capa projeto final

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Departamento de Engenharia Mecânica

DEM/POLI/UFRJ

IMPACTO AMBIENTAL SONORO DE TRENS DE CARGA DE BAIXA VELOCIDADE

Isabela de Mattos Farias

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Mecânica da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Engenheira.

Orientador: Jules Ghislain Slama

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL SETEMBRO DE 2016

i

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica

DEM/POLI/UFRJ

IMPACTO AMBIENTAL SONORO DE TRENS DE CARGA DE BAIXA

VELOCIDADE


PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO

DE ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE

ENGENHEIRA MECÂNICA.

Aprovado por:

________________________________________________

Prof. Jules Ghislain Slama, D. Sc. - Orientador

________________________________________________ Prof. Fernando Augusto de Noronha Castro Pinto, Dr. Ing.

________________________________________________ Prof. Antonio Carlos Marques Alvim, Ph. D.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

SETEMBRO DE 2016

ii

Farias, Isabela de Mattos.

Impacto Ambiental Sonoro de Trens de Carga de Baixa

Velocidade/ Isabela de Mattos Farias. – Rio de Janeiro: UFRJ /

Escola Politécnica, 2016.

IX, 70 p.: il.; 29,7 cm.

Orientador: Jules GhislainSlama, DSc

Projeto de Graduação – UFRJ / POLI / Engenharia Mecânica,

2016.

Referências Bibliográficas: p. 69

1. Ferrovias. 2. Trem de Baixa Velocidade. 3. Ruído

Ferroviário. 4. Simulação computacional 5. Barreiras Acústicas

I. Isabela de Mattos Farias II. Universidade Federal do Rio de

Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Mecânica. III.

Impacto Ambiental Sonoro de Veículos Ferroviários de Baixa

Velocidade.

iii

“Se você encontrar um caminho sem obstáculos, ele provavelmente não leva a lugar

nenhum.” – Frank Clark

iv

AGRADECIMENTOS

Primeiramente, gostaria de agradecer à Deus pela saúde e disposição para

encarar todos os desafios encontrados até aqui.

Aos meus pais, Maria Claudia e José Luiz, que sempre buscaram me

proporcionar uma educação de qualidade e nunca deixaram de acreditar no meu

potencial.A minha irmã Marcela e aos meus avós, que também estiveram ao meu lado

em todas as horas.

Ao meu Professor Orientador Jules Slama, agradeço pela disponibilidade em

aceitar me orientar nesse projeto, se mostrando sempre disposto a ajudar e esclarecer

minhas dúvidas.

Ao Filipe Maia, por todo o desprendimento em dividir seus conhecimentos e

pela paciência comigo durante todo o projeto.

Aos professores da banca de avaliação, gostaria de agradecer pela

disponibilidade em participar dessa defesa, pela atenção e pelo profissionalismo.

Por fim, agradeço aos amigos antigos e aos que a faculdade me trouxe, por

estarem comigo durante toda essa caminhada, me incentivando e torcendo por mim.

v

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção de grau de Engenheira Mecânica.

IMPACTO AMBIENTAL SONORO DE TRENS DE CARGA DE BAIXA VELOCIDADE


Setembro/2016

Orientador: Jules Ghislain Slama

Curso: Engenharia Mecânica

O projeto tem por objetivo o estudo da necessidade da utilização de barreiras

acústicas para mitigação do ruído em áreas próximas a uma região no interior da

Bahia, pertencente ao trajeto da Ferrovia Oeste-Leste.

Inicialmente serão apresentadas as fontes de ruído ferroviário, as formas de

mitigá-lo e as normas que regulamentam os níveis de ruído aceitáveis no Brasil. Em

seguida, serão estudados os níveis de ruído aos quais a região está submetida devido

a passagem desses veículos ao longo do dia e da noite.

O estudo se dará através de estimativas de ruído por simulações

computacionais no programa Soundplan (considerando a Norma Alemã) e cálculos

matemáticos (Método Europeu).

Por fim, os níveis de ruído obtidos serão comparados com os aceitos pela

legislação brasileira vigente. Caso haja necessidade, o uso de barreiras acústicas na

região será simulado a fim de adequar os níveis de ruído à legislação brasileira.

Palavras-chave: Ferrovias, Barreiras Acústicas, Trem de Baixa Velocidade, Níveis de

Ruído, Simulação Computacional.

vi

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Mechanical Engineer.

ENVIRONMENTAL IMPACT SOUND OF LOW SPEED FREIGHT TRAINS Isabela de Mattos Farias

September/2016

Advisor: Jules Ghislain Slama Course: Mechanical Engineering

The project aims to study the need for the use of noise barriers to mitigate

noise in areas close to a region in Bahia, belonging to the path of the West-East

Railroad.

Initially the sources of railway noise are presented, the ways to mitigate it and

the regulations governing noise levels acceptable in Brazil.

The study will be through noise estimates by computer simulations in

Soundplan program (considering the German Standard) and mathematics (European

method) .

Finally, the noise levels obtained will be compared with those accepted by

current Brazilian law. If necessary, the use of noise barriers in the region will be

simulated in order to adjust the noise levels to Brazilian law.

Keywords: Railway, noise barriers, Low Speed Train, Noise Levels, Computer Simulation.

vii

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ..................................................................................... 1

1.1. Contexto e Objetivo do Projeto ........................................................................... 1

1.2. Estrutura do Projeto ........................................................................................... 2

CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 3

2.1. Conceitos de Acústica ........................................................................................ 3

2.2. Curvas de Compensação ................................................................................... 9

2.3. Difração por Barreiras Acústica ........................................................................ 10

2.4. Métricas Utilizadas Para Avaliação de Ruído ................................................... 11

2.5. Efeitos do Ruído ............................................................................................... 13

CAPÍTULO 3 – RUÍDO FERROVIÁRIO ...................................................................... 18

3.1. Fontes de Ruído ............................................................................................... 18

3.2.Ruído Ferroviário em Função da Velocidade do Trem ....................................... 19

3.3. Formas de Geração do Ruído Ferroviário ........................................................ 20

3.3.1. Ruído de Rolamento .................................................................................. 20

3.3.2. Ruído do Motor (“Engine”) ......................................................................... 20

3.3.3. Ruído de Guincho (“SquealNoise”or “Curve Squeal”) ................................ 21

3.3.4. Exaustão (“Exhaust”) ................................................................................. 21

3.3.5. Ruído de Flange (“Flanging Noise”) ........................................................... 21

3.3.6. Ruído de Frenagem (“Brake Noise”) .......................................................... 22

3.4. Ruído Produzido pela Propagacao das Vibrações pelo Solo ............................ 22

CAPÍTULO 4 – NORMAS TÉCNICAS BRASILEIRAS ................................................ 24

4.1. NBR 10151 ....................................................................................................... 24

4.2. NBR 10152 ....................................................................................................... 25

CAPITULO 5 – DISPOSITIVOS PARA O CONTROLE DE RUÍDO ............................. 27

5.1. Amortecedores de Vibração (Pads) .................................................................. 27

5.2. Barreiras Acústicas .......................................................................................... 29

5.2.1. Barreiras com Superfícies Acústicas Refletoras ......................................... 29

5.2.2. Barreiras com Superfícies Acústicas Absorvedoras ................................... 30

5.2.3. NBR 14313 ................................................................................................ 30

CAPÍTULO 6 – MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................. 35

6.1. Soundplan como Ferramenta Computacional ................................................... 35

6.2. Método Schall 03 (Norma Alemã) ..................................................................... 36

6.3. Etapas Utilizadas para Obtenção das Simulações ........................................... 37

6.4. Método Europeu ............................................................................................... 48

viii

CAPÍTULO 7 – ESTUDO DE CASO ........................................................................... 55

7.1. Trajeto da Ferrovia ........................................................................................... 55

7.2. Escolha da Região ........................................................................................... 55

7.3. Parâmetros Utilizados ...................................................................................... 56

7.3.1. Método Schall 03 ....................................................................................... 56

7.3.2. Método Europeu ........................................................................................ 57

7.4. Simulação sem Barreira Acústica ..................................................................... 59

7.5. Simulação com Barreira Acústica ..................................................................... 61

7.6. Análise dos Resultados ................................................................................... 63

7.6.1. Método Schall 03 ....................................................................................... 64

7.6.2. Método Europeu ........................................................................................ 65

CAPÍTULO 8 – CONCLUSÃO .................................................................................... 67

CAPÍTULO 9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 69

.

ix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Ruído Contínuo ....................................................................................... 3

Figura 2 - Ruído Intermitente .................................................................................. 4

Figura 3 - Ruído de Impacto .................................................................................... 4

Figura 4 – Curvas Isofônicas de Fletcher e Munson................................................ 9

Figura 5 – Curvas de Compensação ....................................................................... 10

Figura 6 – Difração do Som em uma Barreira ......................................................... 11

Figura 7 – População Holandesa que Sofre com Distúrbios do Sono .................... 17

Figura 8 – Fontes de Ruído Ferroviário .................................................................. 18

Figura 9 – Contribuição do Ruído em Função da Velocidade ................................ 19

Figura 10 – Ruído de Rolamento ............................................................................ 20

Figura 11 – Fatores que Influenciam o Ruído de Guincho ..................................... 21

Figura 12 – Reflexão de Ondas Sonoras no Solo ................................................... 23

Figura 13 – Funcionalidade dos Pads ..................................................................... 27

Figura 14 – Tipos de Pads ...................................................................................... 28

Figura 15 – Altura de uma Barreira Acústica .......................................................... 29

Figura 16 – Barreira Refletora ................................................................................. 30

Figura 17 – Barreira Absorvedora ........................................................................... 30

Figura 18 – Barreira Acústica de Concreto ............................................................. 32

Figura 19 – Barreira Acústica Metálica ................................................................... 32

Figura 20 – Barreira Acústica de Vidro ................................................................... 33

Figura 21 – Barreira Acústica de Policarbonato ...................................................... 33

Figura 22 – Barreira Acústica de Madeira ............................................................... 34

Figura 23 – Barreira Acústica Natural ..................................................................... 34

Figura 24 – Configurações Iniciais .......................................................................... 38

Figura 25 – Configurações Iniciais (continuação) ................................................... 38

Figura 26 – Configurações Iniciais (continuação) ................................................... 39

Figura 27 – Página inicial do programa após configurações .................................. 39

Figura 28 – Ícone Curvas de Nível .......................................................................... 40

Figura 29 – Importando Curvas de Nível ................................................................ 40

Figura 30 – Curvas de Nível do Terreno ................................................................. 41

Figura 31 – Ícone Área de Cálculo .......................................................................... 41

Figura 32 – Importando Área de cálculo ................................................................. 42

Figura 33 – Área de cálculo .................................................................................... 42

Figura 34 – Importando imagem do local ................................................................ 43

Figura 35 – Referenciando a Imagem ..................................................................... 43

x

Figura 36 – Ícone das Edificações .......................................................................... 44

Figura 37 – Ícone da Ferrovia ................................................................................. 44

Figura 38 – Casas e Ferrovia .................................................................................. 45

Figura 39 – Cálculo da emissão de acordo com a Schall 03 .................................. 45

Figura 40 – Ícone dos Receptores .......................................................................... 46

Figura 41 – Receptores ........................................................................................... 46

Figura 42 – 3D Map ................................................................................................. 46

Figura 43 – Mapa 3D com Edificações e Receptores ............................................. 47

Figura 44 – Simulação dos Níveis de Ruído ........................................................... 47

Figura 45 – Cálculo dos Níveis de Ruído ................................................................ 48

Figura 46 – Distâncias utilizadas no cálculo da função do número de difração de

Fresnel ....................................................................................................................

