2 som & ruído

1PROF. KEY FONSECA DE LIMA2011

Engenharia AutomotivaParte I

Som Definies Bsicas

Som

Se caracteriza por flutuaes em um meio elstico (slido, lquido ou gasoso).

a parte da vida diria como uma msica, o canto dos pssaros, o tilintar dos telefones, o ressoar de ondas na praia, uma conversa, etc.

uma onda mecnica, ou seja, precisa de um meio para se propagar;

uma onda longitudinal.

2Som Definies Bsicas

Som Definies Bsicas

Som

A velocidade de propagao do som no ar dada por:

Conhecendo-se a velocidade de propagao do som no meio e sua freqncia possvel calcular o seu comprimento de onda () em [m], ou seja:

3Rudo Definies Bsicas

Velocidade do Som

= densidade do meio de propagao em [kg/m3]; P = a presso atmosfrica do meio em [Pa] = razo de calores especfico do gs com presso constante [Cp] e

calor especfico do gs com volume constante [Cv];

R = Constante universal dos gases que vale 287

c =P

c =

P

c = R(273 + T)c = R(273 + T) ou

Rudo Definies Bsicas

Razo de calores especficos para o Ar:

T [K] Cp Cv 250 1,003 0,716 1,401

300 1,005 0,718 1,400

350 1,008 0,721 1,398

400 1,013 0,726 1,395

450 1,020 0,733 1,391

500 1,029 0,742 1,387

550 1,040 0,753 1,381

600 1,051 0,764 1,376

650 1,063 0,776 1,370

700 1,075 0,788 1,364

4Som Definies Bsicas

Sensao auditiva

Uma pessoa jovem e saudvel detecta sons na faixa de 20 a 20000 Hz.

Infrasom

< 20 Hz

Ultrasom

> 20 kHz

Som Definies Bsicas

Sensao auditiva Uma pessoa jovem e saudvel detecta sons na faixa de 20 a 20000 Hz.

5Propriedades do Som

A intensidade a propriedade do som responsvel pelo nvel presso sonora (NPS) o qual estamos escutando um determinado som ou rudo. Est diretamente ligado a amplitude (presso)da onda sonora.

A altura uma caracterstica do som que nos permite classific-lo em grave ou agudo. Essa propriedade do som caracterizada pela frequncia da onda sonora.

Um som com baixa frequncia dito som grave e o som com altas frequncias dito som agudo.

Propriedades do Som

O timbre a caracterstica sonora que permite distinguir sons de mesma frequncia e mesma intensidade, desde que as ondas sonoras correspondentes a esses sons sejam diferentes.

6Propriedades do Som -ECO

S ouvimos os ecos como sons isolados quando eles nos atingem 1/10 de segundo ou mais depois do som original. Esse o tempo necessrio para o ouvido humano separar um som do outro.

Se voc gritar diante de um obstculo a 17 m, o som caminhar 17 m na ida e mais 17 m de volta, num total de 34 m. Como o som tem aprox. a veloc de 340 m/s, dever percorrer essa distncia em 1/10 de segundo. O eco chegar a seu ouvido 1/10 de segundo depois de voc ouvir sua voz original. Voc poder, portanto, distinguir o eco.

Se, por outro lado, a parede refletora estiver apenas a 340 m de distncia, como seria na sala de estar, o som voltaria depressa demais levando 1/50 de segundo de viagem. Nesse caso a reflexo do som apenas prolonga o som original; que no percebido como eco.

Fonte: Mundo Fsico - Centro de Cincias Tecnolgicas - CCT- UDESC

Propriedades do Som -ECO

Um eco pode provocar tambm sria interferncia na audio, principalmente num ginsio grande ou em um auditrio.

Os ecos cobrem as palavras de quem fala, causando confuso.

Pode-se superar esse problema usando material amortecedor de som para as paredes, tetos e cho.

Material macio como lonas, cortinas, madeiras e tapetes absorvem as ondas sonoras e quase no refletem o som. Por isso as paredes dos auditrios so geralmente cobertas de madeira.

