Introdução à Acústica Ambiental

ACÚSTICA AMBIENTAL
MÓDULO 01 – INTRODUÇÃO
PROFESSOR JULES SLAMA
EMAIL: JULESSLAMA@YAHOO.COM.BR
SLAMAACUSTICA.COM.BR

Público Alvo
 Engenheiros
 Arquitetos e Urbanistas
 Físicos
2
CURSO ACÚSTICA AMBIENTAL - MÓDULO 01
PROF. JULES GHISLAIN SLAMA

Avaliações
 AVALIAÇÃO 01
 Caderno de Anotações. Notas de aulas acrescidas de
comentários.
 AVALIAÇÃO 02
Análise de planilhas:
 Conversão dB linear dB(A);
 Adição logarítmica. Faixas de oitavas;
 Barreiras Acústicas;
 Propagação em ambientes externos;
 Absorção de salas;
 Nível sonoro numa sala.
3

Avaliações
 AVALIAÇÃO 03
 Prova individual em sala
 AVALIAÇÃO 04
Seminário de um dos temas abaixo:
 Ruído Aeroportuário;
 Ruído de veículos terrestres;
 Ruído de trens;
 Ruído de construção civil;
 Estudo de impacto ambiental sonoro;
 Ruído ocupacional.
4

PLANILHAS: Acústica Básica
 Relação entre pressão RMS e nível de pressão
sonora.
 Soma logarítmica de níveis de pressão sonora.
 Representação dos níveis de pressão sonora,
níveis de potencia sonora por faixas de oitava e
terça de oitava.
5

 Relação entre temperatura e velocidade do som.
 Calcular o comprimento de uma onda sonora
em todas as faixas de oitava em função da
temperatura. Mostrar que a perda por inserção de
um dispositivo acústico varia em função da
temperatura.
6

 Verificação que se adicionamos a todos os níveis
de pressões sonoras o mesmo valor, a soma
logarítmica é adicionada do mesmo valor.
 Definição do perfil espectral como sendo o perfil
do som cuja soma logarítmica é nula
7

Métricas e Normas
 NBR 10151
 NBR 10152
 ISO1996. Cálculo do SEL para uma serie
temporal de níveis sonoros de 1 em 1 segundo.
8

PLANILHAS: Propagação em ambientes
abertos
 Calcular atenuação de uma barreira utilizando a
fórmula de Maekawa modificada e de Kurze
Anderson.
 Mostrar que a atenuação em dB(A) de uma
barreira depende do espectro do ruído a ser
atenuado.
 ISO 9613
9

PLANILHAS: Propagação em Ambientes
fechados
 Coeficiente de absorção médio de uma sala
 Constante da sala
 Campo reverberante. Campo direto
 Distancia crítica e distancia de inteligibilidade
 Tempo de reverberação
10

PLANILHAS: Transmissão entre ambientes
 Isolamento sonoro Lei da massa
 Índice de redução sonora e
transmissibilidade
 Isolamento sonoro de uma parede composta
 Transmissão entre duas salas
 Transmissão do exterior para o interior uma
sala
11

Segundo a definição da O.M.S
(Organização Mundial de Saúde,1984)
"a saúde não é somente a ausência de
doenças, mas um estado completo de bem-
estar físico, mental e social".
12

Poluição Sonora
 Problema de saúde pública
 Fonte de incômodo para a Comunidade
 Perda de Qualidade de Vida da população
 Perda de sustentabilidade das cidades
13

Efeitos Adversos do Ruído
 Interferência na fala – conversa telefônica,
escuta de rádio, TV.
 Perturbação na educação
 Diminuição da eficiência no trabalho
 Interferência no sono
 Incômodo
14

Efeitos Adversos do Ruído
 Efeitos fisiológicos - tensão muscular, reação de
susto
 Efeitos psicológicos - incômodo, distração,
estresse e, possivelmente, transtornos
psiquiátricos.
 Altos níveis de ruído podem causar dor, danos
temporários ou permanentes à audição.
15

Acústica Ambiental
 Conjunto de métodos, procedimentos e
conhecimentos com objetivo de estudar, avaliar,
quantificar e mitigar os efeitos adversos do ruído
no homem e na fauna.
 Abordagem multi-disciplinar visto que abrange
diversas áreas do conhecimento como, Geografia,
Física, Engenharia, Química e biologia. Ciência
Social Aplicada.
16

 Ruído Ocupacional
Ruído nos ambientes de trabalho, Empresas com
plantas abertas ou fechadas, obras civis externas…
 Ruído em Comunidades
Ruído que não esteja relacionado com um ambiente
de trabalho. Ex. Ruído de transportes, industriais,
de entretenimentos, de vizinhos...
17
Acústica Ambiental

Ruído Ocupacional
Ruído nos ambientes de trabalho, como: Empresas com plantas abertas
ou fechadas; obras civis externas. Competência do Ministério do
Trabalho.
 Norma Internacional
 ISO 1999 - Acoustics - Determinação da exposição sonora ao ruído
ocupacional e determinação da perda de audição induzida pelo
ruído.
 Normas Nacionais
 NR 15 Atividades e Operações Insalubres
 NR 17 Ergonomia - Norma ABNT NBR-10152
Tem como objetivo assegurar a saúde, o bem estar e a segurança
do homem no seu local de trabalho.
18

Ruído em comunidades
Ruído relacionado com transportes, industrias, entretenimentos,
vizinhos. Competência: Federal (MMA, IBAMA), Estado, Município.
 Norma International
 ISO 1996: Acoustics — Descrição, Medição e avaliação do ruído
ambiental.
 Normas Nacionais
 NBR 10151 – Avaliação do ruído em áreas habitadas visando o
conforto da comunidade.
 NBR-10152 – Níveis de ruído para conforto acústico.
 Legislação: Resolução CONAMA N.º1 de 8 de março de 1990.
Tem como objetivo assegurar o conforto da comunidade frente ao
ruído produzido por atividades na cidade.
19

Cenário em Acústica Física
Em acústica física existem três elementos de base a se
considerar: a fonte sonora, o caminho e o receptor.
20

Cenário em Acústica Física
 A fonte emissora do ruído pode ser classificada:
 em fixa ou móvel;
 e quanto a sua direcionalidade, em omnidirecional ou
direcional.
 Caminho é o trajeto que o som percorre até alcançar o
receptor, podendo ser classificado em:
 direto ou incidente;
 indireto (refletido, absorvido, transmitido e difratado).
 O receptor recebe o som emitido pela fonte.
21

