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Conceitos para acústica arquitetônica

Marcelo Portela – LVA/UFSC

LEMBRANDO...ISOLAMENTO ACÚSTICOCapacidade de certos materiais formarem uma barreira, impedindo que a onda sonora passe de um recinto a outro

Problema =“vazamento” de sons de um ambiente para outro: uso de materiais “densos”,como o concreto, o vidro, o aço, etc.

ABSORÇÃO ACÚSTICA Minimiza a reflexão das ondas sonoras num mesmo ambiente.

Diminui o nível de reverberação

Problema = falta de inteligibilidade dentro de um ambiente:uso de fibras e/ou espumas de poros abertos

Os materiais de “tratamento” muitas vezes são erroneamente descritos como sendo materiais de

“isolamento sonoro”.

Em busca do equilíbrio

Materiais disponíveis para tratamento acústico Classificação (função que pode desempenhar):

�Isolantes

�Refletores

�Difusores

�Absorventes

Cronograma

� Coeficiente de absorção sonora� Revisão tipos de materiais de absorção� Exemplos comparativos� Exemplos comparativos

Coeficiente de absorção sonora (α)Relação entre a quantidade de energia sonora que é absorvida pelo material e

aquela que sobre ele incide (varia entre 0 e 1).

α = Ia / IiondeI = intensidade sonora absorvida (W/m2)Ia = intensidade sonora absorvida (W/m2)Ii = intensidade sonora incidente (W/m2)

A absorção sonora total em uma sala pode ser expressa como:

A = S1 α1 + S2 α2 + .. + Sn αn = ∑ Si αiondeA = absorção na sala (m2 Sabine)Sn = área de superfície interna de determinado material "n" (m2)αn = coeficiente de absorção de determinado material "n"

� Material com α = 0,10 � absorve 10% da energia que incide sobre ele

� Material muito reflexivo (por exemplo, mármore polido) � α quase nulo (0,01 ou 0,02)

� Os materiais ditos "absorvedores" têm α superior a 0,5

Aspectos importantes de “α”

� Os materiais ditos "absorvedores" têm α superior a 0,5

� Às vezes, em catálogos, valores de α > 1,0 (valores irreais que se devem unicamente à metodologia da sua

determinação e que não devem ser usados em cálculo)

� O valor de α para um dado material varia com a freqüência do som incidente

αm = A / S

ondeαm = coeficiente de absorção médioA = absorção total da sala (m2 Sabine)

Coeficiente de absorção médio “αm”

A = absorção total da sala (m2 Sabine)S = área interna total da sala (m2)

“classes de absorção sonora”: • A (αm > 0,90)• B (0,80 < αm < 0,85) • C (0,60 < αm < 0,75) • D (0,30 < αm < 0,55)• E (0,15 < αm < 0,25) • não classificado (αm < 0,10)

Podem agrupar-se em três categorias (atuam em diferentes faixas de frequências):

• Porosos e fibrosos (mais eficazes nas altas frequências)• Ressoadores (mais eficazes nas médias frequências)

Materiais e sistemas absorvedores sonoros

• Ressoadores (mais eficazes nas médias frequências)• Membranas (mais eficazes nas baixas frequências)

Aspectos construtivos

1. Camada porosa sobre parede rígida

2. Camada porosa com revestimento perfurado

3. Placas acústicas perfuradas

4. Placas acústicas estriadas

Aspectos construtivos

5. Membrana vibrante sobre estrutura de madeira

6. Placas de ressonância de Helmholz

7. Placas de ressonância com fendas

O mecanismo baseia-se na existência de caminhos abertos

Fibras soltas e afastadas �pouca energia perdida em calor

Fibras concentradas � não haverá penetração no material e o

MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS

Fibras concentradas � não haverá penetração no material e o movimento do ar não gerará fricção suficiente para ser eficaz.

Entre estes dois extremos estão os bons materiais absorvedores sonoros.

A sua eficácia depende essencialmente da densidade e da espessura.

Sua capacidade em dissipar a energia nos seus poros pode ser prejudicada se tais poros forem pintados!

(embora seja possível, com técnicas e materiais adequados)

São mais eficazes quando colocados em pontos que correspondam a máximos da velocidade das partículas do ar = a 1/4 λ de uma

MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS - dicas

máximos da velocidade das partículas do ar = a 1/4 λ de uma superfície reflexiva!

Tecidos e cortinas – depende do peso específico, do franzido com que cobrem a superfície e da distância à parede.

Massas porosas (granulados minerais jateados) –massa específica de 150 (+/- 15) kg/m3 e têm um excelente comportamento acústico.

MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS - tipos

Fibras minerais - lã de rocha, de vidro, etc. Varia em função do efeito da sua espessura, densidade e largura. A densidade indicadas entre 40 a 100 kg/m3.

Materiais plásticos - Poliuretano expandido, poliestireno expandido ou espumas flexíveis de poliuretano.

Aglomerados de cortiça - Aglomerado composto (espessura de 3 a 6 mm) ou aglomerado negro (espessura de 20 a 40 mm).

Aglomerados de fibras de madeira e de côco – ainda pouco estudo

MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS

MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS – Lãs minerais

As fibras minerais podem apresentar-se sob a forma de placas flexíveis e pouco densas, protegidas por película de polietileno e preparadas para serem suspensas.

MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS - tipos

Absorsores suspensos no teto

Sistemas formados por cavidades (de paredes rígidas) tendo uma abertura estreita (a forma clássica é uma garrafa vazia).

RESSONADORES

A freqüência de ressonância deste sistema depende do volume da cavidade e das outras dimensões geométricas.

Os ressoadores podem funcionar através de um painel perfurado a alguma distância de um elemento de suporte, vertical ou horizontal, rígido.

RESSONADORES

O aumento da taxa de perfurações aumenta a eficácia até atingir o seu máximo, cerca dos 25%. A partir desse valor o comportamento do painel fica controlado pelo efeito de porosidade do material absorvedor no interior.

A zona de eficácia do sistema pode ser ampliada (em frequência) pela inclusão de material absorvedor sonoro na caixa de ressonância, embora se perca em amplitude de absorção.

Sistemas que absorvem as ondas sonoras através de: � vibração de sua estrutura (áreas - não furadas - de painéis finos, em

geral, de madeira ou PVC) � perdas de calor por fricção nas suas fibras quando o material entra em

flexãoO sistema absorve energia para aquela freqüência do som incidente que

MEMBRANAS

O sistema absorve energia para aquela freqüência do som incidente que corresponda à sua freqüência natural de vibração.

MEMBRANAS

Membrana vibrante sobre estrutura de madeira

O ar absorve pouca energia nas baixas freqüências, mas nas altas freqüências a absorção é considerável.

Depende da umidade relativa, da presença de partículas de fumo e de impurezas. Em locais muito poluídos o som parece abafado a uma certa distância, pois o nível das altas freqüências é reduzido.

ABSORÇÃO DO AR

certa distância, pois o nível das altas freqüências é reduzido.

O efeito é significativo a partir de 2kHz.

Se para salas pequenas o efeito pode ser ignorado, em salas grandes deve-se considerar o efeito da absorção do ar equivalente a uma área absorvente que depende do volume da sala.