AVALIAÇÃO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO EM ESCOLAS
PÚBLICAS DA CIDADE DE MARINGÁ- PR
Silva¹, Nadyeska B. C.; Romano², Alessandra B.; Soares³, Paulo F.; Lisot4, Aline (1) UEM, mestranda no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana PEU-UEM,
nadyeskacopat@gmail.com.
(2) UEM, mestranda no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana, PEU-UEM arq.aleromano@hotmail.com
(3) UEM, orientador no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana PEU-UEM, Maringá - PR, pfsoares@uem.br
(4) UEM, orientadora no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana PEU-UEM, Maringá - PR, alinelisot@gmail.com
RESUMO
As condições acústicas das salas de aula interferem na qualidade das atividades educacionais. Dessa maneira, este trabalho apresenta um estudo realizado com o objetivo de analisar o tempo de reverberação das salas de aulas de três edificações escolares no município de Maringá – PR. As escolas estão situadas em áreas com diferentes entornos urbanos, ou seja, sofrem a influência de diversos tipos de fontes de ruído. A medição ocorreu em conformidade com a ISO 3382-2:2017. O parâmetro acústico analisado foi obtido através do ruído interrompido, no interior da sala de aula. Foi utilizando o programa para avaliação acústica de salas, o DIRAC® 3.1 da Brüel & Kjaer, juntamente com o conjunto de equipamentos de medição que pertencem ao Departamento de Engenharia Civil da UEM. A fim de obter a situação crítica do tempo de reverberação, a medição ocorreu no período das férias, onde a edificação encontrava-se em desuso pelos estudantes e professores. Além disso, foi realizada uma comparação com as normativas nacionais e internacionais. O valor do tempo de reverberação obtido na sala vazia do Colégio de Aplicação Pedagógica é de 1,2 segundos, enquanto do Colégio Dr. Gastão Vidigal foi 1,4 segundos e, por fim, no Colégio Juscelino Kubitschek, de 1,3 segundos. O comparativo feito com os valores encontrados com os valores recomendados para as salas de aula em diversos países, mostra que a maioria está acima do permitido pela legislação. Conclui-se dessa forma a necessidade de adequação acústica, devido a transferência de conhecimento ser via comunicação oral.
Palavras-chave: acústica de salas, conforto acústico, ambiente escolar
ABSTRACT
Acoustic conditions of classrooms interfere the quality of educational activities. In this way, this work presents a study with objective of analyzing the reverberation time of the classrooms of three school buildings in the city of Maringá - PR. Schools are located in areas with different urban environments, that is, they are influenced by different types of noise sources. The measurement was carried out in accordance with ISO 3382-2: 2017. The acoustic parameter analyzed was obtained through interrupted noise, inside the classroom. The Brüel & Kjaer DIRAC® 3.1 program was used in conjunction with the measuring equipment set belonging to the Civil Engineering Department of UEM. In order to obtain the critical situation of the reverberation time, measurement occurred during the holidays, where the building was in disuse by students and teachers. In addition, a comparison was made with national and international
regulations. The value of reverberation time obtained in the empty room of the Pedagogical Application School is 1.2 seconds, while Dr. Gastão Vidigal School was 1.4 seconds and finally, in the Juscelino Kubitschek School, 1.3 seconds. Comparison with the values found for the recommended values for the classrooms in several countries, shows that majority is above that allowed by the legislation. Concluding, the need for acoustic adequacy, due to the transfer of knowledge through oral communication.
Keywords: acoustics of rooms, acoustic comfort, school environment
INTRODUÇÃO
As técnicas do projeto de acústica têm sido consideradas relevantes na arquitetura. Schimid [1] acredita que a questão acústica é o aspecto físico que traz maior complexidade no estudo do conforto da edificação. Segundo Bistafa [2] o ruído é um som sem harmonia. Já Lefevre [3], apresenta a definição de ruído na comunicação. Ele caracteriza o ruído como uma perturbação indesejável em qualquer processo de comunicação, que pode provocar danos ou desvios na mensagem.
A partir da escolha do tipo de edificação a ser estudada, é possível obter parâmetros para avaliação do conforto acústico. Os parâmetros abordados geralmente são: o tempo de reverberação e o ruído gerado e percebido pelos usuários. Além disso, após obter em valores, é possível fazer um comparativo com as normativas vigentes internacionais, assim possibilitando que solução acústica seja reproduzida em outros países.
