UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

RELATÓRIO FINAL. DA PESQUISA:

“Desenvolvimento de Painéis Acústicos, confeccionados a partir de fibras de coco, para

Controle Acústico de Recintos”

COORDENADOR: Prof. Dr. Newton Sure Soeiro

JANEIRO / 2004

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1. DADOS GERAIS DO PROJETO 1.1 IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO: Título do Projeto: Desenvolvimento de Painéis Acústicos, confeccionados a

partir de fibras de coco, para Controle Acústico de Recintos Fechados.

Grande Área do Conhecimento: Ciências Exatas e da Terra

Área do Conhecimento: Engenharia Mecânica – Acústica e Vibrações

2. COORDENADOR DO PROJETO: Nome Completo: Prof. Dr. Newton Sure Soeiro

Endereço: Trav. Nove de Janeiro, No 101, Apto. 1104 Bloco B

Município: Belém CEP: 66.063-260 U.F. Pará

Tel/Fax: 229-4748

Celular: 9119-1921

E-Mail: nsoeiro@ufpa.br

3. UNIDADE EXECUTORA: Nome Completo e Sigla: Universidade Federal do Pará - UFPa

Sub-Unidade: Centro Tecnológico – Departamento de Engenharia Mecânica – Grupo de Vibrações e Acústica.

CGC: 34621748/0001-23

4. EQUIPE DO PROJETO:

Nome Completo Instituição Titulação Função no Projeto

Carga Horária

Newton Sure Soeiro

UUFFPPAA Doutor Coordenador e Pesquisador

20h

Remo Magalhães de Souza

UFPA Doutor Pesquisador 10h

Carmem Gilda Barroso Tavares

Dias

UFPA Doutor Pesquisador 10h

Samir N. Y. Gerges

UFSC Doutor Consultor -

03 Alunos de IC UFPA Graduandos Bolsistas 20h

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5. INTRODUÇÃO

No Brasil, a acústica, quer como ciência quer como tecnologia é um dos ramos de conhecimento que se encontra menos desenvolvido, isto se explica devido serem poucas as universidades que oferecem cursos nesta área, bem como raros são os laboratórios que contam com instalações adequadas ao desenvolvimento de estudos experimentais e/ou numéricos. Por outro lado, os ambientes internos de edificações devem satisfazer condições acústicas de acordo com os seus objetivos. Por exemplo, igrejas, auditórios, salas de aula, etc., devem ter inteligibilidade máxima; fabricas e oficinas devem ter níveis de pressão sonora abaixo do limite permitido para oito horas diárias, ou seja, 85 dBA; teatros, estúdios de gravação, TV e rádio, também devem ter características acústicas adequadas.

No estudo do campo sonoro de ambientes fechados deve-se considerar variáveis complexas, tais como: forma geométrica do ambiente, absorção acústica, reflexões e difrações das diversas paredes e elementos internos, fontes sonoras, efeitos das aberturas, entre outros. Assim, a qualidade acústica de ambientes está relacionada a fenômenos de reflexão, absorção e transmissão do som.

O controle acústico de ambientes é muito importante, pois o som assim como pode acalmar uma pessoa e até aumentar a produtividade de uma empresa, pode também lhe deixar irritada e com problemas de saúde já que o som exerce influências tanto fisiológicas como psicológicas. Assim, sempre que possível, aconselha-se que o controle de ruído seja feito como forma de minimizar-se estes efeitos.

Uma boa alternativa para o controle de ruído em ambientes fechados é a utilização de materiais de absorção sonora, onde parte da energia acústica é transformada em energia térmica através da viscosidade do ar, o que ocorre tanto em materiais porosos quanto em materiais fibrosos. Estes materiais de absorção sonora podem ser usados para revestimento interno das paredes dos ambientes, de modo que seja garantido um campo de pressão acústica tal que favoreça o conforto acústico do ambiente.

Os materiais de alta absorção acústica são normalmente porosos e/ou fibrosos. Nos materiais porosos a energia acústica incidente entra pelos poros e dissipa-se por reflexões múltipla e atrito viscoso, transformando-se em energia térmica. Por outro lado, nos materiais fibrosos a energia acústica incidente entra pelos interstícios das fibras, fazendo-as vibrar junto com o ar, dissipando-se assim por transformação em energia térmica por atrito entre as fibras excitadas.

A característica de absorção acústica de um material é determinada pelo coeficiente de absorção acústica que depende principalmente da freqüência, ângulo de incidência do som, tipo de campo sonoro, densidade, espessura e estrutura interna do material.

Em termos práticos, a escolha de um material de absorção acústica, além dos coeficientes de absorção e da freqüência do ruído, depende também de: custo, características em altas temperaturas, peso e volume em relação ao espaço disponível, rigidez mecânica, fixação e manutenção, aparência e pintura, etc.

A Amazônia, devido a sua grande extensão territorial abriga uma flora com diversas espécies vegetais. Assim, dela são retirados milhares de produtos e sub-produtos naturais. Alguns desses produtos não são totalmente aproveitados e por isso seus resíduos acabam chegando a outros setores industriais, como é o caso da fibra de coco que serve até como estofamento para banco de automóveis.

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Por outro lado a região amazônica é muito carente em estudos e pesquisas na área de acústica. Daí a idéia de se utilizar a fibra de coco para a confecção de painéis acústicos, de modo a se aproveitar as características dos dois mecanismos de absorção sonora possíveis, ou seja, os dos materiais porosos e fibrosos.

Neste relatório, apresenta-se as atividades que foram desenvolvidas durante a execução do projeto de pesquisa que teve como uma de suas metas o aparelhamento da UFPA-CT-DEM-GVA para permitir o desenvolvimento de estudos numérico e experimental na área de acústica e, principalmente, inferir a possibilidade de se construir painéis de fibra de coco com propriedades acústicas compatíveis com aquelas apresentadas pelos materiais já usados comercialmente.

6. OBJETIVOS

Durante o desenvolvimento do projeto de pesquisa buscou-se os seguintes objetivos:

i. Possibilitar a montagem de infra-estrutura capaz de permitir o

desenvolvimento de estudos numérico e experimental na área de acústica; ii. Definir um processo de fabricação de painéis, a partir da fibra de coco,

de modo a se obter respostas ótimas de absorção sonora para controle acústico em recintos fechados;

iii. Proporcionar maior aproximação e integração entre diferentes áreas de

conhecimento das engenharias (Produção, Materiais, Processos, Mecânica dos sólidos, Vibrações e Acústica);

iv. Contribuir na formação acadêmica do discente, através de uma

participação mais efetiva nas linhas objetos de estudo das áreas em questão; v. Estender a prática acadêmica à pesquisa sistemática por meio da

realização de dissertações de mestrado, de trabalho de conclusão de curso (TCC) e de iniciação científica, através de metodologias de abordagens mais coerentes e compatíveis com os objetivos propostos nos cursos de graduação e pós-graduação;

vi. Estreitar o relacionamento Universidade / Setor Produtivo;

os quais forma atingidos, conforme se verificará no decorrer deste relatório. 7. METODOLOGIA

Neste projeto foram utilizadas metodologias de desenvolvimento de produto, que possibilitaram maior agilidade ao fluxo de informações e o desenvolvimento do projeto de forma conjunta, ou seja, todas as áreas técnicas envolvidas (equipe multifuncional) participaram de todas as etapas, diminuindo assim a possibilidade de que em etapas futuras o projeto tivesse que retroceder,

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devido a incompatibilidades produtivas, tecnológicas, geométricas, quanto ao transporte, quanto ao armazenamento e estocagem, quanto à reciclagem, etc.

A seguir apresenta-se uma descrição sucinta de cada etapa desenvolvida e os resultados obtidos em cada etapa:

7.1 – Levantamento Bibliográfico Nesta etapa foi feita uma pesquisa objetivando resgatar as fontes

bibliográficas de interesse ao desenvolvimento do trabalho. O resultado da pesquisa é apresentado a seguir de modo a destacar apenas algumas destas referências, bem como apresentando uma breve descrição do conteúdo de cada uma delas. 7.1.1 – Teoria

Em 1896, Rayleigh [1] publicou artigo sobre a teoria dos materiais porosos, onde explica que, com base na relação existente entre o módulo de elasticidade do material poroso e o módulo de elasticidade do fluido no seu interior, apenas uma onda longitudinal pode propagar-se.

Biot [2], em 1956, elaborou a teoria de propagação de ondas elásticas em materiais porosos, a qual hoje tornou-se a teoria “padrão” para os modelos de materiais porosos. Neste artigo, Biot completa o trabalho iniciado por Rayleigh, concluindo que os materiais porosos podem suportar três ondas simultaneamente (duas ondas longitudinais e uma onda transversal), conforme a relação entre os módulos de elasticidade da carcaça do material poroso e do fluido no seu interior.

Em 1947, Beranek [3] publicou um artigo intitulado “Acoustical properties of homogeneous, isotropic rigid tiles and flexible blankets”, que junto com outros trabalhos, foi sintetizado em um capítulo sobre as propriedades acústicas de materiais porosos, no seu livro “Noise and vibration control”, de 1971. Foram descritos os fenômenos termodinâmicos inerentes aos materiais poroelásticos onde, em freqüências suficientemente baixas, o processo de compressão e expansão do fluido é isotérmico, ao contrário do processo adiabático que ocorre em campo livre. As propriedades físicas dos materiais porosos também foram discutidas e foi proposto um dos primeiros modelos matemáticos para a determinação da impedância característica de materiais porosos formados por fibras. Este modelo também estabelecia relações entre algumas propriedades microscópicas dos materiais, tais como o diâmetro médio das fibras, e propriedades macroscópicas, como a resistividade ao fluxo. Ingard [4], em 1994, publicou um livro sobre absorção sonora. Neste livro, ele explica os mecanismos de absorção do som, separando-os em meios viscosos e inerciais, térmicos e estruturais. Ingard concluiu que a resistência ao fluxo, propriedade importante dos materiais porosos, é essencialmente independente da freqüência quando o diâmetro dos poros for menor que a camada limite viscosa. 7.1.2 – Propriedades Físicas

Bolton [5] alerta para o fato de que quase todos os materiais porosos são fisicamente anisotrópicos, isto é, exibem diferentes valores para suas propriedades físicas em cada direção. Também é regra geral que os materiais porosos são espacialmente não-homogêneos, isto é, suas propriedades macroscópicas variam

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ao longo do material. Desta forma, ele afirma que é importante lembrar que as propriedades físicas de uma simples amostra não representam precisamente as propriedades médias daquele material.

