Controle de Ruído - USP de Ruido.… · Aplicando a equação, obtemos Ldn = 63.5 dB Esta grandeza foi introduzida pela agência de proteção ambiental americana (EPA) para avaliação

FFI0210 Acústica Física

Controle de Ruído

Prof. Dr. José Pedro Donoso

Universidade de São Paulo

Instituto de Física de São Carlos - IFSC

Atenuação Sonora

Comportamento da onda sonora frente a uma

parede: parte da onda é refletida, parte é

absorvida pelo material da parede e parte é

transmitida ao outro lado dela. O coeficiente

de transmissão é a razão entre a intensidade

sonora transmitida e a intensidade sonora

incidente.

Arizmendi, Tratado Fundamental de Acustica em la Edificación (Universidad de Navarra, 1980)

Atenuação sonora

(Transmission loss, Indice dàffaiblissement, aislamiento)

E uma medida da redução da energia sonora na transmissão através de materiais

Egan,Architectural Acoustics; Fischetti, Initiation a lÀcoustique

τlog10−== RTL

onde τ é o coeficiente de transmissão sonora: 1010R−=τ

(1) o coeficiente de atenuação de uma parede de blocos de concreto é R = 40 dB

e τ = 10-4 (apenas 0.0001 da energia incidente é transmitida através da parede)(2) Janela aberta: R = 0 dB (τ = 1)(3) Para que uma conversação não seja percebida de um quarto a outro, o valor de R deve ser ao menos 60 dB. Com 50 dB, a conversação é audível mais inteligivel, e com 30 dB a conversação é claramente percebida do outro quarto

Coeficientes de atenuação

TL ou R (em dB)

Egan,Architectural Acoustics

Atenuação (em dB)


Atenuação de telhados frente a ruído aéreo

Soluções aconselhadas:


Atenuação sonora

Salas acopladas, portas, janelas, etc

Fischetti, Initiation a lÀcoustique

Atenuação sonora no ar livre

Bistafa, Acústica Aplicada ao Controle de Ruído

( ) 11log20 −−= rLL WPNível de intensidade:

onde LW é a intensidade da fonte, e r é a distância fonte - receptor

Exemplo: determinar o nível de ruido na residência devido aos transformadores

Bistafa, Acústica Aplicada ao Controle de Ruído

Reduçaõ de ruído por

uma barreira

A fonte de ruído está localizada a

uma distância r de uma parede

fixa. Parte da onda sonora é

refletida pela barreira, parte é

difractada .

A atenuação sonora da barreira

pode ser expressada em termos

do número de Fresnel.

Raichel, The Science and Applications of Acoustics

Difração das ondas por uma barreira

Raichel, The Science and Applications of Acoustics

λd

N2=

Número de Fresnel:

d : diferença entre a

trajetoria direta C e a

trajetoria difratada (A+B)

λ : comprimento de onda

Para a geometria da figura: ( ) ( )sv

fCBACBAN

−+=−+= (22

λ

Atenuação sonora da barreira: ( )Na π2log205+=

Exemplo: reduçaõ de ruído por uma barreira

Egan, Architectural Acoustics

( ) 1210102

−+

= fLog

R

HLoga

Atenuação sonora da barreira:(para H e R em metros)

Exemplos: reduçaõ de

ruído por barreira

Egan, Architectural Acoustics

Sylvio Bistafa, Acústica Aplicada ao Controle do Ruído


Difusores

Luis L. Henrique, Acustica Musical

A difusão ou reflexão difusa consiste na reflexão numa superfície irregular, sendo a

direção da dispersão das ondas refletidas independente do ângulo de incidência.

Nas salas de concerto o resultado sonoro é melhor quando as primeiras reflexões

soam aveludadas e o som reverberante parece surgir de todas as direções,

produzindo um efeito envolvente. Essas características resultam de uma boa

difusão sonora.