7Prorpiedades do Som - Efeito Doppler

O Efeito Doppler a alterao da frequncia sonora percebida pelo observador em virtude do movimento relativo de aproximao ou afastamento entre a fonte e o observador.

Fonte: www.igans.com.br, acesso em 05/05/2011

Prorpiedades do Som - Efeito Doppler

Fonte: www.igans.com.br, acesso em 05/05/2011

8Prorpiedades do Som - Efeito Doppler

Propriedades do Som - Difrao

um fenmeno acstico que ocorre com as ondas quando elas passam por um orifcio ou contornam um objeto cuja dimenso da mesma ordem de grandeza;

O tamanho da obstruo deve ser comparado com o comprimento de onda da campo sonoro para estimar a quantidade de difrao.

9Propriedades do Som - Difuso

A difuso ocorre quando o som passa atravs dos furos como por exemplo uma parede.

Se o buraco pequeno comparado ao comprimento de onda, o som passando irradia um padro unidirecional semelhante ao original da fonte de som.

Quando o buraco tem dimenses maiores que o comprimento de onda, o som passa com perturbao insignificante.

Propriedades do Som - Reflexo

A reflexo ocorre o som atinge obstculos grandes em comparao ao mesmo comprimento de onda;

Se o obstculo no absorve a energia sonora, o som refletido e ter energia igual a energia incidente.

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Rudo (noise) Qualquer som desagradvel e indesejvel.

Tom puro (pure tone) Som com uma nica freqncia.

Rudo de banda larga (broad bond noise) Sons formado por uma mistura de freqncias; Sons Industriais.

Rudo branco (white noise) Sons com freqncia somente nas faixas audveis.

Rudo Rosa um sinal ou um processo onde o espectro de frequncias como a densidade

espectral de potncia inversamente proporcional freqncia do sinal.


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Rudos contnuos : so aqueles cuja variao de nvel de intensidade sonora muito pequena em funo do tempo. So rudos caractersticos de bombas de lquidos, motores eltricos, engrenagens, chuva, geladeiras, compressores, ventiladores.

Rudos intermitentes ou flutuantes : so aqueles que apresentam grandes variaes de nvel em funo do tempo. So geradores desse tipo de rudo os trabalhos manuais, afiao de ferramentas, soldagem, o trnsito de veculos. So os rudos mais comuns nos sons dirios.

Fonte: Fernandes, J. C. , Acstica e Rudos, UNESP, 2009



Rudos impulsivos, ou de impacto: apresentam altos nveis de intensidade sonora, num intervalo de tempo muito pequeno. So os rudos provenientes de exploses e impactos. So rudos caractersticos de rebitadeiras, impressoras automticas, britadeiras, prensas, etc.

Fonte: Fernandes, J. C. , Acstica e Rudos, UNESP, 2009

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A Audio

Ouvido Externo Pavilho da orelha

Canal ou conduto auditivo

Tmpano

Ouvido Mdio Martelo

Bigorna

Estribo

Ouvido Interno Caracol ou cclea

A Audio

Ouvido Externo

Pavilho, canal ou conduto auditivo e tmpano.

Coleta e transmite as ondas sonoras canalizando-as at o tmpano.

O tmpano uma membrana que vibra.

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A Audio

Ouvido Mdio

Martelo, estribo e a bigorna

Atua como um amplificador sonoro.

Aumentam a intensidade das vibraes do tmpano atravs dos ossculos (martelo, bigorna e estribo).

Transmite as vibraes amplificadas ao ouvido interno caracol (cclea).

Protegem o sistema auditivo de sons acima de 90 dB diminuindo a amplitude das ondas sonoras.

A Audio

Ouvido Interno

Caracol ou cclea

As vibraes do tmpano e dos ossculos so transmitidos ao crebro atravs da cclea.

Dentro da cclea, os rgos ciliados de Corti transformam as vibraes em meio lquido em impulsos eltricos transmitidos ao crebro atravs do nervo acstico.

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Efeitos da exposio ao rudo

O rudo est presente em quase todas as atividades industriais. Comprometem a sade de uma parcela significativa dos trabalhadores expostos a esse ambiente.