De acordo com Kowaltowski [4], algumas medidas simples podem ser adotadas afim de eliminarem problemas acústicos, como por exemplo, o uso de um revestimento interno para diminuir a reverberação e evitar o eco. Outra maneira é separar ambientes em que haja a recreação e atividades esportivas das bibliotecas e salas de aula. O projeto com conforto acústico ainda é um desafio para os engenheiros e arquitetos, pois a qualidade sonora depende tanto da sua forma quanto do volume [5].
Tratar acusticamente um ambiente consiste em oferecer boas condições de audibilidade por meio de alternativas, como revestimentos internos e tentar bloquear os ruídos produzidos no recinto, para que não se espalhem pelo entorno. O tratamento pode ocorrer de duas formas: isolação acústica ou pelo condicionamento. A isolação acústica, refere-se ao bloqueio dos ruídos externos para favorecer as atividades desenvolvidas no interior, enquanto o condicionamento acontece ao melhorar as condições de audibilidade interna, corrigindo o tempo de reverberação e promovendo uma melhor distribuição dos sons gerados internamente [6].
Marques [7] afirma que o planejamento urbano deve envolver o planejamento acústico, controlando assim o ruído futuro por meio de medidas já programadas. Deve-se sempre lembrar que o papel do urbanista não é ignorar o que já existe na cidade e fazer uma nova. O urbanista deve saber quais são os problemas e projetar da melhor forma para que não interfira no cotidiano dos usuários.
A reverberação ocorre quando uma fonte gera uma onda sonora dentro da sala, consequentemente a sua intensidade aumenta com a chegada do som direto, e continuará crescendo com as reflexões indiretas. Se essa fonte é desligada, a intensidade sonora não desaparecerá neste instante, mas enfraquecerá gradualmente. Essa energia sonora decai em função do formato da sala e ainda depende da quantidade de materiais absorventes presentes [8].
A fim de quantificar a reverberação de um recinto, define-se uma variável, a qual denominamos de tempo de reverberação, que ocorre nos instantes entre a emissão do ruído na fonte até o momento em que o nível de pressão sonora cai 60dB do seu valor inicial [9]. Segundo Viveiros [10], o tempo de reverberação é considerado o parâmetro mais relevante na avaliação acústica de uma sala.
1.2.Normativas nacionais e internacionais
Se tratando do tempo de reverberação, existem normativas nacionais e internacionais que estabelecem níveis permitidos de acordo com o uso da edificação. Para este artigo, relacionou-se apenas aos ambientes escolares.
1.2.1. Brasil
A Associação Brasileira de Normas Técnicas é responsável pela normalização brasileira. No objeto de estudo, ambientes escolares, segundo a NBR 10151 [11] e a NBR 10152 [12] não apresentam diretrizes para o tempo de reverberação
1.2.2. Portugal
Com relação a Portugal, o Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional, aborda no Decreto Lei nº 09 [13] que no ambiente escolar, os valores permitidos do TR variam conforme o volume da edificação.
1.2.3. Inglaterra
Na normativa inglesa, BB93 [14], a edificação escolar foi dividida conforme seu uso. Nas edificações escolares, mais precisamente nas salas de aula, o valor do TR permitido é de até 0,8 segundos.
1.2.4. Alemanha
A Deutsches Institut für Normung 18041 [15] divide-se em dois grupos: O Grupo A possui requisitos de audibilidade a médias e longas distâncias. Enquanto o Grupo B tem recomendações e medidas para audibilidade em distâncias curtas. Para as salas de aula, o TR varia conforme seu volume.
Em 1995, o American Speech-Language Hearing Association (ASHA) [16] publicou orientações para a acústica nas salas, nela o TR atinge até 0,4 segundos. Somente em 2002, a
American National Standard Institute (ANSI) aprovou e publicou a ANSI S12.60 [17]. Nesta
norma, o TR pode chegar até 0,7 segundos. 1.1.6 Suécia
O Boverket’s building regulations [18] estabelece exigências de desempenho em habitações e edifícios não residenciais, como escolas, escritórios, hotéis, hospitais. O TR escolar máximo é de 0,5 segundos.
1.1.7 OMS
Para o parâmetro de tempo de reverberação, a OMS [19] definiu como permitido o intervalo de 0,6 a 1 segundo.
1.2.6. 1.1.8 França
A legislação francesa [20] apresenta dois intervalos do TR, e varia conforme seu volume. Em salas com até 250 m³, o TR varia de 0,4 a 0,8 segundos. E acima desse volume, é permitido de 0,6 a 1,2 segundos.
