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Conforto acústico e térmico

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Academic year: 2019

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Texto

(1)

Conforto acústico e

térmico

(2)

Forma de onda

Valor médio da pressão sonora:

Valor médio absoluto da pressão

sonora

0

1 

N p p

n

i

i

médio

n

(3)

 Valor eficaz da pressão sonora

A

N

p

p

n

i

i

eficaz

0

,

707

1

2

(4)
(5)

Pressão eficaz

T

eficaz

p

t

dt

T

P

0

2

(6)

Impedância característica, intensidade sonora e potência sonora

Impedância característica (Z)  Depende do meio de propagação

 Do tipo de onda presente (plana, esférica)  Unidade: kg.m-2s-1 (rayl)

v

P

Z

(7)

Intensidade sonora – I: W/m2 Ondas esféricas progressivas:

2 2

/ 2 c w m

(8)

Potência sonora

)

(

4

r

2

W

I

W

r

eficaz

p

W

I

r

2

2

(9)
(10)

Nível logarítmico e espectro

sonoro:

 Lei de Fechner-Weber  sensação humana  Eq. 3.1:

 Onde:

 dS = diferencial da sensação;

 dE: diferencial do estímulo físico;

 E: Estímulo físico em dado momento durante o

aumento do estímulo;

E

dE

k

(11)

 A integração da equação 3.1 gera:

 Sendo C a constante da integração.

 Para S = 0  ausência de sensação  C = -

K.log E0, onde E0 é o valor mínimo do estímulo.

C

E

k

(12)

 Sensação em PA  estímulos em PG;  Equação válida para outros estímulos

0

log

.

E

E

k

(13)

Nível logarítmico, o Bel e o

Decibel:

 Até 1920  perda de potência em cabos 

MSC (milha de cabo padrão);

 1923  unidade de transmissão - TU 

desenvolvida pela Bell Telephone Laboratories;

 1924  TU  Bel, em homenagem a

(14)

 Onde:

 P: potência do sistema e

 P0: potência arbitrária de referência.





0

log

(15)

 Bel  unidade relativa;

 Bel  medida do nível de potência em

relação à potência de referência

 1929  decibel (dB), como um submúltiplo

de Bel  1 bel = 10 dB.

(16)

 Onde:

 W : potência sonora e

 W0: potência sonora de referência.

dB

W

W

us





0

(17)

 Em termos de pressão sonora:

 Onde:

 Lp: nível de pressão sonora e

 P0: pressão sonora de referência  limiar de

dB

p

p

p

eficaz

p

L

p eficaz



(18)

 Com I0 = 10-12 W/m2.

dB

I

I

L

I





0

(19)

 Exemplo 3.1

 Onda esférica progressiva  p = p0, na

superfície esférica, com área de 1 m2.

c

p

r

W

I

r eficaz

2

2

4

(20)

 Assumindo W = W0 e Ir = I0

 Peficaz = p0 = 20Pa, 4r2=1m2 e c = 408

rayls (ar à temp. ambiente):

W r c p W 12 2 5 2 2 0

0 1 10

(21)

(W em Watts); (3.8)

(peficaz em Pa) (3.9)

dB

W

Lw

10

log(

)

120

dB p

(22)

 Exemplo 3.2

 Qual é o nível de pressão sonora de 1 Pa e

de 31,7 Pa?

 Aplicando-se a equação 3.9:

 peficaz = 1 Pa, Lp = 20log(1)+94 = 94 dB

 peficaz = 31,7 dB, Lp = 20log(31,7)+94 = 124

(23)
(24)
(25)

Espectro sonoro:

Altura do som frequência

Graves frequências abaixo de 200 HzMédios entre 200 e 2000 Hz

Agudos acima de 2000 Hz.

Tons puros sons em uma única

frequência.

Transformada direta de Fourier forma

(26)

Fase

Uma onda senoidal pode ser entendida

como um movimento circular que se

(27)
(28)

Fase

A relação desse

movimento com um ponto de referência é chamada de fase. Por exemplo, na

figura abaixo as

(29)

Combinação de sons:

 e

)

2

cos(

)

(

1 1 1

1

t

A

f

t

p

)

2

cos(

)

(

2 2 2

2

t

A

f

t

p

(30)

para f1 f2

rms T

eficaz

p

t

dt

T

p

p

0 2

)

(

1

2 2 1 2 2 2 2 1 2

2 eficaz eficaz

eficaz p p

A A

p   

(31)

 Sons compostos de n tons puros de frequências

diferentes:

n

eficaz eficaz

eficaz

eficaz

p

p

p

(32)

 Exemplo 3.3 (livro): Determinar o valor eficaz

da pressão sonora resultante da

superposição dos três tons puros que aparecem na figura 3.4(b).

 O valor eficaz da pressão sonora resultante

(33)

 Para f1  f2 3 2 1 2 2 2 eficaz eficaz eficaz

eficaz p p p

p   

(34)

 Para f1 = f2  importância da fase na combinação de

tons puros.

Diferença de fase = 0 (1=2) ondas em fase

máximo o valor eficaz da pressão sonora.

) cos(

2 1 2

2 2

1 2

2

1  

 

eficaz eficaz eficaz eficaz

eficaz p p p p

p

2

2 2

p

p

p

p

(35)

Quando 1-2 =   ondas em oposição de

fases  mínimo o valor eficaz da pressão sonora. 2 1

2

2 2 1 2 eficaz eficaz eficaz eficaz

eficaz

p

p

p

p

p

2 1

2 2

1

)

(

eficaz eficaz eficaz eficaz

eficaz

p

p

p

p

(36)

 Ondas em oposição de fases:

 1 = 2 =   e peficaz1 = peficaz2 valor eficaz

2 1

2 2

1

)

(

eficaz eficaz eficaz eficaz

eficaz

p

p

p

p

(37)
(38)

Adição de níveis sonoros em

decibéis:

 Equação 3.13

 Onde n é o número de bandas estreitas

contidas na banda larga.

n p i

p

1 1

(39)

Equações 3.14 3.15 3.16 dB p Lp n

i ) 94

log( 10 1 1 2  

         20 94 10 p i L i p     

    

n Lp i

(40)

 Exemplo 1:

 Consideram-se duas fontes de ruído em

funcionamento. Individualmente elas produzem os seguintes níveis de pressão sonora:

 Lp1 = 80 dB

 Lp2 = 85 dB

 Para o cálculo do nível de pressão sonora total, se

adota o seguinte procedimento:

(41)
(42)

Esquema prático para soma de

decibéis

Diferença (L1 - L2) dB

Valor para ser somado a L1 (dB) 0 3

1 2,5 2 ou 3 2

4 1,5 5,6 ou 7 1

(43)
(44)

Principais tipos de fontes

sonoras:

Fonte pontual  Lei do Inverso do

Quadrado da Distância  queda de 6 dB no nível de pressão sonora para cada

(45)

Fonte linear (tubulações, vias expressas de

(46)

Referências

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