O físico alemão Manfred Schroeder , que estudou a propagação sonora em salas,

estabeleceu que superfícies com determinadas irregularidades ordenadas de uma

certa maneira, seriam difusores sonoros muito eficientes. Ele utilizou sequências

matemáticas da Teoria dos Números e criou refletores – difusores que ficaram

conhecidos pelo seu nome.

Difusores de Schroeder

Este difusor consiste numa série periódica de reentrâncias cuja profundidade é

calculada dos resíduos de uma sequência quadrática. Por exemplo, para p = 7


01422410Resíduos

493625169410# quadráticos

76543210# inteiros

Sequência

O resíduo é o resultado da diferença do número quadrático pelo número primo

escolhido (neste caso, p = 7). Se o # quadrático for inferior a 7, o resíduo é o

próprio número quadrático. Se for superior, subtrai-se tantas vezes quantas

necessárias de modo que o resíduo deja inferior a 7

Difusores de Schroeder

Difusor baseado no número primo p = 7. Quanto mais elevado o número primo, maior

a gama de frequências em que a difusão se produz. Os difusores são muito utilizados

em salas de controle de estudios de gravação e em salas de concerto.


Absorção por ressonadores

Nos teatros antigos e nas igrejas da idade média se encontram cavidades,

chamadas de vasos acústicos . Nos teatros, estes ressonadores serviam para

amplificar a voz dos atores. Nas igrejas eles tinham uma função de absorção,

contribuindo para atenuar a reverberação na região de baixas frequências (a

frequência de ressonância destes vasos é da ordem de 200 Hz).

Fischetti,Initiationà l’ acoustique(Belin, 2003)


Dispositivos especializados de absorção sonora

Atuam como absorvedores de baixas

frequências. Montados à frente de uma

parede, funcionam como um sistema

massa/mola. Se a frequência da onda

incidente for igual à frequência do dispositivo

ressonante, haverá a máxima transferência de

energia, diminuindo a onda refletida.

Grehant, Acoustique et Batiment

Painéis acústicos

ressonador

parede

Elementos cerâmicos isolantesAcustistac@ : bloque cerâmico formado por

duas peças entre as quais se incorpora lã de

vidro. As paredes construidas com este

produto conseguem um isolamento de 53 dB

Tectónica, vol. 14 (ATC ediciones, Madrid, 1995)

Outro ressonador consiste num conjunto de

cavidades de Helmholtz . Cada cavidade constitui

um ressonador cuja frequência de absorção

depende da geometria da cavidade. Estas

cavidades podem ser tijolos atrás de painéis

perfurados. Um material absorvente pode ser

intercalado entre o painel perfurado e a parede

B. GrehantAcoustique et batiment

B. Grehant , Acoustique et batiment - A. Fischetti , Initiation à l’ acoustique

Comparação dos métodos de absorção acústica

Os painéis acústicos são absorvedores muito eficientes em baixas frequências. Os

ressonadores de Helmholtz são muito eficientes, mas a banda de frequência onde

atuam é bastante estreita. A presença de materiais porosos (com alto coeficiente de

absorção) resulta na absorção em frequências ainda mais elevadas.

Painéis acústicos

Os paneis podem atuar como ressonadores – absorvedores de baixas frequênciaA: sistema massa – mola (o painel atua como a massa e o ar como a mola)


Aplicações industriais : combinação de materiais fono-absorventes para

isolamento acústico de cabines, salas de máquinas, etc. A Tecsound@ é uma

lâmina sintética com base polimérica de alta densidade (www.texsa.com)

Revista Tectónica, vol. 14: Acústica (ATC ediciones, Madrid, 1995)

G.R. Vilarroig, J.M. Marzo DiezTectónica, vol. 14: Acústica

(ATC ediciones, Madrid, 1995)

Steven Holl (Holanda)

Acondicionamento acústico com materiais

fibrosos ou porosos. O material absorvente

se coloca dentro de bandejas metálicas

perfuradas de forma que os mecanismos de

absorção acústica se integram no conceito

arquitetônico.


