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1 Acadêmica de Engenharia Civil, da Universidade Paranaense, Campus Toledo. E-mail:

[email protected]. 2 Prof. Orientador, Tit., do curso de Engenharia Civil, da Universidade Paranaense, Campus Toledo. E-mail: [email protected]

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL UNIVERSIDADE PARANAENSE, CAMPUS DE TOLEDO/PR

TRABALHO FINAL DE CURSO - TFC

ESTUDO DE MATERIAIS E DE TÉCNICAS PARA ISOLAMENTO ACÚSTICO

Adriana Wenzel Feitoza da Silva Santos1

Felipe Gustavo Isernhagen2

RESUMO

O tratamento acústico é fundamental na atualidade, tendo em vista o grande desenvolvimento

das áreas urbanas e de máquinas, que levou a um consequente aumento da poluição sonora.

Sendo assim, este trabalho tem o objetivo de realizar uma seleção dos principais tipos de

materiais e de técnicas para isolamento acústico, visando o conforto e melhoria da qualidade de

vida pois, minimiza os efeitos fisiológicos e morfológicos nocivos, causados pela exposição

constante a ruídos. Para tanto, estudou-se os principais materiais utilizados atualmente para o

isolamento de paredes, tais como: lã de rocha, lã de vidro, cortiça e fibra de coco; além das

técnicas massa-mola-massa e DryWall. Concluiu-se que para paredes externas, a melhor

conformação, dentre as analisadas em relação ao custo/benefício, foi a de reboco/alvenaria/lã

de rocha, que possui espessura total de 240 mm, índice de redução sonora 53 dB, custo de R$

168,43; e para paredes internas: gesso cartonado/fibra de coco/gesso cartonado, com espessura

total de 86mm, índice de redução sonora RW(dB) 56, e custo de R$ 354,31.

Palavras-chave: Comparativo. Eficiência. Ruídos. Normas técnicas da ABNT.

ABSTRACT

Acoustic treatment is crucial nowadays due to the great development of urban areas and

machines, which has taken to a strong increase of noise pollution. Thus, this study has aimed

to achieve a selection of the main types of materials and technics for soundproofing intending

the comfort and the quality of life improvement for minimizing the harmful physiological and

morphological effects caused by the continuous exposition to noises. For that, it was studied

the main materials that are used currently for the wall soundproofing, such as rock wool, glass

wool, cork, coconut fiber; besides the mass-spring-mass and DryWall techniques. It was

concluded that for the external walls, the best frame, among all the analyzed ones in relation to

the cost / benefit was the one of plaster/brickwork/rock wool with a total thickness of 240 mm,

with a sound reduction index of 53 dB, costing R$ 168,43; and for the internal walls: gypsum

plaster/coconut fiber/gypsum plaster, with total thickness of 86 mm and sound reduction index

of Rw(dB) 56 and cost of R$ 354,31.

Key words: Comparative. Efficiency. Noise. Technical standards of ABNT.

2

1 INTRODUÇÃO

Ferreira (2010) afirma que a música surgiu juntamente com a humanidade e seu estudo

e desenvolvimento deu origem à acústica. Tendo em vista que com o passar do tempo diversas

pesquisas foram realizados com o intuito de entender a propagação da onda sonora, tais como:

a percepção de timbre por Aristóteles (384-322 a.C.); a velocidade do som por Galilei Galileu

(1564-1642) e Mersenne (1558-1648); a interferência da temperatura na propagação do som de

Lagrange (1736-1813); e a dedução de expressões para a obtenção do tempo de reverberação

por Wallace Clement Sabine (1868-1919).

Estas descobertas possibilitaram a aplicação do isolamento do som em construções.

Levando-se em conta que apesar das inúmeras aplicações e benefícios trazidos pelo som, o

excesso de ruídos e a poluição sonora são responsáveis por causarem irritabilidade, estresse,

desconcentração, distúrbios de sono, que em graus extremos pode levar à deficiência auditiva.

