Unidade 3: Acústica e Propagação do Som

Unidade 3 Acústica Abertura Introdução Os instrumentos musicais e nosso aparelho fonador são exemplos de fontes sonoras Estas produzem vibrações que são transmitidas as moléculas do meio resultando assim em uma onda de pressão que se propaga Quando essa onda atinge o ouvido o tímpano vibra e envia impulsos ao cérebro produzindo a sensação sonora O diapasão que é um instrumento utilizado para afinar instrumentos musicais é um bom instrumento sonoro Posto a vibrar por um golpe de martelo de borracha suas hastes emitem determinada nota musical O meio mais comum de propagação do som é o ar mas ele também se propaga em outros meios como o gás sólidos e líquidos Com uma experiência simples podese medir a velocidade do som no ar Como o som se propaga através de moléculas sua velocidade depende do meio de propagação havendo influência da temperatura que este apresenta A propagação é mais rápida quanto maior for a temperatura do meio A mudança de temperatura provoca alteração na velocidade e desvio na direção de propagação das ondas sonoras É importante lembrar que o som não se propaga no vácuo porque aí não há moléculas Uma música pode ser cantada em duas vozes dependendo da altura das notas musicais emitidas pelos cantores Um som pode ser fraco ou forte de acordo com sua intensidade ou seu volume Esta qualidade depende da frequência f do som e indica se ele é grave ou agudo quanto maior a frequência mais agudo é o som quanto menor a frequência mais grave é o som Qualidade que depende da amplitude do som e permite distinguilo como forte ou fraco Objetivos Compreender os diferentes tipos de ruídos Entender a importância do controle de ruído Conhecer sobre as diferentes formas de absorção sonora Conteúdo programático Aula 1 Conforto Aula 2 Materiais e dispositivos de absorção sonora Referências BISTAFA Sylvio R Acústica aplicada ao controle de ruído 2 ed São Paulo Blucher 2011 BOZZA Silvana Bighetti Criando espaços e projetos saudáveis Barueri SP Minha Editora 2016 DERISIO José Carlos Introdução ao Controle de Poluição Ambiental 4 ed atual São Paulo Oficina de Textos 2012 DURÁN José Enrique Rodas Biofísica Fundamentos e Aplicações São Paulo Prentice Hall 2003 GARTLAND Lisa Ilhas de calor como mitigar zonas de calor em áreas urbanas São Paulo Oficinas de Textos 2010 GONÇALVES Joana Carla Soares BODE Klaus Edifício Ambiental São Paulo Oficina de Textos 2015 KOWALTOWSKI Doris C C K MOREIRA Daniel de Carvalho PETRECHE João R D FABRICIO Márcio M O processo de projeto em arquitetura da teoria à tecnologia São Paulo Oficina de Textos 2011 Conforto Para estimativas de níveis de pressão sonora é preciso conhecer os níveis de potência sonora das fontes em questão É este o caso por exemplo quando se deseja determinar o nível de pressão sonora gerado pelo maquinário que opera em determinado ambiente industrial Idealmente níveis de potência sonora deveriam constar dos dados de placa de máquinas e de equipamentos Mas essa é uma prática incomum hoje em dia e somente se tornará realidade se os usuários passarem a exigir a caracterização acústica de máquinas equipamentos e de produtos de consumo em geral Fabricantes normalmente não disponibilizam dados de potência sonora A caracterização acústica de equipamentos requer ensaios instrumentação e pessoal especializado que geralmente não estão disponíveis Quando o objetivo é a redução dos níveis de potência sonora a magnitude das dificuldades aumenta significativamente Isso leva em geral ao reprojeto do equipamento com impactos nas tecnologias adotadas processos e custos de fabricação Os fabricantes somente fornecem dados de potência sonora de seus produtos e tomam medidas para redução de seus níveis por exigência dos consumidores e usuários ou quando uma norma ou legislação específica passa a exigir isso O fato é que na abordagem e um grande número de problemas de controle de ruído há necessidade de se conhecer o nível de potência sonora gerado pela máquina ou equipamento Até o momento não existem procedimentos teóricos que permitam quantificar a potência sonora de qualquer máquina equipamento ou processo industrial Normalmente a potência sonora é obtida por meio de ensaios especializados em laboratório ou por meio de medidas de intensidade sonora em qualquer ambiente Existem no entanto métodos em geral baseados em dados empíricos para estimativa da potência sonora de algumas máquinas e equipamentos comumente utilizados em instalações industriais e de serviços Fontes sonoras omnidirecionais e direcionais Sons e ruídos são gerados por diversos mecanismos Como um simples mecanismo de geração de som por meio de uma estrutura vibrante o diapasão O altofalante usa a vibração do seu diafragma para geração de som Outro mecanismo de geração de som é o da esfera pulsante Ocorre que enquanto a esfera pulsante gera ondas esféricas o altofalante gera ondas cujas características dependem da frequência do som gerado Quando o comprimento de onda é muito maior que a dimensão da fonte