Nível de ruído de fundo : 44 dB (a tarde) e 40 dB (a noite). Faixa de variação: 30 dB

Ruído ambiente em uma comunidade urbana


Figura: Registro do nível de ruído a cada segundoTabela: classificação na forma de número de vezes que o nível do ruído esteve nosintervalos definidos

Ruído ambiente em uma comunidade urbana


Calculado apartir dos níveis médios obtidos a cada hora, fazendo a média para 24 h

Nível dia e noite

+= ∑ ∑15

1

9

1

1010 101024

1 jLiL

dnL

Aplicando a equação, obtemos Ldn = 63.5 dB

Esta grandeza foi introduzida pela agência de proteção ambiental americana

(EPA) para avaliação de ruído em comunidades


O SEL é o nível em dB que dissipa em1 seg a mesma energia do ruído original

Nível de exposição sonora (SEL)

A figura mostra o registro do ruído

durante o intervalo de tempo t = 60 seg.

O SEL representa a energia sonora

contida num ruído qualquer, como se ela

tivesse sido dissipada em 1 seg.

+=s

tLSEL eq 1

log10

O SEL é utilizado também para avaliação da exposição ao ruído em ambientes de trabalho


Quando o registro de nível sonoro vs t tiverforma de pulso triangular, o SEL pode ser calculado com a seguinte expressão:

Lmax: máximo nível sonoro e t1/2 a metade de

t10, isto é, metade do tempo em que o nível

sonoro esteve até 10 dB abaixo de Lmax

+=

21max log10 tLSEL

Exemplo : O SEL apurado numa comunidade durante o sobrevoo de helicóptero foi de

97.5 dB. Sabendo que a comunidade está exposta diariamente a 12 sobrevoos desse

tipo, determine o nível equivalente diário de exposição da comunidade.

O SEL faz parte dos procedimentos para avaliação do ruído do tráfego em comunidades

(a) uma fonte de ruido; (b) coberta com um material absorbente; (c) colocada sobre

uma almofada para desacoplar-la da mesa; (d, e) coberta com uma lata de biscoitos;

(f) a lata recoberta com um material absorvedor. Redução total do ruído: 14 dB

Redução do ruido por um recipiente fechado

Rossing, The Science of Sound

Redução do ruído: aplicações


Redução do ruído: aplicações


Paneis:


Tôpicos sobre de controle de ruído

-Critérios, normas e legislações para avaliação do ruído

- Avaliação de ruído em comunidades e em ambientes de trabalho

- Ruído de ventiladores, de compressores, de torres de resfriamento, de

bombas, de tubulações, de caldeiras, de turbinas e de motores

-Atenuação sonora: do ar, do solo, de barreiras acústicas, da vegetação

-- Ruído em recintos: níveis sonoros; isolação de paredes

Referências bibliográficas

• Acústica Aplicada ao Controle de Ruído, Sylvio Bistafa (Blucher, 2011)

•Acústica Tecnica, Ennio Cruz da Costa (editora Edgard Blucher, 2003)

• The Science of sound. Th. D. Rossing, 2nd ed. (Addison Wesley, 1990)

• Architectural acoustics, M.D. Egan (J.Ross Publishing 2007)

• Initiation à l’acoustique, A. Fischetti (Editions Belin, Paris, 2003)

• Acoustique et Batiment. B. Grehant (Ed. Tec Doc, Paris, 1994)

• Acústica. L. Beranek (Ed Hispano Americana, 1969)

• Acusttica Musical. Luis L. Henrique (Fund. Calouste Gulbenkian, 2002)

• Introducción a la acústica arquitectónica. G.Roselló Vilarroig, J.M. Marzo

Diez. Revista Tectonica , vol. 14: Acústica (ATC Ediciones, Madrid, 1995)

• Master Handbook of Acoustics. F.A. Everest (4th ed., McGraw Hill, 2001)

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Controle de Ruído - USP de Ruido.… · Aplicando a equação, obtemos Ldn = 63.5 dB Esta grandeza foi introduzida pela agência de proteção ambiental americana (EPA) para avaliação