Encerrando a série de reportagens sobre beneficiamento de vidro (que começou em agosto e já abordou corte, lapidação e serigrafia), chegamos à têmpera. O temperado é o produto de valor agregado mais produzido por nosso mercado entre os vidros não automotivos, segundo dados do Panorama Abravidro 2019. Por isso mesmo, entender as boas práticas dessa atividade é fundamental.

Nas próximas páginas, conheça a tecnologia dos fornos, os fatores que influenciam o processo térmico convencional e a importância da manutenção preventiva dos equipamentos.

As etapas da atividade
Cláudio Lúcio da Silva, instrutor técnico da Abravidro, explica como se dá a têmpera:

1. No forno, o vidro é aquecido de 620 a 640 °C;

2. Em seguida, passa por um módulo de resfriamento que consiste em duas partes distintas. A primeira utiliza jatos de ar para provocar um “super-resfriamento”, fazendo a temperatura cair de 130 a 150 °C. A pressão de sopro e a taxa de extração de calor são específicas para cada espessura das peças;

3. Essa mudança repentina na temperatura causa um rearranjo molecular no vidro, o que aumenta seus níveis de tensão interna;

4. A segunda parte do resfriamento tem a função de fazer as chapas retornarem à temperatura ambiente.

A “receita” da têmpera
Vários fatores influenciam os ajustes dos parâmetros técnicos do aquecimento e resfriamento dos fornos, segundo informa Cláudio Lúcio. São eles:

– Tipo, cor, espessura, dimensões e forma das peças de vidro;

– Tipo, dimensões e posição dos furos e recortes nessas peças;

– Tipo e qualidade técnica da lapidação feita anteriormente;

– Nível de limpeza e secagem das peças;

– Temperatura ambiente;

– Umidade relativa do ar;

– Vazão, direção e velocidade do fluxo de ar ao redor do aquecedor e resfriador;

– Filtragem do fluxo de entrada dos ventiladores do sistema de resfriamento;

– Temperatura inicial das peças antes de passar pelo processo;

– Formação da carga das peças na entrada do forno;

– Temperatura das peças na saída do aquecimento — antes da entrada do resfriamento;

– Temperatura das peças após passar pelo resfriamento.

Tecnologia de ponta
Os fornos modernos trazem funções impensáveis até pouco tempo atrás. “Sistemas de convecção temperam vidros baixo emissivos (low-e) e refletivos, proporcionando economia de energia, entre outros benefícios”, explica o diretor da Sglass, Sandro Eduardo Henriques. Sistemas de monitoramento por câmara térmica permitem maior controle da produção e otimização de carga, com acompanhamento em tempo real, por celular ou computador, das peças saindo do forno. Há também softwares, como alguns produzidos pela própria Sglass, que controlam desde a movimentação dos roletes de sílica da célula quente até o acionamento das resistências e o funcionamento das zonas de aquecimento.

Atualmente, os equipamentos podem ser customizáveis, como indica Moreno Magon, vice-presidente de Vendas e Serviços para América do Sul da finlandesa Glaston. “As tecnologias são configuráveis em função de cada necessidade do cliente”, afirma. “Para cada tipo de produto, existem soluções de aquecimento e resfriamento inteligentes, respondendo à revolução da Indústria 4.0 e envolvendo a digitalização dos processos para tomadas de decisão rápidas e eficientes.”

Fornos com colchão de ar também oferecem novas formas de trabalho. Neles, o vidro não é tocado por qualquer material sólido enquanto é temperado. “Desenvolvido especialmente para uma produção seriada com alta produtividade, esse sistema é particularmente adequado para vidros revestidos, como os low-e”, afirma Giorgio Martorell, gerente de Vendas da Lisec. “O vidro com revestimentos, que deve apresentar demanda crescente nos próximos anos, levará a um processo mais complexo e demorado no caso de tecnologias convencionais.” Daí vem a necessidade de maquinários específicos para isso, como o Aeroflat, da Lisec. Vale lembrar ainda que outras empresas também produzem equipamentos modernos, como a italiana Keraglass.

