CONTROLE DE RUÍDO EM DUTOS

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JADER CESAR CEPPLI
DIONEY EICHENBERG
CONTROLE DE RUÍDO EM DUTOS
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Formas de controle
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Materiais de Absorção Sonora (controle passivo) – parte da energia é transformada em energia térmica através da viscosidade do ar, ocorrendo principalmente com a utilização de materiais porosos ou fibrosos, dentre os quais se destacam a espuma, a lã de rocha e lã de vidro.
Dispositivo reativo – a energia do ruído excita a ressonância do dispositivo, como exemplos o ressonador de Helmholtz e silenciadores de escapamentos de automoveis.
Dispositivo ativo: baseado no conceito de interferência destrutiva ou superposição de ondas sonoras.
Controle passivo
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Um exemplo de fácil entendimento pode ser mostrado quando se tem uma onda sonora de frequência de 100 Hz, por exemplo, cujo comprimento de onda é de aproximadamente 3,40 metros, já que a velocidade de propagação de som no ar é da ordem de 340 m/s. Para se absorver tal onda, seria necessário um absorvedor com dimensões maiores que 1,70 metros, que inviabilizam o controle passivo para a maioria das aplicações 
Com isso, pode-se evidenciar a aplicabilidade desta técnica para altas frequências, onde os comprimentos de onda são muito menores do que as dimensões dos atenuadores.
Atenuadores passivos
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Atenuador passivo
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CONSIDERAÇÕES
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VANTAGENS
Baixo custo.
Eficiente em altas frequências (acima de 500Hz).
DESVANTAGENS
Pouco efetivo em baixas frequências (abaixo de 500Hz).
Aumento da perda de carga em sistema de ventilação.
DISPOSITIVOS REATIVOS
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São eficientes em baixas frequências.
Não utilizam material de absorção acústica.
Seu formato geométrico faz com que o fluido que passa tenha sua energia sonora reduzida.
O princípio de funcionamento é baseado na reflexão das ondas sonoras para a sua fonte.
As ondas sonoras ao passarem pelo silenciador encontram uma mudança na impedância acústica e somente uma pequena parcela da energia é propagada, a maior parte da energia é refletida de volta para a fonte.
Propagação de ondas em dutos
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Modos de propagação de ondas em dutos:
Para cada n tem se um valor f que é chamada frequência de corte do modo.
Quando uma fonte acústica excita o fluido somente os modos com frequência maior que a de corte podem levar energia acústica para longe da fonte, modos tendo frequência menor que a de corte decaem exponencialmente próximo da fonte.
A Onda Plana de modo n=0 propaga-se em todas as frequências.
REFLEXÃO DE ONDAS EM DUTOS
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A reflexão da onda ocorre quando esta encontra um obstáculo e parte da energia é refletida de volta para a fonte de ruído.
ABERTURA LATERAL EM DUTOS
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Quando existe uma abertura lateral no duto a impedândia acústica muda na região onde ela se localiza.
Parte da energia incidente é transmitida e dissipada na abertura lateral.
RESSONADOR DE HELMHOLTZ
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Um ressonador de Helmholtz na abertura lateral de um duto funciona como um filtro CORTA BANDA, ou seja, atenua ruído somente em uma frequência estabelecida.
ORIFÍCIO NA ABERTURA LATERAL
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Um orifício simples na abertura lateral é considerado um filtro PASSA ALTO, ou seja, so permite a passagem de frequências altas. O mecanismo de funcionamento do filtro atua por reflexão da energia para a fonte.
ORIFÍCIO NA ABERTURA LATERAL
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Um orifício na abertura lateral do duto com l >> λ (comprimento do duto muito maior que comprimento de onda) é um filtro acústico tipo PASSA BANDA, ou seja, permite a passagem de uma faixa de frequências e atenua outras.
CÂMARA DE EXPANSÃO
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Seu princípio de funcionamento é baseado na reflexão das ondas sonoras devido a descontinuidade abrupta de àrea da seção transversal, o comprimento da câmara é ajustado para refletir a onda e atenuar a propagação de energia na saída.
SILENCIADORES REFLECTIVOS
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Os silenciadores reflectivos consistem num determinado número de elementos tubulares, de diferentes dimensões de secção transversal, juntos de forma a provocar em cada junção a reflexão de uma parte substancial da energia acústica incidente de volta para a fonte. Isto é possível combinando as diferentes impedâncias acústicas.
SILENCIADORES DISSIPATIVOS
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Os silenciadores dissipativos consistem em condutas contendo, no seu interior, um material de absorção acústica. Em motores de combustão estes silenciadores tendem a perder a sua performance por fenómenos como, por exemplo, a destruição do material dissipativo, devido a partículas de carbono não consumidas na combustão virem a obstruí-lo.
CONTROLE ATIVO
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O principio do controle ativo é captar o campo sonoro indesejado em um duto e gerar um sinal invertido por meio de um alto falante. A onda é defasada em 180 graus da original e é chamada de interferência destrutiva.
CONTROLE ATIVO
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considerações
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VANTAGENS
Alta atenuação em baixas frequências.
Tamanho pequeno e compacto.
Instalação fácil sem ocupar grandes espaços.
DESVANTAGENS
Alto custo;
Limitações em frequências acima de 500Hz
APLICAÇÕES CONTROLE ATIVO EM DUTOS
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Fontes industriais: redução dos ruídos de baixa frequência de diversas fontes como sistemas de ar condicionado, aspiradores de pó, aquecedores, ventiladores e exaustores, caldeiras, etc.
Automóveis: redução do ruído externo através do cano de descarga do veículo, instalando sistemas em sua saída.
Dutos de ventilação / exaustão
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Escapamento automóveis
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referências
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GERGES, S.N.Y., Ruído: Fundamentos e Controle, 2 Edição, Santa Catarina, Ed. UFSC, 2000.
GUEDES, FERNANDO PEDROSA Controle Ativo de Ruído em Dutos de Ventilação: Um Experimento para Aplicação em Unidades Offshore [Rio de Janeiro] 2006 VI, 98 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,
CARDENAS, N. I. O controle ativo de ruídos em dutos: um estudo teórico - experimental. Tese, Universidade Federal de Uberlândia, 2005.
DELFINO, L. C. Controle ativo de ruídos em dutos utilizando processadores digitais de sinais. Dissertação, Universidade Federal de Uberlândia, 2005.