elementos de acústica arquitetônica

5/11/2018 Elementos de Acstica Arquitetnica

1/67


2/67

Coordenac a o edi torial:C arla M ila no B en clo wic zEquipe de producao:M yriam Carvalho dos Santos e Sueli Geraldo Pereira'Capa:A le xa nd re L ui z R o ch a

Cl PvBr asi]. Catalogacao-na-PublicacaoCamara Brasileira do Livre, SP

De Marco, Conrado Silva, 1940 ,Elementos de acust lca arquitetonica/Conrado Silva De Marco. __

Sao Paulo: Nobel, 1982 '

Bibliografia.ISBN 8S2J30093X

1. Acus ti ca (Arquit et ur a) I, TItu lo ,

821299 CDD729,29indices para catalogn sistematico:

I. Acust ica: Proje to arqui te tonico 729.29

Conrado Silva De Marco

Elementos de Acustica Arquitetonica

2! ediSiio1~reirnpressao1990-:

DEDALUS-AceNo-FAUI I I I I J I I I I I I I I


3/67

@Livraria Nobel S.A.Impressa no Brasil/Printed in Brazil1982

., .E proibida a reproducaoNenhuma parte dessa obra podera ser reproduzida sern a perrnissaopar escrito dos editores, atraves de quaisquer meios - xerox,fotoc6pia, Iotografico, fotornecanico. Tampouco podera ser copiadaau transcri ta , nem mesmo transmitida atraves de meios eletr6nicos augravacoes. Os infratores serao punidos atraves da Lei 5.998, de 14 dedezembro de 1973, artigos 122-130. ~.

Livraria Nobel S.A.Rua da Balsa, 559CEP 02910 Freguesia do 6S8:0Paulo, SP

Indice

IntroducaoObjetivos. Os problemas da Acustica Arquitet6nica. Vma passive]metodologia. Curso semi-programado 1

1. Aspectos fisicos do somMovimento oscilat6rio. Onda sonora. Intensidade do som.Operacoes "." " 7

2. Aspectos psico-fisiologicos do somRepresentacao tridimensional. Fisiologia do aparelho auditive.Problemas ps ico - acu sticos.. 15

3. Propagacao do somA onda no ar. Transicoes par meios diferentes. Reflexao. Difra-cao. Intensidade de sam reverberante ..Transrnissao e isolamento.Operacoes " ""., ,.. " 23

4. Comportamento do som nos recintosModos normais de ressonancia no recinto, Reverberacao do som.Tempo de reverberacao, Absorcao do som. Materiais porosos,Placas vibrantes. RessonedoresvCcnstrucoes especiais. Opera-~Oes. Coeficientes de absorcao.. """."",. ".. ".. " , 35

5. 0 ruidoDefini~ao de ruido, Medi~ao do ruido. Fontes de ruido. Fontesde ruidos exteriores. Fontes de ruidos interiores. Criteriosde ruido. Niveis admissiveis nos locais residenciais ou nao.


4/67

Limites superiores do nivel de ruido de fundo au do ruidoambiente. Limites superiores do nivel de ruidos particulares.Operacoes. . 49

I -

6. Isolamento sonoro - Aspectos tecnicosPrincipios de isolamento sonoro. Isolamento contra rufdo aereo.Isolarnento contra ruido de impacto. Criterios de isolarnento entrehabitacfies. Detalhes construtivos. Fechamentos moveis, Portas ejanelas. Paredes. Entrepisos 65L

7. Projeto de isolamento acusticoProcedimento geral . Casos par ticulares: rnoradia, escoias, hospi-tais, teatros, estudios de gravacao, radio e TV, escrit6rios.Distanc ias aproximadas para 0usa de janelas. Casos especiais .. 81

8. Projeto de auditorio - Caso geraIGeneralidades. Processo de trabalho. Isolarnento contra ruidosoProblemas de forma. Calculo de reverberacao, Estudo em mode-los. Operacoes, . ,...................... . 93

9. Projeto de auditorio - Casos particulatesAudi torios para voz: carac teri st icas da voz fa lada. Especi ficacoesde .forma . Espec ificacoes de materiais de revestimei.to. Audi t6riospara rnusica: caracteristicas dos diferentes tipos de rnusica.Especificacoes gerais. Especificacoes de forma. Auditorios de usomultiple. Cinemas : 103

10. Auditorios ao ar livreExemplos hist6ricos. Propagacao do som ao ar livre. Efeito dovento. Efeito da variacao de temperatura. Absorcao do som no ar.Superficies absorventes. Projeto de audit6rios ao ar livre. Elabora-c a o do prograrna. Definicao e estudo da loca lizacao. Projetoarquitetonico 113

Bibliografia " 123

lntroducao

1


5/67

Objetivos

o ensino de Acustica nas Escclas de Arquitetura do Brasil e bastantedeficitario. Com excecao de contadas Faculdades, onde bons especia-listas ditam cursos de alto nivel , a maior parte delas simplesrnentedesconhece a existencia da Acustica, ou se limita it aplicacao de velhasregras sem justificacao, sequer conceitual.Por outro lade, apesar da grande quantidade de livros editados emdiferentes parses, nao existe nenhurn texto em portugues que estejaatualizado com a realidade acustica de hoje e que, ao mesmo tempo,procure urn enfoque pratico do usa desta ciencia pelo arquiteto.Os objetivos deste texto sao modestos: pretende-se urn enfoquesimples, porern complexivo, dos fenornenos senores e sua incidenciano projeto arquitetonico , dirigido ao estudante de Arquitetura. Alinguagem e , propositalrnente , direta e 0 enfoque conceitual, no geral,acompanhado de seu equacionamento maternatico. Aos lei tores inte-ressados em se aprofundar nos dif 'erentes temas do curso, reportamo-nos a Bibliografia indicada no fim do livre.

a s problemas da Acustica ArquitetonicaDentro da gama de atividades nas quais a Acustica tern incidencia, aAcustica Arquitet6nica ocupa-se de duas areas especificas:~ . D eje sa c on tr a 0 ruido: Sons indesejaveis devem ser elirninados, ouentao arnortecidos. Isto se refere tanto a intrornissao de ruidos alheiosao local, atraves dos diferentes Iechamentos, quanto aqueles produzi-dos no proprio interior .h. Controie de so ns no re cinto : nos locais onde e importante umacomunicacao sonora - salas de aula, teatros, audit6rios - necessita-se de urna distribuicao homogenea do som que preserve a qualidade e ainteligibilidade da comunicacao, evitando defeitos acusticos comuns(ecos, ressonancias, reverberacao excessiva).

3


6/67

( I

Alem destas duas areas, 0 som incide nas construcoes scb a forma devibracoes - sons de muito baixa f re qiie nc ia - , pr 1duzidos pormaq uin ar ia s. 0 s eu amo rte cim en to c on stitu i urn campo e sp ec if ic o d aAcustica, 0 qual fica fora do contexte do curso.Para resolver este e outros problemas, que se apresentam na vidaprofissional do arquiteto , e preciso conhecer os principios basicos quedeterminam as fenornenos acusticos e as formas como-eles interferemno homem, tanto as f orr na s d e e rn iss ao do som, a propagacao nosmeios materials e 0comportamento frente a s barreiras, como os cri teriosde interferencia com as comunicaeees sonoras, sempre subjetivas e dedif lci l generalizacao, Devem tambem ser levadas.em conta a s p ro p ri e-dades acitsticas dos materials. forma e tamanho dos locais , disposi~odos diferentes elementos, etc.F , fundamental que se pense na Acustica logo no inicio do projeto;atendo-se a problernatica do som e a sua incidencia nas diferentespartes, projetar-se-a de forma coerente e economica, A intervencao doacustico, depots de realizada a construcao, 'a16m de nao permitirsolucoes tao eficazes como as que se obtem no momento do projeto,encarece consideravelmente orcarnento das construcoes.

Em cada semana sera estudada uma unidade. Das duas horas sema-nais, a primeira sera empregada para esc1arecer duvidas, ou desenvol-ver algum ponto especifico da unidade, em forma de seminario au aulaaudio-visual e a ultima sera util izada para responder urn teste simplessobre a propria unidade.o aluno que passar no primeiro teste de uma unidade determinada,podera imediatamente se encaminhar a seguinte. quem nao passar,podera fazer urn novo teste da rnesma unidade, apes uma semana.Caso aprovado, tera a possibil idade de realizar 0 teste posterior deimediato. Se nao passar, tera, ainda, por tres vezes no curso, apossibilidade de realizar urn teste oral individual. 0 aluno obteraaprovacao depois de ter feito os testes de todas as unidades.

Cu rs o s em i- pr og ramado

.-,

.-[I(

Uma p oss iv el m eto do lo giao estimulo para escrever este texto nasceu no tempo em que autorpermaneceu no Departamento de Artes e Urbanisrno da Universidadede Brasilia, quando foi realizada uma experiencia de curso semi-programado, devido a grande quantidade de alunos que deveriam faze-1 0 .o curso teorico era completado atraves de assistencia direta aostrabalhos do atel ie onde se realizava a aplicacao pratica dos conheci-mentos numa serie de projetos, parte indispensavel para a assimilacio damateria. Nesta fase, texto servia ainda como fonte de consulta paraas estudantes.Anexamos a continuacao a proposta metodol6gica empregadanesse tempo. Obviamente, nao queremos dizer com isto que esta seia amelhor maneira de ernpregar 0 texto: cada professor sabera organizar 0material conforme sua pr6pria experiencia ou objetivos educacionais.4

II

I!I

5


7/67

1 - Aspectos fisicos do som

7


8/67

A Ffsica define 0 som como \uma perturbacao que se propaga nosmeios materiais e-e capaz -de-ser detectada pelo ouvido humane. Aperturbacao e gerada por urn corpo que -vibra, transrnitindo suasvibracoes ao meio que 0 rodeia (fig. 1.1). As moleculas deste sofrern,alternadamente, cornpressoes (fig. l.1.B) e rarefacoes (fig. 1.1.C),X l

1.1 - Movimento Oscilat6rio

1 1 )II

I

A

Bc

DFIG. I . I - VIBRACOES NUMA SUPERFicIE

9


9/67

acompanhando 0movimento do corpo. Esta variacao de pressao e logocomunicada as mo lecul as v iz in h as do meio, criando ondas long i tud i-nais de compressao e rarefaeao que partem do corpo (fig. 1.1.D), Asmoleculas do meio, porem, nao se deslocam. Elas oscilam em torno desuas posicoes de equilibrio e 0 que se propaga e 0 movimentnoscilatorio.Neste movimento podem-se distinguir varies elementos Cada rnolecu-la repete seu movimento oscilatorio de forma ciclica, tardando urntempo determinado, chamado periodo (n. para completar cada ciclo.A freqiiencia com que estes ciclos se sucedern na unidade de temposera, entao, a inversa do periodo:

f;_1 (cis)TA frequencia mede-se em ciclos por segundo (cis) ou Hertz (Hz). 0movimento de cada molecula pode-se descrever graficamente, colo-cando em abscissas 0 tempo e em ordenadas 0deslocamento da posicaode equil ibria, 0 valor maximo atingido no periodo se chama amplitude(fig. 1.2).0 espectro e outra forma de indicar 0 me sr no r no vime nt ooscilatorio, mostrando a amplitude em funcao da freqiiencia. Proces-sos vibratorios mais complexes podem ser descritos de maneiraanaloga (fig. 1.4) .Fourier mostrou que toda funcao peri6dica (ou quase periodica) podes e r ex pr es sa como uma soma de numeros finitos (ou infinitos) de funcoessenoidais, cujos periodos sao iguais a multiples do penodo da funCaoperi6dica.

