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Faculdade de Arquitetura e Urbanismo Disciplina: Conforto Acústico- 5º Semestre Prof: Miriam Nardelli – CONFORTO ACÚSTICO “O som como fenômeno físico e suas consequências para o ser humano” 2 “O som como fenômeno físico e suas consequências para o ser humano” Índice Item Paginas: 01: O que é o som 04 02: (Tabela) A veloc. do som e sua propagação por div. Materiais 05 (Figura) A onda sonora 05 (Tabela) Níveis de Intensidade Sonora 06 03: Freqüência 06 04: Altura 07 05: Timbre 07 06: Intensidade 07 07: Potência do som 07 08: Escala de decibéis 08 (figura) Analise do som incidente 09 09: Reflexão 09 10: Difração 09 11: Refração 10 12: Mascaramento 10 13: Efeito Doppler 10 14: Ressonância 10 15: Eco 11 (Figura) O eco 11 16: Eco palpitante 11 17: Reverberação 11 18: Absorção do som 12 19: O dB- Decibel 12 20: O ouvido humano: como percebemos o som 14 (figura) O ouvido humano- corte 16 (Figura) Limites de audibilidade 17 21: Conseqüências para o ouvido humano 17 (figura) O edifício-“Por onde o som se propaga (corte)." 17 22: Propagação ao ar livre 18 23: Influência dos ventos 18 24: Influência da temperatura 19 25: Influência da vegetação 19 26: Efeito das nuvens e fogs na propagação do som 19 27: Absorção do som no ar 19 28: Meio de controle dos ruídos 19 28:01: Distância 20 28:02: Evitando sons direcionais 20 28:03: Barreiras de proteção 20 28:04: Efeitos de proteção causados por barreiras 21 (figuras) croquis diversos 21 28:05: Efeito da barreira sobre a difração 21 (figuras) croquis diversos21 28:06: Projeto arquitetônico 21 3 Croqui da edificação 22 Croqui das aberturas 22 Croqui das barreiras 22 28:07: Isolando acusticamente o edifício 23 29: Isolamento acústico/ Definição e Cálculos 23 Tabela Materiais e Sistemas/ Isolamento acústico 24 Tabela ( cont..) 25 Tabela ( cont...) 26 Tabela ( cont...) 27 (figura) Parede com materiais-absorção 27 (figura) Parede com materiais-absorção 28 30: O efeito Mala/ Mola/ Massa 30 31: A absorção do som 31 32: Propagação do som sobre superfícies absorventes 31 Tabela -Coeficientes de Absorção 32 Tabela -Coeficientes de Absorção (cont) 33 Tabela -Coeficientes de Absorção (cont) 34 33: Reverberação 34 34: Materiais Acústicos 35 34:01: Unidades pré-fabricadas 36 34:02: Reboco acústico e materiais de spray 37 34:03: Manta acústica 37 34:04: Paredes de alvenaria 37 34:05: Tijolos maciços de terra cozida 37 34:06: Tijolos ocos 37 34:07: Tijolos porosos 38 34:08: Tijolos com cinzas ou escória de ferro 38 34:09: Concreto armado 38 34:10: Concreto com cinzas ou escória de ferro 38 34:11: Concreto de pedra pomes 38 34:12: Concreto celular 38 34:13: Madeira 39 34:14: Aglomerados de fibras de madeira 39 34:15: Aglomerados de aparas ligadas com cimento ou gesso 39 34:16: Tabiques 40 34:17: Aglomerados de fibras 40 34:18: Cortiças 41 34:19: Algodões e lãs 42 34:20: Feltros e tapetes 43 34:21: Vidro 44 34:22: Vidros e cristais 44 34:23: Algodões 44 34:24: Seda 44 34:25: Amianto 45 34:26: Metais 45 34:27: Aço 46 34:28: Alumínio 46 34:29: Quando devem ser empregados materiais especiais 47 4 01: O que é o Som: “O som é uma perturbação que se propaga nos meios materiais e é capaz de ser detectada pelo ouvido humano. A perturbação ou pulso é gerada por um corpo que vibra, transmitindo suas vibrações ao meio que o rodeia." As moléculas deste meio sofrem alternadamente compressões e rarefações acompanhando o movimento do corpo. Essa variação de pressão é logo comunicada às moléculas vizinhas do meio, criando ondas longitudinais de compressão e rarefação que partem do corpo “(De Marco, Conrado). As moléculas do meio porem não se deslocam. Elas oscilam em torno de suas posições de equilibrio e o que se propaga é o movimento oscilatório. (fig. Silva, Pérides) Trata-se, portanto, da transferência de energia, de um ponto a outro, sem o transporte de matéria entre os pontos. 02: Velocidade do som (v) “A velocidade com que o movimento oscilatório se transmite de um campo a outro, varia com a matéria em que o som se propaga. É a velocidade de propagação do som... quanto maior a compressibilidade e a densidade do meio, mais rápida vai ser a propagaçãoda onda” (Raes, A.C) O quadro a seguir indica seu valor em alguns materiais que interessam à arquitetura: 5 Materiais Velocidade de Propagação Ar 343 m/ sg Água 1.450 m/ sg Aço 5.000 m/ sg Alvenaria 3.000 m/ sg Madeira 1.000 a 4.000 Cortiça 500 Borracha 50 Á partir da fonte, o som se propaga em todas as direções, segundo uma esfera. Entretanto, dependendo da fonte sonora, pode haver uma maior concentração de energia em um determinado sentido, evidenciando-se assim o seu dimensionamento. (Fig.Ramalho) “O som requer um meio qualquer para se propagar (sólido, liquido ou gasoso). Dessa forma, pode-se concluir que o som não se propaga no vácuo” (Carvalho, Régio Paniago) “Uma das importantes características de uma fonte sonora é a sua direcionalidade, que é a maneira em que isso distribui o som em uma região livre de superfícies refletivas. Para boas condições de audibilidade, essa característica deve 6 receber especial consideração na localização dos auto-falantes em todo o sistema de ampliação do som” (Carvalho, Régio Paniago) “Os sistemas de amplificação sonora são pois naturais e não constituem nenhuma deficiência por parte dos projetistas antes, são o único caminho disponível ara atingir a perfeição do sistema acústico que requer o bom auditório. Não concluamos entretanto que se possa desprezar o projeto de acústica física e geométrica do local. Os sistemas eletrônicos são apenas uma complementação do projeto, a fim de aperfeiçoá-lo” (Silva, Pérides). “ Níveis de Intensidade de Sons Comuns Limiar da dor................................................................................. 120 dB Martelamento da chapa de aço a 1 m. do ouvido....................... 100 dB Cabine do avião...........................................................................100 dB Maquina de rebitar a 10 m de distância........................................ 100 dB Ruído numa rua Central movimentada........................................... 95 dB Interior de uma fábrica barulhenta................................................. 90 dB Martelo Pneumático........................................................................90 dB Orquestra Sinfônica a 10 m distancia........................................... 85 dB Rádio tocando alto........................................................................ 80 dB Escritório barulhento...................................................................... 75 dB Conversação normal...................................................................... 60 dB Escritório....................................................................................... 55 dB Interior de residência na cidade.................................................... 45 dB Interior de residência num sitio ou fazenda.................................. 25 dB Conversação em voz baixa........................................................... 20 dB Murmúrio....................................................................................... 15 dB Limiar de Audibilidade................................................................... 