53

Figura 47 – Trajeto da Ferrovia de Integração Oeste-Leste ................................... 55

Figura 48 – Região Escolhida ................................................................................. 56

Figura 49 – Mapa de Ruído sem Barreira Acústica (Dia) ....................................... 60

Figura 50 – Mapa de Ruído sem Barreira Acústica (Noite) .................................... 61

Figura 51 – Mapa de Ruído com Barreira Acústica (Dia) ....................................... 62

Figura 52 – Mapa de Ruído com Barreira Acústica (Noite) .................................... 63

Figura 53 – Mapa de ruído diurno/noturno por receptor (sem barreira acústica) ... 64

Figura 54 – Mapa de ruído diurno/noturno por receptor (com barreira acústica) ... 65

xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Bandas de oitava e 1/3 de oitava .......................................................... 8

Tabela 2 – Bandas de oitava e 1/3 de oitava (Continuação da Tabela 1) .............. 8

Tabela 3 – Efeitos Causados por Diferentes Níveis de Ruído ................................ 14

Tabela 4 – Diretrizes para Ruído Ambiental ........................................................... 15

Tabela 5 – Relação entre DNL e HAP (%) .............................................................. 16

Tabela 6 – Importância das Fontes de Ruído ......................................................... 20

Tabela 7 - Nível de Critério de Avaliação NCA para Ambientes Externos ............. 24

Tabela 8 - Critério de Avaliação para Ambiente Interno ......................................... 26

Tabela 9 – Perda na Reflexão (NBR 14313) .......................................................... 31

Tabela 10 – Perda na Reflexão (Soundplan) .......................................................... 31

Tabela 11 – Coordenadas da Imagem .................................................................... 44

Tabela 12 – Categoria dos Trens............................................................................. 50

Tabela 13 – Categoria dos Trilhos .......................................................................... 50

Tabela 14 – Constantes Referentes à Categoria do Trem ..................................... 50

Tabela 15 – Correção do Trilho ............................................................................... 50

Tabela 16 – Coeficientes de Absorção do Ar .......................................................... 51

Tabela 17 – Atenuação no Solo .............................................................................. 50

Tabela 18 – Função do número de difração de Fresnel ......................................... 52

Tabela 19 – Dados do Transporte de Carga ........................................................... 57

Tabela 20 – Dados do Transporte de Minério ......................................................... 57

Tabela 21 – Níveis Aceitos pela NBR 10151 .......................................................... 63

1

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

1.1. Contexto e Objetivo do Projeto

A Ferrovia de Integração Oeste Leste (FIOL), com mais de 1500 km de

extensão, estabelecerá à comunicação entre o porto de Ilhéus, na Bahia e a cidade de

Figueirópolis, no Tocantins.

Seus objetivos são:

• Estimular o desenvolvimento do mercado interno, à medida que oferecerá

menores custos para a troca de produtos regionais;

• Interligar a malha ferroviária brasileira;

• Propor uma alternativa logística para o escoamento da produção agrícola e de

mineração do Brasil.

Em termos ambientais, a ferrovia contribuirá:

• Reduzindo o risco de acidentes com o transporte de cargas;

• Reduzindo significativamente a emissão de gases do efeito estufa, quando

comparada ao transporte rodoviário.

Embora tragam inúmeros benefícios para a matriz de transporte e à

economia, ferrovias são modificadores do meio ambiente. Um dos maiores impactos

perceptíveis à sociedade e ao seu entorno, diz respeito ao ruído proveniente dos trens

que nela trafegam.

A fim de mitigar os ruídos gerados por esse transporte ferroviário, diversas

alternativas podem ser adotadas, tais como: utilização de barreiras acústicas, sistemas

de absorção de ruído nos motores e exaustores da locomotiva e absorvedores de

vibração nas rodas.

O objetivo deste trabalho foi estudar a utilização de barreiras acústicas para

reduzir a exposição ao ruído de pessoas que residam no entorno da linha do trem de

baixa velocidade, através da análise de um trecho do trajeto, da verificação de áreas

onde possivelmente haveria impacto sonoro ocasionado pela passagem do trem e da

estimativa dos níveis de ruído provenientes de trens de baixa velocidade na região

escolhida (entre Provisão e Jequié, ambos na Bahia).

2

1.2. Estrutura do Projeto

Este projeto sobre ruído ferroviário em trens de baixa velocidade foi dividido

em 09 (nove) capítulos, além dos anexos, conforme descritos a seguir.

No primeiro capítulo, “Introdução”, é feita uma contextualização sobre a

ferrovia a ser estudada, objetivando dar um panorama sobre a problemática situação.

O objetivo desse projeto é apresentado, bem como sua estruturação.

O segundo capítulo, “Revisão Bibliográfica”, aborda os conceitos básicos de

acústica, as métricas utilizadas, as curvas de ruído e a difração em barreiras.

O terceiro capítulo, “Ruído Ferroviário”, versa sobre as fontes de ruído

provenientes do transporte ferroviário, a reflexão das ondas sonoras no solo, como

cada uma das fontes de ruído é gerada e sobre quem o impacto do ruído se dá.

Em seguida, o quarto capítulo, “Normas Técnicas Brasileiras”, apresenta as

Normas Brasileiras (NBR 10.151 e NBR 10.152) para conforto acústico.

O quinto capítulo, “Dispositivos para o Controle de Ruído”, descreve os

diferentes tipos de barreiras acústicas, juntamente com sua legislação

regulamentadora e amortecedores de vibração para atenuação do ruído.

O sexto capítulo, “Materiais e Métodos”, discursa sobre o programa utilizado

para fazer o projeto, contemplando todos as etapas até a simulação. Além de explicar

os métodos escolhidos para avaliar o ruído ferroviário estudado.

O sétimo capítulo, “Estudo de Caso”, apresenta o trajeto a ser estudado, bem

como a forma que sua escolha foi feita, os parâmetros utilizados, os resultados

encontrados com uma respectiva análise.

O oitavo capítulo, “Conclusão”, apresenta as conclusões obtidas nesse

projeto final, com uma análise sobre o trabalho realizado.

Para finalizar a dissertação, o último capítulo, “Referências Bibliográficas”,

apresenta os materiais que auxiliaram a sua concretização, seguido pelos anexos.

3

CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Conceitos de Acústica Som x Ruído

Segundo Bistafa (1986), o som pode ser definido como uma variação da

pressão ambiente detectável pelo sistema auditivo, ocorrendo em meios elásticos e

propagando-se em forma de ondas ou oscilações mecânicas.

A menor variação de pressão percebida pelo ouvido humano sadio é em

média 2 10�� .

O ruído, é um som indesejável ou desagradável e pode ser contínuo,

intermitente ou de impacto.

Ruído Contínuo

É aquele que possui pouca ou nenhuma variação de nível sonoro durante um

intervalo de tempo definido, como ventiladores, bombas ou qualquer outra máquina

que opere do mesmo modo sem interrupção (figura 1).

Figura 1 - Ruído Contínuo

Fonte: <http://wwwp.feb.unesp.br/jcandido/acustica/Apostila.pdf>

Ruído Intermitente

É aquele que apresenta variações de nível sonoro em intervalos de tempo

bem definidos, como uma máquina operando em ciclos ou um despertador tocando

seu alarme enquanto não é desligado (figura 2).

4

Figura 2 - Ruído Intermitente


Ruído de Impacto

É aquele som muito intenso, em um intervalo de tempo muito curto (menores

que 1 segundo), como a explosão de uma bomba (figura 3).

Figura 3 - Ruído de Impacto


Frequência

O número de flutuações de uma onda que ocorrem em um intervalo de tempo

é denominado de frequência. A unidade utilizada para quantificá-la é o Hertz (Hz), que

expressa o número de ciclos por segundo.

O sistema auditivo do ser humano não apresenta o mesmo comportamento

para todas as frequências. Normalmente, a faixa de frequência audível ocorre entre 20

Hz e 20000 Hz. Contudo, essa faixa pode variar de indivíduo para indivíduo.

5

Pressão Sonora

A diferença entre a pressão média do meio por onde o som está se

propagando e a pressão da onda sonora pode ser descrita como pressão sonora.

�� = �� + �(�) (1)

Onde:

• �� = Pressão total;

• �� = Pressão atmosférica local do ambiente;

• �(�) = Desvio da pressão sonora.

Pressão Sonora Eficaz

É definida como a raiz quadrada da média quadrática da pressão da onda

sonora, calculada em certo ponto, durante um intervalo de tempo desejado. A pressão

sonora eficaz está relacionada com a sensação sonora.

�� = � �� − �� (�)��

��/�

(2)

Onde:

• � ! = pressão sonora eficaz;

• �" − �# = intervalo de tempo desejado;

• �(�) = pressão acústica no tempo t.

Nível de Pressão Sonora

Ernst Heinrich Weber foi a primeira pessoa a mostrar, de uma maneira

quantitativa, a resposta humana em relação a um estímulo físico. Weber descobriu

que a diferença notável para humanos entre duas medidas não deveria ser medida

diretamente pela diferença em si, mas a pela proporção dessa diferença em relação às

medidas.

�$ = % �&& (3)

Onde:

• '� = diferença na mudança de percepção;

• ( = fator estimado empiricamente;

6

• ') = aumento diferencial no estímulo;

• ) = estímulo.

Integrando-se a fórmula (3) e considerando-se que no caso da percepção � =

0 para o )� (limite onde o estímulo é imperceptível), chega-se à fórmula abaixo:

$ = %*+ &&, (4)

Onde:

• � = percepção do estímulo;

• ( = fator de proporcionalidade;

• ) = estímulo;

• )� = limite onde o estímulo é imperceptível.

No caso da percepção sonora, então, é utilizado o Nível de Pressão Sonora

(NPS), que é a medida logarítmica da pressão sonora eficaz de um som relativamente

a um valor de referência. O valor de referência utilizado como “zero” de pressão

sonora ()�) no ar é de 2 10�� Pa, sendo este nível considerado o limite da audição

humana (a 1 kHz). O NPS, finalmente, é igual a dez vezes o logaritmo decimal da

relação quadrática entre a pressão sonora eficaz e a pressão de referência, calculado

pela fórmula abaixo:

-�. = 10 log �� !#��# � = 20log (� !�� )

(5)

Onde:

• -�. = nível de pressão sonora;

• � ! = pressão sonora, medida em Pascal (Pa);

• �� = pressão de referência(0,00002 Pa).

Nível de pressão Sonora Composta

Quando tem se diversas fontes sonoras independentes, para que o nível de

pressão sonora resultante sejam calculado, é necessário fazer a relação da soma das

energias sonoras e depois retornar à fórmula de nível de pressão sonora.

7

2 -�. = 10 log"� ��"# + �## + … + �4#��# �4

56"= 10 log"� 7��"#��#� + ��##��#� + ��8#��#� + … + ��4#��#�9

(6)

Substituindo :;<;=> = 10?@A<B= na fórmula (6), temos:

2 -�. = 10 log"�( 10�CDB"� + 10�CD"� + 10�CDE"� + … + 10�CDF"�4

56")

(7)

Intensidade Sonora

A intensidade sonora é definida como a potência sonora recebida, por uma

unidade de área perpendicular à direção de propagação da onda que é emitida por

uma fonte. No Sistema Internacional, sua unidade de medida é expressa em Watts por

metro quadrado (W/m²).

G = HI

(8)

Onde:

• G = intensidade;

• H = potência;

• I = área.

Nível de Intensidade Sonora

Devido à percepção humana se comportar em escala logarítmica, é

conveniente trabalhar na escala de decibel para intensidade. Com isso, o nível de

intensidade sonora em decibéis é estabelecido por:

JK = 10 log : KK=> dB (9)

Onde:

• JK = nível de intensidade sonora;

• G� =intensidade sonora de referência (10�"#W/m²);

• G = intensidade sonora da fonte.

8

Nível de Potência Sonora Produzido por uma Fonte

De forma análoga, o nível de potência é definido através da seguinte

expressão:

JL = 10 log : MM=> dB (10)

Onde:

• H = potência sonora produzido pela fonte;

• H� = potência de referência (10�"# W).

