Acústica nos edifícios

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1 Acústica nos edifícios Som directo Som reflectido Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 1 Os materiais ou sistemas absorventes sonoros podem ser classificados em: - materiais texturados; -Ressoadores de cavidade; -Membranas ressonantes. A absorção de energia é mais eficiente nas altas frequências. Absorvem energia nas frequências médias A absorção de energia sonora é mais eficiente nas altas frequências. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 2 Os materiais porosos são caracterizados por possuir apenas parte do volume preenchido por matéria sólida, sendo o restante constituído por pequenas cavidades cheias de ar, com comunicação entre si e para o exterior; A superfície destes materiais apresenta pequenos orifícios que comunicam entre si e que se encontram preenchidos por ar. O ar contido nesses orifícios está submetido a pequenos movimentos oscilatórios que permite, através do atrito sobre as paredes sólidas, a transformação de parte da energia sonora em energia térmica. Lãs minerais Aglomerados de cortiça Alcatifas e tecidos Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 3 1

2 Coeficiente de absorção em materiais porosos ou fibrosos. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 4 Lãs Minerais Apresentam-se sob a forma de placas ou mantas. São elementos rígidos ou semi-rígidos, autoportantes, fornecidas em unidades préfabricadas de dimensões faciais e espessura fixas.. Rígidas massa vol.>55kg/m 3 Semi-rígidas massa vol.<55kg/m 3 A superfície exposta tem um aspecto liso, perfurado, fissurado ou estriado. As placas semi-rígidas podem, por vezes, apresentar uma das faces protegida por um tecido de fibra de lã, mineral ou fibras vegetais. Lã de rocha Lã de vidro Escória de alto forno São flexíveis com massa volúmica <55kg/m 3. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 5 Materiais fibrosos As fibras do material ao receberem o som acompanham o movimento das moléculas de ar, absorvendo a parte da energia sonora que se transforma em calor; outra parcela atravessa o material e uma pequena parte é reflectida. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 6 2

3 Materiais porosos As ondas sonoras penetram nos poros sendo reflectidas várias vezes até serem absorvidas. Uma pequena parcela da energia atravessa o material (no entanto, em menor quantidade do que nos materiais fibrosos). Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 7 Lãs Minerais Lã de rocha feltro aluminizado. Aplicação de painéis de lã de rocha. Lã de rocha painéis. Lã de rocha manta. Lã de vidro. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 8 As fibras minerais podem ainda apresentar-se sob a forma de placas flexíveis e pouco densas, protegidas por película de polietileno e preparadas para serem suspensas. Absorsores suspensos no tecto com rede de protecção. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 9 3

4 Aglomerados de cortiça Os aglomerados puros expandidos, também designados por aglomerados negros de cortiça, são, dos vários produtos derivados de cortiça, os que apresentam melhor desempenho como absorventes sonoros. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 10 Massas porosas As massas porosas com fibras minerais ou granulados minerais e aglutinantes apropriados são normalmente aplicadas por projecção sobre a superfície, em tosco, de paredes e tectos. Massa Volúmica 130 Kg/m 3 < MV <165 Kg/m 3 São uma boa solução para aplicar em superfícies irregulares ou em locais sujeitos a grandes variações de humidade relativa do ar ou a condensações de vapor de água. Aspecto de massa porosa aplicada em tecto. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 11 Massas porosas Absorção sonora resultante da aplicação de massa porosa com 13 e 25 mm de espessura. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 12 4

5 Alcatifas e tecidos As características de absorção sonora de alcatifas varia em função da espessura, da textura e da composição. Em tecidos decorativos tais como reposteiros, a absorção sonora depende da percentagem de franzido e da distância a que está colocado relativamente à janela ou à parede. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 13 Alcatifas e tecidos Absorção sonora de um reposteiro de algodão em função da percentagem de franzido. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 14 Ressoadores Os ressoadores consistem na colocação de um painel perfurado a alguma distância de um elemento de suporte, vertical ou horizontal, rígido. Uma parte da energia é transformada em energia mecânica (devido à vibração), enquanto que outra parte se dissipa sob a forma de calor. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 15 5