as ondas geradas são esféricas quando o comprimento de onda é da ordem da dimensão da fonte ou menor a radiação sonora da fonte tende a ser direcional Isso significa que nas altas frequências pequenos comprimentos de onda a fonte apresentará direções preferenciais de radiação sonora Os tweeters altofalantes que irradiam som em saltas frequências são altamente direcionais ou seja as direções preferenciais de radiação sonora estão no semiespaço frontal do tweeter próximas ao eixo que passa pelo seu centro Assim tweeters devem ser apontados em campo livre na direção dos ouvintes Quando uma fonte sonora não apresenta direções preferenciais de radiação caso da esfera pulsante dizse que se trata de uma fonte omnidirecional caso contrário tratase de uma fonte direcional Fontes sonoras perdem a omnidirecionalidade por apresentarem forma não esférica ou porque a amplitude e fase das vibrações de suas diferentes superfícies não são uniformes ou ambas O resultado é mais som irradiado em determinadas direções do que outras Em outras palavras diferentemente da esfera pulsante a uma mesma distância da fonte a pressão sonora gerada por fontes direcionais a uma mesma distância da fonte será diferente em direções diferentes Como exemplo a figura a seguir observase o campo sonoro no entorno de um grande transformador de energia elétrica Os contornos que envolvem a fonte sonora são de mesmo nível de pressão sonora Essa fonte sonora é claramente direcional já que os contornos não são circunferências Observase também que uma das superfícies do transformador irradia mais som que as outras superfícies Contorno de mesmo nível de pressão sonora ao redor de um grande transformados de energia elétrica Peterson e Gross O Sistema Fonador Uma importante fonte de sons é a voz humana O conjunto que produz a voz humana é o sistema fonador cuja anatomia pode ser vista na figura a seguir O chamado trato vocal é formado pelos articuladores ativos língua lábios mandíbula e úvula pelos articuladores passivos dentes e palato e por três cavidades faringe cavidade bucal e cavidade nasal A região central da laringe é onde se situam as pregas vocais A região central entre as pregas vocais é denominada glote A epiglote é uma lâmina óssea que cobre a glote durante a deglutição As pregas vocais permanecem abertas durante a respiração porém se fecham durante a fala e o canto pivotandose nas cartilagens aritenoides As pregas vocais são popularmente chamadas de cordas vocais Esse nome se deve à similaridade mecânica com a corda vibrante já que a tonalidade produzida depende do comprimento da massa e da tensão das pregas vocais No entanto a excitação das pregas vocais é diferente da corda vibrante uma vez que nas pregas vocais a vibração é causada pela passagem do ar através da abertura entre as pregas A produção da voz humana envolve as seguintes etapas básicas O ar entra pelo nariz ou pela boca em direção aos pulmões A caixa torácica se expande As pregas vocais se fecham criando uma pressão subglótica região abaixo da glote Com a diferença da pressão subglótica e supraglótica acima da glote o ar passa rapidamente pelas pregas vocais causando a vibração da mucosa que as reveste o que gera som O som se propaga pelas cavidades ressoantes faringe e cavidades bucal e nasal que o modificam resultando na voz A voz é alterada pela ação dos articuladores ativos e passivos produzindo a fala A fonte dos sons da voz humana é a vibração das pregas vocais A faixa de frequências fundamentais de vibração das pregas vocais vai de 80 a 500 Hz A frequência fundamental de vibração da voz masculina está em torno de 100 Hz e a da voz feminina e infantil em torno de 220 e 300 Hz respectivamente Altofalantes e caixas acústicas Empregamse altofalantes instalados em caixas acústicas para geração de sons em uma grande diversidade de situações portanto são fontes sonoras por excelência O altofalante transforma um sinal elétrico em movimento vibratório do seu diafragma que por sua vez gera o movimento acústico das partículas de ar ao seu redor O sinal elétrico pode ter origem em um microfone ou em uma mídia do tipo disco de vinil fita cassete CD etc Em qualquer uma dessas situações a reprodução sonora fidedigna requer que o sistema altofalante caixa acústica funcione de forma integrada Um altofalando suspenso no ar gera som porém de baixa qualidade acústica Isso significa que a qualidade do som reproduzido pelo altofalante não atende às expectativas do ouvinte O altofalante quando instalado em uma caixa acústica com características físicas e geométricas adequadas reproduz sons de melhor qualidade do que o altofalante nu Assim há necessidade de procedimentos que permitam o projeto integrado da caixa acústica com o altofalante No passado o projeto de acústica era empírico O procedimento usado era o da tentativa e erro de modo que as concepções de maior sucesso eram aquelas cujos autores já tinham tido a oportunidade de aperfeiçoar suas propostas em diversas tentativas anteriores Isso ocorria porque a