DESEMPENHO ACÚSTICO
Parte 01 - CONCEITOS GERAIS
By: Alex Fersan
INTRODUÇÃO
Esse material é parte integrante do meu trabalho de conclusão de curso, onde tive a oportunidade de pesquisar durante quase dois anos diariamente os arquivos técnicos da área técnica da empresa Knauf do Brasil onde fui funcionário pro cerca de cinco anos.
Muitos dos arquivos técnicos disponibilizados no site da empresa foram elaborados ou revisados por mim e pelo meu antigo gestor, inclusive é possível que encontrem artigos similares aos que publico, pois, cedi ao setor de marketing toda minha pesquisa em prol do conhecimento aos profissionais da construção a seco.
A boa acústica é definida por vários fatores, entre os quais boa inteligibilidade da fala e proteção adequada contra sons indesejáveis provenientes do ambiente. Quando esses fatores estão presentes, a sensação é de bem estar e paz.
O barulho afeta o corpo, a mente e a alma, interferindo no desempenho das atividades diárias e em geral são caracterizados por um ou mais sons desagradáveis ao ouvido humano. Ruído é primariamente definido pelo volume, medido em decibéis (dB) e afeta o corpo a mente e o espírito.
A noção de ruído é subjetiva e depende de quem o percebe. Isso explica a diferença de percepção entre os que estão voluntariamente em ambientes de discotecas e similares, onde o som (ou ruído ?) alcança níveis de intensidade sonora próximos do limiar da dor, e os participantes “involuntários”, que, por proximidade ou vizinhança, se sentem agredidos e tem seu ritmo biológico perturbado.
I) Os problemas humanos físicos e psíquicos mais comuns decorrentes dos ruídos são redução da produtividade, desconforto acústico e ausência de privacidade. A exposição a ruído excessivo pode resultar em diminuição da capacidade de concentração, nervosismo, problemas com o sono e surdez.
As fontes de ruído são classificadas como “exteriores” e “interiores”. Os ruídos exteriores mais intensos no nosso dia-a-dia são produzidos por turbinas de aviões, tráfego rodoviário e ferroviário, máquinas usadas na construção civil e indústrias quando não confinadas adequadamente. As fontes de ruídos interiores que maior influência tem em prédios de utilização coletiva são provenientes de aparelhos sonoros, máquinas e equipamentos específicos de uso doméstico e impactos contra pisos.
Existem três ações básicas que, implementadas isoladamente ou em conjunto, podem solucionar satisfatoriamente os inconvenientes causados por sons e ruídos “exteriores” ou “interiores”:
⦁ Tratamento da fonte de ruído;
⦁ Tratamento acústico do caminho do som;
⦁ Proteção acústica do compartimento do receptor;
CONSIDERAÇÕES GERAIS
Som
Sensação auditiva ocasionada pela vibração de partículas de ar transmitida ao aparelho auditivo humano. É uma transmissão aérea. A velocidade de transmissão do som é diretamente proporcional à distância entre as moléculas constituintes do meio. Quanto mais próximas entre si estiverem mais rápida será a propagação do som. No ar a velocidade é de 340 m/s, sendo maior nos líquidos e maior ainda nos sólidos. Na ausência de ar (vácuo) o som não se propaga. A música é uma seqüência de sons agradáveis. A música é a “arte dos sons”.
Ruído
Pode ser caracterizado como sendo a sensação psicológica resultante de um ou mais sons desagradáveis ao ouvido humano.
Caracterização do som
O som (puro) é caracterizado por seu nível e pela sua freqüência sendo ainda diferenciado pelo tom e pelo timbre.
Nível do som
O nível do som (nível sonoro) expresso em dB (decibel), é obtido pelo uso de equipamentos medidores, os quais determinam a intensidade sonora real por comparação a um nível de referência.
Frequência do som
A frequência do som em Hz (Hertz) exprime o número de vibrações por segundo. É a frequência que permite distinguir um som grave de um som agudo, determinando o tom do som percebido. O Tom é a interpretação subjetiva da freqüência de um som. Isso fica claramente estabelecido para sons com tonalidade pura. Sons complexos são fisicamente determinados por seus espectros, cuja interpretação subjetiva é o timbre. A figura 1 mostra uma onda de som puro, e os espectros de um assobio e de um estrondo.
