Sino-Italian Ecological and Energy Efficient Building - SIEEB

Sino-Italian Ecological and Energy Efficient Building - SIEEB
Conforto Ambiental – Acústica
Arquitetônica
UNIDADE I – Acústica Arquitetônica –
Conceitos Básicos e Condicionamento
Acústico
Março de 2012
Prof. Dr. Eduardo Grala da Cunha

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA
• Objetivos do Módulo I:
– Compreender as possibilidades de atuação do
profissional no ambiente construído considerando as
necessidades de adequação ao condicionamento e
isolamento acústico necessários;
– revisar os conceitos básicos da acústica arquitetônica;
– entender o que é e como é desenvolvido o projeto de
condicionamento acústico;
– verificar aspectos gerais da NBR 12179 – Tratamento
acústico em recintos fechados.

INTRODUÇÃO – MÓDULO I
• SUMÁRIO
– 1. Introdução
– 2. Conceitos Físicos do Som
• 2.1 Som, ruído e ondas
• 2.2 Intensidade Sonora
• 2.3 Características do Som
– 3. Acústica Arquitetônica
• 3.1 Estudo da Morfologia do Local e Estudo Geométrico
Acústico
• 3.2 Cálculo do Tempo de Reverberação – NBR 12179
• 3.3 Materiais, usos, aplicações e estratégias

1. Introdução
• 1.1 Som e Ruído
• Som – sensação produzida no sistema auditivo
a partir da vibração de um meio elástico (ar,
água, corpos, entre outros).
– Variação da pressão do ambiente detectável pelo
sistema auditivo.

1. Introdução
–Ruído – é um som indesejável (ruído do trânsito,
ruído das turbinas de um avião, ruído de uma casa
noturna no entorno edificado – ações judiciais);
– O ruído repercute:
a) No aparelho auditivo – trauma acústico (temporário ou
permanente);
b) Nas atividades do cérebro – indivíduo necessita de 20% a
mais de energia para efetuar tarefas com intenso barulho;
c) Em vários órgãos – ação reflexa (influenciando pressão
arterial, composição hemática, perda de equilíbrio e
vômitos);
d) Atividade física e mental;

1. Introdução
• São necessárias as seguintes preocupações:
Tratamento acústico
Condicionamento
acústico
Isolamento
acústico
03/12/2012 04/12/2012

2. Conceitos Físicos do Som
• 2.1 – Ondas
– Movimentos oscilatórios que se
propagam num meio devido a
uma perturbação. Nesses
movimentos somente energia é
transferida, não havendo
transporte de matéria. Ex: pedra em
um lago
– Classificação: Mecânicas e
Eletromagnéticas.
– Ondas Sonoras: São aquelas que
necessitam de um meio elástico
para se propagar.

10
• 2.1 Ondas:
• Elementos constituintes de uma
onda:(Estas características definem as
estratégias no projeto arquitetônico no que diz
respeitos a revestimentos e fechamentos
horizontais e verticais.)
• Comprimento de Onda (λλλλ): é a
distância entre duas cristas ou dois vales ou
dois vales consecutivos;
• Amplitude: é o nome dado à altura de
uma crista ou de um vale;
• Período (T): tempo necessário para uma
onda deslocar-se de uma crista a outra;

11
• Freqüência (f): é o número de
oscilações (ciclos) realizadas pela
onda na unidade de tempo; 1 Hertz =
1 ciclo por segundo. f = 1/T – T = 1/f
• O ouvido humano identifica
sons entre 20 e 20000 Hz;
• Intensidade: A amplitude do raio
sonoro indica a intensidade do
mesmo.

12
Freqüências (Hz) Fontes de Ruído
125 a 250 máquinas, instrumentos de percussão
250 a 500 ruído de escritório em geral
500 a 1000 conversa
2000 a 4000 máquina de escrever, apitos e aviões
Frequência (f):
• O conceito de bandas de oitava, corresponde a
excitação de uma mesma zona da membrana
basiliar. O domínio do audível encontra-se coberto
por cerca de 24 bandas críticas, cada uma das
quais parece corresponder a um comprimento de
cerca de 1,3 mm ao longo da membrana basilar.
• A voz humana varia 500 Hz a 1000 Hz;
• Os estudos devem considerar 125 Hz, 1024 Hz e 2048 Hz;
Notas Freqüências
Ré 73 Hz
Mi 82 Hz
Fá 87 Hz
Sol 98 Hz
Lá 109 Hz
Si 121 Hz