Bandas de Oitava e de 1/3 de Oitava

Como mencionado anteriormente, as freqüências audíveis ao ser humano

variam entre 20 Hz e 20.000 Hz. Para facilitar a avaliação do ruído neste intervalo,

foram criadas faixas de freqüência denominadas bandas de oitava. Quando

normalizadas, essas bandas são descritas por sua freqüência central (N�) e são dadas

por:

31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1.000 | 2.000 | 4.000 | 8.000 | 16.000

Os limites inferiores (N") e superiores (N#) de cada banda são obtidos da

seguinte forma:

N# = 2 ∗ N" (11)

N� = P2 ∗ N" (12)

Cada banda de oitava tem 3 bandas de 1/3 de oitava. As frequências centrais

(tabelas 1 e 2) definidas em normas para as bandas de 1/3 de oitava são:

Tabela 1 – Bandas de oitava e 1/3 de oitava

Tabela 2 – Bandas de oitava e 1/3 de oitava (Contin uação da Tabela 1)

9

2.2. Curvas de Compensação

As curvas de compensação surgiram devido ao aparelho auditivo humano não

ser sensível igualmente a todas as frequências do espectro sonoro. Quando exposto a

dois ruídos de mesma intensidade, mas que diferem em frequência, a sensação

auditiva será diferente. Os sons de baixa frequência são geralmente menos

percebidos que os de alta.

Em 1933, Fletcher e Munson realizaram um estudo que resultou nas chamadas

Curvas Isoaudíveis ou Isofônicas (figura 4). A partir daí, as curvas de compensação

(figura 5) foram criadas, para que os níveis sonoros fossem corrigidos e que se

parecessem à percepção sonora do ouvido humano. No gráfico das curvas de

compensação existem filtros sonoros, denominados pelas letras do alfabeto: A, B, C,

etc. Dentre esses, o filtro A é o mais utilizado e indicado para estudos do incômodo

causado por ruídos, sendo sua unidade relacionada o dB(A) ou dBA.

Figura 4 – Curvas Isofônicas de Fletcher e Munson

Fonte: (VALE, apud CAMARGOS, GARAVELLI, 2009)

10

Figura 5 – Curvas de Compensação

Fonte: http://conservatorio0.tripod.com/carac_ouvido_.htm

2.3. Difração por Barreiras Acústica

Primeiramente desenvolvida na óptica, a teoria da difração foi posteriormente

aplicada na acústica física.

Barreiras acústicas que interceptam a trajetória do som entre a fonte e o

receptor são responsáveis por difratar parte da energia da onda sonora. Com isso, os

níveis sonoros aos quais o receptor estará exposto serão reduzidos.

A fórmula de Kurze-Anderson quantifica essa atenuação, se utilizando do

número de Fresnel (-"), conforme abaixo:

(13)

Onde:

• QR = ST + SU ;

• ST = distância entre a barreira e a fonte;

• SU = distância entre a barreira e o receptor;

• Q" = distância entre a imagem da fonte e a barreira;

• λ= comprimento de onda;

• ( = número de onda correspondente ao seu comprimento = 2V/λ.

11

Figura 6 – Difração do Som em uma Barreira Fonte: (Kurze-Anderson, 1968)

A fórmula de Kurze-Anderson (Kurze, 1968), para estimar a atenuação

causada pela instalação de uma barreira, pode ser representada matematicamente

por:

I� = 5 + 20 log((P2V-")/(�XYℎP2V-"))

(14)

2.4. Métricas Utilizadas Para Avaliação de Ruído

As métricas são ferramentas importantes para representar os impactos

ambientais causados por ruídos. A partir da necessidade de diferenciar as formas com

as quais o ruído afeta adversamente as pessoas, existem diferentes métricas para

atender diversos objetivos e natureza de ruído.

A seguir, serão expostas métricas que servirão como base para as simulações

e análises realizadas neste projeto.

Nível de Pressão Sonora Contínua Equivalente Ponder ado em A ( *[�\)

De acordo com a NBR 10151, é o “Nível obtido a partir do valor médio

quadrático da pressão sonora (com a ponderação A) referente a todo o intervalo de

medição”. Esta métrica exprime o nível associado à quantidade média de energia

sonora que um indivíduo percebe em um intervalo de tempo. Pode ser obtida

utilizando a fórmula 15:

J] ^ = 10 log"�[ 1/` � ��]#(�)��# � '�]�bc

� (15)

Onde:

• ` = intervalo de medição;

12

• �] = pressão sonora instantânea, ponderada em A;

• �� = pressão sonora de referência (�� = 2 10��X).

É muito utilizada para a análise do incômodo ocasionado pelo ruído ferroviário

e rodoviário na população.

Ela possui duas métricas derivadas, o J] ^d calculada para o período diurno e

o J] ^� para o período noturno de um dia. Faz-se necessária essa distinção já que

durante o período noturno, a quantidade de movimentos pode ser reduzida, além do

fato do incômodo causado nas pessoas ser maior, enquanto que no período diurno

tem se o comportamento inverso.

Nível de Pressão Sonora Equivalente Diurna ( *[�\e)

De acordo com a NBR 10151, o período diurno pode ser definido como o

intervalo de tempo compreendido entre 07h e 22h. O nível de pressão sonora

equivalente diurna é então, o nível sonoro equivalente medido ou calculado durante

este intervalo, como mostra a fórmula a seguir:

J] ^d = 10fgh"�[ 13600 k 15 � ��]#(�)��# �] '�## (8l��)

m (8l��) (16)

Onde:

• �](�) = pressão sonora ponderada em A no instante t;

• �� = pressão sonora de referência.

Nível de Pressão Sonora Equivalente Noturna ( *[�\n)

Analogamente, o período noturno sugerido pela NBR 10151 compreende o

intervalo de 22h às 07h, totalizando 9 horas de duração. A média de energia sonora

deste período é dada por:

J] ^� = 10 log{ 13600 k 9 (� �](�)�� '� + � �](�)

�� '�)}m (8l��)� (8l��)

#r (8l��)## (8l��)

(17)

13

2.5. Efeitos do Ruído

A Organização Mundial da Saúde (OMS) define a saúde como um estado de

completo bem-estar físico, mental e social e não meramente a ausência de doença ou

enfermidade. De acordo com a organização, o ruído é a segunda maior causa

ambiental de problemas de saúde, perdendo apenas para a qualidade do ar.

Em tempos de avanço tecnológico e crescimento desordenado, as grandes

cidades, agitadas e movimentadas, têm sido submetidas a níveis de ruído cada vez

mais elevados. Trânsito, obras, aviões, enormes concentrações de pessoas em

ambientes fechados, é praticamente impossível passar um dia inteiro sem ser afetado

pelo ruído.

Na Europa, o ruído rodoviário é a maior fonte de ruído ambiental, atingindo

125 milhões de pessoas, conforme pesquisas da Comissão Européia do Meio

Ambiente mostram. O ruído ferroviário vem logo em seguida, responsável por expor 8

milhões de europeus (aproximadamente a população da Suíça) a níveis de ruído

superiores a 55 dB(A).

Nos países em desenvolvimento esses índices são ainda mais assustadores,

uma vez que as regulamentações sobre níveis de ruído são menos respeitadas.

Segundo Mage&Walsh, 1998, estudos ao redor de rodovias de países em

desenvolvimento indicam que estes níveis chegam a atingir 80 dB(A) durante 24 horas

por dia.

Estudos têm apontado que danos causados pelo ruído à saúde humana

encontram-se associados principalmente ao volume sonoro, ao seu espectro e ao

tempo de exposição do receptor que, associados à sua suscetibilidade, podem causar

danos irreparáveis. Os efeitos dessa exposição dependem de inúmeras variáveis que

se modificam tanto com características pessoais como com a comunidade, e desse

modo variam consideravelmente de indivíduo para indivíduo.

Os efeitos do ruído podem ser separados em três categorias:

� Efeitos Fisiológicos – são os que afetam o corpo humano de forma geral, tais

como: insônia, doenças cardiovasculares e até mesmo a perda permanente da

audição.

� Efeitos Comportamentais – são quando atrapalham as atividades cotidianas do

ser humano. Falta de concentração, estresse, interferência na comunicação e

no sono são alguns exemplos.

Todos os efeitos são Subjetivos – variam de acordo de quem está exposto ao

ruído, não se pode quantificar, é pessoal e subjetivo.

14

A tabela 3 mostra os efeitos causados ao homem quando exposto a

diferentes níveis de ruído.

Tabela 3 – Efeitos Causados por Diferentes Níveis d e Ruído

Fonte: UFMG, s/d

A seguir, três efeitos serão abordados com mais detalhes: interferência na

comunicação, incômodo e interferência no sono.

Interferência na Comunicação

A voz humana é constituída de rápidas flutuações de pressão geradas pelo

sistema respiratório e pelas cordas vocais, cuja maior parte da energia acústica está

na faixa de frequências de 100 Hz e 6000 Hz.

De acordo com a OMS, uma conversa pode ser totalmente clara com um

nível de ruído de 35 dB(A) no segundo plano e razoavelmente entendida com 45 dB(A)

de fundo. Se o nível de ruído estiver em torno de 65 dB(A), um aumento no esforço

vocal dos envolvidos será necessário para que a comunicação seja eficaz.

A seguir (tabela 4), os valores que a OMS considera ideal para cada tipo de

ambiente:

15

Tabela 4 – Diretrizes para Ruído Ambiental

Fonte: Berlund, Lindvall e Schwela

A natureza do ruído ferroviário é intermitente, pois os trens não estão

trafegando a todo momento. Isso provoca dificuldades de compreensão da fala apenas

durante o tempo de passagem desses veículos. No entanto, por ser muito intenso, se

comparado à fala humana, o ruído ferroviário pode provocar o mascaramento

completo da fala, levando a interrupção da comunicação.

Incômodo Sonoro

O termo incômodo sonoro é utilizado para sintetizar uma sensação de

desconforto e emoções negativas causadas por elevados níveis de ruído.

A relação entre incômodo sonoro e o ruído é um assunto que foi estudado

durante muito tempo. Porém, devido a essa relação contemplar vários tipos de

dependências onde algumas são mensuráveis enquanto outras não são quantitativas,

apenas no fim do século XX foi publicado o primeiro estudo sobre o assunto.

Em 1978, Schultz publicou um trabalho onde estudou a relação entre o

incômodo provocado por diversos tipos de transporte, como rodoviário, ferroviário e

aéreo, e o ruído.

16

A equação proposta por Schultz para estimar o incômodo público devido a

fontes de transportes de todos os tipos é a seguinte:

% t[ = ,, vwwx en* − ,, ,y,� en*� + ,, ,,,yz en*x

(18)

Onde:

• % t[ = percentual da população altamente incomodada;

• en* =Day-Night level.

O DNL é uma média de energia sonora produzida pelos eventos ocorridos em

um período de 24 horas, com a penalidade de 10 dB durante o período noturno devido

a maior sensibilidade da população neste período. Porém, utilizar a métrica DNL não é

suficiente para avaliar os efeitos negativos causados pelo ruído, pois as atividades

podem ser diurnas ou noturnas. O efeito causado pelo ruído durante o dia ou durante

a noite influencia de maneiras diferentes na realização de atividades.

A seguir, a tabela 5 relaciona o percentual de pessoas altamente

incomodadas de acordo com a análise de Schultz.

Tabela 5 – Relação entre DNL e HAP (%)

Na legislação Brasileira o nível sonoro equivalente (J] ^) vem sendo utilizado

para definir níveis critérios de avaliação limite para cada zona. Ele é considerado uma

métrica do incomodo sonoro.

Interferência no Sono

Uma noite de sono de qualidade é uma das condições essenciais para o bom

funcionamento físico e mental do corpo humano. De acordo com a OMS, o cenário

ideal, onde não há qualquer distúrbio que afete a qualidade do sono, consiste em um

ambiente que o nível de ruído não ultrapasse 30 dB(A) e não tenha picos de pressão

acima de 45 dB(A).

17

Já os valores recomendados pela norma NBR 10152 para o interior dos

quartos é de 35 dB(A) para conforto e de 45 dB(A) para aceitabilidade.

Na Europa, um a cada 5 Europeus está regularmente exposto a níveis de

ruído noturnos que podem causar danos significativos a saúde. Um estudo feito na

Holanda mostra o crescimento do impacto do ruído ambiental nos distúrbios do sono

da população, como verifica-se no gráfico abaixo (figura 7):

Figura 7 – População Holandesa que Sofre com Distúr bios do Sono

Fonte: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0017/43316/E92845.pdf

Após uma noite de exposição ao ruído, podem ocorrer mudanças no humor,

redução do desempenho no trabalho das pessoas e maiores riscos de acidentes.

