UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
WU CHIANG KUO NAVARRO
ESTUDO DA PAISAGEM SONORA NO PROJETO ARQUITETÔNICO
E NO URBANISMO
WU CHIANG KUO NAVARRO
ESTUDO DA PAISAGEM SONORA NO PROJETO ARQUITETÔNICO
E NO URBANISMO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.
Orientadora: Prof.ª Dra. Gilda Collet Bruna.
DEDICATÓRIA
AGRADECIMENTOS
A Deus, que sempre está presente em todos os momentos.
Agradeço in memoria aos meus pais, que me deram o caminho e cujas palavras sempre me guiaram.
A toda minha família, que sempre me apoiou e incentivou, principalmente nos momentos mais difíceis.
À Minha orientadora Profa. Dra. Gilda Collet Bruna, pela orientação e pelos ensinamentos.
À Profa. Dra. Célia Regina Moretti Meirelles e o Prof. Dr. Leonardo Marques Monteiro pelo direcionamento.
Aos professores Prof. Me. Luiz Carlos Chichierchio, Prof. Dr. Milton Granado, Profa. Dra. Paula Raquel R. Jorge, Eng. Erwin Hartog van Banda, Eng. Dong Li, Eng. Francisco Aurélio Chaves Brito e ao Eng. Cyro Antônio Laurenza pela indicação dos livros, contatos, informações e materiais fornecidos para pesquisa.
Á empresa Bruel & Kjær, e ao Prof. Dr. Leonardo Marques Monteiro e ao Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética da FAU-USP (LABAUT), que disponibilizaram os equipamentos para medição in loco.
Ao Eng. Rafael Zocatelli da empresa Bruel & Kjær, pelo treinamento nos equipamentos de medição e no programa de simulação Predictor cedido à confecção do mapa acústico com os dados levantados in loco no estudo de caso da Rua Oscar Freire na cidade de São Paulo feito pela autora.
RESUMO
A poluição sonora é resultante das atividades humanas e compromete a qualidade de vida e o bem-estar da população, gerando problemas de saúde pública, além de ser responsável por efeitos negativos na econômica e na sociedade.
A presente dissertação aborda de que forma elementos da morfologia urbana e do projeto arquitetônico interagem e interferem na paisagem sonora de um lugar. Este estudo apresenta, também, as estratégias de planejamento de ação e as medidas na redução de ruído aplicadas na Europa, na Ásia e no Brasil, e um estudo de caso com aplicação dos conceitos e fundamentos da acústica urbana na paisagem sonora da Rua Oscar Freire na cidade de São Paulo.
ABSTRACT
Noise pollution results from human activities and compromises population life quality and welfare. This creates public health problems and several social and economic negative effects on cities.
This dissertation studies how urban morphology and architecture design interact and interfere with the soundscape of a place. This study also reviews strategies, plans, and measures to reduce the impact of noise in projects in Europe, Asia and Brazil. A case study is also presented where concepts and acoustic principles are applied to analyze the soundscape of Oscar Freire, a busy commercial street in São Paulo.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Ilustração 1 - Som Puro. Fonte: Autoria própria Fonte: Autora, 2014. ... 14
Ilustração 2 - Som Complexo. Fonte: Autora, 2014 ... 14
Ilustração 3 - Propagação da Onda no Espaço. Fonte: Autora, 2014. ... 16
Ilustração 4 - Processamento do som nos seres humanos. Fonte: Adaptado de BISTAFA, 2011. ... 17
Ilustração 5 - Ouvido Humana. Fonte: Adaptado de PLETSCH, 2003. ... 18
Ilustração 6 – Espectro de frequência do som. Fonte: Autora, 2014. ... 20
Ilustração 7 - Liminares auditivos. Fonte: Adaptado de DE MARCO, 1982. ... 21
Ilustração 8 – Fonte pontual. Fonte: Autora, 2014. ... 22
Ilustração 9 - Fonte linear. Fonte: Autora, 2014. ... 23
Ilustração 10 - Absorção do som. Fonte: Autora, 2014. ... 24
Ilustração 11 - Reflexão do som em superfície lisa. Fonte: Autora, 2014. ... 25
Ilustração 12 - Som direto – Refletido. Fonte: Autora, 2014. ... 26
Ilustração 13 - Reflexão do som em superfície convexa. Fonte: Adaptado SILVA, 1971. ... 27
Ilustração 14 – Reflexão do som em Superfície côncava. Fonte: Adaptado SILVA, 1971. ... 27
Ilustração 15 - Transmissão do som. Fonte: GERGES, 2000. ... 28
Ilustração 16 - Difração do som de baixa frequência. Fonte: FERNANDES, 2005. .. 30
Ilustração 17 - Difração do som de alta frequência. Fonte: FERNANDES, 2005. ... 30
Ilustração 18 - Reverberação do som. Fonte: Autora, 2014. ... 32
Ilustração 19 - Mecanismo mais significativos de propagação sonora ao ar livre. .... 33
Ilustração 20 - Efeito do vento. Fonte: Adaptado BERANEK, 1992. ... 34
Ilustração 21 - Ruído - onda Aleatória. Fonte: Autora, 2014. ... 35
Ilustração 22 - Trajetória de propagação sonora. Fonte: CNOSSOS-EU, 2012... 37
Ilustração 23 - Mecanismos de geração de ruído pneu-pavimento: a) vibração dos blocos do pneu; b) vibração dos flancos; c) bombeamento de ar; d) efeito de pavilhão. Fonte: (FREITAS e PEREIRA, 2013, apud SANDBERG; EJSMONT, 2002) ... 53
Ilustração 24 - Asfalto poroso de camada simples. Fonte: SILENCE, 2008. ... 54
Ilustração 26 - PERS - Pavimento Poroelástico para rodovias. Fonte: PERSUADE
(s/d) ... 56
Ilustração 27 - Definição de Via, do ponto de vista acústico ... 57
Ilustração 28 - Definição de Rua, do ponto de vista acústico ... 57
Ilustração 29 - Rua com configuração em U. Fonte: Autora ... 58
Ilustração 30 - Rua com configuração em L. Fonte: Autora ... 59
Ilustração 31 - Rua com configuração de Campo Aberto. Fonte: Autora ... 59
Ilustração 32 - Formas a serem evitadas, em relação à via. Fonte: SILENCE, 2008 apud WG 5, 2002, p. 27. ... 63
Ilustração 33 - Formas preferenciais em relação à via. Fonte: SILENCE, 2008 apud WG 5, 2002, p. 27. ... 64
Ilustração 34 - Edifícios como barreira acústica. Fonte: SILENCE, 2008 apud LARMKONTOR, BPW, KONSALT, 2004, p. 35... 65
Ilustração 35 - Novas implantações de edifícios como proteção acústica para o interior da quadra. Fonte: SILENCE, 2008 apud LARMKONTOR, BPW, KONSALT, 2004, p. 29. ... 66
Ilustração 36 – Áreas de garagens e depósitos como proteção para áreas mais silenciosas. Fonte: SILENCE, 2008 apud LARMKONTOR, BPW, KONSALT, 2004, p. 49. ... 66
Ilustração 37 – Formas de autoproteção. Fonte: KANG, 2007 ... 68
Ilustração 38 - Layout interno de dois edifícios, residencial e comercial, respectivamente, adequados ao conceito de autoproteção. Fonte: SILENCE, 2008 apud WG 5, 2002, p.31 ... 68
Ilustração 39 - Elementos arquitetônicos na fachada para autoproteção acústica. Fonte: SILENCE, 2008 apud WG 2, 2002, p.32. ... 69
Ilustração 40 - Varanda como barreira acústica. Fonte: BARROSO-KRAUSE, 200570 Ilustração 41 - Demolição de edifícios que funcionam como barreira acústica para área residencial. Fonte: SILENCE, 2008 apud. LARMKONTOR, BPW, KONSALT, 2004, p. 72. ... 72
Figura 42 - Paley Park, em Nova York, vista para a cascata. Fonte: PPS, 2003. ... 75
Figura 43 - Paley Park, em Nova York, vista do interior para a Rua 53. Fonte: PPS, 2003. ... 75
Ilustração 44 - Imagem aérea do Paley Park. Fonte: TATE, 2001. ... 76
Ilustração 65 - pele de vidro na fachada. Fonte: SILENCE, 2008 apud Green Noise,
2005, p.7 ... 126
Ilustração 66 - Modelagem de ruído em 3Ds. Fonte: Brüel & Kjær, s/d. ... 138
Ilustração 67- Mapa acústico do Cadna A. Fonte: (DataKustik, s/d). ... 139
Ilustração 68 - Mapa Acústico do SoundPlan. Fonte: SoundPlan, s/d. ... 139
Ilustração 69 - Crescimento do número de automóveis e motocicletas em Fortaleza - 2001 a 2011. Fonte: (OBSERVATÓRIO DAS METROPÓLES, s/d apud DENATRAN, 2011 ... 142
Ilustração 70 - Mapa acústico diurno (esquerdo) e noturno (direita) do bairro Aerolândia. Fonte: BRITO, 2014 ... 144
Ilustração 71 - Mapa acústico do entorno do Hospital Militar de Fortaleza, bairro de Aldeota. Período diurno. Fonte: BRITO, 2014. ... 146
Ilustração 72 - Mapa acústico do entorno do Hospital Militar de Fortaleza, bairro de Aldeota. Período noturno. Fonte: BRITO, 2014. ... 146
Ilustração 73 - City of Westminster. Fonte: adaptado de LONDONCOUNCILS, s/d. ... 149
Ilustração 74 - Mapa acústico de Londres, área de Westminster. Fonte: BANDA, s/d. ... 150
Ilustração 75 - Mapa de reclamações Fonte: CITY OF WESTMINSTER, 2009. ... 150
Ilustração 76 - Média de ruído no período de 24 horas em Westminster. Fonte: CITY OF WESTMINSTER, 2009. ... 151
Ilustração 77 - Contexto mais amplo na politica de mapeamento e ações de combate a poluição sonora na cidade de Westminster. Fonte: CITY OF WESTMINSTER, 2009. ... 152
Ilustração 78 - Os níveis de ruído de espaços abertos em relação à tranquilidade CITY OF WESTMINSTER, 2009. ... 154
Ilustração 79 - Acesso a mapa acústico on-line no site de serviços do DEFRA. Fonte: DEFRA, s/d. ... 155
Ilustração 80 - Acesso on-line a estatísticas sobre ruído de uma área no site de serviços do DEFRA. Fonte: DEFRA, s/d. ... 155
Ilustração 81 - Mapa acústico de Hong Kong. Fonte: EPD, 2006. ... 157
LISTA DE TABELAS
LISTA DE ABREVIAÇÕES
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANAC Agência Nacional de Aviação Civil
CEDR Conference of European Directors of Roads
CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
CNOSSOS-EU Common Noise Assessment Methods in EU
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CONTRAN Conselho Nacional de Trânsito
DAC Dense Asphalt Concrete
DRI Danish Road Institute
dB Decibel
dB (A) Decibel A-weighting
dB (C) Decibel C-weighting
DALYs Disability-Adjusted Life Year
DEFRA Department for Environment, Food & Rural Affairs DGFP Directorate general for internal policies
EEA European Environment Agency
EPD Environment Protection Department FHWA Federal Highway Administration
IFCE Instituto Federal Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará
IGCB Interdepartmental Group on Costs and Benefits
IMV Instituto Mobilidade Verde
NBR Norma Brasileira
NPS Nível de Pressão Sonora
OMS Organização Mundial de Saúde
REUD Real Estate & Urban Development
PERS Pavimento Poro elástico
PMSP Prefeitura Municipal de São Paulo
PPS Project for Public Spaces
PTS Permanent Threshold Shift
TCFL The Cultural Landscape Foundation
TTS Temporary Threshold Shift
SFU Simon Fraser University
SIG Sistemas de Informação Geográfica
SMA Stone Mastic Asphalt
SPIs Índice de perturbação dessa população
SOBRAC Sociedade Brasileira de Acústica
SUMÁRIO
10 Análise Geral e Conclusões ...234 Referências 245
1 INTRODUÇÃO
No contexto do cenário urbano contemporâneo, os problemas ambientais gerados pela constituição das cidades tornaram-se uma das principais preocupações na gestão e evolução dos centros urbanos. Além da poluição do ar, da água, da contaminação do solo, o ruído urbano figura como uma preocupação importante para a saúde pública. Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS, 2011), “a poluição sonora é considerada o segundo tipo de poluição que mais causa doenças no mundo”.
Ruído urbano é o conjunto de sons emitidos pelas fontes presentes não naturais em um espaço constituído pelas edificações e pelos equipamentos públicos de uma área urbana. As principais fontes de ruído urbano são: rodoviária, ferroviária, aérea e da construção civil.
O ruído rodoviário é o proveniente dos veículos automotores que trafegam nas vias, sendo caracterizado de acordo com o volume de tráfego, a composição dos tipos e a velocidade média dos veículos, a inclinação das vias, o tipo de pavimentação e a textura da superfície. Os veículos, por sua vez, possuem vários componentes emissores de diferentes ruídos: o motor, a transmissão, o sistema de freios, o atrito de rolamento dos pneus com a superfície da via e o movimento do ar no entorno do veículo. Embora importantes na paisagem sonora urbana, os ruídos das fontes ferroviária, aérea e da construção civil não fazem parte do escopo desta pesquisa voltada para a análise do ruído rodoviário urbano.
Para a análise do impacto do ruído no contexto urbano, nesta dissertação utiliza-se a metodologia de uso de estudos de caso de cidades, no âmbito nacional e internacional, às quais foram aplicados planos de ação, políticas e diretrizes, com o objetivo de reduzir o ruído e melhorar a qualidade sonora da cidade, verificando, de forma comparativa, as metodologias e ferramentas utilizadas e os resultados obtidos, quando disponíveis.
Portanto, o resultado final deste trabalho visa à identificação de fatores de sucesso e de uma metodologia que contemple processos de melhora contínua na gestão de políticas urbanas e ambientais, adaptadas às condições brasileiras e que possam ser incluídas nos Planos Diretores e Estratégicos das cidades, para a obtenção de uma qualidade sonora futura mais equilibrada e sustentável.
1.1 OBJETIVO
1.1.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo específico do presente estudo é demonstrar de que forma conceitos e técnicas foram explorados em projetos de redução de ruído, elaborados em cidades que já atuam de forma sistemática para a solução desse problema, para isso utilizando tais projetos como estudos de casos que contribuíram, ou espera-se que contribuam, em futuro próximo, para amenizar o ruído urbano e proporcionar conforto acústico para suas populações.
1.1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO
1.2 METODOLOGIA
Como método de trabalho para a condução desta pesquisa, realizou-se inicialmente uma ampla revisão da literatura, com um estudo dos conceitos de som e de ruído, de suas características de propagação no meio ambiente, e das características da morfologia e do planejamento urbano relacionadas ao ruído.
Para a análise de resultados práticos, realizou-se um levantamento de estudos de referência em cidades contemporâneas, nas quais metas e ações planejadas foram ou estão sendo executadas, a partir da elaboração plano estratégico e com gerenciamento continuo dos resultados, visando a qualidade e o equilíbrio da paisagem sonora urbana.
Consolidando a aplicação dos conceitos em um trabalho de campo, foi realizado o estudo de caso de um trecho peculiar da Rua Oscar Freire, com visitas in loco, coleta, processamento e análise dos dados, compreendendo as seguintes etapas:
Etapa 01 - Identificar as condições físicas do local, e as características físicas das edificações no trecho entre a Av. Rebouças e Rua Augusta, comtemplando zonas, ZM-2 e ZM-3, com limites de NPS diferentes, segundo a norma NBR 10151 (2003).
Etapa 02 - Determinar os horários de picos para a coleta de dados dentro do período estabelecido. As medições foram realizadas: segunda-feira das 12:30 as 14:30 e das 17:00 as 19:00, sábado das 12:30 as 14:30 e das 17:00 as 19:00 e no domingo das 12:30 as 14:30 e das 16:30 as 19:00. As medições foram feitas utilizando-se o sonômetro da BRÜEL & KJÆR.
Etapa 03 - Os dados coletados pelo sonômetro foram transferidos para o programa BZ-5503 Measurement Partner Suite da BRÜEL & KJÆR, que calcula métricas de nível de ruído produzindo gráficos que permitem avaliar a pressão sonora nos pontos de medição, tanto instantânea, quanto médias, mínimos e máximos, dB(A), dB(C), entre outros.
Etapa 04 - Além dos dados do sonômetro transferidos pelo programa mencionado na etapa anterior, dados complementares sobre o tráfego de veículos nos horários de pico e levantamentos sobre os materiais e a volumetria das edificações do entorno, foram registrados e organizados em tabelas, sendo posteriormente inseridos no programa Predictor da BRÜEL &
KJÆR, que por meio de modelagem e simulação computacional produziu os
Etapa 05 – Análise dos dados processados e sistematizados por meio das tabelas, gráficos, e dos mapas acústicos, de forma a identificar como as características das edificações e do seu entorno influenciaram nos níveis de pressão sonora, tanto na dimensão horizontal como na vertical.
Por fim, procura-se abordar quais desses conceitos e metodologias devem ser incorporados no Plano Diretor das cidades, dentro de uma visão mais ampla de estratégias, instrumentos, efeitos e resultados, para a obtenção de uma melhor paisagem sonora nos espaços públicos.
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
O capítulo de introdução apresenta um resumo geral da dissertação propriamente dita, tendo como ponto central o problema do ruído nas cidades, indicando principalmente a organização, os objetivos e a metodologia da dissertação.
O capítulo 2 é reservado à revisão bibliográfica e traz resumos de conteúdos, além de apontar os principais aspectos das publicações que embasam a pesquisa.
O capítulo 3 apresenta os conceitos básicos de som e seu comportamento, de acordo com as condições físicas do meio de propagação. Esse capítulo também caracteriza o ruído urbano, com foco no ruído rodoviário que constitui o escopo desta dissertação.
A morfologia urbana é fator determinante na paisagem sonora, e sua influência sobre a propagação do som nas cidades é abordada no capítulo 4.
O capítulo 5 apresenta a influência do ruído rodoviário nas cidades, descrevendo seus impactos na saúde e na economia.
Todo projeto de redução de ruído em uma cidade requer planejamento adequado, execução controlada e gestão de resultados, sendo respaldado por instrumentos legais, normas, tecnologias e equipamentos disponíveis. Esses aspectos são abordados no capítulo 6.
selecionados de projetos de redução de ruído realizados e em andamento nas cidades de Fortaleza, Hong Kong e Westminster.
O Capítulo 8 trata do estudo de caso desenvolvido por esta autora, que analisa os elementos morfológicos e a paisagem sonora de um trecho da Av. Rebouças, localizada na cidade de São Paulo.
Preparando os elementos para a conclusão, o capítulo 9 traz as considerações da análise comparativa entre as metodologias abordadas nos dois capítulos anteriores quanto à problematização e à eficácia das mesmas. Aplicado ao estudo de caso na Rua Oscar Freire em São Paulo, com medições e levantamento in loco, analisando conceitos e referencias abordados nos capítulos anteriores. O Capítulo 10, por sua vez, é destinado à conclusão do trabalho, apresentando as considerações finais resultantes das análises dos estudos realizados.
2 REFERÊNCIAS TEÓRICAS
A seguir são apresentadas, de forma resumida, as principais publicações que embasaram este trabalho. Cada item refere-se a um livro ou artigo cujos dados de identificação bibliográfica encontram-se nas Referências Bibliográficas, ao final desta dissertação.
EC DG Research Project Silence (2008)
do ruído. Os conceitos e a metodologia do projeto foram aplicadas e analisadas em quatro cidades europeias: Barcelona, Bristol, Bruxelas e Genova.
Project Silence – Practitioner Handbook for Local Noise Action Plans (2008)
O Projeto Silence é uma documentação resultante das pesquisas de uma equipe multidisciplinar de especialistas, cujo objetivo consistia em criar um material de apoio e referência para projetos de diminuição de ruído em cidades europeias. Tal manual destina-se aos gestores do meio ambiente em cidades do continente europeu, trazendo informações básicas acerca dos requisitos necessários e das intervenções possíveis para a redução de ruído urbano. Apresenta também uma metodologia detalhada de planejamento e execução, sendo um guia para os governos locais nos processos de elaboração do planejamento e na criação dos planos de ação de redução de ruído. Traz também uma descrição breve sobre as técnicas de mapeamento de ruído. O manual está organizado em seis partes, quais sejam:
Parte 1: trata das questões relacionadas aos problemas ocasionados pelo ruído, de seus efeitos na saúde, e do custo de desenvolvimento na implantação de planos de ação de redução. Inclui também uma noção superficial sobre mapas acústicos.
Parte 2: apresenta uma visão geral sobre o plano de ação de redução de ruído, descrevendo os benefícios e as principais etapas de planejamento, com um pequeno resumo geral dos meios e das técnicas de redução do ruído urbano.
Parte 3: contém uma proposta de planejamento de projeto de redução de ruído, destinado à orientação de governos locais, constituído de uma sequência de nove passos, desde o planejamento até a execução e monitoração dos resultados das ações.
Parte 5: apresenta um conjunto de soluções tecnológicas em materiais da construção e na manutenção da superfície das vias, de barreiras acústicas1, do sistema de isolamento dos edifícios, além do uso de ferramentas de mapeamento acústico, do gerenciamento de tráfego e outras medidas complementares para uma ação integrada na redução de ruído urbano.
Parte 6: descreve um estudo feito no trecho da área La Rambla, em Barcelona, com o levantamento das principais fontes do ruído, tais como os provenientes das atividades humanas, do comércio, do transporte e dos animais, e com as recomendações para a melhora da paisagem sonora do local.
Urban Soundscape: Experiences and Knowledge (2005)
O objetivo do citado artigo é compreender de que modo o uso do conceito de paisagens sonoras pode auxiliar na concepção do ambiente sonoro nas cidades. Os autores, preocupados com a avaliação dos fenômenos sonoros na vida cotidiana de uma cidade, discutem a estruturação em categorias para os sons nas cidades. Para eles, apenas a redução ou a eliminação do ruído não é suficiente para proporcionar uma melhora da paisagem sonora de um espaço urbano.
Para criar um ambiente de qualidade destinado à convivência humana, faz-se necessária a compreensão dos conceitos e dos fenômenos ligados às condições térmicas, de ventilação, de iluminação, geração e propagação dos sons. Os autores argumentam que os arquitetos e urbanistas necessariamente devem ter uma base de conhecimentos nessas áreas, para que possam contribuir para o desenvolvimento de espaços públicos de qualidade.
A psicoacústica é a área do conhecimento que se preocupa com a interpretação da paisagem sonora, do ponto de vista psicológico, criando um elo entre os sons e as sensações que eles produzem. O conjunto do ambiente formado pela paisagem urbana, pela sonora e pelo conforto térmico dá ao ser humano as sensações integradas que o levam ao bem-estar ou ao incômodo e, portanto, precisam ser abordadas na composição dos ambientes urbanos.
The Tuning of the World (1977)
O livro intitulado The Tuning of the World, de Raymond Murray Schafer, trata do envolvimento do homem com o som do meio ambiente, o que é definido pelo autor como “Soundscape”, termo traduzido para o português como “paisagem sonora”, destacando que a conservação da qualidade da paisagem sonora é de suma importância para o bem-estar social.
Schafer é um compositor escritor, educador musical e ambientalista canadense, reconhecido no mundo por seu projeto de pesquisa educacional “The World Soundscape Project”, realizado junto à Simon Fraser University, em Vancouver, no Canadá.
Segundo o autor, a música e a paisagem sonora estão intimamente relacionadas ao bem-estar social. Assim sendo, ele menciona um antigo provérbio chinês apresentado no livro “O jogo das contas de vidro”, de Hermann Hesse2, reproduzido abaixo:
“Por isso, a música de uma época harmoniosa é calma e jovial, e o governo equilibrado. A música de uma época inquietada é excitada e colérica, e seu governo é mau. A música de uma nação em decadência é sentimental e triste, e
seu governo corre perigo” (SCHAFER, 1977 p. 22).
De acordo com o autor, a música revela o comportamento do estado social e político de uma determinada época:
“[...] a música é um indicador da época, revelando, para os que sabem como ler suas mensagens sintomáticas, um modo de reordenar acontecimentos sociais e mesmo políticos” (SCHAFER, 1977 p. 23).
2 Hermann Hesse
A mudança da paisagem sonora3 devido à revolução industrial tornou-se evidente, com a introdução de novos sons como o da locomotiva, dos motores dos automóveis e das atividades das indústrias nas cidades.
Os grandes centros urbanos vivem em constante transformação, seja pela introdução de novas tecnologias, seja pela própria evolução cultural que sempre apresenta novas propostas de expressão. O fluxo dos veículos rodoviários automotores, dos trens, dos aviões, assim como as construções e mesmo as atividades de lazer emitem sons que se modificam ao longo do tempo, conforme essas atividades se alteram.
Schafer cita o manifesto do futurista Luigi Russolo4, que versa sobre o quanto os ruídos emitidos pela modernidade industrial têm afetado o equilíbrio dos sons da natureza. O ruído inerente às atividades da produção fabril causam problemas auditivos aos operários.
“Hoje, o mundo sofre de uma superpopulação de sons. Há tanta informação acústica que pouco dela pode emergir com clareza. [...] As principais mudanças tecnológicas que afetaram a paisagem sonora incluíram o uso de novos metais, como o ferro e o estanho fundidos, bem como novas fontes de energia, como o carvão e o vapor.”(Schafer, 1977 p. 107).
Schafer (1977) emprega a palavra esquizofonia5 para tecer uma crítica a respeito das novas tecnologias trazidas pela revolução elétrica, que causam o empobrecimento da qualidade do som e de seu contexto original. Criando uma nova paisagem sonora sintética, a reprodução eletroacústica desmantela o Hi-fi6 natural,
3 Paisagem sonora - O ambiente sonoro. Tecnicamente, qualquer porção do ambiente sonoro vista como um campo de estudos. O termo pode referir-se a ambientes reais ou construções abstratas, como composições musicais e montagens de fitas, em particular quando consideradas com um ambiente. (SCHAFER, 1977 p. 366)
4 Luigi Russolo
– é pintor, compositor e futurista italiano, autor da L'Arte dei Rumori (A arte do ruído) (1913). Acreditava que a vida contemporânea era demasiado ruidosa e que os ruídos deveriam ser utilizados para música. http://futurismo1909.wordpress.com/protagonistas/luigi-russolo-musico/ acesso: 26/4/2014.
5 Esquizofonia
– (do grego schizo = partido e phone = voz, som), o termo empregado por SCHAFER pela primeira vez em A Paisagem Sonora (The Soundscape), refere-se à separação entre o som original e sua reprodução eletroacústica. Os sons originais são ligados aos mecanismos que os produzem. Os sons reproduzidos por meios eletroacústicos são cópias e podem ser reapresentados em outros tempos e lugares. A palavra foi empregada para dramatizar o efeito aberrativo do desenvolvimento do século XX. (SCHAFER, 1977 p. 366).
6
Hi-fi - Abreviação de alta fidelidade (High Fidelity), isto é, uma razão sinal/ruído favorável. O uso
amplificando o problema de Lo-fi7, transfigurando os sons naturais, o que normalmente acontece com os sons reproduzidos pelo rádio, pelo telefone e por outros meios de comunicação eletroacústicos.
Noise and Vibration Control Engineering (1992)
O título acima, obra de Leo L. Beranek e István L. Vér, de 1992, é um manual de engenharia de controle de ruído e vibração, dirigido a profissionais da engenharia acústica.
Além do referido manual trazer os fundamentos teóricos, que são apresentados em detalhes, com as expressões matemáticas e gráficos que descrevem o fenômeno e permitem a quantificação dos efeitos, o autor descreve, no capítulo 5, o mecanismo de propagação das ondas ao ar livre e os efeitos da umidade do ar, da temperatura e da pressão atmosférica na propagação do som.
Os seres humanos, quando expostos à vibração das ondas sonoras, sofrem alterações em seu ritmo fisiológico, o que causa danos à saúde. Os efeitos e riscos oferecidos à saúde humana pela exposição aos ruídos são abordados no capítulo 6.
La Acústica em La Construcción (1975)
Roberto Josse, na obra La Acústica em La Construcción, descreve a física dos fenômenos sonoros, modelando o comportamento do som por meio de fórmulas e gráficos, tanto em espaços abertos como em espaços fechados. Há uma breve abordagem a respeito das enfermidades causadas pela exposição ao ruído, além da perturbação auditiva, que provoca a modificação das atividades fisiológicas e o estado psicológico do ser humano.
ambiente hi-fi é aquele onde os sons podem ser ouvidos claramente, sem estarem amontoados ou mascarados. (SCHAFER, 1977 p. 365).
7
Lo-fi – Abreviação de baixa fidelidade (low fidelity), que é uma razão sinal/ruído desfavorável.
A perda de produtividade decorrente das perturbações sonoras é tratada nos itens 1.24, do capítulo 1, e 2.2, do capítulo 2, sendo que este último trata especificamente do ruído de tráfego urbano. O capítulo 6 aborda o isolamento acústico em edifícios residenciais, evidenciando a importância da distribuição espacial do edifício em relação às vias, assim como o arranjo dos edifícios entre si, ou seja, de que modo um edifício pode funcionar como barreira acústica, protegendo os demais.
Elementos de Acústica Arquitetônica (1982)
Este pequeno grande livro, Elementos de Acústica Arquitetônica, de Conrado Silva De Marco, apresenta suscintamente os fenômenos acústicos e os conceitos aplicados aos projetos acústicos em ambiente fechado. Contextualiza, também, o problema do ruído gerado pela falta de incorporação dos princípios básicos do acústico na concepção dos projetos. Segundo o autor,
"É fundamental que se pense na acústica logo no início do projeto; atende-se à problemática do som e à sua incidência nas diferentes partes, projetar-se-á de forma coerente e econômica. A intervenção do acústico, depois de realizada a construção, além de não permitir soluções tão eficazes como as que se obtêm no momento do projeto, encarece consideravelmente o orçamento das construções”. (DE MARCO, 1982. p. 5).
O Ruído e a Cidade: Elementos de Ruído Urbano (1998)
O ponto central do título tratado neste subcapítulo diz respeito à influência das configurações dos elementos morfológicos e do clima em relação ao mecanismo da propagação das fontes de ruído na cidade. Segundo os autores,
Tratado Fundamental de Acústica en La Edification (1980)
O problema do controle de ruído na edificação é contemplado no capítulo 3 do título acima, cujo autor, Luis Jesus Arizmendi, no capítulo 11, aborda o problema de ruído urbano e a sua evolução ao longo do tempo, sendo que o uso de barreiras acústicas é descrito como medida defensiva ao ruído. Ainda nesse capítulo, o autor menciona a importância da orientação em relação às vias, da volumetria, da forma e da distribuição interna dos edifícios, perante o mecanismo de propagação das ondas sonoras. Além desses aspectos, o autor ressalta a importância do gerenciamento de fluxo de tráfego, para o controle e a redução do ruído urbano.
Acústica Arquitetônica (1971)
Pérides Silva, em Acústica Arquitetônica, de 1971, faz uma conceituação da propagação do som e do ruído, descrevendo as propriedades e a aplicação dos materiais em acústica. No item 3, da introdução, é mencionado que, desde 1964, o arquiteto Rino Levi já fazia a campanha do silêncio na cidade de Curitiba e, nas palavras do autor,
“Planejar não é utopia. É maneira correta de enfrentar
efetivamente a realidade, com economia e sem desperdícios. Trata-se de trabalho complexo, que deverá ser atualizado constantemente, e que exige a cooperação de vários especialistas e a compreensão do poder público e da
coletividade”. (SILVA, 1971. p. 23)
O livro aborda a importância de um planejamento feito por uma equipe formada por especialistas multidisciplinares, da colaboração do poder público e da própria sociedade. A conscientização da população, bem como a aplicação das leis, são medidas tão importantes quanto o gerenciamento do sistema de tráfego e do volume, assim como o tratamento dos ruídos na fonte.
Acústica aplicada ao Controle do Ruído (2011)
Trata-se de um livro técnico, um guia de referência sobre os princípios acústicos, cujo conteúdo direciona-se ao controle do ruído, indicando as formas de controle na fonte, na transmissão e no receptor.
3 CONCEITUAÇÃO DOS FENÔMENOS ACÚSTICOS
3.1 SOM
Som é um fenômeno físico provocado por uma onda mecânica, uma vibração que se propaga através do ar, da água ou de qualquer matéria. O som não se propaga no vácuo, pois necessita de um meio material para a sua transmissão.
Do ponto de vista humano, o som é uma vibração que atua sobre o sistema auditivo, sendo reconhecido e interpretado pelo cérebro. As vibrações harmônicas, quando em volume aceitável, produzem uma sensação normal, enquanto vibrações não harmônicas produzem uma ação perturbadora, denominada, sob este ponto de vista, como ruído.
Fisicamente, o som é produzido quando certa quantidade de matéria, denominada fonte emissora, emite energia por meio de um movimento de avanço e retrocesso, normalmente comprimindo e rarefazendo a massa de ar no seu entorno. As moléculas de ar movimentam-se transmitindo umas às outras a energia do fenômeno, criando a onda que se propaga através do meio, nesse caso, o ar.
Conforme descreve DE MARCO, 1982,
A física define o som como uma perturbação que se propaga nos meios materiais e é capaz de ser detectada pelo ouvido humano. A perturbação é gerada por um corpo que vibra, transmitindo suas vibrações ao meio que rodeia. As moléculas deste sofrem, alternadamente, compressões e rarefações, acompanhando o movimento do corpo. Esta variação de pressão é logo comunicada às moléculas vizinhas do meio, criando ondas longitudinais, de compressão e rarefação que partem do corpo emissor. As moléculas do meio, porém, não se deslocam. Elas oscilam em torno de suas posições de equilíbrio e o que se propaga é o movimento oscilatório. (DE MARCO, 1982. p. 9-10)
Ilustração 1 - Som Puro. Fonte: Autoria própria Fonte: Autora, 2014.
Ilustração 2 - Som Complexo. Fonte: Autora, 2014
variações na composição das ondas de som podem ser identificadas pelo ouvido humano. Assim, uma mesma nota musical, tocada por um violão e por um piano, tem exatamente a mesma frequência principal de vibração (que corresponde à frequência da nota), porém apresentam uma decomposição harmônica diferente e, portanto, formatos diferentes.
Quando o som é produzido por uma fonte com comportamento de frequência aleatório, não é possível para o sistema auditivo identificar um padrão de frequência tal qual acontece em relação a um instrumento musical, o que provoca uma sensação desagradável denominada ruído. Há uma explicação mais técnica para o ruído, que será apresentada no item 3.2.1.
Conforme explicação do Guidelines for Community Noise da União Europeia,
Em física não existe diferença entre o som e o ruído, som é uma percepção sensorial provocada pelo processo fisiológico auditivo do cérebro. O complexo padrão de ondas sonoras é perceptual classificado como "Gestalt8" e são rotuladas como
ruído, música e fala. Portanto, não é possível definir exclusivamente na base do parâmetro físico de som. É comum para definir o ruído simplesmente como som indesejado. No entanto, em algumas situações o ruído pode afetar adversamente a saúde através da energia acústica.
(BERGLUND; LINDVALL; SCHWELA, 1999. p. 5.).
Por ser um fenômeno cíclico, o som te, como elemento principal para sua descrição, o tempo de um ciclo que é denominado Período da Onda, sendo medido em unidades de tempo (T), normalmente em segundos. Porém, essa não é a medida mais utilizada, mas, sim, o seu inverso (1/T), ou seja, o número de ciclos em um determinado tempo padrão, que é denominado Frequência da Onda e medido em
ciclos por segundo ou Hertz (Hz). Basta uma dessas duas métricas para definir um movimento ondulatório9, pois se pode calcular:
f =
onde:
f é frequência em Hz (unidade correspondente a ciclos por segundo)
T é período de tempo em s (segundos)
Ilustração 3 - Propagação da Onda no Espaço. Fonte: Autora, 2014.
A acústica é a área da física que trata da análise das ondas sonoras, considerando os aspectos de produção (emissão), de propagação (transmissão) e dos efeitos sobre os corpos físicos (recepção).
Sendo uma onda que se propaga em um meio físico, o som tem uma direção que é determinada pelas características próprias dos seguintes elementos:
da fonte emissora: apresenta várias características para classificação, entre elas, quanto ao movimento (parada ou em movimento); e quanto à geometria (pontual ou linear);
da transmissão: quanto às condições do meio de propagação, exemplificadas por temperatura, umidade e pressão do ar, presença de barreiras ou elementos de reflexão no caminho da propagação;
do elemento receptor: no caso, sendo de maior interesse o sistema auditivo humano.
A velocidade da onda sonora depende das características do meio, tais como pressão, umidade e temperatura, sendo então necessários o meio e as condições correspondentes. A velocidade da onda sonora no ar é de aproximadamente 343 m/s para a temperatura de 20ºC, ao nível do mar (1 atmosfera de pressão) e em ar seco.
3.1.1 SISTEMA DE CAPTAÇÃO DO SOM DO OUVIDO HUMANO
A audição consta de um processo de recepção do som pelo ouvido humano e sua conversão em impulsos elétricos, transmitidos pelos nervos auditivos ao cérebro que faz a intepretação da sensação auditiva experimentada pelo ser humano. Ilustração
4.
e de seu impacto sobre a saúde do ser humano. A psicoacústica é a área da ciência que estuda de que modo os sons produzem diferentes sensações no ser humano, como bem-estar, irritação, repúdio, calma, lembrança etc.
A função primária do sistema auditivo nos seres vivos que o possuem é o monitoramento e a identificação do ambiente por intermédio dos sons. Dessa forma, o sistema auditivo faz parte das sensações básicas de alerta e rastreamento da presença de ameaças e de alimentação, como, por exemplo, da localização de cursos de água. Para os animais mais desenvolvidos, o som e o sistema auditivo, além de suas características primitivas de monitoramento do ambiente, representam um dos elementos fundamentais da comunicação entre os indivíduos, já que permite a recepção de mensagens a certa distância, sem que os indivíduos estejam visíveis entre si.
A estrutura do ouvido é delicada e complicada, sendo constituído de três partes: ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno. Ilustração 5.
Ilustração 5 - Ouvido Humana. Fonte: Adaptado de PLETSCH, 2003.
externo, que tem aproximadamente 2,5 cm de comprimento, é levado até o tímpano, constituído por uma membrana elástica que vibra de acordo com a frequência recebida. A membrana do tímpano, em forma de concha, é conectada a uma cadeia de três ossos, denominados ossículos auditivos, nomeados martelo, bigorna e estribo. Essas vibrações provocam movimentos iguais ao de um pistão, enviando as vibrações para o osso chamado labirinto. O labirinto encerra um fluido chamado perlinfa, responsável pela sensação de equilíbrio. Uma membrana flexível chamada janela redonda possibilita a propagação dos movimentos de vibrações do estribo para o fluido dentro do labirinto, através da janela oval que se localiza na parte inferior do estribo.
A vibração, então, se propaga na parte espiral conhecida como cóclea, cujo comprimento varia de 30 mm a 35 mm de comprimento. Células ciliares dentro das estruturas do ouvido interno são as responsáveis pela geração dos impulsos nervosos ao cérebro, correspondentes às vibrações causadas pelo som. As membranas basilares não vibram simultaneamente, vibram em diferentes frequências sonoras. As frequências baixas vibram a parte alta da espiral, enquanto as frequências altas vibram a parte baixa da espiral, sendo que esse arranjo é conhecido como organização tonotópica. Toda essa complexa estrutura é a responsável pela percepção acústica do mundo. (PLETSCH, 2003)
Ilustração 6 – Espectro de frequência do som. Fonte: Autora, 2014.
Ilustração 7 - Liminares auditivos. Fonte: Adaptado de DE MARCO, 1982.
3.1.2 PROPAGAÇÃO DO SOM
Qualquer planejamento de projeto acústico se baseia nos fenômenos de propagação do som no ar e nos sólidos, já que o som não se propaga no vácuo, devido à ausência de matéria para a transmissão da energia mecânica.
Ao se propagar em um meio material, o som forma uma frente de onda que define a forma de propagação e pode ser classificada em esférica ou cilíndrica.
receptor e o centro emissor. Assim, a fórmula para o cálculo da intensidade sonora em um ponto com distância r ao centro emissor é dada por:
Onde: I é a intensidade sonora em W/m²
W é a potência sonora da fonte emissora
r é a distância entre a fonte e o receptor
Ilustração 8 – Fonte pontual. Fonte: Autora, 2014.
eixo do emissor (r) e o comprimento da fonte (l), calcula-se a intensidade da fonte no ponto receptor, pela fórmula:
Onde: Ié a intensidade sonora em W/m²
W é a potência sonora da fonte emissora
r é a distância entre o eixo da fonte emissora e o ponto receptor
lé o comprimento do eixo da fonte emissora
Ilustração 9 - Fonte linear. Fonte: Autora, 2014.
3.1.3 PROPAGAÇÃO DO SOM COM BARREIRA
Absorção do Som
de: tecido, carpete, feltros, lã de vidro ou de rocha, placas de cortiça, placas de coco, mantas e espuma acústica. Tais materiais absorvem, principalmente, as médias e as altas frequências, e suas propriedades de absorção da energia mecânica evitam que o som seja refletido.
Os materiais citados no parágrafo anterior normalmente são encontrados em ambientes fechados, dentro das edificações. Nas áreas externas das edificações, por sua vez, devido à necessidade de resistência às intempéries, normalmente são aplicados materiais rígidos que, por sua constituição, apresentam baixo coeficiente de absorção sonora, tais como: alvenaria, concreto, mármores, granitos, vidro e superfícies metálicas.
Para grandes áreas, normalmente as matas ou áreas verdes com arbustos de médio porte, além da vegetação rasteira, constituem elementos de atenuação e absorção do som e podem ser utilizados com essa finalidade.
Ilustração 10 - Absorção do som. Fonte: Autora, 2014.
Reflexão do Som
incidência na superfície é igual ao ângulo de reflexão. Ilustração 11. As ondas refletidas têm o mesmo comprimento de onda10, mesma velocidade de propagação e frequência. Como o material absorve pouco da energia incidente, praticamente toda a energia segue na nova direção refletida. Materiais rígidos, com superfície lisa e bem ancorados (fixados de forma rígida) funcionam como verdadeiros espelhos para o som, e normalmente são obstáculos constituídos de concreto, mármore, granito ou madeira fixada diretamente numa superfície rígida.
1ª Lei da Reflexão: O raio incidente, o raio refletido e a reta perpendicular à superfície refletora no ponto de incidência estão contidos sempre no mesmo plano; (SOFISICA, s/d)
2ª Lei da Reflexão: Os ângulos formados entre o raio incidente e a reta perpendicular e entre o raio refletido e a reta perpendicular têm sempre a mesma medida. (SOFISICA, s/d)
Ilustração 11 - Reflexão do som em superfície lisa. Fonte: Autora, 2014.
Uma superfície rígida e praticamente lisa, dada a granularidade da superfície versus as suas dimensões, comum nos ambientes externos, é o pavimento das vias
10 Comprimento da onda – é a distância entre duas frentes de onda consecutivas, ou seja, a distância
públicas. Os motores dos automóveis estão entre os principais emissores de ruído, portanto, considerando o motor como uma fonte pontual de propagação esférica pouco acima do solo e a via como uma superfície plana refletora, os receptores na calçada recebem, simultaneamente, não apenas o ruído direto da fonte, mas também o ruído refletido na via, como mostra a Ilustração 12.
Ilustração 12 - Som direto – Refletido. Fonte: Autora, 2014.
Ilustração 13 - Reflexão do som em superfície convexa. Fonte: Adaptado SILVA, 1971.
Ilustração 14 – Reflexão do som em Superfície côncava. Fonte: Adaptado SILVA, 1971.
Transmissão do Som
A transmissão do som através de um objeto ocorre quando o material que o constitui permite a passagem da onda sonora para o seu outro lado, continuando a propagação.
Na física, a explicação do fenômeno de transmissão do som se dá da seguinte maneira: considerando-se um objeto muito fino, cuja extensão seja muito maior do que a espessura, podendo ser representado apenas pela superfície que divide os dois lados, o som, ao incidir nessa superfície, faz com que o objeto vibre, transformando-se em uma nova fonte sonora na superfície oposta, ou seja, o material do objeto em questão absorve a energia mecânica, sem dissipá-la, e a transmite com pouca alteração ao lado oposto. Quanto maior for a massa do objeto, quanto mais denso (menor volume para a mesma massa) e quanto mais rígido, menor será a energia transmitida. Ilustração 15.
Difração do Som
A difração do som ocorre quando há um desvio ou propagação das ondas sonoras através de uma ou mais aberturas, ou barreiras, com larguras menores do que o comprimento da onda.
O fenômeno da difração pode ser explicado tomando-se o seguinte exemplo: uma onda sonora de uma nota Lá1 (110 Hz, primeiro harmônico) propagando-se no ar a 20°C e ao nível do mar, portanto com velocidade igual a 343 m/s, tem comprimento de onda de aproximadamente 3,1 metros. Já uma onda sonora da nota Lá5 (1.760 Hz, quatro oitavas acima da fundamental), propagando-se nas mesmas condições físicas, tem comprimento de onda de aproximadamente 19 cm. Assim, pode-se notar que as ondas sonoras de menor frequência são mais suscetíveis ao fenômeno da difração nos ambientes externos.
Para calcular o comprimento de onda, dada a frequência e a velocidade de propagação, basta aplicar a fórmula:
Onde: λ é o comprimento da onda sonora
v é a velocidade de propagação do som no meio
f é a frequência da onda sonora
originadas pelas bordas, criando, assim, o fenômeno da difração. Ilustração 16 e
Ilustração 17.
Ilustração 16 - Difração do som de baixa frequência. Fonte: FERNANDES, 2005.
Reverberação do Som
Reverberação é a sobreposição do som direto com o som refletido.
Conforme descrição anterior, quando uma fonte emite um som, denominado som direto, e sua onda incide sobre uma superfície lisa e rígida, a onda é refletida em outra direção, com ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência.
Quando há mais superfícies refletoras em um ambiente, o som vai sendo refletido por essas superfícies até que sua intensidade tenda a zero. Nenhuma superfície é totalmente refletora ou dissipadora. Mesmo quando ocorre reflexão, alguma energia é perdida e o som refletido normalmente tem energia menor que o som incidente. O som também perde intensidade ao se propagar pelo ambiente, e quando um som é gerado dentro de um ambiente com vários obstáculos refletores, o que se escuta primeiramente é o som direto, seguido, então, de uma sucessão de reflexões, uma espécie de eco, que por ser muito próximo, no tempo, ao som direto, soma-se a ele, uma sensação de audição prolongada. A esse fenômeno dá-se o nome de reverberação.
A reverberação é um fenômeno comum, tanto nos ambientes internos como no arranjo dos edifícios ao longo das vias, formando uma geometria vertical em U. Ilustração 18. Se a via for estreita e os edifícios forem altos, com fachadas lisas de concreto e vidro, o ambiente configura-se como o mais propício para a reverberação. A energia do som permanece confinada pela reflexão no espaço entre os edifícios, sendo gradualmente dissipada. Espaços urbanos mais amplos, com edifícios apresentando contornos irregulares ou curvos, áreas que permitam o escape horizontal, presença de vegetação nas fachadas, árvores e gramados nos passeios, criam condições que amenizam a reverberação, pois as condições de reflexão são minimizadas e a dissipação da energia do som, favorecida. Como descreve
desfiladeiros11 urbanos também conhecidos como cânions,
amplificam o ruído de tráfego, devido às múltiplas reflexões que margeiam as vias de tráfego. De fato, as fachadas das edificações restringem a divergência da onda sonora,
causando reverberação urbana, o que amplifica os níveis sonoros.(BISTAFA, 2011 p. 222).
BERANEK; VÉR (1992) observam,
que nos espaços acústicos fechados (cânions urbanos) ocorre o fenômeno da reverberação, devido às múltiplas reflexões das ondas sonoras nas fachadas paralelas dos edifícios, amplificando, por exemplo, os sons provenientes do tráfego. Por conta disso, para a mesma fonte e distância, os níveis sonoros nesses espaços se apresentam maiores do que nos espaços acústicos abertos.
Ilustração 18 - Reverberação do som. Fonte: Autora, 2014.
3.1.4 PROPAGAÇÃO DO SOM AO AR LIVRE
altitude e, então, os raios sonoros se curvam para cima, criando uma zona de sombra acústica em torno da fonte sonora. Ilustração 19.
Ilustração 19 - Mecanismo mais significativos de propagação sonora ao ar livre. Fonte: Adaptado Beranek (1992)
Ilustração 20 - Efeito do vento. Fonte: Adaptado BERANEK, 1992.
O vento é ocasionado pelo deslocamento das massas atmosféricas das zonas de baixa pressão para as zonas de alta pressão. Segundo SILVA (1971), esse deslocamento tem influência sobre a propagação do som. Quando a propagação da onda sonora tem o mesmo sentido e direção do vento, a velocidade de propagação sonora é a resultante da soma das velocidades do som e do vento. Caso estejam em sentido oposto, a velocidade de propagação sonora é a diferença entre as velocidades.
Esses efeitos da temperatura, altitude, umidade atmosférica e vento alteram o caminho normal retilíneo a partir da fonte, criando curvaturas na propagação do som e, por consequência, zonas de sombra, conforme o exposto na Ilustração 19, sendo explicado por BERANEK (1992), segundo o qual:
3.2 RUÍDO URBANO
A DEFINIÇÃO DE RUÍDO
O ruído sempre foi entendido como um problema ambiental importante para o homem, desde os tempos da Roma antiga, pois sabe-se que nessa época já havia regras relativas aos horários de circulação de carroças e carruagens, devido ao ruído emitido pelas rodas dos veículos em contato com as ruas pavimentadas em pedras, ruído esse que causava irritação e perda do sono nos habitantes. O mesmo acontecia nas cidades medievais, onde passeios em carruagem ou a cavalo eram proibidos à noite.
A literatura apresenta várias definições para a palavra ruído, de acordo com o contexto ao qual se aplica. Há definições bastante específicas nas áreas da física, da eletrônica e de outras áreas técnicas. Existem também definições muito subjetivas, quando se aplicam às sensações auditivas do ser humano.
Segundo SCHAFER (1977), em sua obra The Soundscape, com o crescimento do mundo moderno, o significado da palavra “ruído” ampliou-se como sinônimo de som indesejável, som dissonante, vibrações não periódicas que são diferentes da composição de arranjos musicais, ou de qualquer som alto que perturba. Para o Prof. Dr. João Cândido Fernandes, ruído é a vibração não harmônica, ou seja, que causa desconforto ao aparelho auditivo ou, ainda de outra forma, “ruído é todo fenômeno acústico não periódico, sem componentes harmônicos definidos”.
Ilustração 21.
Ruído branco12 é o som que tem a potência constante para todas as frequências do espectro13 audível entre 20 Hz e 20.000 Hz. Trata-se de um som de chiado, como o de uma rádio FM fora de estação. O ruído branco é um artifício muito usado para mascarar outros tipos de som (mascaramento do ruído14). (BISTAFA, 2011).
Ruído rosa15, em áudio, é um som cuja potência é inversamente proporcional à frequência dentro do espectro audível. Tal ruído assemelha-se ao ruído branco, com os sons agudos mais atenuados. O ruído rosa é usado para ajustar equipamentos de áudio e calibrar monitores de estúdio, microfones e alto-falantes.
Ruído cinza é o ruído que apresenta uma curva de distribuição de potência, a qual proporciona ao ser humano uma sensação de volume igual em todas as frequências do espectro audível. O espectro desse ruído caracteriza-se por volume aumentado nas frequências mais baixas e mais altas do espectro audível, ou seja, pontos em que a sensibilidade do ouvido humano é mais baixa. (BISTAFA, 2011).
Como o ouvido humano apresenta uma curva de sensibilidade diferente nas diferentes faixas de frequência, o ruído branco, embora constante em volume para todas as frequências, parece, ao ouvido humano, ter maior volume em faixas intermediárias e menor volume nas frequências mais baixas e mais altas do espectro audível.
12 Ruído branco
– a denominação é feita por associação com o caso da luz branca. Fonte: BISTAFA, 2011.
13 Espectro - Espectro do som é uma representação gráfica das componentes (ondas puras) de um som complexo. Cada componente (som puro) é representado em um gráfico cartesiano por um ponto que corresponde à frequência (eixo x) e a amplitude (eixo y) da componente.
14 Mascaramento do ruído - definido como a diminuição da percepção de um som pela introdução de um ruído, para evitar ocorrência de audição contralateral, possibilitando a obtenção dos limiares auditivos de cada orelha de forma independente.
Fonte: http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-56872009000400012&script=sci_arttext
3.2.1 RUÍDO RODOVIÁRIO
O principal responsável pela poluição sonora nos centros urbanos é o ruído emitido pelo tráfego de veículos, gerando vários impactos negativos, como danos à saúde e à qualidade de vida da sua população. Ilustração 22.
Ilustração 22 - Trajetória de propagação sonora. Fonte: CNOSSOS-EU, 2012.
Segundo SCHAFER, uma pesquisa ampla elaborada em 1971, na cidade de Vancouver, constatou que:
“O ruído do tráfego é a mais significativa fonte de ruído de
todos os tempos. Descobriu-se que, durante o dia, o ruído do tráfego local era responsável por 40% de todas as fontes de ruído, enquanto o tráfego distante constituía cerca de 12%. À
noite os valores correspondentes eram de 30% e 26%”.
(SCHAFER, 2011. p. 262).
Os vários tipos de veículos: automóveis, caminhões leves e pesados, ônibus e motocicletas;
Os vários tipos de motor: de combustão a diesel ou a gasolina, ou segundo a capacidade do cilindro do motor e a potência;
O perfil topográfico e os pontos de parada comuns (cruzamentos e paradas de ônibus) que obrigam os motoristas a acelerar ou frenar, emitindo ruídos característicos do comportamento do motor, dos freios e do atrito com a via; O atrito dos pneus com a superfície de rolamento;
As buzinas e sirenes.
O nível de intensidade sonora emitida pelo tráfego de veículos em uma via, sem considerar a velocidade dos mesmos, é proporcional a quantidade de veículos em circulação no local (Josse, 1975), e pode ser calculado pela fórmula:
Onde:
L = nível de intensidade sonora
Q = número de veículos por hora
d = distância da borda da calçada ao observador
Porem a fórmula acima deve ter seu valor corrigido de acordo com alguns fatores que devem ser aplicados conforme o volume de veículos pesados, a inclinação da via e a velocidade média dos veículos. Tais fatores são expressos nas tabelas apresentadas a seguir:
Tabela 2 - Inclinação longitudinal de via (em porcentagem). Fonte: JOSSE, 1975.
Tabela 3 - Velocidade de circulação do tráfego. Fonte: JOSSE, 1975.
Na condição de veículos esparsos, as fontes emissoras estão distantes entre si, e o ruído se propaga a partir de cada veículo, em todas as direções, como uma semiesfera em torno da fonte. Para os veículos em movimento contínuo ou parados em um congestionamento, as fontes se somam ao longo do eixo da via, atuando como se a fonte fosse linear e, portanto, gerando uma forma de propagação semicilíndrica.
Para diminuir os efeitos nocivos do ruído urbano, o projeto SILENCE recomenda um conjunto de medidas para se evitar ou reduzir o ruído na fonte. Para o caso de ruído de tráfego, a atuação na fonte seria a diminuição do ruído gerado pelo motor, assunto que será tratado no capítulo seis desta dissertação, destinado ao estudo das fontes de ruídos – emissão.
tanto à saúde quanto ao meio ambiente, configurando-se como um dos maiores causadores de tais danos à saúde. Um dos problemas associados ao transporte é o ruído gerado pelos motores a combustão, que emitem ruído de baixa ou de alta frequência, dependendo do fluxo do tráfego. Os ruídos de baixa frequência são imperceptíveis ao ouvido humano, porém esse tipo de som afeta silenciosamente a saúde humana ao longo dos anos, o que será tratado no capítulo cinco, que versa sobre o impacto do ruído no ser humano.
A lei 8583/95, Ruídos Urbanos e Proteção do Bem Estar e do Sossego Público, diz respeito ao limite do nível do ruído:
“§ 4º - quando o nível de ruído proveniente de tráfego, medido dentro dos limites reais da propriedade onde se dá o suposto incômodo, vir a ultrapassar os níveis fixados por esta lei, caberá à secretaria municipal do meio ambiente articular-se com os órgãos competentes, visando à adoção de medidas
para eliminação ou minimização dos distúrbios sonoros”.
O ruído de fundo produzido pelos automóveis também é tratado pelos autores (DUBOIS; RAIMBAULT, 2005: Apud RUOCCO, 1974; ATTENBOROUGH et al., 1976),
“Um dos motivos que mudaram o meio ambiente urbano é o
aumento do fluxo de tráfego. O uso generalizado de motores que geram os sons de baixa frequência, resultando em ruído
de fundo permanente e contínuo”.
Segundo BELDERRAIN (1995), em seu artigo “Ruído de tráfego: Avaliação e análise de um caso prático”, publicado no SOBRAC 95,
A emissão do ruído de tráfego varia de acordo com o volume de tráfego, a porcentagem de veículos passados no fluxo total, a velocidade média dos veículos e o tipo de tráfego (fluxo livre ou interrompido). Uma vez gerado o ruído, o campo sonoro resultante vai depender de uma série de condições de propagação, que são afetadas por considerações geométricas, tais como: alinhamento da rodovia, topografia local, espalhamento de obstáculos e reflexão devido à presença de edifícios e outras superfícies.
história temporal do ruído, analisando as variações de curta duração e, principalmente, as de longa duração, as quais dependem das condições do tráfego (lento, fluente, etc.) e da porcentagem de veículos pesados no fluxo total. (BELDERRAIN,1995 p. 37-38)
De acordo com NIEMEYER; SLAMA (1998), o ruído de tráfego invade os centros urbanos, mascarando e destruindo a identidade sonora dos ambientes, tanto dos espaços públicos como dos privados, dificultando a compreensão da comunicação verbal. A perda dessa referência sonora leva também à perda do vínculo de familiaridade e confiança no local, podendo configurar-se como um dos fatores que colaboram para o stress associado ao ambiente urbano.
3.2.2 RUÍDO FERROVIÁRIO
Sendo um meio de transporte de grande volume e massa, vários são os elementos que contribuem para a emissão do ruído ferroviário, iniciando-se pela base sobre a qual a ferrovia é construída, pois o tipo do solo e a topografia influenciam na geração e na transmissão do ruído. Toda a infraestrutura de suporte da ferrovia sobre o solo, incluindo lastro, dormentes16 e trilhos, que podem ser de diferentes materiais, também contribuem para a geração de maior ou menor ruído no deslocamento, na frenagem e na aceleração dos vagões e das locomotivas.
Com relação aos trens (locomotivas e vagões), as rodas têm papel importantíssimo na emissão de ruído, pois o atrito com o trilho na rolagem, na frenagem e na aceleração é um dos componentes fundamentais das vibrações que o sistema emite.
Outro ponto fundamental é a fixação dos trilhos, que recebe uma grande carga de energia durante o deslocamento do trem e o flexionamento dos trilhos. Se a fixação não for dotada de um sistema de amortecimento apropriado, esse flexionamento durante a passagem do comboio produz ondas que se propagam pelos trilhos e são de alta intensidade.
16 Dormente - Peça de madeira, concreto, concreto protendido ou ferro, onde os trilhos são apoiados e fixados e que transmitem ao lastro. Fonte: Associação Nacional dos Transportadores Ferroviários –
A suspensão dos vagões e locomotivas também atua de forma importante, não só para a estabilidade da composição e diminuição da trepidação da carga, mas também evitando que essa trepidação produza um ruído excessivo durante o deslocamento. Trens mais estáveis e com menos vibração, além de mais confortáveis para os passageiros, são também menos ruidosos para o entorno. Os sistemas de engate entre os elementos da composição e os motores de tração são outros componentes importantes na geração do ruído ferroviário.
A aerodinâmica e a velocidade dos trens é outro fator importante na geração do ruído, pois, sendo o trem uma grande massa que se desloca com velocidade considerável, desloca, por conseguinte, uma quantidade razoável de ar em sua passagem, o que, por si só, já constitui uma frente de onda sonora de potência elevada.
Existem muitos sistemas ferroviários diferentes no mundo, desde o sistema tradicional até o mais moderno, como o Maglev17, que levita (por efeito eletromagnético) sobre a via, emitindo muito menos ruído do que o convencional, pois, neste caso, o ruído produzido é provocado apenas pelo atrito do trem com o ar. (POWELL; DANBY, 2013).
O material dos trilhos, normalmente o aço, os materiais utilizados para o dormente, de madeira, de ferro ou de concreto, a dimensão e o perfil do trilho, o tipo de material utilizado para a fixação do trilho, o parafuso para a tala de junção18 fixando a presilha sobre a placa de apoio19, o uso de cremalheira20 para auxiliar a subida da locomotiva, utilizada em rampas nas quais a inclinação seja muito acentuada, formam um conjunto complexo de geradores e transmissores de ruído, que pode contribuir para um alto nível de ruído, ou atuar como atenuadores dessas fontes. (ANTF, s/d).
17 Maglev - Maglev (derivado de levitação magnética) é um método de propulsão que utiliza levitação magnética para propulsionar veículos com imãs, em vez de com rodas, eixos e rolamentos.
18 Tala de junção - Peça de aço ajustada e fixada, aos pares, por meio de parafusos, porcas e arruelas, na junta dos trilhos para assegurar a continuidade da superfície teórica de rolamento da via. Fonte: Associação Nacional dos Transportadores Ferroviários – (ANTF, s/d).
19 Placa de apoio - Placa metálica padronizada interposta e fixada entre o patim do trilho e o dormente de madeira, para melhor distribuição dos esforços e melhor fixação do trilho ao dormente. Fonte: Associação Nacional dos Transportadores Ferroviários – (ANTF, s/d).