Sendo sua prevenção crucial para o bem-estar e a garantia da qualidade de vida da população.

Diante do exposto o presente trabalho busca estabelecer um comparativo entre custos e

benefícios dos principais materiais e técnicas utilizados para o isolamento acústico em paredes,

analisando-os quanto ao custo-benefício, a espessura e a redução sonora. Para tanto, diversas

fontes literárias foram examinadas.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Acústica é a ciência que através da física estuda as ondas sonoras - vibrações mecânicas

que se propagam em um meio elástico podendo ser sólido, líquido ou gasoso - bem como sua

produção, propagação e recepção (FERREIRA, 2010).

Ademais, é a responsável pela descoberta das aplicações do som em áreas como:

geociências, engenharia, biociências e artes. No entanto, até atingir essa gama de possibilidades

de aplicações, demonstradas na Figura 1, a área da acústica física fundamental sofreu muitos

estudos e desenvolvimento (BISTAFA, 2011).

3

Figura 1 - Subgrupos de atuação da acústica nas áreas da engenharia, geociências, artes e

biociências.

Fonte: BISTAFA (2011, p. 6)

2.1 DEFINIÇÃO DOS PRINCIPAIS CONCEITOS DA ACÚSTICA

Para melhor compreensão dos estudos da acústica, faz-se necessário a análise de alguns

de seus conceitos, sendo eles:

2.1.1 Som

Conforme Barbosa (2015), o som é o resultado da vibração de uma fonte, que transmite

energia através da colisão das moléculas do meio de propagação e essas por sua vez geram

compressão e rarefação, causando uma diferença de pressão, que formam ondas longitudinais.

Essas, são captadas e identificadas pelo ouvido humano.

4

2.1.2 Ruído

Fernandes (2013), afirma que os ruídos são sons considerados inconvenientes,

desagradáveis e podem ser perigosos. Isso porque podem alterar o bem-estar psicológico e

morfológico das pessoas.

2.1.3 Frequência, amplitude e comprimento de onda

Como afirma Couto (2014), a amplitude é a altura gerada pela diferença entre os pontos

médio e máximo/mínimo de pressão na direção da propagação da onda, em dado instante de

tempo. De tal forma que quanto menor a amplitude, menos energia ela transporta e

consequentemente menor é a intensidade da pressão sonora, como demonstrado na Figura 2.

Já a frequência é o inverso do período, tempo necessário para que a onda seja repetida

em amplitude e fase (e representado como comprimento de onda na Figura 2), sendo medida

em Hertz (Hz). O ouvido humano constata apenas sons de 20 a 20000 Hz (COUTO, 2014).

O comprimento da onda é a divisão da velocidade do som no meio (dada em metros

percorridos), pela frequência da onda em questão. É importante notar que diferentes estados

(sólido, líquido ou gasoso), materiais e temperaturas, acarretam em uma variação da velocidade

de propagação (BISTAFA, 2011).

Na Figura 2, pode-se observar a demonstração da amplitude e comprimento de onda,

através da representação gráfica da pressão versus distância, de uma onda sonora gerada por

um diapasão, um instrumento em formato de forquilha que ao vibrar emite a nota lá como

referência de afinação.

Figura 2 - Propagação de uma onda sonora gerada por um diapasão.

Fonte: Bistafa (2011, p. 20).

5

Onde:

𝜆 = comprimento de onda;

𝐴 = amplitude;

𝑃𝑚𝑎𝑥 = pressão máxima;

𝑃𝑚𝑖𝑛 = pressão mínima;

𝑃 = pressão sonora;

𝑋 = distância;

𝑃(𝑋) = pressão versus distância.

2.1.4 Decibel (dB)

Existem diversas intensidades do som, portanto, fez-se necessário a adoção de uma

função logarítmica que interprete o nível de pressão sonora correlacionado com a audibilidade

humana, o decibel. De tal forma que 0 dB (3000 Hz) é o som mais baixo audível e 130 dB

(20000 Hz) o mais alto, sendo que em 160 dB, o ponto máximo da escala, ocorre a perfuração

instantânea da membrana do tímpano (COUTO, 2014).

