ENGENHARIA URBANA CONTROLE DE RUÍDOS PARTE 1deg.poli.ufrj.br/~julio/ControleRuidos-Parte1-JulioTorres.pdf · Controle de Ruídos - Prof. Julio Torres 6 GRUPO DE ENGENHARIA URBANA

1Controle de Ruídos - Prof. Julio Torres

GRUPO DE ENGENHARIA URBANA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIROESCOLA POLITÉCNICA

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA URBANAENGENHARIA URBANA

Escola PolitécnicaUniversidade Federal do Rio de Janeiro

CONTROLE DE RUÍDOSPARTE 1




Disciplina

CONTROLE DE RUCONTROLE DE RUÍÍDODO

Prof. Julio Cesar B. TorresGrupo de Engenharia UrbanaEscola Politécnica / UFRJ

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MÓDULOCIDADES E AMBIENTECIDADES E AMBIENTE

Parte 1




1 - Conceituação Básica- conceitos de som e ruído, propagação de ondas- níveis de pressão e potência sonora- características espectrais- filtros e faixas de frequência- curvas de isofonia- curvas de ponderação A,B,C e D

2 - Fontes Sonoras- tipos de propagação de onda - campos sonoros

3 - Mecanismos de Propagação Sonora na Cidade- Atenuação do ar- Atenuação por solo "macio" ou amplificação solo "duro"- Barreiras artificiais e naturais- Vegetação- Reverberação urbana, corredores de prédios, etc- Gradientes de vento e temperatura

4 – Controle de Ruído Urbano- Controle da fonte- Controle na trajetória- Controle no recinto- Planejamento Urbano

SUMÁRIO




Apresentar os conceitos básicos de acústica e controle

de ruído, tendo como objetivo o conforto acústico urbano

através do conhecimento das características da

percepção humana e técnicas de engenharia.

OBJETIVOS




Natureza do Som:

CONCEITOS BÁSICOS

A vibração das partículas produz uma variação de pressão que é“convertida” pelo sistema auditivo em SOM.

Onda mecânica que se propaga em meio compressível, transportando energia, sem transporte de matéria.




Conceito de SOM:• Variação de pressão em

relação à pressão atmosférica capaz de excitar o aparelho auditivo, produzindo uma sensação – O SOM.

• Menor variação percebida:2x10e-5 Pa (0.00002)

• Maior variação suportada (limite da dor)60 Pa

Variação de 3.000.000 vezes, mas apenas até 60Pa!

(1Pa = 1N/m2)

CONCEITOS BÁSICOS

Observações:Pressão Atmosférica ao nível do

mar: 101.000 PaPressão Atmosférica a 800 m de

altitude: 91.000Variação de 10.000 Pa!!O som percebido é uma FLUTUAÇÃO SOBRE a pressão atmosférica




Características das Ondas

• Amplitude• Frequência (f)• Comprimento de onda (l)

• Velocidade de propagação (c)• Velocidade da partícula• Meio de propagação

CONCEITOS BÁSICOS

Propagação de Ondas

c = lfA velocidade de propagação da

onda em um meio (ar, por exemplo) é a mesma para qualquer onda com qualquer comprimento de onda ou frequência.

No ar c= 344 m/sEm 1s -> 344 mO som percorre 34 m em 0.1s




CONCEITOS BÁSICOS

Considerações sobre SOM e RUÍDO

Exemplos para discussão:

-interfere negativamente na compreensão da informação;-Não traz informação relevante ou útil (ex. silêncio para o sono).

Generalizando, pode-se considerar um som como “Ruído Acústico” quando:

O conceito de ruído é SUBJETIVO e o incômodo depende de aspectos psicoacústicos do ser humano.

- Som produzido pelo motor de um automóvel ou de um avião- Televisão ligada durante uma reunião familiar- Gotejar de uma bica no meio da noite- Propagação estrutural do som




CONCEITOS BÁSICOS

Características Subjetivas




CONCEITOS BÁSICOS





CONCEITOS BÁSICOS





CONCEITOS BÁSICOS


Segundo Jens Blauert, a engenharia relacionada ao ruído é uma sub-área da engenharia acústica:

“Ao invés de apenas reduzir o nível de ruído, embora este seja, certamente, um excelente ponto de partida, a área de controle de ruído deve considerar (re)projetar completamente a situação acústica (sempre que possível), além de estar atento ao conjunto de aspectos não-acústicos, mas que possam ter influência sobre a percepção e o julgamento”

Aspectos psicoacústicos também devem ser levados em consideração como alternativa para auxiliar na redução do ruído.




CONCEITOS BÁSICOS

Pressão Sonora x Potência Sonora

Sistema Térmico (aquecedor em uma sala):- O aquecedor gera quantidade de ENERGIA

térmica a cada instante (J/s = Watts), ou seja gera POTÊNCIA térmica.