Os efeitos nocivos a sade so classificados como:

Deslocamento temporrio do limiar auditivo Auditivos

Surdez profissional (condutiva e neurossensorial)

Fisiolgicos No auditivos Psicolgicos

Sinrgicos

Efeitos Auditivos

Deslocamento temporrio do limiar auditivo. Ou seja, surdez temporria devido fadiga auditiva ocorre aps uma exposio

prolongada a nveis elevados de rudo; Recupera-se com descanso.

Surdez profissional. Condutiva: ocorre quando h ruptura de tmpano, ossculos ou outra estrutura

de conduo; Perda em todas as freqncias.

Neurossensorial: ocorre quando h a destruio dos rgos ciliados de Conti. Elevada perda da capacidade auditiva em torno de 4000Hz (gota acstica).

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Efeitos Auditivos

Efeitos no auditivos ocorrem quando o trabalhador esto expostos a rudos de 100 dB.

Os efeitos no auditivos so: Fisiolgicos e Psicolgicos:

Dor de cabea; Estresse; Irritabilidade; Depresso; Vertigens; Cansao excessivo; Insnia; Hipertenso; Diminuio da Libido; Prediposio infeces; Modifica a Glicemia; Alteraes no sistema digestivo; Zumbido.

Fonte: Gerges, S. N. Y., Rudo Fundamentos e Controle, (2000)

Efeitos Auditivos

Efeitos no auditivos ocorrem quando o trabalhador esto expostos a rudos de 100 dB.

Os efeitos no auditivos so: Sinrgicos:

Ocorre quando se submetido a um rudo intenso; Diminuio da Viso Noturna; Confuso na Percepo das Cores; Queda na atividade motora e falta de concentrao.

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Perda de Audio

Qualquer reduo na sensibilidade de audio considerada perda de audio.

A perda de audio devido ao envelhecimento tem incio aos 30 anos, sendo ligeiramente maior nos homens.


Perda de Audio

A exposio a nveis altos de rudo por tempo longo danifica as clulas da cclea. O tmpano, por sua vez raramente danificado por rudo industrial.

A primeira efeito fisiolgico a perda de audio na banda de freqncia de 4 a 6 kHz.

As clulas nervosas no ouvido interno so danificadas, portando o processos de perda auditiva irreversvel.

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Perda de Audio


Grandezas Fsicas

A menor variao de presso que o ouvido humano pode captar a 1000 Hz igual a 20 Pa (5.000.000.000 de vezes menor que a presso atmosfrica que de aproximadamente 101,3 kPa

O ouvido humano pode tolerar variaes de presso milhes de vezes maiores que a variao mnima. Ento, se amplitude do som for medida em Pa, a escala deve ser excessivamente grande.

Para evitar-se isso utiliza-se o decibel ou dB.

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Grandezas Fsicas

O decibel (dB) uma medida da razo entre duas quantidades. uma unidade de medida adimensional, semelhante percentagem. A definio do dB obtida com o uso do logaritmo.

NPS Nvel de Presso Sonoro [dB] SPL ou Lp Sound Pressure Level [dB]

Grandezas Fsicas

O nvel de presso sonora de uma conversa em tom agradvel chega a aprox. 60 dB. Portanto, pode-se dizer que a amplitude da presso sonora vale:

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Presso Sonora X Potncia Sonora

Presso Sonora X Potncia Sonora

A potencia uma caracterstica da fonte;

O nvel de presso sonora (valor medido por um microfone) depende de uma srie de fatores, tais como:

distncia do receptor fonte;

obstculos entre a fonte e o receptor;

ambiente com reflexo sonora, etc.

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Nvel de Presso Sonoro em Campo Livre

Sem obstculos ao redor da fonte, s h reflexo do cho (reflexo perfeita). Essa situao chamada de campo livre. A potncia sonora distribuda igualmente em todas as direes, desse modo, a uma certa distncia da fonte, a energia est distribuda em uma rea que corresponde a rea de meia esfera (hemisfrio)

Nveis Tpicosde Rudo

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Nveis Tpicos de Rudo

Nveis de Percepo

O ouvido humano capaz de captar sons na faixa de 20 Hz a 20 kHz.

