UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
RENANN GULBINO SCHETTERT
PROJETO E PROTÓTIPO DE DISPOSITIVO PARA REDUZIR O SOM PERCEBIDO POR CÃES
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA 2018
RENANN GULBINO SCHETTERT
PROJETO E PROTÓTIPO DE DISPOSITIVO PARA REDUZIR O SOM PERCEBIDO POR CÃES
Monografia do Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso – Tcc2 do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, como requisito parcial para aprovação na disciplina.
Orientador: Prof. Carlos Cziulik, Ph. D.
CURITIBA 2018
TERMO DE APROVAÇÃO
Por meio deste termo, aprovamos a monografia do Projeto de Pesquisa “PROJETO E PROTÓTIPO DE DISPOSITIVO PARA REDUZIR O SOM PERCEBIDO POR CÃES”, realizado pelo aluno RENANN GULBINO SCHETTERT, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso - Tcc2, do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Prof. Carlos Cziulik, Ph. D. Damec – UTFPR
Orientador
Prof. Marcio Henrique de Avelar Gomes, D. Eng. Damec – UTFPR
Avaliador
Prof. David Kretschek, M. Eng. Damec – UTFPR
Avaliador
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer as pessoas que me auxiliaram em minha jornada acadêmica, a qual culminou na elaboração deste trabalho, e especialmente aos meus pais, Regina Célia Gulbino e Pedro Sérgio Schettert, que se esforçaram durante muitos anos de suas vidas trabalhando e me incentivando para que eu pudesse ter o que eles não tiveram: um diploma de ensino superior. A eles sou extremamente grato por tudo que fizeram e, mesmo com desentendimentos e conflitos ao longo desta jornada, me apoiaram nas decisões de escolhas que fiz e nunca me deixaram desistir do curso por mais difícil que fosse. Outro nome que não poderia deixar de ser citado é de minha noiva Amanda Linhares, a qual espero poder chamar de esposa em um futuro próximo, pacientemente me ajudou ao longo de tantos anos de universidade e sempre me apoiou de diversas formas, inclusive dando a ideia para este projeto, seja revisando dezenas de páginas nos finais de semana e feriados que antecediam a entrega para deixar o texto mais compreensível, ou deixando de ficar ao meu lado para que eu pudesse me dedicar as provas e trabalhos antes disso.
À minha mãe sou especialmente grato por cuidar de mim nos dias intermináveis de escritas deste trabalho, me acordando cedo no dia seguinte para que não perdesse aula mesmo indo dormir depois de mim na noite anterior e por tantas outras formas de carinho que só uma mãe sabe fornecer.
Ao meu pai agradeço particularmente a motivação quando me faltava ânimo para prosseguir “Se fosse fácil todo mundo era engenheiro! ”, demorou um pouco mais que o planejado mas cheguei lá. Sem ele não teria sido possível a construção do protótipo em tempo hábil além de tantas outras dicas de seu portfólio de experiências práticas sobre como proceder para a execução do projeto, afinal o papel aceita tudo, mas na prática nem tudo funciona como o esperado.
À minha noiva sou imensamente grato a toda paciência, esforço e carinho ao longo dos anos em que me acompanhou na engenharia, muitas vezes tendo que aprender as matérias junto comigo para que eu pudesse revisar os conteúdos para os trabalhos e provas, ficando talvez mais nervosa que eu para as defesas e desafios e comemorando as conquistas como se fosse dela própria, tal o esforço e dedicação empregados.
Há outros tantos que me auxiliaram ao longo destes anos, parentes e amigos, os quais não citarei nomes, mas também sou grato por tudo que fizeram, seja pelas
conversas que iniciaram ideias, pelo auxílio em um momento de dificuldade ou mesmo no compartilhamento das alegrias, suas participações em minha jornada estão guardadas em minhas memórias e me auxiliaram a chegar onde estou.
“Dê às pessoas o que elas querem e vai parecer um gênio. ” (James Dale, O óbvio, 2008)
RESUMO
SCHETTERT, Renann G. Projeto e protótipo de dispositivo para reduzir o som
percebido por cães. 2018. 156 f. Monografia (Engenharia Mecânica) – Departamento
Acadêmico de Mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2018.
A partir da observação da reação negativa dos cães a sons de estrondo elevado, identifica-se a oportunidade de desenvolvimento de um produto para minimizar o estresse ao animal. É analisada a relação dos humanos junto aos cães e elencado o som e suas propriedades. Os dados de campo, obtidos por meio de enquetes presencial e online, demonstram a elevada quantidade de animais que sofrem com os sons de fogos de artifício e trovões. Uma pesquisa complementar de três espécimes descreve a respectiva reação quando ocorre a situação problema. Utiliza-se a metodologia de Pahl et al. (2005) com adaptações. São levantados dados de possíveis soluções já existentes e correlatas, e elaboradas listas de parâmetros para o desenvolvimento de uma nova proposta de solução. São formulados dez conceitos que cumprem a função de reduzir o som percebido por cães. Todavia, apenas o conceito de um ambiente com isolamento acústico próprio para o cão é detalhado e desenvolvido até a etapa de fabricação de protótipo. Foram realizados testes de aceitação do usuário cão, além de testes de eficiência da redução sonora sem presença animal, empregando o parâmetro referência “explosão de uma bombinha” a uma distância de três metros, medido um nível de pressão sonora de 91,6 dBA. Observou-se a repercussão em animais a vários metros do local. A reprodução artificial da mesma intensidade sonora através de sons gravados de fogos de artificio ou música clássica não implica em reação para com os animais. Em uma situação real não controlada o cão ambientado ao protótipo fez uso e chegou a dormir dentro do mesmo, sugerindo uma aceitação promissora do produto.
ABSTRACT
SCHETTERT, Renann G. Design and prototype of a device to reduce the dogs
noise perception. 2018. 156 f. Monografia (Engenharia Mecânica) – Departamento
Acadêmico de Mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2018.
Grounded on the analysis of dogs reacting negative to loud noises, it is possible identify the opportunity of development a product aimed to minimize stress on animals. Was analyses the relationship between humans and dogs along with sound and its properties. The field data obtained from surveys online and presence demonstrate the high quantity of animals who suffer with sounds of fireworks and thunder. An additional search with three specimens describes the reaction when occurred the problem situation. Was used the methodology of Pahl et al. (2005) adapted according to the type of activity. Data surveyed included possible solutions that already exist that were correlates for the elaboration of lists with parameters for the development of a new proposal assign to solution to the conflict. Were formulated ten concepts that fulfill the function of reducing the sound perceived by dogs. However, only the concept of an environment with acoustic insulation specify for the dog is quite detailed and developed until the final stage with the design and prototype making. Were realized tests of dog’s accepting and efficiency performance tests, without animal presence, using the parameter reference “firecracker explosion'' three meters away, a weighted sound power level of 91,6 dBA was registered. Was observed the reaction on animals several meters from the local. The artificial reproduction of the same intensity with recorded sounds of fireworks or classic music does not imply reaction on the animals. In a real situation not controlled the dog used to the prototype slept inside of the device, this suggests a very promising acceptance of the product.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Principais mecanismos de atenuação sonora ao ar-livre ... 35