- Essa potência INDEPENDE do ambiente.- A energia do aquecedor eleva a temperatura na sala, que pode ser medida com um termômetro

- A temperatura medida em um ponto da sala não depende apenas da potência do aquecedor. Depende de fatores como:

• Distância até o aquecedor• Calor absorvido pelas paredes• Calor trocado com o meio externo pelas janelas




CONCEITOS BÁSICOS

Pressão Sonora x Potência Sonora

Sistema Acústico (fonte sonora em uma sala):- A fonte gera quantidade de ENERGIA acústica a cada instante (Watts), ou

seja gera POTÊNCIA acústica. - Essa potência INDEPENDE do ambiente.- A energia da fonte, com sua vibração, altera o campo de PRESSÃO na sala,

que pode ser medida com um MEDIDOR DE NÍVEL DE PRESSÃO SONORA- A pressão medida em um ponto da sala não depende apenas da potência da

fonte. Depende de fatores como:- Distância até a fonte- energia dissipada nas paredes- energia transmitida para e pelo meio externo pelas janelas

O que caracteriza uma fonte sonora é sua potência e não a pressão. A potência éuma característica intrínseca da fonte, enquanto a pressão depende de diversos fatores.




CONCEITOS BÁSICOS

Pressão Sonora

A pressão sonora está altamente correlacionada com a sensação subjetiva da intersidade do som, ou seja, o quão “alto” ou “baixo”, no sentido de volume, nos parece um som.

Quando se deseja avaliar o perigo ou a perturbação causada por uma fonte sonora, a grandeza mais indicada é a pressão.

A pressão sonora pode ser medida simplemente com um microfone, enquanto a potência sonora não pode ser medida diretamente.

Pode-se determinar a potência de uma fonte através de medições de pressão em laboratório ou da intensidade sonora em qualquer ambiente.

Para determinar a intensidade sonora é necessário um sistema de medição mais complexo que um simples microfone calibrado.




CONCEITOS BÁSICOS

Representação Numérica da percepção do Som

No séc. XIX, dois físicos alemães, Weber (1795–1878) e Fechner (1801–1887), verificaram que as sensações humanas não possuíam uma relação direta com os estímulos provocados.

Verificaram que a resposta do indivíduo era proporcional a uma variação RELATIVA do estímulo.

Matemáticamente:

CEkSEdEkdS +⋅=⎯⎯⎯ →⎯= logintegrando

A sensação (S) é proporcional a uma função logarítmica do estímulo (E), corrigido por uma fator k e uma constante C.

Assim, para se provocar variações lineares de sensação (progressão aritmética) énecessário variar o estímulo em progressão geométrica (multiplicação por um fator constante)




CONCEITOS BÁSICOS

Nível de Pressão Sonora e Decibéis

Em 1920, em homenagem a Alexander Graham Bell (1847-1822), a relação

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

0

logPP

Quando P = Po a relação é de 0 B (log1 = 0).Como 1 Bel corresponde a P = 10Po, foi necessário criar um submúltiplo do

Bel para variações menores que 10 vezes a potência de referência.Criou-se assim, em 1929, o “decibel” (dB) – a décima parte do Bel. Assim temos:1B = 10dB, 1dB equivale a P = 1,26 Po, -1dB equivale a P = 0,79 Po.

foi denominada Bel, com o símbolo B.

Essa é uma comparação relativa entre potências: uma potência medida (P) e uma potência de referência (Po).




CONCEITOS BÁSICOS


Posteriormente, verificou-se que a menor variação de potência sonora perceptível pelo sistema auditivo era de 1 dB.Assim foi possível re-escrever a equação de Fechner-Weber para a sensação

auditiva:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

0

log10PPS

Contudo, o estímulo físico correlacionado com a sensação do som é a pressão, e não a potência.

Felizmente, a potência sonora se relaciona com a pressão sonora, para ondas esféricas, através do quadrado do valor eficaz da pressão:

2eficazpP ∝




CONCEITOS BÁSICOS


Assim, o nível de pressão sonora (NPS ou Lp) é dado por:

discretos valorespara ,1ou

,)(1 onde

log20log10

0

2

0

2

020

2

∑

∫

=

=

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

N

iieficaz

T

eficaz

eficazeficazp

pN

p

dttpT

p

pp

pp

L

Onde p0 é a pressão de referência. Qual deve ser essa pressão? A pressão atmosférica?




CONCEITOS BÁSICOS


( )

( )( )[ ]( )[ ]( )[ ] [ ]

:Logo7,4log205301,0log20

10log52loglog2010log2loglog20

102loglog20

loglog20log20

5

5

00

−⋅=+−⋅=⋅−−⋅=

+−⋅=

⋅−⋅=

−⋅=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

−

−

ppppp

ppppLp

A pressão de referência deve ser o limite mínimo da audição humana, ou seja, 2 x 10e-5 (20mPa). Assim temos:

dB 94log20 += ppL dB 94log10 2 += ppL




CONCEITOS BÁSICOS Nível de Pressão Sonora e Decibéis




CONCEITOS BÁSICOS

Nível de Potência Sonora

Análogamente à pressão sonora, pode-se calcular o NÍVEL DE POTÊNCIA SONORA em decibéis:

dB 120log20

10),log(20 12

+=

== −

WWL

WattsWoWoW

WL

(em Watts)

Neste caso, a potência de referência (Wo) é de 10e-12 Watts (1 picowatt). Portanto 1W corresponde a um Nível de POTÊNCIA

sonora de 120 dB.




