Acústica em Reabilitação de Edifícios

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1 Reabilitação 009- Parte 1 - Conceitos Básicos 1 Reabilitação 009- Acústica de edifícios / Áreas de Estudo 1 - Condicionamento acústico interior - Isolamento sonoro Sons aéreos Sons de percussão De fachada 3 - Tratamento de ruído e/ou Vibrações de equipamentos 4 - Propagação sonora para o exterior e/ou do exterior

2 Reabilitação 009- Conceitos Básicos Som Ruído ( O som que ninguém quer ). Depende do tipo de som. Depende das capacidades receptivas do ouvido humano Natureza do Som / Ruído -Ruído mecânico (vibrações) -Ruído de rolamento (pneu / piso ou roda / carris) -Ruído aéreo 3 Reabilitação 009- Efeitos do ruído no ser humano 4

3 Reabilitação 009- Impacte ambiental do ruído Uma das principais causas de reclamações sobre ambiente Origem das reclamações: - Falta de isolamento sonoro em edifícios de habitação; - Ruído de actividades industriais, comerciais e de serviços A nível mundial - Ruído de tráfego é maior fonte de ruído ambiental - Tráfego rodoviário (15% da população mundial exposta a mais de 65 db(a)) - Tráfego aéreo (0.5% da população mundial exposta a mais de 65 db(a)) Na Europa - 0% da população sujeita a níveis sonoros elevados com perturbação do sono - 40% da população habita em áreas onde os níveis sonoros causam incómodos em período diurno - Custos ambientais/sociais entre 0. % a % do PIB 5 Reabilitação 009- Som / Ruído - variação de pressão produzida por uma fonte sonora, transmitida por um meio de propagação e detectada pelo ouvido. Pa Som / Ruído P.atmosférica Silêncio Silêncio t Emissor (fonte) Meio de Transmissor Receptor Meio de transmissão Sólido Líquido Gasoso 6

4 Reabilitação 009- Transmissão sonora Período (T) / Comprimento de onda (λ) Velocidades de propagação do som Onda sonora harmónica Onda de pressão sonora P 0 +p max P 0 T c λ = f f=1/t P 0 -p max Tempo 7 Reabilitação 009- Frequência do som Funções no tempo Funções em frequência Tempo Frequência Frequência Tempo Frequência Sons de frequências distintas Frequência A variação de um qualquer sinal no tempo pode ser entendida como a sobreposição de sinais harmónicos com fase distinta 8

5 Reabilitação 009- Recepção de Sons Curvas de igual sensação sonora / Superfície de audição Limiar de dor Música Palavra Ouvido externo Timpano Ouvido interno Vibrações mecânicas transformadas em impulsos nervosos transmitidos ao cérebro Limiar de audição Com o aumento da frequência a sensibilidade auditiva aumenta A partir dos 4 KHz volta a diminuir 9 Reabilitação 009- Resposta do ouvido humano em função da amplitude do sinal Sensibilidade do ouvido Bandas de frequência Limites das bandas de frequência db Limites da oitava dos 15 Hz Limites dos 1/3 de oitava Hz 10

6 Reabilitação 009- Resposta do ouvido humano em função da frequência Gama audível em frequência 0 Hz a 0 KHz Diferença entre 15 Hz e 50 Hz equivalente a dif. entre 500 Hz e 1000 Hz O ouvido também não responde de forma linear com a variação da frequência Curvas isofónicas Curvas A, B e C seguem as isofónicas 40, 70 e Reabilitação 009- Resposta do ouvido humano a sinais de curta duração Pa Sinal real t Pa Sinal captado t Sinais sonoros de longa duração são interpretados pelo ouvido humano com intensidade semelhante à intensidade real do sinal Pa t Pa t Sinais de muito curta duração quase não são perceptíveis pelo ouvido humano e podem não permitir a activação do sistema de defesa do ouvido humano e, em vez de provocarem apenas diminuição da audição temporária, podem causar trauma auditivo Perdas auditivas provocadas pelo ruído 1

7 Reabilitação 009- Tipos de fontes de ruído (aéreo) Fontes Ideais - Fonte Pontual - Fonte Linear 5m 10dB(A) 50m 100m 114dB(A) -Fonte Plana 108dB(A) - 6 db / xd - 3 db / xd 13 Reabilitação 009- ABSORÇÃO DO SOM EM MEIO GASOSO Amortecimento do som - Amortecimento de propagação - não representa uma perda de energia, mas uma diminuição da densidade de ondas acústicas devido ao aumento da superfície das frentes de onda. Por exemplo, se a fonte emissora for pontual, a superfície das frentes de onda, a uma determinada distância à fonte, sofre um aumento que é proporcional ao quadrado dessa distância, provocando um amortecimento de 6 db sempre que se duplica a distância à fonte. - Amortecimento clássico - Resulta da viscosidade do meio de propagação, ao atrito que o meio oferece às suas próprias vibrações e que faz dissipar a energia sonora sob a forma de calor. Em geral, este é o tipo de amortecimento que permite, através de tratamentos acústicos, melhorar o processo de absorção do som. - Amortecimento molecular - por vezes, fenómenos de relaxação molecular criam amortecimentos maiores do que aqueles que o amortecimento clássico faria prever. 14

