View
114
Download
5
Category
Preview:
Citation preview
Mini Curso de AcústicaAcústica de ambientes fechados
Eng. Pedro P. R. NishidaProf. Dr. Marcus A. V. Duarte
Introdução• Para estudar o campo sonoro em um recinto,
deve-se considerar diversas variáveis, como por exemplo, a forma geométrica do ambiente, a absorção acústica, reflexões e difrações de várias paredes e as fontes sonoras.
• Cada ambiente fechado deve satisfazer as condições acústicas para o qual foi projetado. Por exemplo, fábricas e oficinas devem ter um NPS abaixo do permitido (85 dB para uma jornada de 8 horas de trabalho), igrejas e salas de aula devem ter uma inteligibilidade máxima e salas de concerto devem imprimir uma boa qualidade acústica à música.
Crescimento e decaimento da intensidade acústica• Quando se liga uma fonte sonora em um recinto, a energia sonora se eleva até
atingir um estado estacionário. Neste estado, toda a energia sonora injetada pela fonte é absorvida pelo ar e pelas paredes.
• A equação diferencial que governa o crescimento sonoro em recintos é:
• No qual A é a absorção sonora das superfícies do recinto
• V é o volume da sala, c é a velocidade do som, e é a densidade de energia acústica.
• W é a energia gerada pela fonte, é o crescimento de energia dentro da sala e é a energia absorvida nas paredes.
4
Ac
dt
dVW
2
1
/n
i ii
A S Sabine m
dtVd4Ac
Crescimento e decaimento da intensidade acústica•Se a fonte sonora foi ligada em t = 0, então a solução
da equação diferencial resulta em:
•Onde é a constante de tempo dada por:
ett e
A
cWP /02 1
4
e
Ac
Ve
4
Crescimento e decaimento da intensidade acústica•Se a absorção A é pequena e a constante
de tempo é longa, um tempo relativamente longo será necessário para que a amplitude de pressão efetiva e a densidade de energia atinjam o valor final (estado estacionário), dado por:
rP
A
cWP 02 4
Ac
W4
Crescimento e decaimento da intensidade acústica•Os resultados vistos anteriormente são aplicados
somente em campo difuso, o qual na prática, pode ser gerado em câmara reverberante.
•Os resultados não podem ser aplicados em salas esféricas onde as ondas tendem a ser refletidas para o centro do ambiente não existindo assim, campo difuso.
Crescimento e decaimento da intensidade acústica - Atenção
Crescimento e decaimento da intensidade acústica• A equação diferencial que governa o decaimento sonoro em um recinto é
obtida zerando-se W na equação diferencial para o crescimento sonoro em um recinto.
• Associado ao decaimento sonoro de um recinto, define-se o tempo de reverberação como o tempo necessário para que o nível sonoro do recinto caia 60 dB após o desligamento da fonte. De acordo com Sabine, o tempo de reverberação (desconsidera-se a absorção do ar para salas pequenas) é dado por:
• No qual V é o volume do recinto e A é a absorção sonora total do recinto.
sA
VT
161.060
Crescimento e decaimento da intensidade acústica•Crescimento e decaimento sonoro em
recintos:
Crescimento e decaimento da intensidade acústica• O tempo de reverberação de acordo com Sabine foi deduzido para campo
difuso não sendo aplicável para o caso de recintos com alto coeficiente de absorção, ou seja, com um pequeno tempo de reverberação.
