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
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
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
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
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 63 15 50 8000 89 178 Limites da oitava dos 15 Hz 11 141 Limites dos 1/3 de oitava Hz 10
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 100 11 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
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
Reabilitação 009- Dissipação de energia sonora devido ao atrito do ar distância [m] Atenuação [db(a)] 100 1 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 500 3. 1000 5.0 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
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 10 17 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 10 10 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
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 1 3 4 L [db(a)] 68 7 74 69 ( 68 10) ( 10) ( 10) ( 10) ( + 10 7 + 10 74 + 10 69 ) 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( 10 10 ) = 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
Reabilitação 009- Nível de ruído equivalente (Leq) No tempo L eq 1 ( L ) i 10 = 10log t.10 T Nº da leitura 1 3 4 5 6 7 8 9 10 L (db) 68 7 74 69 7 70 71 75 74 73 L eq = 10Log 1 10( 10(6.8) + 10 (7.) + 10 (7.4) + 10 (6.9) + 10 (7.) + 10 (7.0) + + 10 (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) 15 50 500 1000 000 4000 L (db) 68 65 63 67 59 55 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
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 8 8. 8.7 8.4 9.0 8 ( 10 + 4 10 + 1 10 + 1 10 ) + 10log 86.5dB( ) EX, 8h = A Dose = ( ) = 141% 85 86.5 3 100% 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
100 15 160 00 50 315 400 500 630 800 1000 150 1600 000 500 300 4000 5000 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 110 105 100 95 90 85 80 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 75 70 db(a) Tráfego aéreo 80 db(a) Tráfego Aéreo 80 70 60 50 100 15 160 00 50 315 400 500 630 800 1000 150 1600 000 500 3150 70 60 Ruído de Tráfego Urbano C. C. Ref erência Ruído Rosa Ruído em Discoteca (longe da pista) 100 15 160 00 50 315 400 500 630 800 1000 150 1600 000 500 3150 Bandas de 1/3 de oit. 6
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
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
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 0.15 0.15 a 0.3.5 5 10-15 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