CONCEITOS BÁSICOSAdição de níveis de pressão

∑=

=N

iipp

1

2

A pressão sonora total em um ponto é dada por:

dB 94log101

2 += ∑=

N

iip pL

O nível de pressão (NPS ou Lp) total nesse ponto será:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=→+= 2094

2 10dB 94log10iLp

iipi ppL

onde pi podem ser, por exemplo, fontes em diversas posições ou as pressões provocadas por um ruído em cada faixa de frequência.

Contudo, na equação acima é necessário conhecer AS PRESSÕES e os equipamentos mais usuais de medição nos fornecem OS NÍVEIS DE PRESSÃO.

( ) ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛= ∑

=

N

i

Lpp

iL1

10/10log10

Após substituições e rearranjos temos o nível total em função dos níveis individuais através da equação:

A equação acima fornece o nível exato em dB obtido da soma de diversos níveis.

Assim, torna-se mais prático obter o nível total em função dos níveis individuais:O Nível de pressão individual de cada fonte será:




CONCEITOS BÁSICOS Adição de níveis de pressão

Uma forma alternativa (porém aproximada) para se adicionar níveis, sem a utilização deuma fórmula, é descrita abaixo:

1. Calcular a diferença (DL) entre dois níveis;

2. Usar o gráfico ou a tabela para determinar o acréscimo L+;

3. Somar ao maior nível o acréscimo L+;

Gráfico e Tabela para Adição de dois Nível em dB

0,64

3,01

1,190,97

0,79

0,51 0,410,33 0,27

2,54

2,12

1,76

1,46

0,21 0,17 0,14 0,11 0,09 0,070,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Diferença em dB de dois níveis (DL)

Acré

scim

o em

dB

diferenças 3,01 2,54 2,12 1,76 1,46 1,19 0,97 0,79 0,64 0,51 0,41 0,33 0,27 0,21 0,17 0,14 0,11 0,09 0,07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18Ex: somar 55 dB + 51 dBDL = 4dB -> 1.455+51 = 55+1.4 = 56.4 dB




CONCEITOS BÁSICOS Adição de níveis de pressão

dBLLL

dBLLL

dBLLL

dBLLL

p

p

p

p

1320log10 20N

1010log10 10N

75log10 5N

32log10 2N

11

11

11

11

+=+=→=

+=+=→=

+=+=→=

+=+=→=

Observação: diferenças acima de 10 dBPodem ser descartardas, pois não influemsignificativamente no resultado.Exceto quando existam diversas fontes com níveis abaixo desssa diferença.

Exemplo 2: somar os níveis:

90 + 95 + 100 + 93 + 82 + 75 + 70 + 70.

73

77

83,2

94,7

98

102

102!!

Organizando em ordem crescente: 70 + 70 + 75 + 82 + 90 + 93 + 95 + 100

Exemplo 3: adição de fontes de mesmo nível:

NLpL log101 +=

( )N

N

i

Lpp LLLL i ===⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛= ∑

=

... onde ,10log10 211

10/

70 dB+

70 dB 73 dB

70 dB+

80 dB 80,4 dB




CONCEITOS BÁSICOS

Suponhamos que um aparelho de som com 20W produza 60 dB de nível de pressão 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 NPS. Dois aviões idênticos produzirão 143 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.

Desta forma, se uma máquina produz 60 dB, mil máquinas idênticas produzirão 90 dB. Para um operário que 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

Considerações - Decibeís




CONCEITOS BÁSICOS Subtração de níveis de pressão

Em muitas situações deseja-se medir o nível de ruído de uma fonte, porém o ruído de outros equipamentos (ou outras fontes) interferem na medição (estão sendo medidos também).

Quando é possível desligar a fonte de ruído, pode-se determinar o seu nível fazendo a diferença entre os níveis medidos com a fonte ligada e desligada.

Subtração de níveis




CONCEITOS BÁSICOS Subtração de níveis de pressão

Análogamente à forma de se adícionar níveis, pode-se utilizar uma tabela para realizar a subtração de níveis

1 - Calcular a diferença (DL) entre dois níveis;

2 - Usar o gráfico para determinar a variação em dB;

3 - Subtrair do maior nível a variação em dB;

-Quando o ruído está mais de 10dB abaixo da fonte este pode ser desprezado

-Quando a diferença é menor que 3dB, o ruído de fundo encontra-se muito elevado, não sendo possível determinar com precisão o nível da fonte

Subtração de níveis




CONCEITOS BÁSICOS

Características da Audição Humana:

Níveis de Pressão Sonora (NPS) do cotidiano




CONCEITOS BÁSICOS

Fonte: Urban Forest Acoustics, Voichita Bucur, 2006




CONCEITOS BÁSICOS

Fonte: Urban Forest Acoustics, Voichita Bucur, 2006




CONCEITOS BÁSICOSCaracterísticas da Audição Humana:

Quatro vezes mais alto/baixo

Duas vezes mais alto/baixo

Diferença notável

Apenas perceptível

Percepção da audibilidade

10x 10 dB

3x5 dB

2x (metade/dobro)3 dB

100x(-)20dB

Variação de Pressão

Variaçãodo Nível

Percepção auditiva da variação de nível de pressão (audibilidade):

Britadeira 0dB (nível de referência)




CONCEITOS BÁSICOS

Características da Audição Humana:

FONTE: http://www.epd.gov.hk/epd/noise_education/web/ENG_EPD_HTML/m1/intro_2.html

O canal auditivo possui aproximadamente 25 mm de comprimento, 7 mm de diâmetro e 1 cm3 de volume.

