ACÚSTICA, RUÍDOS E PERDA DE AUDIÇÃO

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ACÚSTICA, RUÍDOS E PERDA DE AUDIÇÃO

Prof. Dr. João Candido Fernandes

Depto de Engenharia Mecânica, FEB, UNESP, Bauru, SP, Brasil, [email protected]

Resumo: O objetivo do curso é apresentar o projeto acústico de um ambiente (auditórios, igrejas, teatros, anfiteatros, estúdios, residências, salas de aula, ginásios, boates, etc.). O curso compreende o estudo de isolamento e tratamento acústico de ambientes bem como a indicação dos equipamentos eletroacústicos para sonorização de ambientes. O curso oferecerá aos participantes as técnicas para reduzir o risco de perda auditiva dos empregados de uma empresa. Serão estudados métodos de atenuação do ruído, técnicas de dificultar a propagação do som e a correta utilização de Equipamentos de Proteção Individual (EPI). O curso será voltado a profissionais das áreas Civil, Elétrica, Mecânica e Agronômica. Palavras-chave: Acústica, projeto, ruído, conforto, perda auditiva. 1. INTRODUÇÃO

O som é um fenômeno vibratório resultante de variações da pressão no ar. Essas variações de pressão se dão em torno da pressão atmosférica e se propagam longitudinalmente, à velocidade de 344 m/s para 20 º C.

Qualquer fenômeno capaz de causar ondas de pressão no ar é considerado uma fonte sonora. Pode ser um corpo sólido em vibração, uma explosão, um vazamento de gás a alta pressão, etc.

Basicamente, todo som se caracteriza por três variáveis físicas: freqüência, intensidade e timbre. Vamos fazer um estudo mais detalhado de cada uma delas.

Freqüência Freqüência (f) é a número de oscilações por segundo do

movimento vibratório do som. Para uma onda sonora em propagação, é o número de ondas que passam por um determinado referencial em um intervalo de tempo. Chamando de l o comprimento de onda do som e V a velocidade de propagação da onda, pode-se escrever :

V = l . f

A unidade de freqüência (SI) é ciclos por segundo, ou Hertz (Hz). Portanto, um som de 32 Hz tem uma onda de 10,63 m e, um som de 20.000 Hz tem um comprimento de onda de 1,7 cm.

O nosso ouvido é capaz de captar sons de 20 a 20.000 Hz. Os sons com menos de 20 Hz são chamados de infra-

sons e os sons com mais de 20.000 Hz são chamados de ultra-sons. Esta faixa de freqüências entre 20 e 20kHz é definida como faixa audível de freqüências ou banda audível.

Dentro da faixa audível, verificamos que o ouvido percebe as freqüências de uma maneira não linear. Experiências demonstram que o ouvido humano obedece a Lei de Weber de estímulo/sensação, ou seja, as sensações como cor, som, odor, dor, etc., variam como o logaritmo dos estímulos que as produzem.

Assim, os intervalos entre os sons de 100 e 200 Hz, 200 e 400 Hz, 400 e 800 Hz parecerão iguais ao nosso ouvido. Portanto, pela Lei de Weber, concluímos que o intervalo entre freqüências não se mede pela diferença de freqüências, mas pela relação entre elas. Desta maneira, se define uma oitava como sendo o intervalo entre freqüências cuja relação seja igual a 2.

200100

400200

800400

2 1 oita va

Esta é a razão que intervalos entre as notas DÓ

sucessivas de um teclado de piano parecem sempre iguais, constituindo o intervalo de uma oitava. Em qualquer representação gráfica (figuras ou gráficos) colocamos a freqüência em escala logarítmica, por ser a forma que mais se aproxima da sensação do nosso ouvido (Figura 1).

Atualmente, usamos como freqüência de referência (padronizada pelo SI), o valor de 1000 Hz, ficando as oitavas com freqüência central em 500, 250, 125, 62,5, 31,25, e 2.000, 4.000, 8.000 e 16.000 Hz.

As freqüências audíveis são divididas em 3 faixas: - Baixas freqüências ou sons graves - as 4 oitavas de

menor freqüência, ou seja, 31,25 , 62,5 125 e 250 Hz. - Médias freqüências ou sons médios - as três oitavas

centrais, ou seja, 500, 1000 e 2000 Hz. - Altas freqüências ou sons agudos - as três oitavas de

maior freqüência, ou seja, 4.000, 8.000 e 16.000 Hz.

Proceedings of the 9th Brazilian Conference on Dynamics Control and their Applications Serra Negra, SP - ISSN 2178-3667 1275

Acústica, Ruídos e Perda de Audição João Candido Fernandes

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Figura 1 - Freqüências do piano


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Intensidade A intensidade do som é a quantidade de energia contida

no movimento vibratório. Essa intensidade se traduz com uma maior ou menor amplitude na vibração ou na onda sonora. Para um som de média intensidade essa amplitude é da ordem de centésimos de milímetros.

A intensidade de um som pode ser medida através de dois parâmetros:

- a energia contida no movimento vibratório (W/cm2) - a pressão do ar causado pela onda sonora (BAR = 1

dina/cm2) Como valor de referência para as medições, fixou-se a

menor intensidade sonora audível. Esse valor, obtido da média da população, foi de:

- para energia = 10 -16 W/cm2

- para pressão = 2 x 10 -4 BAR Como podemos notar, do ponto de vista físico, a energia

contida num fenômeno sonoro é desprezível. A energia sonora contida num grito de "gol" de um estádio de futebol lotado, mal daria para aquecer uma xícara de café. Se a energia da voz de toda a população de uma cidade como Bauru fosse transformada em energia elétrica, seria o

suficiente apenas para acender uma lâmpada de 50 ou 60 Watts.

Ao fazermos uma relação entre a intensidade sonora e a audição, novamente nos encontramos com a Lei de Weber, ou seja, conforme aumentamos a intensidade sonora o nosso ouvido fica cada vez menos sensível; ou ainda, precisamos aumentar a intensidade de maneira exponencial para que o ouvido "sinta" o som de maneira linear.

Desta maneira, quando escutamos um aparelho de som que esteja reproduzindo 20 Watts de potência elétrica, e aumentamos instantaneamente a sua potência para 40 Watts, o som nos parecerá mais intenso. Se quisermos agora, aumentar mais uma vez o som para que o resulte a mesma sensação de aumento, teremos que passar para 80 Watts.

Portanto, usamos uma escala logarítmica para a intensidade sonora, da mesma maneira que usamos para a freqüência.

Para sentirmos melhor o problema, analisemos o gráfico da figura 1.5., onde temos intensidades sonoras desde 10-16

W/cm2 (limiar de audibilidade), até 10-2 W/cm2 (limiar da dor).

Figura 2 – Esquema da formação da escala em decibels



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Nota-se que o nosso ouvido tem capacidade de escutar sons cuja diferença de intensidade seja de cem trilhões de vezes. Se quiséssemos usar a escala linear de intensidade sonora, teríamos que dizer, por exemplo, que o ruído da rua de uma cidade é 100 milhões de vezes mais intenso que o menor som audível. Logo se vê a improbidade desses números: matematicamente são impraticáveis e, fisiologicamente, não refletem a sensação audível.

Para contornar esses problemas lançamos mão da escala logarítmica. Vamos usar apenas o expoente da relação (figura 2) e dizer que o ruído da rua está 8 BELs acima do limite de audibilidade (com valor de 0 BEL). O nome BEL foi dado em homenagem a Alexandre Graham Bell, pesquisador de acústica e inventor do telefone.

Agora a escala ficou reduzida em excesso, pois, entre o limiar de audibilidade e o ruído da rua existem mais de 8 unidades de sons audíveis. Foi criado, então, o décimo do BEL, ou seja, o decibel: dizemos agora que o ruído da rua está 80 dB (com o "d" minúsculo e o "B" maiúsculo), acima do valor de referência.

Portanto, o número de decibels (dB) nada mais é que aquele expoente da relação das intensidades físicas, multiplicado por 10.

A intensidade sonora medida em decibels é definida como Nível de Intensidade Sonora (NIS) ou Sound Intesity Level (SIL), em inglês. Portanto devemos sempre ter em mente:

Intensidade Sonora Watts / cm 2 Nível de Intensidade Sonora - NIS - decibels (dB)

A unidade de medida de intensidade sonora é W / cm2 ou BAR.

O decibel não é uma unidade de medida, mas apenas uma escala.

O plural de decibel é decibels. O termo "decibeis" é errado, em-bora tenha se tornado de uso popular.

Assim, o NIS, medido em decibels, satisfaz a construção

fisiológica do nosso ouvido. Matematicamente podemos escrever :

NIS = .log IIr ef

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sendo I a intensidade sonora de um som, e Iref = 10 -16

W / cm 2 .

Voltando ao exemplo do aparelho de som com 20 Watts, digamos que o aparelho reproduza 60 dB de nível de intensidade sonora no ambiente; com 40 W, o aparelho reproduzirá 63 dB, e com 80 W, 66 dB. Da mesma forma, um avião à jato produz perto de 140 dB de NIS; dois aviões idênticos produzirão 143 dB.

Desta forma, se uma máquina produz 60 dB, mil máquinas idênticas produzirão 90 dB. Para um operário trabalha 8 horas/dia num ambiente com 100 dB de ruído, se ele trabalhar apenas 4 horas/dia ele estaria exposto, em média a 97 dB.

Portanto, na escala em decibels, o dobro de 70 dB é 73 dB, assim como o dobro de 120 dB é 123 dB. A metade de 90 dB é 87 dB, assim como a metade 150 dB é 147 dB. A figura 3 mostra alguns níveis de intensidade de som.

É importante notar que existe uma nítida divisão entre os sons que se apresentam abaixo e acima da voz humana; os sons com níveis inferiores à nossa voz são naturais, confortáveis e não causam perturbação; ao contrário, os sons superiores à voz humana podem ser considerados ruídos, normalmente são produzidos por máquinas, são indesejáveis, e causam perturbação ao homem.

Timbre Se nós tocarmos a mesma nota (mesma freqüência) com

a mesma intensidade, em um piano e em um violino, notamos claramente a diferença. Em linguagem comum, dizemos que os seus timbres são diferentes. Portanto, o timbre nos permite reconhecer a fonte geradora do som. Tecnicamente, o timbre é a forma de onda da vibração sonora (Fig. 4).

Análise Espectral

A análise espectral é o estudo das freqüências que compõem um som complexo. Existem várias maneiras de proceder esta análise. Espectro (spectrum) de freqüências - O espectro de

um som se refere à relação entre amplitude e freqüência de um som complexo. O matemático francês Jean Baptiste Fourier (1768 – 1830) foi o primeiro a aplicar este método de análise, conhecido hoje com o nome de Análise de Fourier. Este método demonstra que qualquer forma de onda pode ser decomposta em uma soma de ondas senoidais. A freqüência destas ondas senoidais que formam o espectro guardam uma relação numérica com a freqüência mais baixa da série que, por este motivo, é chamada de freqüência fundamental (f0). As demais freqüências, que forem múltiplos inteiros da freqüência fundamental, com valores iguais a 2 f0, 3f0, 4 f0, 5 f0, são os sobretons de f0 e são conhecidas como tons harmônicos ou freqüências harmônicas, sendo registradas por f1, f2, f3, .... fn. A Figura 5 ilustra a Análise de Fourier.


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Figura 3 - Exemplos de Níveis de Intensidade Sonora (NIS).

Figura 4 - Forma de onda da nota de uma flauta.



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Análise Espectral A análise espectral é o estudo das freqüências que

compõem um som complexo. Existem várias maneiras de proceder esta análise. Espectro (spectrum) de freqüências O espectro de um som se refere à relação entre amplitude

e freqüência de um som complexo. O matemático francês Jean Baptiste Fourier (1768 – 1830) foi o primeiro a aplicar este método de análise, conhecido hoje com o nome de Análise de Fourier. Este método demonstra que qualquer

forma de onda pode ser decomposta em uma soma de ondas senoidais. A freqüência destas ondas senoidais que formam o espectro guardam uma relação numérica com a freqüência mais baixa da série que, por este motivo, é chamada de freqüência fundamental (f0). As demais freqüências, que forem múltiplos inteiros da freqüência fundamental, com valores iguais a 2 f0, 3f0, 4 f0, 5 f0, são os sobretons de f0 e são conhecidas como tons harmônicos ou freqüências harmônicas, sendo registradas por f1, f2, f3, .... fn. A Figura 5 ilustra a Análise de Fourier.

Tipo de onda (em função do tempo) Espectro (em função da Freq.) Tom puro (senoide) Onda Quadrada Onda complexa

Figura 5 - Análise de Fourier.

Densidade Espectral de Energia (Power Spectral Density)

A Densidade espectral apresenta a energia do fenômeno vibratório em função da freqüência. O gráfico de densidade espectral mostra a energia da onda sonora para cada freqüência discreta ou banda de freqüência. A Figura 6 apresenta um diagrama de Densidade espectral de energia. A Figura 7 mostra outros exemplos de espectros e densidade espectral.

Vamos analisar com atenção a figura 7. A figura 7a mostra uma onda senoidal, portanto, um

sinal puro.

no item b é mostrada a combinação de duas ondas senoidais: o sinal resultante é periódico e o espectro de freqüências mostra a decomposição do sinal.

a figura 7c mostra uma onda quadrada: trata-se de um sinal periódico e o espectro de freqüências acusa a formação de um grande número de harmônicas.

no item d vemos um sinal não periódico: o espectro de freqüências não acusa valores específicos de freqüências, pois estes seriam em número infinito. Assim, apenas é possível obter-se a densidade espectral de energia.

Com essas colocações, podemos definir agora o que é ruído. Trata-se de um som indesejável, não periódico, que não é possível montar o seu espectro de freqüências, mas apenas a densidade espectral.

Freq

F6 F5 F4 F3 F2 F1 Freq

F1 Freqüência

Amplitude

Amplitude

Amplitude


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Figura 6 - Densidade espectral para um som complexo.

O Ruído

A definição de ruído é um tanto ambígua. De um modo geral pode ser definida como um som indesejável. Assim vamos apresentar duas definições para o ruído :

Definição Subjetiva : Ruído é toda sensação auditiva desagradável ou insalubre.

Definição Física : Ruído é todo fenômeno acústico não periódico, sem componentes harmônicos definidos.

Fisicamente falando, o ruído é um som de grande complexibilidade, resultante da superposição desarmônica de sons provenientes de várias fontes. Seu espectro sempre será uma confusa composição de

harmônicas sem qualquer classificação ou ordem de composição. Normalmente seu espectro é de banda larga (de freqüências), compacto e uniforme, sendo comum aparecer uma maior predominância de uma faixa de freqüências (graves, médias ou agudas). O espectro de freqüências de um ruído tem um difícil interpretação, preferindo-se a densidade espectral. (Figura 8).