1.2.7. 1.1.9 Itália
O decreto ministerial [21] é o menos rigoroso entre as normativas. O valor aceitável chega até 1,2 segundos.
METODOLOGIA
Os três edifícios escolares escolhidos para a medição são pertencentes à área urbana da cidade de Maringá – PR. Comparando as edificações, elas possuem diferentes tipologias construtivas e estão situadas em áreas distintas: uma próxima à eixos estruturadores da cidade, outra próxima à zona residencial e em área institucional, ou seja, dentro do campus da Universidade Estadual de Maringá.
2.1. Coleta de parâmetros acústicos
A ISO (Organização Internacional de Normalização) é responsável pela preparação das normas internacionais. A ISO 3382:2017 [22] foi preparada pelo Comité Técnico ISO/TC 43. A norma, cujo subtítulo é “Acústica- Medição de parâmetros acústicos de salas” é dividida em 3 partes, sendo a primeira abordando o desempenho dos espaços, a segunda parte o tempo de reverberação, e a terceira sobre os espaços em que as pessoas podem trabalhar, ter uma conversa e se concentrar (escritórios de planta livre).
Após avaliação dos entornos das escolas na cidade de Maringá, foram escolhidos os colégios cujo entorno seja diferente, sofrendo ou não a interferência do ruído do trânsito. Dessa maneira, foi agendado as medições de acordo com a disponibilidade de cada escola, obedecendo as
A ISO 3382-2:2017 especifica três procedimentos de medição, sendo eles de inspeção, engenharia e precisão (Tabela 1). Eles se diferenciam, principalmente, pelo número de posições a serem medidas.
Tabela 1 – Números mínimos de posições e medições
Inspeção Engenharia Precisão
Combinações fonte-microfone 2 6 12 Posição da fonte ≥1 ≥2 ≥2 Posições de microfone ≥2 ≥2 ≥3 Número de decaimentos em cada posição (método do ruído interrompido) 1 2 3
a) Quando o resultado é usado para um termo de correção para outras medições de nível de engenharia, são requeridas apenas uma posição de fonte e três posições de
microfone
b) Para método de ruído interrompido, fontes sonoras não correlacionadas podem ser usadas simultaneamente
c) Para o método do ruído interrompido e quando o resultado é usado para um termo de correção, pode ser empregado um suporte rotativo para o microfone em vez de
múltiplas posições de microfone
Fonte: ISO 3382-2:2017 [22]
O método escolhido foi o de engenharia, ou seja, no mimo 6 combinações diferentes de microfone e fonte. O motivo da escolha é devido sua utilidade para verificar a performance das construções.
Para cada sala, foi determinado o posicionamento da fonte (geração do som), denominado de “F” e os pontos de recepção (microfone) denominado de Rn, em que “n” corresponde ao número da posição do receptor.
De acordo com a Figura 1, a fonte F refere-se à posição do professor, ou seja, próxima à lousa. Dessa maneira, de acordo com a ISO 3382:2017 [22] a distância mínima entre a fonte e qualquer superfície (lousa, parede, porta, armário, etc.) é de 1,0 m. Já os pontos de recepção Rn, foram distribuídos da melhor maneira para abranger todo o campo sonoro da sala de aula, preferencialmente na posição de um estudante, além da distância mínima que deve ser obedecida de 1,0 m de qualquer superfície. A altura da fonte sonora (F) foi determinada correspondendo ao tamanho de uma pessoa adulta em pé (1,70 m). Já o receptor, o medidor de pressão sonora estava a 1,20 m do piso, considerando assim a altura do ouvido de uma pessoa sentada.
Figura 1 – Posição dos pontos nas medições
Os parâmetros acústicos analisados foram obtidos através da técnica da resposta impulsiva da sala de aula, utilizando o programa para avaliação acústica de salas, o DIRAC® 3.1 da Brüel & Kjaer, juntamente com o conjunto de equipamentos de medição que pertencem ao Departamento de Engenharia Civil da UEM.
No caso de uma medição pelo método do ruído interrompido, uma fonte sonora omnidirecional (dodecaedro) é usada para excitar a sala com um ruído. A técnica emite um som no recinto e depois se interrompe a emissão de energia. A partir disso, analisa-se o processo de caída da mesma. Finalmente, a partir deste decaimento, determina-se o tempo de reverberação [23]. 2.2 Condições de coleta
As medições são realizadas com equipamento voltado para o interlocutor, ou seja, o local em que o professor ministra a aula. Foram efetuadas respeitando os limites pré-estabelecidos da norma ISO 3382-2:2017 [22], com janelas e portas fechadas. Não foi realizada medição com a varredura de senos, devido a norma ISO 3382:2017 [22] ser mais atualizada.
