Acustica ambiental modulo 03 ago2019

ACÚSTICA AMBIENTAL
MÓDULO 03 – Propagação do
Ruído em Ambientes Externos
PROFESSOR JULES SLAMA
EMAIL: JULESSLAMA@YAHOO.COM.BR
SLAMAACUSTICA.COM.BR

Introdução
Desafios para o mundo atual
 Definir/caracterizar as fontes, considerando que o som
propaga-se à partir de um conjunto de fontes industriais
ou urbanas. Temos dois casos possíveis quanto aos tipos
de fontes: Fixas e móveis.
 Implementar a Acústica Previsional (interior e exterior)
 Limitar a emissão sonora das fontes, ou seja, promovendo
a produção de fontes menos ruidosas.
CURSO ACÚSTICA AMBIENTAL - MÓDULO 03
PROF. JULES GHISLAIN SLAMA
2

Introdução - Definições
─ Labeling: Declaração de emissão sonora de uma fonte de
Potência Sonora ou Nível Sonoro a certa distância (15m,
7.5)
─ Buy quiet program: Especificações acústicas das
empresas, relativas às propriedades de emissão sonora
das fontes.
─ Ruído em Comunidade, Ruído Ocupacional.
3

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

Objetivos
1. Apresentar método padrão para cálculo do nível de
pressão sonora em uma localização determinada;
2. Apresentar como os fatores climáticos podem afetar a
propagação do som em ambientes externos;
3. Apresentar o método analítico (padrão internacional)
utilizado para calcular a atenuação do nível de pressão
sonora devido a absorção atmosférica:
ISO 9613: partes 1 e 2
5

Propagação do Ruído em Ambientes Externos
6
Fonte Pontual
Campo sonoro de uma fonte de dimensão finita situada a
uma grande distância do receptor.
Onde:
Lp é o nível de pressão sonora
Lw é o nível de potência sonora da fonte
D é o termo que contém as influências externas
Decréscimo do som com a distância: 6 dB/dd (dd  Dobro da distância)
D
r
r
fQfLfrL wp  )
4
(log10)),,((log10)(),,,( 2
2
0
1010



Separação: distância e ângulos
No caso de uma fonte de dimensões finitas, a grandes
distâncias, o campo sonoro pode ser separado em uma
parte que depende do raio e em outra que depende dos
ângulos de emissão.
P(r,,) = R(r) (,)
7

Propagação do Ruído em Ambientes Externos
8
Fonte Linear
Caracteriza-se pela potência sonora por metro linear.
Lp(r) = 10log( Wm/ Wm0 ) + 10log (r0/ 2πr)
Onde:
r0 é a distância de referência= 1m
Lp é o nível de pressão sonora
Wm é a potência sonora da fonte por metro linear
Wm0 é potência sonora de referência 10-12watt por metro linear
Decréscimo do som com a distância: 3 dB/dd

Fonte Superficial de Dimensão Finita
Campo sonoro de uma fonte de dimensão finita situada a uma
distância relativamente pequena de uma superfície radiadora (r < S 1/2).
─ Fontes omnidirecionais: LpT =  LpI , para os quais r  S 1/2 .
─ Fontes não omnidirecionais: válido para S > 1m² e frequências
f >> 100 / S 1/2 .
Lp = Lw + 10log( 2 / 4r2 ) + 5dB
ou Lp = Lw – 20logr – 3dB
ou Lp = Lpi – R + 10logS – 20logr – 9dB
Onde Lpi é o nível de pressão sonora no interior do campo difuso.
9

Potência sonora emitida por uma superfície S
Potência sonora emitida por uma superfície S: parede, teto,
etc.
Lw = Lp – 3 dB - R + 10logS
Sendo:
Lp o nível de pressão sonora no campo difuso dentro da sala;
Lw o nível de potência sonora irradiado pela superfície.
Nota 1: Transmissão do som pelas aberturas:
Grandes aberturas (Ex.: portas)  R = 0.
Paredes duplas (afastadas)  R = 25 + 25 = 50 dB
Paredes duplas (próximas)  R = 25 + 5 = 30 dB
10

Finita
Representa o campo sonoro de uma fonte de dimensão
finita situada a uma distância relativamente pequena de
uma superfície radiadora (r < S1/2).
Fontes omnidirecionais:
LpT =  LpI , para os quais r  S1/2
11

