Acustica ambiental modulo 01 introdução jul2017

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

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

Acústica Básica
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

Acústica Básica
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 10152
ISO1996. Cálculo do SEL para uma serie
temporal de níveis sonoros de 1 em 1 segundo.
8

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

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

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

ISO 1996
CENÁRIO EM ACÚSTICA
AMBIENTAL
PRINCIPAIS ELEMENTOS QUE PERMITEM
DESCREVER O PROBLEMA

Aspectos Gerais
Considerar quatro elementos que constituem o cenário:
1.Meio de Propagação
2.Fontes Sonoras e Campo
3.Receptores e usos
4.Comportamento
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.
 SENSO 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

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).
36

Mecânica dos fluidos
3 equações de conservação não-lineares
Conservação da massa
Conservação da quantidade de movimento
Conservação da energia
Linearização Substituir
P(t) por PE + p(t), V(t) por VE + v(t)
PE pressão do escoamento, VE velocidade do escoamento
37

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)
38

Equação de d’alembert
(a ver num livro de acústica física)
39

Propagação do Som
40

41
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)
42

Velocidade do Som em Diversos
Meios
Vsom sólidos > Vsom líquidos > Vsomno 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.
44

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.
45
λ =
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.
46
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.
47

Comprimento de Onda e
Frequência
48

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).
49

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 T apropriado. A sensação sonora é
função da pressão média quadrática.
A pressão eficaz é a raiz quadrada da pressão
quadrática média.
50
( ) ∫
+
=
Tt
t
rms dttp
T
p 22
)(
1

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.
51

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 localizaçã
A Acústica Previsional Métodos matemáticos utilizados
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)
52

Fontes Sonoras Urbanas
53

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.
54

55

Intensidade Sonora (I)
A intensidade sonora 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.
56

Fluxo de potência sonora através de uma superfície
elementar dS .
Potência total de uma fonte (integral numa superficie
em torno de uma fonte)
Onde:
57
dSnIdW

=
∫= dSnIW

.
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
58
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
59
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
ρ = densidade do meio, kg / m3
c = velocidade som no meio, m/s
60
( )
c
p
I rms
ρ
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.
61

Fator de Direcionalidade (Q )
62

Relação entre Intensidade Sonora e
Potência Sonora para uma fonte pontual
63
Em campo afastado, separabilidade.
2
4
)(
),,(),,,(
r
fW
fQfrI
π
ϕθϕθ =

Índice de Diretividade (DI)
64
É definido como:

Modelos de ondas
65
Ondas Longitudinais (ondas sonoras) as partículas se
deslocam paralelamente a direção de propagação da onda
Ondas Transversais (ondas na superfície da água) as
partículas se deslocam perpendicularmente a direção de
propagação da onda. Exemplo: vibrações em paredes

Principais Modelos de Ondas
Sonoras
66
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.

Sonoras
67
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.

Sonoras
68
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
69
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
70
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).
71

Decibel
Nível de uma grandeza energética S, em decibéis.
72
)(log10
0
10
S
S
LS =

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).
73
)(log20)(log10
0
102
0
2
10
p
p
p
p
L rmsrms
p ==

Nível de pressão 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).
75
)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.
76

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.
77
)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
Passando para níveis:
Na qual r0 é a distância de referencia=1m
78
2
4 r
W
QI
π
=
2
2
0
0
2
0
0
00 44
1
r
r
W
W
Q
rI
W
W
W
Q
I
I
ππ
==
)
4
(log10)),((log10),,( 2
2
0
1010
r
r
QLrL wI
π
ϕθϕθ ++=

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 Lppara uma determinada frequência.
Divergência Geométrica e Direcionalidade
79
( )
c
p
I rms
ρ
2
=
)
4
(log10)),,((log10)(),,,( 2
2
0
1010
r
r
fQfLfrL wI
π
ϕθϕθ ++=
)
4
(log10)),,((log10)(),,,( 2
2
0
1010
r
r
fQfLfrL wp
π
ϕθϕθ ++=
11)(log20)),,((log10)(),,,(
0
1010 −−+=
r
r
fQfLfrL wp ϕθϕθ

Relação entre níveis de Pressão e Potência
Sonora
80
)
4
(log10)),,((log10)(),,,( 2
2
0
1010
r
r
fQfLfrL wp
π
ϕθϕθ ++=

Adição logarítmica de níveis
sonoros
81
)10+10(log10log10 1010
102
0
2
10
21 LL
efT
Tp
p
p
L =








=
Onde
L1 e L2 são dois níveis sonoros
LPT é o nível total
)10+10(log10 1010
1021
21 LL
LL =⊕

Composição de Níveis de
Pressão Sonora
82
Adição de níveis sonoros
Sejam L1 e L2 os dois níveis a serem 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

Pressão Sonora
83
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

Pressão Sonora
84
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

Pressão Sonora
85
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
86
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
87
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
88
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
89
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
90
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
91
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).