Figura acústica 1 – Sons puros e sons complexos
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
Campo audível
O campo audível do ouvido humano está compreendido aproximadamente entre 20 e 20.000 Hz. A voz humana se situa entre 500 e 1.000 Hz. As normas específicas utilizam o campo de 100 a 5.000 Hz, e foi convencionado subdividi-lo em bandas de seis (6) oitavas, com terços médios centrados em 125, 250, 500, 1.000, 2.000 e 4.000 Hz. As duas primeiras oitavas, com terços médios em 125 e 250 Hz correspondem aos sons graves.
As duas oitavas seguintes, 500 e 1.000 Hz, correspondem aos sons médios e as duas últimas, 2.000 e 4.000 Hz aos sons agudos. Vide ilustração:
Figura acústica 2 – bandas de oitavas e terços médios de oitavas
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
"PERCEPÇÃO DO SOM DEPENDE DA FREQÜÊNCIA E DO VOLUME”
Sensibilidade auditiva
Estudos sobre a sensibilidade do aparelho auditivo humano demonstraram que as nossas impressões sonoras obedecem a lei de WEBER – FECHNER, segundo a qual a sensação auditiva é proporcional ao logaritmo da excitação nas freqüências médias.
O aparelho auditivo humano não percebe sons de freqüências diferentes com a mesma sensibilidade. Também, para uma mesma freqüência dada, a sensibilidade do aparelho auditivo humano varia com o nível sonoro (Nível de pressão Acústica Lp).
A figura 3 apresenta as curvas de igual sensação sonora do aparelho auditivo humano, na qual a parte colorida corresponde a voz humana. É importante ressaltar que o ouvido humano é mais sensível e mais preciso na identificação de freqüências altas (médias e agudas). Nas freqüências baixas (graves), o ouvido humano é menos seletivo, o que explica a diferença de sensação auditiva entre dois ruídos de um mesmo nível sonoro. Um apito (agudo) será sempre mais “sentido” do que um trovão “grave”, ambos apresentando o mesmo nível de intensidade.
Figura acústica 3 – Curvas de Weber Fechner
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
Figura acústica 4 – Escala de ruídos
Fonte: Arquivo da Knauf
DECIBEL dB E DECIBEL dB(A)
Para medir o nível do som / intensidade sonora / nível de pressão acústica é normalmente utilizado um equipamento denominado decibelímetro, sendo o resultado apresentado em decibéis (dB). Uma diferença de 1dB para mais ou para menos pode ser detectada pelo ouvido humano.Se o nível de pressão acústica for aumentado ou diminuído em 10 dB, o ouvido humano interpreta como se o mesmo tivesse sido duplicado ou reduzido a metade. O nível do som é uma grandeza logarítmica que traduz o aspecto fisiológico do fenômeno. A adição logarítmica dos níveis sonoros, por bandas de oitavas, permite obter o nível global de um ruído em decibéis. Desta maneira um ruído é identificado por um único número, o qual por natureza não permite quantificar as freqüências graves, médias e agudas. Por esse motivo o nível global em dB é pouco usado, dando lugar ao dB(A), um valor ponderado que leva em consideração os valores correspondentes de igual sensação sonora do aparelho auditivo humano.
O decibelímetro por meio de filtros (A, B e C), simula o comportamento do ouvido humano. O filtro A corresponde aos níveis baixos (40 dB), já os filtros B e C correspondem aos níveis médios (55 a 85 dB) e altos (mais de 85 dB). Atualmente somente é utilizado o dB(A) para as avaliações de ruídos, porquanto este é o filtro mais abrangente para as bandas de oitavas. As tabelas a seguir apresentam exemplos de níveis de intensidade sonora e as impressões que normalmente provocam.
Tabela – Intensidade média Sonora dos ambientes (dB)
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
Tabela – classificação de Intensidade sonora (dB)
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
ADIÇÃO DE NÍVEIS SONOROS
Os níveis sonoros são grandezas logarítmicas e, portanto, não podem ser adicionadas aritmeticamente:
60 dB + 60 dB ≠ 120 dB
I) A adição de dois níveis sonoros iguais (60 dB), porém de frequências muito diferentes apresenta um resultado final maior de aproximadamente 3 a 5 dB.