0 dB (Tabela de Raes, A.C.) 03: Freqüência (f) “A freqüência com que o som se propaga em um meio elástico é o numero de oscilações (ou ciclo por unidade de tempo) (período –segundo) F= 1/T c / sg (ciclos por segundo) 7 “A freqüência mede-se em ciclos por segundo ou Hertz( Hz). O movimento de cada molécula pode-se descrever graficamente, colocando em abscissas o tempo e em ordenadas o deslocamento da posição de equilíbrio. O valor Maximo atingido no período se chama amplitude. O espectro é outra forma de indicar o mesmo movimento oscilatório mostrando a amplitude em função da freqüência”. (De Marco, Conrado) 04: Altura “É a qualidade que permite ao ouvido diferenciar sons graves de sons agudos. A altura depende apenas da freqüência do som. O som será tanto mais grave quanto menor for a sua freqüência. Ele será mais agudo, quanto maior for sua freqüência.” (Ramalho) 05: O timbre É a qualidade que permite reconhecer o instrumento emissor do som. 06: Intensidade (I) “Para que tenhamos a sensação da audição, além da necessidade de estar o som no intervalo de 16 a 20.000 oscilações por segundo, isto é, ter determinada altura, é necessário que ele tenha uma certa intensidade sonora." A intensidade sonora I, medida em watt/ cm2 é a quantidade de energia sonora W, medida em watts, que atravessa um centímetro quadrado de área, perpendicular à direção em que o som se propaga. É calculada pela formula: I = w/ seg Onde w é a potencia sonora (watt ) S é a superfície onde incide (cm2) O nível de intensidade sonora, nível de som ou nível acústico é a leitura em dB, fornecida por um medidor de nível de som construído e operado de acordo com as especificações oficiais” (Silva, Pérides) 07: Potência do som(E) “É uma característica da fonte; é medida pela taxa de fluxo de energia emitida; sua unidade de medida é o Watt (W)” (Silva, Pérides) 8 08: Escala de decibéis “A pressão do som próximo de uma rotação de turbina, na velocidade máxima é sempre mais que um milhão de vezes a pressão perto dos lábios de uma pessoa produzindo um fraco assobio. Em acústica nós devemos lidar com quantidades que se estendem por um amplo espectro. Por essas e outras razões é que é sempre conveniente descrever e medir essas quantidades em uma escala logarítmica chamada escala de decibéis. O decibel (abreviado dB) é uma unidade que denota a diferença entre dois valores de potencia, intensidade e pressão do som. É costume comparar a pressão de todos os sons com 0,0002 dinas por centímetro quadrado. Essa é uma escolha arbitrária, mas aproxima-se da pressão mínima do som que é audível ao ouvido humano. O nível de pressão do som de uma onda sonora refere-se a um nível de som quando medido por um decibelímetro sendo uma pressão de P dinas por centímetro quadrado, definido como: Sendo I 1 e I2 as intensidades de 2 sons, I, sendo maior que I2, então: O valor de Io (intensidade de referência em watts por centímetro) deve ser estabelecida. Para a maioria das temperaturas do ambiente em intensidade de 10 -16 watts por centímetro quadrado, correspondeaproximadamente a uma pressão sonora de 0, 0002 dinas por centímetro quadrado. Entretanto, é usual admitir-se a um Io um valor de 10-16 watts por centímetro quadrado.” (Silva, Pérides) Mais adiante retomaremos os cálculos que nos permitirão trabalhar com o som de modo a podermos adequar os ambientes ao conforto acústico. 20 log10 P/ 0,0002 dB 10 log10 I / Io dB 9 (fig. Parkin) “Parte dessa energia de vibração das moléculas da parede deverá ser dissipada sob a forma de calor, devido aos atritos que as moléculas enfrentam em seu movimento ondulatório; outra parte voltará ao primeiro meio, somando-se com a onda refletida e o resto da energia contida na vibração da própria parede produzirá a vibração do ar do lado oposto, funcionando a parede como uma nova fonte sonora que criará uma onda no terceiro meio” (De Marco, Conrado) 09: Reflexão “Por exemplo, se a onda encontra a parede de um material muito poroso, como uma fibra mineral, aquela porção da onda que é transmitida dentro da parede é transmitida dentro da parede, sofre considerável atenuação propagando-se dentro do material. A redução na intensidade é devida à perda da viscosidade dentro dos poros capilares do material. A vibração das fibras do material sempre contribui para a atenuação.” 10: Difração “Considere um plano de ondas chocando-se com uma superfície muito grande na qual existe uma abertura que é pequena em comparação com o comprimento de onda... de acordo com o principio conhecido como principio de Huygens, que estabelece que cada ponto da frente de onda a cada instante pode ser visto como uma fonte secundária 10 de ondas, a abertura pode ser vista como uma fonte da qual o som se espalha em ondas esféricas” .(Knudsen, Vern O & Harris,Cyril M.) Muito cuidado, portanto com a presença de frestas ou orifícios nas divisões ou paredes, que se transformam sempre em centros irradiadores de som! 11: Refração Refração do som é similar ao que ocorre com a luz. A direção da onda muda de direção após atravessar o meio de diferente densidade. 12: Mascaramento “Quando se recebem simultaneamente dois sons, um deles pode ocultar o outro. Esse ultimo faz-se então imperceptível. Trata-se de um efeito particularmente notável quando os dois sons tem freqüências próximas. Mede-se pela elevação do umbral de audibilidade do som mascarado ou inclusive por uma perda de sensibilidade do ouvido, causada pela presença do som mascarador. Isso explica porque alguns ruídos da casa são imperceptíveis durante o dia e insuportáveis durante a noite; durante o dia, eles ficam mascarados pelos ruídos urbanos”. (Knudsen, Vern O ) 13: Efeito Doppler “O efeito Doppler é uma característica observada nas ondas quando são emitidas ou refletidas por um objeto que está em movimento em relação ao observador. O comprimento de onda observado é maior ou menor, conforme sua fonte se aproxime ou se afaste. No caso de aproximação, a freqüência aparente da onda recebida pelo observador fica maior que a freqüência emitida. Ao afastar-se, a freqüência aparente diminui. Um exemplo típico é o da ambulância que ao aproximar-se, parece mais agudo e ao afastar-se, mais grave” 14: Ressonância “Quando os objetos são atingidos por uma onda sonora, entram em vibração. Às vezes, para algumas freqüências, a vibração é tão grande que o objeto“soa ”- cacos de vidro, vasos sobre o piano ou auto-falantes,etc. Para todo corpo físico existem, em função de suas formas e dimensões, uma ou várias freqüências que, quando excitadas 11 por uma onda sonora que as contenha,provocam a vibração do corpo, resultando um som da mesma freqüência, em forma mais ou menos audível” (De Marco, Conrado) “Ressonâncias são úteis se são distribuídas através do expectro e sua magnitude controlada. Isso é alcançado pelas mesmas medidas que aquelas empregadas para diminuir a reverberação e assegurar boa distribuição do som”. ( Meyer, Burris e Goodfriend). 15: Eco “O eco é um fenômeno que acontece quando o som é refletido por uma ou mais superfícies, retorna a um mesmo refletor num intervalo maior do que 1/ 15 do segundo”. (Carvalho, Régio Paniago) “A partir de 22 m do anteparo, o ouvinte escuta dois sons: note que a distancia percorrida dividida pela velocidade do som no ar é igual a 1/15 do segundo...em recintos fechados, se o prolongamento do som( reverberação) for além do necessário, aí teremos estabelecido um eco” (fig e texto-Carvalho, Régio) 16: Eco palpitante “É a sucessiva reflexão que ocorre, notoriamente, entre paredes paralelas e estreitas” (Climaco, Rosana) 12 17: Reverberação “Quando o som permanece em um espaço fechado, isso persiste pela reflexão de superfície em superfície até tudo ser transmitido para outro meio (a parede) absorvido pelo tapete ou ter escapado através do duto de ventilação. O tempo que leva para diminuir para um milésimo de sua intensidade inicial (60dB), depois da fonte ter parado, é chamado tempo de reverberação. O tempo de reverberação é de cinco seg. em algumas igrejas e na câmara anecóica, é praticamente zero. Reverberação faz presente a musica. O montante da reverberação é derivado de avaliação subjetiva de edifícios existentes.” (Knudsen, Vern O) A reverberação pode ser calculada como um número de freqüências para assegurar fidelidade ao som original e é desejável para todas as partes do espectro musical. Mais adiante iremos nos aprofundar na importância da reverberação a ser atingida em cada ambiente e como os materiais absorventes deverão ser utilizados de forma calculada para que possamos manter esse nível adequado à atividade a que se destina. 