CENÁRIO EM ACÚSTICA AMBIENTAL
PRINCIPAIS ELEMENTOS QUE PERMITEM DESCREVER O
PROBLEMA

Cenário em Acústica Ambiental
Considerar quatro elementos que constituem o cenário:
1. Meio de Propagação
2. Fontes Sonoras e Campo
3. Receptores e usos
4. Comportamento
Normatização Acústica: ISO 1996
Esses elementos apresentam variações em função do tipo
de fonte sonora estudada. A seguir é apresentado o caso do
ruído aeroportuário.
23

Caso do Ruído Aeroportuário
 Meio de Propagação
 Ar + Fachadas + Interior das edificações
 Edificações unifamiliares e multifamiliares
 Tipo de solo, duro absorvente
 A questão das fachadas e a ventilação natural
 O tipo de fachada determina o valor de seu isolamento sonoro
 Janela aberta - 10dB(A) Referência Norma ABNT NBR 10151
 Janela Fechada- 15dB(A) Referência Norma ABNT NBR 10151
24

 Fontes Sonoras
 Fontes do Empreendimento
 Fontes no ar : Aeronaves, Pouso e decolagem de aeronaves
 Fontes no solo: Aeronaves taxiando, Testes de motores...
 Fontes sonoras no local
 Fontes fixas : Industrias …
 Fontes moveis: rodovias, trens.
 Campo
O campo sonoro é calculado utilizando programas de ACÚSTICA
PREVISIONAL, como INM (Integrated Noise Model), Soundplan,
Cadnaa Algoritmo baseado na ISO 9613.
25

 Receptores e usos
 Edifícios, pessoas, atividades.
 CENSO IBGE - Setores censitários / Densidades populacionais,
zoneamento urbano, zoneamento aeroportuário
 Avaliação e quantificação dos efeitos do ruído aeroportuário.
 Acústica Previsional
 Sistema de Informações Geográficas
 Comportamento
Resposta da população ao ruído, observações, métricas,
questionário...
26

Bibliografia
 Marta Ribeiro Valle Macedo. Avaliação Pós Ocupação Acústica de
Habitações Populares. 1999. Dissertação (Mestrado em Arquitetura) -
Universidade Federal do Rio de Janeiro,
 Marta Ribeiro Valle Macedo. Avaliação Pós Ocupação Acústica :
Um instrumento de Apoio ao Planejamento Ambiental na
circunvizinhança de Pequenos Aeroportos. 2004. Tese (Doutorado em
Engenharia de Produção) .
27

Poluição Sonora
A poluição é definida como a degradação de um
meio por poluentes, sejam eles químicos ou
energéticos. (imissão)
Em geral, a energia envolvida na poluição sonora é
pequena, entretanto os seus efeitos podem ser de
grande impacto devido à grande sensibilidade do
ouvido humano.
O poluente é o ruído/som indesejável, incômodo,
ou nocivo à saúde.
28

Ruído: Som Indesejável
Os termos som e ruído são, frequentemente
utilizados de diferentes maneiras. Normalmente,
são apontados como:
 Som é usado para as sensações auditivas em
geral, como fala ou música.
 Ruído é um som indesejável como buzina,
barulho de trânsito, máquinas, musica tocada
com volume alto.
29

Poluição Sonora
A poluição sonora ocorre em locais onde pessoas
são submetidas a níveis elevados de ruído.
A quantificação da poluição sonora pode ser feita
através da utilização de Sistemas de Informações
Geográficas (SIG). Por exemplo:
 Contagem de população exposta, cruzamento
com dados de densidade populacional dos
setores censitários (IBGE).
30

NS- Baixo NS- Médio NS- Grande
NP- Pequeno POL- Baixa POL- Baixa POL- Média
NP- Médio POL- Baixa POL- Média POL- Alta
NP- Alto POL- Baixa POL- Média POL- Alta
31
Onde:
NP- Número de Pessoas
NS- Nível Sonoro
POL- Poluição Sonora
IF NP IS Medio AND NS IS Medio THEN POL IS MÉDIA
Poluição Sonora

Efeitos Adversos do Ruído (Revisão)
A presença de uma fonte sonora pode:
 Prejudicar a comunicação oral; (escola, televisão,
telefone);
 Prejudicar o sono e, portanto, dificultar o repouso
(residências, Hospitais) por exemplo. Ruído produzido pelo
fluxo de aeronaves passando perto de um receptor;
 Dificultar o desenvolvimento de uma atividade;
 Impedir a concentração durante a realização de uma
determinada tarefa;
 Incomodar de uma forma geral.
32

Som: Percepção
A acústica está associada à audição. Diferentemente da
visão, a percepção do som é um fenômeno complexo, uma
vez que o indivíduo encontra-se mergulhado num ambiente
sonoro recebendo informações de todas as direções.
A expressão da sensação sonora se dá através da
linguagem natural.
 Um som pode incomodar um pouco, as vezes, demais.
 O volume pode ser elevado.
 O som pode ser agudo, ter componentes tonais etc..
 Se um som tem volume muito elevado, ele incomoda.
33

Som: Percepção
A poluição sonora pode provocar reações numa população.
Na Norma NBR 10151 versão de 1987, o espaço urbano é
subdividido em zonas de sensibilidade ambiental diferentes.
A cada zona está associado um nível critério diurno e um
nível critério noturno.
Se o nível sonoro medido exceder o valor critério, o ruído pode
provocar a resposta a da comunidade. Diferenças de 5 dB (A) são
insignificantes ; queixas devem ser certamente esperadas se a
diferença ultrapassar 10 dB (A). A Tabela seguir mostra uma
estimativa da reação pública que pode ser esperada quando o
nível sonoro corrigido ultrapassar o nível critério em determinado
valor.
34

Som: Percepção
35
Valor em dB(A) pelo qual o
nível sonoro corrigido
ultrapassa o nível critério
Resposta estimada da Comunidade
Categoria Descrição
0 Nenhuma Não se observa reação
5 Pouca Queixas esporádicas
10 Média Queixas generalizadas
15 Enérgicas Ação Comunitária
20
Muito
enérgicas
Ação comunitária vigorosa
Tabela da Norma NBR 10151 versão de 1987