A Figura 3 mostra curvas isofônicas, curvas de mesma sensação sonora, que

correlacionam o nível sonoro com a frequência. No entanto, quando se mede os ruídos com

instrumentos, a sensação captada pelo ouvido humano é menos precisa do que pelos aparelhos.

Figura 3 - Curvas isofônicas (de mesma sensação sonora), que correlacionam o nível sonoro

(dB), com a frequência (Hz).

Fonte: Mateus (2008, p.3)

6

Dessa forma, surgiu a necessidade da criação de curvas de ponderação A, B e C

(contidas na Figura 4). Essas servem para níveis de pressão baixo (40 dB), intermediário (70

dB) e elevados (100 dB). Portanto, deve-se escolher a que mais se enquadra ao estudo afim de

obter resultados realistas (MATEUS, 2008).

Levando-se em conta que o conforto acústico varia de acordo com cada ambiente, os

intervalos de conforto são regulamentados pela NBR 10151:2003 e NBR 10152:1987.

Figura 4 - Curvas de ponderação A, B e C, correlacionadas com o nível de pressão sonora

(dB).

Fonte: Mateus (2008, p.4).

2.2 EFEITOS OCASIONADOS PELOS RUÍDOS

O ruído por não ser um som harmônico, traz muitos efeitos colaterais. Esses, são

exprimidos por mudanças fisiológicas e morfológicas. Por consequência o indivíduo fica mais

propenso a ser afetado por efeitos nocivos causados por ruídos (RODRIGUES, 2015).

Alguns problemas que podem ser causados, são:

• Deficiência auditiva: ruídos com longa duração e intensidade acarretam em

perda da capacidade auditiva (paracusia e tinittus), que pode levar a dificuldade

na percepção de discursos.

• Diminuição da capacidade de execução de tarefas: a poluição sonora aumentam

os erros e diminui o desempenho e a motivação na execução de tarefas.

• Interferência na comunicação: dificulta na compreensão de discursos, levando à

7

deficiências comportamentais e pessoais, tais como: incerteza, falta de

autoconfiança, irritação e desconcentração.

• Perturbações do sono: um sono ininterrupto é necessário para bom

funcionamento fisiológico e mental. No entanto, ruídos ambientes causa

dificuldades em adormecer, redução e alteração do estágio do sono. Por

consequência leva à fadiga, alterações de humor e bem-estar, indisposição,

dentre outros (RAMOS; LOPES; SILVA; 2010).

• Distúrbios cardiovasculares: os ruídos resultam alterações nos sistemas

hormonais o que altera temporariamente a tensão arterial, frequência cardíaca e

vasoconstrição. Com exposição prolongada, pode-se desenvolver hipertensão e

doença isquêmica cardíaca (RAMOS; LOPES; SILVA; 2010).

• Distúrbios na saúde mental: apesar de não ser o causador, é o acelerador e

intensificador dessas doenças, dentre elas: ansiedade, stress emocional, náuseas,

instabilidade, dores de cabeça, alterações de humor, histeria, neuroses, dentre

outras (RAMOS; LOPES; SILVA; 2010).

2.3 NORMAS TÉCNICAS

A NBR 10151:2000 regulamenta os níveis de pressão sonora aceitáveis em dB(A) para

diferentes áreas de edificações, visando o conforto da comunidade. Como pode-se visualizar na

figura 5.

Figura 5 - Níveis de pressão sonora em dB(A), para diferentes tipos de zonas de edificações,

avaliados nos períodos diurno e noturno.

Fonte: Tabela 1 NBR 10151/2003

Já a NBR 10152:1987 normatiza os níveis de conforto acústico compatíveis com cada

ambiente. No entanto, é somente utilizada para avaliar a adequação de um ambiente à sua

8

melhor forma de utilização de modo a garantir conforto, não sendo aplicável à fiscalização.

