ANÁLISE DO DESEMPENHO ACÚSTICO EM SALAS DE AULA COM...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ANÁLISE DO DESEMPENHO ACÚSTICO EM SALAS DE AULA COM BASE NA NBR10152/2017 SIMON ROSA MÁXIMO 2019
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ANÁLISE DO DESEMPENHO ACÚSTICO EM SALAS DE AULA COM BASE NA
NBR10152/2017
SIMON ROSA MÁXIMO
2019
ANÁLISE DO DESEMPENHO ACÚSTICO EM SALAS DE AULA COM BASE NA
NBR10152/2017
SIMON ROSA MÁXIMO
Projeto de Graduação apresentado ao curso
de Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro,
como parte dos requisitos necessários à
obtenção do título de Engenheiro.
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
RIO DE JANEIRO
Março de 2019
ANÁLISE DO DESEMPENHO ACÚSTICO EM SALAS DE AULA COM BASE NA
NBR10152/2017
Simon Rosa Máximo
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO
RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A
OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinado por:
________________________________________________
Profª. Elaine Garrido Vazquez, D.Sc.
________________________________________________
Profª. Lais Amaral Alves, M.Sc.
________________________________________________
Profº. Luís Otávio Cocito de Araújo, D.Sc.
.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
MARÇO de 2019
Simon Rosa Máximo
Análise do desempenho acústico em salas de aula com base
na NBR10152/2017 / Simon Rosa Máximo – Rio de Janeiro:
UFRJ/Escola Politécnica, 2019.
xii, 70 p.:il.; 29,7 cm.
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de
Engenharia Civil, 2019.
Referências Bibliográficas: p. 68- 70
1. Conforto acústico 2. Desempenho acústico 3. NBR10152
I. Vazquez, Elaine Garrido; II. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Título
Dedico este trabalho aos meus pais.
Agradecimentos
Agradeço à minha família e amigos por fazerem-se presentes e terem me dado
toda a ajuda necessária à minha graduação.
Agradeço à minha orientadora Elaine Garrido Vazquez, por ter me ajudado e
guiado durante a elaboração deste trabalho.
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
ANÁLISE DO DESEMPENHO ACÚSTICO EM SALAS DE AULA COM BASE NA
NBR10152/2017
Simon Rosa Máximo
Março de 2019
Orientador: Elaine Garrido Vazquez
A poluição sonora é considerada pela Organização Mundial da Saúde (OMS) um dos
principais causadores de um grande número de doenças. Por isso se torna necessário
garantir que as edificações ofereçam conforto acústico a seus usuários para uma melhor
realização de suas atividades, em especial as atividades desenvolvidas nos ambientes de
ensino. Considerando essa necessidade as normas técnicas surgem para auxiliar os
engenheiros e projetista na obtenção do melhor desempenho para suas construções. Este
trabalho tem por objetivo analisar o desempenho acústico das salas de aulas de uma
instituição de ensino superior para saber se as condições são compatíveis com o
conforto acústico necessário a este ambiente. A metodologia consistiu de uma revisão
da bibliografia existente sobre os conceitos de conforto acústico e na realização de um
estudo prático com a análise acústica dos elementos das salas de aula e a medição dos
níveis de pressão sonora segundo a NBR10152/2017. Constatou-se que os níveis de
pressão sonora representativos das salas de aula estavam acima do valor de referência
normativo para o tipo de uso destes ambientes, mostrando que o desempenho acústico
das salas é insatisfatório e precisa ser melhorado, com a troca dos sistemas de portas,
por sistemas de melhor isolamento acústico.
Palavras-chave: Conforto acústico, Desempenho acústico, NBR10152
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.
ANALYSIS OF ACOUSTIC PERFORMANCE IN CLASSROOMS BASED ON
NBR10152/2017
Simon Rosa Máximo
March 2019
Adviser: Elaine Garrido Vazquez
Sound pollution is considered by the World Health Organization to be one of the
main causes of many diseases. Therefore, it is necessary to ensure that the buildings
offer acoustic comfort to their users for a better realization of their activities, especially
the activities developed in the teaching environments. Considering this need the
technical standards arise to assist the engineers and designer in obtaining the best
performance for their buildings. This work aims to analyze the acoustic performance of
the classrooms of a higher education institution to know if the conditions are compatible
with the acoustic comfort necessary to this environment. The methodology consisted of
a review of the existing literature on the concepts of acoustic comfort and the
accomplishment of a practical study with the acoustic analysis of the elements of the
classrooms and the measurement of the sound pressure levels according to
NBR10152/2017. It was found that the sound pressure levels representative of the
classrooms were above the normative reference value for the type of use of these
environments, showing that the acoustic performance of the rooms is unsatisfactory and
needs to be improved with the exchange of the door systems, by systems of better sound
insulation.
Keywords: Acoustic comfort, Acoustic performance, NBR10152
Sumário
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO ............................................................................................ 1
1.2 OBJETIVO .............................................................................................................. 6
1.3 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 7
1.4 METODOLOGIA ...................................................................................................... 7
1.5 DESCRIÇÃO DOS CAPÍTULOS .................................................................................. 8
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 9
2.1 CONCEITOS DA ACÚSTICA ...................................................................................... 9
2.1.1 Natureza do som ........................................................................................... 9
2.1.2 Frequência e Período .................................................................................... 9
2.1.3 Velocidade do som ..................................................................................... 10
2.1.4 Comprimento de onda ................................................................................ 11
2.1.5 Amplitude ................................................................................................... 12
2.1.6 Pressão sonora ............................................................................................ 13
2.1.7 Energia sonora ............................................................................................ 13
2.1.8 Intensidade sonora ...................................................................................... 13
2.1.9 Decibel ........................................................................................................ 14
2.2 O OUVIDO E A PERCEPÇÃO DO SOM ...................................................................... 16
2.3 ÁREA DE AUDIBILIDADE ....................................................................................... 17
2.4 ACÚSTICA DE ESPAÇOS FECHADOS ...................................................................... 18
2.4.1 Fenômenos de propagação do som ............................................................. 18
2.4.2 Reverberação .............................................................................................. 22
2.4.3 Eco .............................................................................................................. 22
2.4.4 Tempo de Reverberação ............................................................................. 22
2.4.5 Inteligibilidade ............................................................................................ 23
2.4.6 Refletores de som ....................................................................................... 24
2.4.7 Absorvedores porosos de som .................................................................... 24
2.4.8 Absorvedores discretos ............................................................................... 29
2.5 ACÚSTICA DAS EDIFICAÇÕES ............................................................................... 29
2.5.1 Geração de som .......................................................................................... 30
2.5.2 Isolamento acústico .................................................................................... 30
2.5.3 Isolamento acústico de sons aéreos ............................................................ 30
2.5.4 Isolamento acústico ao ruído de impacto ................................................... 33
2.5.5 Índice de redução de som aéreo em parede sólida e homogênea ............... 34
2.5.6 Efeito da coincidência ................................................................................ 35
2.5.7 Curvas NCB ................................................................................................ 37
2.5.8 Isolamento acústicos em elementos construtivos ....................................... 38
2.5.9 Sistemas de climatização ............................................................................ 43
2.6 TRATAMENTOS ACÚSTICOS E SEGURANÇA ........................................................... 44
3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL ............................................................... 46
3.1 NBR 10152/2017 ................................................................................................ 46
3.2 DEFINIÇÕES DAS VARIÁVEIS UTILIZADAS ............................................................ 49
3.2.1 Nível de pressão sonora contínuo equivalente ponderada em A integrado
durante um tempo T no ponto X (LAeq,T, X) ............................................................ 49
3.2.2 Nível de pressão sonora equivalente ponderada em A, representativo de um
ambiente (LAeq) ....................................................................................................... 49
3.3 MEDIÇÃO DO NÍVEL DE PRESSÃO SONORA ........................................................... 50
3.4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS ...................................................................... 50
3.5 REQUISITOS ACÚSTICOS DESEJÁVEIS ................................................................... 51
4 ESTUDO PRÁTICO DE CONFORTO ACÚSTICO EM AMBIENTE DE
SALA DE AULA ........................................................................................................... 52
4.1 ANÁLISE ACÚSTICA DOS ELEMENTOS DAS SALAS DE AULA .................................. 52
4.1.1 Caracterização do objeto de estudo ............................................................ 52
4.1.2 Acústica de espaços fechados ..................................................................... 55
4.1.3 Isolamento acústico em elementos construtivos ......................................... 55
4.1.4 Sistema de climatização.............................................................................. 57
4.2 PRINCÍPIOS DE PROJETOS PARA SALAS DE AULA ................................................... 58
4.3 MEDIÇÃO DO NÍVEL DE PRESSÃO SONORA ........................................................... 58
4.3.1 Valor de referência normativo .................................................................... 61
4.3.2 Resultados ................................................................................................... 62
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 65
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 68
Lista de Figuras
Figura 1: Comprimento de onda......................................................................................12
Figura 2: Amplitude de vibração.....................................................................................12
Figura 3: Pressão sonora (µPa) x Níveis de pressão sonora (dB)....................................15
Figura 4: Anatomia do ouvido humano...........................................................................16
Figura 5: Área de audibilidade........................................................................................17
Figura 6: Fenômenos da propagação do som..................................................................18
Figura 7: Comportamento da onda sonora com diferença de temperaturas....................21
Figura 8: Refletores de som.............................................................................................24
Figura 9: Placas de fibra mineral.....................................................................................26
Figura 10: Espuma acústica de poliuretano.....................................................................26
Figura 11: Tratamento aplicado com spray.....................................................................28
Figura 12: Caminhos possíveis de transmissão sonora entre cômodos...........................32
Figura 13: Regiões do domínio de frequência de uma parede........................................35
Figura 14: Efeito da coincidência....................................................................................36
Figura 15: Curvas NCB...................................................................................................38
Figura 16: Piso flutuante..................................................................................................42
Figura 17: Localização do Bloco D do Centro de Tecnologia da UFRJ.........................53
Figura 18: Sala D212.......................................................................................................54
Figura 19: Sala D213.......................................................................................................54
Figura 20: Pontos de medição da sala D212....................................................................59
Figura 21: Pontos de medição da sala D213....................................................................60
Figura 22: Decibelímetro AKROM.................................................................................61
Figura 23: Calibração......................................................................................................61
Lista de Tabelas
Tabela 1: Classificação das ondas sonoras quanto a frequência.....................................10
Tabela 2: Coeficientes de absorção.................................................................................20
Tabela 3: Frequências críticas.........................................................................................37
Tabela 4: Valores de referência para ambientes internos................................................48
Tabela 5: Dimensões das salas de aula............................................................................54
Tabela 6: Coeficiente de absorção sonora dos elementos das salas de aula....................56
Tabela 7: Valores de referência do nível de pressão sonora equivalente .......................61
Tabela 8: Valores do nível de pressão sonora equivalente ponderada em A..................62
Tabela 9: Valores do nível de pressão sonora global representativo de um ambiente....63
Lista de Quadros
Quadro 1: Informações contidas no relatório..................................................................51
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO
Segundo Martine et al (2008), as cidades e municípios da África, Ásia e América
Latina são centrais para os desafios demográficos, econômicos e ambientais do século XXI.