8 Reabilitação 009- Dissipação de energia sonora devido ao atrito do ar distância [m] Atenuação [db(a)] Atenuação / Km 15 Hz 0.4 db 50 Hz 1.3 db 500 Hz.7 db 1000 Hz 4.7 db 000 Hz 9.9 db 4000 Hz 30 db Influência do vento Vento Zona de sombra S Influência da variação da temperatura Diminuição da temperatura em altura Aumento da temperatura em altura S S 15 Reabilitação 009- Principais grandezas utilizadas em acústica - Pressão sonora (p) / Nível de pressão sonora Lp = 0.Log(p/E-5) - Potência sonora (W) / Nível de potência sonora Lw = 10.Log(W/1E-1) - Intensidade sonora (I) / Nível de intensidade sonora LI = 10.Log(I/1E-1) Relações: P max - Pressão sonora efectiva P P max ef = P max - fonte pontual / espaço aberto W I = 4πr - fonte pontual / espaços fechados Campo directo + Campo reflectido D. W 4W (1 α) I I = 1 = S α 4 π r 16

9 Reabilitação 009- Adição de Níveis Sonoros fontes iguais Lp+3dB Lp α ~ 0 α ~ 1 L1 L R1 A1=50% da área Se L1=L => L1+L=L1+3dB Se L1>L+10 => L1+L L1dB Rtotal R1+3dB R>R1+10dB A1=50% da área n fontes I 1 = I 0 10 L 1 10 ; I = I 0 10 L 10 ;...; In = I 0 10 L n 10 n L t = 10Log 10 i =1 L i Reabilitação 009- Subtracção de Níveis Sonoros L n+s 10 I n +s = I 0 10 pelo que L s = 10Log 10 ; In = I 0 10 L n+s L n 10 L n 10? Nível de ruído provocado por "s" Ln+s o nível de ruído global - provocado por "n+s" fontes Ln o nível de ruído parcial, resultante de "n" fontes. 18

10 Reabilitação 009- Exemplo c/ a soma de níveis sonoros: ( Li 10) = 10log( 10 ) L Aeq Sala de máquinas com 4 máquinas, cada uma com os seguintes níveis: Nº da máquina L [db(a)] ( 68 10) ( 10) ( 10) ( 10) ( ) 77.4dB( A) L Aeq = 10log 10 = Exemplo subtracção de níveis sonoros: Numa medição com 10 máquinas em funcionamento obteve-se, na medição, um valor de LAeq de 90 db(a). Com a máquina aparentemente mais ruidosa desligada, obteve-se LAeq próximo de 87 db(a). Qual a contribuição da máquina que foi desligada? ( 90 10) ( 87 10) LAeq ( máq. desligada) = 10log( ) = 87dB( A) 19 Reabilitação 009- Parâmetros mais utilizados em acústica na caracterização de níveis sonoros - Nível sonoro contínuo equivalente Leq (em db) e LAeq (em db(a)) - Parâmetros estatísticos Ln L A10, L A50, L A95, etc. - Dose de Ruído D=100% LAeq(8h. Trabalho)=85dB(A) 1 = n ( Li Leq 10Log 10 n 1 /10) L db Ln T1 T T3 Leq = 10Log ( Li /10) ( 10 ) <=> T1 + T + T3 = n * T /100% T t 0

11 Reabilitação 009- Nível de ruído equivalente (Leq) No tempo L eq 1 ( L ) i 10 = 10log t.10 T Nº da leitura L (db) L eq = 10Log 1 10( 10(6.8) + 10 (7.) + 10 (7.4) + 10 (6.9) + 10 (7.) + 10 (7.0) (7.0) + 10 (7.1) + 10 (7.5) + 10 (7.4) + 10 )] (7.3) L eq = 7.3dB 1 Reabilitação 009- Nível de ruído equivalente (Leq) Em frequência ( ) L eq = 10Log 10 (L i /10) Ex. Espectro de níveis sonoros (em db) versos frequência (em Hz): f (Hz) L (db) Valor global do nível sonoro equivalente global, Leq, em db: L eq = 10Log( 10 (6.8) + 10 (6.5) + 10 (6.3) + 10 (6.7) + 10 (5.9) + 10 (5.5) ) L eq = 7.5dB