Em 1961, Spinner e Teft [6] publicaram um trabalho descrevendo um método para a determinação das freqüências de ressonância e do módulo de elasticidade dinâmico de materiais isotrópicos. A técnica consistia em excitar os modos longitudinais de uma amostra cilíndrica ou prismática e obter as freqüências naturais da amostra a partir da função resposta em freqüência entre a excitação e a resposta da amostra, obtida com um acelerômetro. O módulo de elasticidade dinâmico de um material está relacionado com suas vibrações longitudinais e transversais.

Uma nova técnica foi proposta por Allard et al [7], em 1994, e possibita não só a determinação do módulo de elasticidade dinâmico, mas também do coeficiente de Poisson, e, conseqüentemente, do módulo de cisalhamento. Para a medição do módulo de elasticidade, a amostra é excitada longitudinalmente por um shaker e são obtidos os sinais de aceleração nas duas extremidades da amostra. Para a medição do coeficiente de Poisson, a amostra é excitada transversalmente, de maneira que sejam induzidas ondas torcionais através dela. Resultados obtidos com este método foram comparados com o método proposto por Spinner, mostrando uma boa aproximação entre eles.

Morse [8] e Brown [9] propuseram um sistema para medição direta da resistividade ao fluxo. Neste sistema, o ar é forçado através da amostra, a diferença de pressão é medida com um manômetro de água e a velocidade de fluxo é obtida a partir da vazão da água que sai do compartimento onde está a amostra.

Ingard [4] desenvolveu um sistema onde um pistão, dentro de um tubo, empurra o ar através da amostra. A velocidade de fluxo é determinada a partir da velocidade de queda do pistão e, em 1941, Leonard [10] adaptou uma viga em balanço para possibilitar a medição de pequenas diferenças de pressão e, conseqüentemente, com resultados mais precisos. A técnica de Leonard, devido à sua simplicidade, é amplamente utilizada para a medição da resistividade ao fluxo.

A medição da resistividade ao fluxo é atualmente padronizada pela Norma ASTM C522-80 [13], que define as grandezas envolvidas e descreve principalmente os cuidados que devem ser tomados durante as medições. 7.1.3 – Tubo de Impedância

O tradicional método de medição do coeficiente de reflexão em dutos,

conhecido como “método da onda estacionária”, apesar de simples e preciso, é muito lento devido ao uso de freqüências discretas.

O método da função de transferência, hoje considerado o método padrão para a medição do coeficiente de reflexão, segundo a Norma ISO 10534-2 [40], foi primeiramente desenvolvido por Seybert e Ross [18] em 1977 e consistia em gerar um ruído branco no interior do tubo, em cuja terminação estava a amostra, e medir a densidade espectral de potência e a densidade espectral cruzada dos microfones localizados junto à parede do tubo.

Em 1980, Chung e Blaser [19] aperfeiçoaram o trabalho anterior, deduzindo uma expressão fechada para a determinação do coeficiente de reflexão complexo usando a função de transferência entre os dois microfones.

Chu [20], em 1986, adaptou o método da função transferência para ser usado com somente um microfone. Usando um sinal periódico pseudo-randômico e aproveitando o fato do mesmo ser estacionário, não havia a necessidade de se obter

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os dois sinais simultaneamente. Utilizando somente um microfone, eliminavam-se os erros e as dificuldades associados à diferença de fase entre os dois microfones. Chu também determinou os efeitos da distância entre as duas posições do microfone sobre a faixa de validade da medição.

Bodén e Abom [21,22] desenvolveram uma série de estudos sobre os erros inerentes ao método da função de transferência. A partir de medições e simulações numéricas, foram sugeridos alguns cuidados durante as medições, relacionados ao comprimento do tubo, posição dos microfones e sensibilidade da medição na faixa de freqüência. O segundo trabalho aprofundo-se no estudo dos erros devidos à atenuação entre os microfones. 7.2 – Levantamento de Informações e Dados de Campo

A pesquisa de campo teve como objetivo principal à obtenção de informações

capazes de promover o aprimoramento do produto a ser desenvolvido. Assim, foi com este propósito que a equipe responsável pelo desenvolvimento do projeto de pesquisa coletou as informações sobre as necessidades e expectativas dos prováveis consumidores dos painéis acústicos confeccionados a partir da Fibra de Coco.

Os procedimentos adotados para o levantamento dos dados foram: Visitas Técnicas às Industrias e Empresas, aplicação de questionários direcionados aos Engenheiros, Técnicos de Segurança do Trabalho e Arquitetos.

7.2.1 – Empresas Visitadas

CVRD – Companhia Vale do Rio Doce End: Serra dos Carajás (Parauapebas) – Pará Tel: 327-4249 Entrevistado: Geraldo Pompéia Braga / Função: Técnico em Segurança no Trabalho Tramontina Comercial Norte Ltda

End: Av. Principal nº 700 Setor C Qd.2 / Distrito Industrial de Icoaraci / Pará Tel: 211-770 Entrevistado: Jaime Damasceno Lima / Função: Técnico em Segurança no Trabalho EBBB – Empresa Brasileira de Big Bags

End: Rua Betânia nº 386 – Benguí / Ananideua – Pará Tel: 279-6900 Entrevistado: Márcio Ricardo / Função: Técnico em Segurança no Trabalho Eldorado Exportação e Serviço Ltda

End: Estrada Nova do Outeiro, Setor B, Lote de 1-11, Distrito Industrial de Icoaraci / Pará Tel:227-7666 Entrevistado: Benedito Lira / Função: Técnico em Segurança no Trabalho

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7.2.2 – Engenheiros e Arquitetos Visitados Marko Engenharia Comercial Imobiliária Ltda.

End: Rua Caripunas nº 1400 / Belém-Pará Tel: 241-5818 Entrevistado: Paulo Takashi Sawaki / Função: Diretor Técnico ENGEPLAN – Engenharia e Planejamento Ltda

End: Br: 316; Km 1; Passagem Sta. Maria n°100 / Belém-Pará Fone: 245-0200 Entrevistado: Dilton Vaz Pereira / Função: Técnico Mecânico ESCRITÓRIO ALCIR MEIRA

End: Rua Sezedelo Correa nº 1269, Esquina com a Timbiras /Belém-Pará Fone: 241-5973. Entrevistado: Alcir Meira / Função: Arquiteto ESCRITÓRIO MEIRA

End: Avenida Pres. Vargas, 197 Ap 224 Ed Importador – Campina / Belém-Pará Fone: 242-4757. Entrevistado: Aurélio Meira / Função: Engenheiro Civil

7.2.3 – Comentários Específicos de cada Empresa CVRD – Companhia Vale do Rio Doce

Esta empresa se mostrou preocupada com a questão do controle de ruído e

apresenta preocupações a respeito de uma boa estética para os produtos de controle de ruído, seguido de custos mais baixos e melhores resultados. Porem, ainda é predominante nesta empresa o uso de EPI’s.

Tramontina Comercial Norte Ltda

Esta empresa foi muito receptiva e se mostrou muito interessada no resultado

da pesquisa, uma vez que ela já vem trabalhando em cima do controle de ruído das suas máquinas e, assim, a obtenção de um produto a baixo custo, tendo como origem matéria prima e uma industria da região, teria uma ampla aceitação.

Por ocasião desta visita a empresa expôs algumas de suas preocupações e necessidades quanto ao produto, tais como: alto custo dos produtos, riscos de incêndios, melhor eficiência, mais facilidade na compra. Entretanto, esta empresa declarou que não há preocupação com a estética do produto, mas que ele deve ser de fácil montagem.

EBBB – Empresa Brasileira de Big Bags

Esta empresa apresenta um controle de Ruído deficiente, pois ainda falta uma

melhor política de prevenção e controle de ruído, isto ocorre em virtude de uma maior conscientização da administração da empresa quanto aos riscos causados pelo excesso de ruído no ambiente de trabalho.

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Na visão da empresa a maneira mais viável de se atenuar o ruído é o uso de EPI, uma vez que acreditam que os custos são bem menores e mais adequados a realidade da empresa, que possui máquinas difíceis de serem enclausuradas. Porém, na opinião do entrevistado os produtos para controle de ruído devem apresentar as seguintes características: boa eficiência, baixo custo e fácil manuseio e instalação.

Eldorado Exportação e Serviço Ltda

Esta empresa, assim como a TRAMONTINA, foi bastante receptiva e

demonstrou um enorme interesse em controlar os altos níveis de ruído no ambiente de trabalho. Nesta empresa teve-se um enorme aproveitamento no que se refere à obtenção de informações e sugestões. Também, foram expostas algumas necessidades e preocupações da empresa no que se diz respeito ao controle de ruído. Tais preocupações são: boa estética, custo baixo do produto para controle de ruído e dificuldade em se obter os produtos.

A empresa está bastante empenhada em eliminar os autos níveis de ruído dentro do ambiente de trabalho e vem investindo bastante alto para que esse problema seja sanado o mais rápido possível.

7.2.4 – Comentários de Engenheiros e Arquitetos

Marko Engenharia Comercial Imobiliária Ltda (Paulo Takashi Sawaki)

O Engenheiro entrevistado demonstrou preocupação com o controle dos

níveis de ruído, porem afirmou que na nossa região a procura e a utilização destes produtos é muito pequena devido aos elevados custos desses materiais.

Alguns parâmetros são apontados pelo engenheiro como sendo de grande importância para os produtos para controle de ruído, Tais parâmetros são: Boa estética, Boa eficiência, possuir outras propriedades como a térmica e principalmente ter um baixo custo.

