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ISOLAMENTO SONORO A SONS AÉREOS

E DE PERCUSSÃO

Metodologias de caracterização

Jorge Patrício

Copyright © LABORATÓRIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL, I. P. Divisão de Divulgação Científica e Técnica

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PATRÍCIO, Jorge

Engenheiro Civil, Doutor em Engenharia Civil Departamento de Edifícios

ISOLAMENTO SONORO A SONS AÉREOS E DE PERCUSSÃO. METODOLOGIAS DE CARACTERIZAÇÃO

Resumo

Este documento apresenta uma síntese das metodologias disponíveis para caracterização do isolamento sonoro dos elementos de compartimentação dos edifícios, tanto a sons aéreos como a sons de percussão. Nesse sentido, faz-se referência a parte do articulado constante da regulamentação em vigor em Portugal – Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios –, apresentando-se, ao mesmo tempo, o procedimento integrante da norma internacional aplicável para caracterização do comportamento dos elementos em causa, numa perspectiva de valor único (índice).

Complementarmente, apresentam-se algumas noções teóricas de base, visando uma melhor integração na formulação e nos conceitos utilizados, fazendo-se também algumas referências a aspectos construtivos e dando-se possíveis pistas para aprofundamento e desenvolvimento de novas metodologias de caracterização do comportamento acústico em questão.

AIRBORNE AND IMPACT NOISE INSULATION. METHODS OF CHARACTERISATION Abstract

This document presents some available methods to characterize the noise insulation of building elements and of buildings, respecting airborne and structure-borne sound. In this framework, the aspects related to the portuguese regulations, regarding acoustic comfort in buildings, and the normative procedure published in the respective international standard to characterize the acoustic performance of building elements are also presented, in a perspective of rating that performance with the value of noise insulation index.

Additionally, some theoretical aspects related to noise propagation, noise measurements and the parameters used in building acoustics are included in this document. References to constructive aspects, as well as ideas for further developments and research on the subject, are also done.

ÍNDICE

1 NOÇÕES GERAIS

1.1 - Introdução ... 1

1.2 - O som no ar ... 1

1.3 - Propagação em meio fluido homogéneo, isotrópico e não dissipativo ... 2

1.4 - Ondas em meio sólido ... 3

1.5 - Nível de pressão e de potência sonoras ... 4

1.6 - Nível sonoro ... 5

1.7 - Tempo de reverberação ... 6

1.8 - Parâmetros descritores ... 7

1.9 - Bandas de frequências ... 8

1.10 - Modelos de ruído-tipo ... 10

1.11 - Equipamento de medição: sonómetro ... 11

2 SONS AÉREOS: METODOLOGIAS PARA CARACTERIZAÇÃO DO ISOLAMENTO SONORO 2.1 - Introdução ... 13

2.2 - Sons aéreos/aspectos legislativos ... 13

2.3 - Caracterização do isolamento sonoro a sons aéreos ... 18

2.3.1 - Considerações gerais ... 18

2.3.2 - Método ISO/CEN ... 19

2.3.3 - Método elasto-dinâmico ... 25

2.4 - Aplicação dos métodos expostos ... 28

2.5 - Aspectos complementares ... 31

2.5.1 - Influência do efeito de coincidência ... 31

2.5.2 - Ressonâncias de sistemas duplos ... 33

2.6 - Transmissão marginal ... 35

2.7 - Transmissões parasitas ... 36

2.8 - Considerações finais ... 38

3 SONS DE PERCUSSÃO: METODOLOGIAS PARA CARACTERIZAÇÃO DO ISOLAMENTO SONORO

3.1 - Introdução ... 39

3.2 - Sons de percussão/legislação ... 39

3.3 - Caracterização do isolamento sonoro a sons de percussão ... 43

3.3.1 - Considerações gerais ... 43

3.3.2 - Método ISO/CEN ... 44

3.3.3 - Método do invariante R + Ln... 47

3.3.4 - Método de R. Josse ... 49

3.3.4.1 - Introdução ... 49

3.3.4.2 - Força alternada e sinusoidal ... 50

3.3.4.3 - Força impulsiva... 51

3.4 - Consideração do efeito de revestimentos de piso ... 52

3.4.1 - Introdução ... 52

3.4.2 - Revestimentos resilientes ... 55

3.4.3 - Pisos flutuantes ... 55

3.5 - Considerações finais ... 56

PREÂMBULO

A acústica não é uma ciência recente. Entendida, no princípio do século XVIII, como a disciplina que estudava a teoria dos sons numa pespectiva fundamentalmente ligada à construção de instrumentos musicais e à análise empírica de soluções de boa prática para a melhoria do desempenho acústico de espaços de culto ou de apresentação de espectáculos, dos quais os antigos teatros de ópera são exemplos paradigmáticos, ultrapassou essas barreiras, alargando as fronteiras da sua importância.

No decurso desta evolução a acústica passou também a ser encarada como uma matéria ligada à vivência quotidiana dos indivíduos, muito especialmente no seu "habitat" tanto de trabalho como de repouso e lazer.

A desordenação que se tem verificado, até épocas bastante recentes, na implantação das novas urbanizações (em que o conceito de qualidade ambiental raramente se constituiu como um objectivo a atingir), a implantação de novas estruturas de transportes colectivos – rodovias e ferrovias (e, em alguns casos, de instalações aeroportuárias) – e o crescimento do número de unidades industriais assim como a sua proximidade de áreas habitacionais têm criado condições para que a acústica se assuma como uma componente de conforto cada vez mais importante. Por outro lado, a fraca consciencialização das sociedades, em geral, e dos indivíduos, em particular, para a necessidade de serem objectivamente mais exigentes no que respeita ao conforto acústico do meio em que se inserem, tem fundamentado muito a continuação da existência de vários problemas devidos ao ruído, que devem ser alvo de correcção adequada.

Todavia, por recorrência, este estado de coisas tem felizmente determinado também a necessidade de se ter uma atitude mais efectiva e desperta para esta realidade, obrigando ao desenvolvimento de esforços consistentes com vista à minoração, ou mesmo à resolução, dos problemas existentes e à tomada de acções preventidas em relação a possíveis situações análogas futuras.

A publicação do Regulamento Geral Sobre o Ruído – RGR – (aprovado pelo Decreto-Lei n° 251/87 de 24 de Junho) e posteriormente do Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios (aprovado pelo Decreto-Lei n° 129/02 de 11 de Maio), com as alterações constantes no Decreto-Lei n° 96/08, de 9 de Junho, veio concatenar em diploma legal um conjunto de disposições normativas, as quais visam proporcionar a possibilidade do estabelecimento de condições suficientes para verificação dos critérios de conforto acústico e, no caso particular dos edifícios de habitação, da satisfação das exigências funcionais associadas a esse mesmo conforto. Acrescente-se que a necessidade de existência desta regulamentação se justifica plenamente pelo facto de a saúde dos indivíduos se encontrar também ligada ao conforto acústico, em espaços de repouso, lazer e trabalho, a qual é um direito indubitável que importa salvaguardar no sentido de que a vivência do Homem, no seu quotidiano, seja a mais frutuosa possível.

É, por norma, no interior dos edifícios que o ruído se pode considerar mais incomodativo, na medida em que é dentro destes que se desenrola a maior parte das actividades da vida moderna.

A incomodidade devida ao ruído reflecte-se, na maior parte dos casos, na perda de concentração, na interferência com a conversação, na perturbação do sono e sossego, em suma, em cansaço e irritação, com consequências clinicamente consideradas nefastas para a saúde, tanto física como psíquica.

Por esta razão, para que o desenvolvimento das sociedades seja mais harmonioso, torna-se urgente exigir que o conforto acústico nos edifícios possa ser convenientemente assegurado, constituindo-se esta exigência de conforto também, por inerência, num factor determinante da observância dos critérios de qualidade que devem estar subjacentes ao desenvolvimento referido.

C

AP

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TULO

I | N

OÇÕES GERAIS

1.1 Introdução

A título introdutório e com a finalidade de conferir, a quem se encontre menos familiarizado com a acústica, uma integração e compreensão mais facilitada das matérias abordadas no presente documento, apresentam-se algumas noções gerais, de índole teórica, consideradas essenciais para uma melhor apreensão dos aspectos técnicos e científicos relacionados com a área temática em questão.