1.2 - Onda sonoraAte agora temos falado do movimento das mo le cu la s. V o lt er no s a fig. Ipara verificar 0 movimento de oscilaciio. A onda se desloca com urnavelocidade que independe da freqiiencia e da amplitude da oscilacao.Depende, porern, das caractertsticas do meio: da pressao, da umidadee, especiaimente, da temperatura. 0 seu valor aproximado e de 34 5m/s para 22 D C . _ A sua variacao com a temperatura pode ser indicadacomo:

c =" (331,4 + 0,607t) m/s.10

espectroondasenoidal

Z unoid.s

vdricssenoidu

scmoleo teria(ruido)

~) f

DESCRICAo GRAFICA DE DIFERENTES ONDASSONORASFIG.U

Se imaginarmos a fonte sonora como pontual e.0 meio de propagacaocomo homogeneo, as ondas emitidas serao esferas concentricas que sedilatarao Iivelocidade do som. Observando essas ondas a uma distanciasuficienternente afastada da fonte, podemos assumir, para entornospequenos, que as ondas sa o planas.Chamarernos irente de onda ao conjunto de pontos onde ha , numdeterminado instante , a mesma fase de raref'acao ou cornpressao domeio. Raio sonora e uma l in h a . te o ri ca perpendicular as frentes deonda.Huygens lancou a teoria de que, na p rop ag a ca o do som. cada moleculavern constituir um a nov a fonte sonora secundaria, de e rn is sa o t ar nb er nesferica, sendo que, devido a contraposicao das r no le cu l as v iz in h as , s opodera propagar-se na direcao do raio sonora.Comprimento de onda ( > ,) e a d is ta n ci a entre duas frentes de ondaconsecutivas, ou seja, a distancia percorrida pela onda no periodo.Como:

c :. .. .. !. .. . en taot c:: A .f (m/s)11

III!


10/67

onde NSI - nivel sonora de intensidade, expresso em decibels,I - intensidade do sam em questao (w att/rn')1 0 - in ten sid ad e d e reterencia 1O -1 2watt/m2.

TABELA 1.1 - RELACAo DE INTENSIDADE COM NivELSONORO

( > . . e a distancia entre os pontos 1 e 2, na fig. 1.1.D).As freq uencias do sam q ue interessam n a arq uitetura estao contidasnum ambito entre 20 e 20 000 cis, aproximadamente, pais estes valoresvariam de pessoa a pessoa. As frequencias inferiores a 20 cis esuperiores a 20000 cis sao, respectivarnente, tao graves ou tao agudas,que 0 ouvido humane nao mais as percebe como sam. As primeiras saochamadas de infrasons e as segundas, ultrasons.Se considerarmos a velocidade do som de 345 mis, os valores limitescorrespondentes para os comprimentos de onda serao 17,25m eO,Ol72m.

I(watt/m') 10 -12 10-1 1 10-6 10: INSI (dB) 10 60 120

TABELA 1.2 - RELACAo DE ALGUNS VALORES DE NIVEISSONOROS20 - 30 dB ambiente multo calmo, do rmitorio40 - 50 dB escri te rios, residenc ia barulhenta60 - 70 dB conversacao normal80 - 90 dB ruido de trafego pes ado90 - 110dB industria pesada110 - 120 dB avi6es a jato a curta distanciaaprox. 130dB Umiar de dor

1.3 - Intensidade do som

Um corpo que vibra trans mite energia ao meio que 0 rodeia, atraves daonda sonora. Quanto mais lange estamos da fonte, { intuitive quemenor sera a quantidade de energia sonora que vamos receber. Define-se a i n te n si dade sonora nurnponto e numa direcao determinada como aquantidade de energia transportada pela onda sonora por unidade desuperffcie normal a direcao da onda,EJ;Swatt/m')o ambito das intensidades sonoras, as quais a ouvido responde, ernuito ample. Por exernplo, para 1000 cis, 0 limiar de audibilidade (auseja, a som mais fraco que uma pessoa media pode apenas ouvir) estasituado nos 1O-12watt/m1, enquanto a intensidade na qual 0 ouvidocorneca a doer e, aproximadamente, urn milhao de vezes aquela: daordem de 1 watt/m2.Sendo a ambito tao amplo, resultaria muito diffei l trabalhar com taisunidades. E par isso que, aproveitando 0 fato assinalado par Weber eFechner, de que para obter incrementos iguais de ser.sacao sonoraprecisamos incrementos exponenciais da excitacao (cfr. a diferencaentre as percepcoes do incremento de 1 em, na variacao de 2 a 3cm, ena variacao de 20 a 2lcm), foi definida uma nova unidade: 0 nivelsonora de intensidade.

As vezes, no lugar do nivel sonoro de intensidade, costurna-se definir 0n iv e! s on or o d e p re ss lJ o :

NSP:: 20 log _ _ _ f _ (dB)Poondep, sera 0 valor da pressao de referencia = 2 x l O - " ' I , u b .

1.4 - Operacoes

V er if ic ar , a partir da equacao de definicao do NSI, que:1. A uma multiplicacao da intensidade pelo fator 10, corresponde urn

acrescimo de 10dB no seu nivel sonoro,2. A uma multiplicacao por 100, urn acrescimo de 20 dB.3 . Se I' = 21 ; NSI' : NSI + 3 dB.4. Se NSI = 8 0 dB e NSI' : 70 dB, entao NS(I + 1') : 8 0,4 dBou aproximadamente 80 dB, ja que as fra~Oes de decibels sao despre-

ziveis.

NSI= 10 [ O g + O (dB)12 13

LLI,'1 1, t


11/67

2 - Aspectos nsico-fisiologicos do som

15


12/67

2.1 - Representacao tridimensional do som

Sendo t r e s as dimensoes do som: frequencia de onda, .intensidade daperturbacaoIou 0 seu nivel) e tempo, 0 som pode ser representadoDum sistema tridimensional de coordenadas ortogonais.Para seu estudo detalhado, sera possivel separar qualquer dos pianosdefinidos pelos eixos. Por exernplo, 0 plano definido pelos eixosfrequencia-nivel sonoro, expressa 0 espectro do sam, a descricao desua estrutura interna nurn instante determinado.

NSI

tfFlO. 2.1- REPRESENTACAo DO SaM

Os limites do grafico (fig. 2.2) seriarn: 0 rninimo nivel audivel, 0 nivelde dor, a frequencia do som mais grave perceptivel e a do rnais aguda.Neles, porern, vern a interferir urn problema psico-fisiolcgico: nossoouvido nao percebe da mesma forma dois sons da mesma intensidade ede diferentes frequencies.E para compreender esse fenomeno que devemos estudar a forma defuncionamento de nosso ouvido. .

2.2 .........isiologia do Aparelho AuditivoPara transformar as ondas que 0 atingern pelo ar em "bits" deinforrnacao a serem transmitidos ao cerebro, 0 ouvido deve funcionar

17


13/67

f

como urn transformador que muda as variacdes de pressao que chegam80 no s SOouvido em variaeoes de tensao e le tr ic a, q u e o s nerves transpor-ladlo ao cerebra.

d B13 0

NSI"~-r

iII . .20 20kFIG. 2.2 - PLANO DO ESPECTRO SOtIJORO

Para esta complexa transformacao, 0 ouvido esta especiaimentepreparado; anatomicamente e composto de tres partes (fig. 2.3): 0ouvido externo, que vai do pavilhao ate a membrana do timpano, pelocanal auditivo; 0_ ouvido rnedio, eomposto de uma cadeia de tresossiculos - martelo, bigorna e estribo - e cuja funcao e a de transmitire amplificar em 15vezes a eaergia'mecanica da vibracao do timpano; e 0ouvido interno, composto basicamente de um canal quase cil indr ico,enrolado em espiral, cbarnado caracol. Numa sensivel parede destecanal , a membrana basi lar, real iza-se essa complexa transforrnacao. Avibracao das celulas origina impulsos eletroquimicos, que serao transrni-t ides ao cerebra atraves do nervo audit ivo.A percepcao da intensidade se faz com base na quantidade de fibrasnervosas excitadas e a percepcao da altura do som de acordo com 0ponte de maior amplitude da vibracao da membrana basilar (fig. 2.4).Da mesma forma que qualquer outra membrana. a membrana basilarJ1Io e sensivel de forma homogenea em toda a sua superf icie, tendo seumaximo na regiao central.18

JANELAOVAL

JANELAREDONO.A

cis TROMPA DE EUSTAOUIO / -

FIG. 2.3 - ESQUEMA DO OUVIDO

Par este mativo deveremos corrigir 0 grafico do espectro fisico, apart ir dos resultados da experiencia que definem urna serie de linhas deigual sensibilidade em funcao das diferentes freqiiencias de vibracao.Essas curvas definem uma nova escala de niveis sonoros: 0 nivelsubjetivo de sonoridade, cujaunidade, 0 fon, fo i definida para cadacurva, coincidindo com a Dive)objetivo na freqnencia de 1000 cis (f ig.2.5).Tambem, a partir de experiencias, sao defioidos as lirnites deaudibilidade e de dar em funcao da frequencia. Dutro ponto interessan-te diz respeito a minima variacao de urn certo pararnetro de som quepermita a sua percepcao pete ouvido. Na frequencia, par exernplo, enecessaria uma variacao de uns 3 ci's, na regiao dos graves, e de uns0,3%, nos agudos, para ser perceptivel urna variacao de altura . Nasintensidades, para as sons fracos, e necessaria urna variacao de 0,5 dB

19


14/67

~IGOIUU.

'CA.~ iIoL. .::,WD C

F,RllillfCl,UFIG. 2.4 - PERCEPc,;:Ao DE ALTURAS NO OUVIDO

o'"so. .~'".iFIG. 2.5- CURVAS ISOFCNICAS (FLETCHER E MUNSON)para uma diferenciacao perceptivel, enquanto que para sons fortes,basta urn incremento de 0,3 dB.No tempo e preciso uma media de 50 milissegundos entre dois sonspara que 0 ouvido possa percebe-los separadamente. Entretanto, nemtoda extensao do nosso grafico costuma ser uti lizada: a palavra ocupaurna area minima; a da rnusica e POllCO maior (fig. 2.6)20

2.3 - Problemas psico-acusticos

Mascaramento. A existencia de outro sam, sirnultaneo com aquele quequeremos ouvir, causa uma superposicao de vibracoes da membranabasilar , perturbando a sua percepcao. Assim, faz-se necessario elevaro nivel do sam desejado para se obter sua percepcao correta. 0fen6meno se traduz fisicamente dizendo que 0 som "mascarante"

fr eq ijencio c t ' 5F1G . 2.6 - LlMIARES AUDITIVOS

eleva 0 l irniar de audibilidade para a som "mascarado". 0 fenorneno ebastante cornplexo e no curso s61embraremos que, enquanto urn sampuro e especialmente perturbado por outro som puro de freqiienciaproxima, ruidos com predorninancia de baixas freqiiencias perturbammais aos de altas freqiiencias, do que reciprocamente.Localizaiiia. A percepcao espacial do sam e passive! devido aexistencia de nossos dois ouvidos. Com efeito, sao dais fatos que sesomam para possibilitar essa percepcao. Urn certo sam chegara urninstante antes a lim ouvido do que a outro, e ainda chegara com maiorintensidade 'aquele primeiro. Ainda que tanto a diterenca de tempoquanto a deintensidade sejam intimas, a inforrnacao e suficiente paraque a cerebra possa definir a direcao da procedencia do sam. Essa

21


15/67

percepcao nao e perfeita, pais tal reconhecimento 56 pod era serrealizado num plano que contenha a reta definida peias duas ore lhas,nao podendo 0 ouvido identif icar outras direcoes. "Esse f'enomenoimplies num outro igualmente importante : urn sam percebido duasvezes, com urna ligeira diferenca de tempo au de intensidade , serapercebido como proveniente da fonte mais proxima (caso dos alto-falantes laterals num cinema) .Eco. 0 eco acontece quando recebemos sucessivarnente urn som comsua repeticao rnais au menos fiel urn instante depois, percebidosseparadamente. Isso quer dizer que e necessario que a membranabasi lar descanse urn minima de 50 ms depois de vibrar com 0primeirosom, para vibrar e transmitir a nova mensagern. 0 processo ecomplexo e cornpreende relacoes de tempo com relacoes de intensida-de entre 0 sam original e a eco mas, de forma geral, dizernos quepodera exis ti r eco se a diferenca entre 0 caminho percorrido pelo samdireto e 0percorr ido pelo primeiro sam reflet ido for ma.or do que 17m.F lu tt er e co . Tarnbem chama do eco palpitante , aparece sernpre queexistam dois fechamentos paralelos. Consiste numa apreciavel prolon-gac;ao do SOID produzido por sua reflexao sucess.va num outroIechamento. E especialmente notor io em locais estrei tos, de paredesparaJelas (corredores, etc.).

22

)

~!