análise da qualidade do sistema era feita com base em atributos subjetivos e assim o projeto era ditado por receitas que atendessem àqueles critérios subjetivos Hoje apesar de a avaliação da qualidade acústica desses sistemas ter ainda um grande grau de subjetividade o procedimento empírico foi deixado de lado em favor de métodos mais técnicos de projeto os quais permitem uma grande flexibilidade na concepção de caixas acústicas Atualmente o processamento digital de sinais permite reprodução sonora envolvente surround de alta qualidade através de sistemas conhecidos como 51 e 71 cincosete alto falantes e um subwoofer Realmente uma evolução considerável em relação aos tradicionais sistemas monofônicos e estereofônicos O altofalante é um transdutor eletroacústico transforma um sinal elétrico em movimento acústico das partículas de ar em contato com o diafragma do altofalante Funciona portanto de forma recíproca ao microfone Assim a entrada do altofalante é um sinal elétrico e a saída é a pressão sonora em determinado ponto do espaço A figura a seguir mostra os componentes básicos do altofalante dinâmico O sinal elétrico é alimentado no fio da bobina Como a bobina está imersa no campo magnético do ímã permanente o resultado é a geração de uma força que movimenta o diafragma solidário à bobina Esquema básico do altofalante dinâmico O altofalante dinâmico é utilizado para reprodução sonora em baixas e médias frequências Nas altas frequências utilizamse tweeters que além do tipo dinâmico podem ser do tipo eletrostático e piezelétrico O princípio de funcionamento desses tweeters é recíproco ao dos microfones com as mesmas denominações O altofalante dinâmico é um dispositivo barato de reprodução sonora e portanto largamente utilizado No entanto apresenta eficiência extremamente baixa apenas algo em torno de 1 da energia elétrica alimentada é transformada em energia sonora Felizmente a energia envolvida nos fenômenos acústicos é extremamente baixa o que torna viável a utilização do altofalante dinâmico mesmo em se tratando de um conversor energético de baixíssima eficiência Projeto de caixas acústicas Todo altofalante nu isto é operando suspenso no ar apresenta baixa qualidade acústica devido à ausência dos sons graves de baixa frequência O motivo é que quando o diafragma se move para diante há compressão das partículas de ar que estão à sua frente Simultaneamente as partículas de ar atrás do diafragma sofrem rarefação Conforme a figura a seguir o resultado é um vazamento das partículas de ar para a parte posterior do alto falante e uma uniformização das pressões na frene e atrás do diafragma com redução da radiação sonora do altofalante O mesmo ocorre quando o diafragma se move para trás só que com vazamento das partículas de ar para a parte da frente do altofalante Esse fenômeno é particularmente crítico para sons de grande comprimento de onda ou seja sons de baixa frequência a Altofalante nu b Altofalante em caixa fechada A solução empregada para evitar esse problema é a instalação do altofalante em uma caixa acústica isolando as massas de ar adiante e atrás do diafragma impedindo portanto a interferência destrutiva das ondas geradas na face anterior com aquelas geradas na face posterior do alto falante Conforme se observa na ilustração acima item b a caixa acústica mais simples consiste numa caixa com um orifício para montagem do altofalante isolando assim o campo acústico externo do campo acústico interno à caixa O campo acústico interno é normalmente absorvido por revestimento da caixa internamente com lã de vidro ou outro material absorvente de som Videoaula 1 Agora assista ao vídeo que aborda Qual a função da caixa acústica Utilize o QR Code para assistir Os ruídos podem ser provenientes de Ruído de ventiladores Ventiladores são fontes de ruído bastante comuns e que se encontram bem documentadas Ruído de compressores de ar Compressores de ar são fontes comuns de ruído Ruído de compressores em unidades refrigeradoras O compressor é a fonte de ruído dominante em unidades refrigeradoras Normalmente é suficiente considerar apenas essa fonte na análise do ruído do sistema de refrigeração como um todo Ruído de torres de resfriamento Há diversos tipos de torres de resfriamento conforme a imagem a seguir que mostra os principais tipos de torre de resfriamento Ruído de bombas Ruído de jatos Dispositivos industriais com válvulas de segurança e alívio ejetam gases a altas velocidades na atmosfera na forma de jatos Tais jatos são fontes de ruído significativas Ruído de válvulas de controle Válvulas de controle são fontes de ruído bastante comuns em muitas indústrias A válvula de controle como indica o próprio nome é utilizada no controle da vazão e da pressão do escoamento de fluídos Videoaula 2 Agora assista ao vídeo que aborda Qual a origem do ruído Quais os tipos de ruído Por que medir o ruído e Quais são os objetivos da medição Utilize o QR Code para assistir Ruído em tubulações de transporte de fluidos Em tubulações a turbulência provocada