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Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 1

Acústica nos edifícios

Som directo Som reflectido


Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros

Os materiais ou sistemas absorventes sonoros podem ser classificados em:

-Materiais porosos ou fibrosos – materiais texturados;

-Ressoadores de cavidade;

-Membranas ressonantes.

A absorção de energia é mais eficiente nas altas frequências.

Absorvem energia nas frequências médias

A absorção de energia sonora é mais eficiente nas altas frequências.



Materiais porosos ou fibrosos

�Os materiais porosos são caracterizados por possuir apenas parte do volume preenchido por matéria sólida, sendo o restante constituído por pequenas cavidades cheias de ar, com comunicação entre si e para o exterior;

� A superfície destes materiais apresenta pequenos orifícios que comunicam entre si e que se encontram preenchidos por ar. O ar contido nesses orifícios está submetido a pequenos movimentos oscilatórios que permite, através do atrito sobre as paredes sólidas, a transformação de parte da energia sonora em energia térmica. Lãs minerais

Aglomerados de cortiça

Alcatifas e tecidos


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Coeficiente de absorção em materiais porosos

ou fibrosos.




Lãs Minerais

Apresentam-se sob a forma de placas ou mantas.

São elementos rígidos ou semi-rígidos, auto-portantes, fornecidas

em unidades pré-fabricadas de

dimensões faciais e espessura fixas..

Lã de rochaLã de vidroEscória de alto forno

A superfície exposta tem um aspecto liso, perfurado, fissurado

ou estriado.

As placas semi-rígidas podem, por vezes, apresentar uma das faces protegida por um tecido de fibra de lã, mineral ou fibras vegetais.

São flexíveis com massa volúmica <55kg/m3.

�Rígidas � massa vol.>55kg/m3

�Semi-rígidas �

massa vol.<55kg/m3



Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais fibrosos

As fibras do material ao receberem o som acompanham o

movimento das moléculas de ar, absorvendo a

parte da energia sonora que se transforma em

calor; outra parcela atravessa o material e uma pequena parte é

reflectida.

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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais porosos

As ondas sonoras penetram nos poros

sendo reflectidas várias vezes até serem

absorvidas.

Uma pequena parcela da energia atravessa o

material (no entanto, em menor quantidade do que nos materiais fibrosos).



Lãs Minerais


Lã de rocha – feltro aluminizado.

Lã de rocha – painéis.

Lã de rocha – manta.Lã de vidro.

Aplicação de painéis de lã de

rocha.



As fibras minerais podem ainda apresentar-se sob a forma de placas flexíveis e pouco densas, protegidas por película de polietileno e preparadas para serem suspensas.


Absorsores suspensos no tecto com rede de

protecção.

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Os aglomerados puros expandidos, também designados por aglomerados negros de cortiça, são, dos vários produtos derivados de cortiça, os que apresentam melhor desempenho como absorventes sonoros.


Aglomerados de cortiça



As massas porosas com fibras minerais ou granulados minerais e aglutinantes apropriados são normalmente aplicadas por projecção sobre a superfície, em tosco, de paredes e tectos.


Massas porosas

Massa Volúmica

130 Kg/m3 < MV <165 Kg/m3

São uma boa solução para aplicar em superfícies irregulares ou em locais sujeitos a grandes variações de humidade relativa do ar ou a condensações de vapor de água.

Aspecto de massa porosa aplicada em

tecto.


Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais porosos ou fibrosos

Massas porosas

Absorção sonora resultante da aplicação de massa porosa com

13 e 25 mm de espessura.

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As características de absorção sonora de alcatifas varia em função da espessura, da textura e da composição.

Em tecidos decorativos – tais como reposteiros –, a absorção sonora depende da percentagem de franzido e da distância a que estácolocado relativamente à janela ou à parede.


Alcatifas e tecidos



Alcatifas e tecidos

Absorção sonora de um reposteiro de algodão em função

da percentagem de franzido.



Os ressoadores consistem na colocação de um painel perfurado a alguma distância de um elemento de suporte, vertical ou horizontal, rígido.

