PRESSÃO SONORA MOLÉCULAS DE AR AR P5. P at. = S n Pi i=1 PRESSÃO ATMOSFÉRICA PRESSÃO SONORA P.S. (ESTIMULO) (EFEITO) + ΔP. P.S. = P at GERAÇÃO DO SOM

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1 PRESSÃO SONORA MOLÉCULAS DE AR AR P5 P3 P7 P8 P2 Pn P6 P4 P at P1 P at = S n Pi i=1 PRESSÃO ATMOSFÉRICA PRESSÃO SONORA ΔP AR C R C R P.S. (ESTIMULO) +P t (EFEITO) -P P.S. = P at + ΔP GERAÇÃO DO SOM 1

2 A sensibilidade do ouvido humano 1 - O ouvido humano apresenta uma resposta logarítmica às variações de intensidade das ondas sonoras, por exemplo, se a potência acústica for aumentada em duas vezes, o ouvido perceberá apenas um pequeno incremento na intensidade sonora, correspondente ao log (logaritmo decimal) de 2, ou seja, aproximadamente 0,3vezes. 2

3 A sensibilidade do ouvido humano 2 -Devido a essa curva logarítmica do ouvido, foi desenvolvido uma unidade também logarítmica para mensurar o som, de forma a expressar com mais aproximação a relação entre as variações do potência da onda sonora (Watts) e a correspondente audibilidade do som (como percebido pelo ouvido). A sensibilidade do ouvido humano 3 - Trata-se do Bell em homenagem a Graham Bell, sendo o Bell uma unidade demasiadamente grande, foi adotado o submúltiplo decibell (db), como unidade básica. Por definição: db = 10 log(p 1 / P 2 ), Onde: P 1 e P 2 = potência em Watts; log = logaritmo de base 10. Éexpressão logarítmica da relação entre duas potências. 3

4 A sensibilidade do ouvido humano Por exemplo: Se um som de 50Watts for aumentado para 100Watts teremos: db10log (100/50) = 10 log2 = 3dB. Uma pequena diferença para o ouvido embora bem perceptível Nota: A mínima variação percebida pelo ouvido humano é de 1dB. A sensibilidade do ouvido humano 4 - Sempre que a potência é dobrada, ganha-se 3 db; Se reduzida para a metade, perde-se 3 db. Uma relação de 100 vezes é igual a 20dB. Para obter a relação entre as potência P1 e P2, sendo conhecida a relação em db, usa-se P1 / P2 = anti log (db/10). Por exemplo, um protetor auricular cujo NRR é igual a 20dB, atenua a potência do ruído em P1 / P2 = anti log (20/10) = anti log 2 = 100 vezes. NRR Noise Reduction Rating( nível de redução de ruído) ANSI S (método subjetivo) Rc Redução Acústica (Proteção Real Assumida) ANSI S ou S (método objetivo) 4

5 A sensibilidade do ouvido humano Em função da faixa de pressões audíveis ser ampla, desde seu limiar de audibilidade em 0,00002 N/m 2 até o limiar de dor em 200 N/m 2; Torna-se difícil o estudo do ruído em escala linear. Por outro lado, um aumento de 10 vezes na pressão sonora, não implica na sensação de um ruído 10 vezes mais elevado, pois a sensação aumenta vagarosamente, semelhante a escala logarítmica. Por estas razões e para facilitar o estudo da faixa audível, a pressão sonora é medida através de uma relação logarítmica, conhecida como nível de pressão sonora ou NPS. O decibel (db) é usado para indicar esta relação, não sendo portanto uma unidade. Ou 200 Pa ou 200 N/m µpa db LIMITE DA DOR = 2x10-5 N/m 2 ou Pa ou 20x10-6 N/m 2 N ou Pa = 20µPa LIMITE DA AUDIÇÃO 5

6 LESÃO PERMANENTE LIMIAR DA DOR LIMIAR DO DESCONFORTO FAIXA DA CONVERSAÇÃO db(a) AVIÃO A JATO REBITADEIRA PEUMÁTICA, BREQUE PNEUMÁTICO, TROVÃO, BUZINA DE AUTOMÓVEL, MARTELETE PNEUMÁTICO, SERRA CIRCULAR, OFICINA DE CALD. E TEARES METRÔ, INTERIOR DE ONIBUS, TRAFEGO, INTENSO, TRAFEGO NORMAL, CONVERSAÇÃO EM VOZ ALTA COVERSAÇÃO NORMAL, ESCRITÓRIO SALA DE ESTAR BIBLIOTECA QUARTO À NOITE, COCHICHO, ESTUDIO DE RÁDIO, SUSSURRO DAS FOLHAS NA BRISA LIMITE DA PERCEPÇÃO O DECIBEL 1 Bel = 10 decibeis -um corpo que vibra, provoca no ar uma variação de pressão, que se maior que a atm (atmosfera), pode ser audível; -a mínima pressão audível para o ser humano é de 2 x 10-5 N/m²; - a faixa audível está entre o mínimo audível e x 10-5 N/m²; -o decibel éuma escala de conciliação entre o mínimo e o máximo audível. 6