Fonte Superficial de Dimensão Finita
Fontes não omnidirecionais
Exemplo: Hangar
Válido para S > 1m2 e frequências f >> 100 / S ½
Lp = Lw + 10log( 2 / 4πr2 ) + 5dB
ou Lp = Lw – 20logr – 3dB
ou Lp = Lpi – R + 10logS – 20logr – 9dB
Onde:
Lpi é o nível de pressão acústica no interior do campo difuso.
12

Método Padrão: Cálculo da Propagação do Som
Potência sonora emitida por uma superfície S (parede, teto,
etc)
Lw = Lp – 3 dB - R + 10logS
Sendo:
Lp o nível de pressão sonora no campo difuso dentro da sala
Lw o nível de potência sonora irradiado pela superfície.
Nota 1: Transmissão do som pelas aberturas
Grandes aberturas (ex. portas) R = 0.
Paredes duplas (afastadas) R = 25 + 25 = 50 dB.
Paredes duplas (próximas) R = 25 + 5 = 30 dB.
13

Reflexão e Barreiras
Quando existe um obstáculo entre uma fonte e um
receptor, dois efeitos principais ocorrem:
─ Reflexão do som numa direção diferente;
─ Difração do som: modificação do campo sonoro na região
do receptor.
─ Sem Barreira: Lp1 = Lw + 10log( Q/ 4πr2 )
─ Com Barreira: Lp2 = Lw + 10log( Q/ 4πr2 ) – D
Onde, D é a perda por inserção da barreira. D = Lp1- Lp2
14

Reflexão e Barreiras
Perda por Inserção da Barreira = Lp1 – Lp2
Fórmula de Maekawa:
D = 10 log(20N) = 10 log N + 13
Onde:
D é a perda por inserção da barreira
N é o número de Fresnel: N = 2 δ/λ = 2 f δ/c
δ é a diferença de trajeto por cima e através da barreira = A+B-C
λ é o comprimento de onda.
15

Redução Sonora de uma barreira em função do
Número de Fresnel
16

Fórmula modificada
 D(N) = 10 log10(20N+3) dB
 Nesta fórmula, o valor da perda por inserção para valores
de N proximos de 0 é proximo a aquela proposta por
Kurze Anderson
 D(0)= 10 log10(3)= 5dB
17

Fórmulas de Kurze-anderson
18
Número de Fresnel na região de sombra
Atenuação na região de sombra da
barreira
Atenuação na região de
incidência rasante
Região fora da sombra

Difração e Barreiras
Difração para uma barreira infinita
 Difração Simples
19
(a)

Keller – Teoria Geométrica da Difração (TGD)
20
Efeitos da reflexão pelo solo

 Difração Dupla
21
(c) (b)

 Difração para uma barreira finita
22
Deff = -10log(10–D1/10 +10–D2/10 +10–D3/10 -10–D3/10 –D1/10 -10–D1/10 –D2/10)

Influência Atmosférica na Propagação do Som
Atenuação do nível de pressão sonora devido a absorção
atmosférica, para diferentes condições climáticas.
Influências atmosféricas:
─ Vento
─ Temperatura
─ Solo
─ Vegetação
─ Absorção molecular
23

Influência do Vento na Propagação do Som
O efeito do gradiente de velocidade do vento deve dobrar
a frente de onda e curvar os raios sonoros.
Ventos que se deslocam no sentido oposto ao do som,
curvam os raios sonoros para cima e criam uma região de
sombra.
Ventos que se deslocam no sentido do som, curvam os
raios sonoros para baixo e produzem um realce no nível.
24

25

26
Amplificação do som em
função da velocidade do
vento

Influência do Gradiente de Temperatura na
Propagação do Som
A temperatura é outra característica que influencia na
velocidade do som.
Propagação do som em condição “normal”. Ocorre
normalmente durante o dia.
27

Influência do Gradiente de Temperatura na
Propagação do Som
Propagação do som em condição “inversa”. Ocorre
normalmente durante a noite.
28

Efeitos do Solo na Propagação do Som
O efeito do solo se torna menos importante com a altitude.
O efeito do solo pode ser bastante sensível para frequências
de aproximadamente 250 a 500 Hz. Considerando que este
efeito será fortemente influenciado pelo vento, pelas
barreiras, etc. Determinando o caráter curvo da transmissão,
o efeito do solo raramente ultrapassa a 25 dB.
29

Efeitos do Solo
30

Efeitos da Vegetação
A influência da vegetação (matas, florestas, etc) consiste em
um conjunto de reflexões, dispersões e absorções da
vegetação.
Somente uma vegetação densa, plantada sobre uma grande
extensão de terra, permitirá obter uma atenuação sonora
apreciável.
31

Efeito da Absorção Molecular
A atenuação pela absorção molecular se manifesta à longas
distâncias (dB/100m) e, principalmente em altas
frequências.
Conforme a onda sonora se propaga através do ar, uma
pequena proporção de energia é absorvida (convertida em
calor) pelo próprio ar.
O principal mecanismo é o ajuste na vibração das moléculas
de oxigênio e nitrogênio presentes no mesmo.
32

Efeito da Absorção Molecular
A energia é também extraída da viscosidade, da temperatura
e, principalmente, da umidade relativa do ar.
Ressaltando que a perda de energia é diferente para
diferentes frequências de som.
33

ISO 9613-2
“ACOUSTICS – ATTENUATION OF SOUND DURING PROPAGATION
OUTDOORS – PART 2: GENERAL METHOD OF CALCULATION”
34

Objetivo da ISO 9613-2
Calcular a atenuação do som na propagação em ambientes
externos para:
 Predição do nível de pressão sonora ponderado em A
contínuo equivalente com vento a favor (condições
meteorológicas de propagação favoráveis) a partir de
fontes sonoras de potência sonora conhecida;
 Predição do nível de pressão sonora ponderado em A
médio de um longo tempo de medição sob condições
meteorológicas variadas a partir de fontes sonoras de
potência sonora conhecida.
35

Nível de pressão sonora ponderado em A
contínuo equivalente com vento a favor
Onde:
n é o número de contribuições (fontes e caminhos);
m é o número de bandas de oitava de 63 Hz à 8 kHz;
LfTij (DW) é o nível de pressão sonora em banda de oitava contínuo
equivalente com vento a favor correspondente a contribuição i e a
banda de oitava j [dB];
Afj é a ponderação A em frequência na banda de oitava j [dB].
36
 
  
  AdB
AL
DW
n
i
m
j
DW
AT
fjfTij
L 















   

1 1
10
10 10log10

Detalhamento
37
 
 
  
  
totallog10
ãocontribuiçuma
faixasastodasparaa"logaritmicsoma"log10
aconsideradfaixanaAponderaçãoaplicação
frequenciadefaixaumaão,contribuiçuma
1 1
10
10
1
10
10
10
10

























 

 



n
i
m
j
DW
m
j
DW
fjfTij
fTij
AL
AL
DW
DW
fjfTij
fjfTij
AL
L

Nível de pressão sonora em banda de oitava
contínuo equivalente com vento a favor
Lw é o nível de potência sonora em banda de oitava [dB];
Dc é a correção de direcionalidade [dB];
A é a atenuação em banda de oitava [dB].
Obs.: Se somente for conhecido o nível de potência sonora ponderado em
A DEVE ser utilizada a atenuação para a banda de 500 Hz.
38

Nível de potência sonora e correção de
direcionalidade
O nível de potência sonora deve ser determinado a partir de
medições, por exemplo, como descrito na ISO série 3740;
A correção de direcionalidade descreve o quanto o nível de
pressão sonora contínuo equivalente proveniente de uma
fonte sonora pontual desvia do nível de uma fonte pontual
omnidirecional. Para uma fonte sonora pontual
omnidirecional irradiando no campo livre essa correção é
nula;
39

Atenuação
A atenuação é dada por:
Adiv é a atenuação devida à geometria de irradiação [dB];
Aatm é a atenuação devida à absorção atmosférica [dB];
Agr é a atenuação devida ao tipo de solo [dB];
Abar é a atenuação devida à barreira acústica [dB];
Amisc é a atenuação devida a outras causas [dB].
40

Atenuação devido à geometria de irradiação
Esta atenuação considera o espalhamento esférico no campo
livre de uma fonte sonora pontual e é dada por:
d é a distância entre a fonte e o receptor [m];
d0 é a distância de referência [m] - d0 = 1 m.
41

Atenuação devido à absorção atmosférica
Esta atenuação é dada por:
α é o coeficiente de atenuação atmosférica para cada banda
de oitava [dB/km] (Tabela 1);
Obs.: Neste caso, d é indicado em m.
42

Atenuação devido à absorção atmosférica
Tabela 1 - Coeficiente de atenuação atmosférica para cada banda de oitava.
43
Temperatu
ra(oC)
Umidad
e (%)
Coeficiente de atenuação atmosférica, dB/km
Frequência, Hz
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
10 70 0,1 0,4 1,0 1,9 3,7 9,7 32,8 117
20 70 0,1 0,3 1,1 2,8 5,0 9,0 22,9 76,6
30 70 0,1 0,3 1,0 3,1 7,4 12,7 23,1 59,3
15 20 0,3 0,6 1,2 2,7 8,2 28,2 88,8 202
15 50 0,1 0,5 1,2 2,2 4,2 10,8 36,2 129
15 80 0,1 0,3 1,1 2,4 4,1 8,3 23,7 82,8

Atenuação devido ao tipo de solo
O método geral só é aplicado a solos aproximadamente lisos, seja
horizontal ou inclinado. Pelo método geral, a atenuação é determinada
primordialmente pelos solos próximos à fonte e ao receptor.
São definidas três regiões distintas para a determinação da atenuação:
Figura 1 – Três regiões distintas para a determinação da atenuação devida ao tipo de solo.
dp é a distância entre a fonte e o receptor projetada sobre o solo [m];
hs é a altura da fonte [m];
hr é a altura do receptor [m].
44

São definidas três categorias de solos refletores para a
determinação da atenuação:
─ Solo com pouca porosidade: pavimentação, concreto,
água, gelo. Fator G = 0;
─ Solo poroso: grama, árvore ou outra vegetação.
Fator G = 1;
─ Solo misto: possui solo com pouca porosidade e solo
poroso. Fator G entre 0 e 1 proporcional a região de solo
poroso.
45

As é a atenuação para a região da fonte especificada pelo fator Gs [dB]
(Tabela 2);
Ar é a atenuação para a região do receptor especificada pelo fator Gr [dB]
(Tabela 2);
Am é a atenuação para a região entre a fonte e o receptor especificada
pelo fator Gm [dB] (Tabela 2).
46

Tabela 2 – Equações para o cálculo das contribuições para a atenuação
devida ao tipo de solo.
47
Frequência (Hz) As ou Ar (dB) Am (dB)
63 –1,5 –3q
125 –1,5 + G x a’(h)
–3q (1 – Gm)
250 –1,5 + G x b’(h)
500 –1,5 + G x c’(h)
1000 –1,5 + G x d’(h)
2000 –1,5 (1 – G)
4000 –1,5 (1 – G)
8000 –1,5 (1 – G)

48
Figura 2 – Constante a’(h).

49
Figura 3 – Constante b’(h).

Atenuação devida ao tipo de solo
50
Figura 4 – Constante c’(h).

51
Figura 5 – Constante d’(h).

52

Atenuação devido à barreira acústica
Um objeto é considerado uma barreira acústica se:
─ Sua densidade superficial for ao menos 10 kg/m²;
─ Sua superfície for fechada; e,
─ Suas dimensões horizontais perpendiculares a linha fonte-
receptor forem maiores que o comprimento de onda de
interesse.
53

Efeito da difração na borda superior da barreira:
Efeito da difração nas bordas laterais da barreira:
Dz é a atenuação da barreira para cada banda de oitava [dB].
54

Atenuação da barreira acústica:
C2 = 20, quando inclui o efeito de reflexão no solo;
C2 = 40 quando não inclui;
λ é o comprimento de onda do som [m].
55

C3 = 1 para difração simples.
Para difração dupla:
56
Difração simples e difração dupla.

z é a diferença entre os caminhos. Para difração simples:
dss é a distância entre a fonte e a primeira difração na borda [m];
dsr é a distância entre a segunda difração na borda e o receptor [m];
a é a componente da distância entre a fonte e o receptor paralela a
borda [m];
d é a distância entre a fonte e o receptor na ausência da barreira [m].
57

Para difração dupla:
Kmet = Fator de correção para efeitos meteorológicos
58

Reflexões sonoras
As reflexões devem ser consideradas se:
─ Forem especulares;
─ Se o coeficiente de reflexão da superfície refletora for
maior que 0,2; e,
─ Se a superfície refletora for larga o suficiente comparada
com o comprimento de onda de interesse.
59

Reflexões sonoras
As reflexões são tratadas como fontes-imagem. O nível de
potência sonora de uma fonte-imagem deve ser calculado
como:
ρ é o coeficiente de reflexão do som (Tabela 3);
DIr é a diretividade da fonte na direção do receptor [dB].
60

Reflexões sonoras
Tabela 3 – Estimativas de coeficientes de reflexão do som.
61
Objeto Coeficiente de reflexão do som
Paredes duras e lisas 1
Paredes de construções com janelas 0,8
Paredes de fábricas com 50% da
superfícies consistindo de
escapamentos, instalações ou dutos
0,4
Instalações abertas (dutos, torres, etc) 0

Atenuação devido a outras causas
Atenuações devida a presença de:
─ Área de mata;
─ Área industrial;
─ Área habitada.
62

Atenuação devido à área de mata
63
Distância de
propagação (m)
Frequência (Hz)
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
10 ≤ df ≤ 20 0 dB 0 dB 1 dB 1 dB 1 dB 1 dB 2 dB 3 dB
20 ≤ df ≤ 200
0,02
dB/m
0,03
dB/m
0,04
dB/m
0,05
dB/m
0,06
dB/m
0,08
dB/m
0,09
dB/m
0,12
dB/m
Figura 7 – Atenuação devido à área de mata.
Tabela 4 – Atenuação / coeficiente de atenuação devido à área de mata.
Obs.: Para distâncias de propagação acima de 200 m deve-se utilizar a atenuação para a
distância de 200 m

Atenuação devido à área industrial
64
Figura 8 – Atenuação devido à área industrial.
Tabela 5 – Coeficiente de atenuação devido à área industrial
Frequência (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Coeficiente de
atenuação, dB/m
0 0,015 0,025 0,025 0,02 0,02 0,015 0,015
Obs.: Valor máximo de 10 dB.

Atenuação devido à área habitada
Obs.: Valor máximo de 10 dB (A).
B é a densidade das construções ao longo do caminho de
propagação (área das construções / área total);
db é o comprimento do caminho de propagação
(determinado conforme Figura 8) [m];
65

Atenuação devido à área habitada
Caso as construções formem uma linha bem definida
próximo a uma rodovia, ferrovia, ou corredor similar, o
termo adicional abaixo deve ser incluído.
“p” é o percentual do comprimento da fachada em relação
ao comprimento total de rodovia ou ferrovia (≤ 90%). Caso a
atenuação devida ao tipo de solo seja maior que a
atenuação devida à área habitada, a atenuação devida à
área habitada deverá ser desconsiderada.
66

Nível de pressão sonora ponderado em A
médio de um longo tempo
67
Cmet é a correção para as condições meteorológicas
[dB(A)].

Correção para as condições meteorológicas
C0 é um fator em decibels que depende de estatísticas
meteorológicas para a velocidade e direção do vento e para
o gradiente de temperatura. A experiência indica que os
valores de C0 estão entre 0 dB(A) e 5 dB(A) e que valores
acima de 2 dB(A) são exceção.
68

Referências
 ISO 9613-2 “Acoustics – Attenuation of sound during propagation
outdoors – Part 2: General method of calculation” (1996).
 ISO 3741:1999, Acoustics — Determination of sound power levels
of noise sources using sound pressure — Precision methods for
reverberation rooms.
of noise sources using sound pressure — Precision methods for
reverberation rooms.
 ISO 3743-2:1994, Acoustics — Determination of sound power levels
of noise sources using sound pressure — Engineering methods for
small, movable sources in reverberant fields — Part 2: Methods for
special reverberation test rooms.
69

Referências
of noise sources using sound pressure — Engineering method in an
essentially free field over a reflecting plane.
 ISO 3745:—1), Acoustics — Determination of sound power levels of
noise sources using sound pressure — Precision methods for
anechoic and hemi-anechoic rooms.
of noise sources using sound pressure — Survey method using an
enveloping measurement surface over a reflecting plane.
 ISO 3747, Acoustics — Determination of sound power levels of
noise sources using sound pressure — Comparison method in situ.
70

Referências
of noise sources using sound intensity — Part 1: Measurement at
discrete points.
of noise sources using sound intensity — Part 2: Measurement by
scanning.
 ISO 12001, Acoustics — Noise emitted by machinery and
equipment — Rules for the drafting and presentation of a noise test
code.
 IEC 61672-1, Electroacoustics — Sound level meters — Part 1:
Specifications.
71

Acustica ambiental modulo 03 ago2019

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Acustica ambiental modulo 03 ago2019

Semelhante a Acustica ambiental modulo 03 ago2019 (7)

Acustica ambiental modulo 03 ago2019