1Rodrigo de Castro Dantas Cavalcante Sabrina Harris Agostini1Laboratrio de Conforto Ambiental e Eficincia Energtica, Departamento de Tecnologia da Arquitetura, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de So Paulo, USP

Rua do Lago, 876, Cidade Universitria, So Paulo - SP Brasil 05508-080marcialu@usp.br, rodrigo_cdc@yahoo.com.br, sabrina_harris@uol.com.br

1 1, e Marcia Peinado Alucci1Rodrigo de Castro Dantas Cavalcante Sabrina Harris Agostini1 1, e Marcia Peinado Alucci1Laboratrio de Conforto Ambiental e Eficincia Energtica, Departamento de Tecnologia da Arquitetura, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de So Paulo, USP

Rua do Lago, 876, Cidade Universitria, So Paulo - SP Brasil 05508-080marcialu@usp.br, rodrigo_cdc@yahoo.com.br, sabrina_harris@uol.com.br

Condicionamento Acstico das Salas de Aula e Auditrio do Edifcio da FAUUSP:Anlise do tempo de reverberao

Condicionamento Acstico das Salas de Aula e Auditrio do Edifcio da FAUUSP:Anlise do tempo de reverberao

3 MEDIES

3.1 Equipamentos

Para efetuar medies do tempo de reverberao so necessrios basicamente os seguintes equipamentos:

Figura 5: 1. Analisadores Sonoros Norsonic SA110 e complementos (sentido horrio): baterias recarregveis, cabos extensores para microfone, microfone e pr-amplificador para microfone; 2. Gerador de Sinal Norsonic 230 e 3. Caixa Sonora Leac's VTX150.

Para a realizao do ensaio do tempo de reverberao o analisador de nvel sonoro envia um comando ao emissor de sinal que gera um impulso eltrico que transformado em som pela caixa acstica. Abaixo, os demais equipamentos de apoio utilizados:

Figura 6: 1. Medidor de Nvel Sonoro; 2. Calibrador; 3. Termohigrmetro e 4. Mquinas Fotogrficas.

3.2 Procedimentos

As medies foram realizadas segundo recomendaes da NBR11957 Reverberao: anlise do tempo de reverberao de auditrios. Os rudos foram gerados na posio mais provvel da fonte sonora real, em teros de oitava de 125Hz at 4kHz e pelo menos 40dB acima do nvel de rudo de fundo. Os tempos foram registrados em trs posies diferentes do microfone, duas vezes em cada ponto. Para o auditrio, onde h possibilidade de se ajustar o fundo do palco com refletores ou absorventes sonoros, foram registradas ambas situaes.

3.3 Resultados

As figuras abaixo mostram as posies do microfone no auditrio e na sala de aula 801, respectivamente, com os tempos de reverberao medidos.

Figura 7: Sala de Aula 801

Figura 8: Medidas de Tempo de Reverberao na Sala 801

Figura 9: Auditrio Professor Ariosto Mila

Figura 10: Medidas de Tempo de Reverberao no Auditrio - Ponto 1

3 MEDIES

3.1 Equipamentos

Para efetuar medies do tempo de reverberao so necessrios basicamente os seguintes equipamentos:

Figura 5: 1. Analisadores Sonoros Norsonic SA110 e complementos (sentido horrio): baterias recarregveis, cabos extensores para microfone, microfone e pr-amplificador para microfone; 2. Gerador de Sinal Norsonic 230 e 3. Caixa Sonora Leac's VTX150.

Para a realizao do ensaio do tempo de reverberao o analisador de nvel sonoro envia um comando ao emissor de sinal que gera um impulso eltrico que transformado em som pela caixa acstica. Abaixo, os demais equipamentos de apoio utilizados:

Figura 6: 1. Medidor de Nvel Sonoro; 2. Calibrador; 3. Termohigrmetro e 4. Mquinas Fotogrficas.

As medies foram realizadas segundo recomendaes da NBR11957 Reverberao: anlise do tempo de reverberao de auditrios. Os rudos foram gerados na posio mais provvel da fonte sonora real, em teros de oitava de 125Hz at 4kHz e pelo menos 40dB acima do nvel de rudo de fundo. Os tempos foram registrados em trs posies diferentes do microfone, duas vezes em cada ponto. Para o auditrio, onde h possibilidade de se ajustar o fundo do palco com refletores ou absorventes sonoros, foram registradas ambas situaes.

3.3 Resultados

As figuras abaixo mostram as posies do microfone no auditrio e na sala de aula 801, respectivamente, com os tempos de reverberao medidos.