RESULTADOS
De maneira geral, um TR médio é usado para expressar o tempo de reverberação. Esse valor é a média aritmética dos tempos de reverberação obtidos para as frequências de 500 Hz, 1000 Hz e 2000 Hz [24]. A seguir, calcula-se a média do TR nos colégios. A figura 2 é uma comparação dos tempos de reverberação encontrados nas salas de aula, na faixa de frequência de 125Hz a 4kHz. Analisando os resultados, o colégio Gastão é o que apresenta os maiores valores até 2500 Hz. De 2,5kHz a 4k Hz, o colégio Juscelino Kubistchek é o maior.
Figura 2 – Comparação das médias dos tempos de reverberação
Comparando os valores encontrados com os de TR recomendado para salas de aula em diversos países, conclui-se que a maioria está fora de norma, como indica a Tabela 2. No entanto, o uso dos valores de TR recomendados pela tabela 2 apresenta limitações, pois nem todas as normas possuem valores de TR relacionados ao volume do ambiente, e algumas também não apresentam recomendações por frequências. De acordo com [25] tempos de reverberação inadequados prejudicam uma boa inteligibilidade entre alunos e professores, dificultando, assim, o falar e o ouvir.
Tabela 2 - Variação percentual do TR em relação as normas de acústica
PAÍS NORMA TR 1000 Hz CAP GASTÃO JK
1,2s 1,4s 1,3s BRASIL NBR 10151/2000 - - - - NBR 10152/2017 - - - - PORTUGAL DL 09/2007 - - - - DL 96/2008 T500 Hz – 2 kHz ≤ 0,15 V1/3; 100% 133% 116% INGLATERRA BB93 < 0,8s 50% 75% 63% EUA ASHAE 0,4s 200% 250% 225% ANSI S12.60 0,7s 72% 100% 85%
ALEMANHA DIN 18041/2016 TR (0,32 log V(m³) – 0,14(s)) 119% 156% 137%
SUÉCIA BBR 24 0,5s 140% 180% 160%
OMS Organização Mundial
da saúde/2000 0,6-1s De 20 a 100% De 40 a 130% De 30 a 117% ITÁLIA DC 05/12/1997 < 1,2s 0 16% 8% FRANÇA Ministére de l’ecologie et du développement durable/2003 0,4 – 0,8 Sala até 250 m³ 0,6 – 1,2 Sala > 250 m³ De 50 a 200% De 75 a 250% De 63 a 225%
Os valores máximos de tempo de reverberação foram ultrapassados em todas as normativas apresentadas na tabela 2. A norma brasileira não tem especificação para o tempo de
125 250 500 1000 2000 4000 CAP 2,4 1,3 1,2 1,3 1,2 1,0 GASTÃO 3,2 2,1 1,4 1,5 1,4 1,3 JK 2,9 1,6 1,3 1,4 1,4 1,3 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 TR em Se gu n d o s
reverberação. Já Portugal apresenta dois decretos, mas apenas o DL 96/2008 apresenta diretrizes para o parâmetro. Nele foi ultrapassado em até 133%. As normas sueca, estadunidense e alemã extrapolaram mais de 100% do que era permitido. A normativa italiana é a que apresenta um valor mais alto permitido, por isso o nível extrapolado é menor em relação as normativas da tabela. As normativas francesa e inglesa também obtiveram um nível maior. Sendo assim, analisando a tabela em geral, as normas mais criteriosas quanto ao parâmetro analisado são a ASHA e a francesa. Apesar da ASHA ter um critério mais rigoroso, ela não sofreu alterações recentemente.
CONCLUSÃO
A falta de um bom planejamento urbano e um projeto arquitetônico adequado são a justificativa para que as atividades escolares não ocorram em condições adequadas. Desse modo, há a necessidade que melhorem a edificação por meio de tratamentos acústicos. Os dados obtidos nas escolas mostram que o ambiente acústico apresenta qualidade insatisfatória, ou seja, é desconfortável, estando fora dos critérios de adequação das normativas vigentes, prejudicando assim o processo de ensino-aprendizagem.
Conclui-se ainda que existe a necessidade de diretrizes para o tempo de reverberação nas normativas brasileiras. Preocupa-se tanto com a qualidade acústica, porém no Brasil não possui instruções específicas para determinar o seu nível aceitável.
REFERÊNCIAS
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