Frequência de ressonância em 2-3kHz




CONCEITOS BÁSICOS Espectro Sonoro

Filtros de áudio: são circuitos analógicos ou digitais capazes de selecionar de um somdeterminadas faixas de frequência. Largura da faixa de um filtro: define as frequências mínima e máxima (e central) a serem selecionadas pelo filtro Filtros de 1/3 oitava correspondem à

seletividade do ouvido humana




Espectro SonoroSensação auditiva em

função da frequência do som

Banda de Frequência:Nível de pressão sonora

medido por faixas de frequência

Exemplo:Bandas de 1/3 de oitava

(1 oitava = dobro da frequência)

A cada dobra da frequência existem 3

bandas.

CONCEITOS BÁSICOS




Exemplo 2:Bandas de 1/12 de oitava

A cada dobra da frequência existem

12 bandas.

CONCEITOS BÁSICOS




Analisador de Espectro em Tempo Real

Software ou equipamento eletrônico que realiza a medição do nível de pressão sonora por faixas de frequência, aplicando médias temporais em intervalos de tempo

constantes, e apresentando o resultado graficamente.

Permite também a análise do ruído de fundo e das características espectrais do som no ponto de medição

Através dessa análise pode-se mostrar como o ouvido humano possui sensibilidade diferenciada para cada faixa de frequência.

Um som agudo pode ser mais perturbador (pois é mais perceptível) do que um som grave com o mesmo nível de pressão sonora.

CONCEITOS BÁSICOS




CONCEITOS BÁSICOS

Espectro de tons puros nas frequencias centrais de 60, 125, 250, 500, 1000, 2000 e 4000 Hz.Os tons possuem, praticamente, o mesmo nível, contudo os agudos (f >1KHz)Há incômodo maior do que as baixas, devido à características do ouvido.

Equivale a um nível médio total de 90 dBA

60 125 250 500 1k 2k 4k

Todos os tons no mesmo nível

Todos




CONCEITOS BÁSICOS

Espectro característico de um aparelho de ar-condicionado (10.000 btu) – dentro de em cômodoRUIDO DA VENTILAÇÃO SEM COMPRESSOR

Equivale a um nível médio total de 48dBA

Com a ventilação no máximo o ruído passa para 55 dBA




CONCEITOS BÁSICOS

Espectro característico de um aparelho de ar-condicionado (10.000 btu) – dentro de em cômodoRUIDO DA VENTILAÇÃO E COMPRESSOR

Equivale a um nível médio total de 52dBA

Com a ventilação no máximo o ruído passa para 57 dBA




Curvas de mesma Audibilidade(Loudness)

• O ouvido humano possui uma sensibilidade diferenciada para cada faixa de frequência do espectro sonoro.

• As frequências baixas (graves) são menos perceptíveis que as altas frequências (agudos), quando o nível é baixo.

• Quando o nível é alto, essa diferença de sensibilidade não é tão grande.

• O ouvido realiza uma filtragem do som conforme o nível de pressão sonora

Fonte: master hand book of acoustics

Curvas de mesma audibilidadeCONCEITOS BÁSICOS





As curvas de mesma audibilidade (ou Curvas Isofônicas) foram obtidas determinando os valores de NPS, em função da freqüência para sons que,

para nós, soam com igual intensidade. Essas curvas são denominadas curvas de Fletcher e Munson.Elas nos mostram, por exemplo, que um som de 50 dB de NPS em 1

kHz tem o mesmo nível de audibilidade de um som de 70 dB de NPS em 80 Hz.

A unidade de nível de audibilidade é chamada FONE.

Característcas da Audição Humana

CONCEITOS BÁSICOS

Oitavas de 60 a 4kHz com mesmo nível

Oitavas de 60 a 4kHz com nível ponderado




CONCEITOS BÁSICOS

Comparação da resposta do ouvido para 20 Hz e para 1000 Hz:

No nível de 30 FONS, o nível de pressão sonora em 20 Hz tem que ser 58 dB mais alto que em 1000 Hz, para ter a mesma audibilidade.

No nível de 90 FONS, esta diferença é de apenas 32 dB.

O ouvido humano possui uma resposta aproximadamente plana (constante) para níveis elevados de audibilidade.






CONCEITOS BÁSICOS Curvas de compensação A, B, C e D

Como a percepção auditiva é função do nível do som, são adotadas curvas de compensação para medição do ruído, conforme o nível de pressão sonora.

As curvas A, B e C seguem, aproximadamente, as curvas de mesma audibilidade para 40, 70 e 100 dB respectivamente.

A curva D possui ênfase na faixa de frequência de 1 kHz a 10 kHz e é normalmente usada para medição de ruído de aviões.