Figura 7: Sala de Aula 801

Figura 8: Medidas de Tempo de Reverberao na Sala 801

Figura 9: Auditrio Professor Ariosto Mila

Figura 10: Medidas de Tempo de Reverberao no Auditrio - Ponto 1

3.2 Procedimentos

Ponto 3Ponto 3Ponto 1Ponto 1

Ponto 3Ponto 3

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

125 160 200 250 315 400 500 630 800 1 k 1,25 k 1,6 k 2 k 2,5 k 3,15 k 4 k

Te m po P1

Te m po P2

Te m po P3

0 ,0 0

0 ,5 0

1 ,0 0

1 ,5 0

2 ,0 0

2 ,5 0

3 ,0 0

3 ,5 0

4 ,0 0

1 2 5 1 6 0 2 0 0 2 5 0 3 1 5 4 0 0 5 0 0 6 3 0 8 0 0 1 k 1 ,2 5

k

1 ,6 k 2 k 2 ,5 k 3 ,1 5

k

4 k

C o m R e f le to r P 1

S e m R e f le to r P 1

11

44

77

55

22

66

88

33

1. INTRODUO

Este painel resultado de pesquisas de iniciao cientfica em andamento que tm por objetivo uma avaliao do conforto acstico nas salas de aula e no auditrio do edifcio da FAUUSP, Cidade Universitria, por meio do isolamento sonoro e do tempo de reverberao. Aqui esto apresentados os resultados medidos e simulados de tempo de reverberao da Sala 801 e do Auditrio Professor Ariosto Mila.

2. CONCEITOS BSICOS

Podemos representar, simplificadamente, o som por meio de raios que seguem as leis da ptica, havendo no entanto algumas excees. A figura abaixo ilustra como o som se comporta em espaos fechados: (1) som direto ou incidente; (2) refletido; (3) absorvido pelo revestimento de uma superfcie; (4) difuso ou disperso; (5) difratado; (6) transmitido; (7) dissipado para a estrutura; (8) ou conduzido pela estrutura.

Figura 1: Comportamento do Som em Espaos Fechados

Quando a energia sonora encontra uma barreira, parte dessa energia refletida, parte absorvida pelo material e convertida em calor, e parte transmitida pelo elemento. Abaixo, est representado o som refletido e transmitido por diferentes materiais. Note que chamado de material absorvente acstico aquele que transmite considervel frao do som incidente.

Figura 2: Reflexo, Absoro e Transmisso

O desvio das ondas sonoras quando essas passam pelas bordas de um obstculo chamado de difrao. Por ser mais pronunciada em baixas freqncias, torna inadequadas as leis da Acstica Geomtrica em espaos fechados para sons de grande comprimento de onda.

Figura 3: O Efeito das Freqncias na Difrao

Por fim, o fenmeno da reverberao o prolongamento do som em um espao fechado depois que uma fonte sonora cessa, devido a sucessivas reflexes em suas superfcies. Este fenmeno tem um efeito distinto nas condies de audibilidade em auditrios porque sua presena modifica a percepo dos sons transitrios - sons que comeam e cessam rapidamente.

Figura 4: Tempo de Reverberao timo em Segundos

1. INTRODUO

Este painel resultado de pesquisas de iniciao cientfica em andamento que tm por objetivo uma avaliao do conforto acstico nas salas de aula e no auditrio do edifcio da FAUUSP, Cidade Universitria, por meio do isolamento sonoro e do tempo de reverberao. Aqui esto apresentados os resultados medidos e simulados de tempo de reverberao da Sala 801 e do Auditrio Professor Ariosto Mila.

2. CONCEITOS BSICOS

Podemos representar, simplificadamente, o som por meio de raios que seguem as leis da ptica, havendo no entanto algumas excees. A figura abaixo ilustra como o som se comporta em espaos fechados: (1) som direto ou incidente; (2) refletido; (3) absorvido pelo revestimento de uma superfcie; (4) difuso ou disperso; (5) difratado; (6) transmitido; (7) dissipado para a estrutura; (8) ou conduzido pela estrutura.

Figura 1: Comportamento do Som em Espaos Fechados

Quando a energia sonora encontra uma barreira, parte dessa energia refletida, parte absorvida pelo material e convertida em calor, e parte transmitida pelo elemento. Abaixo, est representado o som refletido e transmitido por diferentes materiais. Note que chamado de material absorvente acstico aquele que transmite considervel frao do som incidente.

Figura 2: Reflexo, Absoro e Transmisso

O desvio das ondas sonoras quando essas passam pelas bordas de um obstculo chamado de difrao. Por ser mais pronunciada em baixas freqncias, torna inadequadas as leis da Acstica Geomtrica em espaos fechados para sons de grande comprimento de onda.

Figura 3: O Efeito das Freqncias na Difrao

Por fim, o fenmeno da reverberao o prolongamento do som em um espao fechado depois que uma fonte sonora cessa, devido a sucessivas reflexes em suas superfcies. Este fenmeno tem um efeito distinto nas condies de audibilidade em auditrios porque sua presena modifica a percepo dos sons transitrios - sons que comeam e cessam rapidamente.