ENGEPLAN – Engenharia e Planejamento Ltda (Dilton Vaz Pereira)

A entrevista feita nesta empresa não apresentou o resultado esperado, uma

vez que o entrevistado não tinha conhecimento do assunto não podendo ajudar no preenchimento do questionário.

ESCRITÓRIO ALCIR MEIRA (Alcir Meira)

O Arquiteto entrevistado declarou não existir preocupação nem por parte da

empresa, nem dos clientes em utilizar produtos para controle de ruído, pelo fato de conhecerem muito pouco sobre esses produtos e pelos custos dos mesmos serem bastante elevados. Afirmou também que na nossa região produtos deste tipo são pouco procurados.

O conhecimento do entrevistado no assunto é pequeno, o mesmo justifica isto pelo fato de que os produtos para controle de ruído ainda serem pouco utilizados e ele acha também que uma possível redução nos custos dos produtos para controle de ruídos pode promover uma maior procura dos mesmos.

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ESCRITÓRIO MEIRA (Aurélio Meira) Esta entrevista com o Arquiteto e Engenheiro Civil Aurélio Meira foi a mais

interessante em relação às outras deste gênero. O entrevistado mostrou-se interado e interessado no assunto.

Durante a entrevista foram citados alguns materiais já utilizados pelo entrevistado, como é o caso da fibra de vidro, lã de rocha, alguns produtos EUCATEX e em que situações eles podem ser empregados, Foi também discutida a questão dos riscos que esses materiais podem oferecer aos usuários como é o caso a lã de rocha, por exemplo, que é de difícil manuseio tendo-se preocupação quanto à contaminação oferecida pela mesma, e também dos riscos de combustão que sofrem esses produtos, um outro ponto discutido nesta entrevista foi quanto aos elevados custos dos produtos para controle de ruído o que às vezes acaba sendo inviável a utilização dos mesmos dependendo do projeto.

O entrevistado deixou bem claro que os produtos para controle de ruídos têm três características que não podem ser desprezadas. Segundo ele, eles precisam promover conforto: térmico, acústico e visual e que uma diminuição nós custos traria um aumento na procura e utilização destes produtos. 7.3 – Preparação da Infra-Estrutura

Neste item foi feita a adequação do espaço físico disponível no Laboratório de

Engenharia Mecânica – LABEM, para recebimento das bancadas a serem projetadas e construídas. Por outro lado, com os recursos financeiros disponibilizados, foi feita a aquisição dos materiais de consumo, microfones, Medidor de Nível de Pressão Sonora, bem como do Software SYSNOISE e de dois microcomputadores.

A Infra-estrutura hoje disponível no Grupo de Vibrações e Acústica permite o desenvolvimento de pesquisas que produzirão as dissertações de Mestrado, Trabalhos de Conclusão de Curso, etc.

As figuras 1 e 2 mostram, respectivamente, as bancadas projetadas e construídas para a medição do coeficiente de absorção sonora e da resistividade ao fluxo de materiais acústicos.

Figura 1 – Bancada para medição do coeficiente de absorção sonora.

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Figura 2 – Bancada para medição da resistividade ao fluxo. As figuras 3 e 4 mostram detalhes da bancada de medição do coeficiente de

absorção sonora. Na figura 3 a bancada encontra-se desmontada e na figura 4 são mostrados os detalhes da fonte sonora usada na bancada e seu suporte.

Figura 3 – Bancada desmontada e os dutos de dimensões distintas.

Figura 4 – Fonte sonora e seu suporte.

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Com os equipamentos adquiridos e materiais de consumo foi possível, ainda, construir uma bancada de testes de dispositivos de controle de ruído do tipo câmara de expansão para apoiar o desenvolvimento de uma dissertação de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. A figura 5 apresenta uma vista tridimensional desta bancada.

Figura 5 – Bancada para medição da perda de transmissão de silenciadores.

7.4 – Análise e Definição do Processo de Fabricação dos Painéis.

Nesta etapa foram estudados os processos que poderão ser utilizados na

preparação de painéis, concebidos a partir de fibras de coco e aglomerantes, englobando os aspectos técnicos e econômicos, tal que a seleção do processo de fabricação resulte na escolha daquele que apresente a melhor relação custo-benefício. Como resultado foi desenvolvido um painel em fibra de coco que poderá ser confeccionado a partir de equipamentos já existentes. Por outro lado, cabe destacar que estes equipamentos já são utilizados por empresas beneficiadoras da fibra, como é o caso da Industria Poematec, que tem um convênio com a Universidade Federal do Pará.

Segundo o estudo, o processo de fabricação dos painéis começaria com a extração do coco (Gigante ou híbrido), que é feita em cidades do interior do estado do Pará, onde são extraídos nestas cidades o Albúmem sólido (parte branca e carnosa), o Albúmem líquido (água) e finalmente o Mesocarpo (parte espessa e fibrosa). Sendo que o albúmem sólido e o albúmem liquido são beneficiados pelas industrias alimentícias enquanto o Mesocarpo (parte fibrosa) é mandado para as unidades beneficiadoras do coco ( Soure, Ponta-de-pedras e Castanhal) onde irão passar pelas seguintes etapas:

- O coco (Mesocarpo) é recolhido e armazenado. - Depois é colocado em tanques com água e mantidos por mais ou menos uma semana de molho, com a finalidade de amolecer o mesocarpo. - Os cocos são então retirados dos tanques e cortados em partes menores para serem colocados na desfibradora.

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- Na maquina desfibradora são feitos, ao mesmo tempo, o desfibramento e a lavagem da fibra, que logo após são recolhidas e levadas para uma área de secagem onde permanecerão por um dia. - Após a secagem, as fibras são levadas para uma peneira, que tem a finalidade de separar as fibras maiores das fibras menores (Fibrilas) e o pó. - Depois de separadas as fibras maiores são prensadas em uma enfardadeira que tem uma capacidade de formar fardos de até 50 kg. - Finalizando esta etapa do beneficiamento do coco, os fardos são mandados para a Industria de beneficiamento da fibra que em nosso caso seria a POEMATEC que possui um convênio com a UFPA.

Nesta nova fase do processo de fabricação dos painéis a fibra bruta será beneficiada para obtermos o produto na forma semi-acabada. E para isso passaremos pelas seguintes etapas:

- O fardo fornecido pelas unidades beneficiadoras do coco, são desfiados a mão e colocados em uma outra desfibradora para uma nova seleção e lavagem das fibras (figura 6), seleção esta que tem com objetivo uma nova separação das fibras maiores das menores e do pó, que não foram separados no peneiramento da fase anterior e/ou porventura surgiram durante o transporte. - As fibras maiores já bem soltas são colocadas em uma maquina que é responsável pela produção de cordas. Sendo que o principal motivo de se transformar as fibras em corda é de torná-las encaracoladas melhorando assim a sua união (figura 7). - Estas cordas são então conduzidas ate uma autoclave para serem “pré-cozidas”. - Depois estas cordas vão para um estoque temporário onde descansam por 15 dias. - As cordas são então encaminhadas para uma máquina que as tritura e mistura com a fibra reciclada (resto das mantas retiradas de uma etapa posterior do processo). - Os pedaços triturados são então transformados em uma máquina, que mistura as fibras entrelaçadas (por um processo de agulhamento) com o látex passando por um forno, em mantas. - Com as mantas prontas, as mesmas são conduzidas para uma prensa modeladora que corta as mesmas de acordo com o produto a ser produzido, no nosso caso, em forma de painéis. - As peças cortadas são então arrumadas, em um estoque temporário para em seguida serem conduzidas para uma outra prensa modeladora de onde já sairá o produto na sua forma semi-acabada. Esta prensa injeta ar quente a aproximadamente 150º C o que mantém o molde com a temperatura em torno de 80º C. Este processo é semelhante ao processo de vulcanização (figura 8).

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Figura 6 – Processo de Desfibramento.

Figura 7 – Fabricação das Cordas.

Figura 8 – Painel acústico de fibra de coco.

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7.5 – Caracterização das Propriedades Físicass e Acústicas dos Painéis. 7.5.1 – Propriedades Físicas

Nesta etapa foram confeccionadas amostras de painéis de fibra de coco, produzidos pela industria POEMATEC. Nestes painéis as fibras de coco estão totalmente entrelaçadas e distribuídas de forma homogênea, como descrito na etapa anterior, não obedecendo a uma única orientação angular. Foram também escolhidos dois tipos diferentes de fibras de coco que podem ser utilizadas na confecção dos painéis para a realização dos testes físicos, químicos e mecânicos. Os ensaios realizados nestas fibras e os seus resultados estão descritos abaixo.

O primeiro tipo de fibra escolhido foi o que já é utilizado pela industria do coco na região, a fibra do coco híbrido ou gigante, realizando-se ensaios com amostras de sua fibra bruta (AF1) e amostras da fibra lavada com um “xampu” desenvolvido pela Industria POEMATEC (AF2). O segundo tipo de fibra ensaiado foi o do coco verde, devido ao mesmo não ser reciclado e em sua grande maioria ir para o lixo. As fibras deste tipo de coco foram obtidas através de um processo de maceração realizado manualmente, segundo literatura especializada no assunto, fornecida pelo Grupo POEMA da Universidade Federal do Pará. Este processo de maceração foi realizado de duas formas distintas: em uma a fibra do coco verde foi primeiramente seca e depois macerada (AF3); e na outra a fibra foi macerada sem que o coco estivesse passado por um período de secagem (AF4).

O primeiro teste realizado foi o de “Regain”, que é definido como a umidade presente na fibra expressa em percentagem sobre a massa seca da fibra, respeitando condições de temperatura e umidade relativa do ar no ambiente. Cabe ressaltar que tanto para este como para os demais testes foram realizados ensaios em 5 amostras de cada tipo de fibra e como resultado nas tabelas estão apenas os valores médios obtidos.

