Vidros automóveis de controlo solar e acústicos

Os vidros automóveis formam um sistema ótico, térmico, acústico, estrutural e eletrónico — não são apenas painéis transparentes da carroçaria. Num veículo elétrico, o seu desempenho pode afetar o conforto, a exigência sobre o HVAC, a perceção de requinte, o funcionamento dos sensores e o custo de reparação.

O conjunto de desempenhos dos vidros

Vidros diferentes têm funções diferentes. O para-brisas tem de proporcionar uma visão nítida e com distorção controlada, mantendo-se colado à carroçaria e retendo fragmentos após os danos. Os vidros laterais e traseiro têm de equilibrar visibilidade, contenção dos ocupantes, comportamento à quebra, estilo e — em alguns veículos — uma via de saída. A construção e os requisitos legais podem, por isso, variar consoante o vidro e o mercado.

Os vidros dos veículos são geralmente:

Laminados: duas lâminas de vidro unidas por uma camada intermédia de polímero, normalmente PVB. Quando racham, a camada intermédia ajuda a manter os fragmentos unidos. A construção laminada também pode integrar funções acústicas ou de controlo solar.
Temperados: vidro tratado termicamente, concebido para se partir em muitos pedaços relativamente pequenos. É muito utilizado em vidros laterais móveis e no vidro traseiro, embora os vidros laterais laminados sejam cada vez mais oferecidos para melhorar a segurança e reduzir o ruído.
Multifunções: vidro laminado ou temperado combinado com revestimentos, condutores incorporados, antenas, janelas para câmaras, ótica de head-up display, camadas eletrocrómicas ou outros elementos funcionais.

As marcas de homologação e a documentação do veículo são mais fiáveis do que a aparência ao identificar um vidro. O Regulamento ONU n.º 43 proporciona um enquadramento amplamente utilizado para os materiais de vidros de segurança e a respetiva instalação, mas as regras exatas dependem do mercado, da posição do vidro e da homologação do veículo. UNECE Regulation No. 43 — Safety glazing

Controlo solar: muito mais do que uma tonalidade escura

É fácil confundir três grandezas:

Transmissão de luz visível descreve a quantidade de luz visível que atravessa o vidro. Afeta fortemente o aspeto escuro do vidro e o cumprimento das regras locais de visibilidade.
Transmissão solar direta descreve a energia solar que passa diretamente.
Transmissão solar total também considera a energia inicialmente absorvida pelo vidro e depois transferida para o interior. Por isso, é mais útil do que o escurecimento visível isolado ao discutir o calor no habitáculo.

A ISO 13837 define métodos para medir a transmissão luminosa, solar direta e solar total, bem como a colorimetria, em vidros automóveis monolíticos ou laminados. Esta distinção explica por que motivo dois vidros com tonalidade semelhante podem ter desempenhos diferentes ao sol. ISO 13837:2021 — Solar transmittance test methods

Os vidros de controlo solar podem utilizar várias estratégias:

Coloração do vidro ou camadas intermédias absorventes absorvem comprimentos de onda selecionados. Parte da energia absorvida é posteriormente libertada para o habitáculo e para o ar exterior.
Revestimentos ou películas refletores de infravermelhos rejeitam parte da carga solar de infravermelhos próximos antes de esta se transformar em calor no habitáculo.
PVB de controlo solar combina a camada intermédia laminada com propriedades de rejeição do calor.
Conceitos de baixa emissividade reduzem a transferência de calor por radiação em determinadas condições.
Cortinas móveis ou vidros comutáveis controlam a exposição depois de o veículo ser construído; são abordados separadamente em Power Windows, Anti-Trap Systems, and Sunshades e Glass Roofs.

Um aspeto escuro não comprova, portanto, uma forte rejeição térmica, e um vidro aparentemente transparente pode rejeitar uma fração significativa da energia infravermelha. Do mesmo modo, «proteção UV», «rejeição IR» e «rejeição da energia solar total» não são alegações equivalentes. Uma especificação útil indica a medição, o intervalo de comprimentos de onda, o vidro e o método de ensaio.

O controlo solar é especialmente importante quando um veículo estacionado fica exposto a sol intenso. Um estudo controlado do NREL sobre uma configuração de PVB de controlo solar utilizou ensaios de exposição térmica e simulação do veículo e estimou uma possível redução de 4% na potência do ar condicionado para a configuração estudada. Demonstra um mecanismo e um benefício possível — não um ganho universal de autonomia para todos os VE, climas ou conjuntos de vidros. NREL study — Solar-control PVB and vehicle HVAC load

Num VE, uma carga térmica inferior no habitáculo pode encurtar o período inicial de arrefecimento e reduzir a potência do HVAC sob sol intenso. O efeito energético real varia com a área envidraçada, a construção do tejadilho, a cor exterior e interior, as condições ambientes, a temperatura pretendida, a ocupação, a eficiência da bomba de calor ou do A/C e a duração da viagem. O conforto e a redução do encandeamento podem ser mais percetíveis do que qualquer alteração da autonomia.

Vidro acústico e o paradoxo do VE silencioso

Os vidros acústicos laminados utilizam uma camada intermédia viscoelástica concebida para reduzir a transmissão sonora em intervalos de frequência selecionados. Os dados dos fornecedores mostram que o efeito depende da frequência; uma única «redução em dB» sem intervalo de frequência, construção do vidro e método de ensaio é uma informação incompleta. Eastman Saflex E-Series — Acoustic interlayers

O vidro acústico pode reduzir:

o ruído do vento em redor dos pilares A e dos espelhos;
o ruído dos pneus e dos salpicos que chega aos ocupantes pelas aberturas laterais;
o ruído de tráfego de alta frequência;
alguma intrusão de sons exteriores com o veículo imobilizado.