12 Reabilitação 009- Dose de Ruído (%) A dose de ruído parcial, Dk, de cada tarefa "k" para um tempo de exposição "Tk" e 100% Dose = ( 85 L Ep. d ) 3 LEX. 8h = LAeq( Tk) + 10Log( Tk /8) L EX,8h - nível de ruído equivalente diário (em 8 horas/dia); LAeq(Tk) - LAeq para o tempo de duração da tarefa Tk;? Ex. Durante as 8 horas de trabalho um operário está exposto aos seguintes níveis sonoros LAeq(Tk): - 8 db(a) durante hora; - 87 db(a) durante 4 horas; - 84 db(a) durante 1 horas; - 90 db(a) durante 1 horas; L 1 = 10log ( ) + 10log 86.5dB( ) EX, 8h = A Dose = ( ) = 141% % 8 Dec. Lei 18/006: D=100% LAeq(8h. Trabalho)=85dB(A) 3 Reabilitação 009- Tipos de Ruído (no tempo) Ruído contínuo (estacionário) Ruído intermitente (patamares) Níveis sonoros [db] Níveis sonoros [db] T t (s) TA1 TB1 TA TB1 TA3 t (s) Ruído impulsivo Ruído Flutuante Níveis sonoros [db] Níveis sonoros [db] T t (s) T t (s) 4

13 Leq e LAeq Reabilitação 009- Tipos de Ruído (em frequência) Ruído tonal (80Hz) Ruído de baixa frequência Símbolos dos níveis sonoros 5 Reabilitação 009- Principais Tipos de Ruídos/Fontes frequentemente objecto de reclamação Bares e discotecas habitualmente associados a níveis elevados e forte componente em baixas frequências Em db(a) Em db Interior Discoteca Espectáculos ao ar livre (concertos onde a forte componente em baixas frequências é ainda mais evidente a grandes distâncias) Actividades comerciais e industriais Máquinas e equipamentos Tráfego rodoviário e ferroviário db(a) Tráfego aéreo 80 db(a) Tráfego Aéreo Ruído de Tráfego Urbano C. C. Ref erência Ruído Rosa Ruído em Discoteca (longe da pista) Bandas de 1/3 de oit. 6

14 Reabilitação 009- Ruído de tráfego rodoviário Fonte de ruído: - Fontes mecânicas: Essencialmente as vibrações do motor e da panela de escape que se transmitem às diferentes partes da estrutura do veículo e irradiam ondas acústicas. - Fontes hidrodinâmicas: São as variações do ar aspirado ao nível da admissão ou expulso ao nível do escape. São também os ruídos do ventilador e a grandes velocidades o ruído do fluxo de ar (descolamento de lâminas de ar) sobre as grelhas e saliências da carroçaria. Estes barulhos variam muito com o desenho do veículo e a velocidade. - O ruído do contacto dos pneunáticos com a via: Dependem da natureza do contacto e em particular do relevo da via e dos pneumáticos. Espectros médios emitidos (Ligeiros / Pesados) 7 Reabilitação 009- Ruído de tráfego aéreo Exemplo da variação do nível de ruído de um avião, no solo durante um sobrevoo Directividade 8

15 Reabilitação 009- Ruído de tráfego ferroviário Fontes de ruído: - ruído motriz - ruído de rodagem - ruído aerodinâmico -ruídos acidentais em especial de travagem - As máquinas com motor a Diesel são geralmente as que maiores potências acústicas emitem, em especial em baixas frequências. O valor de LAeq a 30 m da via, durante a passagem do comboio, pode situar-se entre 85 e 95 db(a). - As máquinas eléctricas apresentam ainda uma fonte de ruído suplementar, originada pelo magnetostrição, mas este é mascarado pelo ruído de rodagem. -As locomotivas eléctricas originam geralmente níveis de ruído cerca de 10 db(a) abaixo dos originados pelas locomotivas Diesel. - Os efeitos acumulados da qualidade do carril, da roda e da suspensão podem conduzir a desvios de níveis sonoros de cerca de 15 db para comboios a circular à mesma velocidade. - O ruído aerodinâmico, desprezável nas velocidades clássicas, pode tornar-se preponderante a grandes velocidades (mais de 40 km/h). - A travagem pode provocar ruído particularmente elevado. Trata-se de uma ressonância da roda ou do disco de travagem. O amortecimento da roda tem uma grande importância. 9 Reabilitação 009- Ruído de tráfego ferroviário 30

16 Reabilitação 009- Vibração do solo Certas fontes ao mesmo tempo que irradiam energia sonora podem excitar o solo que as suporta, o qual por sua vez vibra e pode transmitir as vibrações a edifícios próximos, criando incómodo para os seus habitantes e as suas actividades. As principais fontes que introduzem vibrações no solo são o tráfego rodoviário e ferroviário, máquinas de obras, e certas instalações industriais. Como outras fontes de vibrações pode referir-se os tiros nas minas, explosões e sismos que dependem da sísmica e conduzem a problemas diferentes. Velocidade vertical máxima do solo em mm/s 0 a a Efeito sobre o homem Imperceptível Limite de percepção Vibrações bem perceptíveis Nível a partir do qual uma vibração contínua provoca desconforto Vibrações desagradáveis aos habitantes dos edifícios Vibrações muito desagradáveis e inaceitáveis em certas condições Efeito sobre os edifícios Sem efeito Sem efeito Nível máximo a recomendar para monumentos ou ruínas Não existe risco de dano para os edifícios normais Limite de danos para um edifício com acabamentos em gesso Grande probabilidade de danos tais como a fissuração do gesso. Limite para danos mais importantes 31