Tipo de Fibra Regain (%)

AF1 2,7360 AF2 2,2330 AF3 4,0760 AF4 8,4760

Foi também realizado o ensaio para determinação da porosidade da fibra que

é definida como a relação em porcentagem entre a massa dos vazios (“poros da fibra”) quando preenchidos por água e a massa das fibras propriamente ditas, como mostrado na tabela abaixo:

Tipo de Fibra Porosidade (%)

AF1 11.3280 AF2 13,8690 AF3 105,0670 AF4 123,4730

A densidade das fibras também foi determinada através da pesagem das mesmas e da medição dos seus volumes em um picnômetro (Método de Picnômetria). Segue o valor da densidade da fibra calculada no momento do inicio

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do ensaio e após 24 hs, tempo este esperado para a estabilização do volume nos picnômetros.

Tipo de Fibra Densidade Densidade (Após 24h)

AF1 1,0744 1,2461 AF2 1,02720 1,3599 AF3 1,0662 1,1749 AF4 0,9696 1,0189

Para os ensaios de determinação da tensão de ruptura da fibra foram tomadas 10 amostras de feixes fibrosos para cada corrida experimental. Em cada amostra, com 10 cm de comprimento, com o auxílio de um microscópio ótico, com lente reticulada de 1 cm e subdivisões de 10mm, fez-se 3 determinações de diâmetro, nas extremidades e no meio, para o cálculo do diâmetro aparente do feixe fibroso (aparente por ser considerado como tendo secção circular).

O ensaio de resistência realizado na máquina de ensaio de tração foi efetivado com intervalos entre mordentes (garras) de 9 cm. Os ensaios nos quais os corpos de prova rompiam na garra eram desconsiderados, tomando-se outra amostra. As condições do ambiente no local dos ensaios foram: temperatura média de 25°C e 60% de umidade relativa.

Tipo de Fibra Tensão de Ruptura (gf/mm2)

AF1 864,64 AF2 796,81 AF3 - AF4 -

Não foi possível realizar os testes de tensão de ruptura nas fibras AF3 e AF4,

pois, devido ao pequeno tamanho das fibras obtidas do processo de maceração, não alcançando o tamanho mínimo para a fixação na máquina utilizada para o ensaio. Abaixo na figura 9 temos os equipamentos utilizados para o ensaio de ruptura das fibras.

Figura 9 – Microscópio, Máquina de Tração, Detalhe das Garras da Máquina

(Respectivamente).

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O alongamento máximo até o momento de rompimento, expresso em percentagem em relação ao comprimento inicial, foi obtido experimentalmente em máquina de resistência a tração, marca Regmed, tipo RE/ A30, idêntica a utilizada no ensaio acima, não podendo-se também determinar os valores de elongação para AF3 e AF4.

Tipo de Fibra Elongação (%)

AF1 27 AF2 22 AF3 - AF4 -

O comprimento das fibras do coco, após extração, foi determinado com auxilio

de um “escalímetro” e sua espessura (diâmetro aparente do feixe fibroso) foi determinada por meio do microscópio ótico marca DMI com aumento de 40 vezes, com retículo de 1cm, subdividido em 10 mm.

Tanto para AF1 quanto para AF2 o comprimento da fibra variam de entre 14 e 16 cm, porém para AF1 este tamanho corresponde a cerca de 55% do lote estuda e já para AF2, devido aos processos industriais a que foi submetido, não encontra-se este tamanho de fibra em mais de 25% do lote analisado. A demais fibras destes dois tipos variam seus tamanhos entre 6 e 10 cm. Já para o casos das fibras tipo AF3 e AF4 devido ao processo de maceração ao qual foram submetidas seu tamanho não ultrapassou os 8 cm, estando a grande maioria das fibra entre 5 e 7 cm.

Foram também realizados ensaios nos painéis compostos de fibras de coco utilizados pela industria de coco no estado. Para tal foram escolhidos quatro tipos diferentes de painéis como mostrado abaixo:

- Painel I de 18 Kg/m3 (Densidade) e 50 ± 2 mm (Espessura); - Painel II de 60 kg/m3 (Densidade) e 60 ± 2 mm (Espessura); - Painel III de 130 kg/m3 (Densidade) e 25 ± 2 mm (Espessura); - Painel IV de 130 kg/m3 (Densidade) e 50 ± 2 mm (Espessura). A seguir mostra-se de forma resumida os resultados dos principais testes

realizados nestes painéis, visto que para cada tipo de painel foram confeccionadas e analisadas de 3 à 5 amostras por ensaio.

O ensaio de Flamabilidade consiste em determinar as características de queima (velocidade de combustão) dos painéis de fibra de coco. Na figura 10, podemos ver a “capela” na qual foram realizados os ensaios e o momento em que é dado inicio a queima de uma das amostras dos painéis.

16

Sectam - Funtec

Figura 10 – Teste de flamabilidade.

Painel Velocidade de Combustão (mm/min)

Tipo I - Tipo II 169,22 Tipo III 180,67 Tipo IV 35,08

Na tabela acima temos os resultados do teste em questão. Em algumas amostras o fogo não se extinguiu (Tipo I), umas das amostras apresentaram queima completa e outras apresentaram uma queima interna (sem chama). Levando-se em consideração a especificação para o banco de automóvel (velocidade máxima de combustão de 100 mm/mim), podemos então concluir que os painéis de 18 Kg/m3, 60kg/m3 e 130kg/m3 (25 mm), não apresentaram um bom resultado, visto que os valores de velocidade de queima desses painéis ficaram acima dos permissíveis pela norma. Já o painel de 130kg/m3 (50mm) teve um desempenho bastante satisfatório, por apresentar valores de velocidade de queima dentro dos limites estabelecidos pela norma adotada.

O motivo pelo qual as amostras não apresentaram um bom desempenho pode estar relacionado com a pequena quantidade de “antichamas” aplicado nas amostras, podendo ser solucionado com aplicação de uma maior quantidade do produto nos painéis. De modo geral o experimento transcorreu de forma satisfatória, visto que baseado nos resultados apresentados, nos agora poderemos estimar a quantidade adequada de “antichamas” para ter um produto bem mais seguro no que diz respeito ao seu potencial de queima.

Foi também realizado o ensaio de indentação que tem como objetivo a determinação da força necessária para se produzir uma deflexão pré-fixada sobre uma amostra de painel de fibra de Coco, quando aplicada sobre uma determinada área. O resultado expresso deve ser a média aritmética dos três ensaios efetuados para cada deflexão, sendo que este resultado deve ser expresso como “Força de Indentação” dado em N (Newton), que para o nosso caso, é fixa e tem o valor de aproximadamente 50 N, e onde para esta força obtivemos os valores das deformações correspondentes para cada um dos painéis utilizados, como mostrado na tabela abaixo.

17

Sectam - Funtec

Painel Deformação (mm) Tipo I 20,67 Tipo II 21,67 Tipo III 9,33 Tipo IV 11,33

A partir dos resultados obtidos foi constatado que para os painéis com menor densidade obtivemos os maiores valores de deformações como já era esperado. Tais resultados irão contribuir para que nós possamos avaliar qual painel irá apresentar maior facilidade na fixação em áreas mais acidentadas, visto que aqueles que apresentaram maiores deformações irão certamente ter maior poder de conformação, enquanto os que apresentaram pequenos valores de deformação apresentarão maior dificuldade.

Figura 11 – Teste de indentação.

Foi também medida a densidade dos painéis a fim de se obter uma melhor

caracterização de suas propriedades físicas e conferir as especificações do produto fabricado.

Figura 12 – Amostras dos painéis para determinação da densidade.

18

Sectam - Funtec

Painel Densidade (Kg/m3) Desvio Percentual (%) Tipo I 23,01 21,77 Tipo II 83,97 28,54 Tipo III 148,46 12,43 Tipo IV 157,79 17,61

O desvio percentual encontrado é uma relação entre o valor teórico e o valor

real das densidades obtidas neste experimento. Os resultados obtidos neste experimento tiveram desvios consideráveis em relação aos valores teóricos, necessitando então o processo de produção destes painéis de um melhor acompanhamento e controle dos seus parâmetros.

De foram semelhante temos o ensaio para determinar a gramatura dos painéis.

Painel Gramatura (g/m2) Desvio Percentual (%) Tipo I 1150,50 21,77 Tipo II 5306,53 32,16 Tipo III 3409,69 4,67 Tipo IV 7416,91 12,36

Foi fornecida a densidade teórica e para o cálculo da gramatura teórica utilizou-se as espessuras de 50 mm para os painéis de 18 Kg/m3 e 130 kg/m3 , 60 mm para os painéis de 60 kg/m3 e 25 mm para os painéis de 130 kg/m3 (25 mm). Novamente o desvio percentual encontrado é uma relação entre o valor teórico e o valor real das densidades obtidas neste experimento e assim como a densidade os resultados obtidos tiveram desvios consideráveis em relação aos valores já existentes, com exceção do Painel Tipo III que apresentou um desvio de apenas 4,67%.

O ensaio Olfativo destina-se à avaliação do comportamento olfativo sob influência de temperatura e de clima. Ele foi realizado em painéis de fibra de coco que entram em contato com uma corrente de ar conduzida até os mesmos. Os resultados obtidos após a avaliação foram:

- Leve Odor próprio característico do produto – OK - Livre de Odor adicional – OK. Assim de acordo com a avaliação feita nas amostras dos painéis, as mesmas

apresentaram um ótimo desempenho de Odor, o que confirma um bom comportamento olfativo dos painéis de fibra de coco.

Outro ensaio realizado foi o de Fogging (FOG) que tem como objetivo reproduzir o fenômeno de evaporação e condensação das substâncias contidas nos materiais, fenômeno este que ocorre, por exemplo, em materiais utilizados no interior dos automóveis quando submetidos a temperaturas elevadas. Uma amostra é posicionada na base de um recipiente com um termostato. A condensação é coletada por um vidro (no caso do teste reflectomético) ou uma folha de alumínio (no caso do teste gravimétrico) posicionado no topo do recipiente. O resultado do teste gravimétrico, padronizado na norma DIN 75201, é definido de acordo com a

19

Sectam - Funtec

quantidade de material condensado sobre a folha de alumínio sendo expresso em miligramas. No teste reflectométrico é medida a refletividade do vidro antes e depois da condensação e a relação entre as medidas é expressa em percentual. O resultado obtido para o teste graviométrico foi de 3350 ppm e para teste reflectométrico foi de 298 ppm, que são a soma de todas as substâncias encontradas e identificadas em ppm. Estes testes foram realizados na Alemanha para um dos produtos produzidos pela POEMATEC utilizado em automóveis e com características de composição semelhantes a dos painéis. Os mesmos foram ditos como de boa qualidade devido a não emissão de substâncias prejudiciais à saúde humana e ao uso, visto que algumas destas substâncias podem dificultar a visão através de janelas e vidros ou causar intoxicações se absorvidas em grandes quantidades.

