43 Paredes de altas performances mecânicas - Esta parede possui pelo menos duas camadas de chapa de gesso em cada face. A sua espessura é variável.
Paredes de altas performances acústicas - Esta parede possui pelo menos duas camadas de chapa de gesso em cada face. A sua espessura é variável. As duas estruturas devem necessariamente ser independentes e deve-se prever lã mineral para aumentar o isolamento acústico.
Escolha de revestimentos
Segundo Silva (2002) este tipo de revestimento pode ser classificado em três categorias:
Muito refletores: pinturas, mármores, todas as películas muito finas aplicadas sobre a alvenaria; com coeficientes de absorção da ordem de até 0,01. As placas de gesso tem coeficiente de absorção 0,05.
Ligeiramente absorventes: pintura fosca granulada, papel pintado poroso, tapeçaria, lambris de madeira, etc., cujos coeficientes médios de absorção são superiores a 0,1.
Muito absorventes: painéis perfurados (ou não) cobrindo colchão de lã de vidro, lã mineral ou de rocha, produtos porosos, cujos coeficientes médios de absorção podem ser superiores a 0,5. Para absorções consideradas excelentes, o coeficiente deve estar entre 0,75 a 1. E para materiais com absorções consideradas boas, os índices ficam entre 0,65 a 0,75.
44 Os revestimentos devem ser escolhidos de modo que a média dos coeficientes de absorção para halls, corredores, caixas de escada, etc., não seja inferior a 0,15 e, para os compartimentos principais do prédio, que não seja inferior a 0,40 (o que corresponde a um tempo de reverberação de aproximadamente 1 segundo para uma sala de 4x4m.).
Para o revestimento da fachada em locais com índices de até 65dB(A), janelas e paredes comuns são suficientes para isolar o ruído. Porém, para índices maiores, superiores a 65 dB, deve-se ter uma precaução maior.
Os ruídos provenientes da rua dependem mais do local de origem, sendo resultantes da conformação das ruas e da própria cidade como um todo. Nestas condições, uma parede comum de fachada (de alvenaria, com aproximadamente 15cm) isola em torno de 40 a 45dB(A). Se, afastarmos a fonte ou abafando-a (implantando uma barreira vegetal espessa, por exemplo) a sensação do ruído pode ser atenuada.
Porém, para andares mais altos das edificações, em que o abafamento proporcionado pela vegetação não interfere, o ruído de uma fonte distante incomoda mais. Para estas situações, as janelas deverão ser herméticas, com vidro duplo, entre outros cuidados extras.
Segundo Silva (2002), o revestimento do piso deve ser considerado tanto quanto ao seu coeficiente refletor, como no ponto de vista do isolamento, principalmente para os ruídos de impacto.
45 No caso de estruturas homogêneas, os cuidados com o piso deverão ser muito maiores que aqueles com as estruturas heterogêneas e a adoção de piso flutuante é um imperativo (SILVA, 2002). Quando não há piso flutuante, o piso sobreposto ao cimentado se torna muito sensível aos sons de impacto, o que faz com que a transmissão do ruído por impacto seja integral. Uma solução paliativa é o uso de carpete ou tapetes.
4.3 – Roteiro para projeto acústico
Segundo Silva (2002), o projeto acústico deve seguir um roteiro para qualquer tipo de uso, conforme sugerido a seguir:
1. Observar e classificar os tipos de ruídos (nível de ruído nos diversos pontos do terreno; mapear fontes de ruído existentes);
2. Objetivos do projeto (estabelecer o ruído médio admissível; fazer a distribuição e determinar os diversos níveis de som; calcular os tempos de reverberação; calcular o nível de rebaixamento do ruído interno; calcular o isolamento acústico, desejável ou necessário; calcular o índice de redução acústica;
3. Na etapa do lançamento do projeto (observar o isolamento do som; prognósticos de tratamento acústico de superfícies; estudo das formas e superfícies interiores);
4. Cálculos (transmissão dos sons; superfícies de absorção e reverberação; tempo de reverberação; fator de isolamento acústico; rebaixamento do nível de ruído);
46 5. Detalhes (estrutura; tetos e forros; divisões internas; aberturas; outros
elementos);
6. Cautela com as instalações especiais (condicionamento de ar e ventilação; iluminação e instalações elétricas; hidráulico-sanitárias; sistema de amplificação sonora; elevadores e escadas rolantes; máquinas em geral.
4.4 – Tipologia por ambiente
Para cada tipo de uso, deve-se previamente fixar o seu nível médio de ruído admissível. Os ecos devem ser eliminados e o tempo de reverberação deve ser o adequado (SILVA, 2002).
Casas de máquina ou Equipamentos
Instrumentos, aparelhos e eletrodomésticos, não deverão ser ligados as paredes, pisos ou divisões, estruturas, uma vez que transmitem vibrações indesejáveis. A adoção de lençóis ou calços isoladores atenuam essas vibrações.
Para o sistema de calefação e para as colunas de aquecimento deverão ser instalados sobre suportes de borracha ou sobre molas amortecedoras, devendo ser, sempre enclausurados.
Tubos e dutos deverão ser dotados de juntas flexíveis e possuir isolamento absorvente interior, quando localizados em ambientes que requerem silêncio. Motores e guinchos dos elevadores deverão ser dotados de bases antivibratórias. Caixas de escada e elevadores devem ser revestidas materiais
47 absorventes, para dificultar a transmissão dos sons a distância, que geram ecos palpitantes.
Auditórios
Nestes recintos, segundo Silva (2002), é necessária que o índice de articulação seja considerada ótima, ou seja, superior a 90, segundo as normas estabelecidas, deve-se ter alguns cuidados.
O teto deve ser com material refletor nas proximidades do palco e material absorvente no fundo do auditório. A altura não deve ultrapassar 6 a 7m, o para não aumentar o seu tempo de reverberação. O material do palco e suas proximidades devem ser refletores como o teto, para que o som seja dirigido a atinja todo o auditório.
As paredes laterais, não deverão ser paralelas ou apresentar ligeira divergência, para se evitar reflexões nocivas. A parede de fundo não pode ser côncava e deve ser revestida de material altamente absorvente para evitar concentração de energia. As cadeiras deverão ser do tipo poltrona, estofadas, para aumentar as superfícies de absorção.
As alas e passagens devem ser revestidas com tapetes comuns ou de borracha ou outro material absorvente. Para barrar sons externos, os auditórios devem possuir paredes simples (ou duplas) e lajes espessas e pesadas ou isolamento especial.
48 Escolas
Os auditórios escolares devem ser projetados levando-se em conta sua versatilidade. Como são ambientes ruidosos, os auditórios das escolas devem ser feitos em locais mais tranqüilos, afastando-os sempre das ruas ou estradas movimentadas e das quadras esportivas, em que o nível de ruído chega a 60- 70dB(A). Esses ruídos externos não só prejudicam a audibilidade das palavras como desviam a atenção dos alunos.
Uma boa arborização que constitua barreiras entre os diversos prédios, isolando-os é de grande efeito nestes casos. Cada tipo de local, dependendo de seu uso, deve receber um tratamento característico e que lhe seja próprio. Ambientes como salas de aula e laboratórios devem ser isolados dos ruídos externos. Outros como galerias, halls ou os corredores não devem servir de meios transmissores dos ruídos.
Um local que exige um cuidado especial nas escolas são as bibliotecas, além das salas de música e os auditórios. Estes ambientes devem ser tranqüilos e livres de ruídos externos.
Em ambientes destinados ao lazer, como quadras poliesportivas, apenas a localização destes em um local afastado das áreas destinadas as salas de aula já reduz significativamente o ruído.
Estabelecimentos comerciais
Por estarem em áreas comerciais, com excesso de tráfego e de pessoas nas ruas, estes ambientes tem um grave problema que é reduzir o nível de ruído.
49 Dentro dos recintos a aglomeração de pessoas já é o suficiente para gerar um ruído próprio. Para estes casos, o tratamento acústico não só reduz o nível como elimina parte dos ruídos externos.
Outro inconveniente no que diz respeito a área como supermercado é com relação ao tipo de construção, por requerem estruturas leves, resistentes e econômicas, e geralmente se utiliza estruturas metálicas, cobertas com telhas de cimento amianto. Porém, telhas de fibrocimento aquecem e irradiam grande quantidade de energia calorífica para o ambiente, estas estão sendo banidas da construção civil devido a sua nocividade ambiental. O isolamento das coberturas de fibrocimento por materiais acústicos absorventes vem, também, melhorar as condições internas de temperatura, pois, quase todos eles são, ate certo ponto, bons isolantes térmicos (SILVA, 2002). Um novo tipo de telha, telha dupla, tem sido amplamente utilizada em construções deste porte. Estas são revestidas internamente com lã de vidro ou espuma rígida de poliuretano.
Residências
Quando as moradias estão situadas em zonas residências, geralmente, não se faz necessário cuidados acústicos especiais. Exceto para ambientes específicos como quartos de dormir, salas de música ou home teather.
Porém quando estes estiverem em zonas comerciais, como é o caso de hotéis, os seus salões, suas salas de estar, os seus halls e os seus corredores devem merecer um tratamento acústico conveniente. E suas lajes de piso devem ser isoladas para que não haja transmissão dos ruídos de impacto, o piso flutuante pode resolver este problema.
50 Templos Religiosos
Para qualquer tipo de igreja as precauções com os ecos, com as ressonâncias, com as superfícies e com o isolamento do ruído externo devem ser cuidadosamente observadas, a fim de que o projeto acústico se torne o mais perfeito possível.
Em todas as igrejas, desde que sua área comporte um grande número de pessoas, começam a aparecer problemas que impõem o seu tratamento acústico. Para templos para mais de 10³ pessoas, o projeto acústico deverá ser completado sempre com um sistema apropriado, eletroacústico, de amplificação sonora.
Estúdios
Segundo Silva (2002) o projeto tem que ser o mais perfeito. O aparelhamento de transmissão ou gravação exige baixos níveis de ruído local e sua sensibilidade é tal que costuma captar e amplificar certos sons de freqüências determinadas, presentes no recinto, causando serias perturbações nos receptores ou nas fitas gravadas.
De um modo geral, podemos dizer que os projetos de estúdios devem prever um tempo de reverberação ótimo para cada caso. Apresentar um nível de ruído inferior a 30dB(A). Prover isolamento perfeito contra os ruídos externos e contra as vibrações estranhas. Ter freqüência de transmissão uniforme e isenta de ressonâncias ou interferências prejudiciais. E possibilitar boa difusão dos sons.
Como se tem necessidade de variar os tempos de reverberação dos estúdios empregam-se neles painéis móveis ou cilindros rotativos, revestidos de
51 materiais absorventes do som, que possibilitam a variação das superfícies de absorção.
Para isolar os sons nos estúdios deve-se inicialmente, deve-se usar paredes espessas e densas, muitas vezes é necessário o uso de paredes duplas, para impedir tanto a entrada dos sons externos como a saída dos sons internos. Em casos que só as paredes não é suficiente, é necessário ainda o emprego de painéis isolantes formando camadas alternadas, de lã de vidro, com placas de vários materiais rígidos e com espaços vazios, conhecida como ―sanduíches‖, para que grande parte da energia sonora seja absorvida e não atravesse para o outro lado.
As vibrações incômodas resultantes das tubulações hidráulico-sanitárias, dos dutos de condução de ar e das máquinas devem ser totalmente eliminadas. Para os sons de alta freqüência, o uso de painéis de materiais rijos, convenientemente localizados, distribui satisfatoriamente os sons. Já para as faixas de baixa freqüência, usam-se grandes superfícies convexas, ou protuberâncias irregulares, como meio de difusão sonora (SILVA, 2002).
Hospitais
A primeira medida é a localização, que deve ser em um lugar tranqüilo. A acústica nestes casos age como corretivo, uma vez que quase sempre se situam em locais ruidosos. As medidas necessárias para o silêncio interno em um hospital são aquelas como: tratamento acústico ou cuidados especiais nos sistemas de ventilação ou condicionamento de ar, nas bombas, elevadores, disciplina, entre outras (SILVA, 2002).
52 Os materiais empregados deverão assegurar boas condições de higiene, segurança e limpeza. Não deverão permitir a proliferação de bactérias. Devem ser incombustíveis e facilmente laváveis. Os pisos dos corredores e halls deverão ser cobertos com passadeiras de borracha, sobre base flutuante, para amortecer os ruídos dos passos, dos impactos de objetos ou do tráfego de carrinhos de serviço.
Indústrias
O estudo acústico de uma indústria deve ser precedido de um minucioso estudo de fontes de ruído e níveis sonoros vizinhos, uma vez que as indústrias causam incômodo e também são incomodados por indústrias vizinhas. As precauções devem ser consideradas com relação à penetração do ruído na indústria, bem como contra a saída do seu próprio ruído para o exterior.
Há necessidade de reduzir-se o ruído interior e de eliminar-se certos barulhos localizados, tanto sob o ponto de vista de higiene do trabalho como para satisfação das exigências legais.
Segundo Silva (2002) considerando que o ruído industrial é nocivo a saúde do operário e afeta sua produtividade, com graves inconvenientes para a população vizinha, resultando num mal social de grande significação e que esse mal tende a se agravar devido a crescente mecanização devemos ter os seguintes cuidados:
No zoneamento industrial, deve-se considerar o fator ruído das máquinas para proteger a população vizinha, amenizando o incômodo gerado pelo excesso de ruído;
53 Deve-se admitir o nível máximo de ruído igual a 85dB(A) no interior do
estabelecimento;
Aplicação de revestimentos de materiais absorventes do som, para reduzir o ruído aéreo; adoção de equipamento o mais silencioso possível, acompanhado de boa manutenção, para reduzir o ruído na fonte sonora.
54
Capítulo 5 – Metodologia
5.1 – Materiais selecionados
Para a escolha de um material acústico deve-se levar em conta se ele será usado para corrigir, reduzir ou eliminar ruídos. Qualquer material, desde que devidamente especificado pode atender a uma finalidade acústica. Para que um material seja considerado acústico, os parâmetros de principal relevância são: porosidade, tortuosidade e densidade. A porosidade é a característica de um material conter poros. Esta característica é causada pela descontinuidade da matéria, ou seja, pelos espaços existentes entre as partículas que formam qualquer tipo de matéria. Esses espaços podem ser maiores ou menores, tornando a matéria mais ou menos densa.
Estes parâmetros fazem com que a onda sonora seja dissipada (perca energia) em seu interior, quanto mais poros houver, e quanto mais tortuoso estes forem, mais permitirão a penetração e absorverão as ondas sonoras. Quanto mais denso, mais isolante o material será. E quanto mais rígido, mais ele irá transmitir.
Na execução do presente trabalho os seguintes materiais foram selecionados:
Espumas de poliuretano
Segundo Callister (2006) as espumas são materiais plásticos que contêm uma porcentagem volumétrica relativamente alta de pequenos poros. Tanto os
55 materiais termoplásticos quanto os materiais termofixos podem ser usados como espumas. O processo de espumação é conduzido pela incorporação em uma batelada de material de um agente de insuflação, o qual, mediante aquecimento, se decompõe com a liberação de um gás. As bolhas de gás são geradas ao longo de toda a massa então fluida; com o resfriamento, essas bolhas de gás permanecem no meio sob a forma de poros, dando origem a uma estrutura tal qual a de uma esponja. O mesmo efeito é produzido pelo borbulhamento de um gás inerte através de um material enquanto este se encontra em estado fundido.
O poliuretano é um produto sólido, com textura de espuma e aparência entre a cortiça e o poliestireno expandido (isopor). É um elastômero, composto por repetições de monômeros de uretano, sendo obtido a partir da reação química que ocorre entre o grupo isocianato, —NCO, e a hidroxila de álcoois, —OH, de acordo com a seguinte equação (POLY-URETHANE, 2007):
—N=C=O + R—OH —NH—CO—OR
Os poliuretanos são formados pela utilização de isocianatos difuncionais ou polifuncionais e poliálcoois (polióis) ou polímeros contendo grupos alcoólicos terminais.
O poliuretano pode ser classificado como elastômero. Segundo Callister (2006) esses materiais possuem a habilidade de sofrerem elevadas deformações e a seguir retornarem elasticamente, tais como, molas, às suas dimensões
56 originais. Em um estado sem tensões, um elastômero será amorfo e composto por cadeias moleculares que se encontram altamente torcidas, dobradas e espiraladas. A deformação elástica, mediante a aplicação de carga de tração, consiste simplesmente em se desenrolar, distorcer e retificar parcialmente a cadeia, tendo como resultado o alongamento das cadeias na direção da tensão. Com a liberação da tensão, as cadeias se enrolam novamente, voltando às suas conformações antes da aplicação da tensão, e o objeto macroscópico retorna a sua forma original.
Ainda segundo Callister (2006) os elastômeros são formados através de ligações cruzadas, um processo conhecido como vulcanização, que é realizado através de uma reação química irreversível, conduzida normalmente a uma temperatura elevada. A magnitude do modulo de elasticidade é diretamente proporcional a densidade das ligações cruzadas. Ou seja, para produzir uma borracha capaz de ser submetida a grandes deformações sem rompimento das ligações da cadeia principal, devem existir poucas ligações cruzadas, e estas devem ser bastante separadas na cadeia.
Para a presente pesquisa foram utilizadas espumas de várias densidades e espessuras. Densidade 33, de 1cm, 2cm e 5cm e 5cm pro de espessura. Densidade 28, de 1,5cm, 3cm e 5cm de espessura. Densidade 28 de 5cm de espessura e densidade 28 também de 5cm de espessura perfilada. Densidade 20, de 3cm de espessura. Densidade 23, de 2cm e 5cm de espessura. Essas amostras foram compradas no comércio, e suas marcas são especificadas na Tabela 5.1.
57 Tabela 5.1: Especificação das Espumas de Poliuretano
Densidade Espuma de PU
Espessura Marca Preço/m²*
D33 1cm Delsolo R$16,30 2cm Ortobom R$30,10 5cm Ortobom R$75,20 D28 1,5cm Ortobom R$15,75 3cm Ortobom R$49,10 5cm Ortobom R$63,80 5cm soft Ortoflex R$50,00 5cm perfilada Ortoflex R$50,00 D20 3cm Delsolo R$15,70 D23 2cm Delsolo R$16,43 5cm Delsolo R$24,65
* os preços citados acima foram atualizados em maio de 2008.
Poliestireno
O poliestireno é um polímero sintético orgânico, que pode ser fundido e solidificado repetidas vezes sem modificação significativa nas propriedades básicas. Trata-se de um polímero rígido e barato, bastante utilizado e perdendo em popularidade apenas para o polietileno (CLARIANT, 2007).
Foram utilizadas as espessuras 1 e 5cm e um material conhecido comercialmente por ―pluma de isopor‖. Estas também foram compradas no comércio, da marca Isar.
Tabela 5.2: Especificação do Poliestireno
Espessura OS
Marca Preço por placa
1cm Isar R$1,00
5cm Isar R$4,00
Pluma de isopor Isar R$2,70
58 Gesso
O gesso é uma substância, normalmente vendida sob a forma de um pó branco, produzida a partir do mineral gipsita, sendo composto basicamente de sulfato de cálcio hidratado. Quando a gipsita é esmagada e calcinada, ela perde água, formando o gesso, através da reação:
2[CaSO4.2H2O] → 2[CaSO4.½H2O] + 3H2O
Misturado com água, ele endurece rapidamente, adquirindo forma definitiva dentro de oito a doze minutos. Devido à sua facilidade em absorver água, o gesso é considerado como isolador térmico, retira umidade do ar, quando esta está elevada e a devolve, quando o ar está seco (SILVA, 2002).
Foi utilizado o gesso em pó da marca Globo, a R$2,50/kg (valor atualizado em maio de 2008. E foram feitas amostras com o gesso puro e misturando-se o gesso com isopor. Nas espessuras 1cm, 2,5 cm e 5cm.
Para verificar as propriedades acústicas, os materiais selecionados foram ensaiados e seus resultados foram comparados com aqueles fornecidos por produtos vendidos no mercado para uso específico.
Os materiais foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, a fim de determinar a presença de grupos funcionais específicos em sua estrutura química. O BET foi feito para avaliar a porosidade, importante para definir o nível e absorção de cada material.
59 Medidas de impedância acústica também foram feitas, a fim de fazer um estudo comparativo entre os diferentes materiais e identificar parâmetros que permitam avaliar a potencialidade de aplicação dos mesmos no tratamento acústico de recintos fechados.
60
5.2 – Métodos
Espectroscopia na Região do Infravermelho
Segundo Sperling (1992), a espectroscopia na região do infravermelho é considerada uma técnica experimental importante para a identificação de características estruturais poliméricas.
Figura 5.1 – Imagem do aparelho de FTIR.
A radiação denominada infravermelha corresponde à parte do espectro eletromagnético situada entre a região do visível e das microondas. A interação da fração infravermelha da radiação eletromagnética com um polímero resulta na absorção de certos comprimentos de onda correspondentes a energia de