Praticamente todo o crescimento da população mundial está previsto para ocorrer nessas
cidades e municípios, e é provável que também sejam responsáveis pela maior parte do
crescimento econômico. Mais de 80% desse crescimento se acumulará na Ásia e na África,
com a maior parte do restante para a América Latina. O crescimento urbano maciço em áreas
em desenvolvimento durante as próximas décadas pode trazer esperança e bem-estar a
milhões de pessoas, ou pode exacerbar o sofrimento e a miséria para a maioria dos novos
habitantes urbanos. A qualidade da governança e do planejamento nessas áreas urbanas terá
significância local e global. Os moradores de cidades que são economicamente malsucedidos
provavelmente estarão expostos a problemas de saúde ambiental, mesmo as cidades que são
bem-sucedidas em termos estritamente econômicos podem, se não forem devidamente
governadas, causar danos ambientais globais, como os atuais centros urbanos já fazem.
Embora não tenha passado despercebida, a transformação urbana ainda não recebeu a
atenção que merece. Naturalmente, a atual situação das cidades e suas favelas, bem como a
suposta deterioração de suas condições sociais e ambientais, são frequentemente destacadas.
Ocasionalmente, o potencial produtivo das cidades no contexto da globalização também foi
reconhecido. No entanto, a enormidade dos impactos esperados do crescimento urbano no
mundo em desenvolvimento ainda não se concretizou. Ainda menos reconhecido é o fato de
que o futuro das cidades do mundo em desenvolvimento e, portanto, o próprio futuro da
humanidade depende em grande medida nas decisões que são tomadas agora com relação à
organização do crescimento da cidade vindoura (MARTINE et al, 2008).
Os impactos do crescimento urbano geram a necessidade de desenvolvimentos
tecnológicos para a melhoria da vida, saúde e condições de trabalho do ser humano. A
construção da casa foi a primeira invenção do ser humano para tornar sua vida confortável. A
invenção da engenharia de edifícios acrescentou muitos recursos para o conforto da vida
humana. Mas durante o século passado, estes parâmetros de conforto eram mal avaliados e os
2
edifícios e o seu ambiente interior foram muito improvisados. Devido a essa improvisação,
indicadores de conforto humanos foram criados para a melhor avaliação dessas edificações. O
conforto humano nas edificações se divide em conforto térmico, lumínico e acústico. As
condições de conforto variam de lugar para lugar, de estação para estação, e de acordo com as
mudanças climáticas na terra. Se as condições de conforto são boas e favoráveis, proporciona
melhor vida e produtividade da força de trabalho humana. Por outro lado, se o ambiente
interno do edifício não é propício e confortável, os impactos negativos são visíveis na saúde
humana, vida e produtividade. As condições internas são muito importantes para a saúde,
padrões gerais de trabalho e para o crescimento econômico, juntamente com uma vida
energeticamente eficiente. Há vários fatores físicos, químicos e psicológicos identificados que
afetam as condições de conforto interno (KAPOOR & TEGAR, 2018).
O conforto térmico é uma condição da mente que expressa satisfação com o ambiente
térmico. Devido à sua subjetividade, o conforto térmico é diferente para cada indivíduo. O
conforto térmico é mantido quando o calor gerado pelo metabolismo humano é permitido se
dissipar a uma taxa que mantém o equilíbrio térmico no corpo. Qualquer ganho ou perda de
calor além disso gera desconforto substancial. Essencialmente, para manter o conforto
térmico, o calor produzido deve ser igual ao calor perdido (RAISH, 2008).
O conforto lumínico é entendido como a existência de um conjunto de condições em
determinado ambiente, no qual o ser humano pode desenvolver suas tarefas visuais com o
máximo de acuidade e precisão visual (LAMBERTS, 1997).
Segundo Bertoli (2001) o conforto acústico é sensação de bem-estar em relação ao
ambiente acústico em que um indivíduo se encontra. Proporcionar conforto acústico consiste
em minimizar o ruído intruso e manter a satisfação entre os usuários. Atualmente conforto
acústico é um tema de grande importância dado o crescimento urbano e a presença cada vez
maior da poluição sonora.
O som é de grande valor para a humanidade. Ele alerta para o perigo e desperta e ativa
adequadamente todos nós. Permite-nos as vantagens da música e da fala. Pode nos acalmar ou
nos excitar, pode provocar nossa alegria ou tristeza. No entanto, o som irrelevante ou
excessivo se torna ruído e é indesejável. O ruído desempenha um papel cada vez maior em
nossas vidas e parece um corolário lamentável, mas inevitável, da tecnologia atual. A
3
tendência em direção ao uso de equipamentos mais automatizados, esportes e embarcações de
lazer, alta potência estéreo, máquinas de construção maiores e o crescente número de veículos
terrestres e aeronaves criou uma aceitação gradual do ruído como um subproduto natural do
progresso (WANG, PEREIRA, & HUNG, 2005).
No século 21, as pessoas vivem sob a influência da poluição sonora em suas casas e
quintais, nas ruas, em seus carros, no teatro, nos parques, arenas e em outros espaços públicos.
Apesar das tentativas de regulamentação a poluição sonora tem se tornado um fato indesejável
na vida pelo mundo todo. Há uma crescente evidência que a poluição sonora não é somente
um mero incômodo, mas tem uma variedade de impactos na saúde na sociedade e na
economia (GOINES & HAGLER, 2007).
Segundo Hungria (1995) e Wang, Pereira e Hung (2005), vários estudos de
monitoramento do ruído e levantamentos sociológicos nos últimos anos indicam a
necessidade de redução do ruído. A poluição sonora é um tipo de aspecto ambiental no qual é
muito difícil o seu controle, devido às características propagativas das ondas sonoras. Por não
gerar resíduos os efeitos dessa poluição não são percebidos claramente no ambiente. A
poluição sonora é, portanto, outro poluente ambiental a ser formalmente reconhecido como
uma ameaça real à saúde humana e à qualidade de vida. A percepção fundamental que
obtivemos é que o ruído pode ser considerado um contaminante da atmosfera tão
definitivamente quanto um contaminante particulado ou gasoso. Há evidências de que, no
mínimo, o ruído pode prejudicar a eficiência, afetar adversamente a saúde e aumentar as taxas
de acidentes.
Os efeitos do ruído incluem os tipos fisiológicos e de incômodo. Na primeira
categoria, há evidências indicando que a exposição ao ruído de intensidade e duração
suficientes pode danificar permanentemente o ouvido interno, resultando em perda auditiva
permanente. A perda do sono pelo ruído pode aumentar a tensão e a irritabilidade, mesmo
durante o sono, o ruído pode diminuir o relaxamento que o corpo deriva do sono. Na categoria
de incômodo, o ruído pode interferir na comunicação da fala e na percepção de outros sinais
auditivos, o desempenho de tarefas complicadas pode ser afetado pelo ruído. O ruído pode
afetar adversamente o humor, perturbar o relaxamento e reduzir a oportunidade de
privacidade. De todas as maneiras acima, o ruído pode prejudicar o conforto do ambiente e
afetar a qualidade da vida humana. (WANG, PEREIRA, & HUNG, 2005)
4
Conforme a Organização Mundial da Saúde (OMS), todo e qualquer ruído acima da
casa dos 55 decibéis já pode ser considerado prejudicial à saúde. A entidade estimava que 800
milhões de pessoas sofriam com perda auditiva, quantidade que deveria aumentar para 1,1
bilhão até 2015, representando aproximadamente 16% da população. A poluição sonora é
hoje, depois da poluição do ar e da água, o problema ambiental que afeta o maior número de
pessoas (WORLD HEALTH ORGANIZATION, 2003).
Quando o ruído interfere em uma atividade humana o mesmo é visto como um
problema, e isso está intimamente relacionado ao tipo de atividade que se está desenvolvendo.
Além do fato de que ruídos cotidianos por serem das mais diversas origens, o que dificulta
bastante a avaliação desses problemas (AGUILERA, 2007).
As pessoas reagem ao ruído através do seu efeito no sistema nervoso e, neste ponto,
uma certa quantidade de subjetividade e juízo de valor entra em nossas considerações. Por
exemplo, nem todas as pessoas reagem ao ruído da mesma maneira. Um cortador de grama e
uma motocicleta podem emitir um nível de som equivalente, mas uma certa porção da
população pode achar que uma delas é inofensiva e a outra, irritante. Nas extremidades alta e
baixa da escala de nível de ruído, os efeitos nos seres humanos são óbvios, por exemplo, a 30
dB, o ruído não é um aborrecimento, ao passo que, aos 120 dB, é definitivamente irritante ao
ponto de produzir desconforto físico em todos os ouvintes. É nos valores intermediários do
nível de ruído que os humanos demonstram suscetibilidade variada a ele (WANG, PEREIRA,
& HUNG, 2005).