O teste de envelhecimento é realizado em uma estufa na temperatura de 100 ºC, na qual é colocada a amostrar do painel durante 72 horas com ar circulante após climatização de 3 dias. Neste teste observou-se que os painéis:

- Não desfolharam; - Não quebraram as fibras; - Não ficaram melados; - Mantiveram as características iniciais das peças. Já o ensaio de fungamento consiste em climatizar amostras dos painéis a 23

ºC +/- 2ºC e 50 URA durante 48 horas, no mínimo, e em seguida analisa-las. Não foram detectadas bactérias, leveduras e a quantidade de Fungos < 80 colônias/ml, comprovando o bom desempenho dos painéis neste ensaio.

7.5.2 – Propriedades Relacionadas ao Comportamento Acústico 7.5.2.1 – Coeficiente de Absorção Sonora

A performance de um tratamento acústico com materiais porosos é

geralmente avaliada pelo seu coeficiente de absorção, que é uma medida da fração de energia acústica absorvida pelo sistema em relação à energia acústica incidente.

O coeficiente de absorção pode ser medido diretamente em uma câmara reverberante ou calculado utilizando-se um tubo de impedância.

Na câmara reverberante, pode-se medir o coeficiente de absorção aleatório, que considera ondas sonoras incidindo de todas as direções.

No tubo de impedância, considera-se a propagação somente de ondas planas e a impedância normal de superfície e o coeficiente de absorção normal podem ser calculados.

No desenvolvimento desta pesquisa, devido a facilidade e custo baixo, optou-se pela quantificação do coeficiente de absorção sonora pelo método da função de transferência em um tubo de impedância. 7.5.2.1.1 – Método da Função de Transferência

Quando uma onda sonora incide em um material, parte da energia é absorvida, parte é refletida e parte é transmitida. O fenômeno de reflexão não ocorre

20

Sectam - Funtec

exatamente na superfície do material, mas no seu interior, tornando impossível qualquer procedimento experimental que não afete o comportamento acústico ou que não destrua o material.

A determinação da impedância normal de superfície e do coeficiente de absorção em um tubo de impedância pelo método da função de transferência é padronizada pela Norma ISO 10534-2. Um esquema utilizado para o experimento é apresentado na figura 13.

Figura 13 – Esquema para medição da impedância acústica.

A amostra é colocada na extremidade do tubo de impedância, que deve ser rígida para permitir o mínimo possível de absorção e transmissão pelas suas paredes.

O método consiste em excitar o tubo com um ruído branco de banda larga e medir a pressão sonora no seu interior em duas posições distintas. Os sinais obtidos são processados no analisador e a função transferência entre eles é calculada. A partir da função transferência, pode-se calcular o coeficiente de reflexão e a impedância normal de superfície.

Considerando que somente ondas planas propagam-se no interior do tubo (a condição para isto será vista mais adiante), as pressões incidente e refletida no seu interior podem ser dadas por:

(1) (2)

Pi AeBe

i t kz

i t kz

=

=

−

+

( )

( )Pr

ω

ω onde A é a amplitude da onda incidente (real) [N/m2]; B é a amplitude da onda refletida (complexa) [N/m2]; k é o número de onda [1/m].

21

Sectam - Funtec

Dois sinais são obtidos em duas posições pré-determinadas, ao longo do tubo conforme as opções mostradas na figura 14. A obtenção destes sinais pode ser feita usando-se dois ou somente um microfone, o que será discutido posteriormente.

Tubo de PVC

1 5 4 3 2 6 7

Porta-amostra

Posições de microfone

Caixa acústica

Figura 14 – Detalhe das posições possíveis de fixação do microfone. Supondo que as posições escolhidas sejam as Posições 1 e 2, indicadas na

Figura 5.2, os respectivos sinais poderiam ser expressos como :

P e Ae BeP e Ae Be

i t ikz ikz

i t ikz ikz

12

1 1

2 2

( ) ( )( ) ( )ω

ω

ω

ω

= +

= +

−

−

(3) (4)

onde z1 é a distância entre a posição 1 e a superfície da amostra; z2 é a distância entre a posição 2 é a superfície da amostra.

A função de transferência entre os dois sinais torna-se :

[ ][ ]H

PP

Ae Be

Ae Be

ikz ikz

ikz ikz1212

1 1

2 2( )

( )( )

ωωω

= =+

+

−

−

(5)

O coeficiente de reflexão complexo é dado pela razão entre B e A. Isolando

B/A na Equação 5.5, tem-se que:

rH ee H

eiks

iksikz( )

( )( )

ωω

ω=

−−

−12

12

2 1

(6)

onde s é o espaçamento entre os microfones (z2-z1) [m].

A Equação 6 é a equação aplicada para a determinação do coeficiente de absorção dos materiais, que ‘e dado por:

α = −1 2r (7)

22

Sectam - Funtec

O método da função de transferência pode ser aplicado utilizando-se um ou dois microfones. O uso de dois microfones permite que se obtenha os dois sinais simultaneamente, combinando rapidez, boa precisão e fácil implementação. Porém, torna-se necessário fazer um procedimento de correção para evitar erros sistemáticos de diferença de amplitude ou de fase entre os microfones ou até mesmo eventuais diferenças entre os dois canais de medição do analisador.

Neste trabalho, optou-se pela utilização de apenas um microfone, sendo desnecessário o procedimento de correção.

Para processos considerados estacionários, a obtenção dos dois sinais não precisa ser feita simultaneamente. Assim, elimina-se qualquer erro associado à diferença de amplitude ou fase entre os microfones. Neste caso, a função de transferência H12 pode ser escrita em termos da função de transferência entre os sinais e a fonte de ruído (alto-falante).

Tem-se que:

H

GG

P PP P12

12

11

1 2

1 1

= =*

* (8)

onde G12 é o espectro cruzado dos sinais 1 e 2 e G11 é o auto-espectro do sinal 1; P1 e P2 são os sinais 1 e 2, respectivamente, no domínio da freqüência; P1

* é o complexo conjugado de P1.

Pode-se escrever a função de transferência entre a fonte e os sinais do microfone como

HGG

P PP PF

F F1

1

11

1

1 1

= =*

*

HGG

P PP PF

F

FF

F

F F2

2 1= =*

*2

e

Multiplicando H1F e H2,

H HP PP P

P PP PF F

F F

F F1 2

1

1 1

2⋅ = ⋅*

*

*

*

que é a função de transferência H12. Desta forma, tem-se que

H12 = H1F.HF2 (9)

Desta forma, as funções de transferência H1F e HF2 são obtidas e convertidas para um arquivo de leitura do software Matlab, onde um programa foi elaborado para o cálculo de H12, da impedância acústica, pela Equação 5.7 e do coeficiente de absorção normal. Este programa está listado no Apêndice 3. 7.5.2.1.2 – Limitações da técnica experimental

O método da função de transferência possui grandes vantagens em relação

ao método clássico do tubo de impedância: maior rapidez (cerca de 40 vezes mais rápido), obtenção de curvas praticamente contínuas em comparação com o método clássico, que fornece valores discretos, e menores dimensões do tubo de impedância são algumas delas. Porém, existem algumas limitações no método,

23

Sectam - Funtec

principalmente em relação à faixa de freqüência útil e alguns cuidados devem ser tomados para que os erros sejam minimizados.

A formulação para o método da função de transferência considera que somente ondas planas propagam-se no interior do tubo. Desta forma, a freqüência máxima válida para o equipamento é a freqüência de corte para o primeiro modo em dutos, dada por:

f cdcorte =

184,π

(10)

onde d é o diâmetro do tubo de impedância.

Em seu trabalho, Chung e Blaser [19] concluíram que, quando o produto k*s for igual à um múltiplo inteiro de π, o coeficiente de reflexão, dado pela Equação 6, torna-se indeterminado. Esta afirmação é equivalente a dizer que o coeficiente de reflexão é indeterminado quando s = mλ / 2, ou seja, quando a distância entre os dois sinais (microfones) for igual a um múltiplo de meio comprimento de onda.

Desta forma, a distância entre as posições dos microfones deve ser escolhida de modo que:

scf m

≤2

(11)

onde fm é a freqüência máxima de interesse.

As fontes de erros no método da função de transferência são basicamente duas : erros durante a obtenção da função de transferência e erros devido à sensibilidade das fórmulas de cálculo.

Bodén e Abon [21,22], em seu trabalho, chegaram a algumas conclusões práticas para minimizar os erros do método:

• O comprimento total do tubo de impedância deve ser mantido pequeno, na

prática entre 5 a 10 vezes o seu diâmetro, diminuindo a absorção do sinal pelas paredes do tubo;

• A fonte sonora não deve ser refletora; • A posição 1 do microfone deve ser a mais próxima possível da extremidade

da amostra, porém não inferior a uma distância de 10 mm; • Cada distância s entre os microfones fornece melhores resultados em uma

determinada faixa de freqüência, dada por:

(12) 0 12

0 82

, ,cs

f cs

< <

Desta forma, a região para a qual o método possui uma menor sensibilidade

aos erros associados à função de transferência será nas freqüências próximas de:

fcs

=4 (13)

24

Sectam - Funtec

Para cada painel foram medidos os coeficientes de absorção sonoro de 5 amostras. O processo se mostrou bastante repetitivo e as curvas apresentaram uma baixa dispersão. As figuras 15 e 16 mostram dois destes conjuntos de amostras e as figuras 17 a 20 mostram as curvas sobrepostas dos valores do coeficiente de absorção para cada uma amostra e o respectivo valor médio do coeficiente de absorção calculado para as amostras referentes a cada um dos painéis. Nestas figuras, a faixa de validade dos valores ‘e de at’e 1350 Hz, devido as características técnicas e das condições de realização dos ensaios.