pela interação do escoamento com as paredes da tubulação é considerada a principal fonte de ruído Ruído de caldeiras Ruído de turbinas a gás e vapor As principais fontes de irradiação de ruído nas turbinas a gás a carcaça a admissão de ar e a exaustão dos gases de combustão Ruído de motores estacionários diesel e gás As três fontes principais de irradiação de ruído são a exaustão dos gases de combustão a admissão do ar e o bloco motor Ruído em queimadores O ruído em queimadores se deve à combinação de três mecanismos o fluxo de gás combustível o fluxo de ar e o processo de combustão Ruído de motores elétricos Ruído de Transformadores elétricos Ruído de engrenagens PROPAGAÇÃO SONORA AO ARLIVRE E RUÍDO AMBIENTAL A propagação sonora ao ar livre é normalmente estudada em termos de três componentes a fonte sonora a trajetória de transmissão e o receptor Primeiramente a fonte emite uma certa potência sonora gerando um nível sonoro que pode ser medido nas imediações da fonte A partir daí o nível sonoro é atenuado à medida que o som se propaga entre a fonte e o receptor ao longo de determinada trajetória A figura a seguir ilustra os mecanismos mais significativos da atenuação sonora ao arlivre O nível sonoro se reduz com a distância à medida que o som diverge da fonte a qual poderá ser direcional A absorção sonora do ar atmosférico atenua o som ao longo de sua trajetória Reflexões no solo interferem com o som direto causando atenuação ou menos frequentemente amplificação Videoaula 3 Agora assista ao vídeo que aborda sobre Acústica Urbana Utilize o QR Code para assistir Mecanismos mais significativos da atenuação sonora ao arlivre Anderson e Kurze Áreas densamente arborizadas barreiras naturais e artificiais conferem atenuação adicional ao som O espelhamento do som na copa de árvores pode reduzir a eficácia das barreiras Gradientes verticais de vento e de temperatura refratam curvam as trajetórias sonoras para cima e para baixo gerando regiões de sombra acústica alterando a interferência com o solo e modificando a efetividade das barreiras O quadro a seguir resume os principais mecanismos de atenuação sonora ao arlivre indicando sob que condições cada um deles é mais significativo Observações Omitemse atenuações causadas por neblina precipitação e turbulência atmosférica por não serem geralmente significativas A referese a níveis sonoros Aponderados para espectro de fonte típica Omitemse os efeitos da divergência da onda da diretividade da fonte e de grandes superfícies refletoras próximas à fonte por já terem sido abordados anteriormente Uma das principais fontes de poluição sonora ambiental é o tráfego rodoviário ferroviário aéreo Relatórios de impacto ambiental geralmente incluem estimativas do ruído de tráfego quando do projeto de novas vias ou da ampliação de vias existentes a fim de que se possa avaliar o impacto causado pelo ruído nas comunidades no entorno da vida A estimativa do ruído de tráfego rodoviário ferroviário e aéreo é um processo complexo que requer a utilização de programas computacionais específicos para uma modelagem detalhada Leitura obrigatória Leia o capítulo 19 Espalhamento acústico e modelo em escala do livro O PROCESSO DE PROJETO EM ARQUITETURA DA TEORIA À TECNOLOGIA para aprofundar seus estudos neste tópico página 374 httpunifilbv3digitalpagescombruserspublications9788579750335pages375 Indicação de Leitura Leia os artigos Conforto Acústico para conhecer mais sobre soluções acústicas httpwwwamplitudeacusticacombrblogpoluicaosonoraentenderosefeitosdosome fundamentalparacombatela httpwwwamplitudeacusticacombrblogprojetoacusticoparaescolasdemusicae escolasensinobasico Indicação de Vídeo Agora assista aos vídeos sobre 1 Conforto Acústico Aplicado ao Projeto de Arquitetura com 8 minutos e 38 segundos httpswwwyoutubecomwatchvhSerTZ4Eq4o 2 Conforto Ambiental Conforto Acústico com 10 minutos e 51 segundos httpswwwyoutubecomwatchv3GpLSsGznUI 3 Materiais Acústicos Tratamento X Isolamento com 6 minutos e 27 segundos httpswwwyoutubecomwatchvYf71hBxzmA8 Curiosidades No site aU um site muito bom você encontra mais informações sobre conforto acústico o artigo tem como título Tecnologia Silêncio confortável httpau17pinicombrarquiteturaurbanismo119silencioconfortavel233731aspx Materiais e dispositivos de absorção sonora Ruído em recintos O recinto poderá ser uma sala um auditório um estúdio de gravação um grande galpão industrial uma pequena oficina etc Os problemas causados pelo ruído em recintos incluem o risco da perda de audição numa indústria a redução da inteligibilidade da fala numa sala de aula a dificuldade de concentração numa biblioteca a perturbação do sono num dormitório a dificuldade de comunicação oral numa sala de estar etc Em campo livre como o próprio nome indica a propagação da onda se dá de forma livre sem interferência de outras ondas Já em recintos a propagação da onda a partir da fonte sofre interferência das ondas que são refletidas nas superfícies que delimitam o recinto paredes teto e piso Balanço