18: Absorção do som O comportamento acústico dos materiais será objeto de aprofundamento mais adiante, em item especifico. Entretanto, como estamos discorrendo sobre aspectos do som em sua propagação, cabe citar como ocorre a absorção dessa energia ao incidir sobre as superfícies de um ambiente. “A natureza das superfícies nas quais a onda sonora cai, determina quanto vai ser absorvido. Em geral, superfícies duras, não porosas, propiciam a menor absorção (ou funcionam como os melhores refletores), enquanto superfícies porosas e aquelas que podem vibrar, absorvem mais o som. Quando a energiasonora é absorvida, ela é convertida em energia térmica( calorífica), mesmo sendo muito pequeno o volume de calor. Como a pressão do ar momentaneamente aumenta ou diminui na superfície de um material poroso, devido à chegada das ondas sonoras, o ar flui ( circula) dentro ou fora dos poros e a fricção ocorrida entre as moléculas do ar, movimentando-se no espaço estrito entre os poros, muda algumas das energias sonoras. Realmente não existe um material 100% absorvente” (Parkin,H) 13 19: O dB-decibel “A mínima intensidade física que uma onda sonora deve ter para que seja audível é aproximadamente 10 -12 w/ m2. Por outro lado, se a intensidade física exceder aproximadamente um w/ m2, ela provoca efeitos dolorosos. O ouvido humano não é excitado linearmente pela intensidade física do som. Assim, ao se dobrar a intensidade física de um determinado som, o ouvido distingue um som mais forte, porém não duas vezes mais intenso” (Ramalho) “A soma de níveis sonoros (NSI) de duas ou mais fontes, não é igual a sua soma aritmética e sim à soma logarítmica. Por exemplo, duas fontes emitindo 80 e 70 dB, respectivamente não resultarão em 150 dB e sim em 80,4 dB. Vejamos como se calcula: NSI1= 70 dB, portanto 10 log I1/I0, então I1/I0= 107 NSI1= 80 dB, portanto 10 log I2/I0- então I2/I0=108 NPS (dB) = 10 x log10 (107+108) NPS (dB) = 10 x log10 (10.000.000 + 100.000.000) NPS (dB) = 10 x (log10 110.000.000) NPS (dB) = 10 x 8,41 NPS ( dB)= 80,41 dB (Cálculos e ex. de Carvalho, Régio) Experiências mostram que, para se medir a intensidade auditiva, também denominada nível sonoro do som, deve-se usar a escala logarítmica. Considerando Io a menor intensidade física de som audível (geralmente 10 -12 w/ m2) e I a intensidade física do som que se quer medir, define-se intensidade auditiva ou nível sonoro β de um som, o expoente a que se deve elevar o 10 para obter a relação I / Io. Então: Pela definição de logaritmo decimal, podemos escrever: 10 β= I / Io 14 β =log I /Io onde β é a medida em bel (símbolo B), nome dado em homenagem a Alexander Graham Bell, inventor do telefone. Geralmente na pratica, medimos β em uma unidade menor, o decibel-dB, sendo 1dB+ I/10 β. O barulho do tráfego na cidade é de 90dB; um conjunto de rock produz intensidades audíveis de 125 dB e o barulho de um avião a jato aterrissando, é de aproximadamente 140 dB. Já está provado que uma exposição prolongada a níveis sonoros acima de 85 dB, geralmente ocasiona um dano permanente ao ouvido” (Ramalho) 20: O ouvido humano - como percebemos o som ( fig. Parkin, O) O órgão da audição ou ouvido humano é constituído pelo ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno. “O ouvido externo compõe-se do pavilhão auditivo-uma cartilagem de perfeita forma para uma eficiente captação de sons- que é ligada por um tubo a uma membrana; o tímpano. 15 O ouvido médio é uma cavidade repleta de ar que se comunica com o interior da boca por outro tubo-a trompa de Eustáquio. Normalmente, esse conduto possui as suas paredes “coladas”, abrindo-se quando se processa uma brusca mudança de pressão externa, com a finalidade de manter uma pressão constante em ambas as superfícies opostas do tímpano. Possui o ouvido médio três aberturas, fechadas por tres membranas que são respectivamente: o tímpano, a janela oval e a janela redonda; Três pequenos ossos, articulados em cadeia e engenhosamente ajustados uns aos outros, formam uma espécie de “ponte articulada” entre o tímpano e a janela oval; são eles: o martelo, a bigorna e o estribo. As ondas sonoras fazem vibrar o tímpano que transmite estas vibrações através da cadeia de ossos à janela oval. A área do tímpano é vinte vezes maior do que a da janela oval. Estando o ouvido interno cheio de líquido, a cadeia de ossinhos atua como um sistema de alavancas, reduzindo a amplitude das vibrações e concentrando ao mesmo tempo a energia recebida do tímpano naquela superfície vinte vezes menor. Destarte, esta cadeia óssea resolve o problema de transmissão de ondas de ar para um meio líquido. Apenas uma parte do ouvido médio interessa propriamente à audição, sendo que a outra- os chamados canais semicirculares- rege as funções ou sentidos de equilíbrio e direção. Escavado no osso que contem o ouvido interno, está um tubo enrolado como um caracol. É dentro desse osso que realmente se processa a audição. O caracol é dividido em toda a sua extensão por uma “fita” ou lamina helicoidal. Sobre essa parede estão situadas as células sensitivas. Esta membrana, que é presa ao osso somente pela base, vai se estreitando cada vez mais, enquanto o diâmetro da secção transversal do caracol vai aumentando. Quando o liquido que enche o caracol vibra, a membrana supra referida também vibra e as células “tocam” então a parede rígida do sistema. Uma vez tocadas, as células sensitivas transmitem a sensação ao cérebro. Diminuindo de largura a membrana divisória acima, seu período de vibração variará com aquela dimensão, o que significa que os vários trechos da membrana estão afinados para diferentes notas. Conforme o período da nota, vibrará um determinado trecho da membrana de modo análogo à vibração que tem lugar em determinada corda de um piano, quando se reproduz em suas proximidades, uma determinada nota. (ressonância). 16 Em função do lugar que ocuparem na extensão da membrana, as células que batem contra a parede do osso, serão capazes de transmitir ao cérebro, sensações muito diversas. Daí pode-se concluir que as células auditivas não são sensíveis ao som, mas a um contato mecânico, como atrás descrevemos”. (Carvalho,Benjamim) A seguir, figura do livro de Knudsen, Vern O nos mostra os limites mínimos e máximos de audibilidade, bem como situa zonas aproximadas onde se situam atividades como palestras e a música. (Fig. de De Marco, Conrado) 21: Conseqüências para o ouvido humano “A ação do ruído sobre os seres humanos pode ter conseqüência de dois tipos; influência generalizada sobre o sistema nervoso e lesões do aparelho auditivo. Mesmo 17 ruídos vagos, que não são percebidos conscientemente, usam assim a energia nervosa e por conseqüência, pode ser causa de problemas inconscientes” (Zeller, W) O que define um ruído é todo som para nós que possui características desagradáveis, irritantes, perturbadoras, dolorosas, etc. A noção de ruído é muitas vezes uma noção subjetiva. Diversos são os tipos de ruído: vibrações, ondas de choque, infra-sons, etc. Há os ruídos naturais da cidade e novamente aqui reencontramos o conceito da cidade sonora, ruídos de vozes, gritos, fenômenos naturais. Orientamo-nos muitasvezes pelos sons da cidade e a presença de um ruído perturbador pode interferir em nosso reconhecimento espacial e ameaçar nossa própria segurança. Por outro lado, um nível muito fraco de ruído de fundo pode ter conseqüências do