Optou-se por algum sintetismo nos conceitos expostos, sem descurar, obviamente, as necessidades decorrentes do objectivo desta apresentação, dado entender-se que, para além da complexidade de cada conceito, importa fundamentalmente referenciar as bases para a compreensão do texto apresentado.

1.2 O som no ar

Os movimentos de um corpo vibrante, o funcionamento de aparelhos de rádio e televisão, o escoamento de gases, etc., dão lugar a perturbações na atmosfera envolvente. Estas perturbações traduzem-se por contracções e dilatações de volumes de ar elementares, correspondendo-lhes respectivamente:

x uma alteração de pressão, que em repouso é a pressão atmosférica Po x um movimento vibratório das partículas de ar

Propagando-se e atingindo o percepiente, estas perturbações impressionam o tímpano e, em consequência, o seu sistema de audição. Assim sendo, e em certas condições, está-se na presença de um som, o qual pode ser puro (com uma frequência única) ou não.

De acordo com o esquematizado na fig. 1.1, e para um determinado ponto 0, a pressão total resultante corresponde à soma da pressão atmosférica com a pressão devida às perturbações referidas, sendo designada por P(t). Nesta circunstância, define-se pressão sonora, p(t), como a grandeza:

(1.1) Normalmente, não é muito importante o conhecimento da evolução do valor de p(t), interessando

mais a quantificação da energia "média" posta em jogo durante o intervalo de tempo de interesse. A quantificação em causa é traduzida pelo valor eficaz do sinal correspondente (Eq. 1.6). Para o caso de um som "puro" descrito por um função sinusoidal com amplitude A, o valor eficaz é dado por (A/2)0,5.

Fig. 1.1 | Pressão sonora num ponto

1.3 Propagação em meio fluido homogéneo, isotrópico e não dissipativo

A equação de onda que permite representar pequenas perturbações em meio fluido, compressível, não viscoso e homogéneo, pode ser escrita, em coordenadas cartesianas, para cada ponto do espaço – x, y, z – e tempo t, em termos da variação de pressão relativamente à pressão de equilíbrio. Na ausência de fonte sonora (regime livre) e aplicando, a um volume elementar do meio fluido, a lei das transformações adiabáticas1_{, o segundo princípio fundamental da mecânica e o princípio da} continuidade, esta equação virá na forma:

2 2 p 2 2 1 p = c t w ' w (1.2) No caso da atmosfera o valor de c (velocidade de fase)2 _{é dado por c}2

= (y Po / po) onde, como se referiu, Po representa o valor médio da pressão no ar (pressão atmosférica) e po o valor da sua massa específica. Para as condições padrão (Po =1,014 x 105 Pa e po =1,293 kg m–3 e temperatura igual a 0° C) tem-se c = 331 m s–1. Para as aplicações correntes, e no caso do ar, o valor médio desta velocidade pode ser tomado igual a 340 ms–1

.

Em meio fluido, onde se desprezam os fenómenos de perda de energia por viscosidade, a propagação sonora processa-se sob a forma de ondas longitudinais, para as quais o deslocamento das partículas de ar (moléculas dos seus gases componentes), em torno da sua posição de equilíbrio, ocorre na direcção da propagação. Complementarmente, pode ainda referir-se que se adoptam, no domínio da acústica dois modelos fundamentais de ondas sonoras: ondas sonoras planas e ondas sonoras esféricas. O primeiro modelo considera que a frente de onda, lugar geométrico dos pontos que se encontram na mesma fase de ondulação, é definida por um plano3_{. No segundo caso,} modelo de ondas esféricas, o lugar geométrico desses mesmos pontos define uma superfície esférica4_.

1 _{Um processo é considerado adiabático quando se puder assumir que as trocas térmicas entre vários pontos, a diferente}

Nas figs. 1.2 e 1.3 ilustram-se, esquematicamente, os modelos referenciados e a relação entre os valores da pressão sonora, por duplicação da distância r percorrida ao longo do caminho de propagação.

Fig. 1.2 | Ilustração esquemática de um modelo de onda plana

Fig. 1.3 | Ilustração esquemática de um modelo de onda esférica

A propagação sonora pode caracterizar-se geometricamente por raios sonoros, definidos por linhas que, em cada ponto, são normais à superfície de onda.

Quando se consideram condições reais de propagação da energia sonora na atmosfera ocorrem obviamente desvios relativamente à propagação em meio homogéneo, desvios esses que decorrem de processos de absorção da energia sonora, os quais derivam fundamentalmente de:

x Viscosidade do meio, desprezada na modelação usual, mas que é de significativa importância no domínio das frequências altas;

x Condução calorífica, dado que a condição de adiabaticidade não tem correspondência efectiva nas condições de propagação reais;

x Absorção molecular devido a fenómenos de relaxação, fundamentalmente das moléculas de oxigénio, a qual é mais agravada pela presença de humidade no ar;

x Não homogeneidade do meio; x Presença de obstáculos.

1.4 Ondas em meio sólido

No que respeita à interacção de meios fluidos com meios sólidos, considerados como laminares, a equação que permite traduzir a interacção correspondente representa-se, sob forma bidimensional, envolvendo só variações em duas direcções ortogonais (em associação com a dependência

harmónica simples da variável tempo), na forma: 2 2 2 2 2 p p 2 f p x y c w _w § S · ¨ ¸ w w © _{¹ (1.3)}

Os elementos laminares que mais interessam ao domínio da acústica de edifícios são aqueles que permitem definir a compartimentação dos espaços respectivos, ou seja as paredes e os pavimentos. Apesar de, em meio sólido, se poderem propagar vários tipos de ondas sonoras (longitudinais, quasi-longitudinais, transversais, Rayleigh, Love), as ondas de flexão são as que mais contribuem para a transmissão da energia sonora entre compartimentos.

Este tipo de ondas tem um carácter híbrido entre as ondas longitudinais (ondas em que, como se referiu, as direcções de propagação e de vibração das partículas são coincidentes) e as ondas transversais, ondas para as quais as direcções de propagação e de vibração das partículas são perpendiculares entre si.

A velocidade de propagação das ondas de flexão, de frequência angular w, é dada pela expressão seguinte, onde D representa a rigidez de flexão do elemento plano e m a sua massa superficial:

b

c Z D / m

(1.4) Na fig. 1.4 apresenta-se, de forma esquemática, a configuração de propagação de uma onda de

flexão.

Fig. 1.4 | Ilustração esquemática da propagação de uma onda de flexão

1.5 Nível de pressão e de potência sonoras

Os valores das grandezas no domínio da acústica, nomeadamente a pressão e a potência sonoras (e, também, a intensidade sonora), são correntemente expressos em termos dos seus níveis, considerados relativamente a valores de referência.

A razão que sustenta esta opção reside no facto de, desta forma, ser possível "compactar", ou seja reduzir, a extensão da escala dos valores absolutos correspondentes. Por outro lado, o facto de, segundo certos autores, o ouvido humano responder segundo uma função logarítmica constitui

Nesta equação, o quadrado do valor eficaz da pressão sonora, para um determinado intervalo de tempo t, definido por (t2 – ti), é dado por:

³

frequências com a largura de uma oitava ou de um terço de oitava, identificadas respectivamente pela frequência central nominal da banda em questão.

Refere-se que, nas bandas de frequências com a largura de uma oitava, a razão entre frequências centrais nominais consecutivas de ordem i e i+1 é igual a 2, ou seja fi+1/fi= 2.

Relativamente às bandas de frequências com a largura de um terço de oitava, a razão em causa é igual a 21/3

.

No que respeita ao nível de potência sonora de uma determinada fonte ou equipamento, este é normalmente expresso em dB(A)5 _{e é dado pela seguinte expressão:}

w 10 ref . W L 10 log W (1.7) onde W representa o valor da potência sonora da fonte ou equipamento em causa.

Os valores de referência integrantes das expressões anteriores são, respectivamente: para a pressão sonora – pref, = 2 u 10–5

pascais; e para a potência sonora6 _{– Wref. =10}–12 watts.