Nas últimas décadas os ruídos se transformaram em uma das formas de poluição que afeta a maior quantidade de pessoas. A partir de 1989 a Organização Mundial da Saúde já passou a tratar o ruído como problema de saúde pública Nos próximos capítulos estudaremos, em detalhes, todos

os aspectos do ruído. Os Ruídos padronizados usados em ensaios Por conter um grande número de freqüências, alguns

ruídos foram padronizados, sendo usados em testes e calibração de equipamentos eletroacústicos. Os principais são:

freqüência

Energia/freqüência



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Figura 7 - Espectro e densidade espectral de sons.


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Ruído

Figura 8 - Espectro e densidade espectral de um ruído

Ruído aleatório – É o ruído cuja densidade espectral de energia é próxima da distribuição de gauss.

Ruído branco – É o ruído cuja densidade espectral de energia é constante para todas as freqüências audíveis. O som de um ruído branco é semelhante ao de um televisor „fora do ar‟.

Amplitude

freqüência

freqüência

Amplitude

Amplitude

Banda audível freqüência



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Espectro Densidade Espectral Ruído Rosa – É o ruído cuja densidade espectral de energia é constante para todas as freqüências. Espectro Densidade Espectral

2. Propriedades do Som Princípio de Huygens-Fresnel

A propagação do som no ar se dá a partir da fonte geradora, em todas as direções. Por ser uma vibração longitudinal das moléculas do ar, esse movimento oscilatório é transmitido de molécula para molécula, até chegar aos nossos ouvidos, gerando a audição.

O Princípio Huygens-Fresnel se aplica a essa propagação: cada molécula de ar, ao vibrar, transmite para a vizinha a sua oscilação, se comportando como uma nova fonte sonora.

A seguir são discutidas as propriedades da propagação no ar. Propagação Livre

A propagação do som no ar se dá a partir da fonte geradora, com a formação de ondas esféricas. Essas ondas

terão um comprimento de onda l, mostrado na Figura 2.1, e uma velocidade de propagação.

A velocidade de propagação do som depende da densidade e da pressão do ar e pode ser calculada pela equação :

V = PD

1 4, .

onde P é a pressão atmosférica e D a densidade no SI.

Se tomarmos P= 105 Pa e D=1,18 kg/m3, obteremos a velocidade V= 344,44 m/s.

Devemos levar em consideração que a densidade do ar é bastante influenciada pelo vapor d'água (umidade). Porém, o fator que mais influi na velocidade do som é a temperatura.

De uma maneira aproximada, entre - 30 ºC e + 30 ºC, podemos calcular a velocidade do som no ar em função da temperatura, pela seguinte equação :

Banda audível Banda audível freq freq

Amplitude Energia

Banda audível Banda audível freq freq

Amplitude Energia


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V = 331,4 + 0.607 . t onde a Velocidade V está em m/s e a temperatura t em º Celsius.

A Tabela 1 mostra a velocidade de propagação do som no ar em função da temperatura, supondo-se uma umidade relativa de 50 %.

Tabela 1. - Velocidade do som em função da temperatura

Graus Celsius

Velocidade do som (m/s)

- 20 319 - 10 326

0 332 10 338 20 344 30 355

Outro fator importante na propagação do som é a atenuação. O som ao se propagar sofre uma diminuição na sua intensidade, causada por dois fatores:

Dispersão das ondas: o som ao se propagar no

ar livre (ondas esféricas) tem a sua área de propagação aumentada, em função do aumento da área da esfera. Como a energia sonora (energia de vibração das moléculas de ar) é a mesma, ocorre uma diluição dessa energia, causando uma atenuação na intensidade. A cada vez que dobramos a distância da fonte, a área da esfera aumenta 4 vezes, diminuindo a intensidade sonora em 4 vezes, ou 6 dB.

Perdas entrópicas : Sempre que se aumenta a

pressão de um gás, a sua temperatura aumenta; ao se expandir o gás, a temperatura diminui (Boyle). Numa onda sonora, onde acontecem sucessivas compressões e rarefações, ocorrem pequenos aumentos e diminuições na temperatura do ar. Pela 2ª Lei da Termodinâmica, sempre que se realiza uma transformação energética, acontece uma perda, ou seja, parte da energia se perde em forma de calor. É a chamada perda entrópica. Sem a existência desta perda, seria possível o moto-contínuo. Assim, na propagação do som, parte da energia se transforma em calor, atenuação esta que depende da freqüência do som, da temperatura e da umidade relativa do ar.

Devemos sempre lembrar que :

A Atenuação do som na propagação : é diretamente proporcional à freqüência, ou seja,

o som agudo "morre" em poucos metros, enquanto que o som grave se pode ouvir a quilômetros de distância.

é inversamente proporcional à temperatura. é inversamente proporcional à umidade. a poluição do ar, principalmente o monóxido e

dióxido de Carbono, são muito absorventes, atenuando bastante o som.

não sofre influência da pressão atmosférica. A Velocidade do Som na propagação : é diretamente proporcional à temperatura. é diretamente proporcional à umidade. não sofre influência da pressão atmosférica. não varia com a freqüência. Portanto, na propagação, o ar oferecendo maior resistência à transmissão de altas freqüências, causa uma distorção no espectro de freqüências. Por isso que, nos sons produzidos a grandes distâncias, nós ouvimos com maior nível os sons graves, ou seja, os sons agudos são atenuados na propagação.

Propagação com obstáculos

Quando interpomos uma superfície no avanço de uma onda sonora, esta se divide em várias partes: uma quantidade é refletida, a outra é absorvida e outra atravessa a superfície (transmitida). A figura 9 nos dá o exemplo dessas quantidades.

A quantidade Si representa o som incidente; Sr o som refletido; Sd o som absorvido pela parede (e tranformado em calor) e St o som transmitido.

Reflexão

Se uma onda sonora que se propaga no ar encontra uma

superfície sólida como obstáculo a sua propagação, esta é refletida, segundo as leis da Reflexão Ótica. A reflexão em uma superfície é diretamente proporcional à dureza do material. Paredes de concreto, mármore, azulejos, vidro, etc. refletem quase 100 % do som incidente.

Um ambiente que contenha paredes com muita reflexão sonora, sem um projeto acústico aprimorado, terá uma péssima inteligibilidade da linguagem. É o que acontece, geralmente, com grandes igrejas, salões de clubes, etc.



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Figura 8 - Esquema da divisão do som ao encontrar um obstáculo

Podemos definir os seguintes coeficientes:

COEFICIENTE DE ABSORÇÃO a

a EN ERGIA A BSORVI DAEN ERGIA INCI DENTE

COEFICIENTE DE REFLEXÃO r

r= EN ERGIA REFLETI DAEN ERGIA INCI DENTE

COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO t

t= EN ERGIA TRANSMITI DAEN ERGIA INCI DENTE

Reflexão

Se uma onda sonora que se propaga no ar encontra uma superfície sólida como obstáculo a sua propagação, esta é refletida, segundo as leis da Reflexão Ótica. A reflexão em uma superfície é diretamente proporcional à dureza do material. Paredes de concreto, mármore, azulejos, vidro, etc. refletem quase 100 % do som incidente.

Um ambiente que contenha paredes com muita reflexão sonora, sem um projeto acústico aprimorado, terá uma péssima inteligibilidade da linguagem. É o que acontece, geralmente, com grandes igrejas, salões de clubes, etc.

Absorção

Absorção é a propriedade de alguns materiais em não permitir que o som seja refletido por uma superfície.

IMPORTANTE : Som absorvido por uma superfície é a quantidade som dissipado (transformado em calor) mais a quantidade de som transmitido.

Os materiais absorventes acústicos são de grande

importância no tratamento de ambientes. A Norma Brasileira NB 101 especifica os procedimentos para o tratamento acústico de ambientes fechados. A dissipação da energia sonora por materiais absorventes depende fundamentalmente da freqüência do som: normalmente é grande para altas freqüências, caindo para valores muito pequenos para baixas freqüências. A figura 9 mostra a absorção do som em um material.

Transmissão

Transmissão é a propriedade sonora que permite que o

som passe de um lado para outro de um superfície, continuando sua propagação. Fisicamente, o fenômeno tem as seguintes características : a onda sonora ao atingir uma superfície, faz com que ela vibre, transformando-a em uma fonte sonora. Assim, a superfície vibrante passa a gerar som em sua outra face. Portanto, quanto mais rígida e densa (pesada) for a superfície menor será a energia transmitida.

A tabela 3 mostra a atenuação na transmissão causada por vários materiais.

Difração

Pelo princípio de Huygens-Fresnel, podemos entender

que, o som é capaz de rodear obstáculos ou propagar-se por todo um ambiente, através de uma abertura. A essa propriedade é dado o nome de difração. Os sons graves (baixa freqüência) atendem melhor esse princípio.

A figura 10 nos mostra como um som de grande comprimento de onda (som grave) contorna um obstáculo.

Som Incidente

Som refletido

Som transmitido

Som absorvido


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A figura 11 mostra um som de pequeno comprimento de onda (alta freqüência) gerando regiões de sombra acústica ao contornar obstáculos. Podemos observar que a difração do som em um obstáculo depende do valor relativo entre o tamanho H do obstáculo e o comprimento de onda l do som. O mesmo ocorre com o avanço do som através de um orifício: quando o comprimento de onda do som é muito

menor que o comprimento H do obstáculo ou furo, existirá sombra acústica "S".

Cabe lembrar, portanto, que os sons graves (sons de baixa freqüência e de grande comprimento de onda) tem maior facilidade em propagar-se no ar, como também maior capacidade de contornar obstáculos.

Fig. 9 - Absorção em função da freqüência para um material poroso A tabela 2 mostra o Coeficiente de absorção "a" para alguns materiais.

Tabela 2 – Coeficientes de absorção

Material Espessura

[cm]

Freqüência [Hz]

125 250 500 1k 2k 4k

Lã de rocha 10 0,42 0,66 0,73 0,74 0,76 0,79 Lã de vidro solta 10 0,29 0,55 0,64 0,75 0,80 0,85 Feltro 1,2 0.02 0,55 0,64 0,75 0,80 0,85 Piso de tábuas de madeira sobre vigas 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07 Placas de cortiça sobre concreto 0,5 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 Carpete tipo forração 0,5 0,10 0,25 0,4 Tapete de lã 1,5 0,20 0,25 0,35 0,40 0,50 0,75 Concreto aparente 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 Parede de alvenaria, não pintada 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,07 Vidro 0,18 0,06 0,04 0,03 0,03 0,02 Cortina de algodão com muitas dobras 0,07 0,31 0,49 0,81 0,61 0,54



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Tabela 3 - Atenuação na transmissão de som

Material

Espessura (cm) Atenuação (dB)

Vidro 0,4 a 0,5 28 Vidro 0,7 a 0,8 31 Chapa de Ferro 0,2 30 Concreto 5 31 Concreto 10 44 Gesso 5 42 Gesso 10 45 Tijolo 6 45 Tijolo 12 49 Tijolo 25 54 Tijolo 38 57

Figura 10 - Som de baixa freqüência (grave) contornando um obstáculo.

Figura 11 - Difração de um som agudo.


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Reverberação e Tempo de Reverberação Quando um som é gerado dentro de um ambiente escuta-

se primeiramente o som direto e, em seguida, o som refletido. No caso em que essas sensações se sobrepõem, confundindo o som direto e o refletido, teremos a impressão de uma audição mais prolongada. A esse fenômeno se dá o nome de reverberação.

Define-se como tempo de reverberação o tempo necessário para que, depois de cessada a fonte, a intensidade do som se reduza de 60 dB. Se as paredes do local forem muito absorventes (pouco reflexivas), o tempo de reverberação será muito pequeno, caso contrário ocorrerão muitas reflexões e o tempo de reverberação será grande.

Eco

O eco é uma conseqüência imediata da reflexão sonora.

Define-se eco como a repetição de um som que chega ao ouvido por reflexão 1/15 de segundo ou mais depois do som direto. Considerando-se a velocidade do som em 345 m/s, o objeto que causa essa reflexão no som deve estar a uma distância de 23 m ou mais.

Refração

Recebe o nome de refração a mudança de direção que

sofre uma onda sonora quando passa de um meio de propagação para outro. Essa alteração de direção é causada pela variação da velocidade de propagação que sofre a onda. O principal fator que causa a refração do som é a mudança da temperatura do ar.

Ressonância

Ressonância é a coincidência de freqüências entre

estados de vibração de dois ou mais corpos. Sabemos que todo corpo capaz de vibrar, sempre o faz em sua freqüência natural. Quando temos um corpo vibrando na freqüência natural de um segundo corpo, o primeiro induz o segundo a vibrar. Dizemos então que eles estão em ressonância. Por exemplo : se tomarmos um diapasão com freqüência natural de 440 Hz e o colocarmos sobre um piano, ao tocarmos a nota Lá4 (que vibra com 440 Hz), o diapasão passará a vibrar induzido pela vibração da corda do piano.

Mascaramento

Na audição simultânea de dois sons de freqüências

distintas, pode ocorrer que o som de maior intensidade supere o de menor, tornando-o inaudível ou não inteligível. Dizemos então que houve um mascaramento do som de maior intensidade sobre o de menor intensidade. O efeito do mascaramento se torna maior quando a os sons têm freqüências próximas.

Ondas Estacionárias

É um fenômeno que ocorre em recintos fechados. Consiste na superposição de duas ondas de igual freqüência que se propagam em sentindo oposto. Ao se sobreporem, a coincidência dos comprimentos de onda faz com que os nós e os ventres ocupem alternadamente as mesmas posições, produzindo a impressão de uma onda estacionária. Em locais fechados, o som refletido em uma parede plana e o som direto podem criar esse efeito, causando graves problemas acústicos para o ambiente.

Eco pulsatório (Flutter Echo) É um caso particular das ondas estacionárias. Ocorre

quando existe a sobreposição de ondas refletidas cujos caminhos percorridos se diferenciem de um número inteiro de comprimentos de onda. Neste caso, haverá momentos de intensificação do som pelas coincidências das fases, e outros com a anulação do som pela defasagem da onda. Para uma pessoa, esses aumentos e diminuições na intensidade sonora produzirá a mesma sensação de um eco.

Efeito Doppler-Fizeau

Quando a fonte ou o observador se movem (com

velocidade menor que a do som) é observada uma diferença entre a freqüência do som emitido e recebido. Esse característica que é conhecida como Efeito Doppler-Fizeau, torna o som mais agudo quando as fontes se aproximam, e mais grave no caso de se afastarem. 3. Psicoacústica

A Psicoacústica estuda as sensações auditivas para estímulos sonoros. Trata dos limiares auditivos, limiares de dor, percepção da intensidade de da freqüência do som, mascaramento, e os efeitos da audição binaural (localização das fontes, efeito estéreo, surround etc.).

Lei de Weber-Fechner

A Lei de Weber-Fechner faz uma relação entre a intensidade física de uma excitação e a intensidade subjetiva da sensação de uma pessoa. Vale para qualquer percepção sensorial, seja auditiva, visual, térmica, tátil, gustativa ou olfativa. De um modo geral, a Lei de Weber-Fechner pode ser enunciada:

Enunciado Geral: O aumento do estímulo,

necessário para produzir o incremento mínimo de sensação, é proporcional ao estímulo preexistente.