O ouvido humano mais sensvel a sons na faixa de 2 kHz a 5 kHz (dependo do autor (2 a 4 kHz).

Uma mudana de 3 dB no NPS o limite de percepo.

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Nveis de Percepo

Tipos de Fonte

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Espaos Fechados

ANECICA Energia acstica absorvida pela paredes com material absorvente.

REVERBERANTE Energia acstica refletida por todas as paredes rgidas.

Campos Sonoros

Campo Prximo Influncia da energia refletida pelas prprias partes da mquina

Campo Livre O som se comporta com se propagar-se no cu livre de superfcies refletoras;

Campo reverberante as reflexes das paredes e outros objetos podem ser to forte como o som direto da a mquina.

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Audibilidade

Nvel de audibilidade (NA)As curvas isoaudveis (1000 Hz padro) representam a mesma intensidade de resposta do ouvido humano a determinados sons.

Por exemplo:Um som NA=80 fones (70 dB) em 4000 Hz ouvido com a mesma intensidade de um som 100 Hz de (85 dB).

Portanto, a 4000 Hz, h necessidade de um NPS menor para produzir o mesmo efeito no organismo.

Circuitos de Compensao

Circuitos de Compensao (A, B, C e D) Estes circuitos so filtros que possuem o objetivo de modelar e corrigir os

sons captados pelos medidores de NPS para a resposta do ouvido humano.


Unidade Aplicao

A dB(A)

Melhor representa a resposta do ouvido humanoLevantamento OcupacionaisDosimetriasClculo de atenuao dos protetores auriculares

C dB(C)Rudo de impactoClculo de atenuao dos protetores auriculares

D dB(D) Rudo de Aeroportos

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Circuitos de Compensao (A, B, C e D) NPS = 70 dB (1000 Hz) Ouvido humano = 70 dB(A)

NPS = 70 dB (50 Hz) Ouvido humano = 7030,2= 39,2 dB(A)

-30,2 dB

Adio e Subtrao de Nveis de Rudo

O decibel (dB) uma escala logartimica e portanto sem correlao linear, ou seja: 80dB + 80dB 160dB.

ADIO

SUBTRAO

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Exemplo 01 . Um ambiente industrial possui duas mquinas que emitem nveis de rudo iguais a 86 e 89 dB, respectivamente. Qual o NPS total deste ambiente ?


Exemplo 01 . Um ambiente industrial possui duas mquinas que emitem nveis de rudo iguais a 86 e 89 dB, respectivamente. Qual o NPS total deste ambiente ?

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Exemplo 02 . Um operador de empilhadeira trabalha em um ambiente que possui um nvel de rudo igual a 84 dB(A). Sabe-se que o rudo de fundo (medido com a empilhadeira desligada) de 77 dB(A). Determine o verdadeiro nvel rudo emitido pela empilhadeira.


Exemplo 02 . Um operador de empilhadeira trabalha em um ambiente que possui um nvel de rudo igual a 84 dB(A). Sabe-se que o rudo de fundo (medido com a empilhadeira desligada) de 77 dB(A). Determine o verdadeiro nvel rudo emitido pela empilhadeira.

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Formas de Ondas e Frequncias

Para transformar um sinal no domnio do tempo para o domnio da frequncia utiliza-se a FFT (Transformada Fast de Fourier).

Tpicos Sons

O rudos industriais so complexos;

O objetivo da anlise de frequncia mostrar que o sinal composto por uma srie de frequncias distintas em nveis individuais presentes simultaneamente;

O nmero de freqncias discretas apresentado uma funo da precisoa anlise de freqncia que normalmente podem ser definidos pelo usurio.

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Filtros Passa Banda Bandas de oitava

Filtro passa Banda

Mede a energia sonora contida na banda de um filtro passa-banda.

Um medidor de nvel de som equipado com filtros de banda de oitava tem a capacidade de dividir o espectro sonoro em bandas menores, para identificar o contedo de frequncia do rudo.