Figura 15 – Amostras retiradas do painel de 50 mm de

espessura e 130 kg/m3 de densidade.

Figura 16 – Amostras retiradas do painel de 60 mm de

espessura e 60 kg/m3 de densidade.

25

Sectam - Funtec

Figura 17 – Coeficiente de absorção para o painel I.

Figura 18 – Coeficiente de absorção para o painel II.

26

Sectam - Funtec

Figura 19 – Coeficiente de absorção para o painel III.

Figura 20 – Coeficiente de absorção para o painel IV.

27

Sectam - Funtec

Por fim, a figura 21 mostra o momento em que se executa a medição do coeficiente de absorção sonora de uma das muitas amostras que foram ensaiadas nas dependências do Laboratório de Vibrações e Acústica da UFPA, na bancada projetada e construída durante o desenvolvimento desta pesquisa.

Figura 21 – Execução da medição do coeficiente de absorção sonora.

7.5.2.2 – Resistividade ao Fluxo

Do ponto de vista da absorção sonora, o parâmetro mais importante de um material absorvente acústico é a sua resistência ao fluxo. A resistência ao fluxo é definida como a razão entre a variação da pressão medida entre dois lados do material poroso e a vazão de ar através do mesmo. Sua unidade no Sistema Internacional é o ohm acústico [N.s/m5].

A partir da resistência ao fluxo, pode-se definir duas outras grandezas: 1) Resistência ao fluxo específica: produto da resistência ao fluxo pela área da

secção transversal da amostra. É equivalente à razão entre a diferença de pressão e a velocidade linear do fluxo de ar através do material. Sua unidade é o rayl [N.s/m3].

2) Resistividade ao fluxo: razão entre a resistência ao fluxo específica e a espessura do material. Sua unidade é o rayl / m [N.s/m4].

Em nível microscópico, a resistência ao fluxo resulta da formação de uma

camada limite viscosa na medida em que o fluido se desloca no interior dos poros ou entre as fibras, no caso de um material fibroso. Desta forma, a resistividade ao fluxo é considerada uma medida do acoplamento viscoso entre as fases fluida e sólida do material acústico sendo, então, uma medida do potencial para dissipação viscosa do som.

Na obtenção da resistividade ao fluxo de um material poroso em bancadas convencionais, o fluxo de ar é forçado através de uma amostra e os valores de diferencial de pressão e velocidade de fluxo são obtidos. Esta medição da

28

Sectam - Funtec

resistividade ao fluxo de materiais porosos é padronizada pela Norma ASTM C552 – 80, que contém a terminologia utilizada, sugestões para fixação das amostras e cuidados que devem ser tomados durante as medições. A figura 22 mostra a bancada com destaque para a fixação da amostra e a medição da diferença de pressão entre as duas superfícies da amostra expostas ao fluxo de ar.

Figura 22 – Medição do diferencial de pressão.

Segundo a Norma ASTM C 522-80, um número mínimo de três amostras deve ser testado. Neste trabalho, três amostras para cada painel. A figura 23 apresenta um conjunto de amostras formado por partes retiradas de cada um dos painéis ensaiados.

Figura 23 – Amostras no suporte de fixação. Ao lado o detalhe

da parte da bancada que recebe as amostras.

29

Sectam - Funtec

Os resultados obtidos nos ensaios nâo são aqui aporesentados em virtude da bancada de teste apresentar alguns problemas fazendo com que haja uma grande dispersâo dos valores medidos de resistividade ao fluxo. Assim, já estão sendo tomadas algumas providencias, no sentido de melhorar o desempenho da bancada e os resultados finais serâo divulgados na dissertação de mestrado que se encontra em andamento, cujo tìtulo provisório é o mesmo deste projeto de pesquisa e tem como autor o Engenheiro Rodrigo Vieira. 7.6 – Modelagem Numérica do Comportamento dos Painéis

Os métodos numéricos vêm sendo utilizados em acústica nos últimos trinta

anos, levando a um crescimento da literatura e da quantidade de programas computacionais na área. A simulação numérica, como ferramenta de projeto, já se tornou parte da rotina de desenvolvimento de produtos.

Neste sentido, os modelos baseados no método dos elementos finitos ocupam um grande espaço na predição do comportamento vibro-acústico de estruturas e de materiais, entre outras aplicações.

Neste trabalho foi usado o software SYSNOISE, desenvolvido pela empresa LMS-NIT, da Bélgica, o qual tem um aplicativo chamado de VIOLINS. O VIOLINS é baseado no Método dos Elementos Finitos e permite a simulação do comportamento vibro-acústico de materiais poroelásticos e sistemas multicamadas no domínio do tempo e da freqüência. Não há restrições quanto ao número de camadas de material utilizadas nos modelos e nem em relação à complexidade da geometria.

Como o VIOLINS não possui um pré-processador, ou seja, um gerador de malhas, esta etapa do trabalho foi implementada a partir do software ANSYS. O VIOLINS possui uma interface que permite a comunicação entre os dois softwares, conforme mostra o esquema abaixo.

O sistema multicamadas é geometricamente descrito por uma “malha de elementos finitos”, contendo somente elementos sólidos lineares, (elementos tipo HEXA8, PENTA6 ou TETRA3). Os elementos podem ter qualquer tamanho, mas cada um deles pode pertencer somente a uma camada.

O VIOLINS permite a definição de cinco diferentes tipos de materiais para os elementos, cada um com propriedades estruturais, acústico-estruturais ou apenas acústicas:

.Shell : usado para a modelagem de estruturas elásticas finas. Para a sua definição, são necessárias as propriedades de densidade, módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson;

.Solid : modelagem de estruturas elásticas espessas, definidas com as

mesmas propriedades dos materiais tipo Shell; .Poroelastic: modelagem de camadas de material poroelástico. Os materiais

poroelásticos são definidos pelas suas propriedades estruturais, semelhante aos materiais tipo Shell e Solid, e suas propriedades acústicas, tais como porosidade, resistividade, tortuosidade, fator de Biot etc;

30

Sectam - Funtec

.Interface : modelagem de finas camadas usadas para ligação de outras camadas (colas), definidas pelas suas propriedades de rigidez normal e transversal;

.Fluid : modelagem de volumes e cavidades de ar no interior da estruturas.

Como pôde ser visto, os materiais estruturais (não porosos) são modelados utilizando-se elementos finitos convencionais com algumas propriedades peculiares. Os materiais do tipo Shell são relacionados aos componentes do sistema onde o dobramento e os efeitos de membrana são dominantes enquanto que os materiais definidos como Solid são relacionados aos componentes onde tração e compressão são importantes. Entretanto, em análises dinâmicas por elementos finitos, é comum se utilizar uma formulação de elemento de casca (shell) fina ou espessa, o que acarreta alguns problemas de acoplamento entre elementos tipo Shell e os elementos de volume, tais como os Poroelásticos. Isto é porque os elementos tipo Shell possuem seis graus de liberdade, pois incluem as rotações nas três direções, e os elementos de volume possuem apenas os três graus de liberdade relativos às translações. No VIOLINS, isto é resolvido usando-se um elemento tipo Shell híbrido, que é topologicamente igual aos elementos de volume, mas tem uma formulação onde as rotações são representadas pela diferença de deslocamento entre as duas faces do elemento. 7.6.1 – Modelo Matemático

As equações de campo para um meio poroso foram desenvolvidas por Biot [2], em 1956, e consideravam um esqueleto de material elástico saturado com um fluido. Segundo Biot, os materiais porosos podem ser vistos como materiais contendo duas fases: o esqueleto elástico do material e o fluido no interior de seus poros. A teoria de Biot descreve a interação entre estas duas fases e, para isso, assume algumas hipóteses para o modelo:

• O comprimento de onda λ é muito maior que o diâmetro médio dos poros; • Os deslocamentos são pequenos (elasticidade linear); • A fase fluida é contínua (poros fechados são considerados parte do

esqueleto); • O esqueleto é elástico (efeitos viscosos ligados à porção de fluido nos poros

fechados não são considerados); • Não há efeito de acoplamento termomecânico envolvido (o fluido comporta-se

adiabaticamente).

O modelo é descrito por duas equações de equilíbrio e duas equações constitutivas e definido por três variáveis iniciais: a pressão p no fluido, o deslocamento u da carcaça do material e o deslocamento U do fluido. Desta forma, deriva-se o deslocamento relativo entre as fases sólida e fluida. A formulação utilizando-se deslocamentos difere dos modelos de elementos finitos convencionais para acústica, onde é mais conveniente uma formulação baseada na velocidade de partícula do fluido. Segundo McCulloch [44], o uso de deslocamentos leva a uma formulação mais homogênea para o problema de acoplamento.

31

Sectam - Funtec

7.6.1.1 – Equação do Movimento da Mistura Sólido-Fluido

A equação de equilíbrio dinâmico para a mistura das fases sólida e fluida é dada por:

L uTmσ ρ ρ− − − =( )

.. ..1 Ω Ω U 0 (14)

onde ρm é a densidade do material que compõe o material poroso; ρ é a densidade do fluido; σ é o vetor de tensões, dado por σT = (σ11, σ22, σ33, σ12, σ23, σ31); L é o operador derivativo espacial, dado por

L

x x

x x x

x x

T =

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

1 2

2 1 3

3 2

0 0 0

0 0

0 0 0

x

x

3

1

0

(15)

O primeiro termo da Equação 6.1 é a contribuição da variação total de tensão enquanto que o segundo termo é a força inercial na fase sólida e o último termo a força inercial na fase fluida.