energético do som que incide sobre uma superfície Conforme a imagem acima quando o som incide sobre uma superfície uma parte da energia sonora é refletida enquanto a outra parte a qual desaparece atrás da superfície se compõe de duas parcelas a energia sonora dissipada e a energia sonora transmitida pela parede Uma medida da capacidade de uma superfície em absorver som é dada pelo coeficiente de absorção sonora α definido da seguinte forma em que Eabsorvida é a energia sonora absorvida Eabsorvida Edissipada Etransmitida Erefletida é a energia sonora refletida e Eincidente é a energia sonora incidente O coeficiente de reflexão sonora ρ é definido da seguinte forma Das duas fórmulas de definição anteriores verificase que α 1 ρ Assim α 1 e ρ 0 para uma superfície totalmente absorvente Erefletida 0 e α0 e ρ 1 para uma superfície totalmente reflexiva Erefletida Eincidente A parcela da energia sonora que é reirradiada pela face da superfície oposta à do som incidente é a energia sonora transmitida Etransmitida Associada à energia sonora transmitida definese o coeficiente de transmissão sonora τ da seguinte forma O ambiente no qual a energia sonora transmitida se propaga pode ser o arlivre ou um outro recinto Absorção sonora uma janela aberta é excelente absorvedor de som pois toda a energia sonora incidente escapa pela janela nenhuma energia sonora é refletida Apesar da janela aberta apresentar o máximo valor possível do coeficiente de absorção sonora nunca se Videoaula 1 Agora assista ao vídeo que aborda sobre como controlar o ruído aéreo em Edifícios de Escritórios Utilize o QR Code para assistir utilizam janelas abertas para absorver som em recintos Nessas situações são empregados materiais ditos absorventes acústicos Estes materiais fazem uso da energia dissipada na sua estrutura para absorver som Estrutura de materiais porosos fibrosos Materiais tipicamente utilizados para absorver som são fibrosos lã de vidro lã de rocha etc ou porosos espumas de poliuretano do tipo das esponjas utilizadas em limpeza doméstica etc Materiais absorventes são leves e não possuem caraterísticas estruturais Nesses materiais a absorção se dá essencialmente pela dissipação da energia sonora por atrito devido ao movimento das partículas do ar no interior do material quando da passagem da onda sonora Um bom absorvente de som é o material que respira ou seja o material que permite às partículas do ar os penetrar e se movimentar em seu interior Tecidos com trama muito estreita que não permitem que o ar os atravesse por exemplo encerados de algodão são ineficazes assim como aqueles que apresentam trama muito esparsa que permitem enxergar através deles gaze por exemplo Assim percebese que a propriedade fundamental dos materiais absorventes é a resistência ao fluxo de ar a maximização da absorção sonora requer uma resistência ótima através do material Entretanto se colocarmos uma manta de lã de vidro na abertura da janela paradoxalmente a energia sonora transmitida e não a dissipada continuará a ser a principal responsável pela absorção sonora pois a estrutura aberta da lã de vidro não impede que a energia sonora incidente escape através da manta Para que materiais porososfibrosos adquiram toda a sua capacidade de dissipar energia sonora eles deverão ser aplicados sobre uma superfície sólida fixadas sobre a parede do recinto Nessa situação a onda refletida se combina com a onda incidente gerando uma onda estacionária na frente da parede que interage com o material absorvente provocando a dissipação por atrito da energia sonora na estrutura porosafibrosa do material e que ultimamente se degrada em calor por esta razão a denominação mais adequada para os absorventes acústicos seria de dissipadores acústicos Ainda devido à presença da parede a energia sonora transmitida é muito pequena quando comparada com a energia sonora dissipada na estrutura do material porosofibroso sendo a dissipação estrutural o principal mecanismo de absorção sonora Podese considerar então que nos materiais absorventes porososfibrosos instalados sobre superfícies sólidas Eabsorvida Edissipada Consequentemente tornase importante a maneira como o material absorvente é montado pois o coeficiente de absorção sonora varia muito com a frequência para diferentes montagens O coeficiente de absorção sonora normalmente utilizado nas aplicações é aquele obtido experimentalmente em uma câmara de testes especial denominada de câmara reverberante O coeficiente de absorção sonora assim obtido é denominado coeficiente de absorção sonora de Sabine O coeficiente de absorção sonora de materiais absorventes porosos fibrosos instalados sobre superfície sólida varia tipicamente com a frequência do som incidente como se vê na figura abaixo Variação típica do coeficiente de absorção sonora segundo a frequência de materiais absorventes de som porososfibrosos instalados sobre superfície sólida A curva do coeficiente de absorção sonora versus frequência deslocase tanto vertical como horizontalmente dependendo