ACÚSTICA DA EDIFICAÇÃO Profa. Dr.-Ing. Erika Borges Leão Disciplina ministrada ao IV semestre do curso de Engenharia Civil Universidade do Estado de Mato Grosso Campus Sinop/MT
OBJETIVOS DA DISCIPLINA Transmitir aos alunos a compreensão das possibilidades de atuação do profissional no ambiente construído considerando as necessidades de adequação ao condicionamento e isolamento acústico; OBJETIVOS DA AULA 8 Revisar o conceito de reverberação e tempo de reverberação; Observar a aplicabilidade do conhecimento acerca deste parâmetro;
TRATAMENTO ACÚSTICO A) condicionamento acústico Estudo geométrico acústico do recinto e cálculo do tempo de reverberação; B) isolamento acústico Necessária impermeabilidade acústica;
TRATAMENTO ACÚSTICO Acústica de salas Privacidade sonora Controle de ruído
TRATAMENTO ACÚSTICO Estudo da Morfologia do Local e Estudo Geométrico Acústico (auditórios e salas de conferência) Cálculo do Tempo de Reverberação NBR 12179 Materiais, usos, aplicações e estratégias
TRATAMENTO ACÚSTICO Cálculo do Tempo de Reverberação NBR 12179:1992 Tratamento Acústico em Recintos Fechados
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO CONDICIONAMENTO ACÚSTICO CAMPO REVERBERANTE TEMPO DE REVERBERAÇÃO NBR 12179:1992 PROCEDIMENTOS PARA CÁLCULO
CONDICIONAMENTO ACÚSTICO Philharmonie Berlin Fonte: Goydke, 2010.
CONDICIONAMENTO ACÚSTICO Novo Teatro Cultura Artística Fonte: http://www.vibranews.com.br/
CONDICIONAMENTO ACÚSTICO Salão Principal da Associação dos Músicos de Viena (Wiener Musikvereins) Fonte: GOYDKE (2010)
CONDICIONAMENTO ACÚSTICO Restaurantes Igrejas Academias Call centers Fonte: http://www.isoline.com.br/aplicacoes-do-tratamento-acustico/
CAMPO DIFUSO Todos os pontos do ambiente tem o mesmo nível sonoro; Som direto Som reverberado Representação do som refletido em um campo difuso. Fonte: (BISTAFA, 2011)
RUÍDO DE FUNDO (BACKGROUND NOISE) O ruído de fundo é formado por fontes secundárias de ruído, gerada pela combinação de vários ruídos e compõem um ruído estacionário básico. Representação do ruído de fundo em uma sala de aula. Fonte: (BISTAFA, 2011)
NÍVEL SONORO (db) TEMPO DE REVERBERAÇÃO Persistência do som no ambiente; Tempo necessário para que o som em um ambiente seja atenuado em 60 db; 60 db T (segundos) TEMPO Fonte: (Brüel & Kjær, 2001)
TEMPO ÓTIMO DE REVERBERAÇÃO TEMPO DE REVERBERAÇÃO Cada atividade tem um tempo ideal de absorção, o qual é determinado pelo volume e atividade a ser desempenhada no local. MÚSICA PARA ÓRGÃO IGREJA SINAGOGA ESTÚDIO DE RÁDIO PARA MÚSICA ESTÚDIO DE RÁDIO PARA PALAVRA CINEMAS SALAS DE CONFERÊNCIA VOLUME SALAS DE CONCERTO
TEMPO ÓTIMO DE REVERBERAÇÃO (t o ) Fonte: ABNT (1992). Diagrama para determinação de t o - Figura 1 do Anexo A NBR 12179:1992
TEMPO ÓTIMO DE REVERBERAÇÃO (t o ) Fonte: ABNT (1992). Diagrama para determinação de t o - Figura 1 do Anexo A NBR 12179:1992
TEMPO DE REVERBERAÇÃO (T 60 ) T = 0,16. V A V = volume da sala (m ³ ) A = área equivalente de absorção (m ² ) Fonte: (Brüel & Kjær, 2001)
ÁREA EQUIVALENTE DE ABSORÇÃO (A) Absorção sonora das superfícies de um recinto A = N i=1 (α i. Si) α i = coeficiente de absorção do material a 500 Hz S i = área de absorção do material (m ² ) 1m 2 (Sabine) = 1m 2 (material 100% absorvente) Fonte: (Brüel & Kjær, 2001)
ABSORÇÃO MÉDIA (ᾱ) ᾱ = A = S total N i=1 N i=1 α i. Si S i α i = coeficiente de absorção do material a 500 Hz S i = área de absorção do material (m ² ) A = área equivalente de absorção sonora S total = área total dos materiais Fonte: (Bistafa, 2011)
COEFICIENTE DE ABSORÇÃO (α)