Tabela 2 – Anexo n°1 da NR 15 ... 49
Tabela 3 – Necessidade dos clientes para o produto redutor de percepção sonora para cães. ... 61
Tabela 4 – Requisitos do produto redutor de percepção sonora para cães. ... 62
Tabela 5 – Especificação de Produto ... 65
Tabela 6 – Lista de Funções ... 68
Tabela 7 – Avaliação das alternativas ... 79
Tabela 8 – Tabela comparativa de preços ... 86
Tabela 9 – Medições dos sons reproduzidos ... 119
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Formação de onda sonora: (a) Disposição das partículas do ar em três instantes, em torno do diapasão, durante o movimento vibratório; (b) pressão sonora em um ciclo completo do movimento vibratório do
diapasão ... 29
Figura 2 – Anatomia da orelha humana ... 39
Figura 3 – Anatomia da orelha canina ... 40
Figura 4 – Painéis acústicos instalados ... 47
Figura 5 – Acoustiblok em rolos ... 48
Figura 6 – Tipos de EPI ... 50
Figura 7 – KC, cão da raça Corgi Cardigan, antes e durante a utilização do Mutt Muffs. ... 51
Figura 8 – Patente número MU8700350-3 ... 52
Figura 9 – Pano para acalmar cães ... 53
Figura 10 – Fone de ouvido canino ... 69
Figura 11 – Protetor auricular canino ... 70
Figura 12 – Aparelho auditivo canino ... 71
Figura 13 – Faixa bailarina canina ... 72
Figura 14 – Cone acústico ... 73
Figura 15 – Mochila sonora ... 74
Figura 16 – Som ambiente ... 75
Figura 17 – Casinha acústica ... 76
Figura 18 – Cortinas isolantes ... 77
Figura 19 – Bloqueador de onda sonora ... 78
Figura 20 – Pontos a serem considerados sobre o projeto conceitual ... 82
Figura 21 – Medidas para caixa kennel ... 83
Figura 22 – Vista frontal do projeto conceitual ... 91
Figura 23 – Duto de ar do projeto conceitual ... 93
Figura 24 – Vista isométrica do projeto conceitual ... 94
Figura 25 – Pé nivelador com base flexível ø30mm ... 96
Figura 26 – Posições para o teste de hipóteses ... 118
Figura 27 –"Qual o porte do seu cão?" ... 136
Figura 28 –"Qual a raça do seu cão?" ... 136
Figura 29 –"Qual a idade do seu cão?" ... 137
Figura 30 –"O seu cão se incomoda com ruídos ou barulhos?" ... 137
Figura 31 –"Quais os ruídos que mais incomodam o seu cão?" ... 138
Figura 32 –"Qual a reação do seu cão?" ... 138
Figura 33 –"Qual a sua reação?" ... 139
Figura 34 –"Com relação a existência de produtos para auxiliar com essas situações:” ... 139
Figura 35 –"Qual o porte do seu cão?" ... 146
Figura 36 –"Qual a idade do seu cão?" ... 146
Figura 37–"Qual a raça do seu cão?" ... 147
Figura 38 –"Onde normalmente o cachorro fica?" ... 147
Figura 39 – "Em relação ao uso da coleira:" ... 147
Figura 40 – "Em relação ao uso de caixa transportadora:" ... 148
Figura 41 – "Com que frequência vai ao pet-shop:" ... 148
Figura 43 – "Com relação ao som de fogos de artifício e trovoadas, qual o comportamento do cão?" ... 149 Figura 44 – "Qual a sua reação quando o cão fica assustado pelo barulho?" ... 149 Figura 45 –"Com relação a uma solução comercial, específica para auxiliar no
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Fotografia 1 – Reação canina de medo ... 21
Fotografia 2 – Animais observados durante o dia 01 de janeiro de 2017 durante queimas de fogos ... 45
Fotografia 3 – Entrada do protótipo ... 100
Fotografia 4 – Circulação de ar do protótipo ... 101
Fotografia 5 – Interior do protótipo ... 102
Fotografia 6 – Vista Frontal do protótipo sem cobertura ... 103
Fotografia 7 – Vista lateral do protótipo sem cobertura ... 104
Fotografia 8 – Vista Superior do protótipo sem cobertura ... 104
Fotografia 9 – Vista isométrica do protótipo sem cobertura ... 105
Fotografia 10 – Parte interna da cobertura do protótipo ... 105
Fotografia 11 – Vista isométrica do protótipo com cobertura ... 106
Fotografia 12 – Bombinhas (firecrakers) adquiridas para o teste de referência ... 111
Fotografia 13 – Contatos iniciais do cão com o protótipo ... 112
Fotografia 14 – Organização do ambiente para a realização dos testes ... 114
Fotografia 15 – Reação inicial do cão ao receber autorização dos tutores para adentrar a residência após explosões de fogos de artifício ... 115
Fotografia 16 – Cão logo após a entrada no protótipo quando decorridas explosões de fogos de artifício ... 116
Fotografia 17 – Cão decorridos cerca de 15 minutos do evento inicial ... 117
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E ACRÔNIMOS
A Amplitude
ABNT a.C.
Associação Brasileira de Normas Técnicas Antes de Cristo
Acombinado Atenuação sonora
ANSI American National Standards Institute CQ Casa da Qualidade
CEUA dB
Comissão de Ética no Uso de Animais Decibel
DIθ Índice de diretividade DIY
EP
Faça você mesmo (Do It Yourself) Especificações de Produto
EPI Equipamento de Proteção Individual FG Função Global
I Intensidade Sonora IATA
IBGE
International Air Transport Association Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística LEA Levantamento do Estado da Arte
LW Nível sonoro da fonte MDF
NBR
Medium Density Fiberboard
Norma Brasileira Regulamentadora
NC Curvas-Critério de Ruído (Noise Criteria Curves) NdC Necessidades dos Clientes
NR Norma Regulamentadora
NRC Coeficiente de Redução Sonora (Noise Reduction Coefficient) OMS Organização Mundial da Saúde
PIB Produto Interno Bruto
PNS Pesquisa Nacional de Saúde PT Perda na Transmissão Sonora PVC
r
Policloreto de Vinila (Polyvinyl chloride) Distância
R Distância da fonte ao receptor RC Requisitos do Cliente
RQ Requisitos da Qualidade SRD Sem Raça Definida
T Período
TCC Trabalho de Conclusão de Curso USDA
UTFPR W
U.S. Department of Agriculture
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Potência Sonora
α Absorção sonora
ρ Coeficiente de reflexão sonora τ Coeficiente de transmissão sonora
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 18 1.1 CONTEXTO DO TEMA ... 18 1.2 CARACTERIZAÇÃO DA OPORTUNIDADE ... 19 1.3 OBJETIVOS ... 21 1.3.1 Objetivos específicos ... 21 1.4 JUSTIFICATIVA... 22 1.5 ABORDAGEM METODOLÓGICA ... 22 1.6 ESTRUTURA ... 23
2 PROPAGAÇÃO E PERCEPÇÃO SONORA ... 24
2.1 DEFINIÇÕES DE SOM ... 25 2.1.1 Contexto histórico ... 25 2.1.2 Contexto legal ... 26 2.1.3 Contexto físico ... 27 2.2 FONTE SONORA ... 30 2.3 MEIOS DE TRANSMISSÃO ... 33 2.3.1 Propagação ao ar Livre ... 34
2.3.2 Propagação em ambientes fechados ... 34
2.4 RECEPTOR ... 39 2.4.1 Orelha externa ... 41 2.4.2 Orelha média ... 42 2.4.3 Orelha Interna ... 42 2.5 INTERPRETAÇÃO SONORA ... 43 2.6 MODELO “AS/IS”... 44 2.6.1 Ambiente ... 45 2.6.2 Comportamento observado ... 46 2.7 PESQUISA DE SOLUÇÕES ... 46 2.7.1 Painéis Acústicos... 47 2.7.2 Acoustiblok ® ... 47 2.7.3 Muzo® ... 48
2.7.4 Equipamentos de Proteção Individual (EPI) ... 49
2.7.5 Mutt Muffs ® ... 51
2.7.6 Protetor auricular para natação ... 52
2.7.7 Patentesnacionais ... 52
2.7.7.1 Patente número MU8700350-3 - Protetor de ouvidos para cães ... 52
2.7.8 Soluções caseiras... 53 2.7.9 Medicamentos ... 54 2.8 CARACTERIZAÇÃO DA OPORTUNIDADE ... 54 3 CARACTERIZAÇÃO DO CLIENTE ... 56 3.1 PESQUISA PROSPECTIVA ... 56 3.1.1 Abordagem utilizada ... 56
3.1.2 Resultados da pesquisa prospectiva ... 56
3.2 PERFIL DO CLIENTE ... 57
3.2.1 Cliente cão ... 57
3.2.2 Cliente dono ... 58
3.3 PESQUISA ONLINE ... 58
3.3.1 Resultados da pesquisa online ... 59
3.3.2 Considerações sobre as pesquisas ... 60
3.4 NECESSIDADE DOS CLIENTES (NdC) ... 60
