1. Materiais de Construção I
Módulo 9 – Vidro
Apontamentos das Aulas Teóricas
Augusto Gomes, A. P. Ferreira Pinto
Mestrado Integrado em Engenharia Civil
2008/2009

3. Augusto Gomes, A. P. Ferreira Pinto, 2009 – Apontamentos das aulas teóricas –
“Vidro”
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VIDRO
VIDRO = Sólido de estrutura interna não cristalina (amorfa)
Elevada resistência química (durabilidade) e transparência à luz visível
VIDROS DE SILÍCIO-SODA-CÁLCIO – COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA PRIMA
- VITRIFICANTE – Sílica – Si O2– Areia (70%);
A sílica tem a capacidade de se transformar em vidro pela acção do calor
- FUNDENTE – Soda – Na2 O – óxido de sódio (15%);
Provém do carbonato de sódio
Faz baixar a temperatura de fusão da sílica
- ESTABILIZANTE – Óxido de cálcio - Ca O (10%);
Provém do carbonato de sódio Ca2 CO3
Melhora a resistência química do vidro
- OUTROS – Casco - Vidro partido -
Abaixamento do ponto de fusão
PROCESSO DE FABRICO – FLOAT – Vidro recozido (Vidro normal em chapa)
- Mistura das matérias-primas
- Forno até 1550 ºC – as matérias-primas fundem
- Arrefecimento até 1100ºC
- Massa fundida vertida sobre estanho fundido (232ºC) - arrefece até 600ºC
o estanho é mais denso que o vidro
- Forno de recozimento – Arrefecimento controlado até 250º
- Arrefecimento ao ar (Vidro normal em chapa)
- Corte
- Velocidade ≈ 15 m/min

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TÉCNICAS ANTIGAS DE PRODUÇÃO DE VIDRO
- PROCESSO DE DISCO – ESPESSURA VARIÁVEL

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- PROCESSO DO CILINDRO
- ESTIRAGEM
- LAMINAGEM (vidro impresso)
TIPOS DE VIDRO – CONSTITUIÇÃO QUÍMICA
- VIDRO DE SÍLICA SODA E CÁLCIO – Vidro Normal
- Si O2 (70%), Na2 O (15%), Ca O (10%)
- vidro corrente, embalagens
- VIDRO DE CHUMBO – “CRISTAL”
- Si O2 (30 a 70%), Pb O (18 a 65%), Na2 O ou k2 O (5 a 20%)
- Baixo ponto de fusão
- Maior reflectividade
- Elevado peso volúmico - γ até 60 kN/m
3
- Cristal, vidros para óptica
- VIDRO DE BOROSILICATOS – resistente à temperatura
- Si O2 (60 a 80%), B2 O3 (10 a 25%), Al2 O3 (1 a 4%)
- Elevada resistência química
- Coeficiente de dilatação térmica (0,3 E-5) ≈ 1/3 do vido normal
- Resistência a altas temperaturas e a variações bruscas de temperatura
- Utensílios de laboratório, lâmpadas, fornos, etc – “Pyrex”
- VIDRO DE SÍLICA – Sílica – Si O2 (99.5%)
- Muito elevada temperatura de fabrico
- É transparente a uma elevada gama de frequências
- Coeficiente de dilatação térmica muito baixo (0,1E-5) ⇒ resistência ao choque térmico
- Aplicações especiais – electrónica, física
- VIDRO DE ALUMINOSILICATOS –
- Si O2 (5 a 60%), Al2 O3 (20 a 40%), Ca O (5 a 50%), B2 O3 (0 a 10%)
- Elevada temperatura de produção
- Resiste a altas temperaturas
- Vidros para óptica e para fins militares