CONCEITOS BÁSICOS Curvas de compensação A, B, C e D

Dependo do nível do ruído em cada faixa de frequência, O valor do nível total irádepender da escala (peso A, B, C ou D) utilizada

Quando o ruído está na faixa de 40 a 70 dB deve-se utilizar a escala A.

Se estiver no nível próximo a 100 dB deve-se utilizar a escala C, por exemplo.




CONCEITOS BÁSICOS

Limite da audição

Limite da dor

Área da audição





PROPAGAÇÃO DO SOM EM MEIO URBANOFontes de Ruído

Características de Emissão Sonora das fontes:- Propagação Esférica -A frente onda possui uma propagação esférica,

ou seja, a uma distância r do centro da fonte o nível de pressão é mesmo.

O nível de pressão cai ao se afastar da fonte com o inverso do quadrado da distância, supondo que não há superfícies refletoras (campo livre)

Cada vez que se duplica a distância até o centro, tem-se uma atenuação de 6dB, em relação à potência da fonte

Este tipo de fonte é também chamada onidirecional ou pontual, pois possui a mesma propagação em todas as direções





Características de Emissão Sonora das fontes:- Propagação Cilíndrica -A frente onda possui uma propagação cilíndrica,Este tipo de fonte é modelada como uma linha e

pode ser aplicada à estradas e vias longas com alto tráfego.

A perda de nível é de 3dB a cada vez que se duplica a distância até a “linha”





Características de Emissão Sonora das fontes:- Propagação Plana -A frente de onda possui uma propagação plana.Pode ser obtida em dutos de ventilação ou

escoamento de fluidos em tubulações, porém é bastante rara.

Neste tipo de propagação não há perda de nível com a distância (se considerarmos o caso ideal).





Campos Sonoros

Uma única fonte pode assumir várias características de propagação em função da distância em que se está da fonte:

Campo Próximo: distância da fonte até onde pode-se considerar a propagação esférica.

Campo Livre: campo onde não háinterferência de obstáculos ou outras fontes.

Campo Reverberante: campo onde há incidência em paredes que refletem o som de forma difusa





Fontes de Ruído dentro das edificações:

• Aparelhos eletrodomésticos (liquidificador, batedeira, aspirador de pó, Ar-condicionado,

• Garagens • Tubulações de água e esgoto• Falta de isolamento entre os

ambientes• Uso de materiais que refletem o

som

Fontes externas de ruído (fora das edificações):

• Tráfego terrestre (ônibus, motos, carros, caminhões, trens, metrô)

• Tráfego aéreo (aviões, helicópteros)• Construção civil (caminhões, serras,

bate-estacas, elevadores, betoneiras, furadeiras, guindastes, etc)

• Construção e manutenção de vias (britadeiras, caminhões, tratores)

• População (crianças brincando, pessoas conversando, festas)




PROPAGAÇÃO DO SOM EM MEIO URBANOMecanismos de Atenuação do Som/Ruído

dBADIrLL combinadaWp 114

log10log20 −−Ω

−+−=πθ

1. Atenuação do Ar Atmosférico2. Reflexões no Solo3. Barreiras Acústicas4. Edificações e Reverberação

Urbana5. Vegetação6. Gradientes de Vento e

Temperatura

Equação da Propagação Sonora ao Ar Livre:

receptor e fonte entre ivossignificat mecanismos os todosde combinada atenuação a é A

livre) (campo fonte da sólido ângulo o é :onde

combinada

Ω




PROPAGAÇÃO DO SOM EM MEIO URBANO

Mecanismos de Atenuação do Som/Ruído

1. Atenuação do Ar Atmosférico

Em uma faixa de 500 a 1000 metros, aproximadamente, o ar é capaz de absorver o som, produzindo uma atenuação de 5dBA

A absorção do ar é maior nas altas frequências, fazendo com que o som seja cada vez mais grave a partir dos primeiros 3dB de decaimento





2. Atenuação Sonora do Solo

Essa interferência depende da frequência e pode gerar reduções de 20 a 30 dB (interferência destrutiva - defasagem de 180º) ou ganhos de até 6 dB (onda direta e refletiva em fase).

Dependendo do tipo de solo (arenoso, irregular, etc) ocorre também a absorção do som incidente. Apenas parte da energia sonora que atingiu o solo é refletida, de forma que nem sempre o ganho será de 3 dB.

A propagação sobre solos “duros”/refletores (asfalto, terra batida, água, solo inundado, etc) ocorrem ambos os fenômenos para diversas faixas de frequência.O resultado é uma amplificação média de 3dB.

A propagação em solos “macios”/absorventes (com vegetação, terra arada, neve, etc) produz interferências destrutivas nas médias e altas frequências. Essa atenuação varia com a distância e deve ser considerada apenas para distâncias superiores a 15 m.

A reflexão do som no solo pode atuar de modo a atenuar ou amplificar o nível de pressão no receptor, dependendo da FASE em que se encontram as ondas diretas e refletidas no solo.