3.5 REQUISITOS DA QUALIDADE (RQ) ... 61
3.5.1 Casa da Qualidade (CQ) ... 62
3.6 ESPECIFICAÇÃO DE PRODUTO (EP) ... 63
3.7 CONSIDERAÇÕES SOBRE O PROJETO INFORMACIONAL ... 64
4 PROJETO CONCEITUAL ... 66
4.1 FUNÇÃO GLOBAL (FG) ... 66
4.2 LISTA DE FUNÇÕES ... 67
4.3 CONCEPÇÃO DE ALTERNATIVAS ... 68
4.3.1 Conceito 1 – Fone de ouvido canino ... 69
4.3.2 Conceito 2 – Protetor auricular canino ... 70
4.3.3 Conceito 3 – Aparelho auditivo canino ... 71
4.3.4 Conceito 4 – Faixa bailarina canina ... 72
4.3.5 Conceito 5 – Cone acústico ... 73
4.3.6 Conceito 6 – Mochila sonora ... 74
4.3.7 Conceito 7 – Som ambiente ... 75
4.3.8 Conceito 8 – Casinha acústica ... 76
4.3.9 Conceito 9 – Cortinas isolantes ... 77
4.3.10 Conceito 10 – Bloqueador de onda sonora ... 78
4.4 AVALIAÇÃO DE ALTERNATIVAS... 79
4.5 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS RESULTADOS ... 80
4.6 LAYOUT DA SOLUÇÃO ... 81
4.7 ANÁLISE PRELIMINAR ... 83
4.7.2 Janela padrão ... 85
4.7.3 Aquisição do Mutt Muffs ... 85
4.7.4 Comparação entre preços ... 85
4.7.5 Pesquisas ... 86
4.8 CONSIDERAÇÕES SOBRE O PROJETO CONCEITUAL ... 88
5 PROJETO PRELIMINAR ... 89 5.1 PROPAGADORES DE RESTRIÇÃO ... 89 5.2 DIMENSIONAMENTO ... 90 5.2.1 Passagem do cão ... 90 5.2.2 Circulação de ar... 92 5.2.3 Estrutura ... 94 5.2.4 Base ... 95 5.2.5 Cobertura ... 96 5.3 DESENHOS ... 97 6 CONSTRUÇÃO DO PROTÓTIPO ... 98
6.1 ADAPTAÇÕES PARA O PROTÓTIPO ... 98
6.2 MATERIAIS ... 98
6.3 DIMENSIONAMENTO E CONSTRUÇÃO ... 100
6.4 OBSERVAÇÕES SOBRE O PROTÓTIPO ... 106
7 TESTES DO PROTÓTIPO ... 108
7.1 SONS ... 108
7.2 COMISSÃO DE ÉTICA NO USO DE ANIMAIS DA UTFPR (CEUA) ... 108
7.3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ... 109
7.4 TESTE 1 – REFERÊNCIA ... 110
7.5 TESTE 2 – RECEPTIVIDADE ... 111
7.6 TESTE 3 – REPRODUÇÃO DE SONS DE FOGOS DE ARTIFÍCIO ... 113
7.7 TESTE 4 – REPRODUÇÃO DE MOZART – QUARTETO DE CORDAS N° 15 EM D MENOR ... 114
7.8 TESTE 5 – USO EM SITUAÇÃO REAL ... 115
7.9 TESTE 6 – VALIDAÇÃO DE HIPÓTESES ... 118
8 CONCLUSÕES ... 121
8.1 RECOMENDAÇÃO PARA TRABALHOS FUTUROS ... 124
REFERÊNCIAS ... 125
APÊNDICE A – Pesquisa Prospectiva (Questionário e lista de raças) ... 131
APÊNDICE B – Resultados da Pesquisa Prospectiva ... 136
APÊNDICE C – Pesquisa Online ... 140
APÊNDICE E – Casa da Qualidade ... 150 APÊNDICE F – Desenhos do Projeto Conceitual ... 152 APÊNDICE G – Desenhos do Projeto Conceitual ... 156
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONTEXTO DO TEMA
Existem duas teorias sobre as origens dos cães. Uma defende que eles descendem de um só tronco genealógico, enquanto a outra argumenta que o cão doméstico (Canis familiaris) descende de diversos cães selvagens de diferentes regiões do globo. Entre eles, se encontram o lobo europeu e até mesmo o chacal. O cão é citado diversas vezes em diferentes épocas históricas. Sua domesticação é datada de 7000 a.C., no período neolítico (idade da pedra polida). Os cães assumiram os mais diversos papéis na sociedade que, atualmente, vão das forças armadas auxiliando com seu faro desenvolvido e coragem e, também, no pastoreio de animais devido a sua lealdade sem igual. Todavia, o cão também encontrou lugar na sociedade mesmo sem uma “profissão” sendo na maioria das vezes um animal de estimação e, por vezes, considerado um membro da família. (VIEIRA, 1980).
A psicóloga e terapeuta para casais Margareth de Mello Ferreira dos Reis afirma que “o cachorro deixou de ser o animal da casa ou de ser o acessório de madame para tomar um lugar na família, de forma cada vez mais humanizada.”, e que é cada vez mais comum encontrar casais cujo propósito de vida, além de se mudar ou de reformar o apartamento e crescer profissionalmente, desejarem ter um cachorro ao invés de um filho, e “neste caso, o cão pode ser uma alternativa para a insegurança de não conseguir dar a um filho tudo que eles fantasiam que ele precisaria. Ademais, o cachorro, de alguma forma, corresponde ao afeto” (CAMPOS, 2002).
Segundo Pet Brasil (2016), o país possui um know-how de 132,4 milhões de pets (ou animais de estimação), ficando em quarto lugar no mundo com relação a número de animais de estimação, sendo destes 37 milhões apenas cães, movimentando em 2015 cerca de 18 milhões de reais, o equivalente a 0,37% do PIB nacional.
A Pesquisa Nacional de Saúde (PNS 2013), feita pelo IBGE, indica que no Brasil existem mais cachorros de estimação que crianças. Isso representa que em
aproximadamente 45% dos domicílios do país possuem, pelo menos, um cachorro, o que equivale a 29 milhões de casas (ZUINI, 2015).
1.2 CARACTERIZAÇÃO DA OPORTUNIDADE
A Organização Mundial da Saúde (OMS) afirma que há mais de duas décadas a poluição sonora é considerada o terceiro maior problema ambiental nas grandes cidades, perdendo apenas para a poluição das águas e do ar. Esse fenômeno é responsável por mortes devido ao estresse provocado pelo barulho, fator comumente negligenciado pelas pessoas que já se habituaram a conviver com o excesso de ruído do ambiente (ZOLNERKEVIC, 2012).
O ouvido humano tolera no máximo, 80 dB sem gerar desconforto. Porém, a partir de 65 dB, o organismo está sujeito a um estresse gradativo. Diferentemente dos olhos ou da boca, os ouvidos não possuem uma proteção natural que possa fechar para se proteger de estímulos indesejáveis (MODERNELL, 1998). Para os cães esse problema é agravado devido a sua audição mais sensível que a humana, e mesmo que possuam a capacidade de movimentar as orelhas, não é possível cobri-las a ponto de abafar o som. A maioria dos estímulos sonoros de elevada intensidade não são naturais, mas causados pelo homem que entende sua origem e o tolera mesmo quando acima dos níveis de desconforto, em especial os fogos de artifício.
Em entrevista ao jornal The New York Times, Lisa Horn (YIN, 2016), diretora executiva do Abrigo de Animais Selvagens do Oeste (West Sound Wildlife Shelter) no estado de Washington, afirma que o barulho dos fogos de artifício pode causar pânico em grandes mamíferos como cervos e coiotes, quando próximos a rodovias os animais podem se chocar com os carros na tentativa de fuga. Segundo Horn o abrigo tem maior fluxo de animais todo ano depois do feriado de Independência dos Estados Unidos (4 de julho), tradicionalmente comemorado com fogos de artifícios, e em 5 de julho “todos têm que por as mãos à obra” (“always all hands on deck”). Essa afirmação é corroborada por outros abrigos de animais, eles afirmam que o maior número de cães perdidos todo ano é no dia 5 de julho. No Brasil o período com maior número de cães sendo procurados, ou desaparecidos, ocorre na virada do ano, onde tradicionalmente se comemora essa passagem com a queima de fogos. A diferença
entre os meses pode ser explicada pelo fator climático, onde o verão é a época festiva nos respectivos países.
Souza e Medeiros (2016) citam:
Estímulos sonoros são reconhecidos pelo sistema auditivo e avaliados quanto a sua relevância, para que o indivíduo possa reconhecer situações de perigo. De acordo com variabilidade, intensidade, complexidade, previsibilidade e consequente significado do estímulo sonoro, o sistema auditivo promoverá a ativação de estados emocionais e respostas comportamentais distintas. Em sons repentinos, intensos e de caráter assustador, o reflexo de sobressalto é acionado. Este reflexo pode se tornar exagerado conforme as características individuais do ouvinte que são influenciadas por tendências genéticas, experiências prévias, personalidade entre outros fatores (Westman & Walters 1981).