posto de vista psíquico, podendo dar sonolência, reduzir nossa vigilância e criar centro embaraço ao curso de certos períodos de atividade. Um mínimo de ambiência sonora é necessária no curso de certos períodos de atividade. Ruídos a níveis elevados podem indiretamente causar acidentes, afetar a linguagem, provocar a fadiga auditiva e chegar mesmo a prejuizos irreversíveis. Podem causar problemas psicológicos, problemas de equilíbrio e acidentes de trabalho. Sob o efeito de ondas de choque, explosão ou variações bruscas de atmosfera, pode-se romper o tímpano, a cadeia de ossos e ter conseqüências definitivas. .Há ruídos úteis, como os que se destinam aos sinais de escape, de alarme, localizadores, sendo que esses devem estar de 15 a 20 dB acima do nível de ruído de fundo. convivemos com sons hamoniosos e ruídos desagradáveis, muitas vezes em espaços de convivência como nos edifícios das cidades. Veremos a seguir, corte de um prédio mostrando todos os caminhos seguidos pelo som, através das frestas, das janelas, dos poços de ventilação e exaustão, através da laje, sons que se somam aos que vem da rua, dos veículos no trafego intenso das cidades, dos animais, das pessoas, de máquinas e equipamentos. A esse ruído aéreo, como vimos anteriormente, vem aumentar o desconforto, quando ele existe, as vibrações que são transmitidas pelas ondas de som, que são ondas mecânicas 18 (vide abaixo fig. de Knudsen) 22: Propagação do som ao ar livre: A propagação do som é afetada pela temperatura, umidade, vento e temperatura. Curiosa seleção das prioridades da topografia e da metereologia devem ser feitas ao se estudar um sitio sobre o enfoque do conforto sonoro. “A quietude é a mais importante das considerações na seleção do local... longe das artérias de tráfego, ambos na terra e no ar, deve ser protegida de todos os lados pela natural declive das colinas em torno, por barreira artificial e por um denso crescimento de árvores;deve ser livre livre de ventos que tenham velocidade maior do que 10 milhas ( 16 km por hora). Medidas acústicas devem ser feitas em todos os locais propostos para determinar não somente o nível médio do ruído como também o desvio padrão máximo e minimo para ser satisfatória o nível médio de ruído não pode exceder 40 dB e o lugar deve ser livre de ocasionais ruídos... um vale protegido de vias de automóveis , trens e tráfego aéreo é normalmente um bom local.” (Knudsen, Vern O) Importante é termos o conhecimento dos fenômenos físicos do som e de que maneira ele se propaga, influenciado pelos elementos da natureza como vento, umidade e calor, quando ao ar livre ou através dos materiais existentes em meio não sujeito às intempéries. 19 23: Influência dos ventos: “O vento e a variação de temperatura na atmosfera pode modificar a distribuição de energia de uma fonte sonora por uma curva nas rotas do som em seus caminhos retilíneos...se o ar está em movimento ou se muda a temperatura, a velocidade do som será alterada. A velocidade do som na direção do vento é igual à velocidade do vento mais a velocidade de som no mesmo ar”. (Knudsen, Vern O) 24: Influencia da temperatura: “Constatamos que quanto maior for a densidade km/m3 do ar, menor será a velocidade V e vice versa, quanto menor for a sua densidade, maior será a velocidade do som no seu seio. Isso se dá quando variamos a temperatura do meio”... Nas camadas inferiores mais frias, as frentes de ondas refletir-se-ão na superfície da terra, distorcendo- se outra vez, para realizarem novas reflexões sucessivas, segundo a direção dos raios sonoros... Esse fenômeno vem confirmar o fato de que, na superfície dos lagos gelados, chega-se a ouvir um som normal, como da voz humana, até distancias superiores a 2.000 m”. (Silva, Perides) “Há um conflito entre requerimentos térmicos e acústicos, especialmente em climas quente-umidos onde os edifícios devem ser de construção leve e com grandes aberturas, o que efetivamente impede o controle de penetração de ruídos. Nos climas tropicais, o projeto dos edifícios deve ser fortemente influenciado por questões acústicas. A efetividade do controle depende mais das determinantes do projeto do que de detalhes construtivos. Muito mais visão e habilidade serão demandadas do projetista que, para tanto, deverá ter uma maior compreensão da acústica dos ambientes, dos problemas de ruídos e de seus meios de "controle”. (Climaco, Rosana) 25: Influència da vegetação: Por sua rugosidade a vegetação colabora para absorver e atenuar o som incidente, seja em gramados como arbustos e árvores; 20 26: Efeito das nuvens e fogs na propagação do som: “Quando o som choca-se contra um banco de nuvens ou fog, muito da energia é refratada (muda minimamente de direção). Somente uma pequena parte é refletida” .(Knudsen, V O) 27: Absorção do som no ar: “A atenuação é devida à viscosidade, à condução do calor, radiação, dispersão e absorção molecular”. A atenuação das ondas sonoras tendo pressões, extraordinariamente associadas com a palavra e a musica, depende principalmente da freqüência da onda sonora, a umidade relativa e a temperatura... A atenuação aumenta com a temperatura.” (Knusen, V O) 28: “Meios de Controle de Ruídos (Item 28 e croquis a seguir: de Clímaco, Rosana) Os seguintes meios de proteção estão ao alcance do projetista: - Distância - Evitando zonas de som direcional - Criando barreiras de proteção - Planejando o uso das partes da edificação, não sensitivas ao ruído. - Posicionando as aberturas da edificação fora do alcance direto nas fontes de ruído. - Isolando acusticamente a edificação 28:01: Distância: se a localização do edifício estiver sujeita à escolha do projetista, é importante lembrar-se da atenuação da ordem de 6 dB para cada dobro da distancia. Por exemplo, se estamos a cinco do meio da rua onde se mede o NSI de 65 dB, teremos respectivos NSI de: 59 dB a 10 m : 53 dB a 20 m : 47 dB a 40 m, o que é aceitável para zonas residenciais. 28:02: Evitando zonas de sons direcionais: Algumas fontes sonoras são 21 altamente direcionais como os jatos; há também o efeito do afunilamento provocado pela topografia ou pela conformação urbana; com uma pesquisa sobre os níveis de ruído no sitio se descobre estes efeitose se posiciona adequadamente o edifício. 28:03: Barreiras de proteção: muros, elevações ou rebaixamentos podem ser utilizados como meios de evitar que os raios sonoros atinjam o edifício; em algumas situações a topografia atua como barreira: mas no caso de ter-se que construir as proteções, pode-se tomar como regra geral que a melhor posição das barreiras seria mais próxima das fontes, a segunda melhor seria próxima ao edifício; e a menos efetiva seria no meio do espaço entre a fonte e o edifício: Veja os esquemas: (Figuras similares: Rosana Clímaco) 28:04: Efeito de proteção causado por barreiras: a) Efeito sobre o som direto: a linha tracejada indica propagação do som sem barreira. 22 28:05: Efeito da barreira sobre a difração do som: a linha tracejada indica o mesmo grau de difração do som. (Figuras similares: Rosana Clímaco) 28:06: Projeto arquitetônico: o projeto arquitetônico de um edifício é definido em função de inúmeros aspectos, sendo, um deles, a proteção contra ruídos; a importância relativa deste aspecto depende do uso da edificação, ou seja, das atividades que quero desenvolvidas no edifício. Este aspecto é dominante, por exemplo, no caso de uma escola, ou de um hospital, localizados perto de uma via de tráfego intenso. Ruídos externos podem ser controlados, em termos de projeto, das seguintes maneiras: Separando as áreas não sensitivas ao ruído em um bloco separado e localizando-o mais próximo da fonte sonora para servir de barreira. 