18

CAPÍTULO 3 – RUÍDO FERROVIÁRIO

Este capítulo tratará dos ruídos provenientes de ferrovias. Para a redução do

ruído é necessário conhecer suas fontes, suas características, o caminho que ele

percorre e o lugar onde ele é percebido. Sendo assim, primeiramente serão discutidos

os itens citados acima, para que no capítulo seguinte, possamos tratar de meios de

mitigar esse ruído.

3.1. Fontes de Ruído

O ruído ferroviário é resultante de diversas fontes sonoras (figura 8) e seu

impacto se dá, principalmente, sobre: o condutor do trem, os passageiros (caso o trem

seja de passageiros) e os moradores no entorno da linha férrea. Abaixo serão

apresentadas as mais relevantes fontes para o transporte ferroviário de baixa

velocidade (transporte ferroviário de carga), são elas:

• Exaustão (“Exhaust”);

• Motor (“Engine”);

• Ruído de Rolamento (“Rolling Noise”);

• Ruído de Guincho (“Squeal Noise” or “Curve Squeal”);

• Ruído de Flange (“Flanging Noise”);

• Ruído de Frenagem (“Brake Noise”);

Figura 8 – Fontes de Ruído Ferroviário

Fonte:

http://www.transport.nsw.gov.au/sites/default/files/b2b/projects/NSRU_poster_noise_source_AA

.pdf

19

3.2. Ruído Ferroviário em Função da Velocidade do T rem

A importância de cada fonte de ruído ferroviário depende da velocidade do

trem. À baixas velocidades, o ruído dos equipamentos/motor (“Engine”) é a fonte

principal, enquanto à médias velocidades é o ruído de rolamento (“Rolling Noise”)

através do contato roda-trilho. Somente em altas velocidades o ruído aerodinâmico

(“AerodynamicNoise”) se torna relevante.

Abaixo, será mostrado a contribuição dos ruídos citados em função da

velocidade.

Figura 9 – Contribuição do Ruído em Função da Veloc idade

Fonte: UIC 2008, página 07

A partir da figura 9, verifica-se que entre 30 km/h e 200 km/h, o ruído de

rolamento é a fonte predominante. Esse é também o intervalo de velocidade que afeta

a maior parte da população que vive no entorno das ferrovias. Velocidades maiores

que 200 km/h são encontradas apenas em pistas de alta velocidade. O intervalo

descrito se aplica a maioria das ferrovias, sendo também a faixa de velocidades que

os trens de carga operam. A tabela 6 faz uma comparação entre os tipos de veículos

ferroviários e suas principais fontes de ruído.

20

Tabela 6 – Importância das Fontes de Ruído

Fonte: EC 2003, página 08 (adaptado para Português)

3.3. Formas de Geração do Ruído Ferroviário

Nesta seção serão apresentadas as formas como o ruído ferroviário é gerado

por ordem de relevância.

3.3.1. Ruído de Rolamento

O ruído de rolamento é gerado pela interação entre roda e trilho. A

rugosidade dos trilhos causa uma intensa vibração no solo, que ao entrar em contato

com as rodas da locomotiva e vagões, emite este ruído. A propagação do ruído ocorre

através da roda, trilho e dormentes para o ar (figura 10).

Figura 10 – Ruído de Rolamento

Fonte: D. J. THOMPSON and C. J. C. JONES – A Review of the Modelling of Wheel/Rail Noise

Generation Journal of Sound and Vibration (2000)

3.3.2. Ruído do Motor ( “Engine” )

É o ruído gerado pelo motor do trem, localizado na locomotiva. Como visto na

seção 3.2, é relevante à baixas velocidades e próximo a estações. Trata-se

21

especialmente do ruído de aceleração quando os motores (especialmente a diesel)

trabalham em alta potencia.

3.3.3. Ruído de Guincho (“SquealNoise”or “Curve Squ eal”)

O ruído de guincho é um ruído de alta freqüência (2-4 KHz). O som

propagado é de um barulho estridente. Emitido na maior parte das vezes quando o

veículo está realizando uma curva, este ruído é causado pela fricção entre a roda e o

trilho (efeito stick/slip) especialmente nesses trechos do percurso do trem.

A figura 11 ilustra alguns dos fatores que influenciam o ruído de guincho.

Figura 11 – Fatores que Influenciam o Ruído de Guin cho

Fonte: http://www.mitchamcouncil.sa.gov.au/webdata/resources/files/rail_noise_fact_sheet_v5-

3.pdf (adaptado)

3.3.4. Exaustão ( “Exhaust” )

Os exaustores ficam localizados na locomotiva. O ruído causado por eles não

é muito relevante, a não ser quando o trem está parado, uma vez que permanecem

ligados para controlar a temperatura dos motores.

3.3.5. Ruído de Flange ( “Flanging Noise” )

22

O ruído de flange ocorre quando o flange da roda atrita com a face da cabeça

do carril. O ruído que pode ser ouvido é muitas vezes intermitente e pode variar numa

vasta freqüência e intensidade.

3.3.6. Ruído de Frenagem ( “Brake Noise” )

O ruído de frenagem é causado pelo atrito entre rodas e trilho quando o trem

está desacelerando. Esse ruído é mais perceptível próximo a estações devido ao fato

do veículo estar parando para receber passageiros ou carga.

3.4. Ruído Produzido pela Propagacao das Vibrações pelo Solo

As rodas do trem em contato com os trilhos geram uma vibração, que é

transmitida através dos trilhos para ferrovia e posteriormente para o solo. A quantidade

de energia transmitida à estrutura depende fortemente de fatores como: a forma de

amortecimento do contato entre as rodas e trilhos, e as frequências de ressonância do

sistema de suspensão do veículo.

A vibração do trilho excita o terreno adjacente, criando ondas de vibração

que se propagam através de várias camadas do solo e rochas, atingindo edificações

próximas (figura 12). A propagação da vibração se dá a partir da base até o topo da

estrutura do edifício.

O tipo de solo que constitui o terreno que está sob e ao entorno da ferrovia,

provoca uma alteração no níveis sonoros que chegam ao receptor. Solos com

superfícies mais rígidas, tem propriedades de absorção ínfimas, como é o caso do

cimento. Já solos mais macios, como a grama, absorvem melhor o ruído.

Os efeitos da vibração no solo incluem o movimento perceptível dos pisos nos

edifícios, chacoalhar das janelas, balançando itens de prateleiras e armários. Em

casos severos, a vibração pode causar danos estruturais irreversíveis nas edificações.

23

Figura 12 – Reflexão de Ondas Sonoras no Solo

Fonte: http://escriba.ipt.br/pdf/171391.pdf

24

CAPÍTULO 4 – NORMAS TÉCNICAS BRASILEIRAS

A criação de normas técnicas brasileiras para avaliação do ruído gerado

possibilitou um maior controle do ruído no país. A partir delas, foram definidos

métodos para análise, critérios de aceitabilidade, comparações para avaliação dos

malefícios que o ruído pode causar. A seguir, duas normas visando o conforto acústico

serão descritas.

4.1. NBR 10151

A NBR 10151 - Acústica - Avaliação do ruído em áreas habitadas, visando o

conforto da comunidade tem como objetivos apresentar condições exigíveis para a

avaliação da aceitabilidade do ruído em comunidades, ressaltando que esses níveis

independem da existência de reclamações. Além disso, especificar um método para a

medição do ruído, aplicar correções nos níveis medidos de ruídos e comparar os

níveis corrigidos. Os níveis de ruídos são medidos em decibéis ponderados na escala

A (definido como dB(A)) através da métrica J] ^.

A norma em questão estabelece níveis de ruídos, chamados de níveis de

critério de avaliação (NCA), os quais servirão para a comparação com o ruído medido.

A tabela a seguir ilustra os valores para seis tipos de áreas diferentes, sendo cinco

áreas urbanas e uma rural, para ambientes externos.

Na tabela 7, constam os valores do nível de critério de avaliação NCA para

ambientes externos, em dB(A).

Tabela 7 - Nível de critério de avaliação NCA para ambientes externos

Fonte: NBR 10151/2000

Se o nível de ruído ambiente (J{]) for superior ao valor da tabela 1 (da norma

em questão) para a área e o horário em questão, o NCA assume o valor do J{].

25

A NBR 10151 orienta que os limites de horário para o período diurno e

noturno da tabela 1 (citada acima) podem ser definidos de acordo com os hábitos da

população. Porém, o período noturno não deve começar depois das 22 h e não deve

terminar antes das 07 h do dia seguinte.

Como no Brasil não existem leis específicas para tratar de ruído ferroviário

(ruído em sistemas lineares de transporte em geral), a Resolução do CONAMA Nº

1/90, que trata de ruídos em geral, para qualquer tipo de fonte, é utilizada. Essa

resolução recomenda a utilização dos parâmetros fixados por essa norma, NBR

10151, e por isso será utilizada para analisar os níveis de ruído provenientes do

sistema ferroviário calculados nesse projeto com os limites por ela estabelecidos.

4.2. NBR 10152

A NBR 10152 - Níveis de ruído para conforto acústico, apresenta como

objetivo fixar os níveis de ruídos compatíveis com o conforto acústico em diversos

ambientes internos.

Ela, primeiramente, define alguns termos que serão mencionados ao longo

dela para facilitar a sua compreensão. Em seguida, informa que os procedimentos

realizados para a obtenção dos níveis de ruídos seguem as disposições da norma

NBR 10.151 e das demais normas correspondentes.

A tabela 8 mostra os valores que foram estabelecidos nesta norma para os

níveis em dB(A). Os valores inferiores representam os níveis para o conforto acústico,

já os superiores representam os níveis aceitáveis. Caso o valor medido em algum

desses ambientes seja superior ao valor máximo desta tabela, ele é considerado nível

de desconforto, mas não necessariamente apresentará algum impacto na saúde do

indivíduo ali presente.

26

Tabela 8 - Critério de Avaliação para Ambiente Inte rno

Fonte: NBR 10152/1987

27

CAPITULO 5 – DISPOSITIVOS PARA O CONTROLE DE RUÍDO

Após o estudo das fontes de ruído e das Normas Brasileiras

regulamentadoras para o conforto acústico, serão apresentadas formas de mitigar

esse problema ambiental.

5.1. Amortecedores de Vibração (Pads)

Os pads ou amortecedores de vibração podem ser utilizados para o controle

de ruído na fonte. Eles são geralmente dispostos sob os dormentes, melhorando a

distribuição de esforço para o solo. Os pads distribuem a carga em mais dormentes,

reduzindo a carga dinâmica sobre o lastro, como demonstra a figura 13.

Figura 13 – Funcionalidade dos Pads


A utilização dos pads propicia uma redução do ruído de rolamento, ruído de

flange e até mesmo do ruído de guincho. A seguir serão mostrados alguns exemplos

deste mitigador de ruído (figura 14) com suas respectivas descrições:

28

Figura 14 – Tipos de Pads

Fonte: http://www.lesmacflexiblesolutions.co.uk/railway/

• BallastMats (Tapetes de lastro)

São esteiras/tapetes que são instalados em áreas onde a profundidade do

lastro é muito baixa.

• Insert Plates for Sleeper Boot Systems (Pratos de I nserção entre o

dormente e trilhos)

Esse tipo de amortecedor é geralmente instalado em trechos da via que

possuem túneis, devido ao agravamento do ruído em ambientes confinados.

• SleeperPads (Amortecedores para os dormentes)

Instalados em linhas ferroviárias de alta velocidade, que transportam cargas

muito pesadas ou em linhas convencionais. Suas principais vantagens são:

o Maior estabilidade da pista;

o Instalação rápida, sem ser afetada por condições climáticas;

o Redução o ruído e as vibrações.

• BaseplatePads (Amortecedores para a placa base)

Instalados entre a placa base de ferro e o solo de concreto. Utilizado para

diminuição do ruído e vibração com a passagem do veículo ferroviário.