Como solucionar falhas?
Uma têmpera malfeita pode acarretar graves defeitos nas placas, incluindo, por exemplo, marcas dos rolos nas superfícies do vidro, lascas com arestas cortantes nas bordas, quebras no aquecimento ou resfriamento, empenamento e até mesmo fragmentação acima ou abaixo da tolerância das normas técnicas. O que fazer para solucionar isso tudo? “O mundo da vidraria é feito de detalhes. A soma desses detalhes fazem o resultado geral”, explica Cláudio Lúcio. “Quando não se tem conhecimento adequado, as perdas são aumentadas e os problemas se tornam crônicos.”

As causas para isso envolvem, entre outras considerações:

– Falta de um sistema de gestão da qualidade profissional;

– Falta de treinamento e capacitação não só dos operadores, mas também do corpo de vendas e direção da empresa;

– Inadequações em especificações, projetos e aplicações do temperado;

– Inadequações no corte e destaque do vidro;

– Manuseio, preservação e transporte entre etapas do beneficiamento feitos de forma inadequada;

– Lapidação, furação e/ou recorte resultando em peças com lascas e microtrincas;

– Adoção de layout equivocado no forno de têmpera, resultando em fluxos de vento diferencial significativos e intermitentes pelas laterais do aquecedor e do resfriador;

– Falta de acondicionamento técnico do fluxo de entrada e saída de ar dos módulos de resfriamento e dos ventiladores.

Para saber como acabar com retrabalhos e processos sem padronização, fique atento: a Especialização Técnica Abravidro tem um módulo específico sobre têmpera. Seu conteúdo é teórico e prático, sendo aplicado na própria empresa. Para mais informações, entre em contato pelo e-mail abravidro@abravidro.org.br ou telefone (11) 3873-9908.

Atenção para a manutenção
Segundo o instrutor técnico Cláudio Lúcio, a manutenção de maquinários ainda não é encarada com a seriedade que deveria ser no setor vidreiro. Veja sua análise: “É algo inconcebível de não ser feito em outros mercados. Mas, para o nosso, é considerado como uma coisa normal ou aceitável de se abrir mão, principalmente em épocas de crise”.

A falta de manutenção gera degradação gradual nos equipamentos, o que afeta diretamente a qualidade da produção. Os desempenhos produtivos e técnicos caem, as perdas e retrabalhos aumentam, os custos operacionais disparam. “Em empresas carentes de um sistema de gestão profissional, essa mudança para pior pode passar despercebida. E isso vai além da questão da operação, atingindo também a reputação e prosperidade da processadora”, informa Cláudio.

Somente com a checagem das máquinas em dia será possível otimizar o aproveitamento da carga do forno. Quanto maior a metragem média por unidade de tempo de processamento, maior a produtividade e menor o custo operacional.

 

Os diferentes processos
O vidro pode ser temperado na:
– Vertical;
– Horizontal;
– Inclinado (com colchão de ar).

O trânsito de peças no forno pode ser:

– Intermitente
Produção com intervalos;

– Contínuo
Produção sem paradas;

– Por batelada
Produção de uma porção grande de chapas de uma vez.

São três os sistemas de movimentação dentro do forno:

– Pinçamento
Equipamentos com pontas “pinçam” o vidro;

– Rolos
As peças deslizam por cima de uma esteira com rolos;

– Colchão de ar
Fortíssimos jatos de ar fazem com que a chapa “flutue” e não entre em contato com superfícies sólidas.

 

A questão da anisotropia
Em O Vidroplano de fevereiro de 2018, uma matéria especial comentou sobre a anisotropia, fenômeno óptico que ocorre nos vidros em decorrência do tratamento térmico pelo qual passam quando são temperados ou curvados, por exemplo. Manifesta-se como manchas (que podem ser severas ou até indetectáveis) em nosso material, visíveis em determinadas condições de luz e posições de observação. A norma NBR 14698 — Vidro temperado define a anisotropia como “característica óptica do vidro temperado inerente ao processo de têmpera”.

Mas o que causa a anisotropia? A hipótese mais relevante é a rapidez do aquecimento da peça no forno dentro da faixa de 490 a 550 ºC. Quanto maior a velocidade para aquecê-la, mais o efeito poderá aparecer.