ISO/TS 15666:2003
Acoustics -- Assessment of noise annoyance by
means of social and socio-acoustic surveys
ISO/TS 15666:2003 provides specifications for
socio-acoustic surveys and social surveys which
include questions on noise effects (briefly referred
to hereafter as "social surveys").
Its scope includes questions to be asked, response
scales, key aspects of conducting the survey, and
reporting the results.
36

ISO/TS 15666:2003
Acoustics -- Assessment of noise annoyance by
means of social and socio-acoustic surveys
ISO/TS 15666:2003 does not prescribe methods for
the analysis of data obtained from these questions.
It is recognized that specific requirements and
protocols of some social and socio-acoustic studies
may not permit the use of some or all of the
present specifications. ISO/TS 15666:2003 in no
way lessens the merit, value or validity of such
research studies
37

ISO/TS 15666:2003
The scope of ISO/TS 15666:2003 is restricted to surveys conducted to
obtain information about noise annoyance "at home". Surveys
conducted to obtain information about noise annoyance in other
situations, such as recreational areas, work environments and inside
vehicles, are not included.
ISO/TS 15666:2003 concerns only the questions on noise annoyance
used in a social survey and the most important additional specifications
needed to accomplish a high level of comparability with other studies.
Other elements which are required to provide high-quality social
surveys, but which are not specific for social surveys on noise (such as
sampling methods), can be found in textbooks.
38

Som: Fenômeno Físico
O som é uma perturbação produzida pelas vibrações de
um corpo, ou o escoamento de um fluido, que se
propaga num meio elástico (sólido, gasoso ou líquido)
através de pequenas flutuações de pressão, densidade
e temperatura.
P(t) = P0 + P(t)
Onde:
P0 é a pressão atmosférica;
P(t) é a pressão sonora em Pascais (Pa).
39

Mecânica dos fluidos
3 equações de conservação não-lineares
Conservação da massa
Conservação da quantidade de movimento
Conservação da energia
Substituir por P(t) = PE + p(t)
V(t) = VE + v(t) linearizar
40

CAMPO SONORO
3 campos são associados ao som
 Campo de pressão sonora. Unidade Pascal
 Campo de velocidade acústica (movimento das
partículas durante a passagem da onda).
Unidade m/s
 Campo de energia acústica (energia potencial e
energia cinética / Joule)
41

Equação de d’alembert
(a ver num livro de acústica física)
42

Propagação do Som
43

44
Movimento Senoidal P(t) = P0 +p(t)
Variação da pressão sonora em função do
tempo num ponto

Velocidade do Som
Velocidade do som é a velocidade da propagação das ondas
sonoras ou da energia sonora num meio determinado.
Onde:
c é a velocidade no som no ar (m/s)
t é a temperatura do ar (°C)
45

Velocidade do Som em Diversos Meios
Vsom sólidos > Vsom líquidos > Vsom no ar
Vsom no ar = 340 m/s
Vsom na água = 1410m/s
Vsom no aço = 5100m/s
É importante conhecer as vias de propagação do som para
bloquear ou isolar os caminhos que ele pode percorrer
através dos materiais de construção e do ar, podendo
atingir áreas sensíveis.
47

Propagação do ruído de bombas
Num sistema de ar condicionado de grande porte, na
central de água gelada (CAG), após ser resfriada, a água é
transportada através de tubulações até as serpentinas
associadas aos ventiladores de insuflamento. Dentro de
uma tubulação, duas ondas coexistem: uma na água e outra
no ar, se convertendo de uma para a outra, na medida que
o ruído das bombas se propaga. Utilizar uma junta de
dilatação entre a bomba e a tubulação para reduzir o ruído
transmitido pela bomba para a tubulação, é , às vezes ,
insuficiente, já que o ruído continua a se propagar pela água
através da junta de dilatação. Uma solução consiste em
isolar a tubulação da estrutura através de elementos
resilientes evitando que o ruído se transmite para mesma.
48

Transmissões laterais entre dois cômodos
O ruído é transmitido entre dois cômodos através de vários
caminhos: Num primeiro (transmissão direta), o som é
transmitido pela parede que os separa que, após percorrer
um trajeto no ar, faz vibrar a parede e de novo, pelo ar,
atinge o ouvinte.
Num segundo (transmissão lateral), o som excite o teto do
cômodo onde se situe a fonte, de lá ele é transmitido pela
estrutura até o teto do outro cômodo cuja vibração excita o
ar próximo irradiando assim o ruído para o ouvinte. Cada
caminho compreende vários trechos caracterizados por
velocidades do som diferentes.
49

Frequência e Comprimento de Onda
FREQUÊNCIA é o número de pulsações por segundo de uma
onda senoidal, ou taxa de repetição de um fenômeno
periódico. A unidade de frequência é o Hertz (Hz).
COMPRIMENTO DE ONDA (λ) é em uma onda senoidal, a
distância que o som percorre durante um ciclo completo, e
também a distância entre dois máximos sucessivos na onda.
Na qual:
λ é o comprimento da onda;
c é a velocidade do som no meio, e f é a frequência.
50
 
c
f

Oitavas
É o intervalo entre dois sons cujas frequências estão na
relação 2/1. Para se calcular a distância em oitavas entre
duas frequências basta calcular o logaritmo na base 2 de
seu quociente.
f2=880Hz, f1=440Hz
d(f2,f1)=Log2(2)=1 oitava
Se f2=2f1 então elas estão distantes de 1 oitava.
51
oitavas)(em),(
1
2
212
f
f
Logffd 

Frequências Normalizadas
O ouvido reage diferentemente para distintas frequências,
logo o espectro em frequência é um elemento importante
na caracterização do som.
Foi definida uma sequencia de frequências normalizadas
separadas por uma oitava dadas por:
31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 e 16000Hz.
52

Comprimento de Onda e Frequência
53

Pressão Sonora (p)
É a diferença entre a pressão instantânea do ar na presença
de ondas sonoras e a pressão atmosférica. Unidade S.I.: Pa
(Pascal ou N m-2).
54

Pressão Quadrática Média x Pressão Eficaz
 Pressão Quadrática Média é a media temporal do
quadrado da pressão sonora instantânea, calculada sobre
um intervalo de tempo apropriado. A sensação sonora é
função da pressão média quadratica.
 A pressão eficaz é a raiz quadrada da pressão quadrática
média.
55
  