• RailPads (Amortecedores de trilhos)

Amortecedores de vibração feitos em poliuretano, instalados logo abaixo dos

trilhos, promovendo um menor desgaste da estrutura da ferrovia.

29

5.2. Barreiras Acústicas

Como já mencionado neste trabalho, há diversas formas de mitigar o ruído,

mas as barreiras acústicas são uma das mais usadas atualmente, devido à sua

eficácia e simplicidade.

Instaladas entre a fonte sonora e os receptores, impedem a livre propagação

do som, levando a uma atenuação dos níveis sonoros bem mais intensa quando

comparada às condições sem barreiras, pois as ondas sonoras encontram um

obstáculo. Ao atingir a barreira, as ondas sonoras têm parte de sua energia refletida,

transmitida e difratada.

As barreiras podem ser feitas de diferentes formas e materiais, dependendo

do ambiente onde serão localizadas e do nível de ruído que se objetiva reduzir.

Um das características principais da barreira é a altura, quanto mais alta ela

for, maior será a atenuação sonora promovida. De acordo com a Federal Highway

Administration (FHWA), cada metro adicionado na altura reduz 1,5 dB do ruído (figura

15).

Figura 15 – Altura de uma Barreira Acústica

Fonte: FHWA 2001 (Adaptado)

As barreiras acústicas podem ser classificadas como barreiras absorventes

ou barreiras refletoras.

5.2.1. Barreiras com Superfícies Acústicas Refletor as

Este tipo de barreira promove a reflexão de grande parte da energia das

ondas sonoras propagadas pelo veículo ferroviário. São constituídas por sólidos

homogêneos, opacos ou transparentes, como por exemplo: madeira e concreto.

Permitem visão total ou parcial e obstrução parcial da iluminação de acordo com a

aplicação a qual serão destinadas.

30

Figura 16 – Barreira Refletora


5.2.2. Barreiras com Superfícies Acústicas Absorved oras

Barreiras absorvedoras (figura 17) são barreiras cujas faces voltadas ao

emissor estão cobertas de material absorvente, reduzindo a reflexão do som na

direção da fonte. Revestimento constituído de materiais porosos, como por exemplo:

fibra de madeira, concreto granulado.

Figura 17 – Barreira Absorvedora


5.2.3. NBR 14313

Além da isolação sonora, ao escolher uma barreira acústica, outros fatores

devem ser levados em consideração.

31

De acordo com a NBR 14313, Barreiras Acústicas para Vias de Tráfego –

Características Construtivas, só deverão ser escolhidas barreiras absorventes ou

altamente absorventes quando o sistema requerer.

A NBR 14313 apresenta uma tabela com os valores para a perda na reflexão

adotados para barreiras absorventes, altamente absorventes e refletoras.

Tabela 9 – Perda na Reflexão (NBR 14313)

Fonte: NBR 14313

O programa Soundplan, software de acústica previsional, estabelece seus

próprios valores de perdas, como ilustrado na tabela 10:

Tabela 10 – Perda na Reflexão ( Soundplan )

Fonte: Soundplan Essential 2.0

A escolha do material a ser utilizado na barreira acústica adotada deverá

estar condizente com os requisitos exigidos pela NBR 14313. As barreiras devem ser:

• Estruturalmente estáveis e manter sua forma;

• Resistentes ou protegidas contra corrosão e envelhecimento;

• Constantes na tonalidade de cor;

• Resistentes a fogo;

• Resistentes a impacto de pedra;

• De fácil manutenção.

A partir destas especificações atendidas, diversos materiais podem constituir

a barreira desejada. Abaixo serão descritos os mais comuns:

32

� Concreto

Vantagens: resistência estrutural, durabilidade, baixa manutenção e custo

moderado.

Desvantagem: visualmente desagradável.

Figura 18 – Barreira Acústica de Concreto

Fonte: http://bracustica.com.br/blog/?tag=barreiras-acusticas

� Metálicas

As chapas podem ser perfuradas em uma das faces e recheadas com lã de rocha

ou lã de vidro, aliando, assim, propriedades isolantes e de absorção. Bastante

utilizada em ferrovias para absorver as reflexões produzidas pelos vagões do trem

ou nas saídas e entradas de túneis.

Vantagem: versáteis.

Desvantagens: exigem manutenção constante para evitar a deterioração precoce.

Figura 19 – Barreira Acústica Metálica


� Vidro

Vantagem: o vidro é um ótimo isolante.

33

Desvantagem: perigo do anteparo transparente para os pássaros e as possíveis

reflexões de luz que podem prejudicar motoristas. Pouco resistentes a choques,

podendo ser destruídas.

Figura 20 – Barreira Acústica de Vidro


� Policarbonato

Vantagem: ótimo isolante assim como o vidro, permite uma melhor integração com

a paisagem.

Desvantagem: Alto custo.

Figura 21 – Barreira Acústica de Policarbonato

Fonte: http://sfs.sabic.eu/wp-content/uploads/resource_pdf/1345451312-2826259-SABIC-

SFS-804-PT-BR_Architecture-Brochure-Portugese+Brazilian.pdf

� Madeira

Vantagem: Baixo custo, pois pode ser feita com materiais recicláveis.

Desvantagens: Não conseguem atingir alturas elevadas de barreira, devem ser

resistentes à pragas orgânicas, umidade e altas temperaturas. .

34

Figura 22 – Barreira Acústica de Madeira


� Barreiras Vegetais

Vantagem: boa integração com a paisagem e podem ser combinadas com

barreiras artificiais.

Desvantagem: Redução em termos de ruído é mínima. Para conseguir uma

redução de 4 dB(A) é necessário, aproximadamente, 50 metros de vegetação

densa na direção horizontal.

Figura 23 – Barreira Acústica Natural

Fonte: https://mondoarq.wordpress.com/2015/09/08/3-estrategias-para-reduzir-a-poluicao-

sonora/

35

CAPÍTULO 6 – MATERIAIS E MÉTODOS

Este capítulo tratará do programa utilizado e das etapas para obtenção das

simulações dos níveis de ruído próximo à ferrovia.

Primeiramente, foi fornecido pela empresa encarregada do projeto o trajeto da

Ferrovia de Integração Oeste-Leste. Foram disponibilizadas as curvas de nível da

região, dados referentes ao número de movimentos diurno e noturno, velocidade e

comprimento dos vagões.

Como será discutido no próximo capítulo, ficou decidido que a região

estudada será entre os municípios de Jequié e Provisão, no interior da Bahia.

A partir de imagens captadas pelo Google Earth e dados fornecidos pela

empresa, o J] ^ da região foi estimado pelo Método Schall 03 (conhecido também

como Norma Alemã) com o auxílio do software SoundPlan Essential 2.0.

Com a aplicação do SoundPlan também foi simulado o uso de barreiras

acústicas com o fim de se mitigar os efeitos do ruído causados pela passagem dos

trens de baixa velocidade pela região estudada nesse projeto.

Paralelamente, a fim de realizar um comparativo com os resultados

encontrados pelo software, foi utilizada o Método Europeu para aquisição do J] ^.

6.1. Soundplan como Ferramenta Computacional

O SoundPlan é o primeiro software de simulação acústica, está no mercado

desde 1986 e foi desenvolvido pela empresa alemã Braunstein + BerndtGmbH.

Voltado para análises ambientais, possibilita geração de mapas sonoros, avaliações

de impactos acústicos, comparações entre cenários ambientais e análise de poluentes

atmosféricos.

Por se tratar de um software alemão, este foi criado para entender o cenário

acústico europeu.

Segundo Ítalo Guedes (2005), o software é uma ferramenta para criação de

modelos 3D, para importar e exportar dados, concordância com as principais normas

internacionais para ruídos em estradas, ferrovias (por exemplo, Método Schall 03,

RMR 2002, etc.), indústria e aeronaves. Além disso, o software considera os principais

fatores de atenuação sonora ao ar livre.

Para gerar o mapeamento acústico e assim proporcionar a análise da área

estudada, o programa necessita de dados de entrada como: mapeamento físico da

área, contagem do número de veículo ou movimentações, dimensionamento das vias.

36

6.2. Método Schall 03 (Norma Alemã)

O Brasil não dispõe de normas nacionais para orientar o cálculo de emissão

de ruído proveniente de ferrovias. Devido às características dos dados fornecidos para

o estudo do caso, o Método Schall 03 será utilizado por ser o que mais se adéqua a

essa configuração.

A Norma Alemã, ou Método Schall 03, considera os seguintes parâmetros:

• Traçado da via;

• Tipo de comboio;

• Número de circulações diárias em ambos os sentidos;

• Comprimento médio das composições;

• Velocidade máxima a que cada tipo de comboio circula;

• Limite de velocidade da via;

• Localização de pontes e viadutos;

• Localização de cruzamentos com rodovias;

• Raio de curvatura da rodovia;

• Tipo de assentamento dos carris.

Esta norma calcula o ruído recebido com base no ruído emitido por cada

segmento supondo que todas as fontes estão concentradas em um ponto central do

segmento.

A atenuação com a distância é calculada para cada ponto de fonte

considerando que só emite ruído acima do nível do solo. Além disso, a Schall 03

caracteriza os tipos de composição com um valor para o nível de ruído recebido a uma

determinada distância, altura e velocidade.

Para obtenção de resultados para outras velocidades, é multiplicado o nível

de ruído emitido por cada ponto de fonte de cada composição por um fator que

relaciona a velocidade de referência e a pretendida. São feitos cálculos para cada

segmento e adicionados no final. O nível de emissão sonora JU,|recebido no

receptor S devido ao nível emitido J�,} ,| do k-ésimo segmento é calculado por:

JU ,| = J� ,} ,|+ 19,2 + 10fghf| + ~� + I;U�;,| + �54� (19)

Onde:

• JU,|= nível de emissão sonora recebido no receptor devido ao nível emitido pelo k-

ésimo segmento;

• J�,} ,|= nível emitido pelo k-ésimo segmento;

• f|= comprimento do segmento;

• I;U�;,|= atenuação devido ao percurso de propagação do k-ésimo segmento;

37

• �54�= correção devido ao menor incômodo sonoro causado pelos comboios em

relação ao ruído rodoviário.

Considerando-se que:

J�, ) = 10fgh ∑ 10��B= + ��54�� , para � tipos de comboios. (20)

Em que:

J��5� = J� + �� + �d + �K + �� (21)

��54�� = �� + ��U + ��U�� + �{� (22)

I;U�;,| = I�5� + I�� + I�U + I�5T� (23)

Em que:

• ��= correção devido ao tipo de veículo;

• �d=correção devida ao tipo de travões;

• �K= correção do comprimento do comboio;

• �� = correção devida aos materiais usados na linha;

• ��U = correção devida ao ruído em pontes;

• ��U�� = correção para o aumento de emissão devido ao cruzamento de vias;

• �{� = correção para percursos em curva.

6.3. Etapas Utilizadas para Obtenção das Simulações

Ao abrir o software Soundplan, a página inicial do programa mostrará as abas

de Configurações do Projeto (“Project Settings”), Editor, Tabela de Emissão, Tabela de

Resultados (“ResultTable”)e Gráficos (“Graphics”).

Na aba “Project Settings”, estarão disponíveis campos para preenchimento do

título, número do projeto, nome do utilizador, cliente e descrição. Além disso, na

metade direita da tela, ainda nesta aba, aparecem listas suspensas para a escolha do

tipo de projeto (“Project Type”), local que o estudo será avaliado (“NoiseTypes/

Standards Propagation (Emission)”) e o botão “Standard andCalculation Settings”.

Configurações Iniciais

Para o ajuste das configurações iniciais do projeto, clicar em “Standard and

Calculation Settings”. Uma janela surgirá no centro da tela, como mostrado na figura

24:

A janela abrirá na

do idioma do programa e a escolha das normas utilizadas para avaliação do ruído, tais

como a Schall 03, RMR 2002, entre outras.

Como discutido anteriormente, no caso deste projeto

referente a Schall 03, devido a natureza dos dados disponibilizados.

Na aba “Períodos de Tempo”, pode

estará dividido e o horário de início e término de cada um deles. De acordo com a

sugestão da NBR 10151, util

22h às 07h (figura 25).