3. Barreiras Acústicas (Naturais e Artificiais)





Exemplo 1: Reflexão na edificação atrás da barreira





Exemplo 2: Reflexão e difração na copa das árvores, acima da barreira





Exemplo 3: superfícies que podem refletir o som ao redor ou sobre uma barreira





Exemplo 4: Barreiras naturais e artificiais






FONTE: Bragança, Luís, Freitas, Elisabete e Pinheiro, Daniel.Departamento de Engenharia Civil da Universidade do MinhoArtigo: EFICÁCIA DE BARREIRAS ACÚSTICAS






FONTE: Barreto, Ana F. Barreiras Acústicas:A Escolha dos Materiais e sua Instalação.Acústica 2004











3. Barreiras Acústicas (Naturais e Artificiais) – Redução da eficiência






Exemplo 5: Colocação de um equipamento de resfriamento

Nível medido no interior da construção

Nível ideal conforme a norma





Exemplo 6: Colocação alternativa de um equipamento de resfriamento





4. Edificações e Reverberação Urbana

Os edifícios podem atuar como barreiras, auxiliando na atenuação sonora. Essa atenuação entretanto poderá ser reduzida se houver vãos entre os prédios.

Por outro lado, uma fileira de prédios, como, por exemplo em Copacabana, pode atuar como um amplificador de ruído, devido ao paralelismo das fachadas e do uso de materais de baixa absorção sonora





5. Atenuação e Difração na Vegetação

De um modo geral, pequenos ramos e arbustos, folhagem pequena possuem a capacidade de absorver o som (parcialmente).

Troncos, grandes ramos e folhagem densa possuem a propriedade de espalhar o som.

Assim, um grande muro com vegetação densa funcionarácomo uma barreira para sons de baixa e média frequências e como absorvedor de som para sons de alta frequência.

Essa característica depende mais da extensão, da altura e da densidade do que do tipo de vegetação, galhos ou ramos.

A atenuação máxima de um cinturão de vegetação é de aproximadamente 10 dB






Estrutura vertical de 30m de largura, com diferentes espécies. Espaçamento das colunas 3.3 m, espaçamento interno 2.0m (Cook and van Haverbeke, 1971). 1 Russian olive, 2 pine and eastern red cedar, 3 catalpa, 4, 5 hackberry, 6 honey locust, 7,8 cottonwood, 9 mulberry. (90 ft = 27.45 m; 75 ft = 22.80 m)

Os melhores resultados obtidos para cinturões de árvores altas e largas em áreas rurais é plantá-las de 12 a 22 m da fonte de ruído

De um modo geral, é recomendadoplantar árvores e arbustos próximos a fontes sonoras, a uma distância de 3 a 8 metros da mesma.






A atenuação dependerá da frequência do sinal da fonte sonora, do tipo de vegetação (tamanho e densidade dos galhos etc) e da existência de barreiras





6. Gradientes de Vento

O vento pode alterar a direção da frente de onda, criando zonas de “sombra acústica” ou “levando” o som para áreas onde a atenuação era alta.

Este mecanismo é bastante difícil de prever e controlar.

Em áreas de grande densidade urbana, pode-se desconsiderar o efeito do vento, devido àpredominância dos demais mecanismos.





7. Gradientes de Temperatura

Variações de temperatura também podem influenciar na propagação sonora, contudo, na prática, com relação ao ruído urbano, sua influência édesprezível.




CONTROLE DE RUÍDO URBANO

1. Principais Medidas para Controle de Ruído Urbano na Fonte

- Vias com superfícies menos ruidosas;- Controle de Tráfego (velocidade, controle de fluxo, traçado das vias)- Tráfego mais “Calmo”, menos estresse- Pneus mais silenciosos- Veículos menos ruidosos (motores, escapamento, suspensão etc)- Comportamento do Motorista

2. Principais Medidas para Controlar a Propagação do Ruído Urbano- Planejamento e gerenciamento do uso do solo- Mapeamento do Ruído (Noise screening)- Uso das construções como barreiras acústicas- Túneis- Uso da vegetação como “escudo”

3. Principais Medidas para Controlar a Recepção do Ruído- Isolamento Acústico nas construções- Projetos Arquitetônicos voltados para Acústica (materiais, posição de fachadas etc)





1. Controle de Ruído na Fonte

Tem como objetivo evitar que o ruído provocado por uma fonte alcance o meio externo, através do isolamento acústico.

Asfalto emborrachado reduz de 8 a 10 dB o ruído de rolagem(http://www.quietpavement.com/numstatis.html)

Vídeo




Enclausuramento simples:Material isolante acústico

O Controle do ruído na fonte:

Exemplos:AutomóvelSerra CircularCompressorAr-condicionado





Enclausuramento simples com absorção:

Material isolante acústico

Material absorvente

acústico






Enclausuramento duplo:







Enclausuramento duplo com absorção:


Material absorvente

acústico






Capacidade de isolamento sonoro de paredes comuns de tijolos vazados



Fonte: http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/cp/noi1_e.html

STC (Sound Transmisson Class)




Capacidade de isolamento sonoro de paredes duplas com cavidade preenchida com isolamento (materiais: tijolos, gesso e lã de rocha)



Fonte: http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/cp/noi1_e.html

27,1 cm

30,0 cm

32,1 cm

32,1 cm

45,1 cm






- Placa de polpa de madeira aglomerada ½, dos dois lados de um marco de madeira20 dB

- Estucado de gesso sobre malha, 2 cm, sobre marco de madeira25dB

- Painel de 2 placas de compensado de madeira ou fibra prensada, de ¼, sobre sarrafos de 6 cm, com 5 cm de lã de vidro nas cavidades.- Estucado de gesso sobre malha, 28 cm dos dois lados de sarrafo de 10 cm.