7 O DECIBEL NPS = 20 * log ( P / P 0 ) db NPS = Nível de Pressão do Som em db; P = Pressão Acústica Eficaz do ambiente; P 0 = Pressão Acústica de referência, corresponde à mínima audível na freqüência de 1000Hz, ou seja P 0 = 20 * 10-6 Pascal ou 0,00002 N/m 2. O DECIBEL Assim temos: a) Para uma pressão de P = 20 mpa (ou seja 20 * 10-6 Pascal); temos NPS = 20 * log ( 20 / 20 ) = 20 * log 1 = zerodb b) Para uma pressão de P = 200Pascal (Pa); temos NPS = 20 * log (200 / 20*10-6 ) = 20*log10 7 = 140dB 7

8 Pressão sonora Pico positivo Zona de compressão λ λ = Comprimento de onda Pico negativo Zona de depressão Representação da onda sonora 8

9 RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. Potência Sonora (W) mesmo que Energia Acústica: total emitida por uma fonte na unidade de tempo. (W) Depende da própria fonte, independe do meio ambiente onde ela se encontra. RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. Pressão Acústica: éo NPS de uma fonte em cada ambiente onde a fonte se encontra. Pressão Sonora: não se altera se mudar a fonte de local. RESUMO: Potência sonora (W) Potência Acústica. Potência Acústica depende do ambiente: (absorção e reflexão). 9

10 PARA ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO INTERESSA: Potência Acústica -Característico para cada tipo de ambiente de trabalho / atividade NR 15 NR 17 FUNDACENTRO = ACGIH RUIDO A COMUNIDADE NR 9 -PREVIDENCIÁRIA (NR 15 + FUNDACENTRO RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. Período (T) - unidade: segundos ou submúltiplos: - É o tempo que define um ciclo completo, de uma grandeza física qualquer. - É o inverso do freqüência (F=1/T) - Éo intervalo de tempo necessário para que um ciclo se complete, para que o corpo ou sistema parta de um ponto, execute os movimentos e retorne ao estado inicial. 10

11 RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. Freqüência ( f ) - unidade Hertz ( Hz ) ou ciclos/segundos - Éo número de períodos ( ou ciclos ) por segundo. - Éo número de vezes que a oscilação é repetida, na unidade de tempo. ou seja: f[hz] = 1 / T, por exemplo: freqüência de 1000ciclos / 1 segundo = 1000Hz ciclos / segundos éa antiga unidade de freqüência. RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. - Amplitude (A) Éo valor numérico representativo do valor de uma grandeza física variável no tempo. Éo valor máximo considerado a partir de um ponto de equilíbrio, atingido pela grandeza que está sendo considerada, no caso de ruído utiliza-se a pressão. A amplitude pode ser: -de pico; -de pico a pico; -média ( ou average ) -eficaz ( ou RMS - root médium square ou raiz média quadrática ). 11

12 RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. -Amplitude de pico ( Ap ) *É o valor máximo da grandeza física que varia no tempo, em relação ao eixo de referência. *Pode ser negativo ou positivo, em função do eixo de referência. *Com detecção em torno de 25 a 50 milisegundo. -Amplitude de pico a pico ( App ) Quando se toma os extremos da grandeza física (valor máximo - valor mínimo) Nível Total de Pressão Sonora RMS É um medida (valor) global simples sem informações sobre a distribuição deste nível nas freqüências existentes no nível medido. 12

13 RMS Nível Total de Pressão Sonora Também definido como: Valor médio quadrático do nível de pressão sonora variável no tempo; é utilizado porque o som, como onda de pressão apresenta uma flutuação dinâmica cuja média aritmética tem valor zero. O valor RMS pode ser obtido a partir de detecção lenta (slow = 1segundo) ou detecção rápida (fast = 125milisegundo), dentre outros. A Peak (pico) Average RMS (Eficaz) t Peak-Peak (pico à pico) 13

14 RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. - Amplitude média ou Average (Am) ou Avg: É uma amplitude que representa a média geral da grandeza física variável no tempo. Éa média calculada pela área acima e abaixo do eixo em referência (considerando-se os sinais) dentro de um período. Average = X dt Valor médio da senóide X = A (Amplitude) sen2pft RUÍDO CONCEITOS BÁSICOS. -Amplitude eficaz ( RMS ) Representa um valor constante, capaz de produzir o mesmo efeito da grandeza física variável no tempo. Amplitude eficaz será sempre um valor positivo. RMS (eficaz) = X 2 dt 14

15 A T RMS (eficaz) Peak Average (ou média) t Peak-Peak RMS (eficaz) = X 2 dt Average = X dt Valor médio da senóide A Ap Área A Positiva RMS Ou Eficaz App Avg (*) Média Ponto de Equilíbrio Área A Negativa t Ap T ( * ) Neste caso = zero coincide com o ponto de equilíbrio Obs: Amplitude eficaz sempre terá valor positivo. 15

16 NPS Tom puro (senoidal) Ap RMS (eficaz) RMS (eficaz) T App t λ O expectro de freqüência seria representado conforme gráfico abaixo: A RMS (eficaz) Sinal puro com uma única freqüência. f f 16