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PROPRIEDADES DO VIDRO DE SÍLICA, SODA E CÁLCIO
- RESISTÊNCIA
- Fibras de vidro atingem 7 000 MPa (fibras correntes 1000 a 2000 MPa).
- Quanto menor o diâmetro das fibras maior a resistência
- No vidro em chapa os defeitos superficiais originam concentrações de tensões que precipitam roturas
frágeis (responsáveis pelo fraco desempenho mecânico do vidro à flexão)
- Resistência à flexão - vidro recozido: 40 a 50 MPa
- vidro temperado: 120 a 200 MPa
- Rotura frágil à flexão (associada a uma elevada dispersão de valores)
- Resistência à compressão – 1000 MPa (100 kN/cm
2
, 10 ton/cm
2
)
- Comportamento elástico linear
- Módulo de elasticidade: 70 GPa (≈ 2 x betão, 1/3 aço)
- Coeficiente de Poisson: ν = 0.22
- Coeficiente de dilatação térmica: α = 0.9E-5 ≈ 1E-5
- Peso volúmico – γ = 25 kN/m
3
(e = 10 mm ⇒ m = 25 kg/m
2
)
- Dureza na escala de Mohs = 5.5
- Durabilidade e resistência química – o vidro só é atacado pelo ácido fluorídico
- Aspecto visual do vidro
- O vidro tem uma coloração esverdeada que é visível em vidros de maior espessura e
nos topos
- Reflexos inconvenientes
- Roturas frágeis devidas a:
- Dilatação térmica – é necessário deixar folgas nos caixilhos ou sistemas de fixação
para permitir a sua livre dilatação
- Choque térmico
– rotura devida a variações bruscas de temperatura ou a zonas que estejam a
temperaturas diferentes (± 25ºC) (⇒ ≠ deformações)
– Este fenómeno é mais significativo nos vidros de controlo solar que absorvem a radiação

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TRATAMENTOS SUPERFICÍAIS (CAPEAMENTOS)
- REVESTIMENTOS DUROS - aplicados na linha de fabrico float
- Revestimento de óxidos metálicos aplicado a T=600ºC por pirólise
- e ≈ 0,1 mm
- Elevada durabilidade
- REVESTIMENTOS MACIOS MULTICAMADA – APLICADOS DEPOIS DO FABRICO FLOAT
- Permitem maior flexibilidade de soluções
- Aplicados por: imersão em banho, deposição por vapor, ...
- Originam películas reflexivas
- Tratamentos Antireflexo
- OS TRATAMENTOS SUPERFICÍAIS CONFEREM ALTERAÇÃO DE:
- Reflectância
- Coloração ⇒ variação da absorção e da transmissão
- Emissividade da superfície
- Filtros dicróicos
- Vidros de transmissão variável, em função da temperatura, da intensidade luminosa ou de controlo
eléctrico
TIPOS DE VIDROS – CONSTRUÇÃO CIVIL
- RECOZIDO – vidro em chapa normal
– pode ser colorido e reflectante – aplicação de tratamentos superficiais
- TEMPERADO – maior resistência à flexão
- ARAMADO – contêm uma rede tremida de aço no interior
– Vidro de segurança
- ESTRATIFICADO – (laminado)
– 2 ou mais camadas ligados por uma película de PVB - Polivinil de Butiral
– Podem ser incluídas camadas de policarbonato, poliuretano ou película decorativa de poliester
serigrafada
– 2x3, 2x4, 2x5, .3 ou 4 x 4 a 6 mm
– Vidro de segurança: - protecção de queda de pedaços em caso de quebra
- anti intrusão
- anti-bala

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- IMPRESSO –
- Vidros translúcidos - deixa passar luz sem permitir distinguir
nitidamente os objectos
- Submetidos a um processo mecânico (rolos rugosos) que
lhe confere rugosidade na superfície
- Superfície atacada com ácido fluorídrico◊ vidro fosco
- MOLDADO – Perfis em U, tijolos e telhas de vidro,
- VIDROS COM REDES METÁLICAS NO INTERIOR - CONTROLO DA RADIAÇÃO SOLAR E DA LUMINOSIDADE

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TÊMPERA DO VIDRO
- Aquecimento a 650º seguido de arrefecimento rápido com ar
- da têmpera resultam tensões auto-equilibradas na secção, de compressão
junto das faces exteriores e de compressão no interior (onde existem
poucas microfendas) que melhoram o comportamento à flexão
- Se partir, um vidro temperado fragmenta-se completamente devido às tensões
residuais instaladas
- Por razões de segurança é imposta uma dimensão máxima dos fragmentos
- Não pode ser manufacturado (corte, furação) depois de ser temperado