Figura 2

Figura 24 – Configurações Iniciais


A janela abrirá na aba “Country/Standards”, na qual será possível a alteração


como a Schall 03, RMR 2002, entre outras.

cutido anteriormente, no caso deste projeto será marcado o c

devido a natureza dos dados disponibilizados.

Na aba “Períodos de Tempo”, pode-se estipular em quantos períodos o dia


sugestão da NBR 10151, utilizaremos o período diurno de 07h às 22h e o noturno de

Figura 2 5 – Configurações Iniciais (continuação)


38

aba “Country/Standards”, na qual será possível a alteração


será marcado o campo

estipular em quantos períodos o dia


izaremos o período diurno de 07h às 22h e o noturno de

Na aba seguinte, “NoiseTypeCombination”, tem

ruído pode ser avaliado (estradas, ferrovias, indústrias e parques de estacionamento)

com suas respectivas normas. Combinações entre mais de um tipo de local a ser

avaliado também podem ser feita

Figura 26

Após os ajustes das configurações, teremos a tela inicial do programa com as

seguintes informações:

Figura 27 – Página inicial do programa após configurações

“NoiseTypeCombination”, tem-se cada um dos locais



ser feitas (figura 26).

Figura 26 – Configurações Iniciais (continuação)



Página inicial do programa após configurações


39

cada um dos locais onde o




Página inicial do programa após configurações

40

Curvas de Nível

O primeiro passo para começar a edição do projeto é importar as curvas de

nível da região. Na aba Editor, marcar o ícone referente à curva de nível, localizado

abaixo da barra de tarefas, como mostrado a seguir:

Figura 28 – Ícone Curvas de Nível


As etapas seguintes para importação das curvas são:

Clicar em “Ficheiro” => “Importar” => “ESRI Shapefiles” (neste caso, pois foi o

tipo de arquivo fornecido pelo cliente).

Figura 29 – Importando Curvas de Nível


Desta forma, as curvas de nível do terreno ficarão visíveis no editor:

41

Figura 30 – Curvas de Nível do Terreno


Analogamente, seguindo as mesmas etapas para inclusão das curvas de

nível, será acrescentado um corte no terreno na região por onde passa a ferrovia. Este

corte é necessário para adequar o traçado da linha férrea ao relevo da região, já que

devido a carga transportada, só é admissível uma inclinação de 3%.

Área de Cálculo

Para que a área onde a simulação será realizada seja determinada,

deveremos importar um arquivo com essa delimitação feita previamente. A delimitação

é arbitrária, foi realizada no software ArcGis e se deu levando em consideração a

região que compreendesse o povoado próximo a ferrovia.

De forma análoga às curvas de nível, o ícone “área de cálculo”, localizado

abaixo da barra de tarefas, deverá ser marcado.

Figura 31 – Ícone Área de Cálculo


Etapas para inserção da área de cálculo:

Clicar em “Ficheiro” => “Importar” => “ESRI Shapefiles” (devido ao tipo de

arquivo fornecido pelo cliente)

42

Figura 32 – Importando Área de cálculo


Desta forma, a área de cálculo ficará visível no editor:

Figura 33 – Área de cálculo


Imagem da Região

A imagem da região a ser estudada pode ser obtida através de outros

softwares como o Google Earth. Ela será importante para que possamos traçar a

ferrovia, desenhar as edificações e escolher a localização dos receptores. Para a

imagem e a área de cálculo coincidirem, ela deverá ser referenciada.

Etapas:

43

Clicar em “Editar” => “Initialize Bitmap” => Escolher o arquivo da imagem da

região

Figura 34 – Importando imagem do local


Ao realizar, as etapas descritas, a seguinte tela aparecerá:

Figura 35 – Referenciando a Imagem


Para referenciar a imagem à área de cálculo, clicar em cada vértice do

polígono e colocar suas coordenadas da imagem em X e Y, de acordo com as

coordenadas geográficas. As coordenadas de cada vértice do polígono são obtidas

através do software Google Earth. Nesse estudo, os vértices tiveram como

coordenadas (tabela 11):

44

Tabela 11 – Coordenadas da imagem

Edificações e Ferrovia

Nessa etapa serão desenhadas as edificações presentes na região e o traçado da ferrovia. Etapas: Clicar no ícone das edificações (“MainBuilding”), logo abaixo da barra de tarefas.

Figura 36 – Ícone das Edificações


Ao clicar neste ícone, o cursor ficará habilitado para desenhar as edificações.

Como a imagem da região está presente ao fundo do editor, ela servirá como base. É

preciso apenas contornar cada edificação com o cursor.

De forma análoga, clicaremos no ícone da ferrovia para traçá-la no trajeto

fornecido pelo cliente:

Figura 37 – Ícone da Ferrovia


Assim, teremos a região, com sua respectiva área de cálculo demarcada,

suas edificações e ferrovia.

45

Figura 38 – Casas e Ferrovia


Inserção de Dados para o Cálculo da Emissão de Ruíd o

Para a inserção dos dados que serão utilizados no cálculo da emissão do

ruído, clicar no ícone da calculadora, localizado do lado direito da tela. Uma janela

“Cálculo de Emissão de Acordo com a Schall 03” será aberta (figura39). Inserir os

dados:

• -(') – número de movimentos diurno;

• -(Y) – número de movimentos noturno;

• � – velocidade dos vagões (em km/h);

• J – comprimento dos vagões (em m).

46

Figura 39 – Cálculo da emissão de acordo com a Scha ll 03


Receptores

Por fim, determinar a localização dos receptores, clicando no ícone

“Receiver”.

Figura 40 – Ícone dos Receptores


Os receptores foram localizados de maneira arbitrária, sendo representados

abaixo como os círculos em verde. Eles podem ser ajustados para estar no nível do

solo ou no nível de algum pavimento das edificações.

Figura 41 – Receptores


Mapa 3D da Região

Um mapa 3D da região com as edificações, ferrovia e receptores pode ser

gerado para uma melhor visualização do estudo. Para obtê-lo basta selecionar na lista

suspensa abaixo da barra de tarefas a opção “3D Map”:

Figura 42 – 3D Map


47

Assim, o mapa 3D poderá ser visualizado, como mostra a figura 43:

Figura 43 – Mapa 3D com Edificações e Receptores


Simulação dos Níveis de Ruído

Para gerar os mapas de ruído a partir dos dados inseridos no programa, as

etapas são as seguintes:

Clicar em “Calculate” (figura 44) na barra de tarefas e posteriormente na opção

que aparecerá “Calculations”:

Figura 44 – Simulação dos Níveis de Ruído

Fonte: SoundplanEssential 2.0

Uma janela igual a abaixo surgirá e os seguintes itens deverão ser marcados:

48

Figura 45 – Cálculo dos Níveis de Ruído

Fonte: SoundplanEssential 2.0

Apertar “Start” e os mapas de ruído começarão a ser gerados, podendo demorar mais ou menos, dependendo da quantidade de dados inseridos pelo utilizador do programa.

6.4. Método Europeu

Conforme citado na seção 6.2, o Método Schall 03 é o mais adequado à

simulação realizada, devido a natureza dos dados disponibilizados. Contudo, será

apresentado abaixo o Método Europeu, a título de comparar os resultados

encontrados com outra base de cálculos.

Segundo o trabalho Reken-en Meetvoorschriften Railverkeerslawaai (Cálculo

e medição de Controle de Tráfego Rodoviário) será mostrado como é calculada a

estimativa do nível de pressão sonora contínua equivalente. A fórmula para o cálculo

do J] ^ por esse método encontra-se abaixo:

J] ^ = 10 log"� 2 10∆��,5"� �

56"

(24)

Para cada banda de oitava o valor de J ^ , � pode ser calculado segundo a

fórmula:

J ^ , � = J} + ∆J� � − ∆J�� − ∆J�U� − ∆J��U − �� − 58,60 (25)

Onde:

• J}: nível de emissão de ruído;

49

• ∆J� �: divergência geométrica;

• ∆J��: atenuação devida à absorção atmosférica;

• ∆J�U�: atenuação do solo;

• ∆J��U: atenuação da barreira acústica;

• �� : correção meteorológica.

A seguir, cada uma das variáveis e coeficientes presentes na equação 25

serão definidos.

Nível de emissão de ruído

O nível de emissão de ruído é expresso pela equação 26:

J} = 10 log"�(2 10}�"� + 2 10} ,�"�¡

�6"

¡

�6" )

(26)

Onde:

• )� : nível de emissão de trens sem frenagem;

• )� ,� : nível de emissão de trens com frenagem.

Esses níveis de ruído )¢ podem ser calculados através da fórmula:

)¢ = X¢ + £¢ log"�(�) + 10 log"�(¤) + � (27)

Onde:

• X¢ e £¢: constantes referentes à categoria do trem (tabela 12);

• �: velocidade do trem;

• ¤: fluxo por hora de trens.

Abaixo, serão apresentadas as categorias dos trens e trilhos com suas

respectivas descrições:

Trem Categoria Descrição

1 Trem de passageiros convencional elétrico com freio de bloco. 2 Trem de passageiros convencional elétrico com freio de bloco e a disco. 3 Trem de passageiros convencional elétrico com freio a disco. 4 Trem de carga com freios de bloco. 5 Trem de passageiros convencional a diesel com freio de bloco. 6 Trem de passageiros convencional a diesel com freio a disco. 7 Metrô, bondes e veículos leves sobre trilhos com freio a disco. 8 Trem de passageiros moderno elétrico com freio a disco.

50

9 Trens de alta velocidade. Tabela 12 – Categoria dos trens

Trilhos Categoria Descrição

1 Trilho continuamente soldado / Dormentes de concreto (b=1). 2 Trilho continuamente soldado / Dormentes de madeira (b=2). 3 Trilho com Juntas (50 metros de comprimento) (b=3). 4 Trilho em placas sem leito de cascalho (b=4). 5 Trilho em placas com leito de cascalho (b=5). 6 Trilho ajustável com leito de cascalho (b=6). 7 Trilho moldado/embutido (b=7).

Tabela 13 – Categoria dos trilhos

A partir da escolha da categoria do trem e do trilho a ser utilizado, as

constantes X¢ e £¢ podem ser especificadas.

Categoria ¥¦ §¦ ¥§,¦ §§,¦

1 14,90 23,60 16,40 25,30

2 18,80 22,30 19,60 23,90

3 19,50 19,60 19,50 23,90

4 24,30 20,00 23,80 22,40

5 46,00 10,00 47,00 10,00

6 19,50 19,60 19,50 19,60

7 18,00 22,00 18,00 22,00

8 25,70 16,10 25,70 16,10

9 22,00 18,30 22,00 18,30

Tabela 14 – Constantes referentes à categoria do tr em

b=1 b=2 b=3 b=4 b=5 b=6 b=7

Categoria 1 0 2 4 6 3 0 2

Categoria 2 0 2 5 7 5 0 3

Categoria 3 0 1 3 5 2 0 2

Categoria 4 0 2 5 7 4 0 2

Categoria 5 0 1 2 4 4 0 2

Categoria 6 0 1 3 5 2 0 2

Categoria 7 0 1 - - - - -

Categoria 8 0 2 4 6 3 0 2

Categoria 9 0 2 4 6 3 0 2

Tabela 15 – Correção do trilho

51

Divergência geométrica

A atenuação por divergência geométrica é o cálculo da perda da energia

sonora com relação à distância em que se encontra o receptor à fonte sonora.

∆J� � = 10 log"�(∅©ªY(«)' )

(28)

Onde:

• ∅: ângulo de visão do segmento da fonte;

• «: ângulo horizontal entre o caminho de propagação e o segmento da fonte;

• ': distância entre a fonte e o receptor.

Atenuação devida à absorção atmosférica

∆J�� = ¬5 ' (29)

Onde:

• ': distância entre a fonte e o receptor;

• ∝: coeficiente de absorção do ar em dB/m (tabela 16);

• �: índice da banda de oitava.

Índice da banda de oitava

(i)

1 2 3 4 5 6 7 8

Centro da banda de oitava

(Hz)

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

∝® (dB/m) 0 0 0,001 0,002 0,004 0,010 0,023 0,058

Tabela 16 – Coeficientes de absorção do ar

Atenuação do solo

Pode-se estabelecer a atenuação do solo utilizando-se a tabela 17 e as

fórmulas abaixo.