Outros fatores influenciam a sua aparição, incluindo:

– Homogeneidade dos irradiantes de infravermelho, faixa de emissão de infravermelho e ajuste do perfil térmico;

– Condições técnicas do sistema de aquecimento, conservação dos rolos do aquecedor e refratários;

– Temperatura final alcançada pelo vidro que sai da zona de aquecimento — deve ser sempre maior que 620 ºC e menor que 640 ºC;

– Ajuste de emissividade do medidor de temperatura a laser em função do tipo, cor e espessura da peça;

– Redução significativa da velocidade de oscilação, ou mesmo a paralisação da peça, sob ação do jato de ar do resfriador, caso a temperatura medida ainda não esteja abaixo de 490 ºC.

É possível controlar a anisotropia? Sim. Para isso é necessário:

– Conhecer tecnicamente a física envolvida na têmpera térmica;

– Utilizar parâmetros técnicos corretos;

– Ter maquinários com tecnologias, conservação e manutenção adequadas;

– Operá-los corretamente.

Alguns fornos incluem sistemas para amenizar as manchas, como aponta o diretor e coordenador de Vendas da Keraglass, Maicol Spezzani: “Temos um sistema para temperar o vidro em passagem que conta com furos para a saída do fluxo de ar dos sopradores com diâmetros diferentes, e deslocados uns dos outros, reduzindo drasticamente esse fenômeno”.

A Glaston, por sua vez, desenvolveu o iLooK Anisotropy, solução online que visualiza e quantifica o nível de anisotropia. Assim, os processadores podem monitorar seus produtos, experimentar ajustes de máquinas e melhorar métodos de produção.

 

Já pensou em certificar seu temperado?
A certificação do temperado, que segue a Portaria Inmetro Nº 327, também contribui para o controle de qualidade do produto e detecção de problemas no processo produtivo. A Abravidro oferece consultoria para empresas interessadas. Para mais informações, entre em contato com o consultor Edweiss Silva, pelo e-mail esilva@abravidro.org.br ou telefone (11) 3873-9908.

Este texto foi originalmente publicado na edição 563 (novembro de 2019) da revista O Vidroplano. Leia a versão digital da revista.

Anisotropia não é uma questão nova para o nosso setor. Estudos, análises e descobertas em relação ao assunto têm sido feitos ao longo dos anos. O Vidroplano esteve com especialistas nacionais e estrangeiros, além de fabricantes de maquinários, com o objetivo de trazer aos leitores um panorama completo sobre o tema. O resultado está nas páginas a seguir, imperdível para os processadores que estão sempre à procura do beneficiamento perfeito. Confira as características desse fenômeno, por que ele existe e como identificá-lo. Saiba também se pode ser controlado e conheça ainda a visão do mercado sobre o assunto.

O que é?

Antes, alguns conceitos para entendermos: a anisotropia ocorre quando as propriedades físicas de um material se tornam diferentes dependendo da direção em que são analisadas. Existem vários tipos de anisotropia, como a elétrica e a magnética, por exemplo. No caso do vidro, ela é óptica.

Na prática, ela se manifesta como manchas em nosso material, visíveis em determinadas condições de luz e posições de observação.

Mas, atenção: não confunda anisotropia com irisação, que também forma manchas (aquelas “coloridas”, parecidas com óleo derramado), mas é causada a partir da degradação alcalina da superfície do vidro.

Todo vidro pode ter anisotropia?
Ela ocorre em todos os vidros que possuam diferenças significativas de densidade em seu interior (ao longo da sua espessura), decorrência do beneficiamento por tratamento térmico, como têmpera convencional, e curvação, entre outros.

Por que as manchas aparecem?
As causas são múltiplas — e existe uma hierarquia entre elas. Como explica Cláudio Lúcio da Silva, instrutor técnico da Abravidro, a causa inicial e mais relevante é a velocidade de aquecimento da peça de vidro durante o processo de têmpera térmica convencional, dentro da faixa de 490 ºC até 550 ºC (medida na massa do vidro). Quanto maior a velocidade de aquecimento, mais as manchas poderão aparecer, tendo maior intensidade — conforme mostra a tabela abaixo.