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TRANSMISSÃO DE ENERGIA ATRAVÉS DO VIDRO
- O factor solar depende da temperatura interior e exterior e da gama de frequências
- Energia solar: 3% U.V.; 53% espectro visível; 44% Infra-vermelho
- EFEITO DE ESTUFA – Os vidros são transparentes à radiação solar e praticamente opacos à radiação
emitida pelos materiais que estão no interior
- a radiação proveniente dos materiais à temperatura ambiente é emitida na gama do infra-vermelho longo
λ > 5 mm

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- TRANSMISSÃO LUMINOSA
TROCAS TÉRMICAS
- CONDUÇÃO – Transferência de calor ao longo do interior do corpo
- CONVECÇÃO – Transferência de calor entre a superfície dum sólido e um fluído
- RADIAÇÃO – Depende da emissividade da superfície do material
CONFORTO
- ELEVADA TRANSMISSÃO LUMINOSA – factor luz do dia
- REDUZIDA TRANSMISSÃO U.V. – descoloração e alteração de materiais
- REDUZIDA TRANSMISSÃO ENERGÉTICA - verão ext. → int.; Inverno int. ← ext.
- O vidro tem uma condutibilidade térmica alta – 1,16 W/mºC ⇒
- perdas de calor condução, convecção e radiação
- sensação de parede fria
- condensações

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CONTROLO SOLAR
- Orientação das fachadas - Sul e Oeste ⇒ + calor no verão
- Norte e Este ⇒ Luz uniforme e sem calor
- Altura e dimensão dos vãos – + alto ⇒ + luz
- ÁREA EFECTIVA DO ENVIDRAÇADO
- PROTECÇÃO SOLAR DO VÃO

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SOLUÇÕES DE VIDROS
- VIDROS DE SEGURANÇA – vidros estratificados, temperados e aramados
a) Protecção contra ferimentos em caso de choque acidental
b) Segurança contra queda de pedaços em caso de quebra
c) Protecção contra a queda de objectos em vidros de coberturas
d) Segurança contra intrusão
e) Anti-bala
- VIDROS ESTRATIFICADOS (laminados)
- As películas de plástico (PBV, policarbonato ou poliuretano) não permitem que em caso
de quebra os pedaços se soltem ou caiam
- A camada de poliuretano permite absorver a diferença de deformação térmica que ocorre
entre as placas de vidro e de policarbonato
- Vidros estratificados aplicados em: em grandes vãos, em montras, protecção anti-roubo,
vidros anti-bala,
- VIDROS TEMPERADOS: a) e (d)
- VIDROS ARAMADOS: a), b), c) e d)
- VIDROS DE CONTROLO SOLAR - depósito de óxidos metálicos na superfície ou revestimentos multicamada
- alteração da coloração, da opacidade e da reflectância (transmissão luminosa)
- colorações: azul, prata, bronze, rosa, verde, ...
- Os depósitos metálicos no exterior reflectem a luz e a energia (Verão)
- A reflectância impede a entrada de energia da radiação do sol (Verão)
- Superfície de baixa emissividade: aumento do índice de reflexão no espectro dos infra-vermelhos
longos diminuindo as perdas térmicas (Inverno)
- Os vidros de controlo solar procuram assegurar uma boa transmissão de luz visível e um elevado
índice de reflexão reduzindo as trocas térmicas

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- VIDROS RESISTENTES AO FOGO
- o vidro comporta-se mal face ao fogo devido ao choque térmico
- vidro aramado – evita a queda e não a rotura nem a transmissão térmica
- vidros de borosilicatos (Pyrex) – menor coeficiente de dilatação térmica
- soluções de vidros duplos de borosilicatos armados e com um gel transparente no interior
- com a acção da temperatura o gel expande-se e transforma-se num material poroso e isolante
- VIDROS TEMPERADOS – maior resistência mecânica
- Utilizados em soluções sem caixilhos, em fachadas de vidros fixados pontualmente, em portas e
montras, como vidro de segurança (contra intrusão e protecção de lesões em caso de quebra), …
- VIDROS DE COMPORTAMENTO ÓPTICO MODIFICADO
- Vidros dicróicos – decompõem a luz nas suas várias cores
- Espelho frio – reflectem a luz visível e deixam passar os infravermelhos
- Vidros esmaltados
SOLUÇÕES DE ENVIDRAÇADOS - VIDRO SIMPLES E DUPLO
- VIDRO SIMPLES: U = 5.8 W/(m
2
.ºC)
- VIDRO DUPLO (ou vidros múltiplos): U = 2.9 W/(m
2
.ºC) (4-12-4)
- U = Coeficiente de Transmissão Térmica
- Perfil metálico, selante exterior e material absorvente de humidade
- Em geral o espaço é preenchido com ar seco (baixa condutibilidade
térmica)
- Se o espaço for preenchido com um gás raro, argon, xenon ou crípton a
condutibilidade térmica é inferior ( U = 1,3 W/(m
2
.ºC) )
- Ex. de solução de qualidade: 10-12-6
- Até certas espessuras o vidro de maior espessura deve ser colocado no
lado exterior de modo a assegurar a resistência necessária à acção do vento
- A eficácia aumenta ligeiramente até espaçamentos da ordem de 0.10 m