Banda de Oitava

Filtros Passa Banda 1/3 de oitava

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Filtros Passa Banda Bandas de oitava

Filtro passa Banda Leitura do Medidor de NPS

NPS 10log 10 ," # 10

, # 10

%& #

NPS 88,4dBA

Freq Central (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

NPS(dBA) 71,5 71,7 76,6 82,6 81,8 81 82 69

Microfones Tipos

O Microfone de Campo Livre: O microfone perturba o campo sonoro quando introduzido no meio, mas o microfone de campo livre projetado para compensar sua prpria presena perturbadora.

O Microfone de Presso: Quando o microfone de presso utilizado para a medio em um campo livre, ele deve ser orientado em um ngulo de 90 com a direo do som propagao, para que o som no cause perturbaes na frente do microfone.

O Microfone de Incidncia Aleatria: foi projetado para responder de maneira uniforme para os sinais que chegam simultneo de todos os ngulos. Quando usado em um campo livre deve ser orientado por um ngulo de 70 - 80 para a direo de propagao.

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Microfones Tipos

Free field (Campo Livre)

Pressure (Presso)

Random Incidence (Incidncia Aleatria)

Microfones Faixa Dinmica

Microfones

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Microfones Sensibilidade

Microfones

Instrumentao Medidores de NPS

Medidores de NPS (Sound Level Meters) (decibelmetros - errado)

Existem quatro classes de medidores de NPS conforme as normas ANSI S1-4-1971 e IEC 651/1979

Classe 0 (calibrao em laboratrios)

Classe 1 (de preciso)

Classe 2 (para uso geral)

Calibradores

Protetor de vento e poeira

Pistofone Calibrador

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Instrumentao - Dosmetros

Dosmetros

Utilizados para medio da dose de rudo (ou nvel exposio) durante uma jornada de trabalho.

Aparelho leve, porttil com um microfone que pode ser colocado perto do ouvido.


Circuitos de Compensao (A)

As normas internacionais e o Ministrio do trabalho adotaram a curva de compensao A (com resposta lenta - slow) para as medies de nvel de rudo contnuo e intermitente.

A curva A a que melhor representa a resposta do ouvido humano.

As medies devem ser feitas prxima a orelha do trabalhador.

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Critrios de AvaliaoExposio ocupacional ao rudo

NR-15 (Norma Regulamentadora 15 Atividades e Operaes Insalubres)

O trabalhador no pode exceder o limites estabelecidos no Anexo 1 quando exposto a rudos contnuos ou intermitentes.

Anexo 1 NR15 Limites de Tolerncia para rudo continuo ou intermitente


NR-15 (OSHA q(5))

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NR-15 (exemplos)

Nvel de Ao Valor acima da qual devem ser iniciadas aes preventivas de forma a minimizar a probabilidade de que as exposies de rudo causem prejuzos a audio do trabalhador e evitar que o limite de exposio seja ultrapassado.


Dose diria de Rudo (D) Definio Critrio de Referncia CR=85 dB(A) (Nvel mdio para qual, a

exposio durante 8 h de jornada de trabalho, corresponder a 100% da dose)

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As normas internacionais e o Ministrio do trabalho adotaram a curva de compensao A (com resposta lenta - slow) para as medies de nvel de rudo contnuo e intermitente.

A curva A a que melhor representa a resposta do ouvido humano.

As medies devem ser feitas prxima a orelha do trabalhador.

Seguir a norma NHO 01 Fundacentro Procedimentos Tcnicos, Avaliao da exposio ocupacional ao rudo.


Dose diria de Rudo e Nvel de exposio. (conf. NHO-01)

O potencial de danos audio de um dado rudo depende do seu nvel e de sua durao.

A avaliao da exposio ocupacional ao rudo contnuo ou intermitente deve ser feita atravs da dose diria de rudo (D) ou atravs do nvel mdio de exposio diria chamado de nvel de exposio (NE).

Estes parmetros podem ser obtidos utilizando-se de um dosmetros de uso pessoal fixados no trabalhador.