Os sons de fogos de artifício e trovão, provavelmente por seu caráter imprevisível para a espécie canina, constituí uma classe de estímulo estressor importante, apresentando um grande potencial ao desenvolvimento de transtornos comportamentais como o medo exagerado, pânicos e fobias. O medo exagerado a sons está entre os transtornos comportamentais mais comuns em cães, com ocorrência em todas as raças. Apesar da grande variabilidade entre os indivíduos, as respostas fisiológicas geralmente cursam com hiperativação autonômica, devido ao acionamento intenso e desproporcional das vias do medo e da ansiedade (Sherman & Mills 2008, Overall 2010).
O crescente mercado de produtos para pets fornece diversas opções de serviços, acessórios e brinquedos para qualquer espécie de animal de estimação. Uma oportunidade observada e pouco explorada são produtos que ajudam a amenizar o estresse dos cães quando expostos a estímulos sonoros intensos, em especial os sons causados por fogos de artifício, onde normalmente são utilizados técnicas ou sedativos para amenizar a reação do animal, o que não afeta a percepção do cão, mas sim suas consequências. Entre os produtos existentes, os que atuam sobre o som e/ou o modo como ele é percebido pelo animal ainda são escassos.
A Fotografia 1 apresenta a reação de um cão durante a queima de fogos do réveillon de 2017.
A partir dessas evidências, percebe-se uma oportunidade para o desenvolvimento de um produto que, além de proporcionar bem-estar ao animal, sane dificuldades enfrentadas por tutores de cães em épocas festivas, pois a reação dos animais de estimação pode chegar a ser uma angústia maior aos tutores do que para os próprios animais, devido ao conhecimento antecipado dos eventos e suas implicações.
Fotografia 1 – Reação canina de medo Fonte: Autoria Própria.
1.3 OBJETIVOS
Desenvolver o projeto e protótipo de dispositivo que atenue o som percebido por animais domésticos em situações de condições sonoras severas. Para este trabalho foram selecionados os cães devido a sua relação de liberdade e dependência para com os humanos.
1.3.1 Objetivos específicos
a) Observar os problemas causados por sons ao organismo; b) Observar a reação dos cães a sons altos;
c) Conhecer as opções de dispositivos que reduzem o som percebido por animais no mercado.
1.4 JUSTIFICATIVA
Com os dados apresentados, a formulação de um dispositivo que atenda as necessidades apresentadas pode ser justificada por:
a) Reduzir o estresse em cães em períodos de grande agitação sonora; b) Tranquilizar tutores, deixando-os cientes que seu pet está em um
ambiente acusticamente mais agradável; c) Oferecer segurança ao animal.
1.5 ABORDAGEM METODOLÓGICA
Utilizar-se-á da metodologia sugerida pelos autores Pahl et al.(2005), com modificações, além de ferramentas auxiliares quando necessário. A abordagem utilizada inicia com a observação de um problema seguindo para a análise de fatores de causa e efeito, englobando a busca bibliográfica, para em seguida se iniciar a busca de soluções existentes, possíveis e potenciais para o problema. Na etapa subsequente faz-se pesquisas junto aos afetados pela situação em estudo, com a devida caracterização e necessidades, posteriormente os dados são categorizados, possibilitando a quantificação em parâmetros de engenharia e a geração de uma lista de funções a serem consideradas durante a geração de alternativas.
Decorrido todo o levantamento teórico englobado pela descrição dos estudos envolvidos, é elaborada uma função global para a situação problema e gerados princípios de soluções para a mesma, sendo estes avaliados, a melhor alternativa segue para a fase de detalhamento implicando em um projeto conceitual e posterior confecção de protótipo. Este último é utilizado para a realização de testes dos princípios do estudo em questão e os resultados obtidos são avaliados e apresentados.
1.6 ESTRUTURA
A contextualização geral foi apresentada no Capítulo 1. Em seguida, é explicado de forma sucinta o som e suas conotações, sendo apresentados alguns conceitos-chave para a análise de alternativas, estando inclusa a comparação entre o aparelho auditivo humano e o canino. Também, é documentado o que já existe em relação ao assunto, incluindo a busca de alternativas correlatas.
No Capítulo 3 é desenvolvida a análise do cliente e suas necessidades e desejos, de maneira qualitativa e quantitativa, e geração dos principais parâmetros necessários no desenvolvimento do produto. A partir dos dados coletados no Capítulo 4 tem-se o processo de elaboração de funções, necessárias para que se cumpram os requisitos do projeto, além da geração e análise das alternativas propostas. A melhor opção é, então, detalhada do Capítulo 5, definindo parâmetros para sua potencial produção.
Um protótipo é caracterizado no Capítulo 6, baseado nos dados anteriores e em modificações, para que a solução seja produzida dentro dos recursos disponíveis. Os testes realizados são detalhados no Capítulo 7 e, por fim, o Capítulo 8 apresenta as conclusões sobre o trabalho.
2 PROPAGAÇÃO E PERCEPÇÃO SONORA
Humanos e cães percebem o som de maneiras distintas, seja devido à fisiologia, através dos respectivos órgãos do sistema auditivo, ou na interpretação psicológica do fenômeno. A maior parte dos dados que se tem sobre acústica é voltada para o ser humano. Isso se deve, principalmente, ao fato dessa área de estudo ser baseada em análises de resposta dos indivíduos a um estímulo durante experimentos com parâmetros controlados, e torna essa interação escassa de informações se tratando de outros animais.
Toda análise de controle acústico deve envolver três aspectos essenciais: i) uma fonte sonora, que pode ser das mais diversas naturezas; ii) a trajetória de transmissão, que pode ser através do ar ou de estruturas sólidas; e iii) o receptor (cão). O método mais eficaz de controlar o ruído é na fonte que origina o som. Porém, dada a dificuldade desse processo, o controle de ruído, normalmente, recai sobre a trajetória de transmissão. Portanto, o controle junto ao receptor é utilizado em último caso (BISTAFA, 2011).
O Organograma 1 representa a estrutura de levantamento de dados para conduzir o presente estudo. Serão apresentadas as definições, fonte e transmissão do som, os receptores e a comparação de interpretação entre o humano e o cão.
Organograma 1 – Estrutura de informação Fonte: Autoria própria.
2.1 DEFINIÇÕES DE SOM
Nesta seção é apresentada uma revisão dos estudos do som, sendo analisados os contextos histórico, legal e físico, uma vez que se podem encontrar diversas definições para o mesmo.
2.1.1 Contexto histórico
O estudo do som, a princípio chamado de acústica, pode ser datado a partir de 4.000 a.C. devido ao seu relacionamento com a música. Com o passar do tempo, foi analisado por diversos estudiosos como Pitágoras, Galileu, Newton e tantos outros. Pitágoras foi o principal responsável pelos estudos dos intervalos musicais e suas relações cerca de 2.500 anos atrás. Galileu Galilei deu início a acústica experimental na metade do século XVII, onde o som começou a ser analisado sem estar relacionado com a música e publicou uma obra sobre consonância, dissonância e ressonância (NEPOMUCENO, 1994).
Utilizando de experimentos, outros cientistas começaram também a testar as propriedades do som, como Gassendi que, utilizando uma espingarda e um canhão, provou que a velocidade de um som independe da frequência dentro das mesmas condições, e Kiercher, com o auxílio do primeiro aparelho a vácuo desenvolvido por Torricelli, demonstrou que o som não se propaga no vácuo. Newton calculou a velocidade do som no ar obtendo valores diferentes dos resultados experimentais, tendo suas equações revisadas por Lagrange, 70 anos mais tarde, que observou a não consideração da variação de temperatura ocasionada pela propagação sonora. A partir desse argumento, Laplace modificou as equações de Newton, cerca de 100 anos mais tarde, e chegou à velocidade de 320m/s, compatível com os resultados experimentais. Ohm modificou o teorema que Fourier havia desenvolvido para o estudo do calor, e formulou uma lei que expressa todos os tipos de qualidades tonais como combinações de tons simples de frequências mensuráveis que podem ser analisados separadamente (NEPOMUCENO, 1994).
Fletcher e Munson, em 1930, tiveram seus trabalhos publicados e resultaram nas curvas isoaudíveis, referentes a sensibilidade do sistema auditivo à diferentes frequências audíveis. Com o avanço tecnológico, em 1958, Robson e Dadson revisaram as curvas com maior precisão (NEPOMUCENO, 1994).