Tt
t
rms dttp
T
p 22
)(
1

Pressão Quadrática Média
56

Potência Sonora de uma Fonte
 A potência sonora de uma fonte é a quantidade de
energia por unidade de tempo em forma de ondas sonoras
que partem de uma fonte.
 A potência sonora pode ser determinada
experimentalmente numa câmara reverberante ou em
campo livre ou numa câmara anecoica ou por
intensimetria.
 A unidade de medida de potência sonora é o Watt (W).
 Um equipamento emite uma quantidade muito
pequena de energia sonora. Por exemplo: Uma UTE
baseada em Turbina a gás emite alguns Watts.
57

Potência Sonora X Pressão Sonora
 Conhecendo-se a localização e potência sonora emitida
por uma fonte, pode-se determinar o campo sonoro em
diversos pontos (receptores) situados em torno da fonte,
em função da localização.
 A Acústica Previsional parte de métodos matemáticos
para calcular o campo de pressão sonora em função das
potencias sonoras da fontes.
 Exemplos de programas de acústica previsional:
 SoundPLan
 Cadnaa
 INM (Integrated Noise Model)
58

Fontes Sonoras Urbanas
59

Potência Sonora e Tecnologia Sustentável
Podemos comparar dois equipamentos para verificar qual é
que polui menos. Cada equipamento pode ser associado á
duas potências:
 Potência Mecânica ou Elétrica
 Potência Sonora (ponderada em A)
Para dois equipamentos similares, a relação Potencia
Sonora / Potencia Mecânica define sua qualidade
ambiental sonora
A figura no próximo slide apresenta, para diversos
equipamentos, a relação entre a sua Potência Sonora e a
sua Potência Mecânica ou Elétrica.
60

61

Nível de Potência Sonora calculada a partir
do Nível de Pressão Sonora
ISO 3744:1994 – Determinação dos níveis de Potência Sonora de Fontes
de Ruído usando Níveis de Pressão Sonora – Método de engenharia para
campo aberto sobre uma superfície refletora.
ISO 3746:1995 – Determinação dos níveis de Potência Sonora de Fontes
de Ruído usando Níveis de Pressão Sonora – Descrição de Métodos
usando Medição numa Superfície acima de uma Superfície Refletora.
62

Nível de Potência Sonora calculada a partir
do Nível de Pressão Sonora
FÓRMULA: NWS = NPS@1m + 10log(S@1m)
S@1m = (L+2)(C+2)+2(L+2)(A+1)+2(C+2)(A+1)
superfície de medição definida como um prisma reto com as
dimensões aproximadas da carcaça dos equipamentos,
acrescida de mais 1m em todas as direções
NPS@1m = 85dB(A)
Nível de Pressão Sonora médio a 1m da carcaça.
63

Nível de Potência Sonora calculada a
partir do Nível de Pressão Sonora
64
A carcaça de uma máquina tem as seguintes dimensões C=6m, L=3m,
H=2m . Calcular S@1m (superficie a 1 m de distancia da carcaça),
considerando que o nível de ruído a 1m da carcaça da fonte é 95dB(A).
Calcular também o nível de potencia sonora da fonte
Lw= Lp@1m + 10 Log10((S@1m)/S0), para S0=1m2
(por ser usado log, So SEMPRE é 1 m2

Nível de Potência Sonora calculada a
partir do Nível de Pressão Sonora
Comp. (m) 8
Largura (m) 5
Altura (m) 3
S@1m (m²) 102
Lp@1m,dB(A) 95 (dado)
So (m²) 1
Lw 115,0860017
65

Envelhecimento de Equipamentos
Ao invés de utilizar a retroescavadeira velha (figura da
esquerda), dê preferência em utilizar a retroescavadeira nova
(figura da direita)

Processos diferentes para realizar a mesma tarefa
No exemplo da figura da direita foi dada preferência para a utilização de uma
tecnologia mais silenciosa na operação de estaqueamento. É uma alternativa
melhor que o método tradicional (bate-estacas vibratório apresentado na figura
da esquerda).

Intensidade Sonora (I)
 A intensidade sonora instantânea é o fluxo de energia
sonora que passa por uma superfície normal ao vetor
Velocidade.
 A intensidade sonora é definida pelo produto da pressão
sonora pelo vetor Velocidade das partículas durante a
passagem da onda.
68

69
superficieanormalvetoroé
sonoraeintensidadvetoroé
superfíciedeelementooé
n
I
dS



Potência sonora: fonte omnidirecional
 Caso de uma fonte omnidirecional (a superfície
escolhide é uma esfera centrada na fonte)
Onde I é radial, S=4πr2
70
ISW 

 No caso de uma fonte pontual omnidirecional,
Intensidade e potência são relacionadas da seguinte forma:
Na qual:
A é a área perpendicular à direção do movimento da onda.
No caso de uma esfera A =4πr2
71
A
W
I 

 Em campo livre, a Intensidade sonora média é
proporcional à media quadrática da pressão sonora:
Na qual:
I = intensidade, W/m2
prms = pressão sonora raiz média quadrada, Pa
 = densidade do meio, kg / m3
c = velocidade som no meio, m/s
72
 
c
p
I rms

2


Direcionalidade de Fontes Sonoras
O fator de direcionalidade de uma fonte não omnidirecional
(Q) é definido como a relação entre a intensidade sonora
em uma certa direção a uma certa distância r da fonte com
a intensidade média em todas as direções.
73

Fator de Direcionalidade (Q )
74

Relação entre Intensidade Sonora e Potência Sonora
para uma fonte pontual
75
Em campo afastado, separabilidade.

Índice de Direcionalidade (DI)
76
É definido como:

Modelos de ondas
77
 Ondas Longitudinais (ondas sonoras) as partículas
oscilam paralelamente a direção de propagação da onda
 Ondas Transversais (ondas na superfície da água) as
partículas oscilam perpendicularmente a direção de
propagação da onda. Exemplo: vibrações em paredes

Principais Modelos de Ondas Sonoras
78
 Ondas planas são aquelas em que suas superfícies são
planos paralelos e os raios sonoros são normais a esses
planos. Exemplos:
 Onda num duto de ar condicionada;
 Onda esféricas a grandes distâncias;
 Onde sonora produzida por um avião a grande
distância.