O homem está se habituando cada vez mais com o ruído. Em uma pesquisa na qual
perguntaram às pessoas se elas se sentiam incomodadas ou molestadas pelos níveis de ruído
corrente em seu ambiente de trabalho e/ou em seu ambiente urbano, a resposta frequente foi:
“... Nós já estamos acostumados a estes ruídos, com o tempo a gente se acostuma...". Com
essas respostas fica claro que a contínua e repetida exposição ao ruído não é mais percebida
de uma forma consciente ou incômoda, no entanto os autores enfatizam que os efeitos desta
exposição continuam a atuar de forma danosa contra a saúde destas pessoas (YORG &
ZANNIN, 2003).
5
A poluição sonora impacta diretamente no conforto de um ambiente e este é de grande
importância ao usuário especialmente o conforto acústico, segundo Bertoli (2001), a avaliação
acústica de ambientes pode ser feita considerando vários enfoques como, por exemplo,
medidas de níveis de pressão sonora internos e externos à edificação, que é uma medida para
determinar o grau de potência de uma onda sonora, o levantamento de fontes de ruído e suas
características (níveis, espectro, localização tempo de duração), as medidas de tempo de
reverberação, que é o tempo que a energia sonora permanece no ambiente depois que a fonte
cessa sua emissão, e o isolamento acústico dos sons aéreos entre ambientes. No entanto a
avaliação do conforto acústico depende da comparação dos parâmetros avaliados com valores
recomendados. As soluções para correção e adequação acústica dos ambientes em alguns
casos geram incompatibilidades entre as condições ideais de conforto térmico e acústico.
Nas instituições de ensino o ruído pode afetar a saúde tanto dos educadores quanto dos
alunos em processo de aprendizagem já que há uma estreita relação entre eficiência de ensino
e as condições acústicas da instituição. Podendo levar a um comprometimento da
comunicação entre as pessoas e das interações sociais. Quanto mais altos os níveis de pressão
sonora e a frequência de exposição, maior o impacto negativo para o indivíduo, que pode
sofrer comprometimentos tanto de caráter físico, mental e social. Uma exposição média de
oito horas ou mais em níveis de pressão sonora acima de 85db já pode acarretar perdas
auditivas (BITAR, SOBRINHO, & ZENARI, 2015).
Segundo Seep et al. (2003) e Woolworth e Phinney (2015), estudos mostram que os
alunos aprendem mais rápido, compreendem e retêm mais conhecimento nos ambientes
acústicos adequados. Um bom ambiente acústico é importante para todos os tipos de alunos e
professores. Muitos profissionais que trabalham com educação acreditam ser importante
melhorar a acústica das salas de aula usadas por alunos com problemas de audição, mas
acham desnecessário melhorar a acústica das salas usadas por alunos com audição
considerada normal. No entanto muitas populações de alunos com audição considerada
normal podem se beneficiar com uma melhor acústica nas salas de aula. Dentre esses alunos
se encontram os que possuem dificuldade de aprendizagem, como déficit de atenção, os que
possuem distúrbio do processamento auditivo e os estudantes estrangeiros que estão
aprendendo em uma segunda língua.
6
A compreensão e a obtenção de um bom resultado acadêmico exigem concentração e
atenção focada. Para eliminar o ruído e a distração, é importante que o projetista entenda
como o som é transmitido para e em toda a sala de aula, a fim de minimizar a distração
causada pelo ruído de fundo e melhorar a qualidade do discurso audível (WOOLWORTH e
PHINNEY, 2015)
De acordo com Nelson, Sigfrid e Seltz (2002), o discurso produzido em um lugar ou
em um cômodo deve ser claro e inteligível em todos os cantos do ambiente, para que isso
aconteça não se pode haver barreiras acústicas. Entre as barreiras acústicas mais devastadoras
estão o ruído interno e externo da sala de aula, a reverberação, a distância entre o interlocutor
e o ouvinte e os maus tratamentos acústicos na sala de aula.
O ruído é a causa da baixa qualidade acústica de muitas salas de aula. Dentre as
principais fontes de ruído estão: os ruídos provenientes de fora do prédio, como de aeronaves,
tráfico de veículos e a manutenção das áreas externas, ruídos gerados por aquecedores,
ventiladores e sistemas de ar condicionado, ruídos que emanam de corredores, espaços
adjacentes, ruído interno ao ambiente proveniente de computadores e projetores. Todos esses
ruídos ainda acabam sendo intensificados pela presença de muitas superfícies duras e
reflexivas nas salas de aula, causando reverberação excessiva (NELSON, SIGFRID e SELTZ,
2002).
Todas essas fontes de ruído podem ser tratadas pelo controle adequado de ruído e
vibração, incluindo a colocação de equipamentos mecânicos, projeto adequado de paredes,
pisos e tetos, layout de ventilação, projeto de climatização e tubulação. Seleção de
dispositivos ou sistemas de construção silenciosos também podem desempenhar um papel
crítico na redução de ruído (WOOLWORTH e PHINNEY, 2015).
1.2 OBJETIVO
O presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho acústico das salas de aula
D212 e D213 do Bloco D do Centro de Tecnologia da UFRJ através de uma análise acústica
dos elementos das salas de aula e da medição dos níveis de pressão sonora do ambiente
7
interno à edificação conforme as orientações da NBR 10152/2017 e descobrir se as condições
acústicas destas salas de aula atendem às necessidades de seus usuários.
1.3 JUSTIFICATIVA
Com o crescimento urbano, a poluição sonora se tornou um dos maiores inimigos à
saúde humana segundo a Organização Mundial da Saúde, tornando-se um aspecto de grande
impacto na vida da população o que leva à necessidade de estudos para a determinação de
meios de reduzir esse impacto e garantir uma melhor qualidade de vida às pessoas.
Quando se pensa na importância da educação na vida das pessoas e o tempo gasto
dentro de uma sala de aula durante toda a vida de uma pessoa principalmente que reside em
meio urbano, é fundamental que sejam realizados procedimentos para medir o desempenho
desses ambientes garantindo que o usuário desfrute de suas atividades com conforto. Tendo
em vista essa necessidade a norma NBR10152 surgiu com o intuito de avaliar e orientar os
projetos de edificações.
A NBR10152 criada em 1987 e revisada em 2017 tem a finalidade de estabelecer os
procedimentos técnicos a serem adotados na execução de medições de níveis de pressão
sonora em ambientes internos a edificações, bem como os valores de referência para avaliação
dos resultados em função da finalidade de uso do ambiente (NBR10152, 2017).
1.4 METODOLOGIA
Para este trabalho foi feita uma revisão da bibliografia que já existe sobre o assunto
em questão e de assuntos que se correlacionam direta e indiretamente. Foi realizado também
um estudo prático no qual foi feita a análise acústica dos elementos de salas de aula do Bloco
D do centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte do estudo
prático foi feita também a medição dos seus níveis de pressão sonora. Para a medição foi
utilizada a metodologia apresentada na NBR10152/2017, fazendo primeiro o procedimento de
medição em seguida o tratamento dos dados em depois a verificação se os mesmos se
encontram dentro do que foi estipulado pela norma.
8
1.5 DESCRIÇÃO DOS CAPÍTULOS
O capítulo 1 apresenta a contextualização do trabalho, o objetivo e a justificativa do
tema escolhido e a metodologia adotada para a elaboração do estudo e a descrição da estrutura
do trabalho.
O capítulo 2 consiste na revisão bibliográfica do conforto acústico, apresentando os
principais conceitos teóricos de acústica, a acústica em espaços fechados, os princípios da
acústica na construção de edificações, terminando o capítulo com a apresentação da relação
entre tratamentos acústicos e a segurança.
O capítulo 3 aborda a metodologia experimental, mostrando o método escolhido, as
variáveis utilizadas, as etapas e a forma correta para a realização das medições e como tratar
os dados ao final, e apresenta também os valores de referência, tudo com base na NBR10152.
O capítulo 4 apresenta o estudo prático, dividido em duas partes. A primeira parte uma
análise acústica dos elementos das salas de aula e a segunda as medições in loco dos níveis de
pressão sonora das salas com a apresentação dos resultados obtidos e a comparação com as
referências normativas.
O capítulo 5 é composto pelas considerações finais do trabalho.
Por último são apresentadas as referências bibliográficas utilizadas para a realização
desta monografia.
9
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 CONCEITOS DA ACÚSTICA
2.1.1 Natureza do som
O som pode ser caracterizado como a sensação percebida pelo ouvido humano
resultante de rápidas flutuações na pressão do ar, as quais são usualmente criadas por um
objeto que vibra e acaba formando ondas longitudinais no ar (GINN, 1978).
Segundo Ginn (1978), as ondas sonoras são um tipo específico de uma classe geral de
ondas conhecidas como ondas elásticas. Ondas elásticas podem ocorrer em meios que
possuem as propriedades de massa e elasticidade. Se uma partícula desse tipo de meio é
deslocada, então as forças elásticas presentes tenderão a puxar essa partícula de volta a sua
posição original. O termo partícula do meio denota um elemento de volume grande o
suficiente para conter milhões de moléculas que pode, portanto, ser considerado um fluído
continuo, mas ainda sim pequeno o bastante para que as variáveis acústicas como pressão,
densidade e velocidade possam ser consideradas constantes por todo o elemento. A partícula
deslocada possui inércia e pode, portanto, transferir o momento para uma partícula vizinha. A
perturbação inicial pode, portanto, ser propagada por todo o meio. Essa propagação se dá por
ondas longitudinais, usualmente com velocidade constante a qual depende das condições do
meio e ambiente com a temperatura.
2.1.2 Frequência e Período
Conforme Carvalho (2010), quando exercida uma pressão em um meio elástico
ocorrem oscilações cíclicas de pressão/depressão, em intervalos de tempo (período) maiores
ou menores. A frequência (f) é o número de ciclos por uma unidade de tempo. A unidade de
frequência é o Hertz que é igual a um ciclo por segundo. O período (T) é o tempo necessário
para realizar um ciclo completo, então a frequência é igual a:
10
𝐟 =𝟏
𝐓 (Eq. 1)
Onde:
f = Frequência
T = Período
A tabela 1 apresenta a classificação das ondas sonoras quanto a frequência.