1.6 Nível

sonoro

O valor do nível sonoro, que não é mais do que um valor de pressão sonora ponderada no domínio das bandas de frequência consideradas num processo de medição, pretende traduzir, sob a forma de valor único, a pressão sonora "sentida" pelo ouvido humano, e é expresso em dB(A). O cálculo deste valor, usando a malha de ponderação em causa, corresponde à integração corrigida, em termos de energia, do conteúdo espectral em presença. A ponderação em causa, como se pode constatar pelos termos correctivos associados à aplicação desta malha, "despenaliza" significativamente a participação das componentes do espectro nas bandas de baixas frequências, zona onde a sensibilidade auditiva do percepiente é menor. Esta ponderação é feita de acordo com a seguinte expressão:  pi i 0,1* L C p 10 i L 10 log §_¨ 10  ·_¸ ©

¦

5 _{O conceito de decibel A é apresentado na secção 1.6. Este nível também pode ser expresso em decibel se não for}

aplicada esta correcção devida à malha A.

6 _{De forma análoga ao cálculo do nível de potência sonora, calcula-se também o nível de intensidade sonora,}

Nesta expressão Lp representa o nível de pressão sonora em cada uma das bandas de frequências i consideradas na medição e Ci as correcções relativas à ponderação em causa (malha A), as quais, para medições efectuadas por bandas de frequências com a largura de uma oitava, se apresentam no quadro 1.1.

Quadro 1.1 | Correcções devidas à malha A Bandas de Frequências (Hz) Correcções, Ci (dB) 125 -16 250 -9 500 -3 1000 0 2000 1 4000 -1

1.7 Tempo de reverberação

Por definição, o tempo de reverberação de um recinto fechado, e para uma determinada banda de frequências, corresponde ao intervalo de tempo necessário para que o nível de pressão sonora nessa banda de frequências, após ter sido interrompida a emissão de energia sonora, decresça de 60 dB, ou, de um ponto de vista energético, ao tempo que é necessário decorrer para que a densidade média da energia sonora atinja um milionésimo do seu valor inicial.

O valor do tempo de reverberação depende da frequência, da absorção sonora dos materiais que integram a envolvente exposta (revestimentos ou elementos definidores da compartimentação) e dos objectos existentes no recinto fechado.

Na fig. 1.5 ilustra-se este aspecto, podendo denotar-se que, no caso exemplificado, o valor de Tr é de cerca de 3,2 s (3,7 s - 0,5 s). Como se pode verificar foi necessário decorrer este intervalo de tempo para que o nível de pressão sonora, na banda de frequências a que se refere o exemplo, decrescesse 60 dB (80 dB - 20 dB).

Como é facilmente perceptível, para que a diferença de níveis referida (60 dB) possa ser atingida, é fundamental que o ruído de fundo existente no local tenha um valor relativamente baixo, por forma a não mascarar o nível de pressão sonora correspondente ao cálculo do tempo de reverberação. Quando tal não é possível de ser obtido, podem utilizar-se os parâmetros Tr20 ou Tr30 (os quais correspondem, respectivamente, a 20 dB e a 30 dB de decrescimento).

Acrescenta-se ainda que, para determinação do amortecimento interno de materiais, também se pode utilizar o conceito de tempo de reverberação, correspondendo o processo respectivo à aplicação de uma excitação de impacto, de natureza pontual, e na caracterização do campo de vibração respectivo, utilizando um acelerómetro adequado. O processo de cálculo do valor de Tr é

Fig. 1.5 | Ilustração do conceito de tempo de reverberação

1.8 Parâmetros

descritores

Para caracterizar as distribuições de níveis sonoros, no domínio do tempo, é habitual utilizarem-se dois parâmetros descritores, correntemente designados por: nível sonoro médio L50; e nível sonoro contínuo equivalente, Leq. O valor do parâmetro L50 representa o nível sonoro (de valor constante) que é excedido em 50% da duração do período da medição, como se ilustra na fig. 1.6. Note-se que, de um ponto de vista estatístico, este valor não corresponde ao valor médio da distribuição correspondente, mas sim ao valor da mediana dessa mesma distribuição.

Complementarmente, refere-se que o nível sonoro contínuo equivalente Leq de uma determinada distribuição de níveis sonoros, no domínio do tempo, corresponde ao valor de um nível sonoro constante, o qual integrado no intervalo de tempo considerado, T, conduz à mesma mobilização de energia que a descrição dada. Este nível é calculado pela seguinte expressão:

p ( t ) 0,1*L p 10 T 1 L 10 log 10 dt T

³

de somatório.

Na fig. 1.7 apresenta-se um exemplo de uma distribuição de níveis sonoros no domínio do tempo e o correspondente valor do parâmetro Leq.

Fig. 1.7 | Descrição temporal e respectivo valor do nível sonoro contínuo equivalente, Leq Para uma certa evolução temporal de ruído, o valor deste parâmetro, designado por nível sonoro contínuo equivalente, permite quantificar adequadamente a energia sonora percebida.

1.9 Bandas de frequências

Como é do conhecimento geral, o ouvido humano médio tem capacidade de detectar sons com frequências situadas na gama de 20 Hz aos 20 kHz, obviamente uma escala muito extensa. Assim, e no sentido de tornar exequíveis medições de níveis sonoros numa gama tão alargada, é normal efectuar as análises correspondentes por bandas de frequências com uma largura pré-definida e normalizada.

De uma forma muito simplista, pode considerar-se que este procedimento tem algumas semelhanças, nem que seja sob um ponto de vista assumidamente pragmático, com o procedimento de "compactação" da escala absoluta dos valores da pressão sonora, referido anteriormente.

No domínio da acústica utilizam-se, por norma, bandas de frequências com a largura de uma oitava e de um terço de oitava. Para análises mais detalhadas, fundamentalmente em caracterizações experimentais realizadas em condições padronizadas, ou seja em laboratório, podem ser utilizadas bandas de frequências de largura igual a 12 avos de oitava, ou mesmo 24 avos de oitava. As bandas em questão correspondem à utilização de uma função de filtragem caracterizada por uma banda passante, delimitada por frequências tais que, para elas, a atenuação introduzida pelo filtro correspondente seja superior em 3 dB à atenuação Lo que é introduzida para a frequência média da banda passante fo. Este tipo de filtro designa-se por passa-banda, sendo assim a sua largura definida conforme a representação esquemática constante da fig. 1.8.

Fig. 1.8 | Esquema de um filtro passa-banda

No caso da acústica de edifícios, as bandas de frequências são comummente usadas, na gama do espectro, entre 100 Hz e 5000 Hz (no caso de estudos mais específicos ou de avaliação da exposição de trabalhadores ao ruído em locais de trabalho, esta gama pode estender-se de 63 Hz a 8000 Hz).

No quadro 1.2 apresentam-se os valores das frequências centrais e respectivos limites – inferiores e superiores – das bandas de frequências que se utilizam em acústica de edifícios (oitavas e terços de oitava). Interessa, contudo, referir que as medições realizadas em condições de laboratório devem ser sempre efectuadas com a utilização de filtros com a largura de terços de oitava.

Quadro 1.2 | Frequências centrais das bandas de oitava e de terços de oitava e respectivos limites Frequência central

(Hz)

Banda de terços de oitava (Hz) Bandas de oitava (Hz) 63 56,2–70,8 44,7–89,1 80 70,8–89,1 100 89,1–112 125 112–141 89,1–178 160 141–178 200 178–224 250 224–282 178–355 315 282–355 400 355–447 500 447–562 355–708 630 562–708 800 708–891 1000 891–1120 708–1410 1250 1120–1410

Frequência central (Hz)

Banda de terços de oitava (Hz) Bandas de oitava (Hz) 1600 1410–1780 2000 1780–2240 1410–2820 2500 2240–2820 3150 2820–3550 4000 3550–4470 2820–5620 5000 4470–5620 6300 5620–7080 8000 7080–8910 5620–11200

1.10 Modelos de ruído-tipo

No âmbito da acústica de edifícios, e numa perspectiva de formulação teórica de determinados fenómenos, existem dois modelos de ruído-tipo que se consideram mais frequentemente: ruído branco e ruído rosa. Um ruído do primeiro tipo (branco) é definido por um espectro com valor de nível de pressão sonora (ou com valor absoluto dessa mesma pressão) constante no domínio da frequência. Um ruído-tipo rosa é representado por um espectro em que o valor do nível de pressão sonora decresce de 3 dB para frequências que definam entre si um intervalo de uma oitava.