6 Ressoadores de cavidade Ressoador de cavidade: Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 16 Ressoadores de cavidade Um painel com aberturas de diferentes dimensões, funciona como um conjunto de ressoadores de cavidade que absorvem energia sonora em frequências diferentes. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 17 Membranas Membranas As membranas são constituídas por uma placa flexível separada de uma base de suporte, vertical ou horizontal, através de apoios: Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 18 6

7 Membranas Membranas ressonantes As membranas ressonantes funcionam como sistemas absorventes sonoros mediante mecanismos complexos que conjugam a ressonância e as características de porosidade dos materiais utilizados. Membrana ressonante: Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 19 O tempo de reverberação permite avaliar a qualidade acústica interior de espaços fechados., Tr. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 20 nível sonoro O tempo de reverberação corresponde ao intervalo de tempo necessário para que o nível de pressão sonora diminua de 60 db, depois de cessar a fonte sonora. 60 db tempo de reverberação tempo Paragem da fonte sonora Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 21 7

8 Redução dos tempos de reverberação por aplicação de absorsores suspensos de lã de rocha. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 22 Tempo de Reverberação Volume da sala Revestimento da envolvente Recheio existente no interior da sala Espectro de frequências do som irradiado pela fonte Todos os materiais absorvem energia sonora, no entanto, há que saber escolher os materiais para os dotar de uma boa qualidade acústica Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 23 Exemplo Sala de conferências Tr deverá ser baixo Igreja de grandes dimensões Tr deverá ser elevado Tr Frequência do som Frequências baixas Tr elevado Frequências altas Tr reduzido Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 24 8

9 Tr (500 Hz) seg 3,0 2,0 1,0 Música de igreja Sala de concertos para música de orquestra Sala de concertos para música ligeira Sala de concertos Sala de dança Estúdio de rádio Sala de ópera Sala de conferências Auditório Estúdio de Televisão Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 25 Determinação de Tr Tempo de Reverberação Fórmulas Fórmula de Eyring V T = 0,07 S log 1 ( α ) médio Eyring Millington Sabine α médio V Volume do recinto; S área da superfície da sala; α médio coeficiente de absorção do médio da envolvente da sala = α S i i S i Área de superfície do elemento i α i coeficiente de absorção do elemento i S i Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 26 Determinação de Tr Tempo de Reverberação Fórmulas Eyring Millington Sabine Fórmula de Millington T = 0,07 0,07. V ( log( 1 α )) S i i V Volume do recinto; S área da superfície do elemento i; α i coeficiente de absorção do elemento i Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 27 9

10 A fórmula de Sabine é a mais utilizada. Não produz resultados absurdos desde que se aplique a locais normais de dimensões relativamente pequenas De acordo com os princípios de Sabine, o tempo de reverberação é dado pela expressão: com A = S i αi V T = 0, 163 A Fórmula de Sabine V- Volume do recinto, em m 3 S i Área do material, em m 2 α i Coeficiente de absorção sonora do material, i Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 28 A determinação dos tempos de reverberação, através da fórmula de Sabine, tem por base as seguintes hipóteses fundamentais: 1. Num determinado espaço fechado, a taxa de decrescimento do som é a mesma em todos os pontos; 2. Num determinado espaço fechado, a taxa de decrescimento do som não depende da fonte sonora; 3. A posição do material absorvente sonoro, no interior do espaço, não influencia a taxa de decrescimento do som. Os tempos de reverberação aconselháveis para diferentes actividades podem variar em função do volume da sala, de forma significativa. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 29 Obtenção de um ambiente sonoro agradável Ajustamento do tempo de reverberação Superfície e natureza das paredes; Tipo de mobiliário e nº de ocupantes; Localização das fontes sonoras; Espectro de frequência do som irradiado pela fonte sonora; Volume do recinto. O destino e o volume da sala determinam os tempos óptimos de reverberação. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 30 10

