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Materiais
AcústicosAcústicos
Conceitos para acústica arquitetônica
Marcelo Portela – LVA/UFSC
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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”.
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Em busca do equilíbrio
Materiais disponíveis para tratamento acústico Classificação (função que pode desempenhar):
�Isolantes
�Refletores
�Difusores
�Absorventes
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Cronograma
� Coeficiente de absorção sonora� Revisão tipos de materiais de absorção� Exemplos comparativos� Exemplos comparativos
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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"
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� 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
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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)
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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)
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Aspectos construtivos
1. Camada porosa sobre parede rígida
2. Camada porosa com revestimento perfurado
3. Placas acústicas perfuradas
4. Placas acústicas estriadas
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Aspectos construtivos
5. Membrana vibrante sobre estrutura de madeira
6. Placas de ressonância de Helmholz
7. Placas de ressonância com fendas
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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.
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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!
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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
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MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS
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MATERIAIS POROSOS E FIBROSOS – Lãs minerais
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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
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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.
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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.
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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.
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MEMBRANAS
Membrana vibrante sobre estrutura de madeira
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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.