S = k . I / I ou



16

S = k . log I Onde S é a sensação, I a intensidade do

estímulo e k uma constante.

Aplicando-se para a acústica, o enunciado fica:

Para sons de mesma freqüência, a intensidade da sensação sonora cresce proporcionalmente ao logaritmo da intensidade física. Ou ainda:

Sons de freqüência constante, cujas intensidades físicas variam em progressão geométrica, produzem sensações cujas intensidades subjetivas variam em progressão aritmética.

Audibilidade (loudness)

Audibilidade é o estudo de como nosso ouvido recebe e interpreta as flutuações da pressão sonora associadas à variações de freqüência. Esse estudo, logicamente, deve ser estatístico, pois, dentro da espécie humana, existe a diversidade individual. Assim, várias pesquisas foram realizadas para determinar a sensibilidade média da audição de pessoas normais (pesquisa da NIOSH – USA em 1935/36; pesquisa durante as Feiras Mundiais de Los

Angeles e Nova Iorque, em 1939/40 com 500 mil pessoas; 15 pesquisas da ISO em 1964). Os resultados dessas pesquisas e outras realizadas constituem fundamento para o estudo de qualquer sistema de análise do ouvido.

Para determinarmos a menor intensidade percebida pelo ouvido humano, vamos fazer a seguinte experiência: coloquemos um observador à distância de um metro de um alto-falante e de frente para este. Façamos o alto-falante vibrar com 1 kHz em intensidade perfeitamente audível e, vamos atenuando o som até que o observador declare não mais estar ouvindo. Substituímos então, o observador por um microfone calibrado para medir a intensidade do som: esta intensidade será o limiar de audição para 1 kHz, que corresponde a 10-16 Watts/cm2, ou 0 dB.

Se repetirmos a experiência para outras freqüências, vamos determinar o limiar de audi-bilidade. A maior sensibilidade do ouvido, se dá entre 2000 e 5000 Hz, há uma perda de sensibilidade nos dois extremos da banda de freqüência audível. Para 50 Hz, essa perda chega a 60 dB.

A figura 12 mostra a curva média do limiar de audibilidade. Para determinar o limiar de dor, vamos repetir a experiência, só que iremos aumentando o nível de intensidade sonora do som até que o nosso observador sinta uma sensação dolorosa acompanhando a audição. Isso deve ocorrer, para 1 kHz, em 120 dB e é chamado de limiar da dor. Repetindo-se a experiência para outras freqüências teremos a curva do limiar da dor. O conjunto de sons audíveis é dado pela área compreendida entre o limiar de audibilidade e o limiar da dor: é o nosso campo de audibilidade (figura 13).

Figura 12 – Os limiares de audibilidade

freq 20k 10k 5k 1k 500 100 50

0

20

40

60

80

100

120

140 dB


17

Figura 13 – Os limiares e o campo de audibilidade

Vamos continuar com a nossa experiência: suponhamos

agora que ao nosso observador é oferecido um som de freqüência 1000 Hz, com 10 dB de NIS (nível de intensidade sonora). Também lhe é oferecido um som de freqüência f, sobre o qual o observador tem o controle de intensidade. Pede-se ao observador que varie o atenuador do som da freqüência f até que este soe com a mesma audibilidade do primeiro (1 kHz e 10 dB). Repetindo a experiência para diversas freqüências teremos a curva de igual intensidade psicológica (igual nível de audibilidade), ou seja, os valores do NIS em função da freqüência para sons que para nós soam com igual intensidade. Repetindo a medida para 1 kHz e com NIS de 20, 30, 40 dB, vamos obter as curvas da figura 14. Essas curvas são denominadas curvas de Fletcher e Munson.

Estas curvas nos dizem, por exemplo, que um som de 50 dB de NIS em 1 kHz tem o mesmo nível de audibilidade de um som de 70 dB de NIS e 80 Hz. É usual dar o nome de FON à unidade de nível de audibilidade.

As curvas de audibilidade (curvas loudness), são muito importantes no estudo de acústica. Por exemplo: nos aparelhos de som nós podemos utilizar a tecla "loudness" que nos dá um aumento dos sons graves e agudos, proporcional às curvas, para que todas as freqüências sejam igualmente ouvidas. Nos decibelímetros (aparelhos medidores do nível de intensidade sonora) as medições são feitas levando-se em consideração a sensibilidade do ouvido: o aparelho mede o NIS da mesma maneira que o ouvido percebe o som, equalizando de acordo com as curvas loudness.



18

Figura 14 - Curvas de audibilidade.

Audição Binaural

Localização da fonte sonora Uma das características principais da audição humana é

o sentimento da direção da propagação das ondas do som. Por causa da localização física das orelhas na cabeça humana, cada orelha recebe sinais diferentes: ocorrem

alterações na intensidade e no tempo de chegada do som entre cada orelha. O sistema nervoso central registra cada sinal recebido, estabelecendo a direção da onda sonora.

A Figura 15 ilustra, num plano horizontal, como uma onda sonora atinge os dois ouvidos de uma pessoa. Como a onda chega de uma posição lateral, inclinada ( ) em relação à frente da pessoa, a onda sonora atinge primeiro o ouvido esquerdo (e com mais intensidade) e depois o ouvido direito (com menor intensidade), pois o ouvido direito está l mais distante que o direito.


19

Figura 15 – Onda sonora atingindo a cabeça de uma pessoa.

Se chamarmos de „d‟ a distância entre as orelhas ( 21

cm), podemos escrever: l = d . sen .

Considerando a velocidade do som de 344 m/s, a Tabela 3 apresenta os valores de l e o tempo de atraso do som ( t) para diferentes valores do ângulo .

Tabela 4 – Valores da diferença da distância entre os ouvidos e do tempo de atraso do som para valores de (velocidade do som de 344 m/s e distância entre ouvidos de 21 cm)

Ângulo (graus) l (cm) t (ms) 0 0 0 10 3,64 0,106 20 7,18 0,208 30 10,5 0,305 45 14,8 0,431 60 18,2 0,528 90 21,0 0,610

Quanto à freqüência do som, quando o comprimento da onda tem valores múltiplos da distância l a localização fica mais difícil. Para sons graves (por terem grandes comprimentos de onda) existe maior dificuldade em identificar a direção da onda sonora. Sons de impacto (pulsos rápidos como o tique-taque de um relógio ou o som de palmas) são mais facilmente localizados com uma margem de erro de 2º a 3º; sons mais longos o erro pode chegar a 10º ou 15 º.

Quando a fonte de som está localizada atrás do ouvinte, a sensação da intensidade é um pouco reduzida (em relação a uma posição simétrica na frente do ouvinte) e a localização

da fonte se torna mais difícil. Para freqüências acima de 3 kHz a localização se torna bastante precisa. localizada " atrás de " a ouvinte, cria o mesmo tempo praticamente e intensidade diferencia na frente como a fonte de som simétrica do ouvinte que faz localizando a fonte sã mais difícil.

Ângulo de máxima intensidade

Se fizermos uma fonte sonora girar ao redor de uma pessoa, no plano horizontal, o ponto de maior intensidade se dará para o ângulo da Figura 5.4 igual a 79º. A Figura 16 ilustra a situação de máxima intensidade.

l

Onda sonora

d



20

Figura 16 – Ângulo da onda sonora de maior intensidade.

Efeitos estéreo e surround A audição binaural permitiu que fossem criados efeitos

psicoacústicos na reprodução de músicas gravadas. O efeito estéreo (dois canais independentes de som) e surround (5 canais), hoje comuns em sistemas de reprodução sonora residenciais e em cinemas, usam os princípios da física acústica para dar a sensação espacial ao som.

O efeito estéreo usa duas fontes (direita e esquerda) localizadas à frente do ouvinte, dando a impressão que todos os instrumentos musicais estão distribuídos a sua frente.

O sistema surround usa cinco fontes, sendo três principais à frente do ouvinte (centro, direita e esquerda) e duas auxiliares atrás do ouvinte (direita e esquerda). O

efeito surround possibilita dar movimento ao som, sendo importante nos filmes de ação.

Efeitos no plano vertical

Em razão da posição dos ouvidos, a localização de fontes sonoras no plano vertical é bastante mais difícil que no plano horizontal. Isto porque não existem diferenças nas intensidades nem no tempo de chegada do som nos ouvidos. A percepção da localização acontece em função das condições acústicas do ambiente (reflexões, difrações, etc.). Vários estudos mostram que as pessoas têm dificuldades na localização de sons dispostos com mais de 45º nas direções de propagação. A Figura 5.6 mostra estes dados.

Figura 17 – Pessoa recebendo várias ondas sonoras no plano vertical.

= 79º Onda

sonora


21

4. O Ruído Ambiental

Os altos níveis de ruído urbano têm se transformado, nas

últimas décadas, em uma das formas de poluição que mais tem preocupado os urbanistas e arquitetos. Os valores registrados acusam níveis de desconforto tão altos que a poluição sonora urbana passou a ser considerada como a forma de poluição que atinge o maior número de pessoas. Assim, desde o congresso mundial sobre poluição sonora em 1989, na Suécia, o assunto passou a ser considerado como questão se saúde pública. Entretanto, a preocupação com os níveis de ruído ambiental já existia desde 1981 pois, no Congresso Mundial de Acústica, na Austrália, as cidades de São Paulo e do Rio de Janeiro passaram a ser consideradas as de maiores níveis de ruído do mundo. Nas cidades médias brasileiras, onde a qualidade de vida ainda é preservada, o ruído já tem apresentado níveis preocupantes, fazendo com que várias delas possuam leis que disciplinem a emissão de sons urbanos.

Numa visão mais ampla, o silêncio não deve ser

encarado apenas como um fator determinante no conforto ambiental, mas deve ser visto como um direito do cidadão. O bem-estar da população não deve tratado apenas com projetos de isolamento acústico tecnicamente perfeitos mas, além disso, exige uma visão crítica de todo o ambiente que vai receber a nova edificação. É necessária uma discussão a nível urbanístico.Outro conceito importante a ser discutido se refere as comunidades já assentadas ameaçadas pela poluição sonora de novas obras públicas. A transformação de uma tranqüila rua em avenida, a construção de um

aeroporto ou de uma auto-estrada, ou uma via elevada, podem elevar o ruído a níveis insuportáveis.

Avaliação do Ruído Ambiental O método mais utilizado para avaliar o ruído em

ambientes é a aplicação das curvas NC (Noise Criterion) criadas por Beranek em pesquisas a partir de 1952 (ver na bibliografia os vários trabalhos desse autor). Em 1989 o mesmo autor publicou as Curvas NCB (Balanced Noise Criterion Curves), com aplicação mais ampla. São várias curvas representadas em um plano cartesiano que apresenta no eixo das abscissas as bandas de freqüências e, no eixo das ordenadas, os níveis de ruído. Cada curva representa o limite de ruído para uma da atividade, tendo em vista o conforto acústico em função da comunicação humana.

A Fig. 18 apresenta as curvas NCB e a Tabela 5 o limite de utilização para várias atividades. Por exemplo, a curva NC-10 estabelece o limite de ruído para salas de concerto, estúdios de rádio ou TV; a curva NC-20 o limite para auditórios e igrejas; a curva NC-65 (a de maior nível) o limite para qualquer trabalho humano, com prejuízo da comunicação mas sem haver o risco de dano auditivo. A Norma Brasileira NBR 10.151 adotou estas curvas como padrão, estabelecendo uma tabela (Tabela 6) com limites de utilização.



22

dB [ref. 20 Pa] 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

016 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Freqüência central da banda de oitava [Hz]

A

B NCB

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

Curvas Critério de Ruído BalanceadasCurvas NCB

Limiar daAudição

Fig. 18 - Curvas Critério de Ruído Balanceadas (NCB) (BERANEK, 1989 e BERANEK, 1989). No Brasil, os critérios para medição e avaliação do ruído

em ambientes são fixados pelas Normas Brasileiras da Associação Brasileira de Normas Técnicas. As principais são :

NBR 7731 - Guia para execução de serviços de

medição de ruído aéreo e avaliação dos seus efeitos sobre o homem;

NBR 10151 - Avaliação do ruído em áreas habitadas visando o conforto da comunidade;

NBR 10152 (NB-95) - Níveis de ruído para conforto acústico.

Nesta última norma, a fixação dos limites de ruído

para cada finalidade do ambiente é feita de duas formas : pelo nível de ruído encontrado em medição normal (em dB(A)), ou com o uso das curvas NC ou NCB (Tabela 5).


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Tabela 5 - Limite de utilização para várias atividades humanas em função das curvas NCB, estabelecidas por Beranek.

Curva NCB

Tipo de ambiente que pode conter como máximo ruído, os níveis da da curva correspondente

10 Estúdios de gravação e de rádio (com uso de microfones à distância)

10 a 15 Sala de concertos, de óperas ou recitais (para ouvintes de baixos níveis sonoros)

20 Grandes auditórios, grandes teatros, grandes igrejas (para médios e grandes intensidades sonoras)

25 Estúdios de rádio, televisão, e de gravação (com uso de microfones próximos e captação direta)

30 Pequenos auditórios, teatros, igrejas, salas de ensaio, grandes salas para reuniões, encontros e conferências (até 50 pessoas), escritórios executivos.

25 a 40 Dormitórios, quartos de dormir, hospitais, residências, apartamentos, hotéis, motéis, etc. (ambientes para o sono, relaxamento e descanso).

30 a 40 Escritórios com privacidade, pequenas salas de conferências, salas de aulas, livrarias, bibliotecas, etc. (ambientes de boas condições de audição).

30 a 40 Salas de vivência, salas de desenho e projeto, salas de residências (ambientes de boas condições de conversação e audição de rádio e televisão).

35 a 45 Grandes escritórios, áreas de recepção, áreas de venda e depósito, salas de café, restaurantes, etc. (para condições de audição moderadamente boas).

40 a 50 Corredores, ambientes de trabalho em laboratórios, salas de engenharia, secretarias (para condições regulares de audição).

45 a 55 Locais de manutenção de lojas, salas de controle, salas de computadores, cozinhas, lavanderias (condições moderadas de audição).

50 a 60 Lojas, garagens, etc. (para condições de comunicações por voz ou telefone apenas

aceitáveis). Níveis acima de NCB – 60 não são recomendadas para qualquer ambiente que exija comunicação humana.

55 a 70 Para áreas de trabalho onde não se exija comunicação oral ou por telefone, não havendo risco de dano auditivo.