11 Características dos materiais com influência na absorção sonora Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora ESPESSURA O coeficiente de absorção sonora aumenta com a espessura dos materiais, excepto nas altas frequências em que o acréscimo é irrelevante MASSA VOLÚMICA A absorção sonora dos materiais aumenta com a massa volúmica até valores de aproximadamente 30 kg/m 3. PINTURA A aplicação de tintas pode reduzir significativamente as propriedades de absorção sonora. As tintas devem ser aplicadas por projecção, consultando previamente o fabricante que deverá indicar a tinta mais adequada Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 31 Características dos materiais com influência na absorção sonora Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora cont. CAIXA DE AR Se um material absorvente sonoro é colocado fazendo com o elemento rígido parede ou tecto uma caixa de ar, o seu coeficiente de absorção sonora aumenta de forma acentuada até cerca de 1000 Hz, quando comparado com o mesmo material colado ou fixado mecanicamente ao elemento rígido. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 32 Características dos materiais com influência na absorção sonora Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora cont. Outros aspectos a considerar que podem determinar a selecção de um tipo de solução em detrimento de outras... -Aspecto estético; -Compatibilidade com outros componentes ou outros materiais, por exemplo as armaduras de iluminação; -Rapidez e facilidade de reparação, caso se verifique necessária; -Manutenção e facilidade de limpeza; -Possibilidade de pintura; -Espaço disponível para a sua aplicação; -Susceptibilidade de degradação perante elevados teores de humidade; -Peso. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 33 11

12 - materiais texturados; -Ressoadores de cavidade; -Membranas ressonantes. Da aplicação conjunta e conveniente poderá resultar a solução mais adequada para a especificidade de cada problema Influência na aplicação dos materiais na forma de absorção da energia sonora. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 34 Exemplos de aplicação: Membrana ressonante Os tectos falsos constituídos por painéis perfurados com lã mineral no tardoz funcionam simultaneamente como membrana ressonante e como material poroso. Material poroso Nestas situações, a absorção sonora é função da percentagem da área de furação relativamente à área total, da massa volúmica e da espessura do material absorvente sonoro e também da caixa de ar entre o material e o elemento estrutural de suporte. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 35 Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 36 12

13 Soluções mistas de materiais absorventes Ressoadores agrupados A diferentes diâmetros de orifícios correspondem diferentes frequências de ressonância. Material poroso aplicado sob a forma de membrana Painel poroso aplicado directamente sobre uma parede e com uma caixa de ar. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 37 Soluções mistas de materiais absorventes Ressoadores aplicado em forma de membrana e com material poroso na caixa de ar Coeficiente de absorção da solução mista. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 38 Critérios de Selecção Os critérios de selecção de um material absorvente não se limitam à componente acústica. Existem outros factores a considerar, tais como: - Custo do material, da instalação e da manutenção; - Isolamento térmico; - Resistência e auto-sustentação; - Segurança contra-incêndios; - Impermeabilização; - Estética; -Adaptação aos sistemas de energia eléctrica, iluminação, aquecimento e refrigeração; - Influência na saúde pública. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 39 13

14 Referências Bibliográficas -Domingues, Odete; A Acústica nos edifícios coeficientes de absorção sonora ; LNEC, Lisboa, Patrício, Jorge; Acústica nos edifícios ; Verlag Dashöfer, 4ºedição, Silva, P. Martins; Projecto de condicionamento acústico de edifícios ; LNEC, Lisboa Tadeu, António J. B.; Mateus, Diogo; Apontamentos de Acústica capítulo 4, 2004/2005, FCTUC. Anabela Moreira FC - Acústica de Edifícios 40 14

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