• Aproximação para o tempo de reverberação sugerido por Eyring para ambientes de alta absorção:
• Onde V é o volume da sala em , S é a área interna da superfície da sala em , e é o coeficiente de absorção médio dado por:
sS
VT
)1ln(
161.0
3m2m
S
Sii
Crescimento e decaimento da intensidade acústica•Aproximação para o tempo de reverberação sugerido
por Millington e Sette:
•No qual é a área do i-ésimo elemento do recinto em e é o coeficiente de absorção sonora.
i iiS
VT
1ln
161.0
iSi2m
Crescimento e decaimento da intensidade acústica• Tempo de reverberação recomendado para recintos destinados a diversos usos em função do
volume, nas bandas de 1/1 de oitava para freqüências centrais :Hz500
Campo Sonoro em Salas - Sabine•O campo sonoro no interior de uma câmara
reverberante em regime permanente é uma combinação do som que provém diretamente da fonte com o som que é refletido pelas superfícies que delimitam a câmara. Em termos de nível de pressão sonora, essa relação pode ser dada por:
Ar
QNWSNPS
4
4log10
2
Campo Sonoro em Salas - Thompson•Bom para ambientes industriais relativamente vazios
Campo Sonoro em Salas - Hodgson•Bom para ambientes industriais com Lx ≈ Ly >>> Lz
Campo Sonoro em Salas• Onde r é a distância da fonte ao ponto de
observação, __ é o fator de diretividade da fonte, A é a absorção sonora total da câmara e NWS é a potência sonora da fonte. Na equação 7.12 relaciona-se ao campo direto e relaciona-se ao campo reverberante.
Q
Campo sonoro em Salas
•O campo sonoro no entorno da fonte sonora é subdividido em quatro campos: campo próximo, campo remoto, campo livre e campo reverberante.
•Devem-se evitar medições no campo próximo pois o nível sonoro varia significativamente com uma pequena mudança na posição do microfone. Essa região estende-se até meio comprimento de onda da menor freqüência emitida pela máquina ou pelo dobro da dimensão característica da máquina.
Campo Sonoro em Salas
Redução de ruído por absorção
• Dois campos sonoros são produzidos por uma fonte em ambientes internos: campo direto e o campo reverberante.
• Relação entre o nível de potência sonora de uma fonte e o nível de pressão sonora gerado por esta a uma distância r:
• No qual é o fator de diretividade e relaciona-se ao campo direto e A é a absorção da sala dada por , no qual é o coeficiente de absorção médio das superfícies.
• relaciona-se com o campo reverberante.
Ar
QNWSNPS
4
4log10
2
Q 24 r
Q
A
4
SA
Redução de ruído por absorção
• Na situação em que r é pequeno, ou seja, próximo às fontes sonoras, predomina sobre e o nível de pressão sonora é em grande parte devido ao som direto. Portanto, quando um trabalhador estiver próximo a uma máquina ruidosa, ele será mais afetado pelo som direto e a absorção sonora terá pouca influência no nível sonoro para o trabalhador.
• Quando predomina sobre , então o nível de pressão sonora será em grande parte devido ao som refletido. Portanto, um trabalhador mais afastado da máquina (com r grande), será mais afetado pelo som refletido. Assim, a utilização de absorção sonora nas superfícies do recinto beneficiará aquele que está mais distante da máquina e não aquele que está mais próximo.
24 r
Q
A
4
A
424 r
Q
Redução de ruído por absorção
•Efeito da absorção:
Redução de ruído por absorção
•Barreiras em recintos são tão eficientes quanto barreiras externas.
•Barreiras internas devem ser revestidas com material de absorção no lado da fonte e nas bordas. Barreiras não são eficientes em campo difuso.
Redução de ruído por absorção• Exemplo de barreira interna. Biombo de
fabricação Acústica São Luiz:
Freqüências características e densidade modal
• Freqüências e modos de ressonância para uma sala de 7x4,5x2,5m:
Bibliografia
1. KINSLER, L.E.,FREY A.R.,COPPENS A.B. and SANDERS J.V., Fundamentals of Acoustics,Third Edition, John Wiley & Sons, 1982.
2. BISTAFA, S. R., ACÚSTICA APLICADA AO CONTROLE DE RUÍDO, EDITORA EDGARD BLÜCHER,2006.
3. GERGES, S. N. Y., RUÍDO - Fundamentos e Controle, Imprensa Universitária da UFSC, Florianópolis, 2a Ed., 2000.
4. BERANEK, L. L., Noise Reduction, Robert E. Krieger Publishing Company, New York, 1980.
Recommended