Não consegue eliminar o ruído que entra principalmente através dos pneus, das cavas das rodas, dos apoios da suspensão, da estrutura da carroçaria, dos vedantes das portas ou das aberturas de ventilação. Um habitáculo silencioso resulta de todo o sistema: a construção e a espessura do vidro, a camada intermédia, a vedação das extremidades, a rigidez das portas, a aerodinâmica dos espelhos, os vedantes, as fugas da carroçaria e o controlo ativo de ruído são todos importantes.

O benefício pode parecer invulgarmente importante num VE, porque existe menos ruído contínuo de um motor de combustão para mascarar o vento e a estrada. Isto não significa que os vidros de um VE sejam inerentemente mais ruidosos. Significa que sons antes ocultos podem tornar-se mais percetíveis, levando os fabricantes a combinar vidros laterais dianteiros laminados, vedantes melhorados, alcatifa mais espessa e absorventes acústicos.

O vidro acústico laminado pode acrescentar massa e custo face a um vidro temperado básico. O efeito da massa é pequeno ao nível do veículo, mas fica numa posição elevada da carroçaria, enquanto o custo de substituição pode ser substancial se o vidro também incluir revestimentos solares, antenas, aquecimento ou ferragens especiais nas extremidades.

Compromissos de integração

O vidro com melhor desempenho não é automaticamente o melhor se não funcionar com o resto do veículo.

Compatibilidade de radiofrequência: Os revestimentos metálicos de controlo solar podem atenuar identificadores de portagens, telemóveis, recetores GNSS ou outros sinais de rádio. Os fabricantes podem disponibilizar «janelas de comunicação» sem revestimento. As orientações do manual do proprietário sobre a colocação de dispositivos devem prevalecer sobre suposições.

Head-up displays: Um para-brisas laminado convencional pode criar uma reflexão dupla. Os para-brisas para HUD utilizam geometria em cunha controlada ou outra compensação ótica e têm de corresponder ao sistema de projeção do veículo. Pilkington — Head-up-display windshields

Câmaras e sensores: A área de visão da câmara tem de cumprir os requisitos óticos e de aquecimento. Película de escurecimento, contaminação, vidro incorreto, distorção ou um acessório mal colocado podem degradar a imagem. A substituição do para-brisas pode exigir inspeção e calibração de acordo com o procedimento do fabricante. ADAS Sensor Calibration

Aquecimento: Fios finos, camadas condutoras transparentes ou elementos de aquecimento localizados podem eliminar gelo e condensação. A sua aparência, carga elétrica, método de reparação e compatibilidade com revestimentos diferem.

Limites legais de escurecimento: As regras de luz visível variam por país e por vidro. A coloração de fábrica, o vidro de privacidade e a película aplicada posteriormente podem combinar-se e produzir um resultado mais escuro do que o esperado. Os requisitos locais e o sistema completo de vidro e película têm de ser verificados antes da aplicação.

Óculos polarizados: Revestimentos, laminados, ecrãs e padrões de tensão no vidro temperado podem interagir com óculos de sol polarizados, produzindo mudanças de cor ou padrões. Um ensaio de condução em luz real informa mais do que uma afirmação de catálogo.

Como comparar dois veículos

Peça informações específicas para cada vidro em vez de aceitar uma única etiqueta de «vidro acústico» ou «vidro de proteção térmica»:

Que vidros são laminados, temperados, acústicos ou de controlo solar?
O tratamento acústico está apenas no para-brisas, nas portas dianteiras ou em todos os vidros laterais?
A especificação fornece transmissão visível e solar total ou apenas linguagem de marketing?
Estão identificadas as janelas de antena, zonas para identificadores de portagem, janelas de câmara e elementos de aquecimento?
O para-brisas é específico para um conjunto de HUD ou assistência à condução?
Qual é o preço da substituição e esta exige calibração?
O vidro traseiro de privacidade e a rejeição térmica são funções distintas?

Uma comparação de ruído no habitáculo deve usar os mesmos pneus, estrada, velocidade, vento, regulação da ventilação e estado de carga. Uma comparação solar deve considerar a área envidraçada e o tratamento do tejadilho, além da especificação indicada para cada vidro. O melhor conjunto é aquele que preserva a visibilidade e a compatibilidade dos sistemas, controlando simultaneamente as fontes de calor e som que realmente dominam o veículo.

Fontes

Vehicle Windows: Safety, Solar Control, Noise, Wipers, and Smart Glass — Visão geral da EVKX sobre construção, funções e compromissos dos vidros automóveis.
UNECE Regulation No. 43 — Safety glazing — Índice do regulamento da UNECE sobre vidros de segurança.
ISO 13837:2021 — Solar transmittance test methods — Método ISO para medir a transmissão solar de vidros automóveis.
NREL study — Solar-control PVB and vehicle HVAC load — Estudo do NREL com exposição térmica e simulação de uma configuração de PVB de controlo solar.
Pilkington — Solar-control automotive glazing — Visão geral de um fornecedor de vidros automóveis sobre revestimentos de controlo solar e funções integradas.
Eastman Saflex E-Series — Acoustic interlayers — Visão geral do desempenho de camadas intermédias acústicas para automóveis.
Glass Roofs — Guia EVKX para tejadilhos de vidro fixos, de abrir, com cortina e comutáveis.
Pilkington — Head-up-display windshields — Explicação de um fornecedor de vidros automóveis sobre a ótica de para-brisas para HUD.
ADAS Sensor Calibration — Guia EVKX para calibração de sensores ADAS.