Acústica nos edifícios - estt.ipt.pt · As ondas sonoras penetram nos poros sendo reflectidas...
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Acústica nos edifícios
Som directo Som reflectido
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Os materiais ou sistemas absorventes sonoros podem ser classificados em:
-Materiais porosos ou fibrosos – materiais texturados;
-Ressoadores de cavidade;
-Membranas ressonantes.
A absorção de energia é mais eficiente nas altas frequências.
Absorvem energia nas frequências médias
A absorção de energia sonora é mais eficiente nas altas frequências.
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Materiais porosos ou fibrosos
�Os materiais porosos são caracterizados por possuir apenas parte do volume preenchido por matéria sólida, sendo o restante constituído por pequenas cavidades cheias de ar, com comunicação entre si e para o exterior;
� A superfície destes materiais apresenta pequenos orifícios que comunicam entre si e que se encontram preenchidos por ar. O ar contido nesses orifícios está submetido a pequenos movimentos oscilatórios que permite, através do atrito sobre as paredes sólidas, a transformação de parte da energia sonora em energia térmica. Lãs minerais
Aglomerados de cortiça
Alcatifas e tecidos
Materiais porosos ou fibrosos
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Materiais porosos ou fibrosos
Coeficiente de absorção em materiais porosos
ou fibrosos.
Materiais porosos ou fibrosos
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Lãs Minerais
Apresentam-se sob a forma de placas ou mantas.
São elementos rígidos ou semi-rígidos, auto-portantes, fornecidas
em unidades pré-fabricadas de
dimensões faciais e espessura fixas..
Lã de rochaLã de vidroEscória de alto forno
A superfície exposta tem um aspecto liso, perfurado, fissurado
ou estriado.
As placas semi-rígidas podem, por vezes, apresentar uma das faces protegida por um tecido de fibra de lã, mineral ou fibras vegetais.
São flexíveis com massa volúmica <55kg/m3.
�Rígidas � massa vol.>55kg/m3
�Semi-rígidas �
massa vol.<55kg/m3
Materiais porosos ou fibrosos
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais fibrosos
As fibras do material ao receberem o som acompanham o
movimento das moléculas de ar, absorvendo a
parte da energia sonora que se transforma em
calor; outra parcela atravessa o material e uma pequena parte é
reflectida.
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais porosos
As ondas sonoras penetram nos poros
sendo reflectidas várias vezes até serem
absorvidas.
Uma pequena parcela da energia atravessa o
material (no entanto, em menor quantidade do que nos materiais fibrosos).
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Lãs Minerais
Materiais porosos ou fibrosos
Lã de rocha – feltro aluminizado.
Lã de rocha – painéis.
Lã de rocha – manta.Lã de vidro.
Aplicação de painéis de lã de
rocha.
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
As fibras minerais podem ainda apresentar-se sob a forma de placas flexíveis e pouco densas, protegidas por película de polietileno e preparadas para serem suspensas.
Materiais porosos ou fibrosos
Absorsores suspensos no tecto com rede de
protecção.
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Os aglomerados puros expandidos, também designados por aglomerados negros de cortiça, são, dos vários produtos derivados de cortiça, os que apresentam melhor desempenho como absorventes sonoros.
Materiais porosos ou fibrosos
Aglomerados de cortiça
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
As massas porosas com fibras minerais ou granulados minerais e aglutinantes apropriados são normalmente aplicadas por projecção sobre a superfície, em tosco, de paredes e tectos.
Materiais porosos ou fibrosos
Massas porosas
Massa Volúmica
130 Kg/m3 < MV <165 Kg/m3
São uma boa solução para aplicar em superfícies irregulares ou em locais sujeitos a grandes variações de humidade relativa do ar ou a condensações de vapor de água.
Aspecto de massa porosa aplicada em
tecto.
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais porosos ou fibrosos
Massas porosas
Absorção sonora resultante da aplicação de massa porosa com
13 e 25 mm de espessura.
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
As características de absorção sonora de alcatifas varia em função da espessura, da textura e da composição.
Em tecidos decorativos – tais como reposteiros –, a absorção sonora depende da percentagem de franzido e da distância a que estácolocado relativamente à janela ou à parede.
Materiais porosos ou fibrosos
Alcatifas e tecidos
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais porosos ou fibrosos
Alcatifas e tecidos
Absorção sonora de um reposteiro de algodão em função
da percentagem de franzido.
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Os ressoadores consistem na colocação de um painel perfurado a alguma distância de um elemento de suporte, vertical ou horizontal, rígido.
Uma parte da energia é transformada em energia mecânica (devido àvibração), enquanto que outra parte se dissipa sob a forma de calor.
Ressoadores
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Ressoadores de cavidade
Ressoador de cavidade:
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Ressoadores de cavidade
Um painel com aberturas de diferentes dimensões, funciona como um conjunto de ressoadores de cavidade que absorvem energia sonora em frequências diferentes.
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
As membranas são constituídas por uma placa flexível separada de uma base de suporte, vertical ou horizontal, através de apoios:
Membranas
Membranas
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
As membranas ressonantes funcionam como sistemas absorventes sonoros mediante mecanismos complexos que conjugam a ressonância e as características de porosidade dos materiais utilizados.
Membranas ressonantes
Membrana ressonante:
Membranas
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Tempo de reverberação
O tempo de reverberação permite avaliar a qualidade acústica interior de espaços fechados.
Tempo de reverberação, Tr.
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Tempo de reverberação
níve
l son
oro
tempo
60 dB
tempo de reverberação
O tempo de reverberação corresponde ao intervalo de tempo necessário para que o nível de pressão sonora diminua de 60 dB,
depois de cessar a fonte sonora.
Paragem da fonte sonora
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosMateriais porosos ou fibrosos
Redução dos tempos de reverberação por
aplicação de absorsores suspensos
de lã de rocha.
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Tempo de reverberação
Tempo de Reverberação
� Volume da sala
� Revestimento da envolvente
�Recheio existente no interior da sala
�Espectro de frequências do som irradiado pela fonte
Todos os materiais absorvem energia sonora, no entanto, há que saber escolher os materiais para os dotar de uma boa qualidade acústica
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Tempo de reverberação
Exemplo
� Sala de conferências ���� Tr deverá ser baixo
� Igreja de grandes dimensões ���� Tr deverá ser elevado
Tr ���� Frequência do som
� Frequências baixas ���� Tr elevado
� Frequências altas ���� Tr reduzido
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Tempo de reverberação
50 100 500 1000 5000 10000 50000
1,0
2,0
3,0
Tr (500 Hz) seg
Estúdio de TelevisãoSala de conferênciasEstúdio de rádio
Sala de ópera
AuditórioSala de dança
Sala de concertosSala de concertos para música ligeira
Sala de concertos para música de orquestraMúsica de igreja
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Tempo de reverberação
( )médioSV
Tα−−
=1log
07,0
Determinação de Tr
Tempo de ReverberaçãoEyring
Millington
Sabine
Fórmulas
Fórmula de Eyring V – Volume do recinto;
S – área da superfície da sala;
α médio – coeficiente de absorção do médio da envolvente da sala
��=
i
iimédio S
Sαα
Si – Área de superfície do elemento i
αi – coeficiente de absorção do elemento i
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Tempo de reverberação
( )( )� −−=
iiSV
Tα1log
.07,007,0
Tempo de Reverberação
Fórmulas
Fórmula de Millington
V – Volume do recinto;
S – área da superfície do elemento i;
αi – coeficiente de absorção do elemento i
Eyring
Millington
Sabine
Determinação de Tr
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De acordo com os princípios de Sabine, o tempo de reverberação é dado pela expressão:
com
V- Volume do recinto, em m3
Si – Área do material, em m2
αi – Coeficiente de absorção sonora do material, i
Tempo de reverberação
AV
T 163,0=
A fórmula de Sabine é a mais utilizada.
Fórmula de Sabine
Não produz resultados absurdos desde que se aplique a locais normais de dimensões relativamente pequenas
�= iiSA α
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Tempo de reverberação
A determinação dos tempos de reverberação, através da fórmula de Sabine, tem por base as seguintes hipóteses fundamentais:
1. Num determinado espaço fechado, a taxa de decrescimento do som é a mesma em todos os pontos;
2. Num determinado espaço fechado, a taxa de decrescimento do som não depende da fonte sonora;
3. A posição do material absorvente sonoro, no interior do espaço, não influencia a taxa de decrescimento do som.
Os tempos de reverberação aconselháveis para diferentes actividades podem variar em função
do volume da sala, de forma significativa.
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Tempo de reverberação
Obtenção de um ambiente sonoro agradável
� Superfície e natureza das paredes;
� Tipo de mobiliário e nº de ocupantes;
� Localização das fontes sonoras;
� Espectro de frequência do som irradiado pela fonte sonora;
� Volume do recinto.
Ajustamento do tempo de reverberação
O destino e o volume da sala determinam os tempos óptimos de reverberação.
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Características dos materiais com influência na absorção sonora
O coeficiente de absorção sonora aumenta com a espessura dos
materiais, excepto nas altas frequências em que o acréscimo
é irrelevante
Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora
ESPESSURA
A absorção sonora dos materiais
aumenta com a massa volúmica
até valores de aproximadamente
30 kg/m3.
MASSA VOLÚMICA
PINTURAA aplicação de
tintas pode reduzir
significativamente as propriedades
de absorção sonora.
As tintas devem ser aplicadas por projecção, consultando
previamente o fabricante que deverá indicar a tinta mais
adequada
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Características dos materiais com influência na absorção sonora
Se um material absorvente sonoro é colocado fazendo com o elemento rígido – parede ou tecto – uma caixa de ar, o seu coeficiente de
absorção sonora aumenta de forma acentuada até cerca de 1000 Hz, quando comparado com o mesmo material colado ou fixado
mecanicamente ao elemento rígido.
Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora – cont.
CAIXA DE AR
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Características dos materiais com influência na absorção sonora
-Aspecto estético;
-Compatibilidade com outros componentes ou outros materiais, por exemplo as armaduras de iluminação;
-Rapidez e facilidade de reparação, caso se verifique necessária;
-Manutenção e facilidade de limpeza;
-Possibilidade de pintura;
-Espaço disponível para a sua aplicação;
-Susceptibilidade de degradação perante elevados teores de humidade;
-Peso.
Factores que podem influenciar o desempenho dos materiais em termos de absorção sonora – cont.
Outros aspectos a considerar que podem determinar a selecção de um tipo de solução em detrimento de outras...
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
-Materiais porosos ou fibrosos – materiais texturados;
-Ressoadores de cavidade;
-Membranas ressonantes.Da aplicação conjunta e
conveniente poderá resultar a solução mais adequada para a
especificidade de cada problema
Influência na aplicação dos materiais na forma de absorção
da energia sonora.
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Exemplos de aplicação:
Os tectos falsos constituídos por painéis perfurados com lã mineralno tardoz funcionam simultaneamente como membrana ressonantee como material poroso.
Membrana ressonante
Material poroso
Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
Nestas situações, a absorção sonora é função da percentagem da área de furação relativamente à área total, da massa volúmica e da espessura do material absorvente sonoro e também da caixa de ar entre o material e o elemento estrutural de suporte.
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Materiais e Sistemas Absorventes Sonoros
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosSoluções mistas de materiais absorventes
Ressoadores agrupados
Material poroso aplicado sob a forma de membrana
A diferentes diâmetros de orifícios correspondem diferentes frequências de
ressonância.
Painel poroso aplicado directamente sobre uma parede e com uma caixa
de ar.
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosSoluções mistas de materiais absorventes
Ressoadores aplicado em forma de membrana e com material poroso na caixa de ar
Coeficiente de absorçãoda solução mista.
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Materiais e Sistemas Absorventes SonorosCritérios de SelecçãoOs critérios de selecção de um material absorvente não se limitam àcomponente acústica. Existem outros factores a considerar, tais como:
- Custo do material, da instalação e da manutenção;
- Isolamento térmico;
- Resistência e auto-sustentação;
- Segurança contra-incêndios;
- Impermeabilização;
- Estética;
-Adaptação aos sistemas de energia eléctrica, iluminação, aquecimento e refrigeração;
- Influência na saúde pública.
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Referências Bibliográficas
-Domingues, Odete; “A Acústica nos edifícios – coeficientes de absorção sonora”; LNEC, Lisboa, 2007.- Patrício, Jorge; “Acústica nos edifícios”; Verlag Dashöfer, 4ºedição, 2007.- Silva, P. Martins; “Projecto de condicionamento acústico de edifícios”; LNEC, Lisboa 2006.
- Tadeu, António J. B.; Mateus, Diogo; “Apontamentos de Acústica –capítulo 4”, 2004/2005, FCTUC.