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) (NBR 12179:1992) PROCEDIMENTOS PARA O CÁLCULO: 1) Determinar o coeficiente de absorção médio; ᾱ = A S total = α i. Si N i=1 N i=1 S i 2) Caso seja menor que (ᾱ < 0,3) utilizar a equação de Sabine para o cálculo do t r ; t r = 0,161.V N i=1 α i. Si 3) Caso seja maior que (ᾱ > 0,3) utilizar a equação de Eyring para o cálculo do t r ; t r = 0,161. V 2,3. S i log(1 ᾱ) Fonte: (ABNT, 1992)
Equação de Eyring MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) (NBR 12179:1992) t r = 0,161. V 2,3. S i log(1 ᾱ) t r = tempo de reverberação do recinto, em segundos; V = volume do recinto em m 3 S i = área total das superfícies interiores do recinto, em m² ᾱ = coeficiente médio ponderado de absorção sonora das várias superfícies interiores do recinto e demais elementos absorventes nele contidos, tipo espectadores, cadeiras, mesas, etc.; Fonte: (ABNT, 1992)
Equação de Sabine MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) (NBR 12179:1992) t r = 0,161.V N i=1 α i. Si t r = tempo de reverberação do recinto, em segundos; V = volume do recinto em m 3 S i = área total das superfícies interiores do recinto, em m² α i = coeficiente de absorção sonora das várias superfícies interiores do recinto e demais elementos absorventes nele contidos, tipo espectadores, cadeiras, mesas, etc.; Fonte: (ABNT, 1992)
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) (NBR 12179:1992) PROCEDIMENTOS PARA O CÁLCULO: 4) Após determinar t r, comparar com o tempo de reverberação ótimo t o, através da Figura 1 do Anexo A, a diferença entre (t o - t r ) deve ser a menor possível; 5) Propor o melhor tratamento para fazer com que o tempo de reverberação do recinto aumente ou diminua, conforme necessidade da atividade desempenhada e volume, que é caracterizado pelo t o encontrado; Fonte: (ABNT, 1992)
Exercício proposto: MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Calcule a superfície de material absorvente a ser empregada no tratamento acústico de uma sala de aula com as seguintes configurações:
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Teto em laje revestida com argamassa comum, lisa e caiada Paredes de alvenaria de tijolos comuns, revestidas de argamassa comum, lisa e caiada Janelas de vidro simples, liso e transparente, em esquadrias metálicas Portas de madeira compensada pintada a óleo Piso de tacos de peroba-do-campo Mesa com pés de madeira e tampo de mármore Quadro-negro 30 cadeiras de madeira lisa e envernizadas Volume da sala de 350,4 m³
Exercício proposto: MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Calcule o tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala sem tratamento acústico, com 1/3 de ocupação, com ½ de ocupação e completamente ocupada. Utilize a fórmula de Sabine abaixo. t r = 0,161. V S. α Fonte: (SILVA, 2002)
Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala sem tratamento acústico, com 1/3 de ocupação (10 alunos e 20 cadeiras vazias) Área (m²) Coef. Absorção (α 500 Hz )* (s.α) Descrição do Material Teto em laje revestida com argamassa comum, lisa e caiada 120,5 0,020 2,410 Paredes de alvenaria de tijolos comuns, revestidas de argamassa comum, lisa e caiada 104,2 0,025 2,605 Janelas de vidro simples, liso e transparente, em esquadrias metálicas 30 0,270 8,100 Portas de madeira compensada pintada a óleo 5,6 0,030 0,168 Piso de tacos de peroba-do-campo 120,5 0,030 3,615 Mesa com pés de madeira 2,5 0,030 0,075 Tampo de mármore 1,8 0,010 0,018 Quadro-negro 6,2 0,030 0,186 Cadeiras de madeira lisa e envernizadas 20 unid. 0,028 0,600 Alunos assentados 10 unid. 0,39 3,900 Somatório Σ(s.α) 21,677