30dB

- 5cm de concreto celular, rebocado dos dois lados.- 6 cm de tijolo vazado, rebocado dos dois lados.- Estuque (3 camadas) aos dois lados de sarrafo de 10 cm.

35dB

- 8 cm de concreto celular, rebocado dos dois lados- 5 cm de concreto agregado miúdo.

40dB

- 12 cm de tijolo maciço, rebocado.- 10 cm de concreto com agregado miúdo- 20 cm de concreto graúdo, rebocado.- Duas placas de concreto celular de 5 cm, rebocado com câmara de ar não inferior a 3 cm, grampos "borboleta".

45dB

- 23 cm de tijolo maciço ( ou 30 cm de tijolo vazado) rebocado.- 18 cm de concreto agregado miúdo (d=2,5 Ton/m³) rebocado.- 30 cm de concreto com agregado graúdo (d=1,6 Ton/m³), rebocado.- 2 placas de concreto celular de 8 cm, rebocado com câmara de ar não menor de 8 cm, com grampos "borboleta" ou sem grampo algum.

50 dB

45 cm de tijolo maciço ou pedra55 dB

Paredes






Janela simples de vidro de 3mm sobre bastidores de madeira ou metal, normalmente fechada, porém não selada.

20dB

Janelas de placas de vidro de 3mm, todas as bordas seladas.25dB

Janelas de placas de vidro de 6mm, todas as bordas seladas.30dB

- Janela dupla de vidro 3mm, separas por 10 cm, bem seladas, com absorvente no bastidor interior entre os vidros. Melhor isolamento nos graves se obtém usando placas de vidro 6 mm. - Janelas duplas móveis com vidros de 3mm, com 20 cm de separação, em bastidores de madeira ou metal, fechadas, mas não seladas, com absorvente no marco interior entre os vidros.

35 dB

Janela dupla de vidro 3mm, separas por 20 cm, bem seladas, com absorvente no bastidor interior entre os vidros. Melhor isolamento nos graves se obtém usando placas de vidro 6 mm.

45dB

Janelas






Duas portas compostas (ocas, com compensado de madeira ou fibra prensada de 3mm de cada lado) com frestas normais nos cantos.

15dB

Duas portas compostas (ocas, com compensado de madeira ou fibra prensada de 3mm de cada lado) com frestas seladas.

20 dB

Porta maciça de 5 cm, com frestas normais nos cantos.25dB

Portas maciça de 5 cm , todas as bordas seladas.30dB

Duas portas compostas (ocas, com compensado de madeira ou fibra prensada de 3mm de cada lado) com frestas seladas e câmara de ar.

35dB

Duas portas de 5 cm de madeira maciça, com todas as frestas adequadamente seladas, juntamente com um câmara de ar.

45dB

Portas






- Entrepiso de vigas de madeira com assoalho de tábuas macho-fêmea sem forro.20 dB

- Entrepiso de vigas com assoalho simples e forro de gesso de 2 cm sobre malha, juntas 25dB

- Entrepiso de vigas de madeira com assoalho de tábua macho-fêmea e forro de gesso de 2 cm sobre malha, juntas preenchidas e coladas com papel.

30dB

- Entrepiso de vigas de madeira, assoalho de tábuas macho-fêmea e forro de gesso de 2 cm sobre malha. 35dB

- Entrepiso de viga de madeira, piso de tábuas macho-fêmea, forro de gesso de 2 cm sobre malha de 8 cm de lã de rocha (ou similar) diretamente sobre o forro.- Entrepiso de vigas de madeira com assoalho flutuante e 2 cm de forro de gesso sobre malha.

40dB

- Entrepiso de concreto, rebocado no teto com qualquer acabamento de piso.- Entrepiso de vigas de madeira, piso de tábuas macho-fêmea, com forro estucado e 5 cm de argamassa de cal e areia diretamente acima deste.- Entrepiso de viga de madeira, assoalho flutuante, forro estucado e 8 cm d ela de rocha ( ou similar) diretamente sobre o forro (paredes grossas).

45dB

- Laje flutuante d e concreto de 18 cm, rebocada no teto, com qualquer acabamento do piso.- Entrepiso de concreto, rebocado no teto, com piso flutuante de madeira ou de outro material afim.- Entrepiso de concreto, com forro pesado livremente suspenso e qualquer acabamento no piso.- Entrepiso de concreto, rebocado no teto, com 5 cm de argamassa leve por cima.- Entrepiso de vigas de madeira, com assoalho flutuante, forro estucado de 5 cm (15kg/m²) de argamassa de cal e areia diretamente sobre o forro, apoiada em paredes grossas.