Figura 4: Tempo de Reverberao timo em Segundos

0,20,2 0,40,4 0,60,6 0,80,8 1,01,0 1,21,2 1,41,4 1,61,6 1,81,8 2,02,0 2,22,2 2,42,4 2,62,6

estdios de gravao e de rdioestdios de gravao e de rdio

salas de aula de ensino fundamentalsalas de aula de ensino fundamental

salas de palestra e confernciassalas de palestra e conferncias

DramaDrama

cinemacinema

teatros pequenosteatros pequenos

auditrios de Ensino Mdioauditrios de Ensino Mdio

auditrios para fins mltiplosauditrios para fins mltiplos

igrejasigrejas catedraiscatedrais

bandas de rock (com sistema de amplificao)bandas de rock (com sistema de amplificao)

musicais e operettasmusicais e operettas

concertos semi-clssicos e coro (com sistema de amplificao)concertos semi-clssicos e coro (com sistema de amplificao)

recitais e msica de cmara (msica barroca)recitais e msica de cmara (msica barroca)

perapera

corais secularescorais seculares

orquestras sinfnicas (msica clssica e romntica)orquestras sinfnicas (msica clssica e romntica)

msica litrgica (orquestra, coro ou rgo)msica litrgica (orquestra, coro ou rgo)

som incidentesom incidente

som refletido som refletido som refletido som refletido

som transmitidosom transmitido som transmitidosom transmitido

altas freqnciasaltas freqncias baixas freqnciasbaixas freq ncias

bom absorvente e mau isolantebom absorvente e mau isolante bom absorvente e bom isolantebom absorvente e bom isolante

4. SIMULAES

4.1 Ecotect 5.02

As salas de aula e o auditrio foram modelados pelo software Ecotect verso 5.02. O programa realiza anlises de conforto ambiental, tanto acsticas quanto de outros fatores de conforto, e fornece quarto tipos de anlises acsticas:

1- Reverberao Estatstica. Esse mtodo utiliza o volume do ambiente e o coeficiente de absoro dos materiais para determinar o Tempo de Reverberao, calculado por trs frmulas diferentes - Sabine, de Norris-Eyring e de Millington. 2 - Traado de Raios Acsticos. Essa tcnica consiste no traado de raios que representam as ondas sonoras vindas de uma fonte sonora colocada no ambiente modelado. Isso mostra o comportamento do som dentro do recinto. 3 - Anlise de Partculas e Raios. Essa funo mostra uma animao de raios e partculas acsticas que se propagam em tempo real dentro do ambiente modelado. Tambm mostrado o nvel sonoro ou o atraso do som quando esse atinge as superfcies. 4 - Resposta Acstica. Essa anlise utiliza raios acsticos para determinar o tempo de reverberao, tamanho do caminho mdio livre do som e absoro sonora mdia no espao.

4.2 Resultados

Abaixo, os dados de anlise realizados pelo programa:

Figura 11: Reverberao Estatstica na Sala 801

Figura 12: Traado de Raios Acsticos na Sala 801

Figura 13: Anlise de Partculas e Raios no Auditrio

Figura 14: Resposta Acstica do Auditrio

5. CONSIDERAES FINAIS

As medies apontam tempos de reverberao excessivos na sala de aula e dentro do aceitvel no auditrio quando os dispositivos do fundo do palco so acionados para aumento da rea absorvente. interessante observar que, na sala de aula, a ausncia de superfcies absorventes responsvel pelo nmero excessivo de reflexes, o que confere ao espao elevado tempo de reverberao. Para salas de aula o tempo de reverberao timo de 0,4 a 0,6 s para 1kHz, ao passo que para o auditrio, dado seu volume, o tempo por volta de 0,9 s.

Os resultados de reverberao estatstica fornecidos pelas simulaes da sala de aula para freqncias de 125, 250 e 500 Hz possuem alta correlao com aqueles obtidos atravs das medies (R2 = 0,99); o que no vale para freqncias de 1k, 2k e 4k Hz, para as quais h uma baixa correlao com as medies (R2 = 0,014). O mesmo vale para o auditrio, com alta correlao para as primeiras (R2=0,87) e nenhuma para as ltimas (R2 ~ 0). Os resultados podem ser atribudos a dois fatores: inadequao dos dados utilizados na modelagem ou problemas experimentais relacionados principalmente instabilidade observada no equipamento durante as medies. importante detectar a razo de tais diferenas inclusive para validao dos resultados do software. Apesar dos resultados, o Ecotect facilita o entendimento dos fenmenos fsicos, sendo til para fins didticos.

AGRADECIMENTOS

FAPESP e ao CNPq, pelo financiamento s pesquisas de iniciao cientfica e ao mestrando Jos Ovdio Peres Ramos e aos professores Marcia Peinado Alucci, Ualfrido Del Carlo e Jos Fernando Cremonesi.