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Tabela 6 - Níveis de som para conforto, segundo a NBR 10152

LOCAIS dB(A) Curvas NC Hospitais Apartamentos, Enfermarias, Berçários, Centros Cirúrgicos Laboratórios, Áreas para uso público Serviços

35 -45 40 - 50 45 -55

30 -40 35 -45 40 -50

Escolas Bibliotecas, Salas de música, Salas de desenho Salas de aula, Laboratórios Circulação

35 -45 40 -50 45 - 55

30 - 40 35 - 45 40 - 50

Hotéis Apartamentos Restaurantes, Salas de estar Portaria, Recepção, Circulação

35 – 45 40 – 50 45 – 55

30 - 40 35 - 45 40 - 50

Residências Dormitórios Salas de estar

35 – 45 40 – 50

30 - 40 35 - 45

Auditórios Salas de concerto, Teatros Salas de Conferências, Cinemas, Salas de uso múltiplo

30 - 40 35 - 45

25 - 30 30 – 35

Restaurantes 40 - 50 35 - 45 Escritórios Salas de reunião Salas de gerência, Salas de projetos e de administração Salas de computadores Salas de mecanografia

30 - 40 35 - 45 45 - 65 50 - 60

25 - 35 30 - 40 40 - 60 45 - 55

Igrejas e Templos 40 - 50 35 - 45 Locais para esportes Pavilhões fechados para espetáculos e ativ. esportivas

45 - 60

40 - 55

Trabalhos científicos relacionados com o ruído

ambiental demonstram que uma pessoa só consegue relaxar totalmente durante o sono, em níveis de ruído abaixo de 39 dB(A), enquanto a Organização Mundial de Saúde estabelece 55 dB(A) como nível médio de ruído diário para uma pessoa viver bem. Portanto, os ambientes localizados onde o ruído esteja acima dos níveis recomendados necessitam de um isolamento acústico.

Acima de 75 dB(A), começa a acontecer o desconforto acústico, ou seja, para qualquer situação ou atividade, o ruído passa a ser um agente de desconforto. Nessas condições há uma perda da inteligibilidade da linguagem, a comunicação fica prejudicada, passando a ocorrer distrações, irritabilidade e diminuição da produtividade no trabalho. Acima de 80 dB(A), as pessoas mais sensíveis podem sofrer perda de audição, o que se generaliza para níveis acima de 85 dB(A). Avaliação da Perturbação da Comunidade

Para a avaliação dos níveis de ruído aceitáveis em

comunidades, existem 3 instrumentos legais que devemos seguir:

A Resolução CONAMA N.º 001 - É a Resolução

do Conselho Nacional do Meio Ambiente que visa controlar a poluição sonora. Fixa que são prejudiciais à saúde e ao

sossego público os níveis de ruído superiores aos estabelecidos na Norma NBR 10.151; para edificações, os limites são estabelecidos pela NBR 10.152.

A Norma NBR 10.151 – que fixa as condições

exigíveis para a avaliação da aceitabilidade do ruído em comunidades

As Leis Municipais – que devem ser criadas pela

Câmara de Vereadores de cada município, compatíveis com a Resolução CONAMA N.º 001.

A Norma NBR 10.151 estabelece o método de medição e

os critérios de aceitação do ruído em comunidades.

A Acústica no Interior de Ambientes

O projeto acústico de ambientes é um dos maiores

desafios enfrentados por Arquitetos e Engenheiros Civis. Isto em razão da rara literatura em língua portuguesa e do enfoque pouco prático das publicações estrangeiras. A Acústica Arquitetônica, como é designada essa área da acústica, preocupa-se, especificamente, com dois aspectos:


25

* Isolamento contra o ruído : duas são as situações onde deve ocorrer o isola-mento contra o ruído:

- o ambiente interno deve ser isolado dos ruídos externos e dos ruídos produzidos no próprio interior (por exemplo teatros, salas de aulas, igrejas, bibliotecas, etc.);

- deseja-se que o ruído interno não perturbe os moradores próximos (por exemplo boates, clubes, salões de festas, etc.).

* Controle dos sons no interior do recinto : nos locais

onde é importante uma comunicação sonora, o projeto acústico deve propiciar uma distribuição homogênea do som, preservando a inteligibilidade da comunicação e evitando problemas acústicos comuns, como ecos, ressonâncias, reverberação excessiva, etc.

Isolamento Contra o Ruído

Inicia-se o projeto do isolamento de um ambiente ao ruído obtendo-se dois parâmetros essenciais :

- o nível de ruído externo [Lex] - o nível de ruído interno [Lin]. Para o caso de isolamento contra ruídos externos (projeto

de uma ambiente silencioso), o Lex é obtido pela medição do ruído externo ao recinto (normalmente toma-se o valor máximo, ou o nível equivalente Leq), e o Lin é fixado pelos dados da NBR 10.152, que estabelece os valores máximos de ruído para locais. Quando pretende-se que o ruído gerado no interior do ambiente seja isolado do exterior, o Lex é determinado pelo máximo nível de ruído permitido

para aquela região da cidade (fixado em leis municipais, ou pela Norma NBR 10.151) e o Lin é obtido pelo máximo de som que se pretende gerar no interior do recinto.

O isolamento mínimo necessário para o ambiente será : ISOL = Lex – Lin ou ISOL =

Lin – Lex conforme o caso. Esse isolamento deve prevalecer em todas as superfícies

que compõem o ambiente : paredes, laje do teto, laje do piso, portas, janelas, visores, sistema de ventilação, etc. A atenuação de alguns materiais foram apresentadas na Tabela 3. A Tabela 7 complementa estes dados.

Deve-se lembrar que quanto maior a densidade (peso por área) do obstáculo ao som, maior será o isolamento. Assim, as paredes de tijolos maciços ou de concreto e de grande espessura apresentam as maiores atenuações; as paredes de tijolos vazados atenuam menos; as lajes maciças de concreto atenuam mais que as lajes de tijolos vazados.

Outro fenômeno importante é o do aumento da espessura : ao se dobrar a espessura de um obstáculo, a atenuação não dobra; mas se colocar-se dois obstáculos idênticos o isolamento será dobrado. Desta forma, usa-se portas com 2 chapas de madeira, ou janelas com 2 vidros separados em mais de 20 cm.

Tabela 7 - Isolamento acústico de algumas superfícies

Material Atenuação (PT)

Parede de tijolo maciço com 45 cm de espessura 55 dB Parede de 1 tijolo de espessura de 23 cm 50 dB Parede de meio tijolo de espessura com 12 cm e rebocado 45 dB Parede de concreto de 8 cm de espessura 40 dB Parede de tijolo vazado de 6 cm de espessura e rebocado 35 dB Porta de madeira maciça dupla com 5 cm cada folha 45 dB Janela de vidro duplos de 3 mm cada separados 20 cm 45 dB Janela com placas de vidro de 6 mm de espessura 30 dB Porta de madeira maciça de 5 cm de espessura 30 dB Janela simples com placas de vidro de 3 mm de espessura 20 dB Porta comum sem vedação no batente 15 dB Laje de concreto rebocada com 18 cm de espessura 50 dB

O mecanismo de transmissão de som através de paredes

planas exige modelos matemáticos muito complexos. Uma forma simples para o cálculo da atenuação [chamado de Perda na Transmissão „PT‟] é o “Método do Patamar”:

1 – Calcula-se PT da parede em 500 Hz usando a equação abaixo, e traça-se uma linha com inclinação de 6 dB/oitava (ver linha „1‟ da figura 7.1).

PT = 20 log [M.f] – 47,4



26

onde f é a freqüência (fixaremos em 500 Hz) e M é a „densidade de área‟ dada pela Tabela 8.

2 – Obtém-se a altura do patamar (Tabela 7.2), e a

„freqüência inferior [fi]‟ na interseção do patamar (linha 2) com a linha 1 (ver Figura 7.1).

3 – A „freqüência superior [fs]‟ é dada pela equação:

fs = fi . Lp onde Lp é a largura do patamar dado na Tabela 7.2. 4 – Acima da „freqüência superior‟ traça-se uma linha

com inclinação de 10 a 18 dB/oitava (linha 3).

Tabela 8 – Dados de alguns materiais

Material Densidade de área [Kg/m2 por cm de espessura]

Altura do Patamar [dB]

Largura do Patamar [Lp]

Alumínio

26,6 29 11

Concreto 22,8 38 4,5 Vidro 24,7 27 10 Chumbo 112 56 4 Aço 76 40 11 Tijolo 21 37 4,5 Madeira 5,7 19 6,5

Como exemplo, vamos calcular qual seria o

isolamento (PT) oferecido por uma lâmina de vidro de 10 mm de espessura.

1 – Cálculo da Perda na Transmissão para 500 Hz (M =

24,7 kg/m2 e f = 500 Hz):

PT = 20 log [24,7 . 500] – 47,4 PT = 34,4 dB (linha 1)

2 – Altura do patamar (Tabela 19) = 27 dB (linha 2); do gráfico fi = 250 Hz

3 – Cálculo da freqüência superior : Fs = 250 . 10 fs

= 2500 Hz. 4 – Linha com inclinação de 10 a 12 db/oitava (linha 3).

Figura 19 - Perda de Transmissão (PT) em uma lâmina de vidro de 10mm de espessura. Para de ter uma idéia do isolamento acústico, a Tabela 9

mostra as condições de audibilidade da voz através de uma parede, importante para escritórios e salas de reuniões.

Nenhum isolamento a sons externos teria valor se existirem fontes de ruído internas ao ambiente. Assim, todos os pontos geradores de ruído, no interior do ambiente, devem ser isolados. O caso mais comum ocorre com os

sistemas de ventilação e ar condicionado : os compressores e as hélices usadas nesses sistemas são grandes geradores de ruído. A solução é a instalação do módulo refrigerador de ar distante do difusor de entrada do ar no ambiente, interligados por dutos isolados termicamente, onde estariam instalados vários labirintos com amortecimento acústico.

Linha 2 Linha 1

62 125 250 500 1000 2000 4000 8000

20 30

40 50

60 70

P T

Freq. [Hz]

[dB]

Linha 3


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Tabela 9 - Condições de audibilidade através de uma parede

Amortecimento do som através de uma parede Condições deAudibilidade Conclusão

30 dB ou menos A voz normal pode ser

compreendida com facilidade e de modo distinto.

Pobre

de 30 a 35 dB

O som da voz é percebido fracamente. A conversa pode ser ouvida, mas não nitidamente compreendida.

Suave

de 30 a 40 dB

O som da voz pode ser ouvido mas não compreendidas as palavras com facilidade. A voz normal só será ouvida debilmente e às vezes não.

Bom

de 40 a 45 dB

O som da voz pode ser ouvido fracamente sem, no entanto ser compreendido. A conversação normal não é audível.

Muito bom. Recomendado para paredes de edifícios de apartamentos.

45 dB ou mais

Sons muito fortes como o canto, instrumentos de sopro, rádio tocando muito alto podem ser ouvidos fracamente e às vezes não.

Excelente. Recomendado para estúdios de rádio, auditórios e indústrias.

Como regra geral, todas as junções como batentes de

portas e janelas, moldura de visores, difusores de ventilação, devem ser amortecidos com material isolante acústico. As portas devem ter dobradiças especiais, com batente duplo revestido com material isolante.

No projeto de isolamento acústico deve-se ter atenção também ao isolamento estrutural : trata-se das vibrações que percorrem a estrutura do prédio, fazendo as paredes vibrarem e gerando o ruído no interior do ambiente.

Controle dos sons no interior do ambiente Basicamente, o som no interior de um recinto deve ter as

seguintes características: - Distribuição homogênea do som - O som deve chegar

a todos os pontos do ambiente com o mesmo (ou quase) nível sonoro. Por exemplo, para uma igreja ou um teatro, as pessoas posicionadas próximas a fonte sonora, bem como as pessoas no fundo do recinto, devem escutar com níveis próximos. Quando o ambiente é muito grande, ou a acústica é deficiente, deve-se recorrer à amplificação do som. Neste caso o projeto acústico se altera, incorporando outros aspectos. Deve-se lembrar que o som sem amplificação torna o ambiente mais natural, devendo sempre ter

prioridade (os teatros gregos comportavam milhares de pessoas com boa audibilidade).

- Boa relação sinal/ruído - O som gerado no interior do

recinto deve permanecer com níveis acima do ruído de fundo. Daí a importância do isolamento do ambiente ao ruído externo. Embora existam muitos fatores envolvidos, pode-se afirmar que a permanência dos níveis de som em 10 dB acima do nível de ruído, assegura uma boa inteligibilidade sonora aos ouvintes. Novamente pode-se recorrer a amplificação sonora para solucionar os casos problemáticos.

- Reverberação adequada - Quando uma onda sonora

se propaga no ar, ao encontrar uma barreira (uma parede dura, por exemplo), ela se reflete, como a luz em um espelho, gerando uma onda sonora refletida. Num ambiente fechado ocorrem muitas reflexões do som, fazendo com que os ouvintes escutem o som direto da fonte e os vários sons refletidos. Isso causa um prolongamento no tempo de duração do som, dificultando a inteligibilidade da linguagem. A esse fenômeno, muito comum em grandes igrejas, chama-se reverberação. Existem algumas soluções para se diminuir a reverberação: fazer um projeto arquitetônico que evite as reflexões

do som;



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revestir as superfícies do recinto com material absorvente acústico (essa solução deve ser encarada com cuidado por 3 razões: o material não absorve igualmente todas as freqüências - principalmente materiais de pequena espessura como a cortiça - causando distorções no som; não se pode aplicar esses materiais em qualquer recinto; o alto custo do revestimento). Dirigir a absorção sonora apenas para algumas

direções da propagação;

Usar o público - o corpo humano é um ótimo absorvente acústico - como elemento acústico.

A Norma Brasileira NB-101 estabelece as bases fundamentais para a execução de tratamentos acústicos em recintos fechados. A Figura 20 mostra os tempos ótimos de reverberação para diversos ambientes.

gura 20 – Tempos de reverberação ótimos para recintos (NB 101) - Campo acústico uniforme - O som em um ambiente

deve ter apenas um sentido de propagação. Assim, os ouvintes devem sentir a sensação do som vindo da fonte sonora. Paredes laterais com muita reflexão, ou caixas acústicas nessas paredes, causam estranheza às pessoas que observam a fonte sonora à frente e ouvem o som das laterais. Isso é comum ocorrer em igrejas. O campo sonoro se torna caótico na existência de ondas sonoras contrárias à propagação normal do som (do fundo para a frente), normalmente causadas por caixas acústicas colocadas no fundo do ambiente ou por uma superfície com muita reflexão : a inteligibilidade se torna nula.

Embora a acústica do ambiente dependa de inúmeros

parâmetros, todos eles podem ser resumidos em um único, que expressa a qualidade acústica do local : a inteligibilidade, que pode ser definida como a porcentagem de sons que um ouvinte consegue entender no ambiente. Recentes estudos mostram que a inteligibilidade depende, basicamente, do nível de ruído interno e do campo acústico do ambiente.

Finalmente, recomenda-se que a preocupação com a acústica de um ambiente deva existir desde o início do projeto, possibilitando uma análise mais ampla e de forma

coerente e econômica. As tentativas de se corrigir a acústica de ambientes já construídos, normalmente recaem em soluções pouco eficazes e muito onerosas.