79
 Ondas cilíndricas são aquelas cujas superfícies são
cilindros concêntricas e os raios sonoros são os próprios
raios dos círculos.
 Uma fonte linear homogênea pode produzir uma onda
cilíndrica
 Modelo de estrada com os carros passando: onda
cilíndrica sobre plano refletor.

80
 Ondas esféricas são aquelas cujas superfícies são
esferas concêntricas e os raios sonoros são os próprios
raios das esferas.
 Fonte de dimensões limitadas a grande distâncias pode
ser representada por uma fonte esférica.

Fontes Sonoras
81
Fonte esférica x fonte cilíndrica e conceitos fundamentais
 Para a onda esférica tem-se:
 Para a onda cilíndrica tem-se:
Onde: I é a intensidade sonora;
W é a potência sonora por metro de fonte;
R é a distância da fonte ao ponto em estudo.

Logaritmo
82
 O argumento do logaritmo deve ser adimensional
 Assim introduzimos sempre um valor de referencia para
adimensionalizar
)(log
0
10
S
S

Decibel
Gustavo Weber e Ernst Fechner, no séc. XIX,descobriram
que, aproximadamente, as sensações humanas são
proporcionais ao logaritmo da intensidade do estímulo.
A unidade Bel foi, então, proposta para relacionar a
intensidade do som a um nível de intensidade
correspondente à sensação humana, sendo utilizada a
escala logarítmica. Desta forma, as potências sonoras
citadas acima podem ser expressas em decibéis (décima
parte do Bel).
83

Decibel
Nível de uma grandeza energética S, em decibéis.
84
)(log10
0
10
S
S
LS 
S0 é uma referencia de S na mesma dimensão que S.
O argumento de um logaritmo é adimensional;

Decibel Relação Inversa
85
Relação Inversa

Decibel Soma Logaritmica
Nível de uma grandeza aditiva S, em decibéis.
S aditiva
86

Decibel
87
Aditividade de S
Adição logarítmica induzida

Decibel
88
Aditividade de S
Adição logarítmica induzida

Nível de pressão sonora
O Nível de Pressão Sonora é igual a vinte vezes o logaritmo
decimal da relação da pressão acústica eficaz com a pressão
acústica de referência.
Na qual:
prms = raiz da pressão quadrática media medida em Pascais,
p0 = pressão de referência (p0 = 0,00002 Pascais).
89
)(log20)(log10
0
102
0
2
10
p
p
p
p
L rmsrms
p 

Nível de potência sonora
O Nível de Potência Sonora é dez vezes o logaritmo da
relação entre a potência sonora da fonte e a potência
sonora de referência.
Na qual:
W = potência sonora medida em Watts,
W0 = potência sonora de referência (W0 = 10-12Watts).
91
)log(10
0W
W
LW 

Observações
1. A menor mudança de nível de pressão sonora que o
ouvido pode detectar, é da ordem de 0.5 dB.
2. Faz-se necessário lembrar do emprego da palavra "nível"
sempre que forem usados decibéis, por exemplo: Nível
de pressão sonora, nível de potência sonora, etc., já que
a medida é uma razão relativa a um nível de referência
sonora.
92

Nível de Intensidade sonora
O Nível de Intensidade Sonora é calculado como sendo dez
vezes o logaritmo da relação entre a intensidade do som e a
intensidade de referência.
Na qual:
Io é a intensidade de referência;
I0=10-12 Watts/m².
93
)log(10
0I
I
LI 

Relação entre níveis de Intensidade e Potência Sonora
Relação entre nível de intensidade sonora e nível de
potência sonora no caso da propagação em campo livre
Decomposição da formula em fatores adimensionais
Passando para níveis:
Na qual r0 é a distância de referencia=1m
94
2
4 r
W
QI


2
2
0
0
2
0
0
00 44
1
r
r
W
W
Q
rI
W
W
W
Q
I
I


)
4
(log10)),((log10),,( 2
2
0
1010
r
r
QLrL wI

 

Relação entre níveis de Intensidade e Potência Sonora
95
)
4
(log10)),((log10),,( 2
2
0
1010
r
r
QLrL wI

 

Decomposição de formulas em fatores
adimensionais
96
temos
Passando para decibéis temos:

Relação entre nível de pressão sonora e nível de
potência sonora no caso da propagação em campo
livre
97

Relação entre níveis de Pressão e Potência Sonora
Relação entre nível de pressão sonora sonora e nível de
potência sonora no caso da propagação em campo livre
Nível de pressão sonora Lp para uma determinada frequência.
Divergência Geométrica e Direcionalidade
98
 
c
p
I rms

2

)
4
(log10)),,((log10)(),,,( 2
2
0
1010
r
r
fQfLfrL wI

 
)
4
(log10)),,((log10)(),,,( 2
2
0
1010
r
r
fQfLfrL wp

 
11)(log20)),,((log10)(),,,(
0
1010 
r
r
fQfLfrL wp 

Relação entre níveis de Pressão e Potência Sonora
99
)
4
(log10)),,((log10)(),,,( 2
2
0
1010
r
r
fQfLfrL wp

 

Composição de Níveis de Pressão Sonora
100
Adição de níveis sonoros
 Sejam L1 e L2 os dois níveis a serem “log-adicionados”,
em que L1 > L2.
 Calcula-se a diferença Δ entre L1 e L2.
 Para cada valor de Δ há um valor correspondente de N a
ser adicionado ao nível mais alto.
Tabela de adição de decibéis
Δ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
N 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 0

101
EXEMPLO 1:
 “Adição logarítmica” de 75 dB com 72 dB.
Calcula-se a diferença : Δ = 75 - 72 = 3dB
Encontra-se o valor de N na tabela : N = 2dB
O Nível resultante é : 75dB + 2 dB = 77 dB
Escrevemos: 75dB  72 dB = 77dB
Tabela de adição de decibéis
Δ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
N 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 0

102
EXEMPLO 2:
 Para se adicionar um grande número de níveis de
pressões sonoras, deve-se ordená-las em ordem crescente,
antes de combiná-las duas a duas.
 Adição logarítmica dos níveis seguintes:
41dB  48dB  43dB  49dB  55dB  51dB  52dB  49dB  57dB
1) Ordenação na ordem crescente
41dB; 43dB; 48dB; 49dB; 49dB; 51dB; 52dB; 55dB; 57dB