Figura 6 - Níveis de pressão sonora médio em dB(A) máximos e mínimos, para diferentes

locais.

Fonte: Tabela 1 – NBR 10152/2017

A NR 15 estipula limites de tolerância para a exposição a ruídos diários, como contidos

na Figura 7. Além disso, regulamentou 115 dB como sendo o limite de tolerância, já que pode

provocar a ruptura do tímpano.

9

Figura 7 - Níveis de ruído em dB(A) e seu tempo máximo de exposição permitido.

Fonte: Anexo Nº 1 – NR 15

Na NBR 15575:2013 avalia-se o desempenho acústico em edificações habitacionais,

sendo que a mesma consiste em 6 partes, estas estabelecem intervalos afim de regimentar,

respectivamente, os requisitos gerais e os sistemas: estruturais, pisos, vedações verticais

internas e externas, coberturas e hidrossanitários.

2.4 ÍNDICE DE REDUÇÃO SONORA PONDERADO (𝑅𝑤)

A fim de contabilizar a redução sonora obtida pelos isolantes, os fabricantes aferem os

índices de redução para cada banda de frequência, em laboratório, fazendo-se uma ponderação

das várias leituras de modo a obter o valor aproximado do isolamento obtido. No entanto esse

índice está sujeito a erros, como qualquer experimento realizado em laboratório, sendo eles:

variação da espessura, montagem incorreta dos materiais isolantes, mau uso dos equipamentos

de medição, dentre outros fatores. Desta forma, podem ocorrer variações do valor final obtido

na obra (FERREIRA,2007).

10

2.5 MATERIAIS PARA ISOLAMENTO ACÚSTICO

Para atender as NBR’s foram desenvolvidos diversos estudos sobre materiais que podem

atuar como isolantes acústicos. Além disso, essa gama vem crescendo devido às constantes

pesquisas na área de desenvolvimento. Dessa forma, alguns dos materiais mais utilizados na

construção civil atualmente são:

2.5.1 Lã de rocha

Composta por fibras de basalto aglomeradas com resina sintética. Pode ser aplicada em

forros, divisórias, dutos de ar condicionado e tubulações. Pois é um isolante térmico,

incomburente, não corrosível e imputrescível, não poluente ou nocivo e resistente a

temperaturas de 50°C à 70°C. Encontrada no mercado em diversos dimensionamentos nas

formas de manta, camada, placa ou flocos (CATAI; PENTEADO; DALBELLO; 2006).

2.5.2 Lã de vidro

É uma fibra mineral fabricada com sílica e sódio aglutinada com resinas sintética e

composta por filamentos de vidro. Apesar de ser relativamente cara, ela tem a vantagem de não

pegar fogo, não sofre ataque de animais, e não putrifica. Sendo muito utilizada em ambientes

de incombustibilidade obrigatória e comercializada em rolo de diferentes dimensionamentos

(CAZELOTO; TAMANINI; 2003).

2.5.3 Cortiça (aglomerado negro de cortiça)

É uma solução de enchimento leve, utilizado para aplicação em betonilhas, paredes

duplas interiores e pavimentos. Além de ser bom isolante acústico, é durável, impermeável,

isolante térmico e possui boa resistência mecânica. Encontrada em rolos, placas e granulados

de diversas espessuras e tamanho (RAMOS, 2014).

2.5.4 Fibra de coco (corkoco)

A fibra é misturada à cortiça expandida, tratando-se de um dos melhores materiais

absorventes de ondas de baixa frequência. Ademais, é resistente, durável, isolante térmico e

produzido de matéria prima renovável (CATAI; PENTEADO; DALBELLO; 2006).

11

2.6 TÉCNICAS PARA ISOLAMENTO ACÚSTICO

2.6.1 DryWall (gesso cartonado)

Sistema de divisórias com material absorvente ao meio. Sendo composta de aço

galvanizado com placas de gesso (resiste à compressão) revestidas por papelão (resiste à

tração). O material absorvente do meio pode ser lã mineral se houver a necessidade de melhorar

a resistência mecânica, além da acústica. Essa técnica possui menor peso e espessura, se

comparado com paredes de alvenaria, além disso não precisa de argamassa. Outro fator notável

é que os índices de isolamento dependerão do material colocado ao meio do gesso e suas

espessuras (LAMOUNIER, 2008).