Uma parte da energia é transformada em energia mecânica (devido àvibração), enquanto que outra parte se dissipa sob a forma de calor.

Ressoadores

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Ressoadores de cavidade

Ressoador de cavidade:



Ressoadores de cavidade

Um painel com aberturas de diferentes dimensões, funciona como um conjunto de ressoadores de cavidade que absorvem energia sonora em frequências diferentes.



As membranas são constituídas por uma placa flexível separada de uma base de suporte, vertical ou horizontal, através de apoios:

Membranas

Membranas

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As membranas ressonantes funcionam como sistemas absorventes sonoros mediante mecanismos complexos que conjugam a ressonância e as características de porosidade dos materiais utilizados.

Membranas ressonantes

Membrana ressonante:

Membranas


Tempo de reverberação

O tempo de reverberação permite avaliar a qualidade acústica interior de espaços fechados.

Tempo de reverberação, Tr.



níve

l son

oro

tempo

60 dB

tempo de reverberação

O tempo de reverberação corresponde ao intervalo de tempo necessário para que o nível de pressão sonora diminua de 60 dB,

depois de cessar a fonte sonora.

Paragem da fonte sonora

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Redução dos tempos de reverberação por

aplicação de absorsores suspensos

de lã de rocha.



Tempo de Reverberação

� Volume da sala

� Revestimento da envolvente

�Recheio existente no interior da sala

�Espectro de frequências do som irradiado pela fonte

Todos os materiais absorvem energia sonora, no entanto, há que saber escolher os materiais para os dotar de uma boa qualidade acústica



Exemplo

� Sala de conferências �� Tr deverá ser baixo

� Igreja de grandes dimensões �� Tr deverá ser elevado

Tr �� Frequência do som

� Frequências baixas �� Tr elevado

� Frequências altas �� Tr reduzido

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50 100 500 1000 5000 10000 50000

1,0

2,0

3,0

Tr (500 Hz) seg

Estúdio de TelevisãoSala de conferênciasEstúdio de rádio

Sala de ópera

AuditórioSala de dança

Sala de concertosSala de concertos para música ligeira

Sala de concertos para música de orquestraMúsica de igreja



( )médioSV

Tα−−

=1log

07,0

Determinação de Tr

Tempo de ReverberaçãoEyring

Millington

Sabine

Fórmulas

Fórmula de Eyring V – Volume do recinto;

S – área da superfície da sala;

α médio – coeficiente de absorção do médio da envolvente da sala

��=

i

iimédio S

Sαα

Si – Área de superfície do elemento i

αi – coeficiente de absorção do elemento i



( )( )� −−=

iiSV

Tα1log

.07,007,0

Tempo de Reverberação

Fórmulas

Fórmula de Millington

V – Volume do recinto;

S – área da superfície do elemento i;

αi – coeficiente de absorção do elemento i

Eyring

Millington

Sabine

Determinação de Tr

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De acordo com os princípios de Sabine, o tempo de reverberação é dado pela expressão:

com

V- Volume do recinto, em m3

Si – Área do material, em m2

αi – Coeficiente de absorção sonora do material, i


AV

T 163,0=

A fórmula de Sabine é a mais utilizada.

Fórmula de Sabine

Não produz resultados absurdos desde que se aplique a locais normais de dimensões relativamente pequenas

�= iiSA α



A determinação dos tempos de reverberação, através da fórmula de Sabine, tem por base as seguintes hipóteses fundamentais:

1. Num determinado espaço fechado, a taxa de decrescimento do som é a mesma em todos os pontos;

2. Num determinado espaço fechado, a taxa de decrescimento do som não depende da fonte sonora;

3. A posição do material absorvente sonoro, no interior do espaço, não influencia a taxa de decrescimento do som.

Os tempos de reverberação aconselháveis para diferentes actividades podem variar em função

do volume da sala, de forma significativa.