50 dB

Entrepisos





2. Controle de Ruído na Trajetória

Alguns exemplos:

-Aumento da distância fonte-receptor

-Tratamento acústico de dutos de ar-condicionado

-Adição de barreiras em campo livre

-Escolha estratégica do posicionamento de equipamentos urbanos

-Inclusão de Vegetação




CONTROLE DE RUÍDO URBANO- Redução do Ruído de Tráfego – Barreiras e Vegetação (cinturões) (Kotzen, 2004)




CONTROLE DE RUÍDO URBANO- Redução do Ruído de Tráfego – Barreiras e Vegetação (cinturões) (Kotzen, 2004)





3. Controle de Ruído no Recinto (receptor)

Protetores auriculares de inserção (plug) ou externos (concha)





3. Controle de Ruído no Recinto (receptor)

Tem como objetivo evitar que o ruído externo tenha ganhos ao entrar em um recinto.

Alguns exemplos:

-Redução da reverberação nas residências (Aumento da absorção).

Melhoria da Qualidade Acústica de Interiores

Acústica de Salas (recintos em geral)Uso de materiais com maior grau de isolamento acústico na construção das edificações

-Adoção das normas de emissão de ruído em equipamentos domésticos, como batedeiras, ar-condicionados, ventiladores etc

(o ruído em um recinto pode ser a fonte de ruído para outro recinto!)





4. Planejamento Urbano

Estudo de localização e distribuição espacial dos equipamentos urbanos em função também do impacto sonoro.

Definição das diretrizes e normas para controle do ruído urbano

Exemplos:

- traçados de viadutos, estradas, túneis, linhas férreas, etc.

- localização de zonas industriais, aeroportos, estações de ônibus etc.

- Projeto das condições acústicas através de simulação numérica





4. Planejamento Urbano

De modo geral, o Estado deve definir diretrizes e elaborar leis que:

(i) contemplem o zonamento dos espaços urbanos de acordo com a vocação dos seus usos, atribuindo limites distintos para cada zona, nos diferentes períodos de referência (diurno enoturno);

(ii) requeiram a avaliação do ambiente sonoro para novos projetos de urbanização;

(iii) exijam a elaboração de projetos de acústica para licenciamento de diversos tipos de edificações;

(iv) solicitem a elaboração de planos de redução de ruído para as áreas onde os valores limite correspondentes às distintas zonas são ultrapassados,

(v) estabeleçam um critério de emergência do ruído para atividades ruidosas permanentes e limitações para as atividades ruidosas temporárias.




4.1 - Ferramentas para Planejamento Urbano

- Simulador Acústico RAIOS v.4.0 – COPPE e PEU / UFRJSimulador numérico para acústica de interiores e para propagação sonora em meio urbano




Simulação NuméricaEstudo do Nível de Ruído em Copacabana – CILAMCE 2009





Modelo 3D CAD

(formato dxf)

Importação das superfícies, fontes e receptores

Associação de materiais às superfícies (asfalto, fachadas etc)

Definição dos níveis das fontes sonoras em função do tráfego

Simulação e Análise dos Resultados

Etapas para simulação









4. Planejamento UrbanoExemplo: - aeroporto de Gibraltar




CONCLUSÕES

É necessário buscar soluções construtivas que favoreçam a redução do ruído urbano:

-Utilização de materias acusticamente absorventes nas fachadas

-Evitar aglomerados que formem um corredor sonoro

-Inclusão de elementos arquitetônicos que, além da estética, atuem também

no campo sonoro da cidade

-Ampliar a utilização de vegetação na cidade

-Utilizar solos e pavimentação menos refletores

-Realizar o controle de ruído na fonte, evitando sua propagação

-Aplicar o conceito de “Qualidade Acústica do Produto”

-RESPEITAR e elaborar leis que assegurem um conforto auditivo urbano




Referências Bibliográficas- Bistafa, Sylvio R. Acústica Aplicada ao Controle ao Ruído. Ed. Edgard Blucher. ISBN: 8521203764. 2006

- GERGES, SAMIR N. Y. Rúído – Fundamentos e Controle. Ed. Consultoria e Treinamento.

- Naranjo, J. F.L; Tenenbaum, R. A.;Torres, J. C .B.;Pinto, F. C. Acoustic Simulator for Urban Noise Analysis. 30°Iberian-Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering, 8 a 11 de novembro de 2009, Búzios, Rio de Janeiro, Brasil.

- Resoluções CONAMA nº 1/90, nº 2/90, nº 1/93, nº 2/93, nº 8/93, nº 20/94, nº 17/95,

- Normas ABNT: NBR 10151, NBR 10152

Websites relacionados ao tema

- http://en.wikipedia.org/wiki/Noise_map#Directive_2002.2F49.2FEC (diversos links para diretivas européias e softwares)

- http://www.bksv.com (Bruel & Kjaer)

- http://services.defra.gov.uk/wps/portal/noise (Defra, Environmental Noise (England) Regulations 2006)

- http://www.londonnoisemap.com/ (software inglês para mapeamento de ruído)

- http://www.quietpavement.com (métodos de redução de ruído em pavimentos)

Documents

ENGENHARIA URBANA CONTROLE DE RUÍDOS PARTE 1deg.poli.ufrj.br/~julio/ControleRuidos-Parte1-JulioTorres.pdf · Controle de Ruídos - Prof. Julio Torres 6 GRUPO DE ENGENHARIA URBANA