2.1.2 Contexto legal
A Lei Municipal n° 10625/02, de 19 de Dezembro de 2002 (CURITIBA, 2016), vigente na cidade de Curitiba, que dispõe sobre ruídos urbanos, proteção do bem estar e do sossego público, define:
Art. 2° - Para os efeitos desta lei, aplicam-se as seguintes definições:
I - SOM: vibração acústica capaz de provocar sensações auditivas.
II - RUÍDO: som capaz de causar perturbação ao sossego público ou efeitos psicológicos e fisiológicos negativos em seres humanos e animais.
III - VIBRAÇÃO: movimento oscilatório transmitido pelo solo ou por uma estrutura qualquer.
IV - POLUIÇÃO SONORA: emissão de som ou ruído que seja, direta ou indiretamente, ofensivo ou nocivo à saúde, à segurança e ao bem-estar da coletividade ou transgrida as disposições fixadas nesta lei.
V - RUÍDO IMPULSIVO: som de curta duração, com início abrupto e parada rápida, caracterizado por um pico de pressão de duração menor que um segundo.
VI - RUÍDO CONTÍNUO: som com flutuação de nível de pressão sonora tão pequena, que pode ser desprezada dentro do período de observação. VIII - RUÍDO DE FUNDO: sons emitidos durante o período de observação, que não aquele objeto da medição.
IX - NÍVEL EQUIVALENTE (Leq): nível médio de energia do som, obtido integrando-se os níveis individuais de energia em um período de tempo e dividindo-se pelo período.
X - dB (Decibel): unidade de medida do nível de ruído.
XI - dB(A): curva de avaliação normalizada e adaptada à capacidade de recepção da audição humana.
XII - ZONA SENSÍVEL À RUÍDO OU ZONA DE SILÊNCIO: é aquela que, para atingir seus propósitos, necessita que lhe seja assegurado um silêncio excepcional. Define-se como zona de silêncio a faixa determinada pelo raio de 200,00m (duzentos metros) de distância de hospitais, escolas, bibliotecas públicas, hotéis, postos de saúde ou similares.
XIII - LIMITE REAL DA PROPRIEDADE: aquele representado por um plano imaginário que separa a propriedade real de uma pessoa física ou jurídica de outra.
VII - RUÍDO INTERMITENTE: som cujo nível de pressão sonora cai abruptamente ao nível sonoro do ambiente, várias vezes durante o período de observação, desde que o tempo, em que o nível sonoro se mantém constante e diferente daquele do ambiente, seja de ordem de grandeza de um segundo ou mais.
Art. 11 - Não se compreende nas proibições dos artigos anteriores ruídos e
sons produzidos:
I - pelas manifestações tradicionais do Carnaval e Ano Novo.
2.1.3 Contexto físico
É denominado de “tom” ou “tom puro” toda oscilação audível simples, e a superposição de vários tons puros resultando em vibrações audíveis são chamadas de “som”. Portanto, dá-se o nome de “som” a toda vibração mecânica propagada em um meio elástico, dentro de uma faixa de audiofrequência que terá a forma da onda dependendo do conteúdo harmônico. Como “ruído” entende-se o fenômeno audível cujas frequências não podem ser discriminadas, por diferirem entre si em valores inferiores aos detectáveis pelo aparelho auditivo. Reserva-se o nome de “barulho” a todo som indesejável que possui espectro possível de ser analisado e tratado acusticamente tal como o som (NEPOMUCENO, 1994). Estas são definições consideradas clássicas.
Para Costa (2003) as vibrações dos corpos elásticos que atingem determinados limites de frequências, podendo ser mais ou menos rápidas, é que resultam no som. Elas incitam vibrações sonoras que se propagam através de um meio e geram ondas de pressão que, atuando sobre o órgão auditivo, acarretam na sensação sonora. Há outras formas de descrever os mesmos termos de maneira simplificada ou fazendo uso de outro ponto de vista como, por exemplo, o tom puro sendo definido como um som de única frequência e dificilmente gerado de forma natural, ou mesmo considerando o ruído como um sinal que prejudica a transmissão de uma mensagem, este último é usual em situações envolvendo comunicações.
No decorrer do texto, o som, o ruído e o barulho serão tratados como sinônimos em muitas ocasiões, mesmo que possuam conotações diferentes.
Há três parâmetros físicos que caracterizam o som: i) a amplitude, expressa em decibéis (dB), que é a intensidade da onda sonora; ii) o timbre ou forma da onda sonora; e iii) a frequência, medida em Hertz (Hz), que é a altura da onda sonora e permite distinguir os sons graves, baixa frequência, de sons agudos, alta frequência (SIMÉON; MONNEREAU, 2006).
Outra definição de som é a variação da pressão ambiente detectável pelo sistema auditivo quando ocorre de forma cíclica, provocando dor quando muito intensa. Denominado como “limiar da dor”, esse fenômeno pode ocorrer com pressões desde 20 até 200 Pa. Para medir essa variação utiliza-se o período (T), intervalo de tempo necessário para que a variação da pressão ambiente complete um ciclo; e a amplitude (A), diferença entre a pressão ambiente e a pressão máxima ou mínima gerada. Quando a variação da pressão ambiente for cíclica e com amplitude maior que o limiar da audição, o sistema auditivo irá detectar som (BISTAFA, 2011).
Para exemplificar o processo de geração do som, a acústica clássica faz uso de um diapasão e idealiza como partículas um meio elástico, conforme mostra a Figura 1, onde, na parte (a), o instrumento pode ser visto inicialmente em repouso cercado por partículas de ar, e quando as hastes se afastam as partículas se aglomeram e se deslocam gerando compressão, no movimento seguinte a aproximação das hastes cria rarefação devido à área ficar com um número menor de partículas que a condição inicial. A repetição desse movimento de maneira cíclica gera som quando a amplitude de variação de pressão ambiente é superior ao limiar da audição e a frequência estiver dentro da faixa de áudio. Em acústica é usual trabalhar com o inverso do período, denominado de frequência, e é dada em ciclos por segundo ou hertz. Já na parte (b) apresenta-se de forma gráfica um ciclo completo da pressão sonora gerada pela vibração do diapasão (BISTAFA, 2011).
O uso de partículas para explicar esse fenômeno é considerado inadequada, portanto outra definição do som é o resultado da vibração dos corpos elásticos que se verificam em determinados limites de frequências, e recebem o nome de vibrações sonoras, podendo estas serem mais ou menos rápidas, transmitidas ao meio que circunda a fonte sonora de modo a produzir compressões e distensões sucessivas (COSTA, 2003).
O som possui uma conotação mais ampla do que simplesmente o fenômeno responsável pela sensação de audição. Ele engloba todo fenômeno físico governado por princípio análogo, a faixa que o sistema auditivo humano consegue detectar é de 20 Hz a 20 kHz, denominada faixa de áudio. Desse modo, perturbações com frequências abaixo da faixa de áudio, são denominadas de infrassons e as de frequência acima da faixa de áudio, são chamadas de ultrassons.
Figura 1 – Formação de onda sonora: (a) Disposição das partículas do ar em três instantes, em torno do diapasão, durante o movimento vibratório; (b) pressão sonora em um ciclo completo do movimento vibratório do diapasão
Fonte: Bistafa (2011) – adaptado.
Para Siméon e Monnereau (2006) a faixa que o homem consegue detectar varia de 64 a 23.000 Hz e para o cão é entre 67 e 45.000 Hz. Já para Kolb (1987) os cães são capazes de ouvir, aproximadamente, entre 10 a 40.000 Hz e os humanos entre 16 e 20.000 Hz. Mesmo com a divergência de informações sobre a faixa audível que um humano pode detectar, fica evidente que a audição canina abrange uma faixa de frequências muito mais extensa que a humana, possuindo também a percepção de ultrassons.
Bistafa (2011) define a intensidade sonora, dada em watt por metro quadrado (W/m²), como a quantidade média de energia que atravessa uma área unitária pelo tempo, perpendicular a direção de propagação da onda. Porém, Kolb (1987) afirma que não é percebida proporcionalmente ao seu incremento, mas sim de forma logarítmica e, para medi-la, utiliza-se o bel ou decibel. O bel não é uma unidade em si, mas, sim, uma relação logarítmica entre duas grandezas que utiliza uma delas como referência, sendo o limiar da audição humana de 10-12 W/m² e 20x10-6 N/m² (ou 20 Pa), na frequência de 1 kHz, para a intensidade sonora e pressão sonora, respectivamente. Como essa relação fornece resultados muito grandes, é utilizada a
décima parte do bel (denominado decibel) para especificar o nível de intensidade e/ou pressão de um determinado som (NEPOMUCENO, 1994).