Tabela 2: Classificação das ondas sonoras quanto a frequência
Infrassons Abaixo de 20Hz Não perceptível ao ouvido humano
Baixas frequências De 20 a 200Hz Sons graves
Médias frequências De 200 a 2000Hz Sons médios
Altas frequências De 2000 a 20000Hz Sons agudos
Ultrassons Acima de 20000Hz Não perceptível ao ouvido humano
Carvalho (2010)
2.1.3 Velocidade do som
De acordo com Ginn (1978), a velocidade de propagação ou velocidade do som
depende da massa e elasticidade do meio. A elasticidade do ar determinada por experimento é
uma constante multiplicada pela pressão atmosférica. Essa constante é a razão entre o calor
específico do ar a pressão constante e o calor específico do ar a volume constante. Para a faixa
de temperatura que as ondas acústicas geralmente se propagam, essa razão é 1,4, portanto a
velocidade do som no ar é dada pela equação 2.
𝐜 = √𝟏,𝟒𝐏𝟎
𝛒 (Eq. 2)
Onde:
𝑃0= Pressão atmosférica
𝜌 = Peso específico do ar
c = Velocidade do som
11
Assumindo que o ar se comporta como gás ideal, então a velocidade do som no ar
depende apenas da temperatura absoluta conforme a equação 3, estando à temperatura
ambiente a velocidade do som é aproximadamente 340m/s.
𝐜 = 𝟑𝟑𝟐√𝟏 +𝐭
𝟐𝟕𝟑 (Eq. 3)
Onde:
t = Temperatura do ar (Co)
c = Velocidade do som (m/s)
2.1.4 Comprimento de onda
Segundo Jacobsen et al (2011), o comprimento de onda é a distância que uma onda
percorre durante um período de um ciclo. O comprimento de onda pode ser medido como a
distância entre sucessivos picos ou entre quaisquer dois pontos correspondentes no ciclo
conforme a figura 1. O comprimento de onda expresso pela letra grega lambda (λ) e segue a
equação 4. O comprimento de onda é inversamente proporcional à frequência e dado que as
frequências audíveis variam de 20Hz a 20000Hz, se conclui que os comprimentos de onda
variam, no ar, de 17m nas frequências audíveis mais baixas a 17mm nas frequências audíveis
mais altas.
𝛌 =𝐜
𝐟 (Eq. 3)
Onde:
c = Velocidade do som (m/s)
f = Frequência (Hz)
λ = Comprimento de onda (m)
12
Figura 4: Comprimento de onda - Adaptado (EVEREST, 2001)
2.1.5 Amplitude
De acordo com Ginn (1978), a amplitude é o máximo deslocamento sofrido por uma
partícula em vibração como pode ser visto na figura 2. As amplitudes de vibração das ondas
sonoras aéreas que acontecem na prática são bem pequenas, suas amplitudes variam de 10-
7mm até poucos milímetros, sendo as menores amplitudes correspondentes aos sons
perceptíveis pelo ouvido humano enquanto as maiores amplitudes correspondem ao limite
além do qual o ouvido humano sofreria danos.
Figura 5: Amplitude de vibração - Adaptado (EVEREST, 2001)
13
2.1.6 Pressão sonora
A pressão sonora é, segundo Jacobsen et al (2011), a diferença entre o valor
instantâneo da pressão total e a pressão estática. A pressão sonora produzida quando uma
onda sonora se propaga pelo ar é muito pequena comparada a pressão estática atmosférica. A
menor pressão sonora que o ouvido de um jovem adulto consegue detectar corresponde ao
valor de 0,00002 Pa. Essa pressão é sobreposta a pressão atmosférica ambiente que é da
ordem de 105 Pa. O conceito de pressão sonora é extremamente importante pois de todas as
quantidades que poderiam ser medidas para caracterizar a força de uma onda sonora é a
pressão sonora a mais acessível à medição, muito mais fácil de medir do que a densidade ou
flutuações de temperatura.
2.1.7 Energia sonora
Segundo Ginn (1978), a onda sonora contém energia cinética, como consequência da
velocidade da partícula, e energia potencial devido à pressão sonora. Essa energia se propaga
na velocidade do som. Portanto a onda sonora converte energia mecânica. A quantidade de
energia por volume de onda sonora é medida por uma quantidade conhecida como densidade
de energia, para uma onda plana a densidade de energia, é definida pela equação 5.
𝐸 =𝑃𝑟𝑚𝑠
2
𝜌𝑐2 (Eq. 5)
Onde:
P2 rms = raiz do valor quadrático médio da pressão sonora (Pa)
c = Velocidade do som (m/s)
𝜌 = Densidade do ar (kg.m-3)
E = Densidade de energia (W.s.m-3)
2.1.8 Intensidade sonora
A intensidade de uma onda sonora é definida como o valor principal da energia
acústica a qual cruza a unidade de área perpendicular à direção de propagação em unidade de
14
tempo. Diferentemente da equação da densidade de energia da onda sonora, a equação da
intensidade sonora é diferente para diferentes tipos de campo sonoro. Para qualquer onda
progressiva livre se tem a equação 6, já para a intensidade de um campo sonoro difuso nas
paredes de um cômodo se tem a equação 7 (GINN, 1978).
𝐼 =𝑃𝑟𝑚𝑠
2
𝜌𝑐 (Eq. 6)
𝐼 =𝑃𝑟𝑚𝑠
2
4𝜌𝑐 (Eq. 7)
Onde:
P2 rms = raiz do valor quadrático médio da pressão sonora (Pa)
c = Velocidade do som (m/s)
𝜌 = Densidade do ar (kg.m-3)
I = Intensidade (W.m-2)
2.1.9 Decibel
Segundo Everest (2001) e Ginn (1978), o decibel é tão comumente usado em acústica,
quanto o minuto ou o metro é de uso geral. Uma boa compreensão do decibel facilita bastante
o estudo da ciência do som. Nos fenômenos acústicos é comum expressar a pressão sonora, a
intensidade sonora e potência sonora por Pa, W.m-2, W, respectivamente. Para medições
práticas, no entanto, é comum expressar essas quantidades em escala logarítmica. As razões
para usar esse tipo de escala são a grande extensão de intensidades audíveis. A escala
logarítmica comprime a quantidade de números necessário para expressar essa grande
extensão de intensidades. Outra razão é o fato de o ouvido humano julgar a altura de dois sons
pela razão de suas intensidades o que é um comportamento logarítmico. A escala logarítmica
mais comum para descrever os níveis de som é a escala decibel. Um decibel é a relação de
energia ou de potência (r) definida pela equação 8, já para definir a relação de pressão sonora
ou velocidade de partícula se usa a equação 9.
15
𝐥𝐨𝐠𝟏𝟎 𝒓 = 𝟎, 𝟏 (Eq. 8)
𝐥𝐨𝐠𝟏𝟎 𝒓 = 𝟎, 𝟎𝟓 (Eq. 9)
Um ponto importante sobre o decibel é o fato de que ele é uma medida relativa não
importa o que se esteja medindo. É indicado se referir a nível quando se fala em decibel, por
exemplo, nível de pressão sonora, nível de potência sonora, para se lembrar de que a medida é
uma razão relativa de algum nível de referência. Na figura 3 pode-se ver a relação entre os
valores de pressão sonora em µPa e os níveis de pressão sonora em dB (GINN, 1978).
Figura 6: Pressão sonora (µPa) x Níveis de pressão sonora (dB) - Adaptado (JACOBSEN et al ,
2011
16
2.2 O OUVIDO E A PERCEPÇÃO DO SOM
O ouvido humano é um órgão muito complexo composto por três partes o ouvido
externo, o ouvido médio e o ouvido interno como pode ser visto na figura 4. O ouvido externo
é composto por duas partes, o pavilhão auditivo, composto de pele e cartilagem, e o canal
auditivo. Estas estruturas direcionam os sons do ambiente para as partes sensitivas do ouvido,
o ouvido médio e o ouvido interno que estão localizados seguramente dentro dos ossos do
crânio. No fim do canal auditivo se encontra uma membrana fina chamada de tímpano. Ondas
sonoras atingem o tímpano e o fazem vibrar. O ouvido médio é um conjunto de três pequenos
ossos, chamados de martelo, bigorna e estribo, o martelo está ligado ao tímpano e o estribo à
janela oval, juntos eles transferem a vibração para a cóclea que fica no ouvido interno a qual
transforma a vibração em impulsos e os manda para o cérebro (SMITH, 1998).
Figura 4: Anatomia do ouvido humano - https://www.anatomiaemfoco.com.br (2019)
17
2.3 ÁREA DE AUDIBILIDADE
De acordo com Everest (2001), a área de audibilidade humana foi obtida através de
grupos de ouvintes treinados que foram expostos a fontes sonoras e julgaram se o tom de uma
dada frequência era pouquissimamente audível, expresso pela curva A, ou se começava a
doer, curva B, conforme a figura 5. Essas duas curvas representam os extremos da nossa
percepção de sonoridade. A curva A, limiar da audição nos diz que o ouvido humano é mais
sensível perto de 3kHz, porque perto de 3kHz um som de nível mais baixo provoca um maior
limiar de resposta do que frequências mais altas ou mais baixas. Na região mais sensível, um
nível de pressão sonora de 0 dB mal pode ser ouvido por uma pessoa de acuidade auditiva
considerada normal. A curva B, representa o nível em cada frequência em que uma sensação
de cócegas é sentida nos ouvidos. Isso ocorre a um nível de pressão sonora de cerca de 120 ou
130 dB. Um maior aumento nos níveis resulta em um aumento na sensibilidade até que uma
sensação de dor é produzida. O limiar da dor, é um aviso de que o som está se tornando
perigosamente alto e que o dano auditivo é eminente ou já acorreu. Entre os limiares da
audição, curva A e B, é a área da audibilidade. É uma área com duas dimensões, sendo a
vertical nível de pressão sonora e a horizontal a gama de frequências que o ouvido consegue
perceber. Todos os sons que o ser humano percebe se encontram dentro desta área de audição.