92
Ruído Flutuante: É aquele que apresenta grandes
variações de nível em função do tempo.

93
Ruído Impulsivo: Apresenta picos com duração
menor de 1 segundo, a intervalos superiores a 1
segundo.

94
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
95
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
96
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
97
Simulação do caminho percorrido por um som

Análise Espectral da Luz
98
A luz branca é composta de varias cores. Um prisma
permite realizar a decomposição espectral da luz

Análise Espectral da Luz
99
Cada cor está associada a uma luz numa faixa de
frequência determinada.
LUZ
BRANCA
VERMELHO
ALARANJADO
AMARELO
VERDE
AZUL
VIOLETA

Análise Espectral Do Som
100
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.

101
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.
Os aparelhos que realizam esta operação são
chamados Analisadores Espectrais.

102
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
103
time
-A2
/2
Frequency
(Hz)
1/T
Arms
Frequency
(Hz)
Sxx(ω)Sxx(ω)
timex(t)
RANDOMHARMONIC
Power Spectral Density
Signal
T
A
-A
x(t)
TOM PURO SINAL ALEATÓRIO

104
FUNÇÕES
DO TEMPO
ESPECTRO DE
FREQUÊNCIA

Transformada de Fourier
Ferramenta matemática para realizar a análise espectral
105

Características espectral do ruído de uma
aeronave
106

Identificação das Fontes de Ruído de uma
Aeronave a partir do seu espectro
107

Características espectrais do som da 6ª
corda de um violão
108

Características espectrais do som
produzido por um tubo sonoro
109

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.
110
(i) Sinal analógico (ii) sinal amostrado (iii) sinal quantificado

Estimação Espectral
São métodos utilizando:
Transformada Rápida de Fourier (FFT).
Técnicas de Processamento Digital de Sinais.
Método de Welch. Media sobre Periodogramas
Algoritmos implementados em Analisadores Espectrais.
111

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.
112
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.
113

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
114

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 .
115
f1 f0 f2 Hz
210 fff =

Faixas de Oitava
116
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
117
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.
118
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.
119
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.
120

121

122
Sinal áudio de vários ruídos (duração 2 minutos 45 segundos)

Análise no domínio do Tempo e
Frequência
123
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.
124

125

126
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.
127

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
128

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.
129

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
130

Fones
131
As curvas enumeradas de 20 a 100 fones representam
iguais níveis de sonoridade, sendo esta determinada
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
132

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:
133
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.
134

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.
135

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:
136
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
137
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:
138

139

Curvas de Ponderação
140
f r e q ü ê n c i a e m H z
respostarelativaemdB
- 7 0
- 6 0
- 5 0
- 4 0
- 3 0
- 2 0
- 1 0
+ 1 0
0
1 0 2 0 5 0 1 0 0 2 0 0 5 0 0 1 K 2 K 5 K 1 0 K 2 0 K
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.
141

Curvas de Ponderação
142
dB (A), dB (B), dB (C), dB (D)

143
Tabela de
Conversão (dB) A,
B, C

Passagem de dB por faixas de oitavas para
dB(A)
144

Passagem de dB por faixas de oitavas para
dB(C)
145
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

146
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.
147
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
148

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.
149

150

LÓGICA FUZZY
Conjuntos Fuzzy
Lógica Fuzzy
Systema especialista Fuzzy
Fuzzificação
Inferencia
Defuzzificação
151

Sistema de Informações
Geográficas
TRANSCAD
ARCGIS
152

Processamento de Sinais
ANALISE ESPECTRAL.
TRANSFORMADA RÁPIDA DE FOURIER.
ESTIMAÇÃO ESPECTRAL.
WAVELET TRANSFORM.
153

Interferência Na Comunicação
Distancia (Maior a distancia menor a inteligibilidade)
Esforço Vocal
Ruído no Ambiente
Reverberação
154

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