Obtenção de um ambiente sonoro agradável

� Superfície e natureza das paredes;

� Tipo de mobiliário e nº de ocupantes;

� Localização das fontes sonoras;

� Espectro de frequência do som irradiado pela fonte sonora;

� Volume do recinto.

Ajustamento do tempo de reverberação

O destino e o volume da sala determinam os tempos óptimos de reverberação.

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Características dos materiais com influência na absorção sonora

O coeficiente de absorção sonora aumenta com a espessura dos

materiais, excepto nas altas frequências em que o acréscimo

é irrelevante

Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora

ESPESSURA

A absorção sonora dos materiais

aumenta com a massa volúmica

até valores de aproximadamente

30 kg/m3.

MASSA VOLÚMICA

PINTURAA aplicação de

tintas pode reduzir

significativamente as propriedades

de absorção sonora.

As tintas devem ser aplicadas por projecção, consultando

previamente o fabricante que deverá indicar a tinta mais

adequada



Se um material absorvente sonoro é colocado fazendo com o elemento rígido – parede ou tecto – uma caixa de ar, o seu coeficiente de

absorção sonora aumenta de forma acentuada até cerca de 1000 Hz, quando comparado com o mesmo material colado ou fixado

mecanicamente ao elemento rígido.

Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora – cont.

CAIXA DE AR



-Aspecto estético;

-Compatibilidade com outros componentes ou outros materiais, por exemplo as armaduras de iluminação;

-Rapidez e facilidade de reparação, caso se verifique necessária;

-Manutenção e facilidade de limpeza;

-Possibilidade de pintura;

-Espaço disponível para a sua aplicação;

-Susceptibilidade de degradação perante elevados teores de humidade;

-Peso.

Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora – cont.

Outros aspectos a considerar que podem determinar a selecção de um tipo de solução em detrimento de outras...

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-Materiais porosos ou fibrosos – materiais texturados;

-Ressoadores de cavidade;

-Membranas ressonantes.Da aplicação conjunta e

conveniente poderá resultar a solução mais adequada para a

especificidade de cada problema

Influência na aplicação dos materiais na forma de absorção

da energia sonora.


Exemplos de aplicação:

Os tectos falsos constituídos por painéis perfurados com lã mineralno tardoz funcionam simultaneamente como membrana ressonantee como material poroso.

Membrana ressonante

Material poroso


Nestas situações, a absorção sonora é função da percentagem da área de furação relativamente à área total, da massa volúmica e da espessura do material absorvente sonoro e também da caixa de ar entre o material e o elemento estrutural de suporte.



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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosSoluções mistas de materiais absorventes

Ressoadores agrupados

Material poroso aplicado sob a forma de membrana

A diferentes diâmetros de orifícios correspondem diferentes frequências de

ressonância.

Painel poroso aplicado directamente sobre uma parede e com uma caixa

de ar.


Materiais e Sistemas Absorventes SonorosSoluções mistas de materiais absorventes

Ressoadores aplicado em forma de membrana e com material poroso na caixa de ar

Coeficiente de absorçãoda solução mista.


Materiais e Sistemas Absorventes SonorosCritérios de SelecçãoOs critérios de selecção de um material absorvente não se limitam àcomponente acústica. Existem outros factores a considerar, tais como:

- Custo do material, da instalação e da manutenção;

- Isolamento térmico;

- Resistência e auto-sustentação;

- Segurança contra-incêndios;

- Impermeabilização;

- Estética;

-Adaptação aos sistemas de energia eléctrica, iluminação, aquecimento e refrigeração;

- Influência na saúde pública.

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Referências Bibliográficas

-Domingues, Odete; “A Acústica nos edifícios – coeficientes de absorção sonora”; LNEC, Lisboa, 2007.- Patrício, Jorge; “Acústica nos edifícios”; Verlag Dashöfer, 4ºedição, 2007.- Silva, P. Martins; “Projecto de condicionamento acústico de edifícios”; LNEC, Lisboa 2006.

- Tadeu, António J. B.; Mateus, Diogo; “Apontamentos de Acústica –capítulo 4”, 2004/2005, FCTUC.

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