Cálculo do Tempo de Reverberação de Ambientes

Quando necessita-se projetar um ambiente com um

tempo de reverberação determinado, pode-se recorrer a alguns estudos teóricos sobre o assunto. São três os modelos matemáticos usados para se prever o tempo de reverberação de um ambiente.

- Modelo de Sabine – onde: V = volume do ambiente em m3 Si = superfície de cada parede em m2

ai = coeficientes de absorção de cada parede T = tempo de reverberação em segundos.

.......16,0

332211 aSaSaSVT


29

- Modelo de Eyring – onde: S = área total das paredes do ambiente - Modelo de Millington – Comparação entre os três modelos Deve-se usar o modelo de Sabine quando: - o coeficiente médio de absorção seja alto (acima de

0,25); - os materiais absorventes estejam distribuídos

uniformemente; - os coeficientes de absorção não são precisos; - não se exige grande precisão nos cálculos. Deve-se usar o modelo de Eyring quando: - os materiais absorventes estejam distribuídos

uniformemente; - se conhece com exatidão os coeficientes de absorção; - se exige cálculo preciso do tempo de reverberação.

Deve-se usar o modelo de Millington quando: - não há uniformidade na distribuição dos materiais

absorventes; - as superfícies não são grandes; - nenhuma superfície tenha grande absorção; - se conhece com exatidão os coeficientes de absorção; - se exige cálculo preciso do tempo de reverberação.

O Ruído e sua Medição Como já vimos, podemos definir Ruído, de maneira

subjetiva, como toda sensação auditiva desagradável, ou fisicamente, como todo fenômeno acústico não periódico, sem componentes harmônicos definidos.

De um modo geral, os ruídos podem ser classificados em

3 tipos Ruídos contínuos : são aqueles cuja variação de nível de

intensidade sonora é muito pequena em função do tempo. São ruídos característicos de bombas de líquidos, motores elétricos, engrenagens, etc. Exemplos : chuva, geladeiras, compressores, ventiladores (Fig. 21).

Ruídos flutuantes : são aqueles que apresentam grandes

variações de nível em função do tempo. São geradores desse tipo de ruído os trabalhos manuais, afiação de ferramentas, soldagem, o trânsito de veículos, etc. São os ruídos mais comuns nos sons diários (Fig. 22).

Ruídos impulsivos, ou de impacto : apresentam altos

níveis de intensidade sonora, num intervalo de tempo muito pequeno. São os ruídos provenientes de explosões e impactos. São ruídos característicos de rebitadeiras, impressoras automáticas, britadeiras, prensas, etc. (Fig. 23).

Figura 21 – Ruído do tipo contínuo

maSVT

1ln..16,0

SaSaSaSam

...... 332211

...1ln.1ln.1ln..16,0

332211 aSaSaSVT

80 90

dB

Ruído Contínuo

Tempo

70 60



30

Figura 22 – Ruído do tipo flutuante

Figura 23 – Ruído do tipo impacto A medição dos níveis de som é a principal atividade

para avaliação dos problemas do ruído em um ambiente. Podemos fazer desde uma simples avaliação local, passando por um levantamento mais minucioso, até uma análise de alta precisão usando analisadores de freqüência.

Essas medições devem ser realizadas por medidores de nível de pressão de som (chamados erradamente de decibelímetros), que estejam de acordo com as normas internacionais. É importante que o medidor não seja do tipo hobby, facilmente importado e encontrado no mercado por contrabando. Por outro lado, os métodos de medição e análise dos resultados devem ser escolhidos por pessoas que tenham um conhecimento sobre acústica e devem conhecer as normas nacionais e internacionais, bem como as leis em vigor.

O Medidor de Nível de Pressão Sonora (decibelímetro) A instrumentação para medição de ruído é a única que

tem regulamentação internacional e a que apresenta a maior

versatilidade o opção de modelos, desde simples até complexas análises de níveis sonoros, com diferentes graus de exatidão.

Os aparelhos de boa procedência atendem os padrões da IEC (International Electrotechnical Commission) e do ANSI (Americam Standards Institute). Portanto ao comprar ou usar um equipamento de medida de som, verifique se ele atende a uma dessas normas :

- IEC 651 (1979) - Sound Level Meters - IEC 804 (1985) - Integrating-Averaging Sound Level

Meters - ANSI S1.4 - (1983) - Specification for Sound Level

Meters - ANSI S1.25 - (1991) - Specification for Personal

Noise Dosimeters - ANSI S1.11 - (1986) - Specification for Oitave Filters. Em função de sua precisão nas medições (tolerâncias),

os medidores são classificados pela ANSI em três padrões, e pela IEC em quatro, como mostra a tabela 10.

Ruído Flutuante

Ruído Impulsivo

80 90

dB

Tempo

70 60

80 90

dB

Tempo

70 60


31

Tabela 10 - Padrões dos medidores de ruído conforme a aplicação

Padrão ANSI S1.4 Padrão IEC 651 APLICAÇÃO

0 0 Referência padrão de Laboratório 1 1 Uso em Laboratório ou campo em condições controladas

2 2 Uso geral em campo

NÃO EXISTE

3

Inspeções Rotineiras, tipo "varredura", para constatar se os níveis de ruído estão substancialmente acima dos limites de tolerância.

Os medidores de precisão constam, normalmente de : - microfone - atenuador - circuitos de equalização - circuitos integradores - mostrador (digital ou analógico) graduado em dB. Obrigatoriamente os equipamentos devem conter : - 2 curvas de ponderação - os circuitos de equalização

devem fornecer ao usuário a opção de escolha para as curvas A ou C. Alguns aparelhos contém as curvas B e D

- No mínimo, 2 constantes de tempo : lenta (slow) ou rápida (fast). Alguns aparelhos possuem as constantes „impulso‟ e „pico‟.

- Faixa de medida de 30 a 140 dB. - Calibrador. A figura 24 mostra as curvas de equalização A e C

normalizadas pela Norma ISO. As curvas de ponderação (ou equalização) dos

medidores são usadas para que o aparelho efetue as

medições do ruído de acordo com a sensibilidade do ouvido humano. Essa equalização é dada pela curva "A" que atenua os sons graves, dá maior ganho para a banda de 2 a 5 kHz, e volta a atenuar levemente os sons agudos: é exatamente essa a curva de sensibilidade do ouvido.

Vamos comparar a curva "A" da Figura 24 com o limiar de audibilidade da Figura 12, reproduzido na Figura 24. Percebemos que a "Curva A" faz com que o medidor perceba o som como nós ouvimos.

A curva de ponderação "C" é quase plana e foi incorporada aos medidores caso haja necessidade de medir todo o som do ambiente (sem filtros), ou para avaliar a presença de sons de baixas freqüências. Como se vê na figura 24 a grande diferença entre as Curvas "A" e "C" está na etenuação para baixas freqüências. Portanto, se durante uma medição de ruído, constatarmos uma grande diferença entre os valores medidos na escala "A" e "C", isto significa que grande parte do ruído encontra-se na faixa de baixas freqüências.

Figura 24 - Curvas de Ponderação.

20 freq 20k 10k 5k 1k 500 100 50

-50

40

-30

-20

-10

00

10

20 dB

A

C



32

Os medidores de nível de pressão sonora usam duas

constantes de tempo, aceitas internacionalmente. São os tempos correspondentes às respostas lenta (slow), de um segundo e, rápida (fast), de 0,125 segundos. O medidor apresenta em seu mostrador a média quadrática (RMS = Root Mean Square) das variações da pressão do som dentro do tempo especificado pela constante de tempo.

É escolhida o valor RMS da pressão sonora porque ela relata fielmente a energia contida na onda sonora. Como nós sabemos, a resposta do ouvido é proporcional à energia das variações da pressão.

Alguns aparelhos, mais sofisticados, possuem a constante de tempo de 35 ms (0,035 s), correspondente à operação "impulso". Essa constante existe em normas de alguns países sendo usadas para sons de grande intensidade e tempo de duração muito pequeno.

Devemos tomar as seguintes precauções com o medidor

de nível de pressão sonora : - verificar a calibração sempre que for usar o

aparelho. O medidor, por ter um circuito eletrônico, é muito sensível à temperatura, e o seu microfone tem alta sensibilidade à umidade e pressão atmosférica;

- respeitar as características do microfone, quanto a limites de temperatura, umidade, ângulo de colocação, etc.;

- verificar a bateria antes de cada medição; - fazer as devidas correções, quando utilizar o cabo de

extensão; - usar adequadamente o fundo de escala em dB do

aparelho, para obter maior precisão; - usar corretamente as curvas de ponderação "A",

"B" ou "C"; - usar de maneira adequada a constante de tempo.

Precauções durante as medições

Alguns cuidados devem ser tomados quando medimos os níveis de ruído de um ambiente:

Os principais são : - o medidor deve ser colocado na posição de trabalho dos

operários e na altura do ouvido dos mesmos; - deve ser evitada a interferência do vento no microfone

do medidor. Para anular esse efeito, existe um dispositivo denominado "windscreen" que evita o "sopro" sobre o microfone;

- a distância do medidor à fonte de ruído deve estar de acordo com as Normas ISO 1999, ISO 1966/1 e as recomendações ISO R 131, R 266 e R 495;

- devem ser evitadas superfícies refletoras, que não sejam comuns ao ambiente. Assim, deve-se evitar que o corpo da pessoa que faz a medição não interfira nas medidas;

- recomenda-se fazer pelo menos 5 medições em cada local;

- o principal causador de erros nas medições de ruído é o Ruído de Fundo. Trata-se do ruído do ambiente, que não faz parte do ruído daquele local. Para comprovar a sua influência, fazemos o seguinte ensaio: medimos o nível de ruído com a máquina em funcionamento e, em seguida, desligada. No primeiro caso estaremos medindo o ruído total (ruído da máquina + ruído de fundo), e no segundo caso apenas o ruído de fundo. Se a diferença do nível for menor que 3 dB, indica um ruído de fundo bastante intenso, que deve ser levado em consideração nas medições. Para determinarmos o nível de ruído gerado apenas pela fonte, medimos o nível de ruído total Ls com a máquina funcionando e, em seguida, o nível Ln do ruído de fundo. Em seguida subtraímos (Ls - Ln) e, através da Tabela 11 obtemos o valor, em dB, que deve ser subtraído de Ls para obtenção do nível de ruído emitido pela fonte (máquina).

Tabela 11 – Medição com ruído de fundo [dB]

Diferença entre os dois níveis de ruído

[Ls – Ln] Valor a ser subtraído do nível

Ls

1 6,7 2 4,4 3 3,0 4 2,2 5 1,7 6 1,4 7 1,0 8 0,8 9 0,7

10 0,6


33

Alguns Métodos de Medição do Ruído

A seguir, vamos apresentar uma série de métodos de

avaliação do ruído em ambientes, com crescente grau de sofisticação. No final, apresentaremos os métodos usados no Brasil, fixados pelas Normas Brasileiras e pela Consolidação das Leis do Trabalho (CLT).

1 – Percepção Subjetiva do Ruído (sem o medidor)

Nós percebemos claramente quando estamos num

ambiente com ruído pois o nosso aparelho auditivo tem grande sensibilidade para detectar a intensidade do som.

Surge, porém, uma questão: como saber se os níveis de intensidade sonora devem ser encarados como um problema ou não? Devemos introduzir um programa de controle de ruído, ou os níveis estão abaixo dos valores prejudiciais à saúde?

Existem duas maneiras fáceis para constatarmos se os níveis de ruído estão se tornando elevados demais, sem o uso do medidor:

- A primeira é verificar se existe dificuldade de comunicação oral dentro do ambiente. Essa dificuldade é constatada ao se tentar conversar com outras pessoas a um metro de distância com nível normal de voz. Caso haja dificuldade de comunicação, ou necessidade de gritar, ou falar mais próximo da outra pessoa, indicará que o nível de ruído do ambiente está acima do nível da voz (que pode ser tomado próximo de 70 dB).

- A segunda maneira é constatar se as pessoas, após permanência prolongada no local, sofrem uma diminuição da sensibilidade auditiva (também chamada de sensação de campainha nos ouvidos).

A diminuição da sensibilidade auditiva e o zumbido nos ouvidos são causados por uma proteção natural que contrai os músculos do ouvido médio, proporcionando um amortecimento nas vibrações dos três ossículos. Essa contração permanece por algum tempo, mesmo depois de cessado o ruído, causando uma diminuição da acuidade auditiva.

Caso um desses dois testes releve resultados positivos, existe grande possibilidade dos níveis estarem acima do recomendável. Deve-se portanto, providenciar a imediata avaliação da situação acústica do ambiente.

2 – Medição de Ruídos Contínuos

A avaliação dos níveis de ruído contínuos é feita

diretamente com o medidor de nível de pressão sonora. Aproximamos o aparelho da fonte, na posição de trabalho do operário e lemos diretamente no aparelho o nível de ruído do local. Por ser um ruído do tipo contínuo, deverá haver pouca variação nos valores marcados pelo mostrador.

O medidor deve estar regulado na curva de ponderação "A" e com a constante de tempo em lenta (Slow = RMS da pressão sonora em 1 segundo).

4.3. – Medição de Ruídos Flutuantes Existem muitos métodos de medição para ruído

flutuantes. Todos eles têm por objetivo encontrar um valor que represente de forma significativa, em decibels, as variações de pressão sonora do som.

Nível Médio de Som Contínuo Equivalente (L eq) As variações de nível de um ruído flutuante podem ser

representadas pelo Nível de Som Contínuo Equivalente. Nesse método de medição obtemos um nível de ruído contínuo que possui a mesma energia acústica que os níveis flutuantes originais, durante um período de tempo. O princípio da mesma energia assegura a precisão do método para avaliação dos efeitos do ruído sobre o aparelho auditivo, sendo adotado pela Norma ISO, e muitas normas nacionais.

O Leq é definido por: A figura 25 mostra o Leq graficamente.

Figura 25 – Nível de som equivalente contínuo Tempo

t

dtP

tPLo

aeq

0

.)(.log.10 10

Nível flutuante de Som

Nível de Som equivalente contínuo

80 90

dB

70 60



34

Nesse método devemos usar a constante de tempo em

"lento" e a ponderação na curva "A", indicando-se por La eq . O tempo usado no método pode ser escolhido conforme a indústria ou o tipo de ruído, podendo der, por exemplo, de 60 segundos, 30 minutos, 1 hora, etc.

Esse método é muito preciso para avaliar o risco auditivo, mas necessita de um medidor que possua a escala esquivalente.

Dose de Ruído O método de Dose de Ruído é uma variação do Nível de

Som Contínuo Equivalente, medido para toda a jornada de trabalho. Existem duas diferenças entre o Leq e a Dose de Ruído:

- o medidor de Dose de Ruído, chamado de dosímetro, é um pequeno aparelho que o trabalhador transporta (no bolso da camisa ou preso na cintura) durante toda a jornada de trabalho, com o microfone instalado no abafador de ouvido.