23 a) posicionando as áreas não sensitivas como barreira às áreas sensitivas dentro do próprio edifício. b) Posicionando e orientando as aberturas principais para ficarem na posição menos exposta à penetração dos ruídos: (Figuras similares: Rosana Clímaco) c) A forma do edifício também pode prover proteção nas laterais através da introdução de elementos tais como muros e barreiras, conf.a seguir: 28:07: Isolando acusticamente o edifício: A qualidade de isolamento que um elemento acarreta, pode ser expressa através de seu coeficiente de transmissão (t), que é uma fração decimal da proporção do som transmitido em relação ao som emitido. (Texto e figuras-Climaco, Rosana) 24 29: Isolamento acústico- Definição-Calculos “Para definir, com precisão, o que se entende por materiais isolantes, pegar-se-á, como ponto de partida os principais modos de atenuação do barulho, particularmente aqueles que se pode distinguir: - O isolamento contra os ruídos aéreos (separação, divisão) - O isolamento contra os ruídos de choque (pedestais de maquina por ex.) - A absorção dos sons incidentes transmitidos pelo ar (oficinas, por ex). - O enfraquecimento de uma irradiação sonora (carroceria toda em aço ou mecanismos de engrenagens, por exemplo”. (Zeller,W) “Toda a estrutura da técnica do isolamento acústico se apóia totalmente na lei de Berger ou lei fundamental que reza:” Quando se deseja impedir a propagação do som em uma determinada substância, torna-se necessário utilizar como material isolante uma outra substância cuja resistividade acústica seja o mais diferente possível da primeira”. Essa lei aplicada ao isolamento do som que se propaga no ar exige, como isolantes, materiais pesados e densos, ao passo que se aplicada ao isolamento do som que se propaga nos sólidos, pede materiais leves. Daí o isolamento horizontal ser executado com o emprego de feltros e até mesmo com o próprio ar (colchões) com lajes duplas.” (Carvalho, Benjamim) “O coeficiente de transmissão do som, T de uma estrutura que divide um ambiente de outro, inclusive paredes, pisos, tetos, janelas, é a proporção da energia sonora transmitida através dela com relação à energia sonora incidente” Em decibéis, o índice de redução sonora é (Parkin ,H) “Se um material retém uma quantidade maior de ondas sonoras, transformando-as em energia térmica, dizemos que ele tem boa absorção acústica. R = 10 log 1/ t. 25 Se o material reflete grande parte da energia sonora incidente, evitando que ela seja transmitida de um meio para outro, caracteriza-se como um bom isolante acústico. De acordo com esse conceito, podemos concluir que um material que reflita uma grande parte de ondas sonoras será um bom isolante e conseqüentemente um mal absorvente, valendo o mesmo raciocínio para uma situação inversa: se uma onda sonora for absorvida em grande parte por um material, pouco restará para ser refletido ou absorvido.... ... A aferição exata do nível de isolamento acústico IA de materiais & sistemas é obtida em laboratório. A seguir, tabela com alguns índices de isolamento acústico IA (dB) 500 hz, obtidos de fontes diversas, retirada de DE MARCO, Conrado: Materiais e Sistemas IA (dB) 500 hz Divisórias Fibra mineral 50 mm c/ compensado 6mm em ambos os lados 30 Gesso cartonado 13mm, fixado em cada um dos lados de montantes de madeira 75x38mm 35 Gesso cartonado 13mm, fixado em cada um dos lados de um núcleo alveolado 28 Gyproc (gesso com lã de rocha) placa com 3 camadas de 19mm 35 Lã de madeira 50mm, densidade 30 kg/m2 08 Lã de madeira 50mm, revestida c/ gesso acartonado 35kg/m2 35 Lã de rocha 50mm, revestida c/ gesso acartonado 10mm em ambos os lados 37 Painel de duas placas de compensado sobre sarrafos de madeira 60mm, c/ lã de rocha 50mm nas cavidades 30 Paredes Alvenaria de concreto 30cm, c/ agregado graúdo, rebocada 50 Alvenaria de concreto 15cm c/ agregado miúdo 40 Alvenaria de concreto 15cm, c/ reboco de 13 mm 49 Alvenaria de concreto 18cm,c/ agregado miúdo, rebocada 50 Concreto celular 5cm, rebocado dos dois lados 35 Concreto celular 8cm, rebocado dos dois lados 40 Concreto Celular Siporex 7,5cm, densidade 450kg /m3 35 26 Concreto Celular Siporex 10cm, 450kg/m3 40 Concreto Celular Siporex 12cm, densidade 450 kg/m3 41 Concreto Celular Siporex 15cm, densidade 450 kg/m3 42 Parede de blocos maciços 10cm, nivelada e pintada 37 Parede de blocos maciços 10cm, com reboco de 13mm 43 Parede de tijolo maciço aparente 11,2cm 42 Parede de tijolo maciço 11,2cm com reboco de 13mm 45 Parede de tijolo maciço 22,9cm, c/ reboco de 13mm 50 Parede de tijolo maciço 23cm 50 Parede de tijolo maciçoou pedra 45cm 55 Parede de tijolo vazado 30cm 50 Parede de tijolo vazado deitado 6cm, rebocado dos dois lados 35 Parede dupla de concreto celular 8cm c/ câmara de ar de 8cm 50 Parede dupla de tijolos 11,2cm, c/ 13mm de reboco e espaço vazio de 4,2cm(espessura total:29,2cm) 54 Parede dupla de tijolos 22,9cm c/ 13mm de reboco e espaço vazio de 4,2cm(espessura total:52,6cm) 55 Entrepisos Assoalho de tábuas macho-fêmea, apoiado em vigas de madeira. 20 Assoalho de tábuas macho-femea, apoiado em vigas de madeira, forro de gesso 20mm e malha de lã de rocha 80mm. 35 Assoalho de tábuas macho-femea apoiado em vigas de madeira e forro de gesso 20mm e malha dela de rocha 80mm, juntas preenchidas e coladas com papel 30 Assoalho de tábuas macho fêmea apoiado em vigas de madeira e forro estucado 40 Assoalho de tabuas macho-femeas apoiado em vigas de madeira, forro estucado e 5cm de argamassa logo acima 45 Assoalho flutuante apoiado em vigas de madeira e forro de gesso 20mm juntas preenchidas e malha de lã de rocha 80mm 40 Assoalho simples apoiado em vigas de madeira e forro de gesso 20mm, juntas preenchidas e coladas com papel 25 Prancha de madeira 22mm, apoiada em barrotes de 200x50mm, com forro de 33 27 13mm9espessura total: 23,5cm Prancha de madeira 19mm, apoiada em barrotes de 200x50mm, com forro de 20mm de gesso (espessura total; 23,9cm) 40 Laje de concreto rebocado, acabado no piso. 45 Laje de concreto rebocada c/ 5cm de argamassa 50 Laje de concreto 10cm, com reboco 10mm e piso acabado. 45 Laje de concreto 15cm, com reboco 10mm e piso acabado. 48 Laje de concreto 18cm rebocada no teto e piso acabado 50 Laje de concreto rebocada no teto c/ piso flutuante de madeira 50 Laje de concreto c/ forro pesado suspenso e piso acabado 50 Portas Porta de madeira 44mm, interior sólido, sem vedações 18 Porta de madeira 44mm, interior oco, sem vedações 15 Porta de madeira 50mm, interior sólido, sem vedações 22 Porta de madeira 50mm, interior oco, sem vedações 20 Porta de madeira maciça 50mm, com frestas normais nos cantos 25 Porta de madeira maciça 50mm, todas as bordas seladas 30 Porta dobrável 100mm, com painéis de lã mineral densa em molduras de aço, vedações em cima e embaixo. 47 Porta dobrável 150mm, com painéis de lã mineral densa em molduras de aço, vedações em cima e embaixo. 52 Porta dupla de madeira maciça 50mm,com cãmara de ar e frestas seladas 45 Porta dupla composta( oca,c/ compensado 3mm de cada lado,com câmara de ar e frestas seladas 35 Janelas Esquadria de madeira ou metal c/ vidros duplos de 3mm, c/ câmara de ar 100mm e absorvente no marco inferior entre os vidros, frestas seladas. 40 Esquadria de madeira ou metal c/ vidros duplos de 3mm,c/ câmara de ar de 200mm e absorvente no marco inferior entre os vidros, frestas seladas. 45 Janelas de placas de vidro 3mm, todas as bordas seladas. 25 Janelas de placas de vidro 6mm, todas as bordas seladas. 