Se porventura a escala a utilizar no eixo das abcissas (eixo onde se representam os valores das frequências) for a logarítmica, então, no primeiro caso – ruído branco – o valor dos níveis de pressão sonora crescerá de 3 dB entre frequências que definam uma oitava entre si e no segundo caso – ruído rosa – este valor manter-se-á constante. Nas figs. 1.9 e 1.10, ilustram-se os conceitos em questão.

Fig. 1.10 | Modelo de ruído rosa: a) abcissas em escala linear; b) abcissas em escala logarítmica

1.11 Equipamento de medição: sonómetro

No sentido de efectuar a caracterização de campos sonoros, tanto em espaço livre como em recintos fechados, é utilizada uma cadeia de medição cuja finalidade é a de traduzir a pressão sonora estabelecida em informação legível e facilmente utilizável.

Esta cadeia de medição é constituída fundamentalmente por um transdutor que converte a pressão sonora em sinal eléctrico – comummente designado por microfone –, um sistema de amplificação de sinal, um circuito de ponderação em frequência (p. ex. malha A), um circuito de obtenção de valores eficazes e um mostrador. Actualmente a cadeia de medição em causa encontra-se comercializada num sistema único designado por sonómetro.

Os sonómetros podem ser não-integradores e integradores operando em tempo real ou não. Nas figs. 1.11 e 1.12 apresentam-se esquematicamente os dois tipos de sonómetros referidos. Os primeiros dão informação para cada instante, obviamente após a integração com a sua constante temporal específica, e os segundos informação para um determinado intervalo de tempo de medição definido pelo operador.

Fig. 1.12 | Cadeia de medição do sonómetro integrador

No que respeita ao facto de determinados sonómetros poderem operar em tempo real importa clarificar o significado dessa possibilidade. Este modo de operação dos sonómetros mais evoluídos permite que, para um mesmo sinal, possam ser medidas todas as suas características ao mesmo tempo, por exemplo: valores dos parâmetros descritores utilizados em acústica ( Leq, Lmin, Lmax, L50, L95, etc.); ou níveis de pressão sonora em todas as bandas de frequências. No caso de sonómetros que não operem em tempo real só se pode efectuar qualquer quantificação paramétrica de cada vez, ou seja, sempre que se queira medir o nível de pressão sonora em bandas diferentes ou valores de parâmetros descritores, têm que efectuar-se medições independentes – as quais ocorrem, obviamente, num outro período de propagação do sinal –, o que poderá, para ruídos não estacionários, traduzir-se na obtenção de informação diferente consoante o período utilizado. Relativamente aos analisadores que normalmente se comercializam, estes não são mais do que sonómetros, com configuração física diferente, e, muitas das vezes, com mais do que um canal de aquisição de dados, ou mesmo com alguma programação de carácter informático integrada.

De acordo com a normalização em vigor encontram-se estabelecidas várias classes de exactidão para os sonómetros, respectivamente:

Classe 0 correspondente aos padrões de laboratório;

Classe 1 para utilização em laboratório e in situ quando o ambiente acústico se encontra controlado;

Classe 2 apenas para medições in situ

Classe 3 correspondente a um equipamento com muito baixa exactidão.

Por último, refere-se que se encontra disponível, também no mercado, equipamento para medições, na área de acústica de edifícios, recorrendo à técnica de intensimetria sonora. Este tipo de equipamento não é de muito fácil aplicação no domínio em causa (edifícios), sendo, na circunstância, mais dirigido à medição da potência sonora de equipamentos, na medida em que necessita da criação de um campo sonoro semi-infinito para que possa ser correctamente utilizado.

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2.1 Introdução

As preocupações sociais respeitantes à qualidade do meio ambiente, entendido, no seu sentido mais abrangente, como a realidade que envolve os indivíduos, têm sido objecto de um crescimento muito acentuado. A consciencialização das sociedades para a preservação da qualidade do seu "habitat" aprofunda-se, alastra-se e generaliza-se de tal forma que as preocupações emergentes deixaram já de ser só privilégio das classes sociais mais informadas passando também a ser assunto de interesse para o cidadão comum.

Entre as componentes que podem constituir a análise integrada do meio ambiente, o ruído é considerado, hoje em dia, como algo muito importante para o bem-estar físico e psíquico dos indivíduos.

A elevação dos valores dos níveis sonoros, especialmente nos meios urbanos e suburbanos, com todas as consequências negativas para a saúde, tem dado origem ao desenvolvimento de acções de avaliação e correcção, por parte de várias entidades (públicas e privadas) envolvidas na problemática do meio ambiente.

À parte a necessidade de avaliação da exposição de trabalhadores ao ruído em locais de trabalho, com o fim de quantificar possíveis riscos para a sua saúde, é, por norma, no interior dos edifícios que a componente ambiental relativa ao ruído assume um carácter mais importante.

Um dos aspectos de maior relevância no conforto acústico dos edifícios prende-se com o isolamento a sons aéreos, a assegurar tanto pelos elementos constituintes das fachadas como da compartimentação interior. Assim, importa que, na fase de projecto, seja convenientemente avaliado o isolamento sonoro em causa, em conformidade com o disposto na regulamentação vigente, por forma a que o ambiente no interior dos edifícios satisfaça padrões de conforto adequados.

2.2 Sons aéreos/aspectos legislativos

Os sons aéreos derivam da excitação directa do ar, por uma fonte sonora que, no caso dos edifícios, pode ser materializada, tanto no ruído de tráfego rodoviário, ferroviário ou aéreo como no funcionamento de equipamentos de carácter colectivo ou individual, ou da própria conversação e actividade quotidiana.

Os campos sonoros que se podem estabelecer no interior dos edifícios têm origem em ruído produzido por fontes sonoras, cujas características de emissão podem variar no espaço e no tempo, em natureza (tipo de fonte) e em composição espectral (distribuição dos níveis de pressão sonora no domínio da frequência).

De uma forma relativamente sumária, e tendo em atenção a sua origem, os ruídos aéreos que interessam o conforto acústico nos edifícios podem enquadrar-se em dois grandes grupos: ruídos exteriores e ruídos interiores.

rodoviária e ferroviária. Todavia, em determinados locais próximos de instalações aeroportuárias (ou sob certas trajectórias de voo), assim como de instalações industriais e de divertimento público podem gerar-se ruídos exteriores significativamente incomodativos para os ocupantes dos edifícios que se encontram juntos, ou nas proximidades dessas infra-estruturas. Acresce ainda referir que os ruídos exteriores podem ser encarados numa dupla perspectiva, as quais se encontram, no entanto, intimamente relacionadas. Uma primeira associada a aspectos de carácter ambiental e outra a aspectos de planeamento urbanístico. No caso presente – contexto deste documento – apenas se tem em linha de conta a segunda perspectiva mencionada, e os respectivos aspectos consequentes. Os ruídos interiores são devidos, predominantemente, à utilização do próprio edifício e têm origem em múltiplas solicitações associadas ao seu uso pelos respectivos ocupantes.

Neste enquadramento, é facilmente perceptível que os ruídos exteriores irão assim determinar o tipo de isolamento sonoro da envolvente exterior dos edifícios e os ruídos interiores o isolamento sonoro que é necessário ser assegurado pelos múltiplos elementos definidores da compartimentação respectiva.