das características físicas e construtivas do material A tabela a seguir fornece coeficientes de absorção sonora em bandas de oitava de alguns materiais porososfibrosos e seus respectivos NRCs Na tabela em algumas bandas de frequência observamse coeficientes de absorção sonora maiores que a unidade Isso é fisicamente impossível pois de acordo com a definição desse coeficiente implicaria em energia absorvida maior que a incidente Uma das justificativas para essa inconsistência é que o teste em câmara reverberante para a denominação de α não reproduz as condições idealizadas para aplicabilidade da sua fórmula de definição Ocorre também que a amostra do material sob teste se comporta como que se suas dimensões fossem maiores em até meio comprimento de onda na frequência de interesse Esse efeito se deve à difração sonora nas bordas da amostra Em baixas frequências esse efeito é mais pronunciado diminuindo com o aumento da frequência A tabela a seguir fornece coeficientes de absorção sonora de materiais e de revestimentos de superfícies normalmente empregados em construção Coeficientes de absorção sonora de materiais e de revestimentos de superfícies Valores indicativos Utilizar sempre coeficientes de absorção sonora fornecidos pelo fabricante Observação os valores em negrito se devem provavelmente à absorção sonora de painel ressonante Os principais mecanismos de absorção sonora não existem nos materiais sólidos pois estes não permitem que as partículas do ar interajam com a sua estrutura A absorção sonora é drasticamente reduzida nesses materiais e passa então a depender das características superficiais de cada material Uma análise dos dados experimentais revela que o coeficiente de absorção sonora de materiais sólidos depende basicamente da frequência do som incidente e da rugosidade superficial Observase que para uma dada frequência o coeficiente de absorção sonora diminui quanto menos rugosa é a superfície Por exemplo em 1kHz o mármore apresenta coeficiente de absorção sonora de apenas 001 o concreto aparente de 002 e a alvenaria não pintada de 004 Observase também que para uma dada rugosidade superficial o coeficiente de absorção sonora tende a aumentar com a frequência Por exemplo os coeficientes de absorção sonora da alvenaria de tijolos aparentes não pintados são 002 002 003 004 005 007 nas bandas de oitava que vão de 125 Hz a 4 kHz respectivamente Quando um painel de revestimento é montado numa parede piso ou teto ou mesmo quando um painel divide dois recintos ele fica livre para vibrar quando da incidência das ondas sonoras Poderá ocorrer então dissipação de energia sonora devido à flexão do painel Dependendo da frequência do som incidente o painel ressoa e passa a absorver som nessa frequência Esse outro mecanismo de absorção sonora que normalmente se manifesta nas baixas frequências em painéis de forro assoalhos em tábuas de madeira lambris em paredes divisórias portas janelas etc Nas últimas da tabela apresentamse em negrito coeficientes de absorção sonora aumentados nas baixas frequências provavelmente devido ao efeito painel ressonante das superfícies indicadas Absorção sonora em recintos Existem outros tipos de absorção sonora em recintos além daquela conferida pelas paredes teto e piso A absorção sonora total de um recinto Arecinto é dada por Arecinto Asup recinto Adiversos Aar sendo Adiversos a absorção sonora de pessoas e mobiliário presentes no recinto e Aar a absorção sonora do ar ambiente A absorção sonora de pessoas e do mobiliário é normalmente dada diretamente em termos de unidades de absorção pois é difícil definirse uma área equivalente nesses casos Normalmente se considera apenas a absorção sonora de pessoas em recintos destinados a reunir uma grande assembleia tais como igrejas em auditórios em salas de aula e de conferência Desprezase a absorção sonora do mobiliário em recintos com mobílias simples e em número relativamente pequeno quando comparado com o volume do recinto Normalmente não se computa a absorção sonora de pessoas bem como de máquinas equipamentos e de estruturas metálicas presentes em galpões industriais e oficinas pois frequentemente essa contribuição é de segunda ordem Dispositivos especializados de absorção sonora A característica comum dos materiais destinados a absorver o som como os porosos fibrosos é a reduzida absorção nas baixas frequências Ocorre que em certas situações necessitamos aumentar a absorção nessas frequências ou de mais absorção numa baixa específica de frequências Nesses casos podese recorrer a dispositivos especializados de absorção sonora Painel perfurado sobre material poroso fibroso Quando o material poroso fibroso necessita de proteção mecânica é comum recobrilo com painéis perfurados de madeira plástico ou metal Membrana flexível sobre material poroso fibroso Materiais absorventes porosos fibrosos frequentemente necessitam de proteção contra pó respingos sujeira etc Nessas situações é comum ensacarse o painel absorvente em membrana flexível de polietileno