Figura 5: Área de audibilidade - Adaptado (EVEREST, 2001)
18
2.4 ACÚSTICA DE ESPAÇOS FECHADOS
O som é originado quando um material ou objeto vibra. Essas vibrações se propagam
em meio solido, líquido ou gasoso na forma de onda que vai do emissor até o receptor. A
interação da onda sonora com a superfície do receptor pode alterar as características da onda
dependendo das propriedades da superfície do material ou objeto receptor. A onda sonora ao
se propagar em um ambiente se depara com barreiras e com isso pode ser absorvida,
transmitida, refletida, refratada e difratada da superfície como mostra a figura 6. O campo
sonoro complexo produzido pela multiplicidade de reflexões e o comportamento deste campo
de som tendo em vista que a energia sonora no cômodo pode aumentar e decair constituem a
acústica de espaços fechados (KADAM & NAYAK, 2016).
Figura 6: Fenômenos da propagação do som - http://www.yduka.com (2019)
2.4.1 Fenômenos de propagação do som
2.4.1.1 Reflexão
Segundo Everest (2001), se um som é emitido em um cômodo, ele propagará
radialmente em todas as direções. Quando as ondas sonoras encontram um obstáculo rígido
ou uma superfície lisa, como paredes, eles podem refletir e voltar com toda a sua energia sem
alterar suas características. O anglo de reflexão de uma onda sonora que veio da superfície
19
refletora é igual ao ângulo de incidência. O som é refletido por objetos que são grandes
comparados ao comprimento de onda do som incidente. Os sons de alta frequência sofrem
mais reflexões de que os de baixa frequência pois possuem comprimentos de onda menores, e
são refletidos por objetos pequenos. Estas frequências altas têm sido chamadas de frequências
especulares porque o som nessas frequências se comporta como raios de luz em um espelho.
A reflexão do som pode dar origem a outros fenômenos como a reverberação e o eco.
2.4.1.2 Absorção
Segundo Kadam e Nayak (2016) a onda sonora ao se deparar com um material ou uma
superfície de objeto interage com o mesmo e pode ser absorvida. Quando todas as ondas
sonoras emitidas são absorvidas pelo receptor, ocorre uma absorção sonora. É exatamente
como a esponja absorvendo água. A absorção sonora é um fenómeno importante no que diz
respeito ao isolamento acústico. Existem diferentes materiais disponíveis para absorção
sonora. Os absorvedores de som podem ser do tipo poroso ou ressonante. Materiais
absorvedores porosos são classificados como materiais fibrosos e espumas de células abertas.
Materiais fibrosos convertem a energia acústica em energia térmica quando as ondas sonoras
atingem o absorvedor. No caso de espuma, o deslocamento da onda sonora ocorre através de
uma passagem estreita de espuma e causa perda de calor. Absorvedores de ressonância são do
tipo mecânico, onde há uma placa sólida com um espaço de ar apertado por trás. Vale
ressaltar que alguns materiais, como a espuma, absorvem as ondas sonoras, enquanto o vidro
a bloqueia. A seleção do material a ser utilizado depende do uso final. Por exemplo, a sala de
escritório em um prédio pode ser projetada como som absorvente ou à prova de som.
A absorção sonora mede a quantidade de energia absorvida pelo material e é expressa
pelo coeficiente de absorção sonora (α). O coeficiente varia entre 0 e 1, onde 0 não é absorção
e 1 é a absorção mais alta ou total. A absorção sonora é importante para tornar o ambiente
acústico adequado para uma finalidade específica; por exemplo, em estúdios de gravação,
salões de conferência, salas de concerto e auditórios. O som de baixa frequência é
relativamente mais difícil de absorver do que o som de alta frequência. A tabela 2 mostra
alguns coeficientes de absorção sonora.
20
Tabela 2: Coeficientes de absorção
Material Frequência (Hz)
125 250 500 1000 2000 4000
Ar - - - 0,003 0,0007 0,02
Painel acústico 0,15 0,3 0,75 0,85 0,75 0,4
Gesso 0,03 0,03 0,02 0,03 0,04 0,05
Piso de concreto 0,02 0,02 0,02 0,04 0,05 0,05
Piso de madeira 0,15 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1
Piso de carpete 0,1 0,15 0,25 0,3 0,3 0,3
Parede de tijolo 0,05 0,04 0,02 0,04 0,05 0,05
Cortinas 0,05 0,12 0,15 0,27 0,37 0,5
Total absorvido por
uma pessoa sentada 0,18 0,4 0,46 0,46 0,51 0,46
Adaptado (GINN, 1978)
2.4.1.3 Transmissão
De acordo com Kadam e Nayak (2016), a transmissão sonora ocorre quando uma onda
sonora se propaga através do meio e objeto receptor sem ser absorvida ou refletida, e sem
nenhuma perda de frequência. Quando a onda sonora encontra uma barreira, parte da energia
da vibração é transferida para a barreira. A vibração resultante na própria barreira coloca o ar
em movimento do outro lado da barreira criando mais vibrações sonoras.
A massa, o amortecimento e a rigidez da barreira determinam sua resistência à
passagem das ondas sonoras. Quanto maior a massa, menos som é transmitido através da
barreira. A massa é especialmente importante para bloquear o som em frequências mais
baixas. Materiais de amortecimento diminuem as vibrações sonoras reduzindo a passagem do
som. Materiais de massa inerte são normalmente usados como materiais de amortecimento. Já
a rigidez da barreira também é um fator na transmissão de som, quanto mais flexíveis forem
os materiais das barreiras, menor será a transmissão (KADAM e NAYAK, 2016).
2.4.1.4 Refração
De acordo com Ballou (2008), a refração é a única forma de redirecionamento acústico
que não envolve algum tipo de objeto. Refração acústico é a flexão de uma onda sonora
causada por mudanças na velocidade do som através de um meio. A refração é
21
frequentemente vista como um fenômeno óptico, no entanto, a refração acústica ocorre
quando há gradientes de temperatura em um ambiente. Devido à velocidade de um som
depender da temperatura do ar, quando uma onda acústica passa por um gradiente de
temperatura, ela se dobrará em direção ao ar mais frio, devido ao fato da onda acústica se
deslocar mais rápido no quente do que no frio. Isso pode ocorrer em ambientes fechados, em
grandes salas, quando o ar-condicionado localizado no teto sopra o ar mais frio em uma sala
com ar mais quente abaixo, o som irá dobrar para cima até que a temperatura atinge o
equilíbrio. Na figura 7 pode ser observado o comportamento de uma onda sonora em dois
cenários diferentes.
Figura 7: Comportamento da onda sonora com diferença de temperaturas - Adaptado
https://www.researchgate.net
2.4.1.5 Difração
Segundo Olson (1940), a difração é a mudança na direção da propagação do som
devido à passagem do som em torno de um obstáculo. É sabido que o som viaja em torno de
um obstáculo. Quanto maior a relação entre o comprimento de onda e as dimensões do
obstáculo, maior a difração. A difração em torno da cabeça é importante tanto na fala quanto
na escuta. A difração de som por microfones e alto-falantes é importante no desempenho
desses instrumentos. Um exemplo de difração pode ser observado quando se ouve um trem
que passa atrás de uma parede. As baixas frequências do ronco do trem têm grandes
comprimentos de onda em relação à altura da parede, permitindo que se curvem sobre ela.
22
Isso pode também acontece em ambientes internos quando o som se dobra ao redor de
partições de escritório, pódios ou outros obstáculos comuns.
2.4.2 Reverberação
Conforme Ginn (1978) e Everest (2001), quando uma fonte de som é colocada em
uma sala, a intensidade do som medida num determinado ponto aumentará em uma série de
pequenos incrementos, devido a reflexões que chegam das paredes, chão e teto, até uma
posição de equilíbrio seja alcançada onde a energia absorvida pela sala é igual à energia
irradiada pela fonte sonora. Quando a fonte de som é abruptamente desligada a intensidade do
som na sala não vai desaparecer de repente, mas vai desaparecer gradualmente, sendo a taxa
de decaimento influenciada pela quantidade e posição do material absorvente na sala. Este
prolongamento do som é conhecido como reverberação e tem um peso muito importante na
qualidade acústica de um ambiente. Tanto que a reverberação era considerada a mais
importante característica de um espaço fechado para a fala ou música. Atualmente, é apenas
um dos vários parâmetros mensuráveis que definem a qualidade de um espaço.
2.4.3 Eco
O eco é um fenômeno que acontece pela reflexão sonora, quando o som refletido
chega ao ouvido com um atraso de 50 milissegundos do som direto, transformado esse tempo
em distância percorrida pelo som na velocidade de 340 m/s, ocorrerá eco se o percurso
realizado pelo som refletido e o som direto tiver uma diferença mínima de 17 metros. O eco é
um fenômeno indesejado é deve ser evitado em todos os lugares em que a acústica é
importante (SIMÕES, 2011).
2.4.4 Tempo de Reverberação
Segundo Vigran, (2008), o tempo de reverberação é definido como o tempo necessário
para o nível de pressão sonora em um espaço decair 60 dB a partir de um nível inicial, ou seja,
o nível antes da fonte sonora parar. Isso representa uma mudança na intensidade do som ou
potência sonora de um milhão, ou uma mudança de pressão sonora ou nível de pressão sonora
de mil. Simplificadamente é o tempo necessário para um som que é muito alto decair até ficar
23
inaudível. O tempo de reverberação pode ser calculado pela equação 10, conhecida como
fórmula de Sabine.
𝑅𝑇 =0,161 𝑉
𝐴 (Eq.10)
Onde:
RT = tempo de reverberação
V = Volume do ambiente (m3)
A = A absorção total do ambiente (m2)
2.4.5 Inteligibilidade
De acordo com Ginn (1978) e Rasmussen, Brunskog e Hoffmeyer (2012) ao projetar
uma sala para fala, o critério mais importante é que o orador deve ser distintamente e
prontamente ouvido por todos os membros da audiência. A inteligibilidade é uma medida
quantitativa do grau de clareza do discurso em várias posições em uma sala e depende de
fatores como o tempo de reverberação. A medida da inteligibilidade pode ser obtida por
testes de articulação. Estes testes consistem em ler em voz alta da plataforma do orador, uma
lista de palavras monossilábicas sem sentido. As pessoas na plateia então escrevem o que
pensam que ouviram. Uma análise dos percentuais de consoantes e vogais que foram ouvidos
corretamente é então executado para dar "o índice de articulação percentual" (P.S.A). Algo
falado de forma normal e conectada pode ser entendido mesmo que algumas das sílabas sejam
ininteligíveis. Isso se deve ao fato de que o ouvinte pode deduzir o significado da sentença
pelo contexto. Mesmo sob condições perfeitas, o valor máximo de P.S.A. obtido é
normalmente cerca de 95% devido a erros inevitáveis. Um P.S.A. de 80% permite que o
público entenda cada sentença sem esforço excessivo. Em uma sala onde o P.S.A. é cerca de
75%, o ouvinte tem que se concentrar para entender o que é dito enquanto abaixo de 65%, a
inteligibilidade é muito fraca.