Com o fim de definir um conjunto de requisitos mínimos a observar relativamente ao isolamento sonoro a sons aéreos nos edifícios encontra-se aprovado pelo Decreto-Lei n° 129/02, de 11 de Maio, alterado pelo Decreto-Lei nº 96/08, de 9 de Junho, um diploma legal designado por Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios, que estabelece, para os edifícios, as exigências que a seguir se transcrevem:

Artigo 5.°

Edifícios habitacionais e mistos, e unidades hoteleiras

1 - Os edifícios e as suas fracções que se destinem a usos habitacionais ou que, para além daquele uso, se destinem também a comércio, indústria, serviços ou diversão, estão sujeitos ao cumprimento dos seguintes requisitos acústicos:

a) O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w, entre o exterior do edifício e quartos ou zonas de estar dos fogos deve satisfazer ao seguinte:

i) D2m,nT,wt 33 dB, em zonas mistas ou em zonas sensíveis reguladas pelas alíneas c), d) e e) do n.º 1 do artigo 11.º do Regulamento Geral do Ruído;

ii) D2m,nT,wt 28 dB, em zonas sensíveis reguladas pela alínea b) do n.º 1 do artigo 11.º do Regulamento Geral do Ruído;

iii) Os valores dos índices referidos nas subalíneas i) e ii) são acrescidos de 3 dB, quando se verifique o disposto no n.º 7 do artigo 12.º do Regulamento Geral do Ruído;

iv) Quando a área translúcida for superior a 60% do elemento de fachada em análise, deve ser adicionado ao índice D2m,nT,w o termo de adaptação apropriado, C ou Ctr, conforme o tipo de ruído dominante na emissão, mantendo-se os limites das subalíneas i) e ii).

b) O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, DnT,w, entre compartimentos de um fogo, como locais emissores, e quartos ou zonas de estar de outro fogo, como

i) DnT,wt 48 dB;

ii) DnT,w t 40 dB, se o local emissor for um caminho de circulação vertical, quando o edifício seja servido por ascensores;

iii) DnT,wt 50 dB, se o local emissor for uma garagem de parqueamento automóvel. d) O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, DnT,w, entre locais do edifício destinados a comércio, indústria, serviços ou diversão, como locais emissores, e quartos ou zonas de estar dos fogos, como locais receptores, deve satisfazer ao seguinte:

DnT,wt 58 dB; ……….

2 – Nas unidades hoteleiras e para efeito de aplicação dos requisitos das alíneas anteriores, deverá considerar-se que cada quarto equivale a um fogo.

3 – A determinação do índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w ou DnT,w, ……… deve ser efectuada em conformidade com o disposto na normalização portuguesa aplicável ou, caso não exista, na normalização europeia ou internacional. …………

5 – Nas avaliações in situ destinadas a verificar o cumprimento dos requisitos acústicos dos edifícios deve ser tido em conta um factor de incerteza, I, associado à determinação das grandezas em causa.

6 – O edifício, ou qualquer dos seus fogos, é considerado conforme aos requisitos acústicos aplicáveis, quando, cumulativamente:

a) O valor obtido para o índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w ou DnT,w, acrescido do factor I no valor de 3 dB, satisfaça o limite regulamentar;

………….

8 – Para efeitos de licenciamento de actividades comerciais, industriais e de serviços, em edifícios existentes à data de entrada em vigor do presente Regulamento, aplicam-se os requisitos de isolamento sonoro constantes do presente artigo.

9 – Aos edifícios situados em zonas históricas que sejam objecto de acções de reabilitação, mantendo a mesma vocação de uso e a mesma identidade patrimonial, podem aplicar-se os requisitos constantes das alíneas b) a g) do n.º 1, com uma tolerância de 3 dB.

Artigo 7.°

Edifícios escolares e similares, e de investigação

1 – Os edifícios escolares e similares, de investigação e de leitura estão sujeitos aos seguintes requisitos acústicos:

a) O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w, entre o exterior dos edifícios, como local emissor, e os compartimentos interiores identificados no quadro II do anexo ao presente Regulamento, como locais receptores, deve satisfazer ao seguinte: i) D2m,nT,wt 33 dB, em zonas mistas ou em zonas sensíveis reguladas pelas alíneas c), d) e

e), do

n.º 1 do artigo 11.º do Regulamento Geral do Ruído;

Regulamento Geral do Ruído;

iii) Quando a área translúcida for superior a 60% do elemento de fachada em análise, deve ser adicionado ao índice D2m,nT,w o termo de adaptação apropriado, C ou Ctr, conforme o tipo de ruído dominante na emissão, mantendo-se os limites das subalíneas i) e ii).

b) O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, DnT,w, entre locais do edifício, deve satisfazer as condições indicadas no quadro II do anexo ao presente Regulamento;

……….

2 – A determinação do índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w ou DnT,w, ………. deve ser efectuada em conformidade com o disposto na normalização portuguesa aplicável ou, caso não exista, na normalização europeia ou internacional. ……….

4 – Nas avaliações in situ destinadas a verificar o cumprimento dos requisitos acústicos dos edifícios deve ser tido em conta um factor de incerteza, I, associado à determinação das grandezas em causa.

5 – O edifício, ou qualquer das suas partes, é considerado conforme aos requisitos acústicos aplicáveis, quando, cumulativamente:

a) O valor obtido para o índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w ou DnT,w, acrescido do factor I no valor de 3 dB, satisfaça o limite regulamentar;

……….

Anexo Quadro II

[a que se refere o artigo 7.º, n.º 1, alíneas a), b) e c)] Locais de recepção - Locais de emissão Salas de aula *, de professores, administrativas Bibliotecas e gabinetes médicos Salas polivalentes e berçários Salas de aula, de professores,

administrativas

t 45 t 45 t 45

Salas de aula musical, salas polivalentes, refeitórios, ginásios e oficinas

t 55 t 58 t 50

Berçários t 53 t 55 t 48

Corredores de grande circulação ** t 30 t 35 t 30

Artigo 8.°

Edifícios hospitalares e similares

1 – Os edifícios que se destinem à prestação de serviços hospitalares e de cuidados análogos estão sujeitos ao cumprimento dos seguintes requisitos acústicos:

a) O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w, entre o exterior dos edifícios, como local emissor, e os compartimentos interiores identificados no quadro V do anexo ao presente Regulamento, como locais receptores, deve satisfazer ao seguinte: i) D2m,nT,wt 33 dB, em zonas mistas ou em zonas sensíveis reguladas pelas alíneas c), d) e e) do n.º 1 do artigo 11.º do Regulamento Geral do Ruído;

ii) D2m,nT,wt 28 dB, em zonas sensíveis reguladas pela alínea b) do n.º 1 do artigo 11.º do Regulamento Geral do Ruído;

iii) Quando a área translúcida for superior a 60% do elemento de fachada em análise, deve ser adicionado ao índice D2m,nT,w o termo de adaptação apropriado, C ou Ctr, conforme o tipo de ruído dominante na emissão, mantendo-se os limites das subalíneas i) e ii).

b) O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w, entre locais do edifício deve satisfazer as condições indicadas no quadro V do anexo ao presente Regulamento;

……….

2 – A determinação do índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w ou DnT,w, ………. deve ser efectuada em conformidade com o disposto na normalização portuguesa aplicável ou, caso não exista, na normalização europeia ou internacional. ……….

4 – Nas avaliações in situ destinadas a verificar o cumprimento dos requisitos acústicos dos edifícios deve ser tido em conta um factor de incerteza, I, associado à determinação das grandezas em causa.

5 – O edifício, ou qualquer das suas partes, é considerado conforme aos requisitos acústicos aplicáveis, quando, cumulativamente:

a) O valor obtido para o índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea, D2m,nT,w ou DnT,w, acrescido do factor I no valor de 3 dB, satisfaça o limite regulamentar;

……….

Anexo Quadro V

[a que se refere o artigo 8.º, n.º 1, alíneas a), b) e c)]

Locais de recepção -

Locais de emissão

Blocos operatórios, gabinetes médicos, salas

de consulta ou exame

Enfermarias, salas de tratamento, administrativas

e de convívio Blocos operatórios, gabinetes

médicos, salas de consulta ou exame

t 48 t 40

Quadro V (Continuação) Locais de recepção

-

Locais de emissão

Blocos operatórios, gabinetes médicos, salas

de consulta ou exame Enfermarias, salas de tratamento, administrativas e de convívio Salas administrativas e de convívio t 55 t 48 Circulações internas * t 35 t 30 Refeitórios e cozinhas t 52 t 45 Oficinas t 55 t 48

* Considerando que haverá porta de comunicação com os locais receptores; se tal não for o caso, os valores indicados serão acrescidos de 15 dB.