plástico de saco de lixo com espessura de 6 a 35 µm 1 micrometro 106 m Para que o material absorvente cumpra a sua função acústica é essencial que a membrana não fique esticada permitindo que o movimento das partículas de ar do lado de fora gere através da membrana movimento das partículas de ar dentro do saco Mantas flexíveis deterioram a absorção sonora de painéis porosos fibrosos nas altas frequências Quando o material absorvente ensacado em membrana flexível é recoberto com um painel perfurado tornase necessário evitar a compactação do conjunto Caso isso ocorra a absorção se degradará consideravelmente Para evitar esse inconveniente recomendase a instalação de um espaçador de tela de arame com malha de 12 mm dentro do saco entre o material absorvente e a membrana flexível do lado do painel perfurado Painel ressonante O painel ressonante nada mais é que uma chapa fina de madeira ou de metal aço alumínio etc montada sobre espaçadores fixados a uma parede ou no teto formando uma cavidade com ar no espaço interveniente O painel é caracterizado pela sua densidade superficial em kgm² dada pelo produto da espessura da chapa em m pela densidade do material da chapa em kgm³ Para ser eficaz o painel deve ser excitado pelo campo acústico A energia acústica é então dissipada no movimento de flexão do painel Adicionalmente quando a cavidade é preenchida com material poroso fibroso há dissipação adicional de energia no material de preenchimento A absorção sonora máxima ocorre na primeira frequência de ressonância do sistema painelcavidade Ressonadores de cavidade ou Helmholtz Esse tipo de absorvedor de som tem a forma de uma garrafa O ar contido na garrafa se comporta como uma mola sendo comprimida pela pressão sonora O atrito do ar junto às paredes internas é o mecanismo responsável pela absorção sonora Crescimento e decaimento sonoro em recintos Quando se liga uma fonte sonora em um recinto a energia sonora se eleva até atingir uma condição de equilíbrio situação representada por um nível sonoro estacionário Nessas condições a energia sonora injetada pela fonte no recinto é exatamente equilibrada pela energia sonora absorvida no recinto CONTROLE DE RUÍDO O controle de ruído é uma tecnologia multidisciplinar que visa obter um nível de ruído aceitável em determinado ambiente consistente com os aspectos econômicos operacionais legais médicos psicológicos e culturais O nível de ruído aceitável para determinado ambiente é normalmente recomendado por normas e legislações Devese sempre levar em conta os aspectos operacionais da máquina ou equipamento em questão por exemplo ao se propor o enclausuramento de uma máquina acionada por motor elétrico devese prover a clausura com aberturas para uma adequada ventilação interna desta a fim de evitar o superaquecimento do motor elétrico o que pode danificálo Em quase todo problema de controle de ruído há sempre aspectos legais a serem considerados Nos grandes centros urbanos são comuns ações legais contra templos e casas noturnas que utilizam sistemas de amplificação sem que tenham tomado o devido cuidado para evitar vazamentos sonoros para a comunidade que habita o entorno Os aspectos médicos estão principalmente associados ao ruído nos ambientes do trabalho onde a exposição prolongada a níveis sonoros elevados tem o potencial de causar perda irreversível da audição Os aspectos psicológicos levam em consideração o fato de certas pessoas serem mais sensíveis ao ruído do que outras Por exemplo o ruído de sobrevoos de aeronaves pode provocar reações distintas nas pessoas de uma comunidade no entorno de um aeroporto Claro que nessas situações normas e legislações estabelecem limites baseados numa reação média esperada da comunidade Aspectos culturais também permeiam o problema de controle de ruído Todo problema de controle de ruído envolve uma fonte sonora a trajetória de transmissão e o receptor Videoaula 2 Agora assista ao vídeo que aborda sobre Isolamento Acústico e Absorção Sonora Utilize o QR Code para assistir As fontes sonoras são das mais diversas naturezas e incluem máquinas equipamentos e processos industriais tráfego rodoviário ferroviário e aéreo instalações industriais atividades de serviços e de lazer atividades domésticas e instalações de serviços elevadores sistemas hidráulicos e de segurança num condomínio vertical etc A trajetória de transmissão inclui invariavelmente o ar estruturas sólidas paredes divisórias tubulações e até líquidos etc O receptor é normalmente o ser humano Afinal se há um problema de ruído é porque alguém está sendo incomodado por ele Porém uma comunidade próxima a uma rodovia ou instalação industrial é considerada como sendo um único receptor num problema de poluição sonora ambiental A figura a seguir estabelece também a hierarquia do controle do ruído É obvio que o método mais eficaz consiste em controlar o ruído na fonte ou seja eliminar ou minimizar a geração do ruído na sua origem Ocorre que na maioria das situações um problema de ruído só aparece depois que a