Acusticamente, o que caracteriza uma fonte sonora é a sua potência, que indica a capacidade de uma fonte em gerar som. Todavia, não é possível medi-la diretamente, mesmo que seja definida fisicamente como energia por unidade de tempo (Watts). É necessário que seja calculada por meio de medida de pressão sonora em laboratório ou de medidas de intensidade sonora em um ambiente não isolado. Enquanto a potência caracteriza a fonte, a intensidade é utilizada na localização e quantificação. Já a pressão sonora é fortemente relacionada com a sensação subjetiva de intensidade de um som (BISTAFA, 2011).
Para o ser humano, a pressão sonora é a grandeza mais importante que caracteriza os efeitos do som, tal como perigo e as perturbações causadas por fontes de ruído (BISTAFA, 2011). Para os animais, as escalas utilizadas pelo homem podem não ser aplicáveis, tendo em vista que as propriedades dos órgãos auditivos irão variar com a espécie. Humanos são mais sensíveis em frequências de aproximadamente 2.000 Hz, já os cães são capazes de dormir com barulhos que para o homem são praticamente insuportáveis, devido a sua sensibilidade à frequência em outro limite (KOLB, 1987).
2.2 FONTE SONORA
Fontes sonoras originam-se de diversos fenômenos. Os principais analisados são os fogos de artifício e os trovões por serem os maiores causadores de medo em cães, conforme mostram as pesquisas apresentadas na Seção 3.2.
O princípio dos fogos de artifício pode ser resumido ao controle do processo de combustão. Usando pólvora como base, faz-se uma mistura de outros elementos químicos para se conseguir um amplo leque de combinações de cores e sons, variando a troca de elétrons entre os átomos de oxigênio e os átomos dos chamados combustíveis. Assim, “em toda reação com oxigênio existe essa troca, na qual a energia dos reagentes pode ser liberada de várias maneiras: como luz, como calor e como som”, criando uma enorme pressão ao se confinar o calor (OLIVEIRA, 2016).
A pólvora é ideal para a pirotecnia, uma vez que se incendeia dispensando o oxigênio do ar, pois já o possui no salitre de sua composição, além de ter a função de propulsão para lançar a carga da bomba a 200 ou 300 metros do chão, fator crucial para segurança já que a chama pirotécnica poder chegar a 3600°C (OLIVEIRA, 2016). Existem basicamente dois tipos de pólvora: a pólvora negra (75% salitre, 15% carvão e 10% enxofre) que gera apenas calor e a pólvora branca (uma combinação de potássio, enxofre e alumínio) que descarrega energia como ondas acústicas (OLIVEIRA, 2016).
Como cada combinação de elementos químicos gera uma explosão de diferente magnitude, fica difícil estabelecer um padrão para referência, embora se possam medir valores máximos e médios. O Regulamento n° 105 (BRASIL, 2000) que fiscaliza produtos controlados em seu artigo 112, classifica os fogos de artifício em quatro classes:
Art. 112. É proibida a fabricação de fogos de artifício e artifícios pirotécnicos
contendo altos explosivos em suas composições ou substâncias tóxicas.
§ 1º Os fogos a que se referem este artigo são classificados em: I - Classe A:
a) fogos de vista, sem estampido;
b) fogos de estampido que contenham até 20 (vinte) centigramas de pólvora,
por peça; e
c) balões pirotécnicos. II - Classe B:
a) fogos de estampido que contenham até 25 (vinte e cinco) centigramas de
pólvora, por peça;
b) foguetes com ou sem flecha, de apito ou de lágrimas, sem bomba; e c) "pots-à-feu", "morteirinhos de jardim", "serpentes voadoras" e outros
equiparáveis.
III - Classe C:
a) fogos de estampido que contenham acima de 25 (vinte e cinco)
centigramas de pólvora, por peça; e
b) foguetes, com ou sem flecha, cujas bombas contenham até 6 (seis)
gramas de pólvora, por peça;
IV - Classe D:
a) fogos de estampido, com mais de 2,50 (dois vírgula cinquenta) gramas de
pólvora, por peça;
b) foguetes, com ou sem flecha, cujas bombas contenham mais de 6 (seis)
gramas de pólvora;
c) baterias;
d) morteiros com tubos de ferro; e e) demais fogos de artifício.
§ 2º Os fogos incluídos na Classe A podem ser vendidos a quaisquer
pessoas, inclusive menores, e sua queima é livre, exceto nas portas, janelas, terraços, etc, dando para a via pública.
§ 3º Os fogos incluídos na Classe B podem ser vendidos a quaisquer
pessoas, inclusive menores, sendo sua queima proibida nos seguintes lugares:
I - nas portas, janelas, terraços, etc, dando para a via pública e na própria via
II - nas proximidades dos hospitais, estabelecimentos de ensino e outros
locais determinados pelas autoridades competentes.
§ 4º Os fogos incluídos nas Classes C e D não podem ser vendidos a
menores de dezoito anos e sua queima depende de licença da autoridade competente, com hora e local previamente designados, nos seguintes casos:
I - festa pública, seja qual for o local; e
II - dentro do perímetro urbano, seja qual for o objetivo.
§ 5º Os fogos de artifício a que se refere este artigo somente poderão ser
expostos à venda devidamente acondicionados e com rótulos explicativos de seu efeito e de seu manejo e, onde estejam discriminadas sua denominação usual, sua classificação e procedência.
Pela classificação, apenas os fogos da classe A não causam incômodo aos cães. Segundo do Centro de Comunicação e Audição (CENTER..., 2017) em Nova York, fogos de artifício podem chegar a 162 dBA (decibéis Ajustados), a três pés ou cerca de um metro de distância, e bombinhas (firecrakers) a 150 dBA enquanto os trovões chegam a 120 dBA. A mesma agência cita que a exposição contínua a níveis maiores que 85 dBA pode causar perda de audição, um acréscimo de três dBA reduz pela metade o tempo recomendado de exposição e níveis acima de 140 dBA podem causar danos ao ouvido após uma única exposição.
Durante tempestades ocorrem descargas elétricas na atmosfera, a este fenômeno se dá o nome de raio. Esta descarga possui diâmetro entre 2 e 5 cm e pode produzir até 39.000°C em alguns milissegundos e, embora menos de 1% dessa energia seja convertida em som, essa variação de temperatura faz o ar se expandir de forma violenta, criando uma onda de choque que pode ser sentida a dez metros do epicentro do raio. Acima dessa distância já se sente apenas a onda sonora chamada de trovão. Embora as características do trovão variem com as condições atmosféricas, são registrados tipicamente sons de 120 dB próximos de onde o raio atingiu, esse som pode ter duração de 0,2 a 2 segundos com frequência relativamente baixa, entre 20 e 120 Hz, e em condições ideais pode ter um alcance sonoro de 16 km (NATIONAL..., 2006)
Uma tempestade pode ser curta, em torno de 45 minutos, ou longa, chegando a 12 horas, mas nem todos os raios chegam a tocar a terra. O número de raios internos à tempestade é de cinco a dez vezes maior que os que tocam o chão. Estima-se que entre 50-75 descargas toquem o chão em todo o planeta a cada Estima-segundo. Só nos Estados Unidos são estimados 25 milhões de casos por ano e mais de 125 milhões contando as descargas internas (NATIONAL..., 2006).
Por séculos foram documentados casos de indivíduos com comportamento incomum tal como ansiedade ou irritabilidade associados a animais de estimação durante uma tempestade. Em alguns casos, o comportamento podia ser observado uma hora ou até antes do primeiro som de trovão ser ouvido. Especula-se que alguns animais reagem às ondas de frequência inferior a 20 Hz durante a aproximação da tempestade (NATIONAL..., 2006).
2.3 MEIOS DE TRANSMISSÃO
Conforme justificado anteriormente, as fontes sonoras analisadas serão apenas duas: fogos de artifício e trovões. Há diferentes maneiras de se analisar uma propagação de onda, mas, devido à natureza dos fogos de artifício, eles podem ser classificados como sons de propagação esférica pela não limitação de propagação. Para uma análise dos trovões, uma abordagem como propagação cilíndrica talvez fosse mais adequada. Entretanto, por estarem sujeitos a condições semelhantes, utilizar-se-á de analogia para o estudo de ambos os fenômenos como propagação esférica, sem que ocorra perda significativa de dados para o projeto.