No que respeita às fachadas, a caracterização, in situ, do isolamento sonoro, no domínio da frequência, é feita de acordo com a técnica consagrada na Norma NP EN ISO 140-57_{, podendo} utilizar-se uma fonte sonora padronizada ou mesmo o próprio ruído de tráfego, quando este tiver características apropriadas.

No que respeita ao isolamento a sons aéreos, e exceptuando o caso das fachadas referido anteriormente, a sua caracterização é feita de acordo com as técnicas consagradas na Norma NP EN 20140-38_{, relativa ao procedimento de ensaio a seguir em laboratório, e nas Normas} NP EN ISO, respectivamente NP EN ISO 140-49_{, relativa ao procedimento de ensaio a seguir in situ,} e NP EN ISO 717-110_{, para determinação do índice de isolamento sonoro a sons aéreos.}

Importa ainda referir que quanto maior for o valor do isolamento sonoro proporcionado por determinado elemento ou sistema de compartimentação, melhor será o desempenho acústico correspondente. Apesar de óbvio, este esclarecimento pretende apenas evidenciar a diferença existente nas progressões dos valores de isolamento sonoro a este tipo de sons e os valores de isolamento sonoro associado aos sons de percussão, para os quais quanto menor for o valor do índice respectivo melhor será o correspondente desempenho acústico.

2.3 Caracterização do isolamento sonoro a sons aéreos

2.3.1 Considerações gerais

Existem vários métodos para caracterização do isolamento a sons aéreos de elementos de compartimentação, tanto interior como exterior de edifícios, os quais se podem subdividir em métodos de medição e métodos de estimação.

Os métodos de medição compreendem respectivamente: o método ISO/CEN; o método de holografia acústica; e o método de intensimetria sonora. Estes métodos baseiam-se na realização de campanhas de medições adequadas, podendo algumas ter lugar in situ e/ou em laboratório, e outras que, devido à especificidade das instalações de ensaio, à metodologia de realização e às condições de ensaio (criação de campos sonoros semi-infinitos), só podem ser realizadas em determinado tipo de laboratórios.

As medições realizadas in situ possibilitam a avaliação da conformidade do isolamento sonoro a sons aéreos dos edificios com objectivos fixados (legais ou programáticos). Quanto às medições realizadas em laboratório, dado serem executadas em condições padronizadas, tanto no que respeita a instalações (câmaras reveberantes) como a dimensões dos provetes para ensaio, apenas permitem atribuir uma quantificação do isolamento sonoro assegurado por determinado elemento de compartimentação e, desta forma, possibilitar comparações de eficácia.

Nos métodos de estimação pode considerar-se o método elasto-dinâmico; o método de E. Gerretsen; o método de análise modal; o método dos elementos finitos (FEM); e o método de análise estatística de energia (SEA). Estes métodos apoiam-se em formulação teórica que pode traduzir, de uma forma mais ou menos aproximada, o comportamento vibracional dos elementos de compartimentação. Todavia, a aplicação dessa formulação pode necessitar, de acordo com a sua complexidade, de um tratamento razoavelmente simples ou do recurso a procedimentos numéricos sofisticados.

Por norma, os métodos de estimação só se aplicam na fase conceptual de um certo sistema, ou seja, na fase relativa à definição da composição dos elementos de compartimentação de uma edificação (fase de projecto).

Independentemente da exposição feita, descrevem-se seguidamente os métodos que se utilizam na prática corrente para quantificação de desempenho acústico de elementos de compartimentação, tanto no que se refere à avaliação da conformidade regulamentar de soluções existentes, como ao respectivo projecto, respectivamente: o método ISO/CEN e o método elasto-dinâmico. No que respeita aos outros métodos, caso se pretenda informação mais detalhada, especialmente potencialidades e restrições, pode ser consultada a publicação: Métodos de caracterização da

propagação de estímulos sonoros em edifícios [PATRÍCIO, J. V. (1995)]. 2.3.2 Método ISO/CEN

O método ISO/CEN11 _{possibilita a caracterização do isolamento sonoro a sons aéreos, no domínio} da frequência, de acordo com as técnicas consagradas na Norma NP EN 20140-3 e nas Normas NP EN ISO 140-4 e NP EN ISO 140-5, correspondentes, respectivamente, às Normas ISO 140-3, 140-4 e 140-5. Para além desta caracterização, possibilita, também, efectuar a quantificação do isolamento sonoro de elementos de compartimentação de edifícios à custa de um valor único (índice) – Rw, DnT,w, ou D2m,nT,w –, por comparação de uma dada descrição do nível de pressão sonora, obtida a partir de um processo de medição adequado (ensaio), com uma descrição convencional de referência, conforme o disposto na Norma NP EN ISO 717-1, correspondente também à Norma ISO 717-1. Este método pode ser aplicado na caracterização do comportamento acústico de elementos de compartimentação a partir de medições realizadas tanto in situ como em laboratório.

A caracterização do isolamento a sons aéreos, no domínio da frequência, realiza-se de acordo com o descrito na Norma NP EN 20140-3, para ensaios a realizar em laboratório, e nas Normas

11 _{Neste método o índice de isolamento sonoro a sons aéreos designa-se por RW ou DnT,w, ou D2m,nT,w– caso se trate de}

NP EN ISO 140-4 (isolamento sonoro entre compartimentos adjacentes) e NP EN ISO 140-5 (isolamento sonoro de fachadas e elementos de fachada), para ensaios a realizar in situ, por bandas de frequências de largura de terços de oitava12 _{entre as frequências centrais de 100 Hz e 3150 Hz.} Complementarmente e no que respeita a medições realizadas in situ, podem também ser utilizados filtros de bandas de frequências com a largura de uma oitava, entre as frequências centrais de 125 a 2000 Hz (na terminologia da área temática da acústica, este último tipo de medição – naturalmente menos refinado que o anterior – designa-se por "Survey Method").

Antes de se descrever o procedimento para determinação do índice de isolamento sonoro a sons aéreos (valor único), apresenta-se no quadro 2.1 uma listagem dos vários tipos de índices, assim como dos espectros que lhes podem dar origem, que podem ser obtidos com a normalização actualmente em vigor no espaço comunitário europeu.

Quadro 2.1 | Índices de isolamento sonoro a sons aéreos, utilizados no espaço comunitário europeu Medições em laboratório

Valores únicos (índices) para caracterização de elementos de construção de edifícios

Designação Símbolo Norma de ensaio a

utilizar

Índice de redução sonora Rw NP EN 20140-3

Índice de isolamento sonoro normalizado de tectos

falsos Dn,c,w NP EN ISO 140-9

Índice de isolamento sonoro normalizado de pequenos

elementos Dn,e,w NP EN ISO 140-10

Medições in situ

Valores únicos (índices) de isolamento sonoro em edifícios

Designação Símbolo Norma de ensaio a

utilizar Índice de redução sonora aparente

R'w R'45°,w (fachada) R'tr,s,w (fachada) NP EN ISO 140-4 NP EN ISO 140-5 NP EN ISO 140-5 Índice de isolamento sonoro normalizado Dn,w NP EN ISO 140-4 Índice de isolamento sonoro "standardizado" Dn,T NP EN ISO 140-4 Índice de isolamento sonoro "standardizado" D1s,2m,nT,w (fachada)

Dtr,2m,nT,w (fachada)

NP EN ISO 140-5 NP EN ISO 140-5

Nota: Nas medições em laboratório devem ser utilizados filtros de terços de oitava. Nas medições in situ podem ser

Por último, importa esclarecer o significado de alguns dos parâmetros apresentados. Assim:

Rw Índice de isolamento sonoro obtido a partir de um diagrama do tipo R = D f, onde, para cada banda de frequências f, R = Lemissão – Lrecepção + 10 log(S/A). Nesta expressão, S representa a superfície do elemento de compartimentação e A a área de absorção sonora equivalente do espaço de recepção.

R’w Semelhante a Rw, com medições realizadas in situ, integrando já a transmissão que ocorre por via marginal.

R’45°,w (fachada) Índice obtido a partir de um diagrama do tipo R = D f, onde, para cada banda de frequências f, R’45 – Ll,s – Lrecepção + 10 log(S/A) – 1,5. Nesta expressão, Ll,s representa o nível de pressão sonora medido no exterior, sobre a fachada, o qual também compreende a componente de energia sonora devida à reflexão que aí ocorre.

