Aplicação dos métodos expostos

De um ponto de vista geral, e no que respeita aos valores de isolamento a sons aéreos a observar nos edifícios, os maiores problemas que se colocam relacionam-se com o comportamento das fachadas quando integram elementos com isolamento sonoro diferente, por exemplo parede(s) e envidraçado(s).

Em Portugal, numa perpectiva de aplicação do método ISO/CEN – método de medição – podem ser efectuadas caracterizações de comportamento acústico em laboratório e in situ utilizando a normalização referida anteriormente. Em laboratório é caracterizado o comportamento específico de cada elemento de construção (paredes, portas e envidraçados) enquanto que in situ é caracterizado o isolamento sonoro existente entre dois espaços (exterior/interior ou interior/interior). Em ambas as situações os comportamentos em causa podem ser obtidos por bandas de frequências com a largura de um terço de oitava ou de uma oitava, respectivamente entre as frequências centrais, extremas, de 100 Hz e 3150 Hz e de 125 a 2000 Hz, sob a forma de índice de isolamento sonoro Rw, no primeiro caso, e D2m,nT,w (exterior/interior) e DnT,w (interior/interior), no segundo.

Os termos de adaptação indicados anteriormente passam agora a ser aplicados em Portugal, dado que a legislação nacional preconiza, em determinadas situações, a sua consideração.

isolamento sonoro da envolvente exterior terá de cumprir determinados requisitos. Esta caracterização pode ser determinada a partir da informação constante em mapas de ruído ou em campanhas de medição levadas a efeito.

Deve ter-se em atenção que, na maior parte dos casos, o ambiente sonoro exterior associado a um determinado local é dependente de ruído de tráfego existente ou previsto para esse local, e que o campo sonoro estabelecido no interior do edifício vai dele depender. Assim, a caracterização em questão deverá ter em conta o ruído previsível para o ano horizonte, correspondente ao tráfego (rodoviário, ferroviário ou aéreo) para o qual a infra-estrutura respectiva foi projectada, e nunca, só, para situações actuais, sob pena de determinadas exigências poderem deixar de serem cumpridas em futuro próximo, se tal aspecto não for devidamente considerado.

Como se referiu, as fachadas são um dos aspectos fundamentais a analisar no conjunto da verificação do isolamento sonoro dos edifícios e também aqueles sobre os quais incidem mais dúvidas de eficácia de comportamento. Sendo estes elementos os que contêm mais especificidades no processo de estimação, efectua-se primeiro a apresentação da metodologia correspondente, fazendo-se depois a extensão para os elementos de compartimentação interiores, tanto horizontais como verticais, que, pelo facto de, na maior parte dos casos, apresentarem características de homogeneidade, se integram plenamente nas considerações associadas aos elementos homogéneos das fachadas.

As fachadas, como elemento mais crítico no que respeita a isolamento sonoro, são normalmente compostas por dois grandes grupos de elementos de compartimentação. Um relativamente aligeirado, comummente envidraçados, com superfície S1, e outro mais rígido, paredes, com superfície S2, apresentando cada um destes grupos um determinado coeficiente de transmissão sonora Cti, conforme ilustra a fig. 2.6. Cada um destes grupos de elementos pode ainda ser simples ou duplo.

Fig. 2.6 | Esquema ilustrativo dos grupos de elementos constituintes das fachadas

Assim, faz-se primeiramente referência à estimação do comportamento de superfícies de compartimentação compostos por elementos simples e de seguida às constituídas por elementos duplos. As considerações associadas aos elementos simples integram-se naturalmente, de uma forma ou de outra, nas já enunciadas (utilização da lei exposta nas figs. 2.4 e 2.5), na medida em que constituem a base de partida para a quantificação do comportamento desses mesmos elementos, sejam eles simples ou não.

Para a superfície de compartimentação composta (fig. 2.6), o isolamento sonoro global, expresso em termos de Rw (que para efeitos de conversão em D2m,nT,w tem de ser afectado da área da superfície em causa), vai depender da inter-relação entre os isolamentos dos diferentes grupos de elementos que constituem essa superfície de compartimentação, de acordo com a seguinte expressão:

 wi  i i w R /10 i S R 10 log S 10 ª º « » « » « » ¬ ¼

¦

¦

si – área de cada grupo de elementos da fachada i;

Rw i – índice de isolamento sonoro de cada grupo de elementos da fachada.

No que respeita aos elementos simples pode ser utilizado o gráfico da fig. 2.5 atrás apresentada, partindo do conhecimento da massa superficial respectiva. De notar que a utilização desse gráfico deve ser dirigida a elementos com massa por unidade de superfície razoavelmente elevada, não sendo pois dirigido a envidraçados.

Este tipo de elementos dado constituírem um sistema integrado de painel de vidro e caixilharia apropriada devem ser ensaiados em laboratório, obtendo-se, com utilização do método ISO/CEN mencionado, o respectivo índice de isolamento sonoro a sons aéreos RW.

No entanto, a título ilustrativo apresenta-se, na fig. 2.7 um gráfico de utilização prática onde, para um prognóstico aproximado, pode também ser determinado o índice de isolamento sonoro de um envidraçado, a partir do conhecimento da sua massa superficial.

Fig. 2.7 | Ábaco prático para determinação do índice de isolamento sonoro de envidraçados em função da sua massa superficial [8]

De seguida referem-se alguns aspectos relativos à estimação do isolamento sonoro de sistemas simples com acrescento de um novo pano com espessura igual ou diferente.

Fig. 2.8 | Ábaco para determinação do acréscimo de isolamento sonoro por acrescento de novo pano de divisória [7]

2.5 Aspectos complementares

2.5.1 Influência do efeito de coincidência

Um aspecto que importa ter em atenção no processo de estimação relaciona-se com o comportamento dos sistemas por efeito do fenómeno de coincidência. Apesar de já se ter feito referência a este aspecto, importa clarificar melhor, no contexto presente, a sua importância. Assim, este fenómeno ocorre quando a configuração de deformação de um painel devido à propagação de ondas de flexão em regime livre coincide com a distribuição dos nodos e ventres estabelecida nesse mesmo painel por incidência de determinada onda sonora. Sendo c a velocidade de propagação do som no ar e T o ângulo de incidência das ondas sonoras, a coincidência estabelece-se quando a velocidade de propagação das ondas de flexão no painel, cf, for:

f c c

sen T (2.9)

Como se verifica, para cada ângulo de incidência existe uma frequência para a qual ocorre coincidência. Do mesmo modo, para cada frequência existe um ângulo de incidência para o qual se verifica coincidência, a menos que cf seja menor que c. Este fenómeno vai ocasionar uma perda de isolamento sonoro na frequência em questão, conforme permite ilustrar a fig. 2.9.

Fig. 2.9 | Perda de isolamento sonoro por efeito de coincidência

Quando existe uma distribuição aleatória dos ângulos de incidência possíveis (caso do campo difuso: distribuição uniforme), o isolamento sonoro é influenciado pelos vários fenómenos de coincidência que entretanto ocorrem, sendo as respectivas influências tanto menos significativas quanto maior for o valor do ângulo em questão. Assim, conclui-se que a coincidência apresenta o seu efeito mais desfavorável, em termos de redução do isolamento sonoro, para a frequência crítica, a qual pode ser calculada pela expressão, formalmente idêntica à apresentada anteriormente:

2 cr c D f 2S m _(2.10) em que

D – rigidez de flexão do elemento de compartimentação; m – massa por unidade de superfície.

Importa ainda referir que esta expressão é definida para elementos de compartimentação homogéneos onde Dx = Dy. Se o painel exibir rigidez de flexão diferente nas duas direcções ortogonais, em lugar de existir um único valor de frequência crítica irá existir uma banda de frequências críticas limitada superior e inferiormente pelos valores das frequências críticas correspondentes às rigidezes de flexão em jogo.

Ora, como se pode constatar, o comportamento de um mesmo elemento, por exemplo de um envidraçado, será naturalmente diferente quando ensaiado em laboratório (existência de campo difuso) e quando em desempenho in situ (incidência, por norma, localizada num determinado sector angular).

Este aspecto, que comummente não é tido em conta, contribui, a par de outros, para algumas disparidades entre desempenhos distintos de um mesmo sistema de compartimentação, em laboratório e in situ.

entanto, é aconselhável referir que, no que respeita a minimização da perda de transmissão devida ao fenómeno de coincidência, se devem utilizar panos de envidraçado15 _{de espessuras diferentes,} por forma a não sobrepor a mesma frequência de coincidência de cada um dos panos, como se pode evidenciar na ilustração esquemática apresentada na fig. 2.10.

Fig. 2.10 | Ilustração da importância do posicionamento relativo das frequências de coincidência em sistemas duplos, na evolução do isolamento sonoro

Note-se que a zona linear da curva inferior apenas se encontra deslocada para facilitar a ilustração. Na realidade esta zona sobrepõe-se à zona linear da curva superior.

2.5.2 Ressonâncias de sistemas duplos

No que respeita aos sistemas com justaposição de novo pano importa, primeiramente, referir duas particularidades de comportamento que devem ser tidas em atenção no processo de estimação, a saber: a ocorrência de ressonâncias do modelo inercial do sistema em causa e a ocorrência de ressonâncias de cavidade. Estes aspectos são de particular importância na identificação de zonas específicas de comportamento global do sistema no domínio da frequência, podendo provocar alterações no seu desempenho acústico.

Um sistema que integre dois panos de um determinado material, ou mesmo de materiais diferentes, separados por uma caixa de ar com certa espessura, pode para efeitos de estimação ser assemelhado a um conjunto de duas massas ligadas por uma mola, conforme ilustra a fig. 2.11.

15 _{Apenas se fez referência aos envidraçados pelo facto de o posicionamento destas frequências ser mais preocupante}

Fig. 2.11 | Modelo elástico de um sistema com duas paredes integrando caixa de ar A frequência de ressonância para este conjunto é dada por:

0 1 2 60 1 1 1 f cos d m m § ·  ¨ ¸ T _{© ¹ (2.11)} em que

m1 – massa superficial do pano 1 do elemento de compartimentação; m2 – massa superficial do pano 2 do elemento de compartimentação; d – espessura da caixa de ar.

Como é do conhecimento geral, o isolamento sonoro atinge um valor mínimo para este valor de frequência, não sendo nulo dado o amortecimento interno do sistema e as condições de fronteira. Assim sendo, é facilmente constatável, e conforme se referiu a propósito do efeito de coincidência, que sendo o valor desta frequência também dependente do ângulo de incidência os comportamentos dos sistemas em laboratório e in situ irão ser diferentes. Para a incidência difusa a quebra de isolamento ocorre cerca de meia oitava a uma oitava acima da banda de frequências associada a um ângulo de incidência igual a 0° (ou seja, normal ao paramento).

A colocação de material absorvente sonoro no interior da cavidade existente entre os dois panos vai também alterar o posicionamento da frequência fundamental deste sistema.

Por outro lado dever-se-á tentar dimensionar o sistema para que as frequências próprias em causa se situem fora da gama do audível, ou de preferência fora da gama 100 Hz - 3150 Hz, o que muitas vezes não é fácil de se conseguir.

Um outro aspecto do comportamento dos sistemas duplicados prende-se com a ocorrência de ressonâncias de cavidade, ou seja no estabelecimento de ondas estacionárias na caixa de ar entre os dois panos definidores do sistema.

A ocorrência destas ressonâncias vai criar perdas de isolamento do sistema em causa, prejudicando o desempenho requerido.

Uma das preocupações principais relativamente a este aspecto deverá centrar-se no facto de, tanto quanto possível, se tentar eliminar a influência destas ressonâncias colocando material absorvente sonoro na cavidade. O ganho de isolamento obtido com a colocação de material deste tipo varia em média entre 2 e 4 dB.

No caso de soluções de envidraçado duplo, dado não ser possível colocar material absorvente sonoro entre os dois panos, é aconselhável, para melhoria do comportamento do sistema, colocar então material absorvente sonoro na envolvente interior da respectiva moldura. Ainda neste caso, importa referir que as melhorias de isolamento de envidraçados com dois painéis de vidro é bastante dependente, por um lado, da massa dos vidros em presença e, por outro, da profundidade do espaço de ar existente entre eles, ou seja, quanto maiores forem estes dois valores melhor o isolamento sonoro em questão.

Dever-se-á, ainda, referir que é importante limitar ao mínimo possível as ligações entre os dois panos definidores deste tipo de sistemas duplos, a fim de evitar a propagação de energia sonora através dessas ligações.

Complementarmente ao exposto ao longo deste capítulo, convém referir-se que em zonas próximas de instalações aeroportuárias se deverá ter em conta o isolamento adequado das coberturas relativamente ao ruído de tráfego aéreo, devido a operações de descolagem e de aterragem de aeronaves. Apesar deste tipo de ruído de tráfego integrar componentes energéticas de valor mais elevado na gama das frequências baixas do espectro, poder-se-á, numa primeira aproximação, exigir para índice de isolamento sonoro das coberturas um valor idêntico ao preconizado para as fachadas (até porque constitui também elemento da envolvente exterior do edifício).