BIBLIOGRAFIA

[1] ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR11957 Reverberao: anlise do tempode reverberao em auditrios. So Paulo, 1998.[2] DOELLE, Leslie. Environmental Acoustics. New York: McGraw-Hill, 1972.[3] EGAN, David. Concepts in Architect Acoustics. New York: McGraw-Hill, 1972.[4] MEHTA, Madan. Architectural Acoustics: principles and design. Upper Sadle River: Prentice Hall, 1999.[5] SANTOS, Paula. Banco de Dados: caractersticas acsticas de materiais de construo. So Paulo: FAPESP, 2002.

4. SIMULAES

4.1 Ecotect 5.02

As salas de aula e o auditrio foram modelados pelo software Ecotect verso 5.02. O programa realiza anlises de conforto ambiental, tanto acsticas quanto de outros fatores de conforto, e fornece quarto tipos de anlises acsticas:

1- Reverberao Estatstica. Esse mtodo utiliza o volume do ambiente e o coeficiente de absoro dos materiais para determinar o Tempo de Reverberao, calculado por trs frmulas diferentes - Sabine, de Norris-Eyring e de Millington. 2 - Traado de Raios Acsticos. Essa tcnica consiste no traado de raios que representam as ondas sonoras vindas de uma fonte sonora colocada no ambiente modelado. Isso mostra o comportamento do som dentro do recinto. 3 - Anlise de Partculas e Raios. Essa funo mostra uma animao de raios e partculas acsticas que se propagam em tempo real dentro do ambiente modelado. Tambm mostrado o nvel sonoro ou o atraso do som quando esse atinge as superfcies. 4 - Resposta Acstica. Essa anlise utiliza raios acsticos para determinar o tempo de reverberao, tamanho do caminho mdio livre do som e absoro sonora mdia no espao.

4.2 Resultados

Abaixo, os dados de anlise realizados pelo programa:

Figura 11: Reverberao Estatstica na Sala 801

Figura 12: Traado de Raios Acsticos na Sala 801

Figura 13: Anlise de Partculas e Raios no Auditrio

Figura 14: Resposta Acstica do Auditrio

5. CONSIDERAES FINAIS

As medies apontam tempos de reverberao excessivos na sala de aula e dentro do aceitvel no auditrio quando os dispositivos do fundo do palco so acionados para aumento da rea absorvente. interessante observar que, na sala de aula, a ausncia de superfcies absorventes responsvel pelo nmero excessivo de reflexes, o que confere ao espao elevado tempo de reverberao. Para salas de aula o tempo de reverberao timo de 0,4 a 0,6 s para 1kHz, ao passo que para o auditrio, dado seu volume, o tempo por volta de 0,9 s.

Os resultados de reverberao estatstica fornecidos pelas simulaes da sala de aula para freqncias de 125, 250 e 500 Hz possuem alta correlao com aqueles obtidos atravs das medies (R2 = 0,99); o que no vale para freqncias de 1k, 2k e 4k Hz, para as quais h uma baixa correlao com as medies (R2 = 0,014). O mesmo vale para o auditrio, com alta correlao para as primeiras (R2=0,87) e nenhuma para as ltimas (R2 ~ 0). Os resultados podem ser atribudos a dois fatores: inadequao dos dados utilizados na modelagem ou problemas experimentais relacionados principalmente instabilidade observada no equipamento durante as medies. importante detectar a razo de tais diferenas inclusive para validao dos resultados do software. Apesar dos resultados, o Ecotect facilita o entendimento dos fenmenos fsicos, sendo til para fins didticos.

AGRADECIMENTOS

FAPESP e ao CNPq, pelo financiamento s pesquisas de iniciao cientfica e ao mestrando Jos Ovdio Peres Ramos e aos professores Marcia Peinado Alucci, Ualfrido Del Carlo e Jos Fernando Cremonesi.

BIBLIOGRAFIA

[1] ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR11957 Reverberao: anlise do tempode reverberao em auditrios. So Paulo, 1998.[2] DOELLE, Leslie. Environmental Acoustics. New York: McGraw-Hill, 1972.[3] EGAN, David. Concepts in Architect Acoustics. New York: McGraw-Hill, 1972.[4] MEHTA, Madan. Architectural Acoustics: principles and design. Upper Sadle River: Prentice Hall, 1999.[5] SANTOS, Paula. Banco de Dados: caractersticas acsticas de materiais de construo. So Paulo: FAPESP, 2002.

Ponto 2Ponto 2

Ponto 1Ponto 1

Com Refletor P1

Sem Refletor P1

Com Refletor P1

Sem Refletor P13,503,50

4,004,00

3,003,00

2,502,50

2,002,00

1,501,50

1,001,00

0,500,50

0,000,00

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