Figura 8 – Drywall

Fonte: KNAUF, 2018.

2.6.2 Massa-mola-massa

Constrói-se paredes duplas com espaçamento, podendo este ser deixado vago ou

preenchido com material isolante. Quanto maior o espaço entre as barreiras maior será a

absorção da pressão sonora. Ademais, é recomendado a utilização de materiais diversos ou de

diferentes espessuras para não ocorrer excitação (SIMÕES, 2011).

12

Figura 9 –Massa-mola-massa

Fonte: O Autor, 2018.

3 METODOLOGIA

Realizou-se inicialmente uma leitura seletiva e estudo comparativo dos principais

materiais utilizados no tratamento acústico, onde buscou-se artigos científicos e livros

correlacionados com o isolamento.

Após essa pré-seleção de bibliografias, fez-se uma pesquisa crítica e reflexiva sobre as

técnicas massa-mola-massa e DryWall, além dos materiais: lã de rocha, lã de vidro, cortiça e

fibra de coco. Sendo que ela foi realizada quanto a viabilidade, com base nos custos de aplicação

e produção, bem como na avaliação da eficiência de acordo com o nível de pressão sonora

reduzido.

É notável que outro fator que afeta a eficiência do isolamento é a espessura, já que é

inversamente proporcional a propagação, no entanto o preço também sofre sua influência.

Dessa forma, fez-se necessário a comparação do benefício obtido em contraste com o aumento

de custo para a avaliação do desempenho.

Para tanto, as espessuras e preços foram cotados em três empresas que exigiram sigilo.

Já na análise da viabilidade realizou-se a divisão do preço por índice de redução sonora afim de

mensurar o material de melhor custo/benefício.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

A partir da análise e leitura seletiva de bibliografias, selecionou-se dados de valor de

espessura, redução da pressão sonora e preço por metro quadrado de material, sabendo-se que

a alvenaria é de blocos cerâmicos furados, montou-se as Tabelas 1 e 2.

13

Tabela 1 – Espessura do material, índice de redução sonora 𝑅𝑤, preço por metro quadrado.

Paredes

Material Espessura (mm) Espessura

total (mm)

Rw

(dB)

Preço

(R$/m²) R$/Rw

Paredes duplas em alvenaria (Massa-Mola-Massa)

1-Reboco/alvenaria/

fibra de coco e

cortiça

Reboco 20 + alvenaria 150 +

fibra de coco e aglomerado

negro de cortiça 40 +

alvenaria 110 + reboco 20

340 53 204,3 R$ 3,85

2-Reboco/alvenaria/

cortiça


aglomerado negro de cortiça

40 + alvenaria 110 + reboco

20

340 53 190,05 R$ 3,59

3-

Reboco/alvenaria/lã

de rocha


lã de rocha 40 + alvenaria

110 + reboco 10

240 53 168,43 R$ 3,18

Paredes duplas mistas

4-


de rocha/gesso

cartonado


lã de rocha 40 + gesso

cartonado 15

215 55 315,58 R$ 5,74

5-


de vidro/gesso

cartonado


lã de vidro 40 + gesso

cartonado 15

135 56 233,64 R$ 4,17

6-


de vidro/gesso

cartonado


lã de vidro 30 + gesso

cartonado 13

173 62 225,2 R$ 3,63

Paredes interna (Drywall)

7- lã de rocha/gesso

cartonado

Gesso cartonado 13 + lã de

rocha 48 + gesso cartonado

13

74 42 296,88 R$ 7,07

8- lã de rocha/gesso

cartonado

Gesso cartonado 15 + lã de

rocha 48 + gesso cartonado

15

78 44 323,7 R$ 7,36

9-

Reboco/alvenaria/

cortiça

Gesso cartonado 15

+ aglomerado negro de

cortiça 30 + gesso cartonado

15

60 45 327,99 R$ 7,29

10- fibra de

coco/gesso

cartonado

Gesso cartonado 13 + gesso

cartonado 10 + fibra de coco

40 + gesso cartonado 10 +

gesso cartonado 13

86 56 354,31 R$ 6,33

Fonte: O Autor (2018).