A propagação de uma onda sonora esférica é a mais representativa quando comparada aos sons diários. A amplitude da onda diminui com o aumento da distância entre a fonte e o ouvinte de maneira inversamente proporcional, usando a Lei do Inverso do Quadrado da Distância, dada pela equação (1), onde a intensidade sonora (I) é função da potência sonora (W) e inversamente proporcional ao quadrado da distância (r) (BISTAFA, 2011).
Ir = W
4πr2 (1)
Para a aplicação desta fórmula são necessárias as considerações: propagação realizada em campo livre, onda propagada igualmente em todas as direções e meio isotrópico. Assim, pode-se observar um decréscimo de seis dB no nível de pressão sonora a cada incremento do dobro da distância (NEPOMUCENO, 1994).
2.3.1 Propagação ao ar Livre
A propagação sonora ao ar livre está sujeita a diversas atenuações. A absorção sonora do ar atmosférico diminui o som ao longo de sua trajetória dependendo da sua frequência. Utilizando um nível sonoro A-ponderado, o qual pressupõe que o espectro sonoro associado não contenha tons puros evidentes com tolerância de ±5dB, pode-se utilizar a equação (2) para calcular a propagação sonora ao ar-livre (BISTAFA, 2011):
𝐿𝑝(𝑟, 𝜃) = 𝐿𝑊− 20 log 𝑟 + 𝐷𝐼𝜃 − 10 log 𝛺
4𝜋− 𝐴𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜− 11𝑑𝐵 (2)
Onde: Ω é o ângulo sólido para a fonte para a livre propagação;
𝐴𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 é a combinação entre todos os mecanismos significativos de atenuação sonora entre a fonte e o receptor (Tabela 1);
R é a distância da fonte ao receptor; 𝐷𝐼𝜃 é o índice de diretividade; e 𝐿𝑊 é o nível sonoro da fonte.
Para a utilização da equação (2) é necessário considerar a fonte sonora como pontual, o que é caracterizado quando as dimensões são menores que a metade da distância fonte-receptor e as condições de propagação de diferentes partes da fonte até o receptor são essencialmente as mesmas (BISTAFA, 2011), o que é perfeitamente aplicável às duas fontes sonoras analisadas.
2.3.2 Propagação em ambientes fechados
Embora o foco seja sons produzidos no ambiente externo, se faz necessária à análise da propagação sonora em ambientes internos.
Tabela 1 – Principais mecanismos de atenuação sonora ao ar-livre
Quando o som incide sobre uma superfície, três fenômenos ocorrem: reflexão, dissipação e transmissão. A capacidade de uma superfície absorver e refletir o som são calculados pelos coeficientes de absorção sonora (α) e coeficiente de reflexão sonora (ρ), calculados pelas equações (3) e (4), respectivamente. Já a energia transmitida, definida pelo coeficiente de transmissão sonora (τ) é dada pela equação (5) (BISTAFA, 2011). 𝛼 =𝐸𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑣𝑖𝑑𝑎 𝐸𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 = 1 − 𝐸𝑟𝑒𝑓𝑙𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 𝐸𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 (3) 𝜌 =𝐸𝑟𝑒𝑓𝑙𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 𝐸𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 (4) 𝜏 =𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 𝐸𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 (5)
Quando se deseja absorver o som utilizam-se materiais fibrosos ou porosos. Em geral, de caráter leve e não estrutural, estes promovem a dissipação por atrito das partículas de ar em seu interior, devendo ser fixados sobre uma superfície sólida. Geralmente, a absorção sonora aumenta segundo a espessura e densidade dos materiais utilizados. Porém, varia tipicamente com a frequência do som incidente (BISTAFA, 2011).
Para uma melhor absorção, a espessura do material deve ser ao menos um décimo do comprimento de onda incidente. O NRC (coeficiente de redução sonora ou “Noise Reduction Coefficient”) é utilizado para uma análise comparativa entre materiais. Para os sólidos, que não permitem a interação entre as partículas do ar com sua estrutura, a absorção sonora depende basicamente da frequência do som incidente e da rugosidade superficial, segundo a análise dos dados experimentais. Quando o material usado para dar proteção mecânica possui perfurações que ultrapassam 20% da área do painel, a absorção sonora do conjunto é controlada exclusivamente pelo material absorvente. Já, quando se deseja proteção contra sujeira, por exemplo, é comum envolvê-lo em uma membrana flexível de polietileno fina de modo a não deixá-la esticada evitando a degradação das características do conjunto (BISTAFA, 2011).
Além do fenômeno da refração, o som pode ser difratado por fendas ou obstáculos de tamanho comparável ao seu comprimento de onda, dificultando o seu isolamento acústico (ZOLNERKEVIC, 2012). Portanto, o tamanho dos poros no material escolhido pode influenciar a eficácia de um absorvedor.
Foram criadas duas formas de avaliar o ruído em ambientes internos de ocupação humana. Uma delas é através das curvas NC (curvas-critério de ruído ou “noise criteria curves”), adotada pela NBR 10152 para estabelecer os níveis de conforto acústico em ambientes diversos. A outra maneira é utilizando as curvas RC (curvas de avaliação de salas ou “room criteria curves”), definidas pela norma ANSI 12.2, que tende a avaliar os ruídos de altas e baixas frequências com equilíbrio maior do que as curvas NC (BISTAFA, 2011).
No interior de recintos o som é uma combinação da fonte em conjunto com a parcela refletida pelas superfícies. Então, outra forma de absorvê-lo é através de painéis ressonantes, que são chapas finas montadas sobre espaçadores, formando cavidades com o ar no interveniente. Quando excitado pelo campo acústico dissipa energia devido ao movimento de flexão do painel, ocorrendo a absorção máxima na primeira frequência de ressonância (BISTAFA, 2011).
Toda vez que ocorre uma mudança das características do meio de propagação ocorre uma redução na intensidade sonora transmitida para o meio seguinte. Essa transmissão pode ser calculada através de uma grandeza derivada do coeficiente de transmissão sonora, chamado de perda na transmissão sonora (PT), dada pela equação (6) (BISTAFA, 2011).
𝑃𝑇 = 10 log1
𝜏 (6)
Utilizando de paredes duplas é possível elevar a perda na transmissão sonora com menor peso e custo. Isso fica ainda melhor quando as paredes são mecânica e acusticamente isoladas uma das outras, ou com a presença de materiais absorventes na cavidade entre as paredes, desde que não forme uma ponte mecânica entre elas (BISTAFA, 2011).
Há distinção entre absorção e isolamento sonoro, embora ambas sejam a principal medida de desempenho acústico de um material, se dão por características distintas. O isolamento é utilizado para impedir que o ruído de um recinto seja
transmitido para outro, enquanto a absorção gera impressão de uma redução sonora maior do que medições objetivas devido à perda de energia (BISTAFA, 2011).
A absorção sonora pode ocorrer de duas maneiras: i/ pela própria propagação onde a viscosidade do meio converte gradualmente a energia cinética da onda em calor; ii/ quando a onda se encontra com um obstáculo, podendo ser sólido ou outro meio elástico de densidade diferente. Nesta interface é cedida parte de sua energia para que o obstáculo comece também a vibrar, sendo a parcela fornecida dependendo do coeficiente de absorção do material. Para os sólidos porosos os coeficientes são maiores, mas esta não é a única variável a ser considerada. A frequência é outro fator que afeta muito a absorção assim como a espessura do obstáculo e há, também, fatores como fracionamento, pintura e até mesmo a disposição dos componentes podem afetar a absorção (COSTA, 2003).
Se o obstáculo não possui uma dimensão grande comparado ao comprimento de onda, dada a natureza ondulatória do som, os caminhos seguidos pelas ondas sonoras não podem ser definidos. A esse fenômeno dá-se o nome de difração. Considerando a passagem do som por uma abertura de pequena dimensão em relação ao comprimento de onda, por exemplo, a porção que consegue passar pela fissura comporta-se como uma nova fonte. Esse padrão segue o princípio de Huyghens, o qual afirma que todos os pontos de uma superfície da onda sonora podem ser considerados como fontes de vibrações da mesma. Isso ocasiona uma propagação uniforme em todas as direções quando ocorre em pequenas aberturas (COSTA, 2003).