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala sem tratamento acústico, com 1/3 de ocupação (10 alunos e 20 cadeiras vazias) t r 1 3 ocupação = 0,161. 350 21,70 = 2,600 segundos *Fonte: (SILVA, 2002)
Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala sem tratamento acústico, com 1/2 de ocupação (15 alunos e 15 cadeiras vazias) Área (m²) Coef. Absorção (α 520 Hz )* (s.α) Descrição do Material Teto em laje revestida com argamassa comum, lisa e caiada 120,5 0,020 2,410 Paredes de alvenaria de tijolos comuns, revestidas de argamassa comum, lisa e caiada 104,2 0,025 2,605 Janelas de vidro simples, liso e transparente, em esquadrias metálicas 30 0,270 8,100 Portas de madeira compensada pintada a óleo 5,6 0,030 0,168 Piso de tacos de peroba-do-campo 120,5 0,030 3,615 Mesa com pés de madeira 2,5 0,030 0,075 Tampo de mármore 1,8 0,010 0,018 Quadro-negro 6,2 0,030 0,186 Cadeiras de madeira lisa e envernizadas 15 unid. 0,028 0,420 Alunos assentados 15 unid. 0,39 5,900 Somatório Σ(s.α) 23,497
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala sem tratamento acústico, com 1/2 de ocupação (15 alunos e 15 cadeiras vazias) t r 1 2 ocupação = 0,161. 350 23,497 = 2,398 segundos
Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala sem tratamento acústico, com 1/1 de ocupação (30 alunos e 0 cadeiras vazias) Área (m²) Coef. Absorção (α 520 Hz )* (s.α) Descrição do Material Teto em laje revestida com argamassa comum, lisa e caiada 120,5 0,020 2,410 Paredes de alvenaria de tijolos comuns, revestidas de argamassa comum, lisa e caiada 104,2 0,025 2,605 Janelas de vidro simples, liso e transparente, em esquadrias metálicas 30 0,270 8,100 Portas de madeira compensada pintada a óleo 5,6 0,030 0,168 Piso de tacos de peroba-do-campo 120,5 0,030 3,615 Mesa com pés de madeira 2,5 0,030 0,075 Tampo de mármore 1,8 0,010 0,018 Quadro-negro 6,2 0,030 0,186 Cadeiras de madeira lisa e envernizadas 0 0,028 0,420 Alunos assentados 30 0,39 11,70 Somatório Σ(s.α) 28,877
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala sem tratamento acústico, com 1/1 de ocupação (30 alunos e nenhuma cadeira vazia) t r 1 1 ocupação = 0,161. 350 28,877 = 1,951 segundos
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Utilize a instalação de um forro de gesso (α 500Hz = 0,03) em toda área do teto para 1/3 de ocupação. Considere que o rebaixamento do forro reduzirá o volume da sala para 327 m³. Calcule novamente o tempo de reverberação da sala de aula e avalie os resultados alcançados com o aumento da área de absorção proposta (forro de gesso). *Considere (- 9m²) de área de parede, que será encoberta pelo forro
Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala com tratamento acústico (forro de gesso), com 1/3 de ocupação (10 alunos e 20 cadeiras vazias). Descrição do Material Área (m²) Coef. Absorção (α 520 Hz )* (s.α) Forro de Gesso 120,5 0,030 3,615 Teto em laje revestida com argamassa comum, lisa e caiada (104,2 9) = 95,2* 0,025 2,380 Paredes de alvenaria de tijolos comuns, revestidas de argamassa comum, lisa e caiada 104,2 0,025 2,605 Janelas de vidro simples, liso e transparente, em esquadrias metálicas 30 0,270 8,100 Portas de madeira compensada pintada a óleo 5,6 0,030 0,168 Piso de tacos de peroba-do-campo 120,5 0,030 3,615 Mesa com pés de madeira 2,5 0,030 0,075 Tampo de mármore 1,8 0,010 0,018 Quadro-negro 6,2 0,030 0,186 Cadeiras de madeira lisa e envernizadas 20 0,028 0,600 Alunos assentados 10 0,39 3,900 Somatório Σ(s.α) 22,662