103
2) Adição ordenada utilizando a tabela
41dB  43dB = 45dB  45dB  48dB = 50dB 
50dB  49dB = 53dB  53dB  49dB = 55dB 
55dB  51dB = 57dB  57dB  52dB = 58 dB 
58dB  55dB = 60dB  60dB  57dB = 62 dB
41dB  48dB  43dB  49dB  55dB  51dB 
52dB  49dB 57dB = 62dB

Nível de Pressão Sonora de ‘n’ fontes
104
Se as n fontes têm um mesmo nível de pressão sonora M,
dados em dB, temos nível de pressão sonora total (L) como:
Lp= M + 10 log (n)
Se as n fontes são de níveis de pressão sonora diferentes
temos o nível de pressão sonora(Ln) como:
Onde Ln é o nível de pressão sonora das n fontes.
No caso de ruídos incoerentes, as energias são aditivas e
não as pressões sonoras. Já no caso de ruídos coerentes, as
pressões sonoras são aditivas. Exemplo do Controle Ativo
de Ruído.

Combinação de Fontes
105
Para se calcular o nível de pressão sonora total juntando-
se duas fontes de níveis conhecidos temos:
)(log10 2
0
2
1
101
p
p
L
ef
p  )(log10 2
0
2
2
102
p
p
L
ef
p 
)1010(log10 1010
1021
21 pp LL
pp LL 

Combinação de Fontes
106
Aumento do nível de pressão sonora com a combinação de
duas fontes
Com o gráfico ao lado
pode-se chegar ao
acréscimo ao nível de
pressão sonora de maior
valor, a partir do  dB
entre as fontes.

Superposição de Ruídos Incoerentes
107
Para a superposição de dois ruídos incoerentes, sabendo
que:
Para calcular o valor eficaz temos que integrar sobre um
tempo grande.
A integral do produto no caso de ruídos incoerentes é nula
21
2
2
2
1
2
2= pppppT 
  dtppdtpdtppT 21
2
2
2
1
2
2=dt
2
2
2
1
2
= efefefT ppp 
021  dtpp

Superposição de Ruídos Incoerentes
108
Para a superposição de dois ruídos incoerentes, sabendo
que:
então, o nível de pressão sonora total é dado por:
Onde, LPT : é o nível de pressão sonora total;
L1 e L2 são os níveis de pressão sonora das fontes 1 e 2
respectivamente.
1010
2
0
2
2
2
1
2
0
2 21
10+10==
LL
efefefT
p
pp
p
p 
)10+10(log10log10 1010
102
0
2
10
21 LL
efT
Tp
p
p
L 










Sinais acústicos - Tipos de ruído
109
Segundo sua distribuição temporal, os ruídos podem ser classificados
em:
 Ruído Contínuo: É aquele cuja variação de nível de
intensidade sonora é muito pequena em função do
tempo, (período superior a 15 minutos e com variação de
+ 3 dB).

110
 Ruído Flutuante: É aquele que apresenta grandes
variações de nível em função do tempo.

111
 Ruído Impulsivo: Apresenta picos com duração menor
de 1 segundo, a intervalos superiores a 1 segundo.

112
Os ruídos não contínuos se subdividem em:
 Intermitentes (dentro do intervalo de 15 minutos
variando de + 3 db);
 Pulsantes (variação acima de + 3 db e duração entre
15 minutos e 10 ms);
 Impulsivos ou de impacto (quando o tempo de
duração é inferir a 10 ms segundos);

Percepção Humana do Ruído
113
A percepção auditiva envolve a recepção e a interpretação
de estímulos sonoros através da audição.
Nesta percepção identificam-se algumas habilidades como:
a detecção do som, sensação sonora, discriminação,
localização, reconhecimento, compreensão, atenção e a
memória.
Sendo assim parte do processamento auditivo que envolve
a investigação do sinal acústico integrando a informação
em modelos.

Audibilidade dos sons: Mecanismo de Audição
114
A pressão acústica sonora provoca uma sensação no
homem, dentro da faixa audível, através do seu aparelho
auditivo, o qual é composto por três partes principais:
 ouvido externo;
 ouvido médio;
 ouvido interno.
A transmissão do som obedece a uma sequência de
transformações de energia: sonora, mecânica e elétrica
(impulsos nervosos ao cérebro).

Audibilidade dos sons: Mecanismo de Audição
115
Simulação do caminho percorrido por um som

Análise Espectral da Luz
116
A luz branca é composta de varias cores. Um prisma
permite realizar a decomposição espectral da luz

Análise Espectral da Luz
117
Cada cor está associada a uma luz numa faixa de
frequência determinada.
VERMELHO
ALARANJADO
AMARELO
VERDE
AZUL
VIOLETA

Análise Espectral Do Som
118
Da mesma forma que a luz, um som possui um
espectro:
 Sons graves - são sons de baixa frequência.
 Sons agudos - são sons de alta frequência.

119
Através da análise espectral do som, demonstra-se,
pela Análise de Fourier, que o ruído é uma mistura
complexa de ondas acústicas de frequências
diferentes. A Análise Espectral permite
representar graficamente as amplitudes dos
diferentes componentes.
Densidade Espectral de Potência do Som
Os aparelhos que realizam esta operação são
chamados Analisadores Espectrais.

Transformada de Fourier
Ferramenta matemática para realizar a análise espectral
120

121
O espectro do som será tanto característico da
fonte que o emitiu, como também do meio pelo
qual ele se propagou.
Assim, em alguns casos onde existem dúvidas
sobre a origem do ruído, a análise espectral
permite identificar as fontes.