Índice da

banda de

oitava (i)

Centro da

banda de

oitava (Hz)

∆*¯°�

1 63 −3±�²ℎ� + ℎL ,U= ³ − 6

2 125 ´.�±#²ℎ� ,U= ³ + 1µ¶� − 3(1 − ¶�)±�²ℎ� + ℎL,U= ³+ ´.L±#²ℎL ,U= ³ + 1µ¶L − 2

52

3 250 ´.�±8²ℎ� ,U= ³ + 1µ¶� − 3(1 − ¶�)±�²ℎ� + ℎL,U= ³+ ´.L±8²ℎL ,U= ³ + 1µ¶L − 2

4 500 ´.�±r²ℎ� ,U= ³ + 1µ¶� − 3(1 − ¶�)±�²ℎ� + ℎL ,U= ³+ ´.L±r²ℎL ,U= ³ + 1µ¶L − 2

5 1000 ´.�±�²ℎ� ,U= ³ + 1µ¶� − 3(1 − ¶�)±�²ℎ� + ℎL,U= ³+ ´.L±�²ℎL ,U= ³ + 1µ¶L − 2

6 2000 ¶� − 3(1 − ¶�)±�²ℎ� + ℎL ,U= ³ + ¶L − 2

7 4000 ¶� − 3(1 − ¶�)±�²ℎ� + ℎL ,U= ³ + ¶L − 2

8 8000 ¶� − 3(1 − ¶�)±�²ℎ� + ℎL ,U= ³ + ¶L − 2

Tabela 17 – Atenuação no solo

Onde:

±�(k, ·) = 1 − 8�¢¸ para · ≥ 30k; (30)

±�(k, ·) = 0 para · < 30k; (31)

±#(k, ·) = 3 »1 − ª��̧�¼ ª��,"#(¢��) + 5,7[1 − ª�#,�∗"�¾¿¸] ¾=,=ÀÁ (32)

±8(k, ·) = 8,6[1 − ª��̧�]ª��.�¡¢ (33)

±r(k, ·) = 14[1 − ª��̧�]ª��,rl¢ (34)

±�(k, ·) = 5[1 − ª��̧�]ª��,¡�¢ (35)

Onde:

• ℎ�: altura da fonte acima do nível médio do solo;

• ℎL: altura do receptor acima do nível médio do solo;

• S�: distância horizontal medida entre a fonte e o receptor;

• ¶�: coeficiente de absorção da área da fonte;

• ¶�: coeficiente de absorção da área central;

• ¶L: coeficiente de absorção da área do receptor;

• k e ·: variáveis de acordo com a tabela xx.

Atenuação da barreira acústica

∆J��U = Ã�Y[0,25ℎ�25�"; 1]N(-!) − �; (36)

Onde: • ℎ�: altura da barreira (m); • �: índice da banda de oitava (1-8); • N(-!): função do número de difração de Fresnel (sem unidade);

• �;: correção de perfil.

53

Para calcular a função do número de Fresnel será necessário definir a distância Å.

Figura 46 – Distâncias utilizadas no cálculo da fun ção do número de difração de Fresnel

∆ℎ = ';,T� '; ,�U26²';,T�+ ';,�U ³ (37)

Å = 'c − '� para Æ� ≥ Æ|; (38)

Å = 2' − 'c − '� para Æ� < Æ|. (39)

O cálculo de -! dá-se por:

-! = 0,37Å25�" (40)

Assim, para a obtenção do número de difração de Fresnel, a tabela abaixo será

utilizada.

Tabela 18 – Função do número de difração de Fresnel

Por fim, deve-se especificar a correção de perfil. Apenas em casos onde as

barreiras não podem ser consideradas barreiras idealmente delgadas, essa correção é

54

aplicada. Casas, prédios e barreiras acústicas são consideradas idealmente delgadas.

Uma correção de perfil de 2 dB(A) deve ser atribuída nos seguintes casos:

• Declives de terra com um ângulo entre 70° e 165°;

• À beira de um aterro ferroviário elevado;

• Barreiras delgadas no topo de um aterro de terra, se a altura total é superior a

duas vezes a altura da barreira;

• Bordas de uma plataforma da estação ferroviária;

• Bordas de pontes ferroviárias ou viadutos, exceto para os casos listados

abaixo.

Para os casos seguintes, uma correção de perfil de 5 dB(A) deve ser atribuída:

• Zona reflexiva de uma plataforma de estação ferroviária;

• Pontes ferroviárias de concreto sem absorção.

Correção Meteorológica

�� = max [C� �1 − 10(hÌ + hÍ)r� � ; 0]

(41)

Onde:

• ℎU: altura da fonte acima do nível médio do solo;

• ℎT: altura do receptor acima do nível médio do solo;

• S�: distância horizontal medida entre a fonte e o receptor;

• ��: constante que depende de estatísticas meteorológicas*.

* O valor de �� estipulado pelo método europeu para condições meteorológicas favoráveis à propagação do som é de

3,50. Valores diferentes para condições alternativas podem ser analisadas em “Commission Recommendation

2003/613/EC for strategic noise mapping in the framework of the END”.

CAPÍTULO 7 – ESTUDO DE CASO

7.1. Trajeto da Ferrovia

A Ferrovia de Integração

Figueirópolis – TO, como foi dito anteriormente. Abaixo, encontra

do trajeto desta ferrovia.

Figura 47 –

Fonte: http://www.valec.gov.br/acoes_programas/FerroviaIntegracaoOesteLeste.php

7.2. Escolha da Região

A escolha da região estudada deu

de Níveis de Ruído em Sistemas Lineares de Transporte”. Tal procedimento fixa

condições para que sejam avaliados os níveis de ruído em comunidades lindeiras a

rodovias, ferrovias e qualquer sistema de transporte terrestre para a instalação de

redutores de ruídos, quando for tecnicamente necessário e legalmente justificável.

Destacam-se os seguintes fatores do procedimento:

• Área Não Edificante

em que se proíbem edificações.

• Faixa de Domínio -

que separam o sistema viário dos imóveis marginais.

• Ocupação Regular

conformidade com a legislação de uso e ocupação do solo e outras

regulamentações vigentes.

ESTUDO DE CASO

Trajeto da Ferrovia

de Integração Oeste-Leste ligará os municípios de Ilhéus

TO, como foi dito anteriormente. Abaixo, encontra-se uma visão global

Trajeto da Ferrovia de Integração Oeste- Leste

http://www.valec.gov.br/acoes_programas/FerroviaIntegracaoOesteLeste.php

A escolha da região estudada deu-se através do “Procedimento para Medição



qualquer sistema de transporte terrestre para a instalação de


se os seguintes fatores do procedimento:

Área Não Edificante - área contígua à faixa de domínio, com largura de 15 m,

em que se proíbem edificações.

- faixa para a construção do sistema viário entre as cercas

que separam o sistema viário dos imóveis marginais.

Ocupação Regular – ocupação por edificações e outras atividades em

de com a legislação de uso e ocupação do solo e outras

regulamentações vigentes.

55

Leste ligará os municípios de Ilhéus – BA à

se uma visão global

Leste

http://www.valec.gov.br/acoes_programas/FerroviaIntegracaoOesteLeste.php

se através do “Procedimento para Medição



qualquer sistema de transporte terrestre para a instalação de


m largura de 15 m,

faixa para a construção do sistema viário entre as cercas

ocupação por edificações e outras atividades em

de com a legislação de uso e ocupação do solo e outras

56

• Receptores Potencialmente Críticos - receptores localizados em áreas

residenciais habitadas lindeiras ao sistema viário, com ocupação regular e

demais receptores representativos do impacto sonoro como hospitais,

unidades básicas de saúde, unidades educacionais, portanto, onde devem ser

realizadas as avaliações dos níveis de ruído.

A partir dos aspectos apresentados acima, o ponto a ser estudado se dará

entre as cidades de Provisão e Jequié (ambas na Bahia).

O trecho foi escolhido devido à região possuir áreas residenciais lindeiras ao

sistema ferroviário, a não proximidade com outras vias de tráfego e principalmente, à

disponibilidade de informações fornecidas pelo consórcio que realizará o projeto.

Sendo assim, pode-se observar a região escolhida na imagem 48, retirada do

Google Earth.

Figura 48 – Região Escolhida

Fonte: Google Earth

7.3. Parâmetros Utilizados

7.3.1. Método Schall 03

Para o modelo de previsão de ruído utilizado é necessário o conhecimento do

número médio diário de movimentos relativo a cada tipo de composição e respectiva

velocidade de circulação dos trens em cada período de referência. Ainda de acordo

57

com o método de cálculo para este tipo de fonte foi necessário o comprimento médio

por tipo de composição.

A ferrovia será responsável pelos transportes de carga (tabela 19) e minério

(tabela 20), sendo cada um destes divididos em exportação e importação.

Tipo de transporte:

• Carga

Número de

movimentos diurnos

(N(d))

Número de

movimentos

noturnos (N(n))

Velocidade

do trem

(km/h)

Comprimento

do trem (m)

Exportação 5 3 32,8 1645

Importação 5 3 38,3 1645

Tabela 19 – Dados do Transporte de Carga

Fonte: VALEC Engenharia, Construções e Ferrovias S.A.

• Minério

Número de

movimentos diurnos

(N(d))

Número de

movimentos

noturnos (N(n))

Velocidade

do trem

(km/h)

Comprimento

do trem (m)

Exportação 5 3 32,8 1871

Importação 5 3 38,3 1871

Tabela 20 – Dados do Transporte de Minério

Fonte: VALEC Engenharia, Construções e Ferrovias S.A.

7.3.2. Método Europeu

Para estimar o J] ^ na área residencial próxima à linha férrea da região

estudada, foi utilizada uma planilha em Microsoft Office Excel para a realização dos

cálculos demonstrados na seção 6.4. Os parâmetros empregados foram os seguintes:

• Tipo de trem: Categoria 4 – Trem de carga com freios de bloco;

• Tipo de trilhos: Categoria 1 – Trilhos continuamente soldados / dormentes de

concreto;

• Velocidade – 35,5 km/h (média entre as velocidades de exportação e

importação);

• Número de locomotivas – 2;

58

• Número de vagões – 108 (cada vagão tem cerca de 15m de acordo com o

fornecedor. Ao considerar que o trem possui 1645m de comprimento e conta

com 02 locomotivas, obtém-se o número de vagões encontrado.);

• Fluxo – 0,35 trens/hora (05 movimentos durante o período diurno (duração de

15h) e 03 no noturno (intervalo de 9h)) o que implica em:

o -('), -(ª)ª -(Y) para locomotivas – 0,7 locomotivas/hora;

o -('), -(ª)ª -(Y) para vagões – 37,8 vagões/hora.

Nível de emissão de ruído (*&) Para estimar o J}, devido a categoria do trem e dos trilhos, tem-se:

• X� (tabela 14) = 24,30;

• £� (tabela 14) = 20,00;

• X�� (tabela 14) = 23,80;

• Correção referente ao trilho (�) = 0.

Atenuação devido à absorção atmosférica (∆*¥�Ï)

• Centro da Banda de Oitava = 500 Hz (escolhida para ser mesma utilizada na

simulação do outro método no software Soundplan);

• ∝ = 0,002;

• ' = 20 m.

Divergência Geométrica ²∆*¯�Ð³

• ∅ = 70°;

• « = 25,7°;

• ' = 20 m.

Os parâmetros ∅ e « foram estimados com base em outros trabalhos

semelhantes a este, por falta de dados fornecidos.

Atenuação do Solo (∆*¯°�) ∆J�U� = 2.

59

A atenuação do solo foi considerada fixa por dados insuficientes.

Atenuação da barreira acústica

• ℎ = 3,0 m;

• � = 4;

• N(-!) = 16,0 (estimado por falta de dados);

• �; = 2 (devido ao ângulo do declive de terra estar compreendido entre 70° e

165°).