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Dose diria de Rudo (D)

Na ausncia de dosmetro portteis de uso pessoal, podero ser utilizados medidores portados pelo avaliador. Neste caso a dose diria pode ser determinada por meio da seguinte expresso:


Exemplo 02. A tabela abaixo mostra a dose de rudo a que est exposto um trabalhador durante uma jornada de trabalho de 8h. Determine a dose diria a que este trabalhador foi exposto.

NPS - dB(A) Tempo de exposio

82 2 h 45 min

85 3 h 15 min

90 1 h

96 45 min h

100 15 min

Menor que 85 dB(A)

desconsiderar

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Exemplo 02. A tabela abaixo mostra a dose de rudo a que est exposto um trabalhador durante uma jornada de trabalho de 8h. Determine a dose diria a que este trabalhador foi exposto.


82 2 h 45 min

85 3 h 15 min

90 1 h

96 45 min h

100 15 min

Menor que 85 dB(A)

desconsiderar

D

C

T C.

T.C/

T/C0

T0

D=/,."

1+

0+

#,"

,"+

#,."

D=1,338Este trabalhador excedeu em 33,8% sua dose diria permissvel de rudo


Exemplo 03. Para o exemplo 2, determine o nvel de exposio (NE) a que o trabalhador est submetido.


82 2 h 45 min

85 3 h 15 min

90 1 h

96 45 min h

100 15 min

NE = 10 log480

T4

D

100+ 85

39


Exemplo 03. Para o exemplo 2, determine o nvel de exposio (NE) a que o trabalhador est submetido.

O nvel de rudo que o trabalhador foi exposto equivale a 88,2 dB(A) durante 8 horas exposio.


82 2 h 45 min

85 3 h 15 min

90 1 h

96 45 min h

100 15 min

NE = 10 log480

T4

D

100+ 85

NE = 10 log480

315133,8

100+ 85

NE = 88,07db(A)

Rudo de Impacto (ou impulsivo)

A medio do rudo de impacto deve ser feita com o medidor de NPS operando em LINEAR, aquisio FAST e circuito de resposta para NPSPICO.

Nesse critrio, o limite de exposio diria ao rudo de impacto NP = NPICO determinado pela expresso:

Quando o nmero de impactos (n) ou impulsos dirios exceder 10000, o rudo ser considerado contnuo e intermitente.

Conforme a NR-15, se o limite de exposio ao rudo de impacto de PICO de 140 dB(linear).


NP = 160 10 log(n)

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Exemplo 04. Um colaborador trabalha no setor de estamparia onde uma prensa hidrulica fornece n=5.000 golpes por dia. Determine O nvel mximo admissvel do rudo de impacto (NPNPICO).

Concluso

Para este caso o nvel de rudo mximo de PICO que o operador pode estar exposto de 123 dB



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Referncias Bibliogrficas

E. Brevigliero, J. Possebon, R. Spinelli, Higiene Ocupacional Agentes Biolgicos, Qumicos e Fsicos, 2 ed., SENAC editora, (2006).

Bistafa, S. R., Acstica aplicada ao controle do rudo, Ed Edgard Blucher, 1 edio, (2006).

Beraneck, L. L., Vr, I. L., Noise and Vibration Control Engeneering Principles and Aplications, John Willey &Sons, 2 ed., (2006)

R. F. Barron, Industrial Noise Control and Acoustics, 1 ed., editora Marcell Decker, (2003)

Measuring Sound Brel&Kjaer (1984).

Enviromental Noise Brel&Kjaer (2000).

S. N. Y. Gerges, Rudo Fundamentos e Controle, 2 ed, NR editora, (2000).

Basic Concepts of Sound, Brel&Kjaer (1998)

Basic Frequency Analysis of Sound, Brel&Kjaer (1998)

Referncias Bibliogrficas

Fernandes, J. C., Curso de Acstica e Rudos, UNESP, (2009)

www.mundofisico.joinville.udesc.br, acesso em 06/02/2011.

www.igans.com.br, acesso em 05/05/2011.

NR15 Atividades e operaes insalubres, Anexos 1 e 2.

NHO01 Norma da exposio ocupacional ao rudo.

2 som & ruído

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