Exemplos de Sinais
122
time
-A2/2
Frequency
(Hz)
1/T
Arms
Frequency
(Hz)
Sxx(w)Sxx(w)
timex(t)
RANDOMHARMONIC
Power Spectral Density
Signal
T
A
-A
x(t)
TOM PURO SINAL ALEATÓRIO

123
FUNÇÕES
DO TEMPO
ESPECTRO DE
FREQUÊNCIA

Características espectral do ruído de uma aeronave
124

Identificação das Fontes de Ruído de uma Aeronave a
partir do seu espectro
125

Características espectrais do som da 6ª corda de um
violão
126

Características espectrais do som produzido por um
tubo sonoro
127

Conversor Analógico Digital
É um dispositivo eletrônico capaz de gerar uma
representação digital de um sinal a partir de uma
grandeza analógica, normalmente um sinal representado
por um nível de tensão ou intensidade de corrente
elétrica.
128
(i) Sinal analógico (ii) sinal amostrado (iii) sinal quantificado

Estimação Espectral
São métodos utilizando:
 Transformada Rápida de Fourier (FFT). Algoritmo utilizado em
processamento de sinais.
 Técnicas de Processamento Digital de Sinais.
 Métodos de Estimação Espectral
 Método de Welch. Media sobre Periodogramas
 Algoritmos implementados em Analisadores Espectrais.
129

130

Oitavas
É o intervalo entre dois sons cujas frequências estão na
relação 2/1. Para se calcular a distância em oitavas entre
duas frequências basta calcular o logaritmo na base 2 de
seu quociente.
f2=880Hz, f1=440Hz
d(f2,f1)=Log2(2)=1 oitava
Se f2=2f1 então elas estão distantes de 1 oitava.
131
oitavas)(em),(
1
2
212
f
f
Logffd 

Filtros de Faixas de Oitava
O ouvido reage diferentemente para distintas frequências, logo o
espectro em frequência é um elemento importante na caracterização
do som.
Por razões de discriminação em frequências do ouvido, o espectro (a
energia) foi dividido em faixas de oitavas.
132

Faixas de Oitava
As séries de frequências centrais das faixas de oitava normalizadas são
dadas por:
31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 8000 e 16000Hz
Cada faixa de oitava constitui uma janela retangular no domínio das
frequências e cuja frequência no limite superior é duas vezes maior do
que a frequência no limite inferior.
Por exemplo, a faixa de oitava de frequência central f0=1000 Hz tem por
limites:
f1=707 Hz
f2=1414 Hz
133

Faixas de Oitava
As frequências máxima e mínima de uma faixa de oitava são obtidas
como a seguir:
Filtro de Faixa de Oitava: Janela em freqüência entre f1 e f2 .
134
f1 f0 f2 Hz
210 fff 

Faixas de Oitava
135
Representação do espectro em freqüência do som por faixas de oitavas.
O som é subdividido em sons de freqüências diferentes

Medição de Ruído por Faixas de Oitavas
Para simplificar, a informação de uma medida de ruído pode
ser apresentada sob a forma de uma tabela, relacionando
as frequências centrais das faixas de oitavas normalizadas
dos valores de níveis sonoros correspondentes.
Assim um som complexo pode ser decomposto em 9 ou dez
sons em faixas de frequências adjacentes diferentes
136
freq 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Nível 82 80 81 79 78 65 83 78 77

Ruído Branco
Ruído branco - todas as frequências que o compõe
apresentam o mesmo nível de pressão sonora. A energia
contida em cada banda de freqüência de oitava aumenta
em 3 dB por oitava.
137
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000
L 91 94 97 100 103 106 109 112 115

Ruído Rosa
Ruído rosa - a energia contida em cada banda de frequência
é a mesma, sendo possível produzir níveis de ruídos iguais
por diferentes bandas de oitava. Utilizado para fazer
medições sonoras.
Os níveis sonoros por faixas de oitavas são iguais.
138
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000
L 80 80 80 80 80 80 80 80 80

Faixas de Terça de Oitavas
 Para um trabalho mais preciso, cada oitava é dividida
em três (terça de oitava - 1/3).
 As frequências máximas e mínimas das terças de oitava
são calculadas por: f2 =f1 21/3 .
 Aparelhos medidores de pressão sonora podem medir
a energia sonora por faixas de frequência de oitava ou
terça de oitavas utilizando filtros eletrônicos ou
numéricos.
139

140

141
Sinal áudio de vários ruídos (duração 2 minutos 45 segundos)

Análise no domínio do Tempo e Frequência
142
Sonograma do ruído de várias fontes

Frequência de Sons Audíveis
A faixa de frequência onde ocorre a audição de um
indivíduo pode variar em função de vários fatores incluindo
a idade, o sexo, a etnia e a exposição anterior à ruídos
intensos em locais de trabalho
Uma pessoa jovem pode ouvir sons de 20Hz a 20KHz.
Uma pessoa mais velha, sons de 20Hz a 4KHz.
143

144

145
O ouvido responde a uma pressão acústica da ordem de 10-
12 a 10 Pascais e à frequências de 20 Hz a 20 000 Hz.
Os sons abaixo de 16 Hz são chamados de infra-sons, e
aqueles acima de 20 000 Hz, são os ultra-sons.
Ambos não são captados pelo ouvido humano.

Faixas de Frequência de Sons
Espectro de frequências do ouvido humano.
146

Perdas Auditivas
A sensibilidade auditiva nas altas frequências diminui com a
idade naturalmente; esse fenômeno chama-se
PRESBIACÚSIA.
Uma exposição frequente, durante vários anos, a sons
intensos, no cotidiano, pode provocar uma perda auditiva
chamada SOCIOACÚSIA.
Perda de audição causada por consumo de remédios é
chamada NOSOACÚSIA
147

Espectro de Frequência da Fala
A fala cobre uma faixa um pouco abaixo de 200 Hz e um
pouco acima de 10.000 Hz, mas somente a faixa entre 1000
a 2500 Hz é necessária para que a fala seja compreendida.
148

Sonoridade
Uma das características do som é a sua sonoridade, ou melhor, sua
intensidade subjetiva. Ela é uma função da sua intensidade e
frequência.
As curvas de Fletcher-Munson é um conjunto de contornos equal-
loudness para o ouvido humano, determinadas experimentalmente por
Harvey Fletcher e Wilden A. Munson, e relatados em um artigo 1933,
intitulado "Loudness, sua definição, medição e cálculo" no Jornal da
Sociedade acústica da América. [1]
http://www.youtube.com/watch?v=dGQh5bwm_8s
149

Fones
150
As curvas enumeradas de 20 a 100 fones representam iguais
níveis de sonoridade, para tons puros, sendo estas
determinadas através de muitos testes. Nas curvas, verifica-
se que a audição humana, ao mesmo nível de energia, é
menos sensível a baixas do que a médias ou altas
frequências.
Por exemplo, 60 dB a 400 Hz é considerado
alto, quase 50 fones, no entanto os mesmos 60 dB a 63 Hz
correspondem a apenas 40 fones.

Fones
151

Fones Sones
Sone: Unidade proposta para expressar a sensação sonora.
A sensação de sonoridade (Loudness) é multriplicada por dois quando
o nível em fones aumenta de dez fones
Relação entre fones e sones:
152
10
40
2


F
S
SF 10log33,3+40

Fones, Sones e dB(A)
Podemos associar um nível aceitável de ruído (em fones) a
uma utilização eventual de um local:
 0 fone corresponde ao limiar de audibilidade;
 20 fones correspondem ao ruído admissível nos estúdios ;
 30 fones correspondem ao ruído admissível nos hospitais;
 35 fones correspondem ao ruído admissível nos cinemas e
teatros;
 45 a 50 fones correspondem ao ruído admissível nos
apartamentos;
 55 a 60 fones correspondem ao ruído admissível nos
escritórios.
153

Ruidosidade
Uma outra forma de avaliação do ruído Utilizada
principalmente em aviação consiste em comparar o
incômodo provocado por dois ruídos diferentes.
Compara-se o incômodo causado por um ruído branco
filtrado numa faixa de oitava de 1000Hz, o de nível de n dB,
com o ruído filtrado numa faixa de oitava.
No caso em que o incômodo é o mesmo, os dois ruídos vão
ter o mesmo PNL dB (Nível de Ruído Percebido).
Existe uma unidade similar ao Sone, que é chamada Noy.
154

Avaliação Subjetiva de Sons Complexos
Efeito de Mascaramento Sonoro
No caso de sons complexos, um procedimento foi
estabelecido para calcular o seu nível em sones.
O nível total em sones será calculado através da
seguinte fórmula:
155
máximaSomaae
)(3,0
MAX
MAXiMAXT
SOnde
SSSS  
SF 10log33,3+40

Fones, Sones e dB(A)
Passagem de dB por faixas de oitavas para fones
156
Cálculo do Nível de Sonia de um Ruído
Freq. 63 125 250 500 1000 2000 Total
Nível 62 53 42 47 45 47
Fones 20 22 28 46 45 47
Sones 0.25 0.28 0.44 1.5 1.4 1.6
Sonia Total 2.76
Fonia Total 54.7

Medição de Ruído
Ao invés de se utilizar o fone, foram propostos métodos
simplificados de avaliação subjetiva do ruído através do uso
de filtros eletrônicos de ponderação, simulando a resposta
do ouvido humano.
Um "decibelímetro" fornece a medida do ruído para vários
tipos de ponderação: "A", "B", "C", etc, como mostra a
figura a seguir:
157

158

Curvas de Ponderação
159
freqüência em Hz
respostarelativaemdB
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
+10
0
10 20 50 100 200 500 1K 2K 5K 10K 20K
C
D
D
B
B+C
A
A

Curva de Ponderação A
A curva de ponderação A, embora originalmente destinada
apenas para a medição de sons de baixo nível (cerca de 40
fones), agora é comumente utilizado para a medição de
nível de ruído ambiente e ruído industrial, bem como na
avaliação de dano potencial à audição e outros efeitos sobre
a saúde de ruído em todos os níveis sonoros.
160

Curvas de Ponderação
161
dB (A), dB (B), dB (C), dB (D)

162
Tabela de Conversão
(dB) A, B, C

Passagem de dB por faixas de oitavas para dB(A)
163

Passagem de dB por faixas de oitavas para dB(C)
164
Freq 63 125 250 500 1k 2K Total
L 62 53 42 47 45 47
Pond C -0,8 -0,2 0 0 0 -0,2
Lc 61,2 52,8 42 47 45 46,8 62,18603
Aux 1318257 190546,1 15848,93 50118,72 31622,78 47863,01

165
Cálculo do Nível Sonoro em dB(A) a partir dos Níveis
por Faixas De Oitavas
Freq 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 total
NPS dB 87 84 80 81 78 79 70 67 91
Pond. A -26,2 -16,1 -8,6 -3,2 0 +1,2 +1 -1,1
NPS dB(A) 61 68 71 78 78 80 71 66 84

Sensação Sonora – Percepção de Mudanças de Níveis
de Pressão Sonora
A tabela seguinte apresenta resultados qualitativos sobre a
mudança de percepção do som com uma mudança de seu
nível de pressão sonora.
166
MUDANÇA DE NÍVEL DE INTENSIDADE MUDANÇA NA PERCEPÇÃO DA
INTENSIDADE DO RUÍDO
1 dB Quase despercebida
3 dB Perceptível
5 dB claramente perceptível
10 dB 2 vezes ( ou metade) mais alto
18 dB muito mais alto ou mais quieto

Efeitos Adversos do Ruído no Homem (REVISÃO)
 DIURNOS
 Interferência na habilidade em desenvolver tarefas
 Interferência na comunicação oral
 Interferência no ensino
 Incômodo
 NOTURNOS
 Interferência no sono
 Incômodo
 Referencia World Health Organization Community Noise
 A cada efeito adversos do ruído procura-se associar uma métrica
167

Efeitos Adversos do Ruído no Homem
 SURDEZ
Pessoas submetidas a altos níveis de ruído durante
um longo período de tempo podem desenvolver
surdez. Com relação a esse tipo de problema, os
casos em ambientes urbanos são raros.
168

169

LÓGICA FUZZY
 Conjuntos Fuzzy
 Lógica Fuzzy
 Systema especialista Fuzzy
 Fuzzificação
 Inferencia
 Defuzzificação
170

Sistema de Informações Geográficas
 TRANSCAD
 ARCGIS
171

Processamento de Sinais
 ANALISE ESPECTRAL.
 TRANSFORMADA RÁPIDA DE FOURIER.
 ESTIMAÇÃO ESPECTRAL.
 WAVELET TRANSFORM.
172

Interferência Na Comunicação
 Distancia (Maior a distancia menor a inteligibilidade)
 Esforço Vocal
 Ruído no Ambiente
 Reverberação
173

174
ROBINSON:
Nível de poluição sonora (LNP)
LNP=LAeq+2,56
Se a distribuição é gaussiana:
LNP = LAeq + (L10-L90)
Noise Pollution Level

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