24
2.4.6 Refletores de som
Conforme Arch (1964), refletores de som são utilizados quando for essencial preservar
a intensidade do som nas áreas mais remotas do ambiente. Se bem localizado os refletores de
som criarão um aumento notável no nível de som sobre a área em que se encontra os ouvintes.
Para ser um refletor o objeto tem que ser duro com uma dimensão mínima de 30 vezes o
comprimento de onda do som incidente. Refletores de som são bastante usados em auditório e
teatros para a apresentação de concertos de música. A figura 8 mostra o uso de refletores em
um auditório.
Figura 8: Refletores de som - https://kineticsnoise.com/interiors/ovation.html (2019)
2.4.7 Absorvedores porosos de som
Segundo Ballou (2008), absorvedores porosos são o tipo mais comum e familiar de
absorvedores de som disponíveis no mercado. Estão incluindo neles as fibras naturais (por
exemplo, algodão e madeira), fibras minerais (por exemplo, fibra de vidro e lã), espumas,
tecidos, tapetes, rebocos macios, dentre outros. A onda sonora faz com que as partículas de ar
vibrem dentro das profundidades de materiais porosos, e as perdas por fricção convertem
25
parte da energia sonora em calor. A quantidade de perda é uma função da densidade ou quão
bem embalados as fibras são. Se as fibras estiverem frouxamente embaladas, há pouca perda
de atrito. Se as fibras são comprimidas em uma placa densa, há pouca penetração e mais
reflexão da superfície, resultando em menos absorção.
2.4.7.1 Fibras minerais e naturais
De acordo com Ballou (2008), das variedades de fibra mineral, uma das mais
populares é o painel ou placa de fibra de vidro. As placas mais comuns encontradas no
mercado são as placas de densidade de 24 kg / m³, 48 kg / m³ e 96 kg / m³. Placas de
densidade média têm uma vantagem mecânica em que elas podem ser cortadas com uma faca
e prensadas no lugar. Isso é mais difícil com materiais que têm uma densidade menor como a
placa de 24 kg / m³ usada em isolamento de edifícios. Quanto mais densa a placa, maior a
custo. A maioria dos efeitos acústicos são alcançados pela placa de fibra de vidro 48 kg / m³,
embora alguns consultores especifiquem o uso de um material de 96 kg / m. É comum os
consultores especificarem regularmente absorvedores que são compostos por múltiplas
densidades, por exemplo, combinação das três densidades. Na teoria, um absorvedor de
múltipla densidade, supondo que o material menos denso seja exposto à fonte sonora e que a
densidade aumente gradualmente em direção à parede, será tão bom quanto ou melhor do que
um absorvedor de densidade única da mesma espessura. Na prática, isso tende a ser verdade.
A absorção de baixa frequência da energia sonora é muito maior com os materiais mais
espessos. No entanto, às vezes, é mais economicamente viável usar materiais mais finos de
fibra de vidro e providenciar um espaço vazio por trás. Placas de fibra mineral podem ser
vistas na figura 9.
Materiais de fibra natural usados em aplicações acústicas incluem fibras de madeira e
fibras de algodão. A maioria dos absorvedores fibrosos será coberta com tipo de acabamento
de tecido acusticamente transparente que é tanto decorativo e prático. O acabamento é prático
porque as fibras dos materiais de fibra mineral podem ser transportadas pelo ar e podem
causar irritações ao serem respiradas. Em termos de facilidade de instalação, as fibras naturais
são melhores que as minerais, uma vez que elas não causam a coceira associada com o
manuseio de placas de fibra mineral, além de também poderem ser instaladas sem cobertura
(BALLOU, 2008).
26
Figura 9: Placas de fibra mineral - https://www.auralex.com/product/mineral-fiber-insulation
(2019)
2.4.7.2 Espuma acústica
Conforme Everest (2001), existem vários tipos de espumas de células abertas com
aplicações acústicas. Espumas de células fechadas também encontram aplicações em acústica,
mas principalmente como substratos a partir da qual podem ser formados difusores acústicos.
A maioria das espumas utilizadas como absorvedores acústicos com aplicações arquitetônicas
são de poliuretano, que pode ser vista na figura 10, e de melamina. Ao contrário de placas
fibrosas, painéis de espuma são fáceis de cortar e podem ser esculpidos em formas e padrões.
Figura 10: Espuma acústica de poliuretano - https://br.freepik.com/fotos-gratis/espuma-
acustica-no-estudio_1271255.htm (2019)
27
Em geral, as espumas acústicas são de menor densidade que materiais fibrosos, isto
significa que os painéis de fibra mineral tendem a fornecer coeficientes de absorção maior que
os painéis de espuma de mesma espessura. No entanto, espumas acústicas são geralmente
instaladas sem qualquer cobertura decorativa, o que pode torná-las mais econômicas.
Espumas de melamina, são de cor branca e têm uma maior resistência ao fogo em relação às
espumas de poliuretano. No entanto, as espumas de melamina geralmente têm menor
coeficiente de absorção e são menos flexíveis, tornando-os mais propensos a danos que as
espumas de poliuretano (EVEREST, 2001).
2.4.7.3 Tratamentos aplicados com spray e espátula
De acordo com Ballou (2008), alguns tratamentos acústicos podem ser aplicados por
spray ou espátula. Muitos são aplicados, e finalizados de forma parecida com a do gesso
padrão e são até mesmo pintáveis. Processos e ligações químicas especiais proporcionam a
estes tipos de materiais suas qualidades de absorção. Alguns têm a base de gesso, que pode
fornecer uma aparência semelhante ao gesso normal. Emplastros acústicos tendem a fornecer
boa absorção de sons de alta frequência, mas não oferecem boa absorção de sons de baixa
frequência, especialmente quando aplicado em camada fina, menor que 2,5 cm de espessura.
Os emplastros acústicos podem ser uma opção econômica ao considerar espaços que exijam
grandes áreas de absorção como por exemplo, um teto de ginásio. Alguns tratamentos
aplicados com spray podem fornecer proteção contra o fogo bem como isolamento térmico.
Eles também são populares em aplicações de preservação histórica, onde a aparência estética
de uma superfície não pode ser alterada, mas a acústica deve ser melhorada para fornecer
melhores comunicações no espaço. A figura 11 mostra uma aplicação de tratamento acústico
com spray.
28
Figura 11: Tratamento aplicado com spray - https://monoglass.com/monoglass-2/ (2019)
2.4.7.4 Carpete e cortinas
Segundo Everest (2001), o carpete comumente domina o quadro acústico em espaços
como salas de estar, estúdios de gravação e igrejas. É aquela comodidade que o proprietário
muitas vezes especifica com antecedência e a razão é muitas vezes mais pelo conforto e
aparência do que pela acústica. O carpete é poroso e absorvedor de som, principalmente de
sons de alta frequência. Por ser um absorvedor de alta frequência, o tapete deve ser usado com
cautela como tratamento acústico em um cômodo. O carpete pode fazer um baixo bem
equilibrado parecer pesado por causa de sua absorção excessiva de alta frequência. Os vários
tipos de carpete têm diferentes características de absorção. Em geral, a absorção sonora
aumenta com peso e a espessura do carpete.
As cortinas também são absorvedores porosos de som. Além do tipo e espessura do
material, a quantidade de dobras tem um efeito sobre as quão bem cortinas podem absorver o
som. A distância com a qual a cortina é pendurada em relação a parede que é uma superfície
reflexiva também exerce grande influência sobre sua eficiência de absorção (EVEREST,
2001).
29
2.4.8 Absorvedores discretos
De acordo com Ballou (2008), absorventes discretos podem ser literalmente qualquer
coisa. Até mesmo as placas acústicas ou o painel de espuma são absorvedores discretos. No
entanto no contexto dos tratamentos acústicos, existem duas classes de absorvedores discretos
que nunca devem ser ignoradas: pessoas e mobiliário.
2.4.8.1 Pessoas e assentos
Em muitos grandes espaços, as pessoas e os lugares em que se sentam são o maior
tratamento acústico na sala. Qualquer análise acústica de espaços suficientemente grandes
deve incluir as pessoas nos cálculos. Como os assentos comportar-se acusticamente quando
estão vazios é outra consideração importante. Cadeiras de madeira vazias não absorvem tanto
quanto as pessoas sentadas nelas. Assentos fortemente acolchoados podem absorver tanto som
quanto um indivíduo sentado (BALLOU, 2008).
2.4.8.2 Mobiliário e objetos
Qualquer pessoa que tenha se mudado para uma nova casa experimentou o poder de
absorção sonora do mobiliário. Cômodos simplesmente não soam iguais quando não estão
cheios com cadeiras e estantes e mesas finais e bugigangas e assim por diante. Mesmo na vida
inexperiente espaços em nossas casas, a adição de até mesmo um pequeno número de itens
pode alterar o caráter acústico da sala. Portanto no projeto de acústica é muito importante
prever o mobiliário que será posto futuramente no ambiente e estimar sua influência acústica
(BALLOU, 2008).
2.5 ACÚSTICA DAS EDIFICAÇÕES
A acústica das edificações visa garantir a qualidade acústica de uma construção como
um todo, focando na transmissão de som de uma sala para outra e propriedades de isolamento
acústico de elementos de construção, isto é, paredes, pisos, portas e janelas. Isolamento
acústico é especialmente pertinente ao projetar edificações de vários cômodos, como blocos
30
de apartamentos, hospitais, escolas e universidades, onde praticamente todo o ruído intrusivo
é considerado altamente indesejável.