- enquanto o Leq expressa o ruído em dB, o dosímetro apresenta a medida como uma porcentagem da exposição diária permitida. Caso esse limite seja fixado em 90 dB (A) (em alguns países 85 dB(A)), é calculado o Leq para 8 horas e o medidor acusa a porcentagem da exposição a que foi submetido o operário : se 100 %, equivale que o nível de ruído do ambiente está no limite permitido.

Dessa maneira, o aparelho mede a verdadeira exposição do operário, pois ele acompanha continuamente todos os ruídos que atingiram o operário durante a jornada, fornecendo, no final do dia, o valor médio. Por isso, a medição do ruído através da dose de ruído é considerada a forma mais precisa de se avaliar o risco do trabalhador.

O uso do medidor de dose de ruído requer cuidados especiais quanto a exposição a ruídos de impacto.

4 – Medição de Sons de Impacto Os critérios de risco auditivo devido a sons de impacto

ainda não estão totalmente definidos. As Normas Internacionais ISO sugerem com aproximação para medição de sons gerados por martelos e rebitadeiras, o nível medido em dB na curva "A", com resposta lenta, acrescido de 10 dB. Esse critério não é preciso, principalmente para impactos maiores como martelos pneumáticos, britadeiras, prensas hidráulicas, etc., fazendo com que outros métodos sejam aplicados em muitos países. Muitas Normas Nacionais (como a ABNT) adotam a resposta rápida "fast" com a curva "A" ou "C". Algumas Normas Nacionais já estão adotando os limites de ruído de impacto em termos da constante de tempo para "impulso" (0,035 s). Os medidores de nível de ruído mais sofisticados do mercado já possuem a escala impulso.

Outra maneira de medirmos o som de impacto é usar a escala "valor de pico" (peak) : trata-se não mais da medição da pressão média quadrática RMS em um determinado tempo, mas sim o valor máximo atingido pela pressão sonora durante a medição. Ensaios mostram que o ouvido humano não pode suportar níveis de impacto superiores a 140 dB(pico).

A Tabela 12 mostra os ruídos medidos com diversas constantes de tempo.

Tabela 12 – Diferentes formas de medição do ruído de impacto

Constante de Tempo Fonte de Ruído Martelo manual Matelete pneumático Prensa excêntrica

Rápida [0,125 s] 105 dB(A) 112 dB(A) 93 dB(A)

Impulso [0,035 s] 112 dB(A) 113 dB(A) 97 dB(A) Pico 131 SPL 128 SPL 121 SPL

Análise de Freqüência Quando pretendemos fazer um completo programa de

controle de ruído ambiental, a análise das freqüências desse ruído se torna de grande importância. O conhecimento das freqüências de maior nível sonoro do ruído vai nos facilitar o projeto de atenuação dos níveis sonoros, como por exemplo, a escolha de superfícies tratadas acusticamente, o enclausuramento de fontes de ruído, a escolha de protetores auriculares, etc.

A análise em freqüência do ruído, porém, necessita de aparelhagem bastante sofisticada, como um medidor de grande precisão e analisador de freqüência. Existem medidores de nível de som que possuem o analisador incorporado.

A figura 26 mostra uma análise de freqüência do ruído de um trator, medido junto ao ouvido do operador.

É importante lembrar que a análise das freqüências do ruído se faz apenas em ruídos contínuos e flutuantes; não se faz a análise de freqüência de ruídos de impacto.


35

Figura 26 – Análise de freqüência (espectro) do ruído de um trator (motor em 1800 e 1000 rpm)

5 – Os Métodos Usados no Brasil

No Brasil, os critérios para avaliação dos níveis de ruído

são poucos e, os existentes, não são claros, dando origem a várias interpretações e não detalhando alguns aspectos.

1 - Os métodos das Normas Brasileiras A Norma Brasileira específica para medição de ruído é a

NBR 7731 - "Guia para Execução de Serviços de Medição de Ruído Aéreo e Avaliação de seus Efeitos sobre o Homem". Ela cita que a medição do ruído depende fundamentalmente de 4 aspectos :

- O tipo do problema do ruído - qual a razão do ruído ser um problema;

- A categoria do ruído - se se trata de ruído contínuo, flutuante ou de impacto;

- A categoria do campo acústico - a existência de superfícies refletoras de som;

- Grau de precisão - a sofisticação das medidas. A Norma cita os métodos de medição para ruídos

contínuos são bem determinados; entretanto as medições dos ruídos impulsivos são muito complicadas e não se acham adequadamente bem estruturadas.

Quanto aos métodos de medição propriamente ditos, a Norma cita três:

- Método de levantamento acústico - é um simples levantamento do campo acústico usando o medidor com a curva de ponderação em "A" ou "C". Se houver necessidade de maior precisão, consultar as Normas IEC 179.

- Método de Engenharia Acústica - a medição é feita

por faixas de freqüência. Deve-se usar equipamentos de grande precisão de acordo com as Normas Internacionais.

- Método Acústico de Precisão - é um método de

medida "tão preciso quanto possível". Deve ser feita a análise do ruído por faixas de freqüência, utilizando-se até de laboratórios de acústica.

A análise dos resultados deve ser feita de acordo com as Normas ISO.

Os Métodos da C.L.T.

Os métodos de medição do ruído e a avaliação dos seus danos auditivos fixados pela C.L.T. são os únicos no Brasil com força de lei. Portanto, se uma empresa for multada por atividades insalubres causadas por excesso de ruído, a fiscalização estará fundamentada nos métodos da C.L.T. Esses métodos estão na Norma Regulamentadora Nº 15 (NR15) da Portaria 3.214 e são um pouco mais objetivas que a NBR 7731, mas ainda deixam alguns pontos vagos.

Os métodos da NR 15 são : - Os níveis de ruído contínuo ou flutuante devem ser

medidos com medidor de nível de pressão sonora na curva de equalização "A" e com resposta lenta (slow). As leituras devem ser feitas próximas ao ouvido do trabalhador.



36

- Os ruídos de impacto (são definidos como aqueles que apresentam picos de energia acústica com duração menor que 1 segundo), a medição deve ser feita em circuito "linear" ou "impacto" próximo do ouvido do trabalhador. Caso o medidor não disponha de um medidor com resposta "impacto", será válida a leitura feita na resposta rápida (fast) e ponderação na curva "C".

Sempre devem ser realizadas várias medições

(trabalhando-se com a média), com o medidor posicionado próximo ao ouvido do trabalhador.

Embora a Portaria 3.214 não detalhe os métodos de medição (principalmente no que se refere a ruídos flutuantes), as suas colocações são diretas e objetivas.

Avaliação dos Efeitos do Ruído sobre o Homem

Nos últimos anos, os altos níveis de ruído se transformaram em uma das formas de poluição que atinge maior número de pessoas.

A poluição sonora não se restringe apenas à regiões de grande concentração industrial, como a poluição atmosférica; nem a estritas regiões, como a poluição radiativa; nem a regiões produtoras de álcool, como a poluição dos rios. O barulho está presente em qualquer comunidade, em qualquer tipo de trânsito de veículos, em qualquer processo fabril, em qualquer obra civil.

O Brasil é um dos líderes mundiais em nível de ruído. Eis alguns dados : as cidades de São Paulo e Rio de Janeiro estão entre as cinco de maior nível de ruído do mundo ; nessas cidades o ruído alcança, em média 90 a 95 dB, com

picos de 105 dB. Apenas 5 % da população com problemas auditivos recorre a médicos, mas se vende mais de 30 mil aparelhos auditivos por ano.

Costuma-se dividir os efeitos do ruído sobre o homem em duas partes: os que atuam sobre a saúde e bem estar das pessoas e os efeitos sobre a audição.

Efeitos sobre a saúde e bem estar das pessoas Quando uma pessoa é submetida a altos níveis de ruído,

existe a reação de todo o organismo a esse estímulo. As alterações na resposta vegetativa (involuntária ou

inconsciente) são : Principais alterações fisiológicas reversíveis são :

- Dilatação das pupilas; - Hipertensão sangüínea; - Mudanças gastro-intestinais; - Reação da musculatura do esqueleto; - Vaso-constricção das veias;

Principais mudanças bioquímicas : - Mudanças na produção de cortisona; - Mudanças na produção de hormônio da tiróide; - Mudança na produção de adrenalina; - Fracionamento dos lipídios do sangue; - Mudança na glicose sangüínea; - Mudança na proteína do sangue;

Os efeitos cardio-vasculares são : - Aumento do nível de pressão sangüínea - sistólico; - Aumento do nível de pressão sangüínea - diastólico; - Hipertensão arterial. A figura 27 mostra os principais efeitos do ruído

sobre o organismo.


37

Figura 26 - Efeitos do excesso de ruído sobre o organismo Quanto ao bem estar das pessoas, o ruído pode ser

analisado de várias formas : Exposição ao ruído no ambiente comunitário : - Níveis mais baixos que os ocupacionais ; - Alto grau de incômodo - fator adicional de estresse ;

- Em ensaios com 1.000 pessoas as pessoas submetidas a níveis maiores que 70 dB(A), houve alto índice de hipertensão arterial, grupo mais suscetível as pessoas entre 29 e 39 anos.

Efeito do ruído durante o sono :

Dilatação das

pupilas Aumento da produção de hormônios (tireóide)

Aumento da freqüência cardíaca Aumento da

produção de adrenalina

Aumento da produção de cortisona

Movimentos do estômago e abdômen

Reação muscular

Vasoconstrição dos vasos sangüíneos



38

- O efeitos dependem do estímulo sonoro, sua intensidade, da largura banda, duração, freqüência, como também da idade da pessoa.

- Como efeitos primários ocorreram : aumento da freqüência cardíaca, vasoconstrição periférica, movimentação do corpo.

- Com o aumento do nível de ruído, notou-se que acima de 39 dB(A) há uma diminuição do sono;

- Com o aumento do nível de ruído, ao atingir 64 dB(A), 5 % das pessoas já haviam acordado, e com 97 dB(A), 50 % acordaram.

- Como efeitos secundários (no dia seguinte) ocorreram : mudança na disposição, mudança no rendimento, perda da eficiência, queda de atenção, aumento do risco de acidentes.

Quanto aos efeitos sociológicos pode-se citar : Em relação à reação da comunidade : - Irritação geral e incômodo; - Perturbação na comunicação conversação, telefone,

rádio, televisão; - Prejudica o repouso e o relaxamento dentro e fora

da residência; - Perturbação do sono; - Prejudica a concentração e performance ; - Sensação de vibração ; - Associação do medo e ansiedade; - Mudança na conduta social; Tipos de reação das pessoas :

- Longo tempo de exposição não habitua ao incômodo ;

- Conforme o tipo do ruído o grau do incômodo é diferente ;

- Conforme a sensibilidade, o grau de incômodo difere para vários tipos de ruído ;

- O incômodo para diversos tipos de ruído é equalizado com o uso de Leq (nível equivalente contínuo).

Efeitos sobre o aparelho auditivo Os efeitos do ruído sobre o aparelho auditivo são os

únicos reconhecidos pela legislação brasileira, e podem ser divididos em 3 fases :

mudança temporária do limiar auditivo (TTS): é um efeito a curto prazo que representa uma mudança da sensibilidade da audição, dependendo da suscetibilidade individual, do tempo de exposição, da intensidade do ruído. Essa queda do limiar retorna gradualmente ao normal depois de cessada a exposição. Eis alguns dados sobre o TTS :

- Os ruído de alta freqüência produzem mais TTS; - A banda de 2.000 a 6.000 Hz produzem mais

TTS; - Para a maioria das pessoas, os níveis acima de 60

a 80 dB(A) provocam mudança no limiar auditivo; - A recuperação dos limiares normais se dá

proporcional ao loga-rítmo do tempo; - A maior parte do TTS se recupera nas primeiras 2

ou 3 horas. mudança permanente do limiar auditivo : é

decorrente de um acúmulo de exposições ao ruído. Inicia-se com zumbido, cefaléia, fadiga e tontura. A seguir o indivíduo tem dificuldade em escutar os sons agudos como, o tique-taque do relógio, as últimas palavras de uma conversação, o barulho da chuva, além de confundir os sons em ambientes ruidosos. Numa última fase, o déficit auditivo interfere diretamente na comunicação oral, tornando-a difícil ou praticamente impossível. Pode aparecer também um zumbido permanente que piora as condições auditivas e perturba o repouso. Alguns autores afirmam que a mudança permanente do limiar auditivo é o resultado de repetidas mudanças temporárias de limiar.

trauma acústico : é definido como uma perda súbita

da audição, decorrente de uma única exposição ao ruído muito intenso. Geralmente aparece o zumbido, podendo haver o rompimento da membrana timpânica.

Mecanismo da Perda Auditiva As perdas de audição causadas por exposição ao

ruído (PAIR = Perda de Audição Induzida Por Ruído) se caracterizam por iniciarem na faixa de 3000 Hz a 5000 Hz, sendo mais aguda em 4000 Hz. Esse processo é facilmente constatado através de um exame audiométrico, aparecendo como uma curva em forma de "V". As figuras 27, 28, 29 e 30 mostram a evolução da perda auditiva (linha vermelha = ouvido direito; linha azul = ouvido esquerdo).


39

Figura 27 – Início da PAIR – Audiograma de um operador de martelete pneumático; Ruído no local : 110 dB; idade : 24

anos; tempo de exposição: 3 anos Figura 28 – Aumento da PAIR – Audiograma de um forjador; Ruído no local : 120 dB; idade: 41 anos; tempo de

exposição: 12 anos



40

Figura 29 – Aumento da PAIR – Audiograma de um operador de martelete pneumático; Ruído no local : 110 dB; idade :

24 anos; tempo de exposição: 3 anos Figura 30 – Aumento da PAIR – Audiograma de um forjador; Ruído no local : 120 dB; idade: 33 anos; tempo de

exposição: 10 anos

Fatores que influem na perda auditiva São 4 os fatores que contribuem para a perda auditiva : O nível de intensidade sonora NIS; - O tempo de exposição; - A freqüência do ruído; - A susceptividade individual.

Os 3 primeiros itens são conhecidos e fáceis de se medir. O 4º item (susceptividade individual) é bastante interessante, pois indivíduos que se encontram num mesmo local ruidoso podem reagir de maneiras diferentes: alguns são extremamente sensíveis ao ruído, enquanto outros parecem não ser atingidos pelo mesmo.


41

Níveis de ruído confortáveis e perigosos Os efeitos do ruído podem ser tratados de duas formas:

do ponto de vista do conforto, e do ponto de vista da perda da audição.

Sobre conforto, os níveis recomendados estão na Norma Brasileira NBR 10152 (ou ABNT NB-95), e podem avaliados através das curvas NC (Noise Criterion), ou pela medição do ruído em dB(A). Esta avaliação já foi discutida em capítulo anterior.

Quanto aos problemas de saúde causados pelo ruído, não existe um valor exato de nível sonoro que, a partir do qual existe perda de audição. Como já vimos, existem pessoas mais sensíveis ao ruído, enquanto outras não acusam tal problema.