7.6.1.2 – Equação do Movimento do Fluido nos Poros

A equação de equilíbrio para o fluido é definida em termos do gradiente de pressão ∇p, das forças viscosas devido à resistividade R, das forças inerciais e do termo de acoplamento de massa ρ(α∞-1)(U-u) devido à tortuosidade. Desta forma:

(16)

∇ + − + + − =p R U u U U u( ) ( ). . .. ' .. ..

ρρΩ

0

onde ρ’ é a densidade efetiva do fluido, dada por ρΩ(α∞

p

-1). 7.6.1.3 – Equações Constitutivas

A equação constitutiva, para a mistura sólido-fluido, assume que o esqueleto do material comporta-se elasticamente, de modo que o vetor tensão total pode ser expresso como:

σ ε α= −D IBiot p (17)

32

Sectam - Funtec

onde αBiot é o fator de Biot; ε é o vetor de deformações; Ip é um vetor que converte a pressão escalar p em um vetor isotrópico, e é dado

por IpT = (1,1,1,0,0,0); D é a matriz de Hooke convencional, dada por:

DE

=−

+ −

− −

− −

− −−−

−−

−−

( )( )( )

( )

( )

( )

11 1 2

11 1

0 0 0

11

10 0 0

1 11 0 0 0

0 0 01 22 1

0 0

0 0 0 01 22 1

0

0 0 0 0 01 22 1

νν ν

νν

νν

νν

νν

νν

νν

νν

νν

νν

Para a fase fluida, a relação constitutiva é:

(18) p QBiot s v= − −α ε Qε onde Q é o módulo de compressibilidade do fluido; εs é a deformação volumétrica do esqueleto, dada por IpTε; εv é a deformação volumétrica ou o fluxo de fluido por unidade de volume da

mistura, e é dado por ∇T Ω(U-u).

A Equação (18) pode ser escrita da seguinte forma:

− = +α ε εBiot s v

pQ

(19)

Esta equação mostra que a variação de volume da fase fluida é igual à soma do incremento na pressão com o fluxo líquido de fluido por unidade de volume. 7.6.1.4 – Princípio dos Trabalhos Virtuais e Modelo por Elementos Finitos

O princípio dos trabalhos virtuais é aplicado às equações de equilíbrio em termos do deslocamento relativo entre as fases sólida e fluida, como:

w = Ω(U-u) (20)

Desta forma, descrevendo as equações de equilíbrio em termos da variável w e aplicando o princípio dos trabalhos virtuais:

33

Sectam - Funtec

L u pw u V p Rw up

w w VTm

VV

σ ρ ∂ ∂ ρα

∂ ∂− −

+ ∇ + + +

=∞∫∫.. .. . .. ..

Ω0

(21)

A Equação 21 é desenvolvida aplicando-se as equações constitutivas. Desta

forma, ela pode ser reescrita como:

( )− − + +

+

+

+ + − ∇ − ∇

∞∫ ∫

∫

ρ ∂ ρ ∂ ρ ∂ρα

∂ ∂

ε ∂ α ε ∂ α ε ∂ α ε ∂ ε ∂

u u w u u w w w dV R w w dV

L D u QL I u QL I u Q w Q w dVV V

TBiot

Tp s Biot

Tp v Biot s v

V

.. .. .. .. .

( ) ( ) ( ) )

Ω2

(22)

O modelo por elementos finitos é baseado na formulação pelo deslocamento

relativo entre as fases sólida e fluida. Esta formulação considera as seguintes interpolações:

u = NuU , ε = (LNu)U = BuU e w = NwW, εv = (∇TNw) = BwW onde Nu e Nw são as matrizes contendo as funções de interpolação; U e W são os vetores de deslocamento nodais.

Aplicando-se uma aproximação de Galerkin convencional, é possível chegar-se às equações de equilíbrio em suas formas matriciais, implementadas no software VIOLINS. 7.6.1.5 – Simulação Numérica

As malha utilizada na simulação foi na forma de prisma. Assim, visando uma análise numérica mais precisa, a secção transversal da malha utilizada foi quadrada (as amostras experimentais tinham um formato cilíndrico) com um “diâmetro equivalente” igual ao diâmetro das amostras experimentais.

Algumas condições de contorno tiveram de ser definidas ao longo das laterais das malhas e na fronteira entre algumas camadas:

• Os modelos foram considerados unidimensionais e os deslocamentos de todos os nós foram restringidos nas direções x e y;

• Condições de impermeabilidade foram definidas ao longo das laterais das malhas e entre camadas de material poroelástico e outras camadas sólidas. Isto significa que não pôde existir fluxo de fluido para fora do material poroelástico e entre uma camada de material poroelástico e uma camada sólida.

Uma camada definida com os parâmetros físicos do aço e restrita em seus

movimentos em todas as direções também foi colocada em uma das extremidades de cada malha, com o intuito de simular a extremidade de um tubo de impedância, que deve ser rígido.

34

Sectam - Funtec

A excitação consistiu em uma força unitária harmônica e uniformemente distribuída pelos nós do topo das malhas. Desta forma, procurou-se fazer com que os sistemas se comportassem como localmente reativo.

O cálculo da impedância e da absorção acústica é feito a partir dos dados de resposta fornecidos pelo VIOLINS. É importante frisar que quantidades acústicas, isto é, pressão e velocidade, são somente disponíveis nas camadas poroelásticas. Para os outros tipos de materiais, e também para os poroelásticos, a resposta fornecida é em termos dos deslocamentos nodais.

Desta forma, a impedância normal de superfície de materiais sólidos é dada por:

Zpi u

=ω

(23)

onde p é a pressão acústica; u é o deslocamento do nó.

A pressão acústica é obtida dividindo-se a força nodal aplicada pela área da superfície do painel.

A impedância normal de superfície para um material poroelástico é calculada pela média feita entre as fases sólida e fluida:

Zp

V in=

+ −Ω

Ω Ω( )1 ωu (24)

onde Vn é a velocidade acústica da fase fluida.

Repare-se que, neste caso, a pressão acústica, a velocidade e o deslocamento são parâmetros calculados pelo software. A absorção acústica foi calculada pela expressão obtida por Rschewkin [43]:

α =+ +41 2 2

*Re(Re ) Im

(25)

Não foi possível fazer a simulação de amostras dos painéis de fibra de coco,

uma vez que não se teve como quantificar algumas das propriedades necessárias para o processamento numérico do modelo, qual sejam: tortuosidade, coeficiente de Poisson e módulo de elasticidade dinâmico. Estas propriedades serão posteriormente quantificadas pelo mestrando Rodrigo Vieira, que está desenvolvendo a sua dissertação de mestrado com base nos painéis de fibra de coco. Assim, para validar a metodologia de análise se fez a modelagem de uma amostra de espuma de aproximadamente 30 mm, com o uso de elementos HEXA8, que é um elemento de volume de 8 nós. Os valores utilizados para as propriedades físicas da espuma estão listados na tabela abaixo. A figura 24 apresenta a comparação entre impedância normalizada obtida experimentalmente e pela simulação numérica e a figura 25 apresenta os respectivos coeficientes de absorção obtidos. Os gráficos foram elaborados com o auxílio do software MATLAB.

35

Sectam - Funtec

Propriedades físicas da espuma Material Espessur

a (mm)

ρ (Kg/m3)

E (N/m2) ν Porosidade Resistividade

(Rayl/m)

Tortuosidade

Aço 2 7700 2,1e11 0.3 -- -- -- Espuma 30 1870 3,866e5

(1+0,243i) 0,35+0,1i 0,93 49180 2,88

Figura 24 – Impedância normalizada para espuma.

Figura 25 – Coeficiente de absorção sonora.

Faixa de Validade

Simulaç

Experimental – parte

Experimental - parte

++Experimental

Faixa de Validade

,

,

,

,

,

,

,

,

,

, Simulação

36

Sectam - Funtec

A figuram 26 mostra a distribuição da pressão sonora, obtida na simulação

numér

Figura 26 – Pressão sonora (N/m ) no material poroelástico

ica, no interior do material poroelástico, nas freqüências de 200 e 1300. Nesta figura é possível notar que na freqüência de 200 Hz a onda acústica é pouco atenuada e, com o aumento da freqüência, a atenuação também aumenta. É importante frisar que a superfície inferior da malha comporta-se como uma estrutura rígida, fazendo com que a onda sonora incidente seja refletida e novamente atenuada pelo material poroelástico.

2

Model Mesh [1] at 1300.000 Hz (Amplitude)

2.000E+04

1.750E+04

1.500E+04

1.250E+04

1.000E+04

7.500E+03

5.000E+03

2.500E+03

0.000E+00

SYSNOISE – COMPUTATIONAL VIBRO ACOUSTICS SYSNOISE Default Model

Pressure Model Mesh [1]

at 200.000 Hz (Amplitude) [C]: Pressure

[C]: Pressure

nas freqüências de 200 e 1300 Hz.

37

Sectam - Funtec

7.7 – Painel com Características Acústicas Comerciais

ara atestar a performance dos painéis de fibra de coco desenvolvidos e, ainda,

Pselecionar aquele que apresenta o melhor comportamento, no que diz

respeito ao atendimento das exigências de uso comercial, foram feitas amostras de um painel acústico SONEX, de fabricação da ILBRUCK do Brasil, o qual é mostrado na figura 27.

Figura 27 – Painel acústico SONEX.

As amostras retiradas do painel da figura 27 foram ensaiadas na bancada de medição do coeficiente de absorção, nas mesmas condições em que as amostras dos painéis I, II, III e IV de fibra de coco. Os valores do coeficiente de absorção sonora para o painel SONEX são mostrados na figura 28.

Figura 28 – Coeficiente de absorção sonora do painel SONEX.

As figuras 29 e 30 apresentam uma sobreposição das curvas do coeficiente de absorção para o painel SONEX e os painéis de fibra de coco desenvolvidos durante a pesquisa.

38

Sectam - Funtec

Figura 29 – Sobreposição das curvas de absorção sonora do painel SONEX

(curva azul) e Painéis I (curva verde superior) e II (curva verde inferior).

Figura 30 – Sobreposição das curvas de absorção sonora do painel SONEX

(curva azul) e Painéis III (curva verde superior) e IV (curva verde inferior).