fonte foi instalada Nesses casos é quase sempre inviável a troca da fonte por uma mais silenciosa Assim o controle do ruído normalmente recai sobre a trajetória de transmissão em que são comuns soluções do tipo enclausuramento da fonte barreiras acústicas tratamento de absorção sonora silenciadores etc Todo problema de ruído envolve uma fonte sonora a trajetória de transmissão e o receptor Assim temos que observar o controle de ruído na fonte na trajetória de transmissão no receptor nos ambientes de trabalho Leitura obrigatória Leia o capítulo 10 Ondas Mecânicas Bioacústica e Comunicação Sonora do livro BIOFÍSICA FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES para aprofundar seus estudos neste tópico página 211 httpunifilbv3digitalpagescombruserspublications9788587918321pages211 Indicação de Leitura Leia o artigo Lã de vidro ou lã de rocha Qual a melhor manta acústica acessando o link httpwwwamplitudeacusticacombrblogladevidroouladerochaqualmelhormanta acustica A respeito da diferença de absorção sonora x isolamento acústico acesse esse outro link httpswwwaecwebcombrcontmrevabsorcaosonoraxisolamentoacusticoentendaas diferencas15424100 Indicação de Vídeo Agora assista aos vídeos sobre Isolamento acústico Materiais corretos podem evitar tragédia com 5 minutos httpswwwyoutubecomwatchvRsp8JdF6LmI Isolamento Sonoro com 3 minutos e 45 segundos httpswwwyoutubecomwatchv7UJ1KIsMtc8 Videoaula 3 Agora assista para encerrar o vídeo que aborda sobre a importância do Tratamento acústico Utilize o QR Code para assistir Encerramento Embora seja o ruído um dos agentes mais comuns nos locais de trabalho e existirem medidas eficazes no seu controle ainda são poucas as empresas que adotam medidas de controle e programas de conservação auditiva O senso comum sugere sempre o uso de protetores auriculares para evitar os efeitos do ruído Nas discussões diárias entre trabalhadores e empresários e nas ações dos serviços que avaliam os ambientes de trabalho a tônica é a discussão entre medidas coletivas versus medidas individuais estas sempre preferidas pelas empresas apesar de referirem pouca adesão dos trabalhadores É preciso reconhecer que este debate é muito mais amplo porque amplas são as possibilidades contidas nas expressões coletivas e individuais Preliminarmente é necessário afirmar que todo esforço deve ser realizado na criação de ambiente e condições de trabalho adaptadas ao homem e que a discussão proteção coletiva x individual não faz sentido Como em todo campo da saúde do trabalhador também neste a participação dos trabalhadores na discussão das medidas de controle do ruído é importante não apenas por razões de natureza democrática mas porque eles podem desempenhar papel determinante no monitoramento ambiental na identificação de problemas e soluções em suas atividades diárias Para reduzir o ruído é importante relembrar que o som se propaga no ar e nos sólidos sob forma de vibração A maior parte das fontes sonoras produzem simultaneamente ruídos aéreos e ruídos transmitidos por vibrações de sólidos As viabilidades técnicas de redução do ruído devem ser buscadas incessantemente pois normalmente o ruído tem múltiplas causas e todas elas devem ser estudadas e tratadas Absorção acústica significa retirar energia sonora do ambiente Qualquer elemento que faça com que as ondas sonoras percam força ou saiam do ambiente é um absorvente acústico É o fato de se absorver o som para ele não ser refletido anulando sua reverberação Em muitos ambientes fechados esta reverberação deve ser anulada ou no mínimo controlada para se ter um bom conforto acústico Para isso deve se utilizar materiais porosos e leves mantas tecidos espumas acústicas tapetes etc Estes materiais dificultam a reflexão do som nas paredes anulandoo principalmente nas médias e altas frequências Para salas de cinema ou restaurantes é interessante se ter muita absorção do som para deixá lo mais claro possível Em salas de espetáculos teatros e estúdios é necessário projeto específico de acústica para não se absorver som demais deixando a sala morta acusticamente Isolante acústico por sua vez é o elemento que impede que o ruído passe por uma barreira Quanto mais pesado e maciço for o elemento melhor será seu desempenho como isolante Por isso as portas acústicas são pesadas e as paredes maciças isolam melhor o som do que as que possuem ar em seu interior Vale lembrar que painéis tipo drywall podem ter desempenho igual ou até superior ao de paredes convencionais quando preenchidos com lã de rocha É a técnica utilizada para não deixar passar o som de um ambiente para outro através do uso de diversos materiais que consigam amortecer e dissipar a energia sonora Outro fator que influencia no isolamento é o fato de não se usar apenas uma barreira mas criar uma sequência de obstáculos para o som ter mais dificuldade de se propagar O uso de paredes duplas janelas com vidros duplos ou a combinação de materiais de diferentes densidades são muito importantes para se ter um bom isolamento acústico