Em função das últimas pesquisas médicas, algumas

afirmações podem ser feitas : - Pessoas expostas ao nível de 85 dB(A), a maioria acusa

TTS como também perda permanente de audição. Quase a totalidade demostram descon-forto acústico.

- Pessoas submetidas ao nível de 80 dB(A), entre 5 e 10 % acusou perda per-manente de audição.

- Pessoas submetidas a níveis entre 78 e 80 dB(A), entre 2 e 5 % acusou perda permanente de audição.

Vamos comparar esses dados com as exposições que as leis permitem para os trabalhadores.

Exposições Permissíveis ao Ruído A tabela 13 apresenta os critérios adotados como limite

de exposição ao ruído para diversas Normas Nacionais de países.

Critérios usados na Brasil A Norma Brasileira NR 7731, cita que os critérios

para avaliação do risco auditivo são encontrados nas Normas Internacionais ISO R 1999, ISO R 1996 e ISO R 532, já descritos no item 5.4.1. Essa Norma porém não tem aplicação prática na área de Engenharia de Segurança do Trabalho.

A C.L.T. é bem mais objetiva que as Normas Brasileiras. Na Portaria Nº 3.214, de 08/06/78, na Norma Regulamentadora nº 15, Anexo Nº 1, são estabelecidas todas as condições de insalubridade por ruído.

É importante lembrar que a Portaria Nº 3.214 pertence ao Capítulo V, Título II da Consolidação das Leis do Trabalho. Portanto, essa Portaria tem força de lei, sendo obrigatório o seu cumprimento em todo o território nacional. O mesmo não acontece com as Normas Brasileiras.

Para ruídos contínuos ou flutuantes a NR 15

apresenta uma tabela com a máxima exposição diária permissível, como reproduzida na tabela 14.

Devemos notar que a Portaria Nº 3.214 é rigorosa ao atuar sobre níveis de ruído acima de 85 dB(A) (e não 90 dB(A) como outras normas), mas se torna mais menos exigente ao usar como taxa de divisão 5 dB(A).

Existe uma tendência mundial em se adotar

como início da prevenção o nível de 80 dB(A), e

uma taxa de divisão de 3 dB(A). A legislação da

Comunidade Europeia para Segurança do Trabalho

já estipulou esses dados, assim como a NIOSH

(USA) estuda modificações em suas normas.

Para períodos de exposição a níveis diferentes deve

ser efetuada a soma das seguintes frações:

C T

+ C T

+ C T

+ C T

+ ..... + C T

1

1

2

2

3

3

4

4

n

n

onde : Cn = tempo de exposição a um nível de ruído Tn = exposição diária permitida para aquele

nível. Se a soma das frações ultrapassar a unidade, a exposição

estará acima do limite de tolerância. Para ruído de impacto, os níveis superiores a 140

dB(linear) medidos na resposta de impacto, ou superiores a 130 dB(C) medidos na resposta rápida (fast), oferecerão risco grava e iminente.



42

Tabela 13 - Critérios adotados como limite de exposição ao ruído para diversas Normas Nacionais de países.

País

Nível de Ruído dB(A)

Tempo de Exposição (h)

Taxa de divisão dB(A)

Nível Máximo dB(A)

Nível de Ruído de impacto (dB)

Alemanha Oc. 90 8 -- -- Alemanha Or. 85 8 -- -- Alemanha 85 8 3 Japão 90 8 -- -- França 90 40 3 -- -- Bélgica 90 40 5 110 140 Inglaterra 90 8 3 135 150 Inglaterra 83 8 3 Itália 90 8 5 115 140 Itália 90 -- 3 115 -- Itália 85 8 3 Dinamarca 90 40 3 115 -- Suécia 85 40 3 115 -- USA - OSHA 90 8 5 115 140 USA - NIOSH 85 8 5 -- -- Canadá 90 8 5 115 140 Austrália 90 8 3 115 -- Austrália 85 8 3 Holanda 80 8 -- -- Holanda 80 8 3 Espanha -- -- -- 110 -- Espanha 85 8 3 Turquia 95 -- -- -- -- China 70 - 90 8 3 Finlândia 85 8 3 Hungria 85 8 3 Nova Zelândia 85 8 3 Israel 85 8 5 Noruega 85 8 3 Brasil 85 8 5 115 130

segundo GERGES (1988); segundo HAY (1975); segundo HAY (1982); segundo SOBRAC (1995) Tempo de exposição diária ou semanal. Estabelece nível contínuo de prevenção = 85 dB(A) Estabelece nível contínuo de prevenção = 80 dB(A) OSHA : Occupational Safety and Health Administration. NIOSH : National Institute for Occupational Safety and Health.


43

Tabela 14. - Limites de Tolerância para ruído contínuo ou flutuante


Máxima Exposição Diária Permissível

85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 min. 90 4 horas 91 3 horas e 30 min. 92 3 horas 93 2 horas e 30 min. 94 2 horas e 15 min. 95 2 horas 96 1 hora e 45 min. 98 1 hora e 15 min 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos

O Controle do Ruído

Controle do Ruído são medidas que devemos tomar, no sentido de atenuar o efeito do ruído sobre as pessoas. Controle não significa supressão da causa, mas sim, uma manipulação do efeito.

É importante lembrar que não existem soluções mágicas que indiquem quais as medidas que irão solucionar um problema de excesso de barulho. Nós devemos utilizar os nossos conhecimentos sobre acústica, além de um conhecimento detalhado do processo industrial.

Antes de uma análise mais detalhada do problema, devemos observar alguns dados de ordem geral, para termos uma idéia mais precisa sobre a dimensão da questão e, ao mesmo tempo, provocarmos reflexões quanto a soluções.

Eis alguns fatores que devem ser observados:

- Avaliação da exposição individual; - Características do campo acústico; - Condições de comunicação oral;

- Tipo de ruído; - Tipo de exposição; - Número de empregados expostos; - Características do local; - Ruído de fundo. De um modo geral, o controle do ruído pode ser

executado tomando-se as seguintes medidas: - Controle do ruído na fonte; - Controle do ruído no meio de propagação; - Controle do ruído no receptor.



44

A fonte é a própria causa do ruído. O meio é o elemento

transmissor do ruído, que pode ser o ar, o solo ou a estrutura do prédio. O receptor é o operário. É importante esclarecermos a hierarquização dos 3 elementos envolvidos no fenômeno : em primeiro lugar o controle na fonte, depois o controle no meio e, por último o controle no operário.

Controle do Ruído na Fonte O ruído na fonte pode ser causado por fatores: - mecânicos; - pneumáticos; - explosões e implosões; - hidráulicos; - magnéticos. As causas mecânicas dos ruídos são devido à choques,

atritos ou vibrações. Portanto, devemos observar nas fontes causadoras de ruído, a possível substituição do elemento nessas condições, ou então, a diminuição da intensidade desses choques, atritos ou vibrações. Como exemplo, colocamos alguns processos de alto nível de ruído e seu equivalente menos ruidoso:

- rebitagem pneumática - solda - equipamentos pneumáticos - equipamentos elétricos ou mecânicos - trabalho de metal a frio - trabalho de metal a quente - trabalho por jato de ar - trabalho mecânico - queda de materiais - transporte contínuo.

Os ruídos pneumáticos ocorrem pela turbulência do ar

dentro do duto, e por vibrações da tubulação. Geralmente esses ruídos são causados por variações da secção do duto ou por sua rugosidade superficial interna. O maior ruído causado por fontes pneumáticas reside no escape do gás sob pressão. As soluções podem ser :

- Diminuição da turbulência pela diminuição da

secção dos dutos; - Câmaras atenuadoras; - Câmaras de expansão de gases; - Desvios para atenuação de várias freqüências; - Câmaras com material absorvente - Projetos de bicos de jatos de gás com atenuadores

de pressão. As causas hidráulicas são semelhantes às pneumáticas.

Devemos lembrar que, em tubulações hidráulicas, podem ocorrer bolhas e o fenômeno da cavitação, que são grandes causadores de ruído. A solução para o ruído em sistemas hidráulicos é a eliminação de grandes variações de pressão.

As explosões e implosões se referem a mudança súbita

de pressão da gás contido numa câmara. Para máquinas que trabalham a explosão, dada a própria natureza da máquina,

controlar a explosão significa mudar a essência da máquina. Nesses casos procuramos controlar o ruído na trajetória.

As causas magnéticas são devidas a vibração das

bobinas elétricas. Devemos sempre ter em mente que os choques, atritos e

vibrações são causas de ruídos em máquinas. Eis alguns exemplos que mostram isso :

- Enrijecimento de serras circulares; - Substituição de engrenagens metálicas por plástico; - Redução da área vibrante; - Balanceamento; - Diminuição da rotação de exaustores. Outro fator importante que não devemos esquecer é a

manutenção . Eis algumas sugestões : - Boa lubrificação onde há atrito; - Motores a explosão bem regulados; - Abafadores e silenciadores de motores conservados; - Motores bem balanceados.

Controle do Ruído no Meio de Propagação Quando não é possível o controle do ruído na fonte,

ou a redução obtida foi insuficiente, então devemos passar a considerar medidas que visem controlar o ruído na sua trajetória de propagação.

Podemos conseguir isso de duas maneiras: - Evitando que o som se propague a partir da fonte; - Evitando que o som chegue ao receptor. Isolar a fonte significa construir barreiras que

separem a máquina do meio que a rodeia, evitando que o som se propague. Isolar o receptor significa construir barreiras o meio do operário. Em qualquer uma das opções teremos vantagens e desvantagens : o isolamento da fonte teremos a dificuldade de evitarmos a propagação do som, pois a energia acústica é maior em torno da fonte; enquanto teremos a vantagem do ruído não se propagar por todo o ambiente, mantendo o local salubre. O isolamento do receptor tem a facilidade de isolarmos o som, pois ao chegar ao receptor sua intensidade será pequena, mas teremos a desvantagem da propagação do som por todo o ambiente.

O som utiliza duas vias de propagação : - o ar - a estrutura.

Redução da Propagação do som pelo ar. Só podemos controlar a transmissão do som pelo ar

através de obstáculos à sua propagação. Antes porém, cabe lembrar que os sons de baixa

freqüência se transmitem mais facilmente pelo ar que os sons de alta freqüência. Assim, quando possível, devemos transformar os ruídos para a faixa mais aguda do espectro, fazendo com que percam sua intensidade numa distância menor.

O isolamento do som na fonte ou no receptor pode ser feito por paredes, que obedecem os princípios de propagação descritos no Capítulo 2º desta apostila. A figura


45

2.1 mostra as quantidades de energia acústica que são refletidas, absorvidas ou transmitidas, definindo os seus coeficientes. As tabelas 2.3, 2.4, e 2.5 mostram os coeficientes de absorção de vários materiais:

Isolamento da fonte

O isolamento da fonte tem como vantagem a não

propagação do som por todo o ambiente. Existem 3 maneiras de isolar a fonte de ruído : - Executando a operação ruidosa à distância, e fazendo a

proteção individual apenas se necessário; - Executando a operação ruidosa fora do turno de

trabalho e protegendo os operários envolvidos; - Isolando acusticamente a máquina. A terceira hipótese é a mais usada e pode ser muito

eficiente se bem projetada. No enclausuramento da fonte, como é conhecida, devemos usar uma caixa que cobre a máquina, isolando-a acusticamente do meio externo. A construção do enclausuramento deve ser de material isolante e, se possível, internamente com material absorvente. As tabelas 2.3, 2.4 e 2.5 mostram o coeficiente de absorção de alguns materiais, e as tabelas 2.6 e 2.7 apresentam a transmissão do som através de alguns materiais.

Mudança das condições acústicas do local

Alterando as condições de propagação do som, podemos diminuir o ruído de um local. Para tal precisamos estudar a situação em que se encontra a fonte de ruído e as condições de reflexão, absorção ou difração do som no local. Isolamento do Receptor

Caso a opção seja o isolamento do receptor, isso pode

ser feito através de paineis ou paredes. O isolamento do receptor só é possível para os operários que não trabalhem diretamente na máquina. É bastante usado para separar o pessoal da administração, escritórios, controle de qualidade, almoxarifado, etc. A tabela 9 mostra as condições de audibilidade do som através de uma parede.

Quando isolamos o pessoal em salas e escritórios, não podemos nos esquecer das portas e janelas, que geralmente são os pontos mais vulneráveis do isolamento. A vedação das janela se faz com dois vidros, de espessuras diferentes e, separados por alguns centímetros. Quanto as portas, há a necessidade de se projetar portas e batentes especialmente com vedação acústica.

Redução da Propagação do Ruído pela Estrutura

O som pode se propagar não só pelo ar, mas também

pela estrutura do prédio, alcançando grandes distâncias. Isso ocorre quando a máquina em funcionamento, gera uma vibração no solo, que se propaga, fazendo toda a estrutura

vibrar e, gerando o ruído. Mesmo existindo a atenuação do ruído aéreo, o som alcançará o ambiente via estrutura.

Controle do Ruído no Receptor

Quando todas as medidas de controle de ruído falharam,

devemos considerar a proteção individual. Devemos sempre lembrar que recorremos ao controle individual somente em casos extremos e nunca como primeira ou única medida.

Antes da aplicação de aparelhos de proteção individual, existem algumas medidas que podem diminuir os efeitos do ruído sobre os operários. Eis algumas :

- Rotação de turnos : a diminuição do tempo de

exposição diminui o risco de perda auditiva. Essa rotação é de difícil aplicação na prática e cria sérios problemas à produtividade.

- Cabines de repouso : são cabines a prova de som, onde o trabalhador exposto a altos níveis de ruído pode descansar por alguns minutos. Na Europa, muitas empresas têm implantado essas cabines. Normalmente o tempo de repouso é de 5 minutos para cada 55 minutos de trabalho.

O pesquisador de doenças do trabalho Dr. W. Dixon

Ward descobriu que o problema de expor uma pessoa ao ruído intenso e depois deixá-la repousar, faz com que o tempo de recuperação da sensibilidade auditiva seja cada vez maior. Assim, fica em dúvida a eficiência das cabines de repouso ou os ciclos de exposição/repouso, bem como a rotação de turnos.

Os Protetores Individuais

O último dos recursos a ser considerado num problema de redução dos efeitos do ruído são os protetores individuais. Podem ser de 4 tipos :

- de inserção (tampões) - supra-auriculares - circum-auriculares (conchas) - elmos (capacetes). Os protetores de inserção são dispositivos colocados

dentro do canal auditivo, podendo ser descartáveis ou não-descartáveis. Os descartáveis podem ser de material fibroso, ou de cera, ou de espuma. Os não-descartáveis, de borracha, devem ser esterilizados todos os dias. Os de espuma (moldável), são descartáveis, perdendo sua eficiência na primeira lavagem.

Os protetores supra-auriculares são provisórios, e usados em visitas e inspeções. São bastante incômodos e proporcionam pequena proteção contra o ruído.