Correção Metereológica (ÑÏ��) • ℎT = 0 m;

• ℎU = 0 m;

• S� = 20 m;

• �� = 3,5 (o valor é estipulado pelo próprio Método Europeu).

7.4. Simulação sem Barreira Acústica

Neste item do capítulo 7 serão exibidas as simulações realizadas no

programa Soundplan Essential 2.0, de acordo com a Norma Alemã Schall 03, para o

caso sem barreira acústica. Os mapas de ruído estão separados em diurno e noturno.

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Mapa de Ruído Diurno

Figura 49 – Mapa de Ruído sem Barreira Acústica (Di a)

Os níveis de ruído no mapa são apresentados em faixas com intervalo de 5 dB(A). As regiões em verde escuro representam os menores níveis de ruído (<= 25 dB(A)) progressivamente até a região mais ruidosa, expressa em roxo (> 65 dB(A)). Ao entorno da linha do trem, os níveis de ruído chegam a atingir valores entre 55 e 70 dB(A), enquanto as casas mais próximas encontram-se expostas à ruídos de 45 a 55 dB(A) durante o dia.

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Mapa de Ruído Noturno

Figura 50 – Mapa de Ruído sem Barreira Acústica (No ite)

Durante a noite, os níveis de ruído se mantêm, mesmo com a diminuição do

número de movimentos. Tal comportamento ocorre devido ao fato do período da noite

ser menor, 22h às 07h (de acordo com a NBR 10151), totalizando um intervalo de

tempo de 09h, enquanto o período diurno é estabelecido entre 07h e 22h,

correspondendo a 15h de duração. Assim sendo, a média do fluxo de trens por hora é

compensada, tornando-se igual nos dois períodos do dia.

7.5. Simulação com Barreira Acústica

A segunda etapa da simulação deu-se com a inclusão de barreiras acústicas

como forma de mitigar o ruído na região estudada. As barreiras, indicadas pela linha

contínua verde nos mapas a seguir são refletoras, foram posicionadas distando 5,0 m

da ferrovia e possuem de 3,0 m de altura.

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Mapa de Ruído Diurno

Figura 51 – Mapa de Ruído com Barreira Acústica (Di a)

Neste caso, observa-se uma redução dos níveis de ruído nas regiões ao entorno da linha do trem, com valores entre 45 e 55 dB(A). As casas mais próximas por sua vez, estão expostas à ruídos de 40 a 45 dB(A).

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Mapa de Ruído Noturno

Figura 52 – Mapa de Ruído com Barreira Acústica (No ite)

Do mesmo modo que ocorreu no caso sem barreira acústica, durante a noite,

os níveis de ruído tanto ao longo da ferrovia quanto próximo as residências, se

mantêm, mesmo com a diminuição do número de movimentos.

7.6. Análise dos Resultados

A NBR 10151 estabelece os seguintes níveis de ruído aceitáveis para

ambientes residenciais:

Tipos de áreas Diurno

(dB(A))

Noturno

(dB(A))

Área estritamente residencial urbana ou de hospitais ou de escolas 50 45 Tabela 21 – Níveis Aceitos pela NBR 10151

Fonte: NBR 10151/2000

Abaixo serão apresentados os resultados obtidos pelos 02 métodos

explicados. O primeiro, através de uma simulação computacional e o segundo

calculado matematicamente.

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7.6.1. Método Schall 03

A partir de valores gerados pelo software Soundplan Essential 2.0 será

apresentado um mapa em que é possível verificar os níveis de ruído diurnos e

noturnos em cada receptor.

Ao todo foram estabelecidos 08 receptores, como explicado na seção 6.3,

indicados pelos círculos verdes numerados. Os retângulos ligados a cada receptor

mostram os níveis de ruído daquele ponto, onde o número da esquerda representa o

valor no período diurno e o da direita no período noturno. As linhas contínuas

vermelhas e verdes representam, respectivamente, os limites de ruído diurnos (50

dB(A)) e noturnos (45 dB(A)) conforme verificado na Tabela 21.

• Sem Barreira Acústica:

Figura 53 – Mapa de ruído diurno/noturno por recept or (sem barreira acústica)

Durante o dia, percebe-se que mesmo sem a barreira acústica, a região

estudada encontra-se dentro dos limites estabelecidos pela NBR 10151. Porém, em

alguns casos, como os receptores 1, 3 e 4, os níveis de ruído estão muito próximos ao

valor máximo permitido pela norma.

Já no período da noite, os receptores 1 (48,5 dB(A)), 2 (45,3 dB(A)), 3 (49,4

dB(A)) e 4 (48,5 dB(A)) ultrapassam o limite aceitável.

Sendo assim, optou-se por fazer a simulação com a barreira acústica para

analisar o quanto esse ruído poderia ser mitigado.

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• Com Barreira Acústica:

Figura 54 – Mapa de ruído diurno/noturno por recept or (com barreira acústica)

A inclusão da barreira acústica acarretou na adequação de quase todos os

níveis de ruído aos limites estabelecidos pela norma brasileira. O receptor 04 foi o

único a ter seu valor excedendo ao limite noturno, resultando em 0,4 dB(A) acima dos

45 dB(A) permitidos.

O receptor 3 é o que resultou na maior redução de nível de ruído, caindo 6,5

dB(A) com a instalação da barreira acústica. A seção 4.3.3. NBR14313 apresentou a

informação que Soundplan considera a perda 1 dB(A) por barreiras reflexivas, portanto

neste caso, a barreira ainda estaria perdendo 5,5 dB(A) por outras propriedades

físicas com absorção e difração.

7.6.2. Método Europeu

Através da inclusão dos parâmetros especificados na seção 7.3.2 para o

Método Europeu, a planilha em Microsoft Office Excel 2010 retornou os seguintes

resultados:

• Nível de emissão de ruído (J}) = 55,52 dB(A);

• Atenuação devido à absorção atmosférica (∆J��) = 0,04;

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• Divergência Geométrica ²∆J� �³ = 2,74;

• Atenuação do Solo (∆J�U�) = 2;

• Atenuação da barreira acústica (∆J��U) = 15,62;

• Correção Metereológica (�� ) = 3,5.

Assim sendo, o valor de J] ^ por este método pode ser obtido retornando à

equação (41):

J] ^,< = J} + ∆J� � − ∆J�� − ∆J�U� − ∆J��U − �� − 58,60 (41)

J] ^ = 37,10 '¶(I) O resultado encontrado para J] ^ segundo o Método Europeu está dentro da

legislação brasileira e é menor do que o obtido através da simulação computacional.

Porém, compará-los mais a fundo perderia a consistência da análise, pois o resultado

matemático não leva em consideração todos os parâmetros das equações devido a

falta de dados.

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CAPÍTULO 8 – CONCLUSÃO

O objetivo deste trabalho foi estudar o ruído proveniente do transporte

ferroviário de baixa velocidade (trens de carga). Simulações dos níveis de ruído em

regiões próximas à ferrovia foram realizadas e o estudo das barreiras acústicas como

forma de mitigar esse ruído, no intuito de respeitar às normas brasileiras, foi abordado.

Os impactos do ruído, causando reações diversas foram apresentados,

mostrando o quão prejudiciais podem ser à saúde física e mental do ser humano. Por

esses motivos, nota-se a importância de se adequar os níveis de ruído gerados pelos

trens de baixa velocidade nas regiões ao entorno das linhas férreas para os limites

estabelecidos pelas normas brasileiras.

Ao longo do trabalho foram apresentadas as diversas fontes de ruído do trem,

explicado como são gerados estes ruídos, sua influência de acordo com a velocidade

do trem e formas de mitigá-las. Além disso, pode-se perceber que áreas muito

próximas a linha do trem estão mais suscetíveis á altos níveis de ruído, superiores aos

permitidos pela legislação brasileira, sendo a utilização de barreiras acústicas

imprescindível.

No caso estudado, constatou-se que a região estudada encontrava-se dentro

dos limites estabelecidos pela NBR 10151 apenas no período diurno, enquanto no

noturno, 04 dos 08 receptores excediam o valor permitido. Com isso, optou-se por

simular a utilização das barreiras, resultando em uma diminuição dos níveis de ruído

de até 6,5 dB(A) em um dos receptores. Assim, o objetivo do trabalho de estudar o

projeto de barreiras acústicas com a finalidade de reduzir o impacto sonoro foi

atingido.

Uma abordagem matemática utilizando outra metodologia (Método Europeu)

também foi realizada para comparação do resultado obtido computacionalmente.

Porém, devido a falta de dados disponibilizados, tornou o resultado inconsistente para

tal comparação.

O trajeto da FIOL, com seus mais de 1500 km de extensão, atravessando

dois estados brasileiros, garante múltiplos e variados cenários para o estudo do ruído

ferroviário. Cada situação deve ser analisada individualmente e diferentes barreiras

acústicas poderão ser adotadas a fim de se respeitar às normas. Como um dos

motivos da escolha da região estudada, tem-se a proximidade de residências com a

ferrovia, trazendo um pouco mais de complexidade ao projeto, ao invés de áreas do

trajeto que passam por regiões não habitadas e o ruído não impactaria em uma

comunidade.

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Os diferentes cenários podem apresentar variados complicadores e caso

apenas as barreiras acústicas não sejam suficientes, as outras formas de mitigar o

ruído podem ser acrescentadas, como acrescentar uma barreira vegetal para adequar

o nível de ruído do receptor 04.

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CAPÍTULO 9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10151: Acústica – Avaliação de ruído

em áreas habitadas, visando o conforto da comunidade – Procedimento. Rio de

Janeiro, 2000.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10151: Acústica – Medição e

avaliação do ruído em ambientes internos. Rio de Janeiro, 1987.

Associação Brasileira de normas técnicas. NBR 14313: Barreiras acústicas para vias

de tráfego – Características construtivas. Rio de Janeiro, 1999.

Braunstein + BerndtGmbH / SoundPLANInternational LLC. SoundPLAN User’s

Manual. Backnang, 2012.

D. J. THOMPSON and C. J. C. JONES – A Review of the Modelling of Wheel/Rail

Noise Generation Journal of Sound and Vibration, 2000.

Ruído Contínuo, Intermitente e de Impacto. Disponível em

<http://wwwp.feb.unesp.br/jcandido/acustica/Apostila.pdf>

Contribuição do Ruído com a Velocidade do Trem. Disponível em UIC 2008, página 07

< http://www.uic.org/>

Reflexão de Ondas Sonoras no Solo. Disponível em

<http://escriba.ipt.br/pdf/171391.pdf>

Barreiras Refletoras e Absorvedoras. Disponível em

<http://escriba.ipt.br/pdf/171391.pdf>

Ferrovia de Integração Oeste-Leste. Disponível em

<http://www.valec.gov.br/acoes_programas/FerroviaIntegracaoOesteLeste.php>

Poluição Sonora. Disponível em <https://mondoarq.wordpress.com/2015/09/08/3-

estrategias-para-reduzir-a-poluicao-sonora/>

70

Barreiras Acústicas. Disponível em

<http://sfs.sabic.eu/wp-content/uploads/resource_pdf/1345451312-2826259-SABIC-

SFS-804-PT-BR_Architecture-Brochure-Portugese+Brazilian.pdf>

Barreiras Acústicas. Disponível em

<http://bracustica.com.br/blog/?tag=barreiras-custicas>

Amortecedores de Vibração (Pads). Disponível em

<http://www.lesmacflexiblesolutions.co.uk/railway/>

Altura de Barreiras Acústicas. Disponível em Federal Highway Administration (FHWA)

<https://www.fhwa.dot.gov/research/publications/technical/>

Efeitos Causados por Diferentes Níveis de Ruído. Disponível em UFMG, s/d

Funcionalidade dos Pads. Disponível em <http://escriba.ipt.br/pdf/171391.pdf>

Fontes de Ruído Ferroviario. Disponível em

<http://www.transport.nsw.gov.au/sites/default/files/b2b/projects/NSRU_poster_noise_

source_AA.pdf>

Fatores que Influenciam no Ruído de Guincho. Disponível em

<http://www.mitchamcouncil.sa.gov.au/webdata/resources/files/rail_noise_fact_sheet_v

5-3.pdf>

capa projeto final

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