Rtr,s,w (fachada) Índice obtido a partir de um diagrama do tipo R = D f, onde, para cada banda de frequências f, R’tr,s = Leq,1,s – Leq,2 + 10 log(S/A) – 3. Nesta expressão, Leq,1,s representa o nível sonoro contínuo equivalente medido no exterior, sobre a fachada, compreendendo a componente de energia sonora devida à reflexão que aí ocorre, e Leq,2 o nível sonoro contínuo equivalente medido no interior.

Dn,w Índice de isolamento sonoro normalizado, entre dois locais 1 e 2, obtido a partir de um diagrama tipo Dn = D f, onde, para cada banda de frequências f, Dn = L1 – L2 – 10 log(A/A0). Nesta expressão L1 e L2 representam respectivamente os níveis de pressão sonora medidos nos compartimentos 1 e 2 (emissão e recepção) e Ao a área de absorção sonora de referência, tomada igual a 10 m2

.

DnT,w Índice de isolamento sonoro normalizado, entre dois locais 1 e 2, obtido a partir de um diagrama tipo Dn = D f, onde, para cada banda de frequências f, Dn = L1– L2 + 10 log(T/T0). Analogamente, nesta expressão. L1 e L2 representam respectivamente os níveis de pressão sonora medidos nos compartimentos 1 e 2 (emissão e recepção), T o tempo de reverberação do espaço de recepção e T0 o tempo de reverberação de referência, tomado igual a 0,5 s.

Dls,2m,nT,w (fachada) Índice de isolamento sonoro de fachada, obtido a partir de um diagrama tipo Dn = D f, onde, para cada banda de frequências f, DlS,2m,nT = L1,2m – L2 + + 10 log(T/T0). Nesta expressão, L1,2mrepresenta o nível de pressão sonora medido a 2 metros da fachada e L2 o nível de pressão sonora medido no interior, quando o ruído utilizado para a caracterização em causa for produzido por uma fonte sonora

(loudspeaker).

Dtr,2m,nT,w (fachada) Índice de isolamento sonoro de fachada, idêntico a Dls,2m,nT,w (fachada) quando for utilizado para a caracterização em causa o ruído de tráfego rodoviário.

Do mesmo modo, e em relação às duas últimas designações, quando se considera o termo correctivo 10 log (A/A0), função da área de absorção sonora equivalente do espaço de recepção, podem ainda considerar-se os seguintes índices normalizados: Dls,2m,n,w (fachada) e Dtr,2m,n,w (fachada). Supondo, ainda, que se utilizariam também os ruídos de tráfego ferroviário e aéreo, para caracterização do isolamento sonoro de fachadas, in situ, poder-se-ia ter mais os seguintes índices: Rrt,s,w (fachada), R’at,s,w (fachada); Drt,2m,nT,w (fachada), Dat,2m,nT,w (fachada); Drt,2m,n,w (fachada) e Dat,2m,n,w (fachada). O índice de isolamento sonoro correspondente a dada descrição do nível de pressão sonora no

domínio da frequência, obtida em conformidade com os procedimentos descritos nas normas referidas, determina-se então por comparação com a descrição convencional de referência, constante na Norma NP EN ISO 717-1.

Para o efeito, sobrepõe-se esta descrição convencional ao diagrama dos valores da diferença dos níveis de pressão sonora entre os recintos emissor e receptor (curva de perdas de transmissão), por forma a que seja satisfeita a condição:

O valor médio do desvio em sentido desfavorável (conforme se ilustra na fig. 2.1), calculado por divisão da soma dos desvios nesse mesmo sentido (desfavorável) pelo número total de bandas de frequências consideradas no processo de medição (diagrama), deve ser o mais elevado possível, todavia sem ultrapassar o valor de 2 dB

Deve, ainda, referir-se que a normalização em vigor aponta especificamente para a utilização de curvas de perdas de transmissão determinadas a partir de medições realizadas por bandas de frequências com a largura de 1/3 de oitava.

Note-se que a exigência constante na versão anterior desta mesma norma, assim como da correspondente Norma Portuguesa NP 2073, que referia que o valor médio do desvio em sentido desfavorável tinha de ser inferior a 2 dB e o seu valor máximo não podia exceder 8 dB para medições efectuadas por bandas de terços de oitava, ou 5 dB, para medições efectuadas por bandas de oitava, foi abolida na presente versão da Norma NP EN ISO 717-1.

Após a consecução deste ajustamento, o índice de isolamento sonoro RW ou DnT,w (ou D2m,nT,w) corresponde ao valor da ordenada da descrição convencional de referência para a frequência de 500 Hz.

Fig. 2.1 | Desvios desfavoráveis num processo de medição

Como se constata pelo quadro 2.1, e pela apresentação feita, existe uma panóplia de índices que podem ser utilizados, dependendo a escolha respectiva da legislação que deva ser observada. A razão para esta profusão de índices deriva da necessidade de conferir, mediante um documento normativo comum, dentro do espaço comunitário, a possibilidade de os vários países que o constituem poderem ver integradas algumas disposições constantes das suas regulamentações

novidade relativamente ao procedimento existente em versões anteriores desta mesma norma, ou de normas equivalentes, nela apoiadas.

O termo de adaptação a um determinado espectro corresponde a "anexar" ao valor único determinado (índice) uma correcção que tenha em conta as características desse espectro. No caso, os espectros em questão são respectivamente o de ruído rosa13 _{e o espectro tipo de ruído de tráfego} rodoviário urbano, expressos em decibel A. Estes espectros apresentam-se na fig. 2.2.

Fig. 2.2 | Espectros de ruído rosa e de ruído de tráfego rodoviário em tecido urbano, ponderados pela malha A

Estas correcções aplicam-se, de forma mais corrente, aos valores dos índices obtidos em condições de laboratório, onde no processo de ensaio se utiliza um ruído branco14_{, com o objectivo de efectuar} a transposição dos valores de índice assim obtidos para as aplicações in situ, quando esteja em causa a necessidade de conferir isolamento sonoro em coerência com a existência de fontes sonoras específicas, ou o cumprimento de legislação que considere índices determinados a partir de espectros relacionados com esse mesmo tipo de fontes sonoras. No quadro 2.2, apresentam-se os tipos de fontes sonoras em causa e os termos de adaptação que se consideram mais apropriados utilizar (Norma NP EN ISO 717-1).

Quadro 2.2 | Termo de adaptação em função do tipo de fonte sonora

Tipo de fonte sonora Espectro

indicado

Termo de adaptação Actividades humanas (palavra, música, rádio, TV)

Brincadeiras de crianças

Tráfego ferroviário a velocidade média ou elevada Tráfego rodoviário (< 80 km/h)

Avião a reacção a curta distância

Oficinas que emitam ruído em médias e altas frequências

Espectro

de ruído rosa C

13 _{O modelo de ruído tipo rosa corresponde a um ruído com conteúdo espectral constante quando integrado por bandas}

de frequências com a largura de uma oitava.

14 _{Designa-se por ruído branco aquele que apresenta um valor constante do nível de pressão sonora no domínio da}

Tipo de fonte sonora Espectro indicado

Termo de adaptação Tráfego rodoviário urbano

Tráfego ferroviário a velocidade reduzida Avião a hélice

Avião a reacção a grande distância Música de discoteca

Oficinas que emitam ruído em baixas e médias frequências

Espectro de ruído de tráfego urbano

Ctr

Com a introdução deste termo de adaptação não é, pois, estranho verificar-se, em folhetos comerciais, apresentações de caracterização de desempenhos acústicos de elementos de compartimentação na seguinte forma: RW (C; Ctr). Ou seja, a título exemplificativo, no género: RW (C; Ctr) = 45 (– 1; – 5) dB

onde C = – 1 dB Ctr = – 5 dB

obtendo-se, então, de forma mais explícita: RW = 45 – 1= 44 dB(A) - para ruído rosa;

RW = 45 – 5 = 40 dB(A) - para ruído de tráfego rodoviário.