39

Sectam - Funtec

A partir da visualização das figuras 29 e 30 é possível concluir que, em relação ao painel SONEX:

• o painel IV apresenta característica de absorção sonora superior; • o painel II levemente superior; • o painel III levemente inferior; e • o painel I inferior.

Portanto, os painéis II e IV apresentaram as melhores respostas acústicas. 7.8 – Simulação Numérica de um Ambiente Fechado Real

Nesta etapa foi feita uma simulação numérica de um recinto fechado de modo

a se familiarizar com a modelagem via método de elementos finitos recintos fechados. Esta modelagem foi desenvolvida com o software ANSYS e, num primeiro momento buscou a determinação dos modos acústicos do recinto, uma vez que seria possível comparar os resultados com os obtidos na literatura técnica da área através de análise analítica. Num segundo momento foi feita uma simulação do ambiente submetido a uma fonte sonora e observou-se o campo acústico gerado no ambiente.

O recinto modelado foi uma sala de 7 x 4,5 x 2,5 m, para a qual se pode obter os v

(26)

a qual produz os valores de freqüência apresentados na tabela a seguir apr e listadas também as freqüências obtidas pela simulação umérica.

FREQÜÊNCIA (Hz)

alores das freqüências dos modos acústicos através da seguinte equação: 2

nnC

2 ZYX LLL

es ntada, onde são n

nx ny nz Analítica Numérica 1 0 0 24,5 24,5 0 1 0 38,1 38,1 1 1 0 45,3 45,3 2 0 0 49,0 49,0 2 1 0 62,1 62,1 0 0 1 68,6 68,7 1 0 1 72,8 73,0 3 0 0 73,5 73,7 0 2 0 76,2 76,4 0 1 1 78,5 78,6

22

+

+= ZYX nf

40

Sectam - Funtec

modelagem da cavidade, acústica a partir de elementos finitos volumétricos,

presentou resultados que concordam com a abordagem analítica tanto nos valores

uas formas modais distintas obtidas pela abordagem analítica e pela bordagem numérica.

Figura 31 – Formas modais referentes às análises numérica

e analítica para a freqüência de 45,3 Hz.

es numérica

Em relação a modelagem para a verificação do campo acústico no interior da sala, foi feita e no centro da sala e, posteriorme s 33 e 34 mostram a

istribuição da pressão sonora ao longo do volume da sala para as freqüências de 0 e 210 Hz com a fonte sonora posicionada no centro da sala. As figuras 35 e 36

Aadas freqüências, conforme mostrado na tabela da página anterior, quanto em relação as formas modais, conforme pode ser visualizado nas figuras 31 e 32, que mostram da

Figura 32 – Formas modais referentes às análise analítica para a freqüência de 62,1 Hz.

a simulação de uma fonte sonora posicionada primeiramentnte, em um dos cantos da sala. As figura

d9

41

Sectam - Funtec

mostram o campo acústico para os mesmos valores de freqüência, mas para a fonte no canto da sala.

Figura 33 – Campo acústico para freqüência de 90 Hz e fonte no meio da sala.

Figura 34 – Campo acústico para freqüência de 210 Hz e fonte no meio da sala.

42

Sectam - Funtec

Figura 35 – Campo acústico para freqüência de 90 Hz e fonte no canto da sala.

Figura 36 – Campo acústico para freqüência de 210 Hz e fonte no canto da sala.

43

Sectam - Funtec

8 – REUNIÕES E SEMINÁRIOS

Durante o desenvolvimento desta pesquisa a equipe do projeto manteve reuniões técnicas e administrativas visando a avaliação das atividades realizadas, bem como possibilitou a apresentação de seminários para a comunidade acadêmica da Engenharia Mecânica versando sobre assuntos relacionados com o desenvolvimento da pesquisa. Dentre estes seminários destacamos:

• Características de Painéis Acústicos para Controle Acústico de Recintos Fechados: O caso da fibra de coco. – Apresentado no Seminário do PET da Engenharia Mecânica.

• Materiais e Silenciadores para Absorção de Ruído. – Apresentado na Semana do Centro Tecnológico.

9 – TRABALHOS PUBLICADOS O desenvolvimento da pesquisa possibilitou a apresentação dos seguintes

trabalhos:

• MAFRA M.P.A. SOEIRO N.S. e VIEIRA R.J.A. “Uma Metodologia de .

/11 a 24/11/2002. N.S. e VIEIRA R.J.A. “Acústica em Ambientes

Fechados: Determinação da Potência Sonora e do Coeficiente de Absorção

Por outro lado, foi submetido para apreciação, do Comitê Revisor do Co reseremem Be gundo semestre de 2004, para os quais estamos agu d

ADO:

s de coco, para Controle Acústico de Recintos Fechados Aluno: Rodrigo José de Andrade Vieira – Bolsista / CAPES.

Analítica e Experimental de

Situação: concluída em Janeiro/2004

Fabricação de Paineis Acústicos Confeccionados a partir da Fibra de Coco”AmazonPET, Belém-PA, 22

• OLIVEIRA A.G.P. SOEIRO

Acústica dos Materiais”. AmazonPET, Belém-PA, 22/11 a 24/11/2002. • MAFRA, M. P. A., SOEIRO, N. S. “Análise de Propriedades Mecânicas e

Acústicas de Painéis Confeccionados a Partir de Fibra de Coco, para Controle Acústico de Recintos”. Semana de Iniciação Científica da UFPA, 2003.

ng sso Nacional de Engenharia Mecânica, três outros artigos completos para publicados e apresentados quando da realização do encontro que ocorrerá lém-PA, durante o se

ar ando o aceite.

10 – DISSERTAÇÕES DE MESTR

Título: Desenvolvimento de Painéis Acústicos, confeccionados a partir de fibra

Situação: em andamento. Título: “Simulação Numérica e Análises Dispositivos de Atenuação Sonora Aplicados ao Escoamento de Gases em Dutos”. Aluno: Rivanilson Gomes Mourão – Bolsista / CAPES.

44

Sectam - Funtec

11

el de iniciação científica, os títulos de seus planos de trabalho e os respectivos períodos de par

intos Fechados” (agosto/2002 a julho/2003). • ichel Thiago Furtado Rodrigues / Bolsista Funtec - Cotec: “Determinação

xperimental das Propriedades Acústicas de Painéis, Confeccionados a partir trole Acústico de Recintos Fechados”

(agosto/2002 a dezembro/2002). •

dos a partir de os” (agosto/2002

12 – C ra da pesquisa teve, caráte a infra-estrutura laboratorial de análise que permitisse a quantificação de propriedades acústicas tais como impedância e

o estudo buscou a miliarização com as técnicas de modelagem numérica de materiais poroelásticos

e, aind

que vem encontrando rande aceitação no que diz respeito a sua utilização como material para decoração

de tenecessdevido alto custo de pro çde comaquisiçprofiss po deste relatório, quadistribu da UF imamente aparelhado para desenvolver estudos analítco, umérico e experimental de problemas nas áreas de vibração e acústica.

o que diz respeito aos painéis acústicos, alguns modelos foram ra ainda careçam de um melhor desenvolvimento, os quais

ram concebidos de forma a aproveitar os recursos já existentes na região. Os

– ORIENTAÇÃO DE ALUNOS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA

Os discentes selecionados para desenvolverem atividades em nív

ticipação no projeto de pesquisa foram os seguintes:

• Marcio Paulo de Araújo Mafra / Bolsista CNPq: “Análise Experimental de Painéis Acústicos, Confeccionados a partir de Fibras de Coco, para Controle Acústico de RecMEde Fibras de Coco, para Con

Silvio Franklin Monção do Vale / Não Bolsista: “Desenvolvimento e Caracterização Mecânica de Painéis Acústicos, ConfeccionaFibras de Coco, para Controle Acústico de Recintos Fechada julho/2003).

ONCLUSÃO

O estudo desenvolvido, durante o período de cobertur preliminar, buscando materializar um

coeficiente de absorção sonora. Por outro lado, esse mesmfa

a, a caracterização de campo acústico no interior de recintos fechados. O elemento propulsor foi a elaboração de painéis acústicos a partir de fibra de coco, que é um material disponível no estado do Pará eg

in riores, uma vez que o controle acústico de interiores, embora seja uma idade nos projetos das edificações atuais, apresenta um custo elevado os materiais hoje disponíveis no mercado atingirem um

du ão, transporte e comercialização. Assim, produzir um produto em condições petir tecnicamente com os produtos tradicionais e, ainda, permitir a sua

ão a baixo custo encontra grande receptividade por parte de empresas e ionais do estado, conforme ficou demonstrado no cor

ndo da síntese montada a partir da análise dos questionários que foram ídos durante o trabalho de levantamento de dados de campo. Os objetivos traçados foram atingidos e hoje o Grupo de Vibrações e Acústica PA está min

nN

desenvolvidos, emboforesultados preliminares obtidos mostram que, em alguns casos, o produto desenvolvido apresenta um comportamento de absorção acústica superior ao de um produto de uso comercial já consagrado, como é o caso do painel SONEX.

45

Sectam - Funtec

A metodologia de análise numérica do comportamento acústico dos materiais poroelásticos foi estudada e implementada, embora para uma espuma, e mostrou

] Ingard, K. U., “Notes on Sound Absorption Technology”, Noise Control F

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ser eficiente para este tipo de análise, uma vez que a partir da utilização do software SYSNOISE, através do aplicativo VIOLINS, uma boa concordância com os resultados experimentais foi obtida, atestando ser esta uma ferramenta útil na predição do comportamento de tais materiais. Para isso, é muito importante que se conheça o mecanismo de dissipação de energia no interior do material, tendo em mente as considerações e limitações de cada teoria utilizada nos modelos.

A contribuição acadêmica deste projeto foi significativa, uma vez que permitiu a conclusão de uma dissertação de mestrado, estando outra em fase de conclusão, bem como a preparação de três alunos de graduação para o desenvolvimento de atividades de pesquisa. 13 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Sectam - Funtec

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