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala com tratamento acústico (forro de gesso), com 1/3 de ocupação (10 alunos e 20 cadeiras vazias). t r 1 3 ocupação = 0,161. 327 22,662 = 2,323 segundos
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Utilize a instalação de um forro acústico com coeficiente de absorção (α 500Hz = 0,44) em toda área do teto para 1/3 de ocupação. Considere que o rebaixamento do forro reduzirá o volume da sala para 327 m³. Calcule novamente o tempo de reverberação da sala de aula e avalie os resultados alcançados. *Considere (- 9m²) de área de parede, que será encoberta pelo forro
Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala com tratamento acústico (forro de gesso), com 1/3 de ocupação (10 alunos e 20 cadeiras vazias). Descrição do Material Área (m²) Coef. Absorção (α 520 Hz )* (s.α) Forro de Gesso 120,5 0,44 53,02 Teto em laje revestida com argamassa comum, lisa e caiada (104,2 9) = 95,2* 0,025 2,380 Paredes de alvenaria de tijolos comuns, revestidas de argamassa comum, lisa e caiada 104,2 0,025 2,605 Janelas de vidro simples, liso e transparente, em esquadrias metálicas 30 0,270 8,100 Portas de madeira compensada pintada a óleo 5,6 0,030 0,168 Piso de tacos de peroba-do-campo 120,5 0,030 3,615 Mesa com pés de madeira 2,5 0,030 0,075 Tampo de mármore 1,8 0,010 0,018 Quadro-negro 6,2 0,030 0,186 Cadeiras de madeira lisa e envernizadas 20 0,028 0,600 Alunos assentados 10 0,39 3,900 Somatório Σ(s.α) 72,062
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Cálculo do tempo de reverberação (a 500 Hz) para a sala com tratamento acústico (forro de gesso α 500Hz = 0,44), com 1/3 de ocupação (10 alunos e 20 cadeiras vazias). t r 1 3 ocupação = 0,161. 327 72,062 = 0,731 segundos
Fonte: ABNT (1992). Diagrama para determinação de t o - Figura 1 do Anexo A NBR 12179:1992 TEMPO ÓTIMO DE REVERBERAÇÃO (t o ) 350 m³
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Nestas mesmas condições acima citadas, considerando o tempo de reverberação ótimo para salas de aula (conferência) com volume de 350 m³ é de 0,65 seg., qual seria a área de absorção em acréscimo necessária, a ser recoberta com o mesmo material com coeficiente de absorção (α 500Hz = 0,44)? Observe a equação abaixo: t r = 0,161. V S. α + S n. α n Onde, S.α é a absorção conhecida S n.α n é a absorção a ser determinada α n = 0,44 para o Sonex 35/35 em 500 Hz
t r = MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) 0,161. V 0,161. 327 0,65 = S. α + S n. α n 72,062 + S n. 0,44 72,062 + S n. 0,44 = 0,161. 327 0,65 72,062 + S n. 0,44 = 80,995 S n. 0,44 = 8,933 S n = 8,933 0,44 = 20,30 m²
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Tirando a prova real: t r = 0,161. V S. α + S n. α n t r ótimo = 0,161. 327 72,062 + 20,30. 0,44 t r ótimo = 0,161. 327 80,995 t r ótimo = 0,65 segundos
MÉTODO ANALÍTICO PARA O CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO DO RECINTO (t r ) Ou seja, aplicando mais 20,30 m² de sonex nas paredes posteriores (ao fundo da sala), será possível atingir o tempo de reverberação ótimo para atividades de conferência na sala estudada.
Bibliografia ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12179: tratamento acústico em recintos fechados. Rio de Janeiro, 1992. 9 p. SILVA, Pérides. Acústica arquitetônica. 4.ed. Belo Horizonte: EDTAL, 2002. BRÜEL & KJAER. Measurements in Building Acoustics. Naerum: Brüel & Kjaer, 1988. BISTAFA, Sylvio R. Acústica Aplicada ao Controle de Ruído. 1. ed. São Paulo: Edgar Blücher, 2011.