30 Janela simples de vidro 3mm 20 Outros 28 Duas placas de madeira aglomerada 1/2", apoiadas em marco de madeira 20 Painel WALL 40mm 30 Painel WALL 55mm 33 Observação. O Índice de isolamento acústico é o quanto à energia é absorvida pelo material a ser aplicado em um projeto. O coeficiente de absorção varia com o ângulo em que as ondas incidem no material. (Carvalho, Régio Paniago). O isolamento acústico está relacionado, de forma expressiva, com a densidade dos materiais utilizados, cuja unidade é K/ m3. que define-se como Massa do objeto. “Observa-se que, nos termos da Lei de Massa, os materiais são melhores isolantes acústicos às freqüências mais altas.” Isso decorre basicamente do comprimento גּ de uma determinada onda sonora; bloquear integralmente uma onda sonora requer interromper totalmente sua propagação, o que só se consegue aumentando a espessura da superficie e bloqueando essa onda a ¼ de גּ Fig paniago 53 (Fig. de Carvalho, Régio Paniago). Note-se bem que, bloquear com consistência ondas sonoras à freqüência de 125 hz implica em além da referência de densidade superficial, termos anteparo de espessura não inferior a 68,5 cm, conforme mostra cálculo a seguir: גּ= C/ f = 343 m/sg/125 hz= 2,74m 29 ¼ גּ = 68,5 cm. O mesmo nível de ruído à freqüência de 1.000 hz estará bloqueado com anteparo de apenas 8,6cm de espessura. O exercício que veremos a seguir, do livro de Paniago, Régio, visto em sala de sulas, ilustra como podemos calcular o Nível de Isolamento Acústico de um ambiente, a partir da aplicação dos índices de Isolamento acústico, IA, tabela anterior: “Conforme já estudado anteriormente, decibéis são grandezas logarítmicas, portanto, avaliar o nível de isolamento acústico de um recinto qualquer, implica em conhecer sua transmissividade média (t) para posteriormente calcular-se a redução de ruído(RR). T=∑ (Si = Ti) / ∑Si Onde Si é a área de utilização do material i Ti é a transmissividade do material i Vejamos um exemplo prático, uma parede de 10 m2, composta conforme o que se segue: Fig. Paniago pg.80 (Fig. de Carvalho, Régio Paniago). Material hipotético 1, IA= 40dB, S1=5m2 Material hipotético 2, IA= 10dB, S2=5m2 T1+ 1/10 IA/10, portanto t=0.0001 e t2=0,1. T= ∑ (S1 x t1) / ∑Si= 0,05005 30 RR= 10(log10(1/t) = 13 dB Observe que superfícies de pequeno índice de isolamento acústico comprometem substancialmente o isolamento acústico total da parede. Na hipótese da parede em questão ser provida de janela aberta de 0,5m2 (Fig. de Carvalho, Régio Paniago) Material hipotético 1, IA1= 40dB, S1= 4,75m2 Material hipotético 2, IA2= 10dB, S2= 4,75m2 Vão aberto 3, IA3=0, S3=0,5m2, teremos: T1=0, 0001, t2=0,1 e t3=1 T= 0,975475 RR=0,11 dB Isto é suficiente para demonstrarmos que vãos abertos, por menores que sejam, comprometem substancialmente o isolamento acústico de qualquer parede.”. (Cálculos e fig. de Carvalho, Régio) 30: O efeito Massa/ Mola/ Massa Segundo Carvalho, Régio, “Um aspecto relevante no que diz respeito á capacidade de isolamento acústico de sistema de materiais, consiste em gerarmos 31 espaços vazios em seu interior, ou ainda preenchidos com material absorvente acústico, conforme demonstradono croqui a seguir: fig. Paniago- pág.54 (Fig. de Carvalho, Régio Paniago) Esse é o efeito comumente conhecido com Massa/ Mola/ Massa Cumpre-nos comentar dois aspectos relevantes: Quanto maior a massa da mola, maior a capacidade de isolamento. acústico. Quanto maior o afastamento entre as placas externas, melhor o isolamento. acústico obtido às baixas freqüências.” 31: Absorção do som “A natureza das superfícies na qual a onda sonora cai, determina quanto vai ser absorvido. Em geral, superfícies duras, não porosas, propiciam a menor absorção (ou funcionam como os melhores refletores), enquanto superfícies porosas e aquelas que podem vibrar, absorvem mais o som. Quando a energia sonora é absorvida, ela é convertida em energia térmica( calorífica), mesmo sendo muito pequeno o volume de calor. Como a pressão do ar momentaneamente aumenta ou diminui na superfície de um material poroso, devido à chegada das ondas sonoras, o ar flui ( circula) dentro ou fora dos poros e a fricção ocorrida entre as moléculas do ar, movimentando-se no espaço estrito entre os poros, muda algumas das energias sonoras. Realmente não existe um material 100% absorvente” (Parkin,H) 32 32: Propagação do som sobre superfícies absorventes: “O quanto que cada som é absorvido em um ambiente, é o principal fator na redução de ruídos e controle de reverberação”. Todos os materiais usados na construção de edifícios absorvem algum som, mas o adequado controle acústico sempre requer o uso de materiais que são especialmente designados para a função primária de absorventes de som”. (Knudsen, V.O) “Uma fonte de som envia certa quantidade de energia sonora contra uma parede.” A parede reflete uma parte e absorve o resto. A proporção da energia absorvida sobre a energia incidente é o coeficiente de absorção da parede, determinado como a. “É um simples coeficiente que se expressa independentemente dos sistemas de unidade." O som pode ser completamente absorvido sem reflexão alguma. É o caso de uma janela aberta. Assim, a é igual à unidade. A quantidade de energia que uma parede inteira absorve é proporcional a sua superfície S e ao seu coeficiente de energia a, dizendo-se Sa. Denomina-se esse produto o nome de absorção total da parede e o expressamos em m2 de absorção total ( em m2 ou sabines, em obras inglesas ou norte americanas). A quantidade de energia que um total inteiro absorve é proporcional à soma das absorções de todas as suas paredes e de tudo o que elas encerram. Essa soma é a absorção total do local” (Raes, A.C) “A absorção acústica total de uma parede consiste no somatório dos produtos de cada área componente desta parede (Si) pelo seu coeficiente de absorção acústica a. 33 “Tabela 4-1-Coeficientes de absorção" (diversas fontes) do livro de De Marco,Conrado) A) Elementos isolados não de superfície Tipos de materiais acústicos: Elementos Absorção total em Sabines (m2 de abs=1) p/ freqüências de (c/ sg) 125 250 500 1000 2000 4000 1 Publico misturado, sentado em poltronas. De teatro, simplesmente estofadas no encosto 0,325 O, 38 0,455 0,39 2 Publico misturado, sentado em poltronas, De estofado grosso 0,19 0,40 0,47 0,47 0,51 0,47 3 Pessoa sentada, média de uma por metro. quadrado 0,17 0,361 0,47 0,52 0,53 0,46 4 Adulto em pé 0,185 0,325 0,44 0,42 0,42 0,46 5 Adolescente, sentado, incluindo cadeira. 0,2 0,28 0,32 0,37 0,41 0,44 6 Escolar, sentado, incluindo cadeira. 0,17 0,21 0,26 0,30 0,325 0,37 7 Poltrona de teatro, de madeira. 0,01 0,014 0,022 0,03 0,047 0,06 8 Poltrona com assento móvel de madeira compensada 0,02 0,02 0,02 0,04 0,04 0,03 9 Poltrona com assento móvel cercada de couro 0,09 0,13 0,15 0,15 0,11 0,07 10 Poltrona com assento e encosto de molas, Forrada de veludo, com assento levantado. 0,29 0,28 0,31 0,32 11 Cadeira de palhinha 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 12 Cadeira com assento móvel de madeira Compensada (Box spring), forrada com. Napa, assento levantado. 0,13 0,15 0,12 0,066 13 Musico orquestra 0,38 0,79 1,07 1,30 1,21 1,12 B) Materiais de superfícies, não especiais. Material Espes Sura (cm) Absorção total em Sabines (m2 de abs=1) p/ freqüências de (c/ sg) 125 250 500 1000 2000 4000 34 14 Lã de rocha 10 0,42 0,66 0,73 0,74 0,76 0,79 15 Lã de vidro solta 10 0,29 0,55 0,64 0,75 0,80 0,85 16 Feltro, leve 1,2 0,02 0,04 0,10 0,21 0,57 0,92 17 Piso de tábuas de madeira, sobre Vigas, encerado normal 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07 18 Piso de madeira, com espaço livre Por baixo 0,40 0,30 0,20 0,17 0,15 0,10 19 Parquê sobre areia. 0,20 0,15 0,13 0,12 0,09 0,06 20 Parquê sobre sarrafos de madeira 0,16 0,14 0,12 0,11 0,09 0,07 21 Parquê de madeira dura sobre asfalto 2 0,04 0,04 0,07 0,06 0,06 0,07 22 Linóleo (pano couro)sobre concreto 0,6 0,01 0,01 0,15 0,02 0,03 0,03 23 Placas de cortiça sobre concreto 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 24 Carpete simples, forrado 0,10 0,25 0,40 25 Tapete de lã; forrado. 