Os protetores circum-auriculares, também conhecidos como conchas, são semelhantes aos fones de ouvido, recobrem totalmente o pavilhão auditivo, assentando-se no osso temporal. Fornecem uma boa proteção ao ruído, ao mesmo tempo permitindo uma boa movimentação do operário e reduzindo as precauções higiênicas ao mínimo.



46

Os protetores de elmo (capacetes) são pouco usados. Eles cobrem hermeticamente a cabeça, se constituindo numa tentativa de solucionar os problemas de ruído, proteção dos olhos, respirador e capacete. Tiram a liberdade de movimentação do operário, além de causar ressonâncias internas que podem aumentar os problemas de ruído.

Atualmente, os protetores mais usados são os de inserção

(pugs ou tampões) e os circum-auriculares (conchas).

Comparação entre os protetores auditivos A tabela 15 nos mostra uma comparação entre as

conchas e os tampões. É importante lembrar que : - os protetores tipo concha são mais eficientes que os

tampões; - ambos os tipos são mais eficientes a altas freqüências,

sendo praticamente nula a sua proteção para sons graves; - a utilização de protetores auriculares em uma empresa

deve ser precedida de um programa de treinamento e conscientização dos funcionários;

- os protetores de inserção (tampões) são de difícil adaptação, podendo gerar infecções e irritações na canal auditivo;

- a atenuação citada pelas indústrias de protetores, se refere à ensaios realizados em laboratório, dificilmente alcançada no ambiente industrial.

Devemos sempre lembrar que os protetores individuais diminuem o contato do trabalhador com o meio ambiente. Isso tem sérios desdobramentos, como :

- Aumento dos acidentes de trabalho; - Não comunicação com os outros funcionários; - Aumento da tensão e irritação; - Queda da produtividade. Portanto os protetores individuais devem ser

considerados apenas como última solução, ou numa situação de emergência.



88

88

Tabela 15 - Comparação entre conchas e tampões

Conchas Tampões Eliminam ajustes complexos de colocação. Podem ser colocados perfeitamente por qualquer pessoa

Devem ser adequados a cada diâmetro e longitude do canal auditivo externo

São grandes e não podem ser levados facilmente nos bolsos das roupas. Não podem ser guardados junto com as ferramentas.

São fáceis de carregar. Mas são fáceis de esquecer ou perder.

Podem ser observadas as grandes distâncias, permitindo tomar providências para a comunicação oral.

Não são vistos ou notados facilmente e criam dificuldade na comunicação oral.

Interferem com óculos pessoais ou EPIs. Não dificultam o uso de óculos ou EPIs. Podem ajustar-se mesmo quando se usam luvas Devem-se tirar as luvas para poder colocá-lo. Podem acarretar problemas de espaço em locais pequenos e confinados.

Não produzem problemas por limitação de espaço.

Podem produzir contágio somente quando usados coletivamente.

Podem infectar ou lesar ouvidos sãos.

Podem ser confortáveis em ambientes frios, mas muito desagradáveis em ambientes quentes.

Não são afetados pela temperatura ambiente.

Sua limpeza deve ser feita em locais apropriados. Devem ser esterilizados freqüentemente. Podem ser usados por qualquer pessoa, de ouvidos sãos ou enfermos.

Podem ser inseridos apenas em ouvidos sãos.

O custo inicial é grande, mas sua vida útil é longa. O custo inicial é baixo, mas sua vida útil é curta.

Programa de Redução do Ruído Ambiental e Proteção Auditiva

Este capítulo tem como objetivo ser um guia técnico de análise dos problemas de ruído em um ambiente de trabalho, e as principais formas de combatê-los. É evidente que um programa de controle de ruído ambiental não tem regras fixas aplicáveis a todos os casos, mas podemos ordenar algumas medidas de caráter geral, bastante úteis ao Engenheiro que pretenda atacar o problema do ruído.

Como o risco de perda auditiva é a principal conseqüência do ruído e, juridicamente, o principal problema, o técnico deve, antes de mais nada, ter em mãos os audiogramas dos operários, referentes à data de admissão. Se a empresa tiver os valores audiométricos dos seus funcionários a cada 6 meses, ainda melhor. O importante é que o Engenheiro tenha um histórico da sensibilidade auditiva dos empregados.

Guia para Detecção do Problema

O diagrama de blocos apresentado na Figura 31 nos dá uma maneira de determinar a existência do problema do ruído e, portanto, a conseqüente necessidade de aplicarmos um programa de redução do barulho e de proteção auditiva. As etapas a serem seguidas são as seguintes (acompanhar a numeração com o diagrama):

Devemos suspeitar que os níveis de ruído possam estar se tornando um problema, em duas situações : quando ocorrer dificuldades de comunicação oral e/ou quando sentirmos a perda da sensibilidade auditiva ao sairmos do local ruidoso (sensação de zumbido nos ouvidos). Esses dois fatos acusam que os níveis de barulho devem estar acima de 75 dB e,

portanto, atingindo a faixa perigosa.

Caso se confirme alguma das situações acima, devemos tomar as providências para uma avaliação mais precisa do ambiente. Para confirmarmos esses níveis, devemos passar para uma avaliação primária. Com o uso do medidor de nível de som (decibelímetro) na curva de ponderação "A" e na resposta "lenta" (slow), devemos andar pelo ambiente, nos aproximando de cada operador de máquina e fazendo a leitura do nível de ruído na altura do seu ouvido. Com isso,

teremos uma idéia dos níveis, dos locais críticos, do tipo de ruído, número de operários expostos, etc. Cabe aqui lembrar da

1

2

3


89

necessidade de termos um aparelho de boa precisão, e com calibração recente (se possível antes das medições). A Tabela 16 mostra uma avaliação primária realizada numa usina de açúcar e álcool.

Se os níveis medidos nessa avaliação não ultrapassaram os 75 dB(A), o ruído não deve ser encarado como um problema. Se os níveis estão acima dos 75 dB(A), já estamos na faixa de desconforto que, segundo a Norma NBR 10152, tornará o local impróprio para o trabalho, gerando irritação, improdutividade, e até, perda de auditiva nos operários mais sensíveis.

Se os níveis atingem valores acima de 85 dB(A), o problema é mais sério, pois, com certeza, os operários submetidos a esses níveis (8 horas diárias) estão sujeitos à perda auditiva.

Devem ser feitas novas avaliações de 6 em 6 meses, ou quando houver mudança ou implantação de novas máquinas, implantação de sistemas hidráulicos ou pneumáticos, ou alterações no arranjo físico da indústria.

Recomenda-se que qualquer empresa que possua níveis de ruído acima de 75 dB(A), implante um programa de redução de ruído e proteção auditiva. Essa recomendação se torna uma exigência de lei quando os níveis ultrapassam os 85 dB(A).

Tabela 16 - Avaliação primária do ruído em uma usina de açúcar e álcool.

Local

Descrição


Tempo de Exposição

Tempo admissível (NR 15)

Turbinas Base da turbina 98,2 12:00 01:15 Turbinas Instrumentos 102,1 12:00 00:45 Caldeiras Limpeza de fuligem 92,0 12:00 03:00

Turbo-gerador 1 Sala 3 90,0 12:00 04:00 Compressores --- 92,0 12:00 03:00

Fabricação Turbina 2 - Térreo 93,0 12:00 02:40 Destilaria Piso inferior 96,1 12:00 01:45 Destilaria 1º Piso 96,1 12:00 01:45 Destilaria Centrifugação 98,2 12:00 01:45

Filtros Filtros rotativos 93,5 12:00 02:40 Dosagem Dosagem de cal 92,5 12:00 03:00

Carregamento Tortas de filtros 89,0 12:00 04:30 Hilo 2 Sob o guincho 96,0 12:00 01:45 Hilo 3 Área de limpeza 96,0 12:00 01:45 Hilo 3 Descarregamento 105,0 12:00 00:30

Moenda 2 Base da moenda 96,1 12:00 01:45 Moenda 3 Base da moenda 93,2 12:00 02:40 Moenda 2 Piso superior 92,0 12:00 03:00

Hilo 1 Sob o guincho 95,0 12:00 02:00 Hilo 1 Área de limpeza 105,0 12:00 00:30

Turbo-gerador 2 Sala 98,2 12:00 01:15 Moenda 1 Base da turbina 92,0 12:00 03:00 Moenda 1 Piso Superior 92,1 12:00 03:00 Moenda 1 Base 90,0 12:00 04:00 Fabricação Moinho de sementes 94,0 12:00 02:15 Caldeiras Linha 2 88,0 12:00 05:00 Caldeiras Laje da caldeira 8 88,0 12:00 05:00

4

5

6

7

11


90

90

Dificuldade de Comunicaçãoou

Zumbido no ouv ido

Necess idadede

prov idências

Aval iação Primária

Níveis acimade 75 dB(A)

Níveis abaixode 75 dB(A)

Níveis acimade 85 dB(A)

Não ex is tem

problemas

com ruído

Irri tação Redução da

eficiência Poss ível per-

da auditiva

Problemas

auditivos

Nova avaliaçãoem 6 meses, ou

em qualquer alteração na

indústria

Executar um programa

de redução do ruído

ambiental e de

proteção auditiva

1

2

3

4 5 6

7 8 9

10 11

Figura 31 - Diagrama para detecção do problema do ruído


91

Programa de Redução do Ruído Iniciamos um programa de redução dos níveis de ruído, fazendo uma medição mais precisa e dentro dos padrões das Normas. O diagrama da figura 11.2 nos mostra as principais etapas.

Avaliação da Exposição ao Ruído - É a medição, com precisão, dos níveis de ruído dos postos de trabalho dos operários. Deve-se avaliar o som direto da máquina próxima ao trabalhador e o ruído do ambiente (ruído de fundo). É importante lembrar do precisão do equipamento e da sua calibração antes das medições.

Situação audiométrica dos operários - Numa empresa onde existe níveis de ruído elevados, a saúde auditiva de seus trabalhadores deve ser acompanhada por profissionais da área de otorringolaringologia (médico ou fonoaudiólogo). Níveis de Ruído nos postos de Trabalho - Devem ser efetuadas 5 medições em cada local de trabalho (ver NR 15) e obtida a média. É importante lembrar da regulagem do medidor de acordo com o tipo de ruído, das precauções durante a medição e dos cuidados com o medidor.

Tipo de Ruído - as medições devem ser feitas de acordo com o tipo do ruído. Para ruídos contínuos, usamos o medidor na curva "A" e resposta "lenta"; para ruídos flutuantes, usamos um dos métodos que represente as variações de nível. Os ruídos de impacto devem ser medidos conforme as regras da NR 15.

Ruído de Fundo - A avaliação do ruído de fundo durante as medições também é importante na determinação das fontes de ruído. Antecedentes Audiométricos - A anamnese (histórico clínico) e os resultados audiométricos dos operários (principalmente o audiograma de admissão) são preciosas informações sobre a audição e a sensibilidade auditiva de cada trabalhador. O Engenheiro de Segurança deve trabalhar em conjunto com a fonoaudióloga (ou médico de

trabalho) da empresa, no sentido de detectar essas situações.

Novas audiometrias - Se o Programa de Redução do Ruído e Proteção Auditiva estiver sendo implantado (ou seja, a empresa nunca se preocupou com a saúde audiológica de seus empregados), é importante que se obtenha os audiogramas de todos os trabalhadores e inicie-se avaliações periódicas (de 6 em 6 meses)

Mapeamento - a traçagem dos mapas de ruído é uma das melhores maneiras de definirmos a forma de controle. Um mapa de ruído é uma planta em que são mostradas as instalações e traçada sobre ela as curvas que unem todos os pontos de mesmo nível de ruído. É importante identificar no mapa o local de trabalho de cada operário.

Medidas de Controle - São as providências que o Engenheiro de Segurança deve tomar, tendo em mãos o levantamento dos níveis de ruído e da situação audiológica dos empregados.

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Figura 11.2. - D

iagrama do Program

a de Redução do Ruído e Proteção Auditiva.


93

Controle do Ruído Depois da medição do ruído e do mapeamento, podemos passar para as medidas de controle. Vejamos no diagrama de blocos.

Medidas deControle

Controle doRuído

ProvidênciasSociais

nafonte

nomeio

noreceptor

refúgiode ruído

rotatividadede função educação supervisão e

treinamento

Monitoramento

20

21 22

23 24 25 26 27 28 29

30

Figura 11.3. - Diagrama das Medidas de Controle

Controle do Ruído - É a atenuação dos efeitos do ruído sobre as pessoas. O Engenheiro de Segurança deve estar consciente que é de sua responsabilidade os efeitos do ruído sobre os trabalhadores. Providências Sociais - São alterações realizadas no pessoal que ajudam a minimizar os efeitos do ruído. Controle na Fonte - É a supressão da causa do ruído. A supressão da fonte do ruído é a verdadeira e a mais indicada maneira de controlar o ruído. Controle no meio - Trata-se da interrupção da propagação do som. Controle no Receptor - É uma medida para ser usada apenas em casos extremos, ou em pequenos intervalos de tempo. Nunca como primeira solução ou de forma definitiva. Refúgio de Ruído - Em algumas operações descontínuas (por exemplo, inspeções) podem ser utilizadas as cabines de repouso, onde os operadores podem descansar por alguns minutos. Deve-se lembrar que a redução pela metade no tempo de exposição, reduz em apenas 3 dB a dose de ruído.

Rotatividade de Função - Para sistemas produtivos que possibilitam essa rotação de turnos ou de funções, essa prática pode diminuir levemente a dose de ruído. Educação - Assim como qualquer programa de segurança do trabalho, a educação o Programa de Redução do Ruído e Conservação Auditiva deve ser aceito em todos os níveis da empresa, desde os operários até a gerência. As técnicas de educação possibilitam esse engajamento de todos num objetivo comum. Podem ser usados posters,

vídeos, palestras, folhetos, exposição de materiais, exercícios práticos, etc. Outro fator importante para a credibilidade do programa é a transparência de informações : os trabalhadores devem (ou têm o direito de) saber os níveis de ruído a que estão submetidos, bem como os resultados dos exames audiológicos.

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Supervisão e Treinamento - Uma pessoa deve ser o responsável pela execução do Programa (pode ser o Engenheiro de Segurança, ou o Médico do Trabalho ou algum funcionário da CIPA ou do Setor de Recursos Humanos). Os trabalhos técnicos (como medição do ruído, audiometrias, etc) devem ser delegados às pessoas

especializadas ou contratado pessoal externo à empresa. Todas as pessoas envolvidas no Programa devem receber treinamento apropriado dentro de sua área de atuação.

Monitoramento - Uma vez implantado, o Programa continua indefinidamente, sempre atento a alterações nos níveis de ruído ou nos audiogramas dos trabalhadores. Os níveis de ruído devem ser medidos periodicamente ou em

qualquer alteração no arranjo físico da empresa. A sensibilidade auditiva dos operários deve ser avaliada de 6 em 6 meses.

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ACÚSTICA, RUÍDOS E PERDA DE AUDIÇÃO