3 - Propagacao do som

II23


16/67

3.1 - A ond-a no ar

Ainda que, em geral, as fontes sonoras nao sejarn pontuais, quando sepropagam ao ar livre, sem encontrarem superficies refletoras, as ondassonoras que produzem tornarn forma a pro xim ad am en te e sf eric a (apartir de distancias superiores a 1,5 vezes 0 cornprimento de onda dosom emitido pela fonte) .Quando a fonte tern dimensOes pequenas em comparacao com 0comprimento de onda do som que emite, a potencia acustica tende a sedistribuir uniformemente em todas as direcoes: a fonte e dita "adire-cional" ou "onidirecional", Neste caso, a distanciar superior a 1,5A. aintensidade se obtem imaginando que a poteneia W atravessa igual-mente todos os elementos da superficie esferica de raio r com centrona fonte (S = 4 1 1 ' r2), onde k e uma constante para uma fonte deter-minada. I~~ =K.l__ k .~ (Watt/ml)4 1r r2 4 1r r2 - r2A intensidade, pais, varia na razao inversa do quadrado da distancia,Mesmo quando a fonte na o e direcional (a saber, irradiando rnaispotencia em torno de certas direcoes), esta lei do quadrado da distanciavale ainda para pontos situados ria rnesma direcao a partir da fonte,supondo-se que nao haja ventos au diterencas de ternperaturas entre ascarnadas de ar atravessadas (que efetivamente curvam os raiossenores).

80 dB. 74I 68I 62I40 800 m 20FIG. 3.1 - DECRESCIMO DO NIVEL SONORO COM A DIS-

TA.NCIAQuer dizer que, para cada duplicacao da distancia da fonte, aintensidade e dividida por 4; trabalhando com niveis sonoros e fazendoas operacoes a partir da definicao, 0 novo nivel sera menor em 6 dB.Exemp!o: se a uma distancia de 10 m de uma fonte d e ruido medimos

2 5


17/67

um nivel de 80 dB, afastando-nos mais 10 m 0 nivel descera a 74 dB.Uma nova duplicacao da distancia, 20m, ocasionara uma novadiminuicao de 6 dB e assim sucessivamente; para obter maioresdiminuicoes, 0 afastamento tera que ser cada vez maior (fig. 3.1).

3.2 - Transicoes por meios diferentes

Quando a onda de pressoes sonoras encontra urn obstaculo - porexemplo, uma parede -, 0 cheque que se segue ao nivel molecular fazcom que parte de sua energia volte em forma de urna onda de pressoesrefletida e que 0 resto produza uma vibracao das moleculas do novomeio, a que, vista de fora, e como se a parede "absorvesse" parte dosom incidente. Parte dessa energia de vibracao das rnoleculas da

FIG. 3.2-DISTRIBUI~Ao DE ENERGIA NASTRANSI~6ESparede sera dissipada sob a forma de calor, devido a atritos que asmoleculas enfrentam no seu movimento ondulatorio; outra partevoltara ao primeiro meio, sornando-se com a onda refletida, e 0 restoda energia contida na vibracao da propria parede produzira a vibracaodo ar do lado oposto; funcionando a parede como urna nova fontesonora que criara uma onda sonora no terceiro meio (fig. 3.2).Escrevendo este processo em funcao das intensidades, teremos:26

F

,/F '

FIG. 3.3 - REFLEXAo EM SUPERFicIES PLANAS

lincidente : lrefletido + labsorvidolabsorvido : ldissipado + Itransrnitido

OU , em forma condensada.Ii :; I r + Id + It

Dividindo esta equacao por L, teremos uma soma de tres termos quechamaremos de:

~- (coeficiente Id (coeficienter -=d de dissipacao)Ii - de reflexao) IiIt (coeficiente Ia (coeficien te--: t ._- a de absorcao)Ii de transrnissao) Ii -

Sendo que r+ a : } I e I r + d + t :; 1 I "3.2.1 . - Reflexiio

Pode-se demonstrar geornetricamente que a onda refletida determinacom a superficie refletora urn angulo igual ao deterrninado pela ondaincidente. A partir disso podemos dizer que, se a onda incidente for

27

1I

II i1' 1


18/67

plana (au quase plana, se a fonte estiver a uma distancia finita), umasuperficie refletora plana determinara uma frenre de onda refletidatambem plana. E dai se deduz urn mecanismo prat.co para obter a raiorefletido: qualquer que este seja, passara pelo slrnetrico da fonteC"imagem" vi rtual desta) em re la ca o ao plano refletor (fig. 3.3) .No caso de superficies nao planas, 0 problema Sf. cornplica razoavel-mente. Por enquanto diremos que, quando urna superficie convexadifunde 0 som, dispersando as suas reflexoes, urna superffcie c6ncavaconcentra aquele em forma nao-homogenea, criando ZOnas focais dealta concentracao e out ras surdas, que nao recebern nenhuma reflexao.(fig. 3.4) -

simples deste efeito se obtem com a apliea~ao direta da teoria deHuygens (cf. 1.2).Com a propagacao da luz acontece urn efeito analogo, 0 qual, porern,nao parece obvio , devido a diferenca entre os comprimentos de ondade uma e out ra propagacao: as eorrespondentes a luz oscilam entre os0',00003 e 0,00006 em aproximadamente, perante os quais os obstaculossao muito grandes, sendo que os comprimentos de onda do somoseilam entre 1,7 e 1700 em, aproximadamente, que sao grandezas denivel "arquitetonico ".Ainda esta grande diversidade de tamanhos de onda, no caso do sorn,determina diferentes comportamentos de difracao. Por exernplo,considerernos 0 efeito causado por uma coluna de 40 cm de larguranuma sala. Sons de comprimento de onda grande, quer dizer, bernmaiores do que 40 ern, serao difratados em torno da coluna, de modoque praticamente nao existirao sombras par tras dela. Se, pelocontrario, tivermos sons de comprimento de onda menor do que 40 em,esses nao serao difratados e a coluna originara uma sombra sonora tal,. que pouca coisa do SOm sera ouvida por detras dela. Essas circunstan-cias tarnbem influenciam a forma em que as ondas sao ref letidas,sendo que os comprimentos de onda rnenores comportar-se-ao deforma bastante analoga a s ondas de luz e as comprimentos maioresdivergirao 'bast an te des te ea rn po rtamen to ..

REFLEXAO NO ~ANGULO RETO

3.3 - Intensidade de sam reverberante

Suponhamos uma fonte de som constante - de potencia eonstante -que radiasse continuamente som no interior de urn recinto feehad~. ~energia sonora eresee no recinto, enquanto parte dessa energia eabsorvida pelos Iechamentos e objetos contidos no seu interior. Norecinto, a energia crescera ate igualar a que sai par absorcao.A partir de sse momento, estabelece-se urn equilibria energeticodinarnico: para toda nova energia que entrar, uma quantidade igual deenergia saira do recinto (Wabs)' E isso vai acontecer, qualquer que sejaa potencia da fonte. Se chamarmos de A, absorcao, medida em sabines,a uma area equivalente a quantidade de m1 de absorcao total, ou seja,uma superficie hipotetica de eoeficiente a = I, definiremos I,(intensi-dade reverberada au intensidade de som difuso) a partir da equacao:

29

F OC AL IZACAO D OSRAIOS D A SUPERFCONCAVA

EFE ITO OlSPERSIVO DAS UP E RF I'C IE C ONV E XA

FIG. 3.4-REFLEXAo EM SUPERFiCIES CURVAS

3.2.2. - DifraciioA experiencia indica que os obstaculos nao projetarn uma sombraacu,stica completa no carninho do som, Isto e devido a difracao,fenomeno que faz com que 0 som "vire as esquinas". Urna explicacao28

--- - - --

i


19/67

. .

ell IIKg'nI!F IG . 3,6 - iNDIC D E E N F RA QU E CIM E N TO

SONORO

C D 30Sow 20

eF IG . 3 .5 - SOM D IRETO E SOM REVERBERANTE

(Wat ts)Ir sera urn va lor m ed ia e statistic o da s inte nsid ad es d o cornplexosistem a de ondas sonoras que se p ropagam no interior do recinto _constituido pelas diferentes ondas refletidas nos fechamentos eobjetos contidos n o lo ca l.Perto da fonte, 0 so m dire to sera 0 predominante; porem, l on g e d el a, asom reverb erante sera a de maier im porrancia. 0 tipo de prob lemadefiriira qual dos dois so ns n os interessa; tratandn-se de transmissjio desom ao local contiguo, a que nos interessa e 0 so m rev erb era nte , p aiseste sera incidente nas paredes do local. Os niveis relativos do samdireto e reverberado poderao s e r c a lcu lad os se conhecermos suficiente-mente a fonte e as caracterfsticas do local. Poucas vezes, porern,estarnos nessas condicoes: entao, c om o re gra pratica, aceitarernos queo som direto predorninara par uns poucos metros da fonte, parexem plo, em relacao a quem estiver op erando um a m aquina (tanto um am aquina de fabrica, com o urn m artelo pneumatico , ou de escrirorio.com o urna rnaquina de escrever).Obviamente, nenhum tratam ento ap licado ao local afetara 0 samd ire to . P or exernplo: se urn som num a fab rica far tal que am eace surdezperm anente, supondo ser im possivel ag ir na rnaquina para reduzir 0s eu r ui do , 0 operario devera usar p rotetor de orelha. Se naa existir 0p er ig o d e s urd ez p erm an en te , s era d uv id os a a n ec es sid ad e d e s e p re oc up arco m 0 sam direto . M uita gente nao lig a para 0 ruido que ela m esm o faz

70~ V/~ - ' "/:/ .II~~- _ - --:

e para m uitas operacoes industriais e uma - :a n: ag em positiva para aop era rio o uvir c lara m en te 0 sam de sua rnaqum a.

60

50

40

10o

100 I OOOK

3.4 - Transmissao e isolamento

S e r ne dirm os a NSI2 = 80 dB de urn la do de urn fe ch am en t~ , q ua ndo d ooutro lade dele existir urn N SI1, reverberante, de 110 dB , d irem os q ue 0fechamento tera ur n i nd i ce d e enfraquecimento E de 30 dB . a. v~or de Ee fa cilm en te c alc ula do e m I un cao d o co efic ie nte t d e tr an srr us sa o, c oma e qu ac ao :

10 KK lOOK

I E = 10 lo g - ; - 1 (dB)( em l iv ro s i ng le s es , oE chama-se TL, " tr an sm is si on l os s') .o valor de E. p ara fecham entos de const~ ~cao hO m~ genea, dep endep rin cip alm en te d o p ro du to d a rna ssa s up erfic ia l (k g/m ) d o , f~ ch am entopela frequencia do sam . N a fig. 3 .6 se exprime a curva teonca para 0

3130

II


20/67

~FIO.3.7-REDU(;Aa DO SaM ENTRELOCAlS CONT1ouos

~o~ que incide com 0 angulo de incidencia medic. A curva indica que 0indice aurnenta de uns 5 dB para cada duplicacao de frequencia, Oll de~assa por m2 da parede. A experiencia estabelece, porem, urn conside-rav~l afastamento da situacao te6rica (curva pontilhada na figura),devido ao problema de coincidencia com certas formas normais devibracao naturalda parede. Urn calculo mais apurado do fenomeno de

- transmissao devera levar em conta nao s6 0 isolamento do Iechamentomas tambem a absoreao media do local receptor. Definiremos comoR 'Indice de redurlJo de som: I R= NSII - NSI21 (dB)Para seu calculo, suponhamos, na fig. 3,7, quell' intensidade reverbe-rante no local ~,s6 possa sair do recinto atraves da parede S.

Wi :: I] . SWi e W I sendo respectivamente as poteacias incidentes. e transmitidaspela pare de S. Suponhamos ainda que, no recinto 2, 0 som so penetreatraves da parede S, que atua como fonte sonora de patencia Wt,Enta-o,/2 = .~t e,calculandoR.R = 10 log ~~ - to log ~~ = 10 log :21 = 10 log 'WtAWtS.tR = 10 log + . ~ - ; ; + 10 log ~ (dB)32

3.5 - Opera~Oes

3.5.1. A absorcao equivalente de uma parede de coeficiente de absor-Ca "" 0, 6 e de superficieS = = 1 0 of, se!"_aA =a,S = = 0, 6 x 1 0 = 6 n rde absorcao. Isso quer dizer que a parede absorve 0que absorveria umaparede te6rica de a = 1 e de 6 m 2 de superflcie. Se temos varies tipos derevestimento nas paredes, de a diferentes, 0 calculo da absorcao totalse fat como a somatoria das diferentes absoryOes parciais:

A =- Lai ' Si (sabines)Se ainda tivermos diferentes elementos absorventes na sala - moveis,pessoas, etc _, serao acrescentados as valores de absorcao unitaria,multiplicados pela quan1idade de objetos.

