Materiais. Conceitos para acústica arquitetônica. Marcelo Portela LVA/UFSC

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1 Materiais Acústicos Conceitos para acústica arquitetônica Marcelo Portela LVA/UFSC

2 LEMBRANDO... ISOLAMENTO ACÚSTICO Capacidade de certos materiais formarem uma barreira, impedindo que a onda sonora passe de um recinto a outro Problema = vazamento de sons de um ambiente para outro: uso de materiais densos, como o concreto, o vidro, o aço, etc. ABSORÇÃO ACÚSTICA Minimiza a reflexão das ondas sonoras num mesmo ambiente. Diminui o nível de reverberação Problema = falta de inteligibilidade dentro de um ambiente: uso de fibras e/ou espumas de poros abertos Os materiais de tratamento muitas vezes são erroneamente descritos como sendo materiais de isolamento sonoro.

3 Em busca do equilíbrio Materiais disponíveis para tratamento acústico Classificação (função que pode desempenhar): Isolantes Refletores Difusores Absorventes

4 Cronograma Coeficiente de absorção sonora Revisão tipos de materiais de absorção Exemplos comparativos

5 Coeficiente de absorção sonora (α) Relação entre a quantidade de energia sonora que é absorvida pelo material e aquela que sobre ele incide (varia entre 0 e 1). α = I a / I i onde I a = intensidade sonora absorvida (W/m 2 ) I i = intensidade sonora incidente (W/m 2 ) A absorção sonora total em uma sala pode ser expressa como: A = S 1 α 1 + S 2 α S n α n = S i α i onde A = absorção na sala (m 2 Sabine) S n = área de superfície interna de determinado material "n" (m 2 ) α n = coeficiente de absorção de determinado material "n"

6 Aspectos importantes de α Material com α = 0,10 absorve 10% da energia que incide sobre ele Material muito reflexivo (por exemplo, mármore polido) α quase nulo (0,01 ou 0,02) Os materiais ditos "absorvedores" têm α superior a 0,5 Às vezes, em catálogos, valores de α > 1,0 (valores irreais que se devem unicamente à metodologia da sua determinação e que não devem ser usados em cálculo) O valor de α para um dado material varia com a freqüência do som incidente

7 Coeficiente de absorção médio αm α m = A / S onde α m = coeficiente de absorção médio A = absorção total da sala (m 2 Sabine) S = área interna total da sala (m 2 ) classes de absorção sonora : A (α m > 0,90) B (0,80 < α m < 0,85) C (0,60 < α m < 0,75) D (0,30 < α m < 0,55) E (0,15 < α m < 0,25) não classificado (α m < 0,10)

8 Materiais e sistemas absorvedores sonoros Podem agrupar-se em três categorias (atuam em diferentes faixas de frequências): Porosos e fibrosos (mais eficazes nas altas frequências) Ressoadores (mais eficazes nas médias frequências) Membranas (mais eficazes nas baixas frequências)

9 Aspectos construtivos 1. Camada porosa sobre parede rígida 2. Camada porosa com revestimento perfurado 3. Placas acústicas perfuradas 4. Placas acústicas estriadas

10 Aspectos construtivos 5. Membrana vibrante sobre estrutura de madeira 6. Placas de ressonância de Helmholz 7. Placas de ressonância com fendas

11 MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS O mecanismo baseia-se na existência de caminhos abertos Fibras soltas e afastadas pouca energia perdida em calor Fibras concentradas não haverá penetração no material e o movimento do ar não gerará fricção suficiente para ser eficaz. Entre estes dois extremos estão os bons materiais absorvedores sonoros. A sua eficácia depende essencialmente da densidade e da espessura.

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14 MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS - dicas Sua capacidade em dissipar a energia nos seus poros pode ser prejudicada se tais poros forem pintados! (embora seja possível, com técnicas e materiais adequados) São mais eficazes quando colocados em pontos que correspondam a máximos da velocidade das partículas do ar = a 1/4 λ de uma superfície reflexiva!

15 MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS - tipos Tecidos e cortinas depende do peso específico, do franzido com que cobrem a superfície e da distância à parede. Massas porosas (granulados minerais jateados) massa específica de 150 (+/- 15) kg/m3 e têm um excelente comportamento acústico. Fibras minerais - lã de rocha, de vidro, etc. Varia em função do efeito da sua espessura, densidade e largura. A densidade indicadas entre 40 a 100 kg/m3. Materiais plásticos - Poliuretano expandido, poliestireno expandido ou espumas flexíveis de poliuretano. Aglomerados de cortiça - Aglomerado composto (espessura de 3 a 6 mm) ou aglomerado negro (espessura de 20 a 40 mm). Aglomerados de fibras de madeira e de côco ainda pouco estudo

16 MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS

17 MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS Lãs minerais

18 MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS - tipos As fibras minerais podem apresentar-se sob a forma de placas flexíveis e pouco densas, protegidas por película de polietileno e preparadas para serem suspensas. Absorsores suspensos no teto

19 RESSONADORES Sistemas formados por cavidades (de paredes rígidas) tendo uma abertura estreita (a forma clássica é uma garrafa vazia). A freqüência de ressonância deste sistema depende do volume da cavidade e das outras dimensões geométricas.

20 RESSONADORES Os ressoadores podem funcionar através de um painel perfurado a alguma distância de um elemento de suporte, vertical ou horizontal, rígido. O aumento da taxa de perfurações aumenta a eficácia até atingir o seu máximo, cerca dos 25%. A partir desse valor o comportamento do painel fica controlado pelo efeito de porosidade do material absorvedor no interior. A zona de eficácia do sistema pode ser ampliada (em frequência) pela inclusão de material absorvedor sonoro na caixa de ressonância, embora se perca em amplitude de absorção.

21 MEMBRANAS Sistemas que absorvem as ondas sonoras através de: vibração de sua estrutura (áreas - não furadas - de painéis finos, em geral, de madeira ou PVC) perdas de calor por fricção nas suas fibras quando o material entra em flexão O sistema absorve energia para aquela freqüência do som incidente que corresponda à sua freqüência natural de vibração.

22 Membrana vibrante sobre estrutura de madeira MEMBRANAS

23 ABSORÇÃO DO AR O ar absorve pouca energia nas baixas freqüências, mas nas altas freqüências a absorção é considerável. Depende da umidade relativa, da presença de partículas de fumo e de impurezas. Em locais muito poluídos o som parece abafado a uma certa distância, pois o nível das altas freqüências é reduzido. O efeito é significativo a partir de 2kHz. Se para salas pequenas o efeito pode ser ignorado, em salas grandes deve-se considerar o efeito da absorção do ar equivalente a uma área absorvente que depende do volume da sala.

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