13
Freqüências audíveis
Infrasom Ultrasom
Graves Médios Agudos z
0 20 400 1600 20.000
Classificação das Freqüências: Fonte: CENEC –
Simões 1999
Classificação das Freqüências: Greven et al. (ABC
Conforto Acústico)
Voz Humana:
500 a 1000 Hz

Classificação das Freqüências: Greven et al. (ABC
Conforto Acústico)

15
• Qualidades do Som:
• Altura: é a qualidade que
permite diferenciar um som grave
(freqüência baixa) de um agudo
(freqüência alta).
• Intensidade: é a qualidade que
permite identificar um som alto
ou forte (na física, um som alto ou
baixo está relacionado com a
quantidade de energia
transferida.
– Vozes femininas: soprano e
contralto;
– Vozes masculinas: tenor,
barítono e baixo;

16Fonte: Greven et al (ABC Conforto Acústico)
O tom é a interpretação subjetiva da frequência de um som.
Isso fica claramente estabelecido para sons com tonalidade
pura. Sons complexos são fisicamente determinados por seus
espectros, cuja interpretação subjetiva é o timbre. Fonte: Greven et al
(ABC Conforto Acústico)

• Bell e Decibel
- Pressão mínima (limiar da audição) = 2.10-6 N/m2
- Pressão máxima (limiar da dor) = 20 N/m2
- Diferença entre o limiar da audição e o limiar da dor é de 1.000.000 de
vezes;
- db = decibel = relação de amplificação - escala logarítmica
- 1 bel = 10 decibéis

18
0,3 dB
Exemplo 1:
NR1 = 85 dB;
NR2 = 70 dB;
NR = 85 dB + 0,3 dB
= 85,3 dB
Exemplo 2:
NR1 = 75 dB;
NR2 = 70 dB;
NR = 75 dB + 1,2 dB
= 76,2 dB
1,2 dB
• Níveis sonoros não podem ser somados aritmeticamente – são
grandezas logarítmicas;
• Somatório de Ruídos de diferentes intensidades
- Caminhão 85 dB;
- Carros 70 dB; 85 dB – 70 dB = 15 dB -> ∆L -> (Gráfico)

19
Fonte: Greven et al (ABC Conforto Acústico)
Sensibilidade Auditiva: O
aparelho auditivo humano não
percebe sons de freqüências
diferentes com a mesma
sensibilidade.
A figura 3 apresenta as curvas
de igual sensação sonora do
aparelho auditivo humano, na
qual a parte colorida
corresponde a voz humana;
Nos graves o ouvido humano é
menos seletivo, o que explica
a diferença de sensação
auditiva entre dois ruídos de
um mesmo nível sonoro. Fonte:
Greven et al (ABC Conforto Acústico)

20
Frequência do ruído do trânsito
Fonte: CENEC, Simões 1999

21
λλλλ = C . T λλλλ = C
F
Onde:
λ= comprimento de onda
C = velocidade do som no ar (340 m/s)
F = frequência
4000 HZ
λ = 340 m/s = 0,085m
4000 ciclos/s 8,5 cm
125 HZ
λ = 340 m/s = 2,7m
125 ciclos/s

22
2.2. Intensidade do Som
• Pressão Sonora: N / m2 – força/área =
pressão
• Unidades:
• Pressão mínima (limiar da
audição) = 2.10-6 N/m2
• Pressão máxima (limiar da
dor) = 20 N/m2
• Diferença mínima identificada
pelo ouvido humano = 1 dB;

• 2.2. Intensidade do Som
– Cada 10 dB de ampliação é identificado pelo
ouvido humano como uma duplicação da pressão
sonora;
– O dB é pouco usado, dando lugar ao dB (A), um
valor ponderado que leva em consideração os
valores correspondentes de igual sensação sonora
do aparelho auditivo humano. É o filtro mais
abrangente para as bandas de oitavas

24
• 2.2. Intensidade do Som
• Para que um som com frequência de 1000 Hz possa ser ouvido é
necessário 1 dB;
• Para que um som com frequência de 40 Hz possa ser ouvido são
• necessários 40 dB; NORMA DIN sugere frequência média de 550
Hz;

25
2.2. Intensidade do Som
• Um som de 60 dB até 11 m ouvimos sem reflexão;
• Cada vez que um ponto afastar o dobro da distância da
fonte, seu nível de som cairá 8 dB ou, inversamente se
aproximar-se da fonte para a metade da distância, o seu
nível sonoro dobrará;
54 dBFonte – 70 dB 62 dB
4 m4 m
46 dB
8 m