60 dB + 60 dB = 63 dB
Um ruído preponderante pode mascarar outro ruído sempre que os níveis de pressão sonora forem muito diferentes. O ruído mais forte sobrepõe-se ao ruído mais fraco, ficando este último imperceptível ao ouvido humano.
70 dB + 60 dB = 70 dB
MEDIÇÃO DE RUÍDO
Para definir o espectro de um determinado ruído, será necessário medi-lo em várias frequências e corrigir a curva resultante, conforme as curvas fisiológicas do aparelho auditivo humano. A possibilidade de inserir filtros corretivos no aparelho de medida do som (decibelímetro) visa obter valores únicos para ruídos complexos, em vez de uma série de valores variando com as frequências. Os filtros funcionam como atenuadores para determinadas frequências, usando curvas de referência denominadas curvas de avaliação de ruído (NC = Noise Criteria) . A tabela 1 apresenta os níveis de ruído compatíveis com o conforto acústico em ambientes construídos.
Tabela – Intensidade sonora ruídos em ambientes (dB)
GRÁFICO – Curva de avaliação de ruídos (NC)
Reflexão do somAs ondas sonoras incidentes numa parede, se esta for perfeita, ou seja pesada, indeformável, plana e lisa, sofrem reflexão. Este fenômeno se caracteriza pela permanência da energia sonora no ambiente (bate e volta).
Reverberação do som
A existência de paredes de fechamento de um ambiente construído dá origem a sons refletidos que caracterizam o fenômeno chamado de reverberação, definida como o tempo necessário para um som diminuir sua intensidade a milionésima parte a partir do momento em que cessa a fonte sonora. Esse decréscimo corresponde a uma redução de 60 dB.
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⦁ O espectro do som reverberante não coincide com o espectro do som direto em virtude da absorção nos diferentes materiais de construção ser seletiva com relação à freqüência;
⦁ A distribuição espacial do som não é homogênea uma vez que os materiais absorventes não estão distribuídos homogeneamente no ambiente (por exemplo concentrado nas paredes) ;
⦁ O som reverberante persiste um certo tempo no local, depois da supressão da fonte sonora.
Esta terceira característica é talvez a mais significativa para o tratamento acústico do espaço arquitetônico. Se a reverberação persistir muito tempo depois da supressão do som direto, perturbará a clara percepção (a inteligibilidade de uma palestra). Se ao contrário, o som desaparecer imediatamente dificultará a audição em pontos afastados da fonte, prejudicando a percepção como por exemplo em grandes orquestras que precisam de um certo tempo de reverberação para que ocorra a fusão dos sons dos diversos instrumentos musicais.
I) Transmissão do som
II) Na prática, nenhuma parede se comporta como obstáculo perfeito. Sob a ação de ondas sonoras que atingem uma parede, esta põe-se a vibrar. Evidentemente essa vibração é invisível. A própria parede em vibração produz ondas sonoras nos ambientes que separa, ou seja, parte da energia incidente pela vibração da parede é transmitida ao ambiente contíguo ou adjacente. Cabe observar que, quando se substitui o revestimento de uma parede por um material cujo coeficiente de absorção é mais elevado que o do revestimento anterior, a parcela refletida do conjunto parede + revestimento é diminuída, mas a parcela transmitida não se altera.
Isso nem sempre é fácil de admitir, mas são cometidos muitos erros quando se pretende, com um material absorvente acústico, diminuir a parcela de energia transmitida através de uma parede.
Ilustração da incidência e transmissão de ondas sonoras
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
I) Ilustração das principais formas de transmissão de ruído
Ruído Aéreo
Ruído Estrutural
CONCEITOS ACÚSTICOSNão se deve confundir Absorção Acústica com Isolação Acústica. São conceitos totalmente diferentes que muitas vezes são tomados por idênticos, gerando interpretações distorcidas do comportamento dos materiais / produtos / componentes, aplicados à construção civil.
Absorção acústica
É a capacidade de um material / produto / componente construtivo absorver total ou parcialmente a energia sonora incidente.
Quanto mais materiais absorventes acústicos em um ambiente, menores os tempos de reverberação e melhor o conforto acústico. A boa compreensão da fala humana está associada ao tempo de reverberação, aos ruídos de fundo e à geometria do ambiente. O índice RASTI (Rapid Speech Transmission Index) permite medir a inteligibilidade da fala humana, variando entre 0 (péssima compreensão) a 1 (perfeita compreensão). O eco é causado pela reflexão do som quando este alcança o ouvinte (receptor) tempos depois do som direto (original) e com uma freqüência diferente. O comunicador é forçado a falar mais alto para ser entendido. Isto elevará o ruído de fundo e a reflexão de som no ambiente. A utilização de forros acústicos é de grande importância para o controle do tempo de reverberação adequada a cada ambiente.