Os termos de adaptação espectral, Cj, em decibel, devem ser calculados usando os espectros indicados, anteriormente, a partir da seguinte equação:

Cj=XAj – Rw (2.1)

onde

– j é o índice de identificação dos espectros em causa n.ºs 1 ou 2; – Rw é o índice de isolamento sonoro calculado a partir dos valores de R. O valor de XAj é calculado pela expressão:

LijXi 10 Aji X 10log 10 dB  § · ¨ ¸ ¨ ¸ © ¹ 

¦

– i é o índice para as bandas de frequências com a largura de um terço de oitava de 100 Hz a 3150 Hz, ou para as bandas de frequências de uma oitava, de 125 Hz a 2 000 Hz;

exemplo 50 a 4000 Hz), poder-se-á ainda ter uma apresentação, complementarizada, do tipo: (C; Ctr; C50–4000; Ctr 50 – 4000)

Neste caso, no cálculo dos termos correctivos utilizaram-se duas gamas de frequências dos dois espectros de adaptação: sem extensão (normal) e com extensão.

Refere-se por último que este tipo de apresentação pode ter múltiplas combinações como facilmente se deduz da exposição já feita, e que este termo, para elementos pesados (paredes de alvenaria de tijolo ou pedra), é da ordem de grandeza de – 1 a – 2 dB.

Este método tem aplicação generalizada na maior parte dos países europeus, na medida em que possibilita a efectivação de comparações de resultados obtidos em processos de medição levados a efeito nesses países, indexando o comportamento acústico de elementos de compartimentação de edifícios a critérios comuns, com a ressalva associada à multiplicidade de índices existentes que, numa primeira análise, poderão introduzir alguma perturbação nos respectivos processos de comparação.

Em Portugal, a regulamentação em vigor, o Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios, remete para a sua utilização quando da necessidade de verificação de conformidade com as exigências de conforto acústico legalmente estipuladas.

2.3.3 Método elasto-dinâmico

Este método de estimação do comportamento acústico dos elementos de compartimentação tem origem conceptual num modelo inercial, integrando o efeito de rigidez (fundamentalmente de flexão) e o amortecimento interno. Esta conjugação permite contabilizar, no processo de deformação correspondente, os efeitos devidos à mobilização de forças de interacção elástica entre os pontos materiais do elemento de compartimentação em causa. Na circunstância, uma deformação localizada que eventualmente possa ocorrer transmite-se a toda a superfície do elemento sob forma de ondas propagando-se em regime livre.

Para formulação do modelo inercial considera-se uma placa plana, com espessura constante, desligada do seu contorno e indeformável no plano que a contém. Numa concepção modelar, esta placa pode ser constituída por um conjunto de pequenos elementos prismáticos, sobrepostos e deslizando sem atrito entre si. Esta modelação pode visualizar-se fisicamente como uma parede de alvenaria de tijolo em que no lugar da argamassa de assentamento se tivesse colocado um óleo com um coeficiente de atrito praticamente nulo, permitindo o deslize destes elementos prismáticos uns por sobre os outros, conforme ilustra a fig. 2.3.

Tendo-se, como equação geral aplicada a cada um dos elementos prismáticos, a expressão seguinte: 1 2 v p p m jm v t w  Z w (2.3)

p1 – pressão sonora total sobre o elemento, no compartimento emissor; p2 – pressão sonora total sobre o elemento, no compartimento receptor; v – velocidade normal, de vibração, de cada elemento prismático; m – massa do elemento;

Z – frequência angular de vibração;

deduz-se, para dado ângulo T de incidência das ondas sonoras, o factor de transmissão/propagação, Wo: 2 2 0 2 1 0 p 1 p _{m cos} 1 2 c  W § Z T·  ¨ _U ¸ © _{¹ (2.4)} Em que:

Uo – massa específica do ar, quando em repouso; c – velocidade de propagação do som no ar;

p1+ – pressão sonora incidente no elemento prismático;

obtendo-se, em consequência, para factor de redução da transmissão sonora da placa a seguinte expressão: 2 0 0 0 1 m cos R 10 log 10 log 1 2 c ª _{§ Z T·} º « _{ ¨ ¸} » W «_{¬ ©} U _¹ »_{¼ (2.5)}

A relação apresentada designa-se comummente por Lei da Massa. Esta relação permite evidenciar que, em condições ideais, quando se duplica a massa do elemento de compartimentação a transmissão sonora é reduzida em 6 dB e que a energia associada às bandas de baixas frequências é menos atenuada que a associada às frequências altas.

Esta Lei traduz dependência do ângulo de incidência. Assim, a fim de caracterizar globalmente a transmissão sonora do elemento de compartimentação, para um campo sonoro difuso conforme estipula a normalização vigente, deve efectuar-se a integração de Wo entre os limites teóricos de 0° a 90° (0° corresponde a ondas que incidem normalmente sobre o elemento de compartimentação e 90° a ondas que se propagam de forma rasante a esse mesmo elemento).

acção da deformação mencionada geram-se preponderantemente ondas de flexão com uma celeridade cf dada, para um elemento de compartimentação homogéneo, por:

f c f c c f (2.6) em que fc designa a frequência crítica desse elemento e se calcula por:

X – coeficiente de Poisson do material constituinte do elemento; E – módulo de elasticidade do mesmo material;

h – espessura do elemento de compartimentação.

O efeito de coincidência não se resume especificamente a um comportamento particular nesta mesma frequência, mas sim a uma zona de influência muito mais alargada (cerca de 2 a 3 oitavas), como se pode constatar na fig. 2.4 [8].

Fig. 2.4 | Redução da transmissão sonora de elementos de compartimentação homogéneos, simples, em função da frequência

No caso dos materiais correntes utilizados na compartimentação de edifícios, exceptuando as divisórias leves e heterogéneas, pode-se, de acordo com [8], adoptar para a relação f2/f1 o valor médio de 5. No gráfico da fig. 2.4 podem denotar-se três especificidades de comportamento: uma primeira zona crescente, à taxa de 6 dB/oit.; um patamar que é incrementado de 'Rpat para elementos com massa superficial superior a 70 kg/m2

(situação normal na construção portuguesa); e, uma terceira zona, também crescente, à taxa de 7,5 dB/oit. Como se pode constatar, o valor de Rpat calcula-se a partir do conhecimento de f1, utilizando a expressão: 20 log(m) + 20 log (f/250).

Com base na aplicação das expressões empíricas indicadas na fig. 2.4 é também possível conhecer a curva de redução respectiva e em consequência, aplicando o método referido anteriormente, ISO/CEN, calcular o índice de isolamento sonoro a sons aéreos. No entanto, e para o mesmo tipo de elementos homogéneos da fig. 2.4, apresenta-se na fig. 2.5 a evolução do isolamento sonoro em função da respectiva massa superficial.

Fig. 2.5 | Redução da transmissão sonora de elementos de compartimentação homogéneos, simples, em função da sua massa superficial [7]

2.4 Aplicação dos métodos expostos

De um ponto de vista geral, e no que respeita aos valores de isolamento a sons aéreos a observar nos edifícios, os maiores problemas que se colocam relacionam-se com o comportamento das fachadas quando integram elementos com isolamento sonoro diferente, por exemplo parede(s) e envidraçado(s).

Em Portugal, numa perpectiva de aplicação do método ISO/CEN – método de medição – podem ser efectuadas caracterizações de comportamento acústico em laboratório e in situ utilizando a normalização referida anteriormente. Em laboratório é caracterizado o comportamento específico de cada elemento de construção (paredes, portas e envidraçados) enquanto que in situ é caracterizado o isolamento sonoro existente entre dois espaços (exterior/interior ou interior/interior). Em ambas as situações os comportamentos em causa podem ser obtidos por bandas de frequências com a largura de um terço de oitava ou de uma oitava, respectivamente entre as frequências centrais, extremas, de 100 Hz e 3150 Hz e de 125 a 2000 Hz, sob a forma de índice de isolamento sonoro Rw, no primeiro caso, e D2m,nT,w (exterior/interior) e DnT,w (interior/interior), no segundo.

Os termos de adaptação indicados anteriormente passam agora a ser aplicados em Portugal, dado que a legislação nacional preconiza, em determinadas situações, a sua consideração.