Velocidade de aquecimento em ºC/s dentro da faixa de 490 ºC até 550 ºC(temperatura medida na massa do vidro)	Intensidade da mancha	Frequência da mancha
Até 0,3	Indetectável	–
Maior que 0,3 a 0,6	Muito baixa	Muito baixa
Maior que 0,6 a 0,9	Baixa	Baixa
Maior que 0,9 a 1,2	Presente	Média
Maior que 1,2 a 1,5	Intensa	Alta
Maior que 1,5 a 1,8	Muito intensa	Muito alta
Maior que 1,8 a 2,1	Severa	Plena

Fonte: Cláudio Lúcio da Silva

Outros fatores se somam a essa causa inicial, contribuindo para a formação dos vários formatos característicos desse efeito:

– Homogeneidade dos irradiantes de infravermelho, faixa de emissão de infravermelho e ajuste adequado do perfil térmico;
– Condições técnicas do sistema de aquecimento, conservação dos rolos do aquecedor e refratários;
– Temperatura final alcançada pelo vidro que sai da zona de aquecimento. Deve ser sempre maior que 620 ºC e menor que 640 ºC (medido na massa da peça). Atenção ainda para o adequado ajuste de emissividade do medidor de temperatura a laser em função do tipo, cor e espessura da peça a ser medida;
– Tipo de bico, características dimensionais do leque, ângulo e altura de incidência do leque do ar no isolante utilizado (encordoado em aramida ou kevlar) no rolo do resfriador. Considerar também a limpeza do sistema e a desobstrução dos bicos, assim como a geometria e a qualidade do isolante utilizado no rolo do resfriador;
– Redução significativa da velocidade de oscilação, ou mesmo a paralisação da peça, sob a ação do jato de ar do resfriador se a temperatura medida na massa do vidro ainda não está abaixo de 490 ºC.

Como identificar a anisotropia?
Ela é mais perceptível quando se observa uma instalação envidraçada sob certas condições:

– Pela manhã, ou duas a três horas antes do pôr do sol;
– A um ângulo próximo a 30 graus em relação ao observador e a fonte de luz incidente.

Qual a explicação? As manchas são visíveis quando há muita luz polarizada, (aquela que não é direta, mas sim refletida pelo ambiente ao redor), exatamente a encontrada nesses horários. Ocorre, então, o efeito de dupla reflexão (ou dupla refração) no vidro, fazendo com que se enxerguem as manchas dependendo do ponto de vista do observador e da fonte de luz — e também se são vistas do lado de dentro ou de fora da instalação.

As manchas podem ser ainda mais facilmente vistas nos vidros com películas antivandalismo aplicadas em sua superfície interna e/ou com películas refletivas ou coloridas na superfície externa, em instalações com incidência de luz ambiente polarizada.

Anisotropia é defeito de qualidade?
A NBR 14698 — Vidro temperado define a anisotropia como “característica óptica do vidro temperado inerente ao processo de têmpera”. O documento também diz que:

“O processo de têmpera produz áreas com esforços diferentes na seção transversal do vidro, produzindo um efeito de dupla reflexão, que é visível sob luz polarizada. Esse efeito manifesta-se sob a forma de manchas coloridas. A luz polarizada ocorre durante o dia e sua quantidade depende da estação climática do ano e do ângulo do sol.”

Reginaldo Moreira, da Teknokilns, frisa que “sua presença de forma alguma afeta a qualidade da têmpera ou outra característica das chapas, como a segurança”. Alfredo Bresciani, da TK, segue a mesma linha e lembra que a norma europeia UNE-EN 12150-1 indica que as manchas desse tipo não devem ser consideradas defeito.

O problema está na aparência das peças manchadas, as quais podem dar a entender que são de má qualidade. Como a estética é um dos principais argumentos para o uso do material, isso pode afetar seu uso em determinados projetos. Para Marcio Sato, supervisor de Pesquisa e Desenvolvimento da Glaston South America, o que se tem percebido é que o mercado se tornou mais exigente. “Acredito que não vá demorar muito para que seja feita uma norma específica a respeito”, analisa.