14

Tabela 2 – Espessura do material, índice de redução sonora 𝑅𝑤, preço por metro quadrado.

Paredes em alvenaria

Material Espessura (mm) Espessura

total (mm)

Rw

(dB)

Preço

(R$/m²) R$/Rw

11-

Reboco/alvenaria


reboco 20 150 40 129,5 R$ 3,24

12-

Reboco/alvenaria


reboco 20 190 46 135,95 R$ 2,96

13-

Reboco/alvenaria


reboco 20 240 52 158,15 R$ 3,04

14-

Reboco/alvenaria


caixa de ar 30 + alvenaria 110

+ reboco 20

330 50 155,27 R$ 3,11

Fonte: Ferreira, 2007.

Observando-se nas Tabelas 1 e 2, os materiais isolantes para paredes externas (1-6),

percebe-se que 3 - Reboco/alvenaria/lã de rocha é a configuração de parede que possui o menor

preço por índice de redução sonora dentre as observadas. Todavia, possui a segunda maior

espessura.

No geral, constata-se que a técnica paredes duplas mistas gera espessuras totais de

paredes menores do que quando comparada às de massa-mola-massa. Sendo que sua utilização

acarreta em maior área útil.

Além disso, sua redução sonora é maior. Dentre as técnicas de paredes duplas mistas

analisadas a que possui maior custo/benefício é 6-Reboco/alvenaria/lã de vidro/gesso cartonado

pois possui menor preço por índice de redução sonora e sua espessura não é tão grande.

Do mesmo modo, analisando-se materiais isolantes para paredes internas (7-10), nota-

se que apesar do aumento do preço, o material 10 - fibra de coco/gesso cartonado tem maior

índice de redução sonora, ademais a espessura é próxima aos outros materiais, fazendo com que

seja o melhor em custo/benefício.

Observando-se as variações de espessuras nas paredes construídas com reboco e

alvenaria (11-14), nota-se que a que possui menor R$/Rw é a que possui uma alvenaria de 150

mm, além disso possui a segunda menor espessura. Já a parede de alvenaria de 110 mm apesar

de possuir o menor preço por metro quadrado, sua redução sonora é pequena, o que demonstra

a inviabilidade de sua utilização.

No caso da lã de rocha/gesso cartonado 13 mm e lã de rocha/gesso cartonado 15 mm,

por serem os mesmos materiais observa-se que o aumento de quatro milímetros de espessura

acarretou em um ganho de apenas dois decibéis a mais de redução, enquanto o custo aumentou

para R$ 26,82, sendo impraticável seu uso.

15

5 CONCLUSÃO

Percebe-se com esse breve estudo, nos expoentes analisados em suas obras disponíveis,

que a poluição sonora está presente no meio social da maioria das pessoas, praticamente em

todos os ambientes da sociedade. Quanto às edificações, estas poderão ser melhoradas com

investimentos na construção civil, através de estudos técnicos e de materiais e estes quando

implementados, trarão benefícios para a saúde e bem-estar das pessoas. Fazendo um

comparativo dos materiais e técnicas estudados e analisados nas Tabelas 1 e 2, com relação ao

melhor custo/benefício conclui-se que para paredes externas: Reboco/alvenaria/lã de rocha com

espessura total 240 mm, índice de redução sonora RW(dB) 53, custo de R$ 168,43; para paredes

internas: gesso cartonado/fibra de coco/gesso cartonado, espessura total 86mm, índice de

redução sonora RW(dB) 56, custo R$ 354,31.

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