2.5.1 Geração de som
Segundo Vigran (2008) e Ginn (1978), o som pode propagar-se por todo uma
edificação, seja pelo ar ou através da estrutura da edificação. Mecanismos de geração de som
podem, portanto, ser dividido em dois grupos gerais. Um grupo consiste naquelas fontes que
geram som diretamente no ar, como a voz, e alto-falantes. Isolamento contra esse som é
chamado isolamento acústico aéreo. O outro grupo consiste naquelas fontes sonoras que
atuam diretamente na estrutura da edificação, geralmente por meio de equipamentos de
impacto ou vibração. Então a transmissão do som é através da estrutura. Exemplos são passos,
instalações ruidosas de canalização e portas batendo. Na verdade, esse tipo de ruído é uma
combinação de ruído aéreo e de impacto porque os impactos produzirão ruído aéreo e esse
ruído aéreo será transmitido. No entanto, em quase todos os casos, o ruído produzido em um
cômodo pela transmissão do ruído de impacto predominará. Existem também outros tipos de
mecanismos geradores de som, como explosões, e há casos em que a energia térmica pode se
transformar diretamente em energia acústica.
2.5.2 Isolamento acústico
De acordo com Jacobsen et al (2011), uma onda sonora incidente em uma parede ou
qualquer outra superfície que separa dois cômodos adjacentes é parcialmente refletida de
volta ao cômodo de origem, parcialmente dissipada como calor dentro do material da parede,
parcialmente propagada para outras estruturas de conexão e parcialmente transmitida para o
cômodo receptor. O isolamento acústico tem como objetivo reduzir os níveis de pressão
sonora produzidos no cômodo receptor devido a uma fonte agindo no outro cômodo.
2.5.3 Isolamento acústico de sons aéreos
Segundo Ginn (1978), uma fonte de ruído operando em um cômodo produzirá um
campo de som reverberante que incide sobre todas as superfícies da sala. O incidente de
energia sonora sobre a parede divisória dependerá da potência de saída da fonte e da absorção
31
sonora na sala. Parte dessa energia será propagada através da parede até o limite com o
cômodo receptor. Neste limite, as impedâncias relativas do material da parede e do ar irão
determinar a porcentagem de energia transmitida para o cômodo de recepção. As ondas
sonoras incidentes devido a suas flutuações de pressão, farão com que toda a parede seja
forçada a vibrar. A parede vibrante, agindo exatamente da mesma maneira que um alto-
falante, então irradia energia acústica no cômodo adjacente. A quantidade de radiação da
parede e, portanto, o isolamento acústico fornecido pela parede depende da frequência do
som, da construção e do material da parede e acima de tudo do seu peso. Como se pode
imaginar, quanto mais massiva a parede, mais difícil é para as ondas sonoras fazerem-na
vibrar.
O isolamento acústico característico de uma parede é geralmente expresso em termos
de índice de redução sonora, R, expresso pela equação 11.
R = 10 log10 (𝑊1
𝑊2) 𝑑𝐵 (Eq.11)
Onde:
W1 = Potência sonora incidente no elemento separador
W2 = Potência sonora transmitida pelo elemento separador.
R = Índice de redução sonora
O índice de redução sonora, também conhecido como perda de transmissão, depende
do ângulo de incidência do som impactante. Se os campos de som nas duas salas forem
difusos e o som for transmitido apenas através da parede divisória, o índice de redução sonora
será dado pela equação 12.
R = 𝐿1 − 𝐿2 + 10 log10 (𝑆
𝐴) 𝑑𝐵 (Eq.12)
32
Onde:
L1 = Nível de pressão sonora média no cômodo de origem
L2 = Nível de pressão sonora média no cômodo receptor
S = Área do elemento separador;
A = Área de absorção sonora equivalente do cômodo receptor
R = Índice de redução sonora
Exceto em sala especialmente projetadas em laboratórios de transmissão, em situação
normal, existe um grande número de caminhos de transmissão para a energia sonora em uma
edificação. Como indicado na figura 12, a energia sonora pode, além de ser transmitida
diretamente através da divisória da parede, ser transmitida através da transmissão indireta ou
flanqueante, via formações de fendas, para fora e através de janelas, através de um duto de
ventilação comum, via dutos de cabos entre outros (VIGRAN, 2008).
Figura 12: Caminhos possíveis de transmissão sonora entre cômodos - Adaptado (GINN, 1978)
Para dar conta da transmissão flanqueante, a quantidade conhecida como índice de
redução sonora aparente, R ', é usada, e é dada pela equação 13.
33
R′ = 10 log10 (𝑊1
𝑊2) 𝑑𝐵 (Eq.13)
Onde:
W1 = Potência sonora incidente no elemento separador
W2 = Potência sonora total transmitida para o cômodo receptor
R ' = Índice de redução sonora aparente
2.5.4 Isolamento acústico ao ruído de impacto
De acordo com Ginn (1978), fontes de som de impacto como passos sobre o piso
atuam diretamente na estrutura da edificação, fazendo com que a estrutura vibre e irradie
energia acústica no cômodo receptor.
A característica de isolamento de impacto de um piso é geralmente expressa em
termos do nível de pressão sonora de impacto, Li, que é a pressão sonora média numa banda
de frequências específica no cômodo receptor, quando o piso em teste está sob influência de
uma fonte de impacto padronizada. Para permitir o efeito da absorção do som que ocorre no
cômodo receptor, uma correção é aplicada ao nível de pressão sonora de impacto produzindo
a quantidade conhecida como nível de pressão sonora de impacto normalizado definido pela
equação 14.
𝐿𝑛 = 𝐿𝑖 − 10 log10 (𝐴0
𝐴) 𝑑𝐵 (Eq.14)
Onde:
Ln = Nível normalizado de pressão sonora de impacto
Li = Nível de pressão sonora de impacto
A0 = 10 m2 de área de absorção de referência
A = Área de absorção equivalente medida no cômodo receptor
A melhoria do isolamento sonoro de impacto, isto é, a redução do nível de pressão
sonora de impacto, é a diferença entre o nível médio de pressão sonora no cômodo receptor
34
antes e depois de algum tratamento no piso, como a instalação de um revestimento, um piso
flutuante ou um teto falso. Geralmente essa melhoria é muito pequena, portanto, máquinas e
outras fontes que possam produzir o ruído de impacto e sejam suportados pela estrutura
devem ser isolados da estrutura do edifício principal sempre que possível.
2.5.5 Índice de redução de som aéreo em parede sólida e homogênea
Segundo Ballou (2008) e Ginn (1978), a relativa importância dos diferentes
mecanismos de transmissão sonora através de um sólido varia ao longo do intervalo de
frequência de áudio. Uma parede sólida possui as qualidades de rigidez e massa e pode,
assim, exibir ressonância e efeitos de modo. Em baixas frequências, a transmissão depende
principalmente do a rigidez da parede, isto é, o amortecimento e a massa não são importantes.
Em frequências ligeiramente mais altas, a ressonância da parede controla seu comportamento.
A uma frequência de cerca de duas vezes a frequência de ressonância mais baixa, a parede
tende a se comportar como um conjunto de pequenas massas e é chamada de massa
controlada. Das considerações teóricas da transferência de energia de uma onda sonora
incidente aleatória para as partículas da parede e depois para o ar do outro lado, pode se
derivar a relação conhecida como Lei da massa que pode ser expressa pela equação 15.
R = 20 log10(𝑓𝑀) − 47 𝑑𝐵 (Eq.15)
Onde:
f = Frequência do som incidente
M = Densidade superficial da parede
R = Índice de redução sonora
Esta relação fornece o índice de redução sonora máximo teórico para uma incidência
aleatória. A Lei das Massas só deve ser usada para dar uma guia para o isolamento obtenível.
Na prática, o isolamento acústico obtido é sempre alguns decibéis menor que o máximo
teórico. Na região da massa controlada o índice de redução sonora aumenta a uma taxa de
cerca de 6 dB para cada duplicação da frequência, isto é, 6 dB por oitava, e cerca de 6 dB para
cada duplicação da densidade de superfície, o que significa, para um material particular, a
35
duplicação da espessura. A região da massa controlada se estende até a frequência crítica.
Esta é a frequência na qual o comprimento de onda das ondas de flexão na parede é o mesmo
que o comprimento de onda do som irradiado no cômodo receptor ou, em outras palavras, a
menor frequência capaz de provocar o efeito de coincidência. Acima da frequência crítica a
rigidez da parede novamente desempenha um papel importante.
A figura 13 mostra as quatro regiões diferentes no domínio de frequência de uma
parede. Nela se percebe que a Lei de massa é um importante efeito na determinação do
desempenho da barreira, mas a ressonância e o efeito da coincidência causam desvios
significativos.
Figura 13: Regiões do domínio de frequência de uma parede - Adaptado (BALLOU, 2008)
2.5.6 Efeito da coincidência
O efeito de coincidência é esperado quando uma placa elástica homogênea fina é
excitada em vibração de flexão por ondas acústicas. Em uma certa frequência, quando o
comprimento de onda da onda de flexão é equivalente ao da onda acústica incidente que é
projetada na placa, os dois tipos de ondas ressoam, o que leva à coincidência das ondas
(GAUNAURD e WERBY, 1991).
36
Segundo Ginn (1978), para uma certa frequência e um certo ângulo de incidência, as
oscilações de flexão do painel serão amplificadas e a energia sonora serás transmitido através
do painel com atenuação reduzida. O som incidente cobre uma ampla gama de frequências e
chega em todos os ângulos, mas o resultado é que o efeito de coincidência cria um " buraco
acústico” em uma faixa estreita de frequências dando origem ao que é chamado de quebra da
coincidência na curva do índice de redução sonora. Esta queda ocorre acima de uma
frequência crítica, que é uma função complexa das propriedades do material. O efeito da
coincidência pode ser visto na figura 14.