“O problema da anisotropia é inerente ao temperado, mas também já se sabe que podemos diminuir ou quase eliminá-lo com técnicas na fabricação do equipamento de têmpera”, revela Sandro Henriques, diretor da brasileira SGlass.

A visão do mercado
“A anisotropia foi tema recente de estudos, além de estar em workshops e palestras como as do GPD”, comenta Saverio Pasetto, diretor técnico da construtora Skanska Building.

Em 2014, para realizar uma monografia para a Universidade de Bath (Inglaterra), Pasetto entrevistou 35 arquitetos, consultores e especialistas em fachadas. Uma das perguntas era se a anisotropia pode ser considerada um defeito do vidro — 26% responderam “sim”. Quase metade desses profissionais afirmou ainda que teve problemas do tipo em mais de 50% dos projetos nos quais trabalhou nos três anos anteriores à pesquisa.

Graças a esse senso comum dos clientes, as fabricantes de equipamentos estão desenvolvendo tecnologias. “Visando à homogeneidade da produção, investimos em controles de aquecimento e resfriamento”, revela Sandro Henriques, da SGlass.

Uso de convecção ou câmaras de pré-aquecimento são outras soluções viáveis, assim como sistemas de colchão de ar, resolvendo alguns dos fatores que permitem a anisotropia. “Diferente dos equipamentos tradicionais, o vidro não entra em contato com rolos, pois flutua sobre jatos de ar”, comenta Leandro Barreta, engenheiro de Vendas da Lisec. A Keraglass também possui diferenciais: “Os furos para a saída do fluxo de ar dos bicos de resfriamento são de diâmetros diferentes, e deslocados uns dos outros, reduzindo drasticamente o efeito”, explica a assistente de Vendas, Orietta Gualtieri.

 

É possível controlar a anisotropia?
Para o instrutor técnico Cláudio Lúcio, a melhor vacina para minimizar e reduzir a situação é:

– Conhecer tecnicamente toda a física envolvida na têmpera térmica convencional;
– Utilizar parâmetros técnicos de processos corretos;
– Ter maquinários com tecnologias, conservação e manutenção adequadas;
– Operá-los corretamente.

“A falta de conhecimento adequado por parte de agentes do mercado fez com que, ao longo do tempo, soluções com vidro tivessem a reputação comprometida”, explica Cláudio Lúcio. Felizmente, o setor como um todo está interessado em reverter o cenário.

O diretor de Negócios da Glaston, Miika Äppelqvist, aponta em um artigo, com o título O que é anisotropia e cinco formas de reduzi-la no vidro temperado, dicas para a redução:

1- Identifique o que causa o problema — aquecimento ou resfriamento;
2- Diminua a temperatura do forno e aumente o tempo de aquecimento. Isso fará com que as chapas sejam aquecidas mais uniformemente;
3- Minimize os pontos de parada da chapa dentro do forno — tenha certeza de que o equipamento suporta isso;
4- Limpe os bicos de ar do sistema de resfriamento. Nenhum deles pode estar entupido ou bloqueado;
5- Ajuste a velocidade de transferência para o resfriamento, fazendo com que o primeiro ponto de parada na área tenha a menor temperatura possível.

 

Como medir a anisotropia?

O nível do efeito é difícil de ser quantificado, ao contrário de outras marcas que podem surgir nas peças durante o beneficiamento (como ondulações causadas por rolos). A anisotropia se apresenta em variados formatos, como os abaixo:

Porém, começam a surgir formas de medi-la. A Glaston, por exemplo, possui o iLooK Anisotropy, uma solução online que digitaliza as chapas e permite a visualização das manchas. Sabendo o nível de anisotropia de seus produtos, as empresas poderão ajustar os processos produtivos.

No Glass Performance Days 2017, maior congresso vidreiro do mundo, a palestra de Romain Decourcelle (Saint-Gobain Glass), Guillaume Kaminski (Eckelt Glas) e Francis Serruys (Saint-Gobain Building Glass Europe) abordou um viés importante da questão: com informações coletadas a partir dessas medições, será possível definir classes de anisotropia e padronizar referências.

Este texto foi originalmente publicado na edição 542 (fevereiro de 2018) da revista O Vidroplano. Leia a versão digital da revista.