A energia sonora é absorvida e transformada em calor sempre que encontra um material de estrutura porosa (lã mineral, por exemplo), podendo absorver de 30% a 100% da energia incidente, dependendo da espessura do material e da freqüência do som. Em uma edificação, com suficientes quantidades de material absorvente acústico, o som tende a se comportar como se não houvesse obstáculos, ou seja, à medida em que nos afastamos da fonte sonora, ocorre uma atenuação semelhante aquela que ocorreria ao ar livre. Os materiais para absorção acústica são de baixa e média densidade, fibrosos ou porosos.
NRC
É o coeficiente de absorção acústica obtido pela média aritmética simples da absorção nas frequências entre 250 e 2000 Hz.
Coeficiente de absorção 0 = material 100% refetivo
Coeficiente de absorção 1 = material 100% absorvente
I)
II)
III)
IV)
V) Valores índice de tempo de reverberação a 500 Hz para:
⦁ Cinemas
⦁ Teatros e salas de espetáculos
⦁ Salas de conferência e escritórios
⦁ Salas de aula
⦁ Centros de convenção e agremiações esportivas
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
Isolação acústica – (R)Expresso em dB é a capacidade de certos materiais formarem uma barreira, impedindo que a onda sonora passe de um ambiente a outro. Nestes casos se deseja impedir que o som (ruído) alcance o homem. É importante relembrar que o som não atravessa as paredes e sim as faz vibrar. A energia mecânica de vibração da parede transmite movimento ao ar, gerando ondas sonoras. Quanto mais leve a parede, mais facilmente passa a vibrar. Isso deixa bem evidente que paredes leves não são recomendadas para impedir a transmissão do som, pois ao vibrar elas se tornam fontes secundárias de som. As paredes devem ser suficientemente pesadas, pois quanto maior for a massa, mais dificilmente entrarão em vibração. A contrapartida a paredes pesadas para isolamento sonoro é alcançada facilmente por sistemas de paredes leves multicamadas (drywall).
Há um eficiente sistema acústico multicamadas, denominado massa-mola-massa, cuja resultante da descontinuidade de meios proporciona resultados superiores a sistemas pesados com um único tipo de material. Este fato é comprovado quando se comparam paredes de alvenaria convencional, ou até mesmo de concreto, com paredes multicamadas (drywall).
As paredes em drywall formam o sistema massa (gesso) – mola (ar) – massa (gesso) e podem ainda ter aumentado seu isolamento acústico com a colocação de lã mineral no seu interior. A lã de rocha ou de vidro é um excelente absorvente acústico, fortalecendo assim a função mola.
Fonte: Arquivo da área técnica - Knauf
Não se pode medir “in situ” o índice de redução acústica de uma parede divisória de ambientes, porquanto sempre existirão caminhos secundários para o som, os quais mascaram a medição. Por esses caminhos secundários (paredes laterais comuns, piso e teto, aos quais se convencionou chamar de “flancos”), sempre ocorrerão transmissões indiretas. As características acústicas dos ambientes se alteram em função da disposição e do mobiliário bem como do número de pessoas presentes, o que torna extremamente variável e complexa sua determinação precisa.
Para simplificar esse processo, utilizam-se valores comparados a um “isolamento acústico de referência”. A partir dos índices de redução acústica (R) pode-se analisar e avaliar o comportamento acústico dos ambientes construídos. Esta análise apresenta importância fundamental para permitir a verificação e o atendimento dos índices fixados pela legislação.
TRANSMISSÃO DE SONS PELOS FLANCOS
Fita p/ Isolamento no perímetro da estrutura reduz transmissão por flancos
Leia também sobre os desempenhos acústicos no drywall
Esse texto corresponde a primeira parte de uma série de arquivos relacionados a tratativa em questão, espero que possam ter entendido melhor o tema.
FERSAN ENGENHARIA
Alex Ferreira dos Santos
Engenheiro civil
Esp. sistemas de construção a seco.
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