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TRANSMISSÃO SONORA
- SOM AMBIENTE
- propagação através do ar
- a transmissão reduz-se com a massa da divisória e com a existência de
materiais absorventes:
materiais porosos ou deformáveis - esponjas, lãs minerais (que não
reflectem ou difundem o som – superfícies irregulares)
- PERCUSSÃO
- transmissão através do material
- depende do módulo de elasticidade do material
- Isolamento conseguido com materiais elásticos (deformáveis)
- Caso particular do ANDAR – propagação através do pavimento e
da estrutura
CARACTERÍSTICAS ACÚSTICAS DOS ENVIDRAÇADOS
- É mais importante a espessura total (massa)
- Vidro duplo 4-10-4 ≈ Vidro simples 8 mm
- Os vidros duplos com caixas de ar até 20 mm não melhoram o isolamento acústico
- Para ser eficiente a redução acústica, a caixa de ar deve ter e > 100 mm
- Para e > 100 mm o isolamento térmico é um pouco menor por haver convecção
- Espessura diferente dos dois panos ⇒ diferentes frequências críticas ⇒ melhor comportamento acústico
- Maior isolamento acústico com dois caixilhos independentes separados por uma distância da ordem de
0.20 m.
- Neste último caso é vantajoso apoiar elasticamente os caixilhos para evitar transmissão através da parede

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- VIDROS ACÚSTICOS
- Existem vidros laminados “acústicos” com PVB (resina) de maior espessura e com características de
absorção acústica
Vidro duplo acústico
Chapas de diferentes
espessuras sendo uma
delas estratificada com
PVB “acústico”
(Solução mais eficiente que
a representada à direita)
Vidro duplo acústico
Chapas de diferentes
espessuras com maior
massa total
Vidro duplo
Ganho térmico
Vidro duplo “acústico”
Ganho térmico e acústico
Chapas de diferentes espessuras
Espessura total superior à solução da
esquerda ⇒ maior massa
Vidro duplo “acústico”
Ganho térmico e acústico
Chapas de diferentes espessuras
Chapa exterior estratificada com PVB
absorvente acústico . Solução melhor do que a
representada ao centro
Vidro duplo acústico
6-12-13
13=6+1(resina)+6
Vidro duplo acústico
10-12-13
13=6+1(resina)+6
Solução de maior
massa do que a
indicada à esquerda

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TIPOS DE ABERTURA DE JANELAS OU DE PORTAS
BIBLIOGRAFIA
“Tectonica, Vol 10 – Vidro (I)”, 3ª Edición – mayo-junio 2004, ATC Ediciones, S.L., Madrid, ISSN: 1136-0062
“Manual do Vidro“, Saint Gobain
Christian Schittich et.al., “Construire em verre”, Preces Polytechniques et Universitaires Romandes,
Lausanne, Suisse, 2001, ISBN:2-88074-474-1.
”Glass – Structure and Technology in Architecture”, Edited by Sophia and Stefan Behling, Prestel Verlag,
1999, ISBN: Christian Schittich et.al., “Construire em verre”, Preces Polytechniques et Universitaires
Romandes, Lausanne, Suisse, 2001, ISBN:3-7913-2155-2.
Margarita MendizábaL, ”Manual de La Ventana”, Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo, Madrid, 1988,
ISBN:84-7433-575-2