Figura 14: Efeito da coincidência (GINN, 1978)
A condição para a ocorrência do efeito da coincidência é dada pela equação 16.
sin 𝜃 =𝜆
𝜆𝐵 (Eq.16)
Onde:
l = comprimento de onda sonora no ar
lB = comprimento de onda sonora na parede
37
Quando o som incidente e tem uma frequência fixa, o ângulo no qual ocorre a
coincidência é definido como o ângulo de coincidência. Quando o ângulo é fixo, a frequência
em que ocorre a coincidência é definida como a frequência de coincidência.
A tabela 3 lista a frequência crítica para alguns materiais de construção comuns.
Tabela 3: Frequências críticas
Material Espessura (cm) Frequência crítica (Hz)
Parede de tijolo 25,40 67
Parede de tijolo 12,70 130
Parede de concreto 20,32 100
Placa de vidro 0,63 1600
Madeira compensada 1,90 700
Adaptado (BALLOU, 2008)
2.5.7 Curvas NCB
Segundo Everest (2001), a decisão mais importante no que diz respeito ao ruído é a
seleção de uma meta de nível de ruído. A abordagem quase que universal para isso está
incorporada na família de curvas do Critério de Ruído Balanceado (NCB), que pode ser visto
na figura 15. A seleção de um desses contornos pelo projetista estabelece o nível máximo
admissível de pressão sonora em cada banda de oitava que ele deseja para um determinado
ambiente. Estabelecer um limite de ruído dessa forma, através das curvas facilita a posterior
checagem por instrumentos. A inclinação descendente dessas curvas reflete tanto a menor
sensibilidade do ouvido humano em baixas frequências e o fato de que a maioria dos ruídos
com energia distribuída caem com a frequência. Para determinar se o ruído em um
determinado cômodo atende ao limite da curva selecionada, são feitas leituras do nível de
pressão sonora em cada oitava e depois esses valores são plotados no gráfico da figura 15 e
então se faz a verificação.
38
Figura 15: Curvas NCB - Adaptado (BALLOU, 2008)
2.5.8 Isolamento acústicos em elementos construtivos
Os sistemas de isolamento devem ser tratados de forma holística considerando
paredes, tetos, pisos, janelas, portas como partes de todo um sistema de isolamento. A
vibração usa todos os caminhos possíveis quando se viaja de um ponto para outro. Por
exemplo, se pretende-se construir uma sala de som diretamente abaixo de um outro cômodo,
pode-se supor que se deve prestar uma atenção especial ao teto, o que é correto. Contudo,
muitas vezes existem caminhos que permitiriam a vibração contornar o teto. Todos esses
caminhos de flanqueamento devem ser contabilizados se o isolamento entre dois espaços for
desejado (BALLOU, 2008).
39
2.5.8.1 Construção das paredes
Segundo Ballou (2008) e Ginn (1978), as partições acústicas são complexas e exibem
diferentes graus de isolamento em diferentes segmentos do espectro. É, portanto, importante
que o projetista saiba quais frequências que se deseja isolar. Quanto mais massa a parede tiver
e quanto mais alta for a capacidade de amortecimento do material, menor serão os problemas
introduzidos pela ressonância. Geralmente não é possível reduzir a rigidez de um elemento
existente, mas os efeitos da rigidez podem às vezes ser reduzidos, aumentando o
amortecimento no elemento. O amortecimento só é eficaz nas faixas de frequências onde o
efeito da ressonância e da coincidência ocorrem. Não há praticamente nenhum efeito sobre o
índice de redução sonora, devido ao amortecimento, na faixa de frequências em que a lei de
massa se aplica. Comparando a eficácia relativa de várias configurações de paredes, a Lei da
massa oferece a aproximação mais facilmente acessível. No entanto, a maioria das partições
acústicas práticas têm um desempenho melhor, isto é, elas conseguem um isolamento melhor
do que o que é previsto pela lei da massa. Se um espaço com ar for adicionado como na
construção de parede dupla, isso introduz um elemento além da massa e geralmente leva a um
melhor isolamento.
2.5.8.2 Paredes duplas
Conforme Ginn (1978), o isolamento de uma parede pode ser melhorado aumentando
sua massa, mas este processo só pode continuar até um certo ponto. Por exemplo, se uma
divisória de escritório da massa superficial de 50 k g / m2 for substituída por uma parede de
concreto espessa de 200 kg / m2, a melhoria no isolamento será de cerca de 10 dB. O aumento
no custo e no peso pode ser justificável em certos casos. Se, no entanto, já existir uma parede
de tijolos e se procura uma melhoria de 10 dB no isolamento, quadruplicar a massa do tijolo
não seria algo viável, além de o fato de que, nesses altos valores de isolamento acústico, as
paredes flanqueantes constituem os principais caminhos de transmissão. Uma maneira de
aumentar o isolamento seria construir uma segunda parede atrás da primeira. No entanto duas
paredes idênticas juntas não oferecem o dobro do isolamento de uma única parede. Isso só
aconteceria se as paredes não tivessem nenhuma ligação entre elas e estivessem separadas por
uma distância considerável o que não seria prático. Na prática, porém, as paredes geralmente
têm suportes comuns nas bordas e é raro encontrar uma parede dupla com uma cavidade mais
larga que alguns centímetros.
40
Em baixas frequências, o ar entre as duas folhas as une. Portanto, existe uma
frequência de ressonância, que é determinada pela massa das folhas e pela largura da
cavidade. Na frequência de ressonância há uma queda acentuada no valor do isolamento. Essa
ressonância pode ser consideravelmente reduzida revestindo a cavidade com um material
absorvente, como lã mineral ou fibra de vidro.
2.5.8.3 Portas
Segundo Arch (1964), as portas são elementos acusticamente fracos das paredes. Isso
se deve ao fato de que, sua densidade é normalmente menor do que a parede na qual elas estão
inseridas, e os espaços ao redor de suas bordas, a menos que selados, oferecem passagem para
a transmissão de ruído. Portas isolantes de som devem ser sólidas e pesadas, com todas suas
bordas bem vedadas. Borracha, espuma de borracha ou tiras de espuma plásticas, podem ser
usadas para selar as bordas das portas, elas devem ser instaladas de modo que elas fiquem
ligeiramente comprimidas entre a porta e o marco quando a porta estiver na posição fechada.
Há diversas portas acústicas no mercado com grande capacidade de isolamento, no entanto
elas possuem alto custo. Há também a possibilidade de se construir as portas com boas
propriedades acústicas, um exemplo preencher uma porta oca com areia.
2.5.8.4 Janelas
Conforme Woolworth e Phinney (2015), a massa da parede externa desempenha um
papel importante no controle acústico no que diz respeito à limitação do ruído de fundo de
fontes tais como tráfego, aeronaves e atividades no pátio. Janelas com vedações bem
conservadas controlam o conforto acústico assim como o conforto térmico.
Segundo Ginn (1978), o isolamento da fachada externa é normalmente, mas nem
sempre, determinado pelo isolamento das janelas. Quando é necessário um elevado grau de
isolamento, é essencial que sejam utilizadas janelas fixas, o que significa que é necessário um
sistema de ventilação mecânica. O isolamento proporcionado por uma janela é mais difícil de
estimar do que o de uma parede porque o isolamento é mais dependente das dimensões da
janela e o efeito de coincidência desempenha um papel importante. Tal como acontece com as
41
paredes e portas, pode obter-se uma melhoria no isolamento de uma janela utilizando uma
construção de folha dupla, isto é, duas vidraças de vidro separadas por uma abertura de ar. O
vidro duplo (isto é, uma janela dupla) pode ser usado como um eficiente isolador de som,
desde que a largura da cavidade seja de pelo menos 75mm. Uma melhoria adicional no
isolamento é obtida colocando um material absorvedor de som nos lados da moldura da janela
dentro da cavidade.
2.5.8.5 Sistema de piso e teto
De acordo com Ballou (2008), construir paredes de alto desempenho acústico em
torno de um cômodo é fútil, a menos que seja dada atenção semelhante ao sistema de piso e
teto acima do cômodo e ao piso do próprio. Ruídos de impacto no andar acima do cômodo são
facilmente transmitidos através da estrutura do teto e irradiados para o cômodo abaixo, a
menos que sejam tomadas precauções. O ruído de impacto produzido no andar de cima é
transmitido através das vigas para o diafragma do teto abaixo e irradiado com pouca perda
para a sala abaixo. O carpete no piso do andar de cima amolece o impacto dos passos, mas é
de pouca massa e, portanto, tem pouco efeito na transmissão de sons transmitidos pela
estrutura. Colocar um material absorvente no forro não tem tanto resultado. Um meio
eficiente é dissociar o piso do andar de acima do teto do cômodo de baixo, suspendendo todo
o teto por uma suspensão resiliente conhecido com sistema de piso flutuante ou isolado.
Muitas variáveis devem ser consideradas ao projetar pisos isolados. Essas variáveis incluem
custo, limites de carga da estrutura existente, o isolamento desejado e o espectro do ruído.
2.5.8.6 Piso flutuante
Segundo Ginn (1978), um dos meios mais práticos de obter isolamento acústico de
ruído de impacto em uma edificação é usar uma construção de piso flutuante como mostra a
figura 16. Um piso flutuante repousa sobre o piso estrutural, mas é separado por um suporte
resiliente, como uma manta de lã mineral. A construção pode ser considerada como um
sistema de elemento amortecedor de molas em massa. É de vital importância em qualquer
construção de piso flutuante que o elemento resiliente não seja encurtado por uma conexão
mecânica rígida. Essas conexões, que permitem que o som seja transmitido através do
elemento, são às vezes chamadas de pontes sonoras. A frequência de ressonância do piso deve
42
ser escolhida para ser muito baixa, de preferência menos de 20 Hz, caso contrário, o
isolamento na ressonância é menor do que se o piso flutuante não tivesse sido construído.
Deve ser dada uma atenção particular aos conduítes elétricos, tubos hidráulicos e
rodapés, a fim de evitar uma conexão sólida entre o piso estrutural e o piso flutuante. Tubos e
conduítes devem ser revestidos com um material como feltro de betume ou um revestimento
de borracha e os rodapés devem ser isolados do piso flutuante por papel de feltro ou um
material similar. Deve-se notar que uma construção de piso concebida para reduzir a
transmissão de ruído de impacto para outras salas não proporciona necessariamente um baixo
nