UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA URBANA
FRANCIELY VELOZO ARAGÃO
AVALIAÇÃO DO PERÍODO MÍNIMO DE AMOSTRAGEM PARA A
DETERMINAÇÃO DO NÍVEL EQUIVALENTE SONORO DE
RUÍDO DE TRÁFEGO
MARINGÁ
2014
FRANCIELY VELOZO ARAGÃO
AVALIAÇÃO DO PERÍODO MÍNIMO DE AMOSTRAGEM PARA A
DETERMINAÇÃO DO NÍVEL EQUIVALENTE SONORO DE
RUÍDO DE TRÁFEGO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia Urbana da Universidade Estadual de Maringá como requisito pa-ra obtenção do título de Mestre em Engenharia Urbana.
Orientador: Prof. Dr. Daniel das Neves Martins Coorientador: Prof. Dr. Paulo Fernando Soares.
MARINGÁ 2014
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) (Biblioteca Central - UEM, Maringá – PR., Brasil)
Aragão, Franciely Velozo
A659 Avaliação do período mínimo de amostragem para a determinação do nível equivalente sonoro de ruído de tráfego / Franciely Velozo Aragão. -- Maringá, 2014. 97 f.: il., figs.,tabs.
Orientador: Prof. Dr. Daniel das Neves Martins Coorientador: Prof. Dr. Paulo Fernando soares. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Maringá, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Urbana.
1. Ruído de trafego. 2. Acústica ambiental. 3. Travessia urbana - BR 376-Maringá. 4. Tempo mínimo de amostragem - Análise quantitativa.5. Modelagem sonora. 6. Caracterização do ruido - BR 376 (av. Colombo. I.Martins, Daniel das Neves, orient.II. Soares, Paulo Fernando, co-orient. II. Universidade Estadual de Maringá. Centro de Tecnologia, Programa de Pós- Graduação em Engenharia Urbana. III. Título.
Aos meus pais Iraci de Souza Velozo Aragão e Sérgio de Castro Aragão, e ao meu avô Durvalino Rafael Velozo (in memorian), pelo incentivo, dedicação,
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por ter me dado forças para alcançar meus objetivos, e por me ajudar a superar todos os obstáculos em meu caminho.
Aos meus pais Sérgio de Castro Aragão e Iraci de Souza Velozo Aragão, aos meus irmãos Renan Velozo Aragão, Emanuely Velozo Aragão e Maria Rita Velozo Aragão, pelo amor e incentivo.
Ao meu namorado e companheiro de todos os momentos, Luis Henrique Nogueira Marinho, por todo incentivo, amor, carinho e dedicação.
Aos professores Paulo Fernando e Daniel, pela orientação, paciência e conhecimento transmitido para que esta pesquisa pudesse ser desenvolvida.
A todos os amigos que contribuíram nos momentos de estudo, descontração, e ajuda.
À Dona Iracema Bianchi Costa e sua família, por ceder sua residência, para a coleta de dados desta pesquisa.
A todos os professores e técnicos do Programa de Pós – Graduação em Engenharia Urbana, que colaboraram direta ou indiretamente, durante este período para a realização deste estudo.
Ao Departamento de Engenharia Civil, ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana e a Universidade Estadual de Maringá, pela oportunidade de realização do mestrado.
A Capes pelo incentivo financeiro.
Enfim, a todos que me ajudaram direta ou indiretamente para a realização desta pesquisa e conclusão do mestrado, deixo aqui minha gratidão.
“Não somos seres humanos passando por uma experiência espiritual... Somos seres espirituais passando por uma experiência humana.”
RESUMO
O ruído provocado pela frota veicular nas vias urbanas vem se tornando um grande problema para as cidades. Estudos relativos ao ruído de tráfego estão sendo desenvolvidos, com a finalidade de contribuir para o planejamento urbano, no sentido de facilitar a elaboração de mapas de ruído que podem servir para a avaliação e controle deste tipo de poluição. Neste sentido este estudo tem o objetivo de analisar a representatividade temporal do monitoramento do ruído de tráfego em função de intervalos pré-definidos de 6 minutos, em relação à coleta de dados horária. Este trabalho foi realizado na cidade de Maringá-PR, onde o local de estudo está situado na Rodovia Federal BR-376, que ao adentrar o perímetro urbano é conhecida como Avenida Colombo. Para realização da análise da representatividade, foram realizados 10 monitoramentos acústicos em dias aleatórios no ano de 2013, e através da aplicação da metodologia adotada, notou-se que, medições realizadas em 6 minutos possuem 95% de confiabilidade em relação à representação das medições horárias. Foram ainda aplicados testes estatísticos que mostraram que os conjuntos de 5 horas de monitoramento consecutivo, não possuem semelhança entre si. Foi realizada também a contagem dos veículos que circulavam pela via, e com estes dados se aplicou o método NT ACOU 056
(2002), intitulado Road traffic: measurement of noise immission – survey method desenvolvido pela Nordtest Method na Finlândia, o qual através de
equações tem a finalidade de prever o ruído de tráfego, neste sentido conclui-se que a aplicação deste método não é viável para rodovias com as mesmas características que a do estudo. Ainda com os dados do volume de tráfego, foi utilizado como base o método desenvolvido por Donato, Monti e Vecchione (2006), que possui o objetivo de determinar o tempo minímo de monitoramento analisando o volume de tráfego por hora, com a aplicação desta metodologia, o tempo de 6 minutos é suficiente para se realizar o monitoramento sonoro, levando em consideração as caracteristicas do volume de tráfego da rodovia estudada e, sendo assim a metodologia utilizada nesta pesquisa, é valida.
Palavras – chave: Monitoramento acústico, tempo mínimo de monitoramento, ruído de tráfego, nível equivalente sonoro.
ABSTRACT
The noise produced by vehicular fleet in urban streets is becoming a major problem for cities. Studies related to traffic noise are being developed with the aim of contributing to urban planning, in an effort to facilitate the preparation of noise maps that can be useful to review and control of such pollution. In this sense, this study goal is to analyze the temporal representativeness of monitoring the traffic noise as a function of pre-defined intervals of 6 minutes in regarding to the collection of hourly data. This research was conducted in the city of Maringá - PR, where the study site is located at Federal Highway BR-376, which upon entering the city limits is known as Columbus Avenue. To perform the analysis of the representation, 10 acoustic monitoring were conducted on random days in 2013, and through the adopted methodology, it was noted that measurements made in 6 minutes have 95 % reliability in relation to the representation of the hourly measurements. Statistical tests were also applied showing that the sets of 5 consecutive hours of monitoring have no similarity. The count of vehicles circulating in the route was also performed, and by using these data it was applied NT ACOU 056 (2002) method, entitled Road traffic: measurement of noise immission - survey method developed by Nordtest Method in Finland, which through equations have the proposed to predict traffic noise. In this sense, it is concluded that this method is not feasible for highways with the same characteristics as that of the study. With the same traffic volume data, it was applied the method developed by Donato, Monti and Vecchione (2006), which has the goal of determining the minimum monitoring time by analyzing the traffic volume per hour. With the application of this methodology, the 6 minutes time is enough to conduct the sound monitoring, taking into account the characteristics of highway traffic volume studied and therefore the methodology used in this research is valid.
Keywords: Acoustic Monitoring, Minimum Monitoring Time, Traffic Noise,
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 1 1.1 JUSTIFICATIVA ... 2 1.2 OBJETIVO ... 4 1.2.1 Objetivo Geral ... 4 1.2.2 Objetivos específicos ... 4 2. REVISÃO DE LITERATURA ... 5 2.1 SOM E RUÍDO ... 5 2.1.1 Ondas sonoras ... 8 2.1.2 Frequência sonora ... 9
2.1.3 Unidade de medida do som ... 11
2.1.4 Filtros de ponderação sonora ... 12
2.1.5 Fontes sonoras ... 13
2.2 RUÍDO DE TRÁFEGO... 15
2.2.1 Nível equivalente de pressão sonora (Leq) ... 18
2.2.1 Método NT ACOU 056 ... 19
2.2.2 Metodologia de Donato, Monti e Vecchione (2006). ... 20
2.3 LEGISLAÇÃO E NORMATIZAÇÃO ... 21
2.4 TRABALHOS SEMELHANTES: Pesquisas sobre tempo mínimo do monitoramento do ruído de tráfego para o cálculo do Leq ... 24
3. METODOLOGIA ... 28
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA PESQUISA ... 28
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE AVALIAÇÃO ... 28
3.3 TÉCNICA DE COLETA E TRATAMENTO DE DADOS ... 31
3.3.1 Monitoramento Acústico ... 31
3.3.4 Contagem veícular ... 34
3.3.3 Teste Estatistíco ... 35
3.3.2 Tratamento dos dados para análise da representatividade ... 36
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 38
4.2 TESTE DE NORMALIDADE ... 38
4.3 APLIACAÇÃO DO TESTE T DE STUDENT ... 39
4.4 CORRELAÇÃO DE PEARSON ... 43
4.1 ANÁLISE DE REPRESENTATIVIDADE... 44
4.5 VALIDAÇÃO DO MÉTODO PARA ANALISE DA REPRESENTATIVIDADE ... 46
4.5.1 Método NT COU 056 (2002) ... 46
4.5.2 Metodologia de DONATO, MONTI E VECCHIONE (2006). ... 48
4.6 MODELO MATEMÁTICO DO RUÍDO DE TRÁFEGO ... 49
5. CONCLUSÃO ... 54
6. REFERÊNCIAS ... 56
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Curva de Schultz ... 6
Figura 2 - Anatomia do ouvido humano ... 7
Figura 3 - Espectro de frequência ... 8
Figura 4 - Comprimento de onda de ondas de diferentes frequências ... 10
Figura 5 - Curvas de Ponderação A, B, C e D. ... 12
Figura 6 - Diretividade da fonte sonora ... 14
Figura 7 - Fonte pontual ... 14
Figura 8 - Fonte linear ... 15
Figura 9 - Influência dos diversos fatores no ruído ... 16
Figura 10 - Relação do tempo mínimo necessário para medições em função do número de veículos por hora. ... 21
Figura 11 - Rodovia BR 376 ... 29
Figura 12 - Avenida Colombo ... 30
Figura 13 - Sonômetro DL4200, ICEL. ... 31
Figura 14 - Filmadora Sony DCR-SX21 ... 32
Figura 15 - Disposição dos equipamentos no ponto de monitoramento ... 33
Figura 16 - Distribuição dos dados de NPS ... 36
Figura 17 – Curva de frequência da distribuição dos dados (NPS) das amostras coletadas. ... 38
Figura 18 – Gráfico de distribuição acumulada ... 46
Figura 19 – Comparação do valor de Leq encontrado com a aplicação da norma em relação ao valor do Leq com os dados de NPS ... 47
Figura 20 - Aplicação da metodologia de Donato, Monti e Vecchione (2006) . 49 Figura 21 – Gráfico de Regressão linear do volume de veículos leves em relação ao Leq horário ... 50
Figura 22 - Gráfico de Regressão linear do volume de veículos pesados em relação ao Leq horário. ... 51
Figura 23 - Gráfico de Regressão linear do volume total de veículos em relação ao Leq horário. ... 52
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Avaliação do ruído em áreas habitadas visando o conforto da
comunidade ... 23
Quadro 2 - NIS permissíveis ... 24
Quadro 3 – Parâmetros semelhantes ... 27
Quadro 4 - Cronograma de coleta de dados ... 33
Quadro 7 – Teste T de Student ... 40
Quadro 8 – Correlação de Pearson. ... 43
Quadro 5 – Valores que representam as tolerâncias de 1;1,5;2;2,5; e 3 dB(A) ... 45
Quadro 6 - Valores que representam as tolerâncias de 1;1,5;2;2,5; e 3 dB(A) em porcentagens. ... 45
Quadro 9 – Volume de veículos ... 48
Quadro 13 – Temperatura e Umidade Relativa do Ar. ... 63
Quadro 14 – Amostra de dados do dia 21/10/2013 ... 66
Quadro 15 - Amostra de dados do dia 09/12/2013 ... 67
Quadro 16 - Amostra de dados do dia 29/10/2013 ... 68
Quadro 17 - Amostra de dados do dia 05/11/2013 ... 69
Quadro 18 - Amostra de dados do dia 27/11/2013 ... 70
Quadro 19 - Amostra de dados do dia 27/11/2013 ... 71
Quadro 20 - Amostra de dados do dia 24/10/2013 ... 72
Quadro 21 - Amostra de dados do dia 07/11/2013 ... 73
Quadro 22 - Amostra de dados do dia 01/11/2013 ... 74
Quadro 23 - Amostra de dados do dia 06/12/2013 ... 75
Quadro 24 – Número de Veículos Leves 1. ... 76
Quadro 25 – Número de veículos leves 2... 78
Quadro 26 – Número de veículos pesados 1. ... 81
Quadro 27 – Número de veículos pesados 2. ... 83
LISTA DE SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
BR Brasil
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
dB Decibel
DENATRAN Departamento Nacional de Trânsito
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura e Estrutura
Hz Hertz
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ISO International Organization for Standardization
KHz Kilo Hertz
Km Quilômetros
Leq Nível Equivalente Sonoro
NBR Norma Brasileira
NPS Nível de Pressão Sonora
PR Paraná
SETRANS Secretaria de Trânsito e Segurança de Maringá
1. INTRODUÇÃO
O crescimento acelerado e desordenado dos centros urbanos vem gerando ambientes com intensos níveis de ruído, os quais estão influenciando diretamente a qualidade de vida da população (MORILLAS et al., 2002).
O ruído está diariamente presente no cotidiano urbano, sendo proveniente de várias fontes sonoras, como veículos, construções e indústrias encontradas ao longo dos centros urbanos (BISTAFA, 2011).
Gerges (2006) e Bistafa (2011) relatam que o ruído é definido como um som desarmônico, que provoca sensações de incômodo ao sistema auditivo humano, podendo causar-lhe malefícios.
Calixto (2002) afirma que a poluição sonora e as suas consequências ao meio ambiente e à qualidade de vida do homem vêm aumentando pelo crescimento das fontes de ruído localizadas em áreas urbanas. Segundo o autor, isso se deve principalmente ao crescente número de veículos que circulam pelas cidades.
Um estudo realizado por Zannin et al. (2002) aponta que o ruído emitido por veículos é o maior causador de incômodo quando se faz referência ao ruído ambiental em centros urbanos. No estudo sobre percepção sonora ambiental, 73% dos entrevistados afirmaram que o ruído de tráfego é a principal fonte de incômodo. Para Calixto (2002), o ruído total produzido por veículos está condicionado a vários fatores, como o número de veículos na via, a velocidade do tráfego, a idade e as condições de preservação do pavimento.
De acordo com Zanin et al.(2002), os centros urbanos vêm crescendo desordenadamente e o número de veículos nas vias das cidades também. Os autores relatam que o aumento no volume de tráfego se deu pelas inúmeras maneiras de utilização de veículos, como facilidade para mobilidade ao trabalho, passeio e estudos.
Neste sentido, o estudo efetivo dos níveis de pressão sonora presentes no cotidiano urbano é de extrema importância, auxiliando as tomadas de decisões em relação ao planejamento urbano. Para Marques (2010), o planejamento urbano envolve o planejamento acústico, de forma a estudar e propor soluções para minimizar os efeitos da poluição sonora.
O planejamento urbano possui o objetivo de garantir o desenvolvimento das cidades de forma a prever necessidades futuras, em que todas as informações sobre o espaço urbano são necessárias e de extrema importância (PRINZ, 1980).
A avaliação da poluição sonora no meio urbano se dá por meio do monitoramento acústico e este se faz importante para conduzir diretrizes urbanísticas, tornando possível quantificar o ruído ambiental, mais especificamente o ruído de tráfego. Os dados extraídos do monitoramento acústico ambiental servem de base para se tomar decisões no que diz respeito a ações e práticas adequadas para o meio urbano (MARQUES, 2010).
Neste sentido, esta pesquisa visa analisar a representatividade temporal da coleta de dados – horários em relação à coleta de dados de 6 minutos – do monitoramento acústico, tendo sido utilizados métodos estatísticos para avaliar a correlação dos dados coletados em diferentes dias da semana. Além disso, foi determinado o volume de tráfego para a aplicação de duas metodologias para validação do método utilizado. O ponto de estudo se localiza na Rodovia Federal BR-376, no perímetro urbano da cidade de Maringá/PR.
1.1 JUSTIFICATIVA
Giraldo e Fernandez (2011) afirmam que o desenvolvimento de metodologias e parâmetros de monitoramento do ruído ambiental são de extrema importância, pois, por meio do monitoramento acústico é possivel conhecer os pontos críticos, mapear áreas sensíveis e planejar o controle do ruído na fonte.
Mendonça et al. (2012) ressaltam que, nos últimos anos, vários métodos de análise e mapeamento de ruído urbano vêm sendo estudados. Estes métodos levam em consideração o número de amostras a ser coletado; o tamanho da amostra; a localização, horário e tempo de monitoramento; e a confiabilidade dos dados.
Esta pesquisa se justifica pelo fato do crescente número de estudos relativos ao ruído urbano, em especial ao ruído de tráfego, tornando necessário
o conhecimento sobre do tempo mínimo de monitoramento sonoro, a fim de se auxiliar no mapeamento de áreas suscetíveis a intensos níveis de ruído.
Este estudo foi realizado na cidade de Maringá/PR, que, de acordo com o Departamento Nacional de Trânsito (DENATRAN, 2013), possui cerca de 273 mil veículos (motocicletas, veículos leves e veículos pesados), representando 5% da frota veicular do Estado do Paraná. A cidade de Maringá possui aproximadamente 385,7 mil habitantes (IBGE, 2013), o que representa aproximadamente 1,4 habitantes por veículo, ou seja, quase um veículo por habitante.
De acordo com a Secretaria de Trânsito e Segurança de Maringá (SETRANS, 2013), o volume diário de tráfego da Avenida Colombo chega a aproximadamente 66 mil veículos, o que equivale a 25% da frota veicular da cidade.
O ponto de estudo se localiza na Rodovia Federal BR-376, que, ao adentrar o perímetro urbano de Maringá, é conhecida como Avenida Colombo. A via possui um grande fluxo de veículos, o qual emite níveis intensos de ruído, justificando assim a escolha do local de avaliação.
Soares et al. (2006), Zanqueta et al. (2010); Gianini et al. (2012), Pais et al. (2012) realizaram estudos sobre a poluição sonora causada por veículos que transitam na Avenida Colombo. Estes trabalhos apresentam dados indicativos de que a via é uma região sujeita a intensos níveis de ruído, provocados pelos veículos que nela circulam, destacando-se, desta forma, a importância de pesquisas que apresentem subsídios para a mitigação da poluição sonora neste local.
De acordo com Giraldo e Fernandez (2011), o estudo do tempo de monitoramento acústico nos dias atuais é bastante relevante; uma informação importante é o tempo mínimo destas medições, em que pode ser possível a redução de custos com equipes de avaliadores, além da redução de equipamentos para a coleta de dados. Há também a confiabilidade dos dados coletados, pois, se estabelecendo um tempo padrão de monitoramento através de métodos científicos, as dúvidas em relação ao período de monitoramento cessarão.
Dessa forma, com esta pesquisa, espera-se auxiliar técnicas de estudos sonoros ligados ao planejamento urbano, os quais visam minimizar o tempo
gasto nas coletas de dados, os custos com equipamentos e ainda garantir a confiabilidade das informações levantadas.
1.2 OBJETIVO
1.2.1 Objetivo Geral
O objetivo deste estudo é analisar a representatividade temporal do monitoramento do ruído de tráfego em função de intervalos pré-definidos em relação à coleta de dados horária.
1.2.2 Objetivos específicos
Os objetivos específicos deste estudo são:
Realizar o monitoramento do nível de pressão sonora;
Analisar estatisticamente a relação de semelhança entre os blocos de dados dos dias monitorados;
Realizar contagem De veículos leves e pesados;
Analisar a representatividade do Nível Equivalente Sonoro (Leq) realizado em 6 minutos em relação ao Nível Equivalente Sonoro (Leq) horário;
Validar estudo com a aplicação do método NT ACOU 056 (2002) e da metodologia de Donato, Monti e Vecchione (2006).
Modelar a função matemática que representa as relações entre as grandezas, NPS e volume veicular horário, características do ponto de estudo.
2. REVISÃO DE LITERATURA
Este capítulo abordará uma revisão bibliográfica, que contextualizará o tema abordado neste estudo, fornecendo embasamento teórico para entendimento do assunto aqui discorrido.
2.1 SOM E RUÍDO
O som é definido como a vibração das moléculas do ar que se propagam a partir de estruturas vibrantes, sendo esta vibração resultante das flutuações de pressão em um meio compressível. Entretanto, nem todas as flutuações de pressão produzem sons audíveis ao ouvido humano (BISTAFA, 2011 e GERGES, 2006).
Patrício (2010) relata que todo som percebido pelo ser humano, que cause incômodo ou perturbação ao sistema auditivo e que não apresente um conteúdo informativo é definido como ruído. O autor ainda salienta que o ruído não depende apenas das características de amplitude, frequência e duração, mas também da percepção do indivíduo em relação àquele som.
Para Gerges (2006) o ruído é um conjunto de sons sem harmonia, sons confusos ou qualquer sensação auditiva que incomode ou perturbe o homem nas suas atividades. De acordo com Silva (2013), quanto maior o nível de ruído, o número de pessoas incomodadas com o mesmo também aumenta.
Em seu estudo Schultz (1978), mostrou que a relação entre o nível de pressão sonora e o incômodo pode ser demonstrada em uma curva, conhecida como Curva de Schultz, onde, quanto maior o nível de ruído, maior o número de pessoas incomodadas, como mostra a Figura 1.
Figura 1 - Curva de Schultz
Fonte: Schultz (1978)
A exposição a elevados níveis de pressão sonora oferece riscos à saúde humana, como problemas no aparelho auditivo, estresse, irritabilidade, insônia, dores de cabeça, entre outros (GERGES, 2006).
Segundo Bistafa (2011), o nível de pressão sonora ao qual as pessoas podem ser expostas, sem prejudicar a qualidade de vida e a saúde, é de 55dB(A). Níveis de pressão sonora acima de 65dB(A) podem gerar malefícios a saúde do homem.
O sistema auditivo do homem é composto por três partes: o ouvido externo, o ouvido médio e o interno. Os mesmos têm por função juntos captarem as ondas sonoras de forma que o cérebro codifique esses sinais e transforme os mesmos em sons perceptíveis ao cérebro (GERGES, 2006). A Figura 2 apresenta a anatomia do ouvido humano.
Figura 2 - Anatomia do ouvido humano
Fonte: Bertulani, (2012).
Fritsch (2006) relata o funcionamento do ouvido humano, mostrando como o som é percebido pelo homem:
O ouvido funciona de tal forma que o som é captado com o auxílio da orelha (também conhecida como ouvido externo), penetra pelo canal auditivo e faz vibrar a finíssima membrana do tímpano. Esta transmite as vibrações aos três ossinhos do ouvido médio que, tocando um no outro, adaptam as vibrações para o ouvido interno. Chegando à cóclea ou caracol, as vibrações são separadas em faixas, como as notas musicais, e depois transmitidas ao nervo auditivo através de suas células. Estas transformam as faixas em impulsos nervosos que alcançam áreas bem definidas no cérebro. Só então, podemos perceber o som.
De acordo com Fritsch (2006), o processo de captação e interpretação do som, pelo ouvido humano, acontece em uma pequena fração de segundos, o que torna possível se escutar diferentes tipos de sons no instante seguinte. O ouvido humano pode distinguir frequências entre 20Hz e 20kHz, constituindo esta a gama audível de frequências, onde abaixo de 20Hz estão situados os infrassons e acima de 20KHz estão situados os ultrassons, como mostra a Figura 3.
Figura 3 - Espectro de frequência
Fonte: NELI, M.; CAVALEIRO, C. (2006)
Henrique (2002) afirma que o sistema auditivo do homem pode ser definido como um sensor de percepção sonora altamente sofisticado, formando um sistema sensível e complexo o qual permite captar, perceber e interpretar o som.
2.1.1 Ondas sonoras
As ondas sonoras são produzidas por deformações provocadas pela diferença de pressão em um meio elástico qualquer, necessitando deste meio para se propagar. Logo, o som é caracterizado como uma onda mecânica e que não se propaga no vácuo (BISTAFA, 2011).
Bistafa (2011) comenta que uma onda sonora apresenta algumas particularidades que permitem melhor caracterizá-la, sendo estas: altura, intensidade e timbre.
Para Henrique (2002), a altura permite diferenciar um som grave de um agudo. Esta diferenciação se dá por meio da frequência com que o som se propaga. Baixas frequências permitem que se escute um som grave, enquanto altas frequências geram um som agudo.
Ainda de acordo com o autor supracitado a intensidade sonora corresponde à energia da onda, podendo ser associada à amplitude da mesma, ou seja, quanto maior a amplitude da onda, maior a intensidade. Já o
timbre é a característica que permite diferenciar sons de mesma altura e intensidade, porém emitidos por fontes sonoras diferentes. O timbre é associado à maneira com que a fonte sonora vibra.
2.1.2 Frequência sonora
Define-se frequência sonora como uma grandeza física ondulatória, caracterizada pelo seu movimento periódico. Isto é, a frequência sonora se define pelo número de vibrações completas executadas por uma onda em um segundo (BISTAFA, 2011). A frequência sonora é representada pela Equação 1. T Hz f( ) 1 Equação 1 Em que:
f é a frequência dada em Hertz (Hz); T é a período em segundos (s).
O período T representa o tempo necessário para que uma onda realize um movimento completo de oscilação.
Relacionando a frequência de uma onda sonora, com a velocidade de propagação do som no meio, tem-se o comprimento da onda, que é representado pela letra grega λ. O comprimento de onda, nada mais é do que a distância de uma onda de crista à crista (BISTAFA, 2011).
A Figura 4 ilustra o comprimento de duas ondas sonoras com frequências distintas.
Figura 4 - Comprimento de onda de ondas de diferentes frequências
Fonte: KNIRSCH (2007)
De acordo com Lisot (2008), a Figura 4 apresenta dois tipos de ondas sonoras. A primeira mostra um comprimento de onda grande, onde a frequência sonora é baixa, o que torna o som grave. Já a segunda apresenta um comprimento de onda pequeno, onde a frequência sonora é alta, o que torna o som agudo.
O comprimento de onda é dado pela Equação 2:
f c m) ( Equação 2 Em que: c é a velocidade do som (m/s); f é a frequência (Hz).
Observando ainda a Figura 4, nota-se outro componente da onda sonora, a amplitude. A amplitude apresenta o maior ou menor deslocamento atingido pelas partículas do meio, em relação às oscilações que uma onda sonora sofre (COSTA, 2003).
2.1.3 Unidade de medida do som
De acordo com Bistafa (2011), o decibel (dB) é uma unidade logarítmica que mede a pressão sonora em relação a uma pressão sonora de referência. O decibel retrata a quantidade de energia emitida por uma fonte sonora. A Equação 3 apresenta a expressão do decibel:
Em que:
P é a representa a pressão do sistema (Pa);
0
P é a representa uma pressão arbitrária (Pa)
Bistafa (2011), ainda relata que se a pressão sonora for igual à pressão de referência, essa igualdade representa zero bel, logo se pode afirmar que o bel é uma grandeza que possui dependência com o valor da pressão de referência. Em relação ao limiar auditivo, o ouvido humano consegue perceber sons entre as faixas de 0dB (limiar da audição) até 140dB (limiar da dor) a 1000 Hz de frequência de referência.
Para se representar a percepção auditiva de uma onda sonora, utiliza-se o Nível de Pressão Sonora (NPS). O NPS é a grandeza física que determina o grau de pressão de uma onda sonora, que nada mais é que toda energia acústica emitida por uma fonte sonora em uma determinada unidade de tempo T (Gerges, 2006). A Equação 4 é utilizada para definir o nível de pressão sonora (BISTAFA, 2011). 2 0 log 10 ) ( P P dB NPS Equação 4 Em que: P é a pressão sonora; 0
P é a pressão sonora de referência (2x10-5 N m-2).
2 0 log P P bel Equação 3
De acordo com Bistafa (2011) o Nível de Pressão sonora, está relacionado com a sensação da pressão do som capturado pelo ouvido humano.
2.1.4 Filtros de ponderação sonora
O ouvido humano não possui a mesma sensibilidade ao som em todo espectro de frequências. O mesmo é pouco sensível nas frequências abaixo de 20 Hertz e também nas frequências acima de 20.000 Hertz (FRITSCH, 2006).
Calixto (2002) afirma que para os sons fossem captados pelos sonômetros, os mesmos deviam ser corrigidos para aproximarem-se da percepção sonora humana. Dessa forma foram criadas as curvas de ponderação sonora. As mesmas são conhecidas como curvas de compensação e são representadas pelas letras A, B, C e D.
Para Bistafa (2011), as curvas de ponderação são elementos que possuem a função de extrair a energia sonora de um som em bandas de frequência. Estes elementos modificam o espectro sonoro de acordo com a resposta do ouvido humano com relação à exposição a sons em diferentes frequências.
A Figura 5 apresenta as curvas de ponderação A, B, C e D.
Figura 5 - Curvas de Ponderação A, B, C e D.
Geipot apud Gelpi (1994) explica as curvas de ponderação A, B, C e D, como:
Para que os níveis de som forneçam uma medida de sensibilidade auditiva, foram estabelecidas as curvas de ponderação A, B, C e D. Essas curvas foram estabelecidas em correspondência à resposta do ouvido a diferentes níveis de som: a curva A para um nível de 40 dB, a curva B para 70 dB e a curva C para 90 dB. A curva D foi introduzida pelo ruído de aviões (120 dB). Com o decorrer do tempo e seguindo a orientação de estudos realizados em vários centros especializados, a curva A passou a ser adotada como padrão para a medida de desconforto provocado pelo ruído.
Na realização do monitoramento acústico, o valor obtido pelo sonômetro apresenta a indicação da curva de ponderação, em que o valor adquirido possui a forma dB(X), onde X faz referência ao tipo de curva de ponderação (A, B, C ou D) utilizado no monitoramento (FRITSCH, 2006).
2.1.5 Fontes sonoras
A poluição sonora define as características do ruído no entorno de um ambiente, considerando todos os sons perturbadores e indesejados e que podem ser classificados segundo as possíveis fontes (MONROY, 2006). As fontes sonoras podem ser classificadas segundo suas características de mobilidade, direcionalidade ou de geometria, como destaca Fritsch (2006):
Quanto à mobilidade, existem as fontes: fixas, como indústrias, obras
de construção civil, bailes, bares, boates, templos religiosos; e móveis, tais como automóveis, caminhões, motocicletas, aeronaves.
Quanto à direcionalidade, as fontes podem ser: omnidirecionais,
quando a energia sonora se dissipa radialmente e o nível de pressão sonora é o mesmo em todos os pontos a uma mesma distância da fonte; e direcionais; quando a fonte apresenta direções preferenciais de irradiação. As fontes sonoras perdem a omnidirecionalidade por apresentarem forma não esférica ou
porque a amplitude e fase das vibrações de suas diferentes superfícies não são uniformes. A pressão sonora gerada a uma mesma distância da fonte será diferente em direções diferentes. A Figura 6 ilustra a diretividade da energia sonora quando uma fonte é colocada em diversas posições no ambiente.
Figura 6- Diretividade da fonte sonora
Fonte – Berger ( 2003, apud Sapata, 2010)
Quanto às suas características geométricas: fonte pontual, quando a
dimensão da fonte sonora, em relação ao seu receptor, localizado a uma distância “d”, se pode assemelhar a um ponto, como mostra a Figura 7.
Figura 7 - Fonte pontual
Fonte: Raitanen (2005).
Quando uma fonte desta natureza se localiza próxima do solo, a energia emitida propaga-se segundo uma superfície semi-hemisférica e o nível de pressão sonora diminuirá de acordo com a distância da fonte.
Esta fonte é caracterizada por uma diminuição de pressão proporcional ao aumento da distância em relação à fonte, ou seja, quando a distância aumenta para o dobro, a energia sonora diminui para um quarto (devido ao
aumento da área da frente de onda dada por 4πr²), o que corresponde a uma diminuição no nível sonoro de 6dB.
Já a fonte linear, cuja propagação realiza-se num plano perpendicular à fonte, originando uma diminuição no nível sonoro de 3 dB sempre que se aumenta a distância em relação à fonte para o dobro. Um exemplo é uma via de tráfego intenso (GERGES, 2006). A Figura 8 ilustra também uma sequeência de fontes pontuais, formando uma fonte linear.
Figura 8 - Fonte linear
Fonte: Raitanen (2005).
2.2 RUÍDO DE TRÁFEGO
O ruído urbano é caracterizado como uma forma de poluição ambiental. Atualmente, o mesmo vem se tornando um problema social e a exposição a elevados níveis de pressão sonora altera a qualidade de vida e a saúde humana. O ruído pode ser proveniente de diversas fontes sonoras encontradas no meio urbano, como veículos, construções, indústrias, entre outros (NIEMEYER E SLAMA, 1998).
A principal fonte de poluição sonora urbana é o ruído de tráfego e o mesmo mascara os outros sons presentes no meio urbano, muitas vezes atrapalhando a comunicação verbal e interferindo na identidade sonora que os ambientes possuem, conforme Monroy (2006).
De acordo com Monroy (2006), a emissão do ruído proveniente do tráfego urbano ocorre difusamente ao longo do eixo de circulação entre edifícios vizinhos. O nível de ruído depende de variáveis como os horários das
atividades, intensidade e volume do tráfego e pontos de conflito, a proporção de veículos pesados além do tipo de pavimento e da inclinação da estrada.
Pereira (2010), afirma que dependendo da velocidade com a qual o veículo (leve ou pesado) trafega, o nível sonoro gerado, se altera, como mostra a Figura 9.
Figura 9 - Influência dos diversos fatores no ruído
Fonte: Bendtsen (2006, apud Santos, 2007). Pereira (2010), explica esta relação da seguinte forma:
Para velocidades acima dos 35 kmh-1 o ruído pneu/pavimento é a fonte de ruído dominante, enquanto que o ruído do motor exerce pouca ou nenhuma influência sobre o ruído total emitido pelo veículo. Para caminhões e autocarros, o cruzamento entre o ruído do motor e o ruído pneu/pavimento ocorre a velocidades mais elevadas acima dos 55 kmh-1.
Segundo Nunes e Ribeiro (2008), devido ao crescimento da frota de veículos nas cidades e a falta de planejamento territorial, o ruído de tráfego é considerado como uma das maiores fontes de poluição sonora urbana, intensificando os efeitos negativos da exposição da população a altos níveis de pressão sonora.
Para Valadares e Gerges (2006) as características geométricas do local de medição podem interferir de modo significativo nos níveis de ruído aferidos. Nem sempre maiores volumes de tráfego correspondem a maiores níveis de ruído em função das características de tráfego e condições geométricas das vias. Dependendo das condições do local, um pequeno fluxo de veículos pode gerar altos níveis sonoros.
Já Sattler (1996) afirmam que a idade do veículo e o estado de conservação do mesmo também implicam para o aumento de níveis de ruído, como também as características e condições das vias de transição veicular.
O ruído, proveniente do trânsito de veículos nas vias urbanas, pode ser considerado em alguns momentos como contínuo ou como intermitente, pois a variação do volume é muito intensa em intervalos irregulares e na maioria das vezes, a velocidade e aceleração diferem de veículo para veículo (SATTLER, 1996).
A NBR 10151:2000 classificao som em contínuo; intermitente; flutuante; impulsivo e tonal, características que indicam particularidades especiais na emissão sonora:
Som contínuo: características de sons produzidos sem interrupções, variando menos de 5dB ao longo do tempo. Um exemplo deste tipo de ruído é o fluxo de veículos que transitam em uma via;
Som intermitente: características de sons produzidos em ciclos. Um exemplo é quando o tráfego veicular não flui regularmente, fazendo com que o nível de ruído cresça e decresça muito rapidamente;
Som impulsivo: características de sons com picos de energia acústica, sendo que estes picos possuem duração menor que um segundo, se repetindo em intervalos maiores que 1 segundo, como marteladas e explosões;
Sons tonais: características do som que contem tons puros; como o caso do zumbido.
2.2.1 Nível equivalente de pressão sonora (Leq)
As aglomerações urbanas apresentam um grande número de variáveis que influenciam a propagação do som em ambientes exteriores, como a topografia, o tipo de urbanização, as variáveis atmosféricas e o número de fontes sonoras presente nas cidades (BALZAN, 2011).
O Nível Equivalente de Pressão Sonora (Leq) é um descritor acústico padrão utilizado para análises de ruído ambiental. O mesmo representa o nível do ruído contínuo ao qual o ouvido humano está sujeito e que não depende apenas do ruído, mas também da duração do mesmo (GERGES, 2006).
Para Gerges (2006), o Nível Equivalente de Pressão Sonora é usado para descrever o NPS monitorado durante um dado intervalo de tempo T. O Leq é definido como sendo o NPS contínuo que possui a mesma energia acústica flutuante que está sendo medida num determinado local.
A NBR 10.151 (BRASIL, 2000), recomenda a utilização do cálculo do Leq para análises referentes ao ruído de tráfego urbano, pois este descritor acústico é usualmente utilizado para quantificar níveis de ruído ambiental expressos na curva de ponderação A.
A Equação 5 do Leq é dada em dB(A), conforme a definição da ISO 1996/1 (1982):
n i Li i t T Leq 1 10 10 1 log 10 Equação 5 Em que: T é a Tempo total (h);Li é a Nível de Intensidade Sonora (dB); Ti é a Tempo parcial (h).
Dessa forma a Equação 5, que expressa o nível equivalente de pressão sonora, é representada por um valor constante que durante o mesmo tempo T, resultaria na mesma energia acústica, produzida pelos valores instantâneos variáveis de pressão sonora (CALIXTO, 2002).
2.3 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DO TEMPO MÍNIMO DE MONITORAMENTO SONORO
2.2.1 Método NT ACOU 056
O método NT ACOU 056 (2002) – “ROAD TRAFFIC: MEASUREMENT
OF NOISE IMMISSION – SURVEY METHOD”, desenvolvido pela Nordtest Method na Finlândia, contemplada equações de conversão de níveis de ruído. As equações são utilizadas para prever o nível de ruido promovido por tráfego
rodoviario, este método foi utilizado para a validação da metodologia proposta. De acordo com Brasil (2007, c), a Finlândia possui um volume de tráfego leve, sendo que em 2005, havia 532 carros para cada 1.000 habitantes, isto é, um carro para cada 1,9 finlandeses, sendo que a população do país é de aproximadamente 5,2 milhões de habitantes.
De acordo com o método NT ACOU 056 (2002), através de monitoramentos em períodos com curto intervalo de tempo (onde a contagem de veículos seja dividida por categoria: véiculo leve ou pesado) é permitido se calcular o valor do Nível Equivalente Sonoro deste período tanto para veículos leves como pesados e, a partir disto, pode-se prever o Nível Equivalente Sonoro horário.
A Equação 7 apresenta a forma de predição do Leq de curtos períodos, levando em consideração o volume de veículos pesados.
1 1 50 30 ; 5 , 80 90 50 ; 50 log 30 5 , 80 Kmh V Kmh V V LeqveículopesadoEquação 6
Em que:
V = volume de tráfego pesado
A Equação 8 apresenta a forma de predição do Leq de curtos períodos levando em considerção o volume de veículos leves:
1 1 40 30 ; 1 , 71 40 ; 50 log 25 4 , 73 Kmh V Kmh V V Leqveículoleve Equação 7 Em que:V = volume de tráfego leve
A Equação 9 apresenta a predição do Leq horário levando em consideração as Equações 8 e 10. 10 10 10 10 3600 1 log 10 veículoleve ado veículopes Leq Leq e veículolev ado veículopes horário n x n x Leq Equação 8 Em que: ado veículopes
n
= volume de tráfego de veículos pesados;e veículolev
n
= volume de tráfego de veículos leves.2.2.2 Metodologia de Donato, Monti e Vecchione (2006).
O método descrito em Donato, Monti e Vecchione (2006), onde, para a aplicação deste método, se faz necessário o levantamento do volume de tráfego por hora durante o período de monitoramento sonoro.
Com auxílio da Figura 10, pode-se determinar o tempo minímo de monitoramento analisando o volume de tráfego por hora. Dessa forma, a metodologia empregada neste estudo foi validada com base na relação do tempo minímo de monitoramento em função do número de veículos.
Figura 10 - Relação do tempo mínimo necessário para medições em função do número de
veículos por hora.
Fonte: Adaptado de Donato, Monti e Vecchione (2006)
2.3 LEGISLAÇÃO E NORMATIZAÇÃO
Por ser uma forma de poluição ambiental, o ruído também é tratado por normas e resoluções, assim como a poluição da água, do ar e do solo (MARQUES, 2010). De acordo com o mesmo autor “a área do Direito que aborda questões sobre níveis de ruído permissíveis e poluição sonora é a do Direito Ambiental”.
As normas e resoluções que tratam sobre a poluição sonora, possuem o objetivo de minimizar o problema do ruído urbano, a fim de preservar a qualidade de vida do homem (MARQUES, 2010).
A União Européia, no intuito de regularizar internacionalmente quesitos sobre ruído ambiental, normalizou questões sobre ruído através das Normas ISO (Sousa, 2004).
Atualmente a norma em vigor é a NP ISO 1996:2011 - “Acústica - Descrição, Medição e Avaliação do Ruído Ambiental”, que é dividida em parte 1
e 2. A mesma substituiu a NP 1730:1996, que continha o mesmo título (MATOS et al., 2011).
De acordo com Matos et al. (2011), a NP ISO 1996:2011, possui o objetivo de “estabelecer os indicadores de avaliação de ruído ambiente e valores limite associados, contendo também algumas disposições particulares relativas ao procedimento de medição”.
De acordo com o autor, a Norma ISO 1996:2011, é constituída por duas partes:
A NP ISO 1996:2011, parte 1: define as grandezas fundamentais a utilizar na descrição do ruído ambiente na comunidade e descreve os procedimentos gerais da sua avaliação especificando os métodos de avaliação; fornece também indicação sobre como prever a potencial resposta ao incômodo de uma comunidade, resultante da exposição de longo prazo a diversos tipos de ruído ambiente. Já a NP ISO 1996:2011, parte 2, descreve como podem ser obtidos os níveis de pressão sonora como base para avaliação de ruído ambiente, estabelecendo recomendações aplicáveis como condições preferenciais de medição e cálculo na ausência de outra regulamentação, e fornece orientações para avaliar a incerteza resultante de uma avaliação de ruído.
A Norma ISO 1996:2011 especifica descritores acústicos, os quais são necessários para se analisar e avaliar a poluição sonora na comunidade. Estes descritores oferecem base para países, estados e municípios para criarem regulamentações correspondentes sobre o limite de ruído admissível (MATOS et al., 2011).
A norma brasileira que estabelece procedimentos referentes ao controle de ruído é a NBR 10151 (Avaliação do ruído em áreas habitadas visando o conforto da comunidade) emitida pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). No Quadro 1, apresentam-se os níveis de intensidade sonora permissíveis segundo a norma.
Quadro 1 - Avaliação do ruído em áreas habitadas visando o conforto da comunidade TIPOS DE ÁREA DIURNO dB(A) NOTURNO dB(A)
Áreas de sítios e fazendas 40 35
Área estritamente residencial urbana ou de hospitais
ou de escolas 50 45
Área mista, predominantemente residencial. 55 50 Área mista, com vocação comercial e administrativa. 60 55 Área mista, com vocação recreacional 65 55 Área predominantemente industrial 70 60
Fonte: BRASIL - NBR 10151/2000.
Ainda segundo tal norma, nos estudos de caso, a medição a ser realizada no levantamento do ruído urbano, no ambiente externo, deve ser efetuada a 1,2 m acima do solo e, no mínimo, a 1,5 m de paredes, edifícios e outras superfícies refletoras.
Dentre as resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente que se referem ao ruído, merecem destaque:
A resolução CONAMA N.001:1990 (BRASIL, 1990a), que estabelece critérios, padrões, diretrizes e normas que regulam a poluição sonora e define que são considerados prejudiciais à saúde e ao sossego público os níveis de pressão sonora superiores aos considerados aceitáveis pela norma NBR 10151;
A resolução CONAMA N.002:1990 (BRASIL, 1990b), que estabelece normas, métodos e ações para controle do ruído excessivo. Segundo esta resolução, os problemas de poluição sonora agravam-se ao longo do tempo nas áreas urbanas e som em excesso é uma séria ameaça à saúde, ao bem-estar público e à qualidade de vida. O crescimento demográfico descontrolado nos centros urbanos acarreta concentração de diversos tipos de fontes de poluição sonora.
A Lei Complementar n° 218:1998 (PREFEITURA MUNICIPAL DE MARINGÁ, 1998) traz parâmetros de níveis de pressão sonora permissíveis na área urbana da cidade de Maringá – Pr. A mesma dispõem sobre o controle,
fiscalização e punição para atividades geradoras de poluição sonora, como apresenta a Quadro 2.
Quadro 2 - NIS permissíveis
ZONAS DE USO DIURNO dB(A) NOTURNO dB(A)
Zona Especial – ZE
55 45
Zonas de Proteção Ambiental – ZPA Zonas Residenciais – ZR
Eixos Residenciais – ER Zona Central – ZC
60 50
Eixos de Comércio e Serviços – ECS Terminal de Transportes – TT Central de Abastecimento – CA
Zona Industrial 1 - ZI-1
65 55
Av. Colombo, Anel Viário Prefeito Sincler Sambatti (Contorno Sul) e vias de acesso.
Zona de Comércio Atacadista – ZCA
Demais Zonas Industriais 70 60
Fonte: PREFEITURA MUNICIPAL DE MARINGÁ (1998)
2.4 TRABALHOS SEMELHANTES: Pesquisas sobre tempo mínimo do monitoramento do ruído de tráfego para o cálculo do Leq
Utley (1982) em seu estudo realizou uma pesquisa teórica onde investigou publicações existentes sobre técnicas de amostragem para monitoramento sonoro. O autor encontrou três importantes técnicas de amostragem as quais oferecem embasamento para o cálculo de descritores acústicos. A primeira técnica determina que seja necessário um valor médio diário de medições em um determinado período de dias. A segunda aborda que há necessidade de se determinar um valor do nível de pressão sonora de hora em hora de um monitoramento. A terceira técnica determina que as medições possam ser realizadas apenas em uma parte do dia como das 12 horas às 24 horas.
Skarlatos; Drakatos (1992), criaram um método de cálculo para o tempo mínimo de monitoramento sonoro, em que as amostras de níveis de pressão sonora eram classificadas de acordo com a contribuição de energia acústica de cada classe de amostragem. Constatou-se ao final do estudo que o tempo mínimo de monitoramento para o cálculo do Leq representa um monitoramento de longo prazo, com um erro negligenciável.
Gaja et al. (2003), realizaram uma pesquisa com duração de 5 anos, em que ao longo deste tempo houve inúmeras medições sonoras. O objetivo foi determinar um tempo de monitoramento acústico de 24 horas para o cálculo do Leq, que representasse o nível equivalente sonoro anual. Chegou-se a conclusão que a amostragem aleatória para os dias é mais significativa em relação à amostragem de dias consecutivos. Também se notou que a estratégia de amostragem envolve medições com dias escolhidos ao acaso e é necessário pelo menos 6 dias de monitoramento, para que o nível de pressão sonora de 24 horas represente o nível equivalente sonoro anual.
No estudo de Donato Monti e Vecchione (2006), foi desenvolvido um modelo matemático através da formula do Leq com a finalidade de prever o tempo mínimo de monitoramento sonoro. Na elaboração do modelo matemático foi utilizado o Nível de Exposição Sonora (SEL) com a finalidade de caracterizar os diferentes tipos de veículos.
Donato (2007) realizou um estudo com o objetivo de se obter o cálculo do tempo mínimo de monitoramento sonoro. Desta maneira foi utilizado um modelo de previsão do Leq, que levou em consideração o fluxo veicular horário e o grau de incerteza do valor do Leq. Conclui-se que é possível obter uma descrição correta do nível equivalente de pressão sonora através de vários monitoramentos de período curto, respeitando as incertezas em relação ao nível de pressão sonora horário.
Romeu et al. (2011), realizaram um estudo, cujo o objetivo foi determinar se os monitoramento sonoros em um curto período de tempo para estimativa do Indicador de ruído diurno Ld, possui boas estimativas. A pesquisa foi realizada ao longo de 48 horas em dias alternados em Barcelona – Espanha, e mais 8 cidades situadas na região metropolitana de Barcelona. Na avaliação dos resultados encontrados, ficou evidente que para monitoramentos em ruas comuns, como baixo volume de tráfego, quanto maior o tempo de monitoramento menor o erro cometido em relação a um monitoramento de curto prazo. Dessa forma, para as características da pesquisa dos autores supracitados, o monitoramento de longo prazo, ou seja, de 1 hora ou mais, é estatisticamente mais eficiente em relação ao monitoramento com intervalo de tempo menor que 1 hora.
Giraldo e Fernández (2011) realizaram um estudo sobre a representatividade da unidade de tempo de amostragem sonora de 15 minutos em relação à amostragem de 1 hora, utilizando o Leq, objetivando assim a otimização do uso de medidores sonoros e redução de custos de monitoramento de ruído ambiental. Constatou-se que na amostra pelo menos dois períodos de monitoramento acústico com duração de 15 minutos, representam o nível equivalente sonoro para 1 hora de medição, com tolerância de 2dB e probabilidade de ocorrência de 95%.
Mendonça et al. (2012), realizaram um estudo onde analisaram a influência da geometria das vias no ruído urbano e também a representatividade da tempo de 5 minutos de coleta de dados em relação ao tempo de 15 minutos. Os autores analisaram 12 pontos na cidade de São Carlos - SP. Para o estudo geométrico do local foram identificados as geometrias e o perfil topográfico e verificou-se que, à medida que a altura das edificações aumenta em relação à largura da via, o ruído também aumenta. Já para a análise de representatividade foi utilizado regressão múltipla, correlação e teste de hipótese e verificou-se que não há diferença significativa entre o Leq do tempo de amostragem de 5 minutos em relação ao Leq do tempo de amostragem de 15 minutos.
. Maruyama; Kuno; Sone (2013) realizaram um estudo onde foi analisado o tempo mínimo de medição sonora necessário para se realizar o cálculo do Leq eficazmente, seguindo características de uma rodovia. O modelo proposto pelos autores se baseia na influência de quatro variáveis de tráfego, o volume do tráfego, percentagem de veículos pesados, velocidade média dos veículos pesados e percentagem de ônibus. O foco deste estudo foi examinar qual a quantidade de ônibus, passando pelo ponto de monitoramento, é necessária para se estimar o tempo mínimo de monitoramento em uma rodovia de fluxo intenso.
Analisando os estudos citados neste capítulo, faz-se a necessidade de elencar parâmetros os quais sejam semelhantes a esta pesquisa, como mostra o Quadro 3.
Quadro 3 – Parâmetros semelhantes
Autores Parâmetros semelhantes a esta pesquisa
Utley (1982) Realizou pesquisa teórica sobre o tema. Skarlatos; Drakatos
(1992)
Analisou o tempo mínimo de monitoramento acústico a partir do desenvolvimento de um método matemático.
Gaja et al. (2003), Estudou o nível de significância dos dados de amostragens aleatórias. Donato et al. (2006) Desenvolveram um modelo matemático, caracterizando os diferentes
tipos de veículos.
Donato (2007) Utilizou um modelo de previsão do Leq, que levou em consideração o fluxo veicular horário e o grau de incerteza do valor do Leq. Giraldo e Fernández
(2011)
Analisaram a representatividade da unidade de tempo de amostragem sonora de 15 minutos em relação à amostragem de 1 hora, aplicando a
diferença em módulo do nível equivalente sonoro de 15 minutos em relação ao nível equivalente sonoro de 1 hora.
Mendonça et al. (2012)
Analisaram a representatividade do tempo de 5 minutos de coleta de dados em relação ao tempo de 15 minutos através da regressão múltipla,
correlação e teste de hipótese. Maruyama; Kuno;
Sone (2013)
Analisaram o estudo do tempo mínimo de medição sonora, necessário para se realizar o cálculo do Leq, seguindo características de uma
rodovia. Romeu et al. (2011)
Analisaram o qual o erro estimado de um monitoramento sonoro de mais de 1 hora, em relação ao monitoramento sonoro em período menor que 1
3. METODOLOGIA
Este capítulo abordará a caracterização da pesquisa realizada e a metodologia utilizada para o desenvolvimento deste estudo.
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA PESQUISA
Este estudo, de acordo com a natureza de pesquisa, é caracterizado como uma pesquisa aplicada. A pesquisa aplicada se caracteriza pelos conhecimentos adquiridos, os quais são dirigidos para a aplicação prática, voltando para soluções de problemas característicos da realidade atual (KAUARK, MANHÃES e MEDEIROS, 2010).
A abordagem do problema utilizada foi fundamentada em uma pesquisa quantitativa. Para Gil (2002), a abordagem quantitativa traduz em números as opiniões e informações coletadas em uma pesquisa, sendo necessário o uso de técnicas estatísticas na análise de dados.
Com relação aos objetivos da pesquisa, foi realizado um estudo exploratório, para maior familiaridade com a problematização da pesquisa. Em seguida, se realizou um estudo descritivo, que, de acordo com Gil (2002), objetiva descrever as características do fenômeno estudado, estabelecendo relação entre as variáveis, analisando e interpretando os fatos ocorridos.
Em relação aos procedimentos técnicos adotados, a pesquisa se caracteriza em estudo de caso, sendo realizada através de um estudo de campo.
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE AVALIAÇÃO
A área de avaliação deste trabalho está situada na cidade de Maringá, localizada no noroeste do Paraná, sendo a terceira maior cidade do Estado, estando situada nas coordenadas geográficas: Latitude 23 º 25 ' 31 '' S e Longitude 51 º 56 ' 19 '' W, e é cortada pelo Trópico de Capricórnio, possuindo altitude de 555 metros.
O ponto de monitoramento acústico está localizado na Avenida Colombo (Rodovia Federal BR-376), que se caracteriza como uma Travessia Urbana.
De acordo com Trinta (2001), as rodovias são projetadas com o objetivo de amplificar o desenvolvimento de um determinado espaço urbano, mas, com a falta de planejamento e com o passar do tempo, a população acaba se alocando em suas proximidades, formando assim um espaço urbano, no qual a rodovia é inserida, se transformando então em uma Travessia Urbana.
A BR-376 é uma Rodovia Diagonal que liga a cidade de Garuva/SC à cidade de Dourados/MS, atravessando o Estado do Paraná, passando pelas cidades de Curitiba, São Luiz do Purunã, Ponta Grossa, Apucarana, Maringá e Paranavaí, com uma extensão de aproximadamente 958,3 Km (Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte – DNIT, 2013). A Figura 11 apresenta a Rodovia BR-376, no âmbito nacional, mostrando em detalhe, a interceptação com a malha urbana da cidade de Maringá.
Figura 11 - Rodovia BR 376
Fonte: Adaptado de Endlich, (1998)
A Avenida Colombo percorre a cidade de Maringá, no sentido Oeste/Leste, sendo caracterizada como uma via de tráfego intenso e de longa distância composta de veículos pesados, veículos leves, motocicletas e bicicletas.
A rodovia em estudo possui intersecções com ruas de tráfego local e viadutos para acesso a vias de tráfego coletoras. A seção da via é variável, conforme a presença de canteiros centrais, entretanto, a largura das faixas é constante, com 3,1 m de largura de cada faixa de rodagem. Como a rodovia está inserida na cidade, a velocidade máxima permitida é 60 Km h -1. A Figura 12 apresenta a intercepção da Avenida Colombo na cidade de Maringá/PR, mostrando o ponto de monitoramento.
Figura 12 - Avenida Colombo
Fonte: Adaptado de Tudini (2006)
O ponto de monitoramento está localizado nas coordenadas geográfica Latitude 23°24’42.11”S e Longitude 51°56’03.60”O. Este ponto foi escolhido pela sua localização, o mesmo é situado a cerca de 184 metros do encontro de duas avenidas importantes, a Avenida São Paulo e a Avenida Estrada Morangueira, a qual também se caracteriza por uma Travessia Urbana, sendo uma Rodovia Estadual (PR-317), que liga as cidades de Maringá(PR) a Santo Inácio(PR). O ponto de monitoramento também está localizado a cerca de 380 metros da Universidade Estadual de Maringá (UEM).
Como o objetivo do estudo é analisar a representatividade do Nível Equivalente Sonoro em intervalos com o Nível Equivalente Sonoro horário, é
suficiente a observação em um ponto da área de intervenção desde que o referido ponto apresente boas condições de coleta de dados. Portanto, o monitoramento foi realizado em apenas 1 ponto, localizado na Avenida Colombo, em Maringá/PR, como citado anteriormente.
3.3 TÉCNICA DE COLETA E TRATAMENTO DE DADOS
A seguir são apresentados os métodos de coleta e tratamento de dados deste estudo, para alcançar os objetivos propostos.
3.3.1 Monitoramento Acústico
Para o monitoramento acústico foi utilizado um sonômetro portátil, Figura 13, modelo DL4200, da ICEL, sendo que o mesmo possui precisão de 1,4 dB. Neste estudo a análise dos resultados foi realizada com base nos cálculos do Nível Equivalente de Pressão Sonora (Leq), o qual representa o nível médio de pressão sonora monitorado em um determinado período de tempo. O equipamento foi programado para coletar dados de níveis de pressão sonora no modo rápido, ou seja, a cada 0,125 segundo, sendo utilizado na curva de ponderação A, conforme a Norma NBR 10151 (ABNT, 2000).
Figura 13 - Sonômetro DL4200, ICEL.
Utilizou-se um protetor de vento no microfone do sonômetro a fim de minimizar os efeitos do vento do período de monitoramento. O equipamento foi calibrado antes e depois de cada medição na frequência de 1000 Hz com o nível de pressão sonora de 94 dB.
Uma câmera filmadora da marca Sony, modelo DCR-SX21, Figura 14, foi utilizada com a finalidade de gravar o fluxo de veículos, durante o período de monitoramento, para posteriormente se realizar a contagem do volume de tráfego. A filmadora foi posicionada com foco para os dois sentidos da via.
Figura 14 - Filmadora Sony DCR-SX21
Fonte: Sony, (2013)
Os equipamentos utilizados para o monitoramento foram dispostos conforme recomendações da NBR 10151 (ABNT, 2000); estavam a 1,2 m de altura em relação ao piso e pelo menos a 2 m de superfícies refletoras. Os mesmo foram disponibilizados pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). A Figura 15 ilustra a disposição dos equipamentos no ponto de monitoramento, a esquerda da imagem se encontra a câmera filmadora, e a direita da imagem o sonômetro.
Figura 15 - Disposição dos equipamentos no ponto de monitoramento
Para tabulação e processamento dos dados estatísticos e gráficos, foi utilizada a planilha eletrônica Excel e também o software Sound Level Meter, para extração dos dados do equipamento DL4200.
Em relação aos monitoramentos acústicos, foram realizados dez medições aleatóriamente. O Quadro 4 apresenta o cronograma de coleta de dados.
Quadro 4- Cronograma de coleta de dados Monitoramentos
ja realizados (dados aleatórios)
Segunda-feira Terça-feira Quarta-feira Quinta-feira Sexta-feira
21/10/2013 29/10/2013 27/11/2013 24/10/2013 01/11/2013 06/12/2013 05/11/2013 04/12/2013 07/11/2013 09/12/2013
Em relação às condições meteorológicas, os monitoramentos foram realizados em dias com condições consideradas normais, com céu limpo, sem chuva ou qualquer interferência meteorológica que pudesse comprometer a confiabilidade dos dados. Os dados de Temperatura e Umidade Relativa do ar de todos os dias monitorados podem ser observados no Quadro 13, no Apêndice A.
As amostras de dados foram coletadas aleatoriamente em diferentes dias da semana e em horários do período da tarde com duração de cinco horas, estando, assim, de acordo com a ISO 11819-1. Haider (2006) relata que a ISO 11819-1, Acoustics -- Measurement of the influence of road surfaces on
traffic noise -- Part 1: Statistical Pass-By method, prevê que o monitoramento
para o cálculo do Leq pode variar entre 1 e 4 horas de medição, durante o dia no período de rush.
3.3.4 Contagem veícular
A contagem veicular foi realizada manualmente, com auxílio das imagens gravadas pela câmera filmadora. Os veículos foram divididos entre veículos pesados e leves, onde as motocicletas se enquadraram em veículos leves.
A quantidade de veículos foi utilizada na aplicação de dois métodos, com o intuito de validar a pesquisa apresentada neste trabalho.
Para a aplicação das equações do método NT ACOU 056 (2002) – “ROAD TRAFFIC: MEASUREMENT OF NOISE IMMISSION – SURVEY
METHOD”, já apresentadas no subtópico 2.3.1, foi utilizado o volume de
tráfego veicular que passava pelos dois sentidos da via. Para esta aplicação a contagem dos veículos de cada dia estudado foi em intervalos de 6 minutos, dividindo apenas os veículos entre leve e pesado.
Salienta-se que as equações apresentadas levam em consideração a velocidade de tráfego e, como a velocidade máxima permitida na Avenida Colombo, a qual é estudada neste trabalho, é de 60 Km/h. Dessa forma foram consideradas as equações que continham este valor no intervalo de velocidade.
Ainda para a validação da metodologia utilizado neste estudo, também foi utilizado o método descrito em Donato, Monti e Vecchione (2006), onde, para a aplicação deste método, foi utilizada a Figura 10 apresentada no subtopico 2.3.2.
Para a aplicação da metodologia de Donato, Monti e Vecchione (2006), os veículos também foram divididos nas seguintes categorias: veículos leves e