1,5 0,20 0,25 0,35 0,40 0,50 0,75 26 Carpete de juta 0,02 0,02 0,04 0,08 0,16 0,27 27 Concreto aparente não pintado 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 28 Mármore 0,01 0,01 0,02 29 Parede de alvenaria, não pintada 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,07 30 Parede de alvenaria pintada 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 31 Reboco liso sobre alvenaria 1,5 0,03 0,04 0,04 32 Reboco de gesso sobre alvenaria Pintado ou nâo 0,02 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 33 Reboco caiado sobre tela (estuque) 2 0,04 0,05 0,06 0,08 0,04 0,06 34 Reboco fibroso 5 0,35 0,30 0,20 0,55 0,10 0,04 35 Reboco de vermiculite acustico 3 0,23 0,30 0,37 0,42 0,48 0,46 36 Reboco de vermiculite não acustico 3 0,12 0,10 0,07 0,09 0,07 0,07 37 Tábuas de pinho 2,5 0,16 0,13 0,10 0,06 0,06 38 Chapa metálica sobre sarrafos de 4 cm 0,16 0,18 0,12 0,10 0,09 0,08 0,07 39 Compensado de madeira sobre 10 cm De lã de vidro 0,6 0,30 0,11 0,06 0,05 0,02 0,02 40 Compensado de madeira sobre Sarrafos de 5 cm 0,3 0,20 0,28 0,26 0,1 0,12 0,11 41 Madeira maciça envernizada 5 0,1 0,05 0,04 0,04 42 Tábuas de fibras de madeira polida 1,8 0,08 0,13 0,16 0,30 0,35 0,35 43 Vidro simples 0,35 0,25 0,18 0,12 0,07 0,04 35 44 Vidro com grandes superfícies 0,18 0,06 0,04 0,03 0,02 0,02 45 Cortina de algodão esticada (o,5 kg / m2) 0,04 0,13 0,32 46 Idem com dobras aos 75% de sua área 0,04 0,23 0,40 0,57 0,53 0,40 47 Idem com dobras aos 50% 0,07 0,31 0,49 0,81 0,66 0,54 48 Cortina de veludo (0,6 kg/m2), esticada Junto à parede 0,05 0,35 0,38 49 Idem, esticada a 10 cm da parede 0,06 0,27 0,44 0,50 0,40 0,35 50 Idem, com dobras aos 50% de sua área 0,14 0,35 0,55 0,72 0,70 0,65 51 Água (piscina) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 52 Superfície de abertura livre sob um Balcão, com a relação profundidade/ Altura do balcão igual a 2,5 0,30 0,50 0,60 53 Idem, c/ relação igual a 3 0,40 0,65 0,75 54 Ar (porm2) 0,003 0,007 0,02 55 Abertura de palco 0,028 0,037 0,046 33: Reverberação- “Quando o som permanece em um espaço fechado, isso persiste pela reflexão de superfície em superfície até tudo ser transmitido para outro meio (a parede) absorvido pelo tapete ou ter escapado através do duto de ventilação. O tempo que leva para diminuir para um milésimo de sua intensidade inicial (60dB), depois da fonte ter parado, é chamado tempo de reverberação. O tempo de reverberação é de 5 seg. em algumas igrejas e na câmara anecóica, é praticamente zero. Reverberação faz presente a musica. O montante da reverberação é derivado de avaliação subjetiva de edifícios existentes.” (Knudsen,Vern O) A reverberação pode ser calculada como um número de freqüências para assegurar fidelidade ao som original e é desejável para todas as partes do espectro musical, devendo os materiais absorventes serem utilizados de forma calculada para que possamos manter esse nível adequado à atividade a que se destina ( vide a seguir no gráfico retirado do livro de De Marco, Conrado) 36 (Fig. De Marco, Conrado) “Como a absorção dos materiais depende da freqüência do som, a quantidade de som reverberante e o tempo de reverberação também depende dela." Na prática, costuma-se estudar o problema para três ou mais freqüências. Para se obter um estudo bastante aproximado, usam-se as freqüências de 125, 250, 500, 1000, 2000 e 4000 c/sg. Tempos ótimos de reverberação foram determinados experimentalmente em função do volume do local e do seu uso. Seus valores estão representados nas curvas da figura acima. Sabine obteve experimentalmente- e depois foi demonstrado em forma teórica- a relação que liga o tempo de reverberação com as características do local: T60= 0,161 V / A (s) Onde: V é o volume do recinto em m3 e A a absorção total em sabines.( A constante 0,161 corresponde aos valores em unidades MKS; em unidades inglesas o valor é 0,049) .A equação é valida para regime difuso e para locais com uma absorção média baixa, sendo de notar a sua independência da forma do local. Outras fórmulas foram desenvolvidas para o calculo do tempo de reverberação, sendo especialmente conhecida a de 37 Norris-Eyring: T60= 0,161 V / -2,3.S.Log10( I- Ā i) (s) Onde: Ā é o coeficiente de absorção médio ponderado em superfície e S a superfície total absorvente. Millington T60= 0,161 V / -2,3 ∑ Si Log10( I-ai) (s) Sendo Si e ai, superficie e coeficiente de absorção de cada material A absorção do som num local pode ser expressa pela fórmula: A= ∑ Si. a.i + ∑ ni. Ai + x V (sabines) Onde: Si – superfície aparente de cada material (m2) ai – coeficiente de absorção de cada material ni – quantidade de objetos de absorção A Ai – absorção global de cada objeto (Sabine) x – coeficiente de absorção do ar (Sabine/ m2) V – volume do local Dissemos que a absorção depende da frequência e, como é preciso conhecer os diferentes materiais que podem ser utilizados para o desenho ou correção do tempo de reverberação de uma sala, estudaremos um pouco mais detidamente como se processa a absorção nos materiais.” (De Marco, Conrado) 34: Materiais Acústicos “A maioria dos materiais acústicos disponíveis estão incluídas em uma das três categorias que se seguem:" 1ª Unidades pré fabricadas 38 - Esses incluem placas acústicas, que são o principal tipo de material disponível para o tratamento acústico; unidades mecanicamente perfuradas com materiais absorventes: e certos painéis de parede, placas e mantas absorventes. 2ª Reboco acústico e materiais de spray: Esses materiais compreendem plástico e materiais porosos aplicados com uma pistola e materiais fibrosos, combinados com agentes agregados que são aplicados com spray com uma pistola de ar comprimido. 3ª Manta acústica: Mantas são feitas de fibras minerais ou madeira, algodão e feltro”. (Knudsen, V.O) Importa-nos conhecer um pouco mais sobre os materiais utilizados em condicionamento acustico, isoladamente ou em sistemas (muitas vezes mais eficazes), como podemos ver, conf. a seguir em Raes,A C, propriedades essas que deverão ser confirmadas e complementadas com nossa pesquisa de materiais e com o contato direto com os mesmos,bem como custo, no inicio de formação do laboratório de Conforto Acústico da Unieuro: a) “Paredes de alvenaria- Freqüentemente se pergunta quais são os tijolos mais convenientes. Isso é colocar de forma incompleta o problema. Três elementos intervêm no isolamento de uma parede de alvenaria: o tijolo, a massa e o revestimento. - Tijolos maciços de terra cozida- São os mais insororos A argamassa de cal determina alvenarias menos sonoras do que a massa de cimento. Deve dar-se preferência à massa ligeiramente gordurosa, cujo volume de cal excede um tanto ao volume dos vazios da areia. Os revestimentos tem certa influência nas alvenarias mais estreitas mas, em paredes grossas, é desprezível. Os revestimentos de cimento e gesso dão os melhores resultados. - Os tijolos ocos constituem um material de escasso peso e 39 conseqüentemente pouco isolantes. Alguns modelos são, inclusive muito sonoros, até por seu peso. Podem apresentar pontos débeis muito pronunciados para certas freqüências. Não devemos nos comprometer portanto, com a primeira firma que nos visita. Substituir uma parede de tijolos maciços por uma de tijolos ocos de mesma espessura, terá sempre o efeito de fazê-la mais sonora. - Os tijolos porosos, esponjas e outros, não acusam essa tendência aos pontos débeis. De modo geral, são isolantes por seu peso. - Os tijolos ou blocos de cinzas ou da escoria do ferro tem propriedades muito variáveis, segundo seus fabricantes. Os blocos de concreto celular comparáveis aos bons cimentos porosos e tem um grau de isolamento apreciável por seu peso. b) O concreto armado- tanto em muros ou estruturas monolíticas, é considerado de modo geral muito sonoros. Isso nem sempre é correto. O concreto muito rico, que contem numerosas armações e cargas muito elevadas, pode apresentar pontos débeis. Entrará em ressonância com relação a freqüências muito audíveis.Porém, nos atuais edifícios, o concreto armado não está submetido a cargas tão extremas e nos anteprojetos, devem ser considerados, sem duvida, os valores mais baixos de absorção para diversas freqüências. Esses defeitos podem ser compensados com armações convenientes. Nos edifícios de concreto, o isolamento é portanto , na realidade, uma questão de forma como de materiais. - Concretos de cinza ou celulares-que se utilizarão sobretudo em formas de blocos ou elementos pré-fabricados. - Concretos celulares, muito puro e limpo, oferecemos isolamentos mais elevados Devem ser compostos, sem duvida segundo proporções corretas e muito cuidadosamente mesclados, pelo perigo de apresentar pontos débeis bastante consideráveis. 