2.2.-
Intensidade
Sonora
Apud LISOT (2008)

27
120 Limiar de sensibilidade
110 Trovão, artilharia, rebitador, trem em
ferrovia elevada, fábrica de caldeiras
Ensurdecedor
100
90 Ruas extremamente barulhentas,
fábricas barulhentas, plataformas de
trens sem absorventes de som, apitos
de polícia
muito barulhento,
estrondosa
80
70 Escritórios barulhentos, ruas com
ruídos médio, rádio com volume médio,
fábrica com ruído médio
barulhento
60
50 Casa barulhentas, escritórios médios,
conversação média, rádio com volume
baixo
moderado
40
30 Casa silenciosa ou escitório individual,
auditório médio, conversação baixa
fraca
20
10 Sussuros, trabalhos intelectuais em um
quarto
muito fraca
0 Limiar da auditibilidade
2.2.-
Intensidade
Sonora

28
Atividade Nível Sonoro em dB Intensidade
Watts/cm2
Nível mínimo, murmurar 20 10-8
Homem conversando tranqüilamente 30 10-4
Mulher conversando tranqüilamente 25 3.15x10-13
Homem conversando normalmente 55 3.15x10-14
Mulher conversando normalmente 50 10-11
Homem falando em público, sem
esforçar-se
65 3.15x10-11
Mulher falando em público, sem
esforçar-se
60 10-10
Homem falando em público,
esforçando-se
75 3.15x10-10
Mulher falando em público,
esforçando-se
70 10-9
Grito de Homem 85 3.5x10-9
Grito de Mulher 80 10-8
Canto de um profissional 80 10-7
2.2.-
Intensidade
Sonora

29
2.2.-Intensidade Sonora
Ruído gerado Causas Tempo de exposição perigoso
80 Metrô, tráfego pesado, despertador a
60 cm, ruído de fábrica
Mais de 8 horas
90 Trânsito de caminhões, aparelhos
domésticos, máquina de cortar
grama;
Mais de 4 horas;
100 Serra Elétrica, britadeira; Mais de 1 hora;
120 Show de Rock, trovoada; A lesão pode ocorrer em
questão de minutos;
180 Lançamento de um foguete Perda auditiva

30
Ruído do trânsito
Fonte: CENEC, Simões 1999
>70 DB

31
2.3. Características do Som
• Velocidade do Som – 340 m/s
(depende meio e temp.)
• Reflexão do Som –Importante conceito
que vai caracterizar as estratégias quanto
as dimensões, a forma das paredes e
forro e tratamento dos revestimentos
internos dos auditórios.
– A reflexão gera REVERBERAÇÃO e
ECO.
– Eco: distância de 17 m entre a fonte e
um anteparo (parede). Som percorre
34 m de distância(ida e volta) em
1/10 s. (som emitido e refletido são
percebidos simultaneamente).

32
A reflexão gera REVERBERAÇÃO e ECO.
Reverberação: “É a persistência do som em um recinto
limitado, depois de cessada sua emissão por uma fonte”.

33
• Reflexão do Som – Quando uma onda sonora pura ou livre
atinge uma superfície uniforme a reflexão do som assemelha-se
muito à da luz.
Concentra a
energia;
Difunde a energia;
Reflexão
homogênea;

35
• Difração do som – É a mudança sofrida na direção de onda
sonora, devido ao seu encontro com um obstáculo, contornando-o;
Parede
Pequeno orifício na parede

39
Frequência de Ressonância dos materiais:
- Os materiais apresentam frequências nas quais os mesmo
vibram e diminuem a sua capacidade de isolamento;
- Estas frequências são classificadas como críticas;
- Uma das formas de se evitar a ressonância dos fechamentos
duplos é a utilização de painéis com diferentes espessuras;

3. Acústica Arquitetônica
• Aspectos Gerais:
–Na abordagem da acústica de edificações é
importante ter domínio sobre três
fenômenos importantes da propagação
sonora, a saber, o isolamento sonoro, a
reflexão sonora e a absorção sonora, que
serão introduzidos a seguir.

• 3.1 Estudo da Morfologia do Local e Estudo
Geométrico Acústico (auditórios e salas de
conferência)
• 3.2 Cálculo do Tempo de Reverberação – NBR
12179 (auditórios, salas de conferência, escritórios,
igrejas, ambientes onde é desejado o controle do
ruído)
• 3.3 Materiais, usos, aplicações e estratégias

• 3.2 Cálculo do tempo de reverberação
– NBR 12179/1992 – Tratamento Acústico em
Recintos Fechados
– Roteiro para o desenvolvimento do tratamento
acústico
• A) isolamento acústico
– Necessária impermeabilidade acústica;
• B) condicionamento acústico
– Estudo geométrico acústico do recinto e cálculo do
tempo de reverberação;

44
Geométrico Acústico (Projeto de auditórios, salas de conferência,...)
• JOGO RÁPIDO - ALGUMAS REGRAS QUE AJUDAM
BASTANTE!
• Relação entre dimensões;
• h - altura, c - comprimento, l - largura;
• 0.40 C < h < 0.55 C
• 1.4 L < C < 1.6 L
• Comprimento < 17.0 metros (quando possível);
– C = distância do palco até a última fileira de cadeiras;
• Segundo NEUFERT: A relação correta entre altura, largura e
comprimento é:
– 2 (H), 3 (L) e 5 (C).
– H = 0,4 C;
– C = 1,66 L;

Geométrico Acústico
– Até 300 m3 de volume – simples voz sem
dificuldades (7,0m x 9,8m x 4,4m = 301 m3);
– Dimensão menor que 8,5 m (f/2 - χ = 17 m - 20 Hz
– menor frequência audível) possibilidades de
ressonância com sons graves;
– Volumes maiores 300 – 30.000 m3 – necessidade
de reforçar o som para parte mais distante;
– Ambientes maiores que 8000 - 8500 m3 –
necessidade de sistema de amplificação (18m x
28,80m x 15,80m);

Geométrico Acústico (dimensionar considerando o
volume)

Geométrico Acústico

49
• Estuda a distribuição do som no ambiente;
•Princípio da reflexão;
•Diferenças entre raios
diretos e refletidos;
•Beneficiar os usuários
que ocupam as cadeiras
do fundo do auditório
com o raio sonoro
refletido pelas paredes
e pelo forro;

50
≠≠≠≠ Entre T1 e T2 ≤≤≤≤ 20m (0,02s)
V = 340 m/s
V = d/T
d = 6,8m

51
Comportamento das
Superfícies quanto à
reflexão do som;
Côncavas;
Convexas;

• REVERBERAÇÃO EM UM AMBIENTE:
- Persistência do som no ambiente;
- Tempo necessário para que o som em um ambiente
seja atenuado em 60 dB;

53
• Cada atividade
tem um tempo
ideal de absorção,
o qual é
determinado pelo
volume, e
atividade a ser
desempenhada
no local.

– Para a frequência de 125 Hz é necessário uma
correção do tempo ideal de reverberação;
Tideal (125 Hz) = Tideal (1000 Hz) x 1,5

56
Tempo Ideal de Reverberação

• ABSORÇÃO

• Coeficientes que caracterizam o comportamento
do som
– Coeficiente de Reflexão;
– Coeficiente de Transmissão;
– Coeficiente de Absorção - varia de 0 a 1 – Energia dissipada
+ energia transmitida;
• Superfície teoricamente rígida e polida teria ∝= 0;
• Janela aberta ∝= 1;
• Unidade de área de absorção = 1 m2 = sabine;
• Ex: tapete com ∝= 0,7 – 70% da energia é absorvida,
ou seja, 1 m2 de tapete equivale a 0,7 m2 de uma janela
aberta;

Tipo de revestimentos:
a) Muito refletores 0,1 > αααα ≥≥≥≥ 0,01;
b) Ligeiramente absorventes 0,5 > αααα ≥≥≥≥ 0,1;
c) Muito absorventes αααα ≥≥≥≥ 0,5;

60
Fonte: Greven et al (ABC do Conforto Acústico)
3- Acústica Arquitetônica – Coeficientes de
Absorção

• Materiais Reflexivos 0,1 > αααα ≥≥≥≥ 0,01

• Materiais medianamente absorvedores 0,5 < α < 0,1

• Materiais absorvedores α > 0,5

Eurobafles – Bafles
Euroacoustic
Indústrias, academias,
escritórios, ginásios,...

Eurobafles – Bafles
Euroacoustic

• Materiais absorvedores αααα ≥≥≥≥ 0,5
• Elementos absorventes seletivos
(Ressonadores)
• Basicamente existem os seguintes tipos de
ressonadores:
– De membrana ou diafragmático;
– Simples de cavidade (Helmholtz);
– Múltiplo de cavidade (Helmholtz) a base de painéis
perfurados ou ranhurados;
– Múltiplo de cavidade (Helmholtz) a base de ripas.

• De membrana ou diafragmático (interior de casas
noturnas)
M = 0,5 cm – 1,5Kg/m2
D = 3 cm
f0 = 490 Hz
M = 0,5 cm – 1,5Kg/m2
D = 10 cm
f0 = 270 Hz
M = 0,5 cm – 1,5Kg/m2
D = 2,0 cm
f0 = 600 Hz
- Painel de
compensado é
reflexivo –
quando
afastado da
parede absorve
graves;
- Mesmo ocorre
com painéis de
gesso
acartonado;
Efeito
Massa-Mola

• De membrana ou diafragmático (Cálculo do Pico
de absorção);
A expressão vale para painéis de 2 cm de câmara de ar com no
mínimo 80 cm de comprimento;

• De membrana ou diafragmático;
– Ensaio
Laboratório
• e = 3 mm, 0,3
cm – M = 1,8
Kg/m2
• d = 4,4 cm
• f0 = 213 Hz

ISOVER – Saint-Gobain

• Simples de cavidade (Helmholtz);

• Múltiplo de cavidade (Helmholtz) a base de
painéis perfurados ou ranhurados;

– Painel de gesso com 13 mm perfurado 18%;
– Cavidade com 10 cm de profundidade;
– Com e sem absorvedor junto à parede 80 mm – 8
cm;
– f0 = 550 Hz;

– Mudando a espessura da cavidade como também
a simetria ou homogeneidade dos furos o
ressonador passa a absorver de forma mais geral;

89
2- Acústica Arquitetônica – Coeficientes de Absorção

90
2- Acústica Arquitetônica – Coeficientes de Absorção

tiras - Ranhuradas

tiras

painéis perfurados ou ranhurados a base de
ripas;

Ressonadores múltiplo de cavidade (Helmholtz) a base
de ripas de madeira (Teatro do Bourbon Country)

• PROCEDIMENTOS PARA O CÁLCULO:
– 1) Determinar o coeficiente de absorção médio
• Ʃ (Superfícien x αn)/ Ʃ (Superfícien)
– 2) Caso seja menor que 0,3 utilizar a equação de
Sabine
• Tr = 0,161 . V / Absorção
• Absorção = Ʃ Superfícien x αn + Elementon x αn
– 3) Caso seja maior que 0,3 utilizar a equação de
Eyring
• Tr = 0,161 . V / -2,3 S log (1 - αm )

• PROCEDIMENTOS PARA O CÁLCULO:
– 4) Comparar o tempo de reverberação real com o
tempo de reverberação ideal
Se Treal muito alto
Aumentar a Absorção do
ambiente – piso, paredes
laterais
Se Treal muito baixo
Diminuir a Absorção do
ambiente – piso, paredes
laterais
Tideal + 10% ≥ Treal ≥ Tideal – 10%

ESTUDO DE CASO I – IGREJA EM PELOTAS, RS
PROJETO DE CONDICIONAMENTO ACÚSTICO

• 3.3 Exemplos de aplicações
– Projeto de Condicionamento
Acústico de Igreja em Pelotas, RS,
2012 – (Projeto GREFE)

• 3.3 Exemplos de
aplicações
– Estudo dos raios de
visão

• 3.3 Exemplos de aplicações
– Cálculo do Tempo de Reverberação (ESTRATÉGIAS INICIAS
PARA DEFINIÇÃO DOS MATERIAIS)
• Parede do fundo absorvente – evitar ecos;
• Paredes laterais e forro reflexivos;
• Forro da parte inferior ao mezanino – medianamente absorvente;
• Geometria do Forro direcionando raios sonoros refletidos para o
fundo (Geometria Acústica)
• Piso na proposta inicial medianamente absorvente;
– Alterações:
• Devido à elevada ocupação (924 lugares) e consequentemente alta
absorção houve necessidades de mudanças:
– Forro mezanino – reflexivo para médios e agudos e absorvente para graves;
– Piso – reflexivo;

3.3 Exemplos de aplicações
Cálculo do Tempo de Reverberação (ESTRATÉGIAS INICIAS PARA
DEFINIÇÃO DOS MATERIAIS)

3.3 Exemplos de aplicações -Cálculo do Tempo de Reverberação

ESTUDO DE CASO II – AUDITÓRIO DA
UNOESC – Xanxerê, RS, 2007, (Projeto ARCON)
PROJETO DE ISOLAMENTO,
CONDICIONAMENTO ACÚSTICO E
LUMINOTECNIA
Memorial_Descritivo_Versão_Definitiva_UNOESC.docx

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