A parte do som que não é absorvida e não encontra frestas para sua passagem acaba por ser refletida, quando esse fenômeno ocasiona uma sensação auditiva independente da causada pelo som direto recebe o nome de eco. Ou seja, é uma repetição do som original que ocorre em um intervalo de tempo superior a 1/15 de segundo. Devido a capacidade integradora do ouvido, todos os impulsos sonoros que o atingem são somados. Os que estiverem dentro de um intervalo de tempo de 1/15 segundos produzem uma sensação sonora distinta enquanto os demais apenas prolongam a onda sonora principal, possuindo intensidade decrescente. A esse prolongamento denomina-se de resíduo. Após a fonte ter cessado a emissão do som, se o resíduo possuir uma intensidade energética inferior à da linha limite de audibilidade pode-se considerá-lo extinto. No entanto a persistência deste no meio recebe o nome de reverberação ou circunsonância (COSTA, 2003).
2.4 RECEPTOR
O estudo do som e como ele é percebido requer que o receptor apresente uma resposta quantificável. A interpretação do estimulo sonoro pode ser considerada subjetiva e pode ser influenciada por experiências prévias, além de outros fatores. Os estudos realizados até hoje são bem aprofundados para humanos, mas em cães não se consegue a mesma acurácia de dados justamente por ser difícil a iteração entre estímulo e resposta (LEITE, 2012).
Com relação à nomenclatura utilizada pelos autores, ocorrem divergências em relação aos termos “ouvido” e “orelha”, embora ambos os termos se refiram a mesma parte do corpo. Estes termos serão tratados como sinônimos ao decorrer do projeto, contudo o consenso se dá na forma de divisão para o estudo conforme mostra a Figura 2. Essa nomenclatura é utilizada de forma análoga para os cães, conforme Figura 3.
Figura 2 – Anatomia da orelha humana Fonte: Bistafa (2011) – adaptado.
Figura 3 – Anatomia da orelha canina Fonte: Siméon; Monnereau (2006).
Para entender o sentido da audição é necessário compreender o órgão auditivo, que é formado por um receptor externo, a orelha ou ouvido, um transmissor que no caso é o nervo auditivo e, por fim, um receptor interno, o cérebro (LAGO, 1970).
Segundo Bistafa (2011) o processamento do som pelo sistema auditivo ainda não é totalmente compreendido mesmo após décadas de estudos, mas ele lista a sequência de eventos para que um som seja ouvido:
1) O som é gerado;
2) O som se propaga até a aurícula e, em seguida, para o interior do conduto auditivo externo;
3) O tímpano vibra;
5) Ondas de pressão são transmitidas para o líquido no interior da cóclea; 6) A cóclea codifica o som;
7) O som codificado é transmitido ao cérebro via nervo auditivo.
Primeiramente, em relação ao formato das orelhas, os humanos possuem características muito similares em geral, mesmo sendo de etnias tão diferentes quanto possíveis. Vieira (1980) afirma que nos cães as orelhas podem variar tanto que chegam a ser uma característica racial de grande importância. Mesmo que em geral possuam forma triangular, ligeiramente pontiagudas, arredondadas ou ainda em concha, entre as características mais facilmente percebidas está a posição, em pé ou caída. O tamanho pode variar desde muito pequenas a tão grandes que chegam a ser desproporcionais ao tamanho do cão, a exemplo do Basset hound.
Outra característica marcante na orelha canina é a sua mobilidade, esse mecanismo tem duas finalidades principais: expressar um aumento de atenção quando algum estimulo é percebido pelo animal, de modo que as orelhas se erguem e enrijecem (KOLB, 1987); a outra finalidade é para localizar a origem e direção do som com precisão de apenas seis centésimos de segundo através do direcionamento das orelhas (ROSSI, 2002).
2.4.1 Orelha externa
Constituído pela aurícula (ou pina) e pelo conduto auditivo externo, as orelhas externas exercem funções acústicas e não acústicas, proporcionam uma eficiente transmissão sonora e proteção do tímpano juntamente com a manutenção da trajetória sem obstruções para o som. A aurícula imprime função direcional ao som, já o conduto auditivo externo é basicamente um duto, com diâmetro médio de sete milímetros e comprimento em torno de 30 mm nos humanos e limitada na parte interna pelo tímpano (BISTAFA, 2011). Segundo Sisson; Grossman; Getty (1981), nos cães o diâmetro varia de 5 a 10 mm e tem aproximadamente 2 cm de comprimento.
A principal diferença entre os condutos auditivos é que em humanos ele é praticamente retilíneo, nos cães há forte angulação entre as porções horizontal e
vertical (LEITE, 2012), o meato acústico penetra quase verticalmente para então curvar-se aproximadamente 90° em direção ao tímpano (DONE, 2010).
2.4.2 Orelha média
O tímpano é o limite entre a orelha externa e a média, o qual vibra em resposta aos sons incidentes. Essa vibração é transmitida para dentro da orelha média através de três ossículos denominados de martelo, bigorna e estribo. O martelo e a bigorna funcionam como alavancas, enquanto o estribo liga a janela oval ao conjunto. Para este sistema é necessário que toda a energia incidente sobre o tímpano seja transmitida para a cóclea na orelha interna, mesmo com a diferença de áreas entre o tímpano e a janela oval (BISTAFA, 2011).
Existem dois pequenos músculos no ouvido médio que servem para proteção, o tensor do tímpano acoplado ao martelo, e o tensor do estapédio acoplado ao estribo. Quando expostos a sons intensos ambos se contraem reflexamente, tornando a cadeia ossicular mais rígida e reduzindo a intensidade do som transmitido. Esse reflexo é conhecido como “reflexo estapediano” (ou acústico). No caso da orelha humana esta redução pode chegar a 15 dB, dependendo da frequência, mas possui uma latência mínima de 10 ms, o que não é suficiente para proteção contra sons impulsivos como tiros (BISTAFA, 2011; LEITE, 2012).
2.4.3 Orelha Interna
A orelha interna é constituída por órgãos do sistema vestibular, que conduzem os impulsos responsáveis pela orientação do corpo no espaço (que não será abordado neste trabalho), e coclear que é o órgão que contém terminações nervosas que conduzem os impulsos que resultam na audição (SISSON; GROSSMAN; GETTY, 1981).
O movimento vibratório do tímpano é transmitido para a janela oval através dos ossículos, e a janela oval faz a conexão do estribo com a cóclea. No interior da
cóclea existe, entre outras estruturas, o órgão de corti, cujos receptores sonoros transformam as vibrações mecânicas em impulsos nervosos, e a membrana basilar, responsável por extrair da onda o seu conteúdo em frequências. As diferentes frequências contidas no som excitam, em movimento vibratório, diferentes regiões da membrana devido a sua rigidez variável entre suas extremidades. (BISTAFA, 2011).
2.5 INTERPRETAÇÃO SONORA
Os trovões são fenômenos naturais e causam temor em todos os animais. Por outro lado, os fogos de artifício são utilizados por humanos em comemorações e possuem efeitos sonoros semelhantes.
Para entender um pouco de como os cães interpretam esses sons é necessário à compreensão da psicologia canina e de como funciona a relação de ação e reação em seu comportamento.
Millan e Peltier (2007), explicam que a mentalidade de matilha é uma das principais formas de comportamento para um cachorro, onde sua identidade é seu status no grupo. Só existem dois papeis no universo canino: i) o líder (dominante); e ii) o seguidor (submisso). Este comportamento está enraizado no cérebro do animal e remonta a instintos primitivos e evolucionários de interações. O papel de líder da matilha deve ser ocupado pelo dono do animal, que irá determinar as regras e limites para os membros seguidores além de reforçar esses aspectos, quando o cão percebe que o dono não está pronto para o desafio de liderar a matilha ele entra em cena para ocupar este espaço.
Rossi (2002) corrobora com essas afirmações explicando que a hierarquia é obrigatória. Segundo o autor todos os cães sabem exatamente seu lugar dentro do grupo e cada posição e atitude têm significado para os demais. Dentro da hierarquia, cada cão pode assumir a posição de defensor da matilha, atacando possíveis ameaças, ou a posição de submisso, reagindo com medo e fugindo delas. Isso se aplica a qualquer raça e as ações do dono podem reforçar esse comportamento. Se durante uma tempestade o cachorro estiver aterrorizado com os raios e trovões e o líder estufar o peito e andar firmemente significará que ele tomará conta da situação e o cão se acalmará. Porém, se a atitude do líder for de se abaixar e acariciar o animal,