40 - Concretos celulares- expandidos ou emulsionados,Tem pouca tendência a pontos débeis acústicos.Seus defeitos são ,tendência a fissuração. Não são muitas as firmas que podem fabricar um produto que não tenha esse defeito. Devem evitar-se as paredes em concreto celular ,moldado em uma só peça sobre o terreno;-convém sempre empregar blocos pré moldados em fábrica. Existem contudo mesclas de concreto celular e de outros produtos tais como mica expandida. Oferecem igualmente isolamentos elevados e parecem comportar-se particularmente bem para os sons graves. Também se encontram concreto mesclado com produtos diversos, de modo geral refugos de outras fabricações. Tais produtos merecem a maior desconfiança. Em certas casas, encontramos paredes de blocos de tal ou tal produto considerado “isolante”, que vibram três vezes mais que as outras, apesar de ter sido aplicado nas mesmas condições e também em alvenarias de má qualidade. c) A madeira: Não é mal o isolamento médio das paredes de madeira. Porém podem ser numerosos e muito pronunciados os pontos débeis pelos quais vibram fortemente. Não nos esqueçamos que as madeiras servem para fazer instrumentos de musica. Podem se recorrer à madeira para fazer os esqueletos de tabique ** isolantes leves e como parâmetro exterior de outros materiais. Há que sempre se prever um dispositivo, alcolchoado com travessas que impeçam as vibrações da madeira quando as utilizamos em forma de chapas finas. Para os marcos de janelas e portas, é possível alcançar um máximo de isolamento desde que não se movimentem. Somente deverão ser utilizadas madeiras que ofereçam uma completa segurança a esse respeito. d) Aglomerados de fibras de madeira: Podem ser classificados em duas categorias, segundo a preparação das fibras e a forma do aglomerado. Aglomerados de aparas ligadas com cimento ou gesso- A madeira é utilizada em forma de aparas finas, ao redor de 2mm de largura e variados 41 comprimentos; é o que comumente se chama de lã de madeira. Uma coisa que de modo geral não se adverte é que essas placas, tomadas separadamente, não são isolantes. Oferecem poros muito grandes. Uma placa de 2,5cm de espessura oferece em geral, um isolamento médio de 7 dB. Mas com elas podem construir-se conjuntos muito isolantes, quando as instalamos entre duas outras paredes. Uma placa de 2,5cm, coberta dos dois lados, pode facilmente alcançar um isolamento médio de 30 dBs. Daí vemos que é inútil examinar as propriedades acústicas de tais placas consideradas isoladamente. Deverão ser estudadas com relação a outros elementos, a propósito do isolamento dos tabiques** e dos pisos. Algumas questões , relativas à fabricação e duração dessas placas, tem sido objetos de grandes discussões. Isso se sucede especialmente com respeito aos aglutinantes do cimento. Tanto os cimentos Portland como os cimentos magnesianos tem seus partidários. Não é fácil resolver essa controvérsia que, por outro lado, não é puramente técnica como também contem elementos comerciais. A experiência mostra que ambos os tipos tem vantagens próprias. Os aglomerados com cimentos comuns resistem melhor à umidade. Aqueles em que intervém os cimentos com magnésio se cortam melhor. Os aglutinantes em gesso resistem à umidade e as placas assim fabricadas podem ser serradas sem que deixem muitas rebarbas. Os aglutinantes de certos aglomerados podem atacar, com a ajuda da umidade, os elementos metálicos, tubulações, etc. Devem ser rejeitados. ** Tabiques (Paredes ou divisórias não estruturais entre dois ambientes) Alguns produtos se fabricam com excesso de aglutinantes. Trata-se de um defeito fácil de ser reconhecido. O excesso de aglutinante forma uma obstrução dos alvéolos que oculta a forma das aparas. É necessário que tenha sido empregado o justo para cobrir a madeira com uma película delgada. Outro defeito acontece ser a falta de aderência do aglutinante, já que a película que recobre a madeira deve resistir à fricção. Quando se descama em pequenos fragmentos, o produto deve ser rejeitado. Aglomerados de fibras- As fibras de madeira ou outros vegetais são aglomeradas através de feltros e pressão a calor. Essas placas podem ser classificadas como muito isolantes quando se toma em consideração seu peso. 42 Convenientemente montadas, podem constituir tabiques adicionais muito leves que permitem obter certo suplemento de isolamento quando é predominante a questão do excesso de peso. Sua montagem é muito delicada pela seguinte razão: as placas são fabricadas segundo medidas normatizadas de largura e comprimento. Devem ser instaladas uma ao lado da outra. Não há aglutinante, argamassa que permita tampar as juntas, como nas alvenarias. É difícil às vezes seu ajuste com as outras paredes. Isso determina uma série de fissuras, cujo numero e separação aumenta com o tempo, pois algumas placas estão sujeitas ao encolhimento. Sua escassa espessura, por outro lado, faz com que sejam particularmente sensíveis às vibrações do conjunto. De tudo isso resulta que tal tipo de placas oferecem, nos edifícios, resultados muito inferiores aos obtidos em laboratório. Por outro lado, não deixam de sofrer modificações; se comprimem sob cargas estáticas e se fazem demasiado compactas e duras. Resistem à umidade e ao fogo. É possível, teoricamente faze-las ser inflamáveis.( Conhecemos uma grande firma que utiliza resíduos inflamáveis para acender as estufas). Material interessante, em resumo, mas ao qual não se deve recorrer-se improvisadamente. Menção deve ser feita a propósito dos aglomerados de fibras de linho. Existem sob forma de painéis de várias densidades. As variantes pesadas tem uma resistência mecânica elevada. As variantes leves tem maior elasticidade. Obtem-se assim uma notável flexibilidade de adaptação aos projetos. e) Cortiça- A cortiça não é um isolante dos sons. As placas de cortiça não tem um isolamento muito elevado com respeito ao seu peso. Todos já vimos essas paredes compostas de blocos de cortiça, situadas entre dois revestimentos e cuja sonoridade era nula. A construção de cabines telefônicas lhe devem algumas fortes decepções.Mas o que faz com que a cortiça seja interessante do ponto de vista acústico é sua elasticidade, a qual permite utiliza-la como ponto de união não rígido entre paredes isolantes. Essa elasticidade permite que absorva as vibrações e os ruídos de massa, quando se acham 43 convenientemente situadas nos pontos de apoio de uma estrutura, sob as lajes, etc. A cortiça, apresentada em forma granulada, pode ser empregada também como agregado, para evitar os vazios. Com essa finalidade, somente deve ser utilizada cortiça de primeiríssima qualidade, do contrário se produzirão assentamentos muito prejudiciais. Devem ser proibidas terminantemente as placas ou blocos aglomerados
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