Ag\obaJ ~'E (ai . S) +L(Ai . ni) (sabines)3.5.2. 0 calculo do isolamentc de urn fe.chamento cornposto (porexemplo, 1 5 m1de muro comE = = S O d B e 2m1de porta comE := 20 dB)se faz a partir do calculo da media ponder ada em superficie do coefi-ciente de transmissao:

1:ti s, - 000118 S'tmedio :::-~=-S=-i-, '1 _E ; 10 log 0,00118 - 29 dB.

\\ 33

_!


21/67

: > 1 4 - Comportamento do sorn nos recintos

35


22/67

Quando os objetos sao atingidos por uma onda sonora, entram emvibracao, As vezes, para algumas frequeneias, a vibracaoe tao grande,_que 0 objeto .. soa , ; - "-:_caso de vidros, vasos sobre pianos au alto-fatailtes, etc, Para todo corpo fisico existern, em Iuncao de suasformas e dimensoes, uma au varias freqiiencias que, quando excitadaspar uma onda sonora que as contenha, provocam a vibracao do corpo,resultando urn sam da mesma Ireqiiencia, em forma mais au menosaudivel, Sao as chamadas frequencies de ressonancia,Urn caso especial de ressonancia e a que permite a existencia deinstrumentos de sam definido. A altura de uma nota no violino, parexemplo, nao depende de como 0 instrumento e tocado ~ com area,ponteado au percutido -, mas sirndas freqiiencias de ressonancia dascordas, que entram em vibracao com qualquer tipo de agente que as

4.1 - Modos norrnais de ressonancia no recinto

N5 \dB

FIG. 4,1 ~ MODOS NORMAlS DE RESSONA.NCIA37

III I I

II_..J


23/67

cola que em movimento. 0 mesmo fenomeno se observa com osinstrumentos de sop ro: a coluna de ar contida no tube do instrumento eposta em vibracao com a ae injetado pe lo s op ro, A altura dependera docomprimento do tube. .Suponharnos, teoricamente, urn recinto com 0 espaco d ividido numaquant idade de "tubas" paralelos a uma cer ta dire'Yao: quando urn same pr~~~da nesse recinto, a ar dos "tubas" entra em 'vibra~o. comfreque~cla conesp~ndente ao seu comprimento e a seus multiplossucessivos. Na reahdade, 0 fenorneno e m uito rn ais complexo, tendoem conta que nurn recinto existem diferentes formas de acomodaresses "tubes", com comprimentos todos diferentes. A respostaacustica do recinto se manifesta como uma deforma~o .do sam comalgumas frequencias sendo realcadas, em detrimento de outras,Se medimos 0 nivel sonoro nurn Canto de uma sala de formaprismatica, ao variarmos a altura de urn sorn de intensidade fixa numoutro canto daquela sala , obte remos 0 diagrama da fig. 4.1, em vez deuma esperada linha horizontal .Cada pica corresponde a urna frequencia "preferencial", calculavel apart ir da equacao:

1

11- ,:l

W2 W2 l:../\ C J + \ t;+r;i;C ~ e A sa~ as d imensoes do recinto, c a velocidade do som e p, Q e rqualsquer numeros inteiros positives (que servirao para identificar osdiferentes rnodos).Assim, a terna de numeros inteiros (1; 0; 0), aplicada ao s parAmetrosp,q, r, resul ta na freqUencia do som, cujo comprimento de onda coincidec~m 0 dobra do comprimento do recinto, correspondendo ao primeiroPICO da fig. 4.1. . .

f= .2 (cis)

. c ., f (l,0,0) = 2C (cis)E facil ver que existe uma grande quantidade de modos normais deressonancia para cada recinto, sendo que muitos destes coincidernDuma mesma freqiiencia,Para ~s freqiiencias agudas, 0 problema nao e crit ico~ pois a grandequantJdade ,d~ modos normais aproxima consideravelmente os picos,Pelo contrano, para as frequencias graves, 0 problema e muito

importante, pois a separacao entre urn e outro modo normai estabeiececonsideraveis distorcoes do som no recinto.No 'caso do local ser grande - com d ime ns oe s ma io re s que oscornprimentos de onda correspondentes a s frequencies audivei s maisgraves -, diminui 0 perigo. Em locais pequenos, pelo contrario, osrnodos se separam bastante.Casos especiaimente criticos acontecerao se duas ou mais dimensoes dolocal coinc idir em, ou estiverem re lac ionadas por vaiores simples ( 2: 1 ;3:1), poi s entao os modos se acumularao em poucas frequencias, pioran-do os desniveis da resposta do loca l. Nestes casos, convem diversifi car oscomprimentos daqueles "tubas" elementares, au seja, procurar umamaior irregularidade entre as dimensoes do recinto.

4.2 - Reverberacao do somA simples exi stenc ia de fechamentos num recinto da origem aos sonsrefletidos e implica no surgimento da "intensidade reverberante I,"definida na unidade anterior. 0 Ienomeno chama-se reverberaciio eincide de tres modos na distribuicao do som no recinto:a) como a absorcao dos diferentes rnateriais e seletiva com relacao aIreqiiencia, 0 espectro do somreverberante nao coincide com 0do somdireto;b) uma vez que os materiais absorventes nao serao distribuidoshornogeneamente no recinto - par exernplo, estao concentrados nasparedes -, a distribuicao espacial do sorn nao e homogenea; ec) 0 sam reverberante persiste urn certo tempo no local, depois dafonte deixar de emitir som.

4 .2 .1 - T em po d e r ev er be ra ciioA terceira caracteristica e, talvez, a mais importante do ponto de vistado arquiteto, pois, se a reverberacao persiste muito tempo depois daextincao do sorndireto, is so vira a perturbar a clara percepcao do som,ainteligibi lidade de urn discurso. Se, pelo contrar io , 0 som desaparecerimediatamente, alern de dificultar a audicao em pontos afastados da

39

I;

ir


24/67

n8)

2.1\0 V8 ~ . . . '

~ ~~ . . . .

.'~\C~ - - ..-s j..-lo- lo-~ ~ ~ ~~I'I--~ ~ 1..-a.1I tf: j...-- . ,& -~4 L - o - p ~ " " ' " ' r t ~,~ ~ I---...- ~. ~ j..-~ ~~ 1 1 1 0 ~. ~ ~. . . . - i--- ~ ..1" ~ I--j;Oii .. ....~ I- 1 0 - - 1 < - - "US~ i-'"~~~ I--::1-~ i--'~ . .. . 1 -~~ ~ ! Ii--1-1- ~ \" i ~ I--0I-~ ~ ~ ~ I-~~& \ i R J f, I' , I-~ I...-~ 1-....~ I 'I .. ... .

' .:l_ . ,I

- .-Il ' 1. )I.I,

12

I,

o.

o . 50050 5000 10000000 2000 30000FIG. 4.2-TEMPOS OTIMOS DE REVERBERACA.O V im!) ,

fonte (a Ir sera muito pequena), prejudicara a'percep~o de alguns tiposespe.ciais de fonte sonora (por exernplo, grandes orquestras, queprecrsam de urn certo tempo de reverberacao para fundir 0 sorn),Existe uma unidade comparariva paramedir e s s e tempo de reverbera-~ao, que e definidacom 0 tempo que demora urn sorn para diminuir asua intensidade a 'sua mllionesima parte - ou descer em60 dB0seu nivel- a partir do momentoem que cessa a fonte sonora,Como a absorcao dos materiais depende da freq(;encia do som aquanti dade de sorn reverberante e 0 tempo de reverberacao tamberndependerao dela, Na pratica costurna-se estudar 0 problema para tresou mais trequencias. Para se obter urn estudo bastante aproximado,usam-se as frequencias de 125, 250, 500, 1000, 2000.e 4000 cis.Tempos otimos de reverberacso foram determinados experimental-mente em fun~ao do volume do local e do seu uso, Seus valores estaorepresentados nas curvas da fig. 4.2.Sabine obteve experimentalmente - e depois foi .demonstrado emforma te6rica - a relacao que Jiga 0 tempo de reverberaeao com ascaracteristicas do local:40

t60 _ 0,161 V- A (s)oode V e 0 volume do recintoem m3 eA a absorcao total em sabines. (Aconstante 0,161 corresponde aos valores em unidades MKS; .emunidades inglesas 0 valor e 0,049.) A squacao e valida para regimedifuso e para locais com uma absorcao media baixa, sendo de notar asua independencia da forma do local,Outras formulas foram desenvolvidas para 0 calcuio do tempo dereverberacao, sendo especialrnente conheeidas as de:

0,161 . V (s)Norris-Eyring: t60: -2,3.S . l og 10 (I-a)oode 7i e a coeficiente de absorcao medio ponderado em superficie e Sa superficie total absorvente.

0,161 . V (5)Millington t60: -2,3 LSi. log 1 0 (I-aj)sende S ea . superficie e coeficiente de absorcao de cada material.I .I

4.3 _'. Absorcao do somA absorcao do som num local pode serexpressa pela formula:

A:.L:Sj.ai + L>i.Aj + xV (sabines)S, - superficie aparente 'de cada material (m2)a. - coeficiente de absorcao de cada material'In. - quantidade de objetos de absorcao AiA . - absorcao global de cada objeto (Sabine)x I _ coeficiente de absorcao do ar (Sabine/rn')V - volume do localDissemos que a absorcao depende da freqiiencia e, como e preciseconhecer os 'diferentes materials que podem ser utilizados para 0desenho, ou correcao' do tempo de reverberacao de uma sala,estudarernos urn pouco mais detidamente como se processa essaabsorcao nos materiais.

4.3.1 - Mate ria ls p or os osQuando a energia sonora entra num material poraso, se este e tal que 0ar tern condicoes de transitar livrernente entre os poros, parte da

41


25/67

energia e convertida em calor, devido a resistencia viscosa e ao atritonos poros e ainda pela vtbracao das pequenas fibras do material.Sendo a espessura do material suficiente e a porosidade razoavet , ateuns 95% da energia podem ser dissipados desta maneira. Existe,porem, uma relacao direta entre 0 comprimento de onda do sorn e aespessura do material poroso: materiais finos s6 poderao absorvercurtos comprimentos de onda.A absorcao do material pode ser melhorada separando-o da parede,como se observa na curva pontilhada (fig 4.3). Se os poros nao estaointercomunicados - caso do isopor, concreto celular, etc. _, 0material nao podera ter urna grande absorcao. A mesma coisa acontecequando os pores sao fechados, por exempto,com urna pelicula detinta. Mas nestes casos, 0problema se resolve com furos introduzidosna superficie do material: devido ao processo de difracao, urn painelpintado e com furos absorve sensivelmente a rnesma quantidade deenergia sonora" como se 0 painel estivesse inteiramente exposto.

Alertamos contra os materiais que se encontram -na praca com 0adjetivo indiscriminado de "acustico", Separadado contexto, estapalavra nao indica nada; alern de que todos os materials sao "acusti-cos" (quer dizer que absorvem, refletem, transrnitem e dissipam aenergia sonora que chega a eles), nao seria suficienre dizer que ele e"born absorvente", sern saber quanto (coeficiente de absorcao) e para

a

ocis

FIG. 4:3 - CARACTERtSTICAS DE ABSORCAoDOS MATERIAlS POROSOS

42

..

que sons (para quais frequencias), Na tabela 4.1 se.d~o esses valoresestimativos, para varies materiais de construcao USUalS, sendo que, ~ a~. tin do a in da n o B ra sil n en huma medicao s is temat ic a s ob r e ma tena iseXlS 1 . d . dbrasileiros, deverno-nos reduzir a colocar valores aproxima as, nra os

de diferentes publicacoes estrangeiras.Em forma geral, os materiais porosos podem ser classificados daseguinte forma: " _" _a) pecas de material poroso diretamente exposto: colchoes de la, devidro ou de rocha, feltro, poliuretano. etc; .b) teri I poroso coberto por uma placa furada: os anteriores, sobrna ena . f'I .lamina de metal, cornpensado de madeira. papelao , tela as a uca, etc;c) preparado para aplicar com pistola diretarnente sobre a parede ~u 0teto: geralmente de amianto ou la de vidro, con,glomerado ~om resmaselasticas (0 maior problema deste Sistema e .que se estraga comI ac ili da de , devido a sua pouca resistencia mec~Dlca); .d) chapas pre-fabricadas , com furos ou nao: de ~lbTa de madeira, oudeamianto conglomerado com gesso, au de cornea, etc.

4.3.2 - Placas vibrantes

Geralrnente, 0 condicionarnento do tempo de reverberacao numa salanao se resolve somen!e com a abson;:ao das frequencias agudas. Pode

a ~o /',, ," - -' , - -

duos folhos"""Hr11~"___ de feltro cbetume

poinel decompensadoIOmm

FIG. 4.4 - CARACTERISTICAS DE ABSORCAO DASPLACAS VIBRANTES

43

I, I, I


26/67

ser preciso absorver os graves, sendo que, para empregar materialp oro so , s er ia rn n ec ess aria s e sp ess ura s c orn pa tiv eis c om o s c orn pri-mentos de onda (varies metros), Torna-seventao, necessario pensarnurn outre s istema de absorcao. Mernbranas f ixadas no seu perimetro,estimuladas .9 . vibrar pela energia da onda sonora, transf'ormarao partedes ta em c alo r. S e a p ain el for r ig id o e p es ad o, a q ua nti da de de energiaabsorvida sera minima, mas se for leve e flexivel, a absorcao sera muitomaior, especialmente nas frequencias baixas (fig. 4.4)Geralmente sao ernpregados paineis de compensado de madeira au depapelao abetuminado, apoiados em basti dores , ficando a uma certa dis-tancia da parede. 0 maior problema que apresenta este sistema e a suaseletividade em Irequencia, que pode ser ate certo ponte atenuada coma colocacao de urna cam ada de material poroso ria carnara de ar.

4.3.3 - Ressonadores

Existe uma terceira possibilidade de absorcao , especialrnente para oscasas em que e necessaria uma absorcao muito seletiva. Sao oschamados ressonadores de Helmholtz, que consistent basicamentenum receptaculo em forma de garrafa, que separa urn espaco de ar doresto, atraves de urn estreito gargalo. -

100 1000 5000cIsF1G. 4.5 - ABSORCAO DOS RESSONADORES

Convenienternente projetado, a inercia do espaco de ar fechado opoeuma resistencia a onda de pressoes que a atinge, processo que pode ser44

f

\\,IIIIJ

ainda intensificado colocando-se uma resistencia extra, por atrito, nogargalo da garrafa (material poroso).-Pode-se demonstrar teoricamente que a f re qO@n cia d e ressonancia dos istema depende de V (volume de ar encerrado), v (volume de ar nogargalo) e S (superficie corri gida do gargalo), atraves da equacao:

f : 85000 s- v V.V4.3.4 - Con st ru fo es e sp ec ia is

Engenheiros e fabricantes tern idealizado urna grande quantidade desistemas especiais, sempre na base dos tres tipos de absorcao acimadetalhados, 0 que pede ser consu ltado na bibl iograf ia especial izada.

4.4 - Operacoes

Calcular, aplicando os valores cia tabela anexa, a absorcao total, paraas freqaencias de 1 25, SO Oe 2000 cIs, d e u rn recinto de aula escolar de10 x 7 x 3m, cujo chao e de parque sabre sar rafos, 0 forro de estucadosobre tela, as duas maiores paredes de reboco liso sobre alvenaria, umadelas com 40% de vidro, e as duas restantes de tijolo aparente. Supoe-se a c1asse com 50 alunos e suas respectivas cadeiras.

I

\

r'I'j:~

4S

r


27/67

TABELA,4.1 - COEFICIENTES DE ABSOR(;AO(Dados recol hl dcs de di vers es t on tes )

A ) E lem entos isolados niio de, superficiesAbsorcao to ta l em Sabi ne s

Elementos (m2 de abs = 1) pi f requencias de (cis)1 25 250 5 . 0 0 1000 2000 4000PUblico mis tu rado , sent ado em pol tr cnasI de teatro s irnplesmente estof 'adas no en- 0,325 0.38 0,455 0,39coste.

2 PUbl ico mi st ur ado, sent ado em pol tronas 0,19 0,40 0,47 0,47 0,51 0,47e e sto fada g ros se , , .-3 Pessoa sentadavrned ia de. u rna por metro 0,17 0,361 0,47 0,52 0,53 0,46uadrado. .4 Adulto em pe. 0,185 0,325 0,4'[ 0,42 0,46 0,375 Adolescente , sentado, incluindo cadei ra . 0,2 0,28 0,] ;" , ~ 0,37 0,41 0,44I-6 Escolar , sentado , incluindo cadeira 0,17 0,21 0:6 0,30 0,325 0,377 Poltrona de teatro, de madeira, 0,01 0,014 0,0:"'2 0.03 0,047 0,068 Poltrona com assento rnovel de madeira !cornpensada. 0.02 0,D2 0,02 0,04 0,04 0.039 Poltrcna com assento movel cercada de 0,09 0,13 0,15 0.15 0,11 0,07ouro.10 Poltrona com assento e encosto de molas. 0,29 0,28 0,31 0,32forrada de veludo.com assento levantado,II Cadei ra de palhinha, 0,01 0.02 0,02 0,02 0,02

Cadeira com assenro rncvel de madeira12 compensada (box spring), forrada com 0,13 0,15 0,12 0,066napa, assento levantado,13 Musi co de orquest ra com ins tr urnen to . 0,38 0,79 1.07 1,30 1,21 1,12B) M aterialS de superficies, n ao e sp ec ia is

Espes-. a : cceficiente de absorcaoMaterial sura. par a f requenc ie s de (cis)(em) 125 250 ' 500 1000 2000 400014 U. de rocha 10 0.42 0,66 0,73 0,74 0,76 0.7915 Lii de vidro solta 10 0,29 0,55 0,64 0,75 0,80 0,8516Feltre, leve 1,2 0.02 0,04 0,10 0.21 0.57 0.9246

Espes- a: coeficlente de absor0;4o ( idem)Material sura. 125(em) 250 500 1000 2000 4000

17 Piso de tabuas de madeira, sobre 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07vigas . encerado normal.18 Piso de madeira com espaco livre 0,40 0,30 0,20 0,17 0,15 0,10pOT baixo.19 Parque sabre areia, 0,20 0,15 0,13 0,12 0,09 0,0620 Parque sabre sarrafos de madeira, 0,16 0,14 0,12 0,11 0,09 0,07

Parque de madeira dura sabre 2 0,04 0,04 0,07 0,06 0,06 0,Q71 asfalto.

22 Linoleo (pano-couro) sobre con- 0,6 0,01 0,01 0,15 0,Q2 0,03 0,03crete.23 P lacas de co rnea sob re concre to . 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,042 4 Carpete s imples , for rado. 0,10 0,25 O , OW25 Tapet e de I ii , I orr ado. 1,5 0,20 0,25 0,35 0,40 0,50 0,7526 Carpete de juta. 0,02 0,02 0,04 0,08 0,16 0,2727 Concreto aparente nao pintado. 0,01 0,01 0,Q2 0,02 0,02 0,0328 Marrnore . 0,01 0,01 0,0229 Parede de alvenaria, nao pintada. 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,0730 Parede de al venar ia p in tada. 0,01 0,01 0,02 0.02 0,02 0,0231 Reboco lis e sobr e a lvena ri a. 1,5 0,03 0,04 0,04

32 Reboco de ges so s ab re a lvenari a, 0,02 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04pintado ou nao.33 Reboco caiado sobre tela (estuque). 2 0,04 0,05 0,06 0,08 0,04 0,0634 Reboco fi br os e. 5 0,35 0,30 0.20 0,55 0,10 0,0435 Rebcco de vermiculit e aeust ico. 3 0,23 0,30 0,37 0,42 0,48 0,4636 Reboco de vermi cu li te nao acust ico. 3 {J,12 0,10 0,07 0,Q9 0,07 0,0737 Tabuas de pinho. 2,5 0,)6 0.13 0.10 0,06 0.06

3 8 Chapa metalica scbre sarraf os de 4 em, 0,16 0,18 0,12 0.10 0,09 0.08 0,Q7

39 Cornpensado de madeira sobre 10 0,6 0,30 0.1 J 0,06 0,05 0,02 0,02em de Iii de vidro. ,

47

. iI

! Ij,

i , I I,


28/67

Espes- a: coeficiente de absorcao (idem)Material sura.(em) 125 250 500 1000 2000 400040 Cornpensado de madeira sobre 0,3 0,20 0,28 D,26 0,1 0,12 0 , I Isar rafos de 5 em.41 Madeira macica envernizada. 5 0,1 0,05 0,04 0,0442 Tabua de fibras de madeira polida, 1,8 0,08 0,13 0 ,16 0,30 0,35 0,3543 Vidro simples 0,35 0,25 0-,18 0,12 0,07 0,0444 Vidro com grandes superficies . 0 ,18 0,06 0,04 0,03 o m 0,0245 Cortina de algodiio est icada (D,SKg/m-). O , Q 4 0,13 0,3246 Idem com dobras ao s 75% de sua area. 0,04 0,23 0,40 0,57 0 ,53 0,4047 Idem, com dobras aos 50%. O m 0,31 0 ,49 0.81 0,66 0,5448 .Cortina de veludo (O,6Kg/m'), esticada, 0,05 0,35 0,38junto a parede.~9 Idem, est icada, a 10em da parede. 0,06 0,27 0 ,44 0,50 0,40 0,3550 Idem com dob ras aos 50% de sua area. 0,14 0,35 0,5Y 0 ,72 0,70 0,6551 Agua (piscina). 0,01 0,01 O,Ol 0,01 0,02 0,02

Super ffci e de' abe rtura l ivre sob urn52 balcao, com a relaeao profundidade/ 0,30 0,50 0,60altura do balcao igual a 2,5 . i53 idem, cl a relacao igual a 3. 0;40 0,65 0,7554 Ar (por m'l 0,003 0,007 0,0255 Abertura de palco . 0,028 0,037 0,046

48

I Iii rIIl I'i II I; I

5 - 0 ruido

49


29/67

5.1 - Definicao do ruido

Tem-se tentado muitas definicoes para 0 ruido, desde as purarnentefisicas, a s dateoria da comunicacao, Cada urna serve para a seu proprioambito de trabalho. No curse charnarernos deruido a todo sam que naoseja desejado pelo receptor. Em Arquitetura, 0- ruido sera importantena medida em que afetar as pessoas que trabalham ou vivem em-ediffcios. -0 -ruido pode afetar em varias forrnas: pode ser tao forte que- c ause dana imediato ao ouvido: pode ser forte para causar danapermanente ao ouvido, sea pessoa estiver exposta a ele por muito tempo;pode sersuficientemente forte para interferir na audicao de musica, aude urn texto lido ou, sirnplesrnente, pode ser perturbador.

S.2 - Medicao do ruidoA fig. 2.5 estabelecia a relacao entre as medidas fisicas e as fisiologicasdo sam. Para definir a perturbacao causada par urn ruido determinado,sera necessario entao rnedi-lo em varias frequencias e corrigir a curvaresultante, conforme as curvas fisiologicas. Os especialistas de acusti-

es

10

. . . . . '"~ 0: l Y :V . . . -y


30/67

ca tern inventado uma serie de unidades e torrr.as de catculo paracorrigir as valores da leitura fisica. Neste texto v imos nos reduzir aexplicar uma das formas de aproximacao ao proolerna.Baseia-se esta na possibilidade de inserir filtros corretores no interiordo proprio aparelho de medida do som (decibelil;;etro), de forma aobter valores unicos para rufdos complexos, em vez de uma serie devalores dependendo das Ireqiiencias.Os filtros funcionam como atenuadores, usando curvas pre-fixadas.Ascurvas A, B, C foram criadas para reproduzir a resposta do ouvidoperante as sons de aproximadamente 40, 70 e 100 fones, respectiva-mente. Atualmente se usa quase com exclusividade a curva, A,independente do tipo de ruido ao qual e aplicado 0 instrumento medidore independente do seu nivel sonoro.

5.3 - Fontes de ruidosAs fontes de ruidos que incidem num local podern ser classificadaspara seu estudo em exteriores e interiores.

5.3.1 -Fontes de ruidos exterioresDentro desta categoria, sern duvida os rufdosunais intensos na nossacivilizacao sao produzidos pelos avioes (100 kilowatts de potenciacontra 11100 watt para urn autom6vel), especialmente os a jato. Comcurvas experimentais e possivel prever 0 nivel do som produzido nosolo, conhecida a trajet6ria do aviao. A part ir de tais curvas 0 acusticourbanista podera definir zoneamentos em torno de aeroportos.Embora nao tao forte como 0 do aviao, 0 ruido produzido pelo trafegorodoviario, devido ao grande desenvolvimento do setor , tornou-se 0maior problema para 0 conforto acustico urbano. Em quaiquer pontode uma grande cidade existe um fundo sonoro continuo, produzidopela suoerposicao dos ruidos dos veiculos. Hime tern realizado me-dicoes do trafego numa avenida movimentada do Rio de Janeiro (figs.5 . 2 ' e 5 . 3 ) .As maquinas usadas na construcao civil sao outra fcnte importante deruido, especialmente quando empregadas fora do horatio normal detrabalho (tabela 5.1).52

I 99.99I C

%~".etJIII. .

f z99'" 98g:SSt;~090c::80: 70ca: 60~ 0::.5: : r : 40g 30.. ,020..JIII: : : : 1O%o 5

Ih\ \\0 \\ 1\ 1\\ 1 \\ \\ \\\\1 \\ li\ 0 _ \ ,

d8(t~) \ \ ( B c e :\ \i \ \\ \

5 1\\I I i'

. . . -; 22 IIII 0.5~ 0..2e ! - 0.1

0.0oo .0.0"I 40!lO 60 70 80 90 100 dBFIG. 5.2 - RufDO DE TRAFEGO NO RIO DE JANEIRO

dB(A) e"'IIIH&O

FIG. 5.3 - VARIAC;AO DO RufDO NO RIO DE JANEIROIm i n u to

As fabricas, quando nao confinadas em zonas especificas, perturb amconsideravelmente a vizinhanca (vide repetidas queixas dos habitantesde Sao Paulo).

S3

lrIi: 1I;


31/67

TABELA 5,1Fontes de r ui do s n a c on st ru ca o N ivel dB (Al

T ra to r- sc ra pe r ( ro da s c om p ne us ) 9 3Martelo pneurnatico . 8 5Jdem com saia amortecedora e barreira leve 65Compressor (motor diesel) 7 9Betoneira (motor diesel) 7 5Idem (motor eletrico) 61

5.3.2 - F ontes de ruidos interioresOs ruidos que maior influencia tern nos predios de habitacao sao osprovenientes de radio e televisao e os produzidos porimpactos contraas pisos. Na bibliografia se encontram tabelas 'corn valores paradiferentes tipos de ruidos e os seus espectros.

S.4 - Criterios de ruidoComo a reacao das diferentes pessoas ao ruido e altamente individual,costurna-se trabalhar estatisticarnente, criando-se curvas-criterio, quedefinern probabilidades razoaveis, \seja de perda de acuidade auditiva,seja de ocasional protesto por parte dos usuaries.

5 .4 .1 - C riteria de dana ao ouvidoA fig. 5. 4 mostra as criterios - c on fe cc io na do s a partir de estatisticasdiferentes - aplicaveis a ruidos em locais industriais. Para Burns,a curva A determina valores de niveis de som que' nao devem serultrapassados, sob risco de dano permanente a audicao, Para Bera-neck, a curva B indica limites de tolerancia: se em qualquer das faixasos niveis u]trapassarem os 5 dB, existe a probabil idade de que algumapessoa sofra perda auditiva, devido a exposicao prolongada ao ruido(urn ou mais anos).As medi(j!oesforam feitas sob as seguintes condicoes: rufdo estaciona-rio, com espectro de faixa larga; exposicao prolongada: jornada detrabalho de 8 horas, 5 dias na semana.54

'8~

'JIO

i",0 ~ . . .!00 - - . . . ~ . . ~..J ~ 01,~ 00z -- _ -_ - -_i TO;(c::Ii eo

7S I l l 5>0 eoo UlO lAOO . 00071I l l JOO 000 1.,2:'00 1- . .800 '.000S

F AlX AS Of OlTAVA c z s .F IG . 5.4 - CRITERIOS D E DANO AO OUVIDO

Para exposicoes curt as , da ordem de ur n minuto, silo consideradostoleraveis ate 140 dB de nivel sonoro global.No caso dos ruidos serem de sons puros, ou de faixa estreita, devern-seconsiderar os valores da tabela 5.2.

Tabel a 5.2 .:__Ni veis rnaximos adrnissivei s de ruidos de sons puros,f (cis) 5 0 100 200 40 0 800 1600 3200 6400 '

NSI (dB) 11 0 9 5 88 8 5 84 83 82 81

5.4,2 - Cr it er io s d e i nt er fe re nc ia c om comuni ca ci io v er balErnbora os ruidos reinantes nos ~scrit6rios e nas habitacoes sejarn deurn nivel bastante baixo para causar uma perda de acuidade auditiva,podem ser, contudo, bastante incomodos, se p erturb arem a trabalho ouo repouso. A intensidade do incOmodo por eles provocada depende niosomente de suas propriedades fisicas, mas tarnbem de outros fatores.Para pessoas nervosas, este incomodo pode, em certos casos, ser acausa de alteracao na saude.Os problemas que ocasiona 0 rnascaramento de urn sam na,presen~ade outro adquirem particular importancia nos casos em que e nec~ssa-. . rf - dorio estabelecer comunicacao verbal. Com efeito, a mte erencraruido de fundo na co nversacao produz , em principia, urn

S5

,I

~Ij,


32/67

problema de mascaramento, na medida em que, elevando 0 lirniar deaudibilidade devido ao ruido de fundo, diminuira a inteligibilidade.Embora 0 espectro da voz humana se estenda desde Ireqiiencias devalor inferior it 100 cis ate frequencies superiores a 10000 cis,consegue-se boa inteligibilidade com uma gama espectral muito maisreduzida. Ensaios realizados por diversos investigadores dernonstra-ram que quase toda a informa~ao necessaria a cornunicacao verbal estacompreendida entre as freqU!ncias de 200 cis e 6000 cis. Foi igualmenteverificado que, diviclindo a gamade frequencia (200 cis, 6000 cis) emfaixas com igual conteudo informatlvo para a comunicaeao verbal,a inteligibilidade correspondente a totalidade da gama considerada eigual a media dos valores das inteligibilidades que corresponderiarn acada urna das faixas.Quando se trata de avaliar reducoes de inteligibilidades provocadas porruidos, pode-se simplificar, considerando-se unicamente as trl!s oitavas(600, 12(0), (1200, 2400), e (2400, 48(0).Designa-se por -Ntve! de Interferencia no Conversacao, Me (SpeechInterference Level. SIL) a media aritmetica dos nlveis sonoros de inten-sidade db estimulo perturbador nas tres faixas indicadas. 0 NIC, deter-minado no interior de urn recinto, pede ser uti lizado como Indice paraavaliar a possibiUdade de se estabelecer comunica~o verbal, de seutilizar? telefone e, ainda, como elemento para determinar qua! a redu-

TABELA 5.3 - Valores de NICdistancia NivEL DE CONVERSA


33/67

~i:1 l0,


34/67

essencialmente Iigado ao nivel de ruido devido a estas atividades. Aescolha do local, das rnaquinas ,etc. deve ent ao ser tal, que 0 nivel deruido nao ultrapasse certos limites.No caso dos ruidos produzidos no local serem fracas ou inexistentes(ate li e de desenho, quarto de dormir, etc.) a conforto acustico estaessencialmente Iigado ao nivel de ruido de fun do e aos ruidosespecificos.

5.4.3.1 - Limites superiores do nive! de ruido de lundaau do ruido ambiente

Os valores referem-se a ruidos intrusos vindos do exterior, de caratercontinuo e ininteligiveis (transite, vent ilacao) , 0 va lo r ,-CR espec if icadonao deve ser excedido em nenhuma faixa.As eurvas alternativas CRA devem ser consideradas como umasolucao de maximo compromisso. Com este cri terio, a presence desons graves de alto nivel provocara desajustes nervosos.

Tabela 5.4 - Limitesj superiores do nivel de ruidode fundo ou do ruido.ambienteLOCAL

- Sa la s p ar a concertos-Estudios de radio-Teatros de opera-Teatros com rnais de 500 pessoas- Te at ro s C O m m en os de 5 0 0 p e ss o as-Salas de musica (escolas, etc.)-Salas de aulas. e conferencias (5 0 pessoas)-Estudios de televisao-Salas de assernbleia (com arnplificacao)-Habi ta~ao e hote is (area de dormir)-Cinernas-Igrejas-Salas de aulas e conferencias (2 0 pessoas)-Hospitais '-Bibliotecas-Restaurantes- A te li e, g i na si o s (com arnplificacao)

CR dB(A)

CR 20 25CR 20 25CR 20 2 5CR 20 25CR25 30CR 25 30C R ,'! 5 30CR 25 30CR 2 5-30 35CN . 25-30 35CR 30 35CR 30 35CR 30 35CR 30 35CR'l 40 IR 5 50CR 50 55

t-I\!I

60

5.4.3.2 - Limites superiores do nivel de ruidos particulares

Para as ruidos particulat es , e praticarnente impossivel dar l imitesnumericos, pois basta urn certo ruido ser apenas percebido no meio doru ido de fundo para que ele seja intoleravel, ao passo que UIn outro ruidode varias dezenas de decibels maier que a ruido de fundo podera nlocausar incomodo. E provavel que, quanta mais urn ruido particular forduradouro, au se repetir muitas vezes, mais sua ernergencia devers serpequena, em relacao ao ruido de fundo, para que ele produza efeitosincornodos equivalentes.A ss im , n urn quarto de dorrnir pode-se admitir que a nivel de ruido subaa 60 ou 65 dB (A) durante a passagern de urn aviao , caso nao houvermais que uma ou duas pass-agens durante a noire, enquanto que nao sep ode ra a dr ni ti r que 0 nivel de ruido devido a uma bomba de circulacaodo aquecimento ultrapasse a 30 dB (A), se 0 ruido durar toda a noi te.Se 0 ruido especifico for constituido de muslca ou palavra, 56 seraa ce it av el n ur na habitacao quando toda inforrnacao contida na origemdesaparecer. Vimos que, no caso da palavra, isto se traduz par umafaixa de inteligibilidade nula. . . , ..No caso da rnusica, nao existe enteric particular de inteligibilidade.Assinalamos que a informacao contida na music a e bastante perslste~-te: a percepcao de algumas freqii encias e suficiente para reconstltuHu rn a r ne lo d ia conhecida.

5.S - Operacoes

5 ,5 .1 . V eri fi ca r que 0 rurco produzido por um a m aqu in a com 0seguinte espectro tem urn nivel corrigido de aproximadamente 90dB(A).

12 5 2 5 0 500 lk 2 k 4 k 8 kf (cis) 65NSI ( dB) 95 105 96 8 1 80 8 2 76 6 8

61

I1i ~Iii jil:ii l

5,5.2. Determinar em que faixas de frequencias deve ser tratado 0


35/67

ruido produzido pela mesma maquina, para se ajustar aos cri terios deBurns e de Beranek, para locais industriais (aplicr-ndo fig. 5.4).5,5.3. Verificar que, s e nao forem tomadas medidas de isolamento, umaconversacao perto da maquina 56 podera ser mantida falando-se muitoforte e a nao mais de 0,.5m do interlocutor.5,5.4. Verificar que, se se aplicar a maquina urn sistema isolante com 0seguinte espectro de enfraquecimento:

f (cIs) 6 5 1 2 5 2 ~ 0 5 0 0 lk 1 k 4 k s icenfraquecimento (dB) . 1 2 17 20 2 2 2 3 2S 33 -38,~

ja sera possivel conversar em voz normal a distancia de 1,8 m e que 0ruido correspondera a urn criterio de ruido CRA 70.5.5.5. 0 ruido nurna fabrica chega aos seguintes niveis:f (cis) 6 5 1 2 5 2 5 0 5 0 0 1 k 2 k 4 k 8kruido (dB) 9{J 92 92 90 84 78 71 60

No escritorio, contiguo a essa fabrica; e necessaria i10der manter umaconversa a distancia n110maior que 0,60 m, em nivel normal. Nessecaso, sera toleravel 'urn maximo de 59 dB NIC (tabela 5.3)Adrnitindo uma certa dificuldade na comunicacao, podemos aplicar ascurvas CRA (fig. 5.6). A curva CRA-59 da os seguintes valores:nivel admissivel (dB)

A diferenca entre 0 ruido e 0 nivel admissivel da 0 isolamentonecessario em cada faixa de freqiiencias:

isolarnento necessario (dB)Devera ser agora procurado urn fechamento que Iorneca como minimotal isolamento. No case, qualquer material solido e hornogeneo, de uns.1 5 kg/m' J resolve. Na.o importa que 0 isolamento seja exagerado nosagudos; urn isolamento sob medida C : praticamente impassive! de seachar (fig. 5.9) .62

T I I- ISOLAMe: NTO DE UM FECHAMENTu 1 - - ' . . . . .- SIMPLES DE IS Kg./mZ\ ,.. .-

. . .- ISOLAMENTO~ - - _ NEe SSARI07,....:;7 ~

V r-,/' ~/

40It)-,:,2 30WoI-- 20Zw2 10:3oIII 37.5

7575150

150300

300600

FIG. 5.9

600 I.Z00 2.400 4.8001.200 2.400 4.800 9.600

faixas de oitava cis

6 3

. j

, ;,


36/67

6 - Isolamento sonora -Aspectos tecnicos

6S

6.1 - Principics do isolamento sonora


37/67

1jI

Nesta secao ampliaremos os conhecimentos- que foram levantados noitem 3.4, no terceiro capitulo.Em primeiro Iugar lernbraremos que uma absorcao extra, no local doruido, reduzira a intensidade do sam reverberante, ajudando assim 0isolamento; porern, e born dizer, desde 0 inicio, que tal reducao egeralmente muito pequena em relacao a reducao obtida por isolamen-to. Quer dizer: absorcao extra nilo e substitutivo de adequado isola-mento. Assim, por exemplo, se a local tiver originalmente paredesaltamente refletoras - uma oficina ~, urn forro acustico poderareduzir 0 som no interior em ate 10 dB, mas isso deve ser comparadocom os 50 dB que isola uma parede de tijolo rnacico. Esse 10dB sao,porern, importantes, em combinacao com a sistema isolante, pois paraelevar em 10dB 0 isolarnento, seria necessario quadruplicar 0 peso dofechamento. Se, pelo contrario, 0 local ja tiver uma quantidade razoavelde a bs or ca o ~ por exemplo, uma sala rnobiliada -, um forro acusticodiminuiria 0 nivel interior ao maximo em 3 dB.Dois tipos de isolamento devem ser considerados separadamente:isolamento contra ruido aereo e isolamento contra ruido de impacto 0- - i i r i m C ; ;- i r o ' se refeie a ruidos que se originam no ar: por exemplo, radios,etc.; 0 segundo se refere a impactos: passos, batidas nos fechamentos ,etc.

6.1.1 - Isolamento contra ruido aereoAs ondas sonoras que inc idem num fecharnento produzem umavibracao no mesmo - obviamente em quantidade muito pequena,impossivel de ver, ou, geralmente, de sentir ~ e este, vibrando, irradiaenergia para 0outro lado.A quantidade de isolamento que 0 fechamento produz depende dafrequencia do som incidente e das caracteristicas construtivas da

6 7

1

parede. A lei de massa (jil enunciada no item 3.4) indica que 0 A lei de massa indica que, se for precise urn grande isolamento, sera


38/67

isolamento "aurnenta em apr,oximadamente 6 dB para cada auplica-~aE~de rnassa, Este aumento deve ser observado juntamente com 0aumento do isolamento, em funcao da freqiiencia, tambern de aproxi-madamente 6 dB por oitava.Larnentavelmente, essa simples lei de massa nao se aplica paraqualquer frequencia, sendo que 0 fecharnento, considerado como umamembrana vibrante , sofre certas deforma96es na sua forma de vibrar.

fo ~ fc f c/sF IG . 6 .1 - EN FRAQUECIMENTO EM FUN (AO

DA FREQUENC IA ------

EdB

Assim, exist irao algumas frequencias de ressonancia da membrana,para as quais esta tendera a vibrar fortemente (ou nac, segundo 0 seuamortecimento). A experiencia mostra que, para freqiiencias baixas,inferiores a s de ressonancia, 0 isolamento naosegue a lei -d~ma~;-'~-'-depende dascaracteristicas de rigidez do fechamento. Para asfreqiien-cias superiores as de ressonancia (a partir do dobro da I'freqiiencia deressonancia), 0 isolarnento e controlado pela lei de massa ate uma ceriafreqiiencia, onde se produz uma nova diminuicao do isolamento. Isto edevido a coincidencia da freqiiencia do som incidente com a Ireqiienciade urna vibracao parasita, natural do fechamento, que se produz nadirecao de sua superficie por ondas de sorn que nela incidemobliquarnente. Depois dessa tal freqiiencia de coincidencia ou freqiien-cia critica, a rigidez do Iechamento adquire importancia por urn certo

..periodo, depois do qual novamente 0 isolamento sera controlado pelalei de massa.: 0 comportamento do fechamento pode ser entaoseparado em tres regioes , com caracteristicas proprius. Estudos feitaspor Beranek determinaram valores aproximados para os diferentesmaterials.68

necessario aumentar consideravelmente 0 peso do f echamento . Obv ia -mente, isto tern limites, fazendo-se necessario procurar outros siste-, /mas, 0 mais usual e a chamada parede dupla. 0 isolamento produzido _por e s t a s c r entre 5 e 10 dB superior ao produzido por uma paredesimples do mesmo peso.Urn aspecto importante, que muitas vezes se esquece, e que 0isolamento de urn sistema construtivo se define pelo seu lade maisfraco. Varios pontos podem ser levantados: 1) nao adiantara separarcom uma parede muito isolante duas salas.contiguas, se0 ruldo puder setransmitir por outros eaminhos (pela estrutura, par exemplo, au saindoe entrando por janelas abertas); 2) materiais com muitos poros

_.__i~_Qncretocelular, tijolos vazados) transmitern ~llIto rnais do que-urnmaterial macico, do mesmo peso; 3) uma porta au uma janela comdiferente indice de enfraquecimento do resto da parede abaixamsensivelmente 0 isolamento global (item 3.5.2. na unidade 3); 4) forrosfalsos, Ieves, apoiados em paredes que nao continuam ate 0 tetoocasionam canais apropriados para a conducao dos ruidos indesejados.

6.1.2 - Isolamento contra ruido de impacto

o casomais importante e 0 impacto no piso - par exernplo, passos. Asonoridade que tais impactos ocasionam no local contiguo dependerada construcao do piso e, especialmente , de sua superficie. 0 rnelhor eagir diretamente nessa superficie; usar superficies macias que possarn

. "absorver 0 impacto: tapetes, placas de borracha ou cortica, Como taisacabamentos nao sao sernpre possiveis au suficientes, a s vezes enecessario tratar a propria construcao do piso. No caso, a teoria indicauma separacao estrita e herrnetica entre as superficies d o piso e do tetoimediatamente inferior, seja atraves de estruturas independentes ou, 0que e mais comum, com a chamado pjso flutuante. Este consiste emuma laje de concreto (au urn piSO de tabuas de madeira) apoiada numacapa de material flexivel -la de vidro, isopor, borracha, etc. - quepor sua vez se ap6ia na laje estrutural 0 importante e que em nenhumponto se estabeleca uma comunicacao 'direta entre 0 piso e 0 forroinferior; inclusive na juncao com a parede, 0 piso estara separadodesta pelo material flexivel por baixo do rodape,

6 9

I, !. I,1; ~i 'I I,i

I

70 Estes criterios supoem todas as janelas fechadas. No caso de uma au


39/67

dB~

0t! 60,~0(I) W(I) 0w lS 50UW ~a . . J0I-~ 1 4 0. : ! ! ! : en:E 0wo a:1- '1 .11Z < E 301 .11:E (I)


40/67

Uma parede dupJa de 1 /2 tijolo com camara de ar de peJo menos 5 emsera ta rnbem possfvel, sempre que sejam utilizados somente gramposborboleta para ligar ambas as. paredes. Se nao fossern totalmenteindependentes uma da outra, 0 isolamento seria menor do que 0produzido par uma parede de 1 tijolo. Paredes ~up!as de outrosmaterial s serao utiiizaveis, sempre que tenham uma densidade superfi-cial global nao menor que 450 kg/m'. Ainda e possivel utilizar concretoporoso au similar, com massa superficial de 250 kg/m2,sempre que acamara for maior que 7 em, 0 Grau II para apartamentos sera obtidocom qualquer parede solida com mais de 250 kg/m' demassa superficial.A fig. 6.4 indica criterios para as maxirnos niveis sonoros adrnissiveisno local de recepcao, provenientes de. ruldo -de 'impacto no andarsuperior, produzidos' por u rn a m aq uin a de impacto norrnalizada(atentar para a fato de que 0 criteria se refere a niveis admissiveis enao a isolantes necessaries, como no criterio anter ior). Os Graus I e IIsao correspondentes aos precedentes,

80 I" I 1ill I I -, I r"Q- G reu II 1->~ ~ro . _ _ . . . ~ I~ - . . . ~":rau I "~~ ~~ ~ ~'.~. I -l: III0860 .oc t It; " " " " ' i iNLI J " 'It: ~ I- ,... -I 1"", ,~Zool-~ . . . . . ,tnUoc t ""J e, t-- '.. .LlJl:>- .,'z ~ 4 - - - - .. Medicoes com Linoleo no PiS < . e 1-'ct :> 1 I I 1 I~ It: 3Q I I t 1100 ZO O '100 800 160G s.aoo

fREQUENCIA CENTRAL CAS FAIXAS DE OITAVA cis.FIG. 6.4 - ISOLAMENTO PARA surnos DE IMPACTO

72

criteria:Grau I: itens 31,32,33, e 34 com acabamento rnacio; 3 S .Grau II: alern dos anteriores, os itens 36 com acabarnentos macio oumedio ; 37;38;39;40 e 41.

6.3 - Detalhes construtivos

Detalharemos alguns dos procedimentos listados acima:Por entrepiso de concreto se en te nd e u rn a laje de concreto refcrcadc ,au composta de blocos de concreto vazado, au ainda paineis pre-moldados de concreto vazado, com rnassa superficial nao inferior a 200kg/rri ' e com espessura de pelo menos 10 ern,o assoalho flutuante de madeira sera ccmposto de tabuas pre gad as asarrafos que descansam sabre urna camada de material flexivelestendida sobre a entrepiso de concreto. Os sarrafos de nenhum modopodem estar em cantato com 0 entrepiso. Por mo ti v es e s tr ut u ra is , seforem usados assoalhos de tabuas macho-Iemea, estes deverao ser depeJo menos 20 mm. A capa de material flexivel pode ser feita de H i devidro ou de rocha, em colchoes de fibras longas, de uma polegada deespessura com densidade de S a 10 kg/rn". Podem ser utilizadas aindachapas de isopor (2 0 mm), ou cortica (1 0 mm).Uma laje flutuante de concreto deve ter pelo menos 40 rom deespessura e apoiar-se sobre uma capa de material flexiveI, queinclusive contornara as bordes da laje , a fim de preservar 0 isolarnentodo sistema estruturaJ. Uma boa mistura para 0 concreto e 1:2 :4 ,cimento, areia, brita, sendo esta de nao mais de 1 cm de diametro, Aslajes flutuantes de concreto nao podem ser utilizadas em locals de maisde 1 5 rn'. ou de comprimento de mais de 5 m, devido as p o ss lv e is d e fe r-macoes na secagem do material ,Obviamente nao poderjio ser construidas paredes apoiadas nas lajesflutuantes, pois, sobrecarregando estas, apertar-se-ia demais 0 mate-rial fl exivel, perdendo-se as suas propriedades isolantes.o forro suspenso pode aumentar cons ideravelmente 0 isolamerito deurn piso com respeito aos ruidos aereos, porern, geralmente, naoacrescenta isolamento aos ruidos de impacto. Todavia, devera cumpri r

IfI

7 3

certas condicoes: ter mais do que 25 kg/m', nao ser exageradamenterigido. ser totalmente herrnetico com respeito ao ar e as elementos de TABELA 6,2"": ' ISOLAMENTOS MAxIMOS EM FECHAMENTOS


41/67

suspensao devem set tao poucos e flexiveis quanta possivel, Osentrepisos de madeira indicados deverao ser feitos de sarrafos demade ira dura, on metal, e le va ra o u rn a sso alho de tabuas macho-femea, se nao houver outra indicacao.

6.3.1 -- Fechamentos moveisMu ita s d as te oria s de arquitetura contemporanea exigern a construcaode grandes espacos com separacoes m6veLs pa ra ' c ri a re r n diferentessu b- espacos .Desde a ponto de vista acustico, nunca sera possivel obter bornresultado no isolarnento com p ain eis m ov ers , pais e te s d ev er ao serleves para serem transportaveis e ainda sent muito diflcil obter urn bornselarnento das juntas. '_Urn isolamen to analogo ao correspond ente a uma porta - uns 20 dB-sera obtido com urn sistema de paineis de duas folhas de compensadode madeira de 3 mm sobre urn bastidor de madeira com as juntas bernseladas com borracha au material analogo. Aumeritando urn pouco arnassa, e possfvelchegar a urn isolamento de uns 25 dB, mas para obtermaior isolarnentoe necessano recorrer a fechamentos duplos. Comdois destes, separados uns 20 em, e possivelchegar a urn isolamento de40 dB. Tambern sera possivel obter40dB com urn fechamento simples,porern de maior tamanho, que podera ser icado ou deslizado a urn lado.Paraisso devera ter uma massa superficial nile menor a 120 kg/m',

6.3.1.1 - Portas e jane/asNa tabela 6.1 aparecem alguns tipos de construcao de portas e janeiascom as seus valores medics de indice de enfraquecimento. Sempre queseja necessario urn isolamento consideravel, sera necessaria usarfecharnentos duplos e, em casos excepcionais, a bibliografia ofereceexemplos de const ru~6es especiais.A tabela 6.2 da ideia do grau de isolarnento que pode ser obtido numfechamento cornposto, com base na relacao de superficies de janelas eparedes.74

COM ]ANELASTIPO D E P er ce nt ua l d e area: j anela f eehada /pa rede (%)JANELA 100 75 5 0 33,3 25 ' 10 , d e sprez fve lSim ples (E . 2 0dB ) 20 .21 23 25 2 6 30 50D upla (E . 40 dB) 40 41 43 44 45 47 50o vidro considerado foi de 3 mm e a janela dupla com uma cdmara dear de 5 em , No caso de se aumentar essa cAmar a a te un s 30 em , 0 isola-mento, ja a partir dos 1 0 0 O J o de janela, podera ser de 50 dB.A tabela 6.3 indica aproximadamente a variacao de enfraquecimentode urn fechamento composto, com u rn a r el ac ao superficial fixa deportaJparede de 7%. A varia vel sera 0 indice E da parede, eo .resultadoe 0 indice global de enfraquecimento do fechamento.TABELA 6.3 - ISOLAMENTO GLOBAL EM FECHAMENTO

COM PORTASTIPO D E - I SOLAMENTO DO FECHAMENTO (dB)[PORTA 2 5 30 35 40 45 50, le ve . jun ta si rnp le s 23 25 27 27 27 27lev e - jun ta selad a 24 28 30 3 2 32 3 2pesada . junta selada 25 29 33 35 3 7 37

TABELA 6.1 - Isa /ar rie nto m edia e m rra 'ns miss Go a ere a. ( Pa rk in )Esta tabela indica os valores medias do isolamento, na faixa de 100 a3200 cis de rnateriais au sistemas usuais de construcao: entrepisos,pa redes,' janelas e portas, Supoe-se que nao exist~~ nem vazios n~mfrestas nestas construcoes, exceto quando especificamente mencio- _nados. ,Estes valores numericos 96 podem ser levados em conside .ray~ao comoguia, pais a efetividade do isolamento depende de su~ vanacao com afrequencia e ainda porque as diferencas nas construcoes afetam essesvalores. __Deve ser ainda lernbrado que 0 isolamente obtido aa pratica dependenao 56 do isolarnento da-veaayao em particular, mas t~m~ben: d~ suaarea em relacao it absorcao nos locaise ~a transrmssao _md'.re~a.Nenhuma previsao especifica pode ser Ieita para a transrrnssaoindireta, exceto dizer que sera desprezivel para veda\r~es que isolernmenos que 4{ ) dB. Nas tabelas seguintes, as valores acima dos 40 dB

75

permitern que a transrmssao indireta na o esteja presente, quando as 1 6 ) B stu ca do d e g esso so bre m alh a, 1 em, d os d ois la do s d os s arr afa s d e '


42/67

estruturas forem usadas de modo mais au menos [I licional.Com relacao a sua area, os valores dados tern si' lc' escolhidos pararepresentar ta o aproxirnado quanta 0 possivel 0 i so lamen to o b ti doentre duas salas normalmente rnobiliadas de din ensoes medias,quando toda a area da parede ou do piso e da construcao especifica,As consideracees que precedem levaram a adocao dos degraus de 5dBna apresentacao dos valores. Continuar com divisoes mais finaspoderia levar a uma ideia errada da aproximacao esperada.Esti rnativas para outros solidos, paredes seladas, const rucoes de pisosque nao aparecem nestas tabelas, podem ser feitas a partir da curva da"lei de rnassa ".

ParedesCerca de 55 dB1) 45 em de tijolo rnacico au pedraCerca de 50 dB2) 23 em de t ij ol o r na ci co (ou 30 ern de tijolo vazado) rebocado.3) 18 ern de concreto agregado miudo (d = 2,~ t/m') rebocado,4) 30 em de concreto com agregado graudo (d ::: 1,6 t/m') rebocado.

'- 5) Ouas placas de concreto celular de 8 ern, rebocadn, corn cimara de arnao men or de 8 ern, com grampos "borboleta" au serngrampo algum.Cerca de 45 dB6) 12 ern de tijolo macico, rebocado.7) 10 em de concreto com agregado rniudo,8) 20 cm de concreto com agregado graudo, rebocado.9) Duas placas de concreto celular de 5cm, rebocado com carnara de arnao inferior a 3 em, 'grampos borboleta.Cerca de 40 dB10) 8 em de concreto celular, rebocado dos dois lados.

... .11) 5 em de concreto com agregado rniudo.Cerca de 35 dB12) 5 em de co_ncreto celular, reboeado dos do i s lados.13) 6 ern de tijolo vazado, rebocado dos dois lados.14) Estuque (3 camadas) aos dais lad os de sarrafos de 10 cm.Cerea de 30 dB15) Painel de duas pia cas de eompensado de madeira ou fibra prensada,de 6 mm, sobre sarraf'os de 6 em, com 5 em de Iii de vidro nas cavidades,

r , - "f r trt : - .rt: -~.-

76

1 0 em.Cerca de 25 dB1 7 ) E stu ca do d e g esso sa bre m alh a, 1 em, s ab re s arr afo s.Cerca de 20 dB18) Placa de polpa de madeira aglomerada de 1I2", dos dais lados deurn marco de madeira.

Ianelas e portasCerra de 45 _dB19) Duas portas de 5 em de madeira rnacica, com todas as frestasadequadamente seladas, criando uma carnara de ar entre elas,20) Janela dupla de vidros de 3 mm, separados de 20 em, bern seladas,com absorvente no bastidor interior entre os vidros, Melhor i solamentonos graves se obtem usando placas de vidro de 6 rom.Cerea de 35 dB21) 0 mesmo que 20, vidros separados por 10 ern.22) Janelas duplas m6veis com vidros de 3 mm, com 20 cm deseparacao, em bastidores de madeira ou metal, Iechadas , mas naoseladas, com absorvente no marco interior entre as vidros.23) Duas portas compostas (ocas, com compensado de madeira oufibra prensada de 3mm de cada lado) com frestas seladas e carnara dear.Cerca de 30 dB24) lanela de placas de vidro de 6 mrn, todas as bordas seladas.25) Porta rnacica de 5 em, todas as bordas seladas.Cerra de 25 dB26 ) Janela de placas de vidro de 3 rnm, todas as bard as seladas,27) Porta rnacica de 5 ern, com frestas normais nos cantos.Cerca de 20 dB28) Janela simples de vidro de .3 mm sabre bastidores de madeira OLlmetal, normalmente fechada, porern nao se\ada.29) Porta composta (idem 23) com frestas seladasCerea de 15 dB30) 0 mesmo que 29 com frestas norrnais nos cantos.

77

Nota: estes valores estimativos referem-se a isolarnento de paredesentre habitacoes, Para 0 isolamen to entre uma habitacao e urn ruido do Cerca de 30 dB


43/67

ar l ivre, 0 isolamento geral deve ser reduzido em 5 dB.Entrepisos

Cerca de 50 dB31) Laje f lutuante de concreto de 18 em, rebocada no teto, comqualquer acabamento do piso.32) Entrepiso de concreto, rebocado no teto, com prso flutuante demadeira au de material afim.33) Entrepiso de concreto, com forro pesado livrernente suspenso equalquer acabamento no piso.34) Entrepiso de concreto, rebocado no teto com 5 em de argamassaleve par cima.35) Entrepiso de vigas de madeira, corn assoalho flutuante, forroestucado e 5 cm (15 kg/rol) de argamassa de cal e areia diretamentesabre a ferro. apoiada em paredes grossas.Cerca de 45 dB36 ) 'Entrepiso de concreto rebocado no teto com qualquer acabamentode piso.37) Entrepiso de vigas de madeira, piso de tabuas macho-fernea, comIorro estucado e 5 ern de argamassa de cal e areia diretamente acimadeste.38) Entrepiso de viga de madeira, assoalho flutuante, forro estucado e8 em de lfl de rocha (au similar) diretamente sabre 0 forro (paredesgrossas) .Cerca de 40 dB39) Entrepiso de vigas de madeira, piso de tabuas macho-fernea, forrode gesso de 1 em sobre malha e 8 em de l~ de rocha (ou similar) direta-mente sobre 0 ferro.40) Entrepiso de vigas de madeira, piso de tabuas macho-fernea e forroestucado.41) Entrepiso de vigas de madeira com assoalho fiutuante e I em deforro de gesso sobre malha.Cerca de 35 dB42) Entrepiso de vigas de madeira, assoalho de tabuas macho-femea eforro de gesso de 1 em sabre malha.

II \l ,


44/67

ACABAMENTO DO ASSOALHO AVALIA~AO DOISOLAMENTO

MACIO MEDIO DURO DE IMPACTO31 a 41, inclusive 32-35 M uito b orn

42 - 43 - 44 36 - 37 - 38 32 Born45 31 - 33 - 34 - 41 Pobre

39-40-42-43-44-45 31-33-34-36 Muito pobre-_

80

7 - Projeto de isolamento acustico

,I .

81


45/67

o primeiro passe num projeto de isolamente.acustico e controle de ruidoeo planejamento. Is to quer dizer a serie completa de operacoes prepa-ra t6rias, desde aescolha do lugar, seguida pelo projeto do edificio,vizinhanca e ruas, ate a deflnicao da posi9ilo em planta e alcado deuma tubulacao.E pena que 0 som nao seja representado nos desenhos. Por exemplo,urn pequeno retangulo com a indicacao "gerador diesel" parece taoinocente que, aparentemente , nao existe razao para nao proje tar urndormitorio a poucos metros dele. Se, pelo contrar io, a representacaografica da rnaquina t rouxesse automaticarnente uma grande manchapreta, de uns 45 m ou mais de diametro, mostrando a ruido produzidopor ela, talvez esse importante aspecto nao fosse descuidado. ~ a _ < : > _ ~bastante insist ir sobre a necessidade de real izar u rn e st ud o compie topara evftar ter que projetar sistemas altamente is 0 1 a n t e s quandoa cons--trur;ilO estiver ja comeeada OU, ainda, pier, quando estiver acabada,

---'-tendo entao que serresolvidas como "remendos". -Parkin PIQpo_eJl,S s~l!ime~8!as:a) Separar com a maior distancia possive! as fontes de ruido das areasque precisem de silencio.b) Planejar edif icios ou locais que nao sejam part icularmente suscet i-ve is ao rufdo, para funcionarem como espaco intermediario entrefontes .sonoras e areas que precisem de silencio .c) Situar as dependencias que possam ser fontes de ruido empartes doedificio onde jli existam 'outras fontes de ruido (inclusive exteriores),Inversamente, situar dependencies que precisem de silencio empartes tranqtiilas do edificio.d) Situar rnaquinas e fontes que transmit am seus ruidos atraves daestrutura, se poss ivel , diretamente acima das fundacoes, A estruturaali e geralmente rnais pesada e por isso mais isolante. Ainda mais: asvibracoes poderao ser absorvidas diretamente pela terra.e) Atencao para os pontos fracos: uma janela aberta, ou uma porta

83

leve, numa parede pesada e muito isolante, levara 0 isoiamento globala niveis muito b aix os , a pe sa r d as m elh or es in te nc oe s d o c on str uto r.Definido 0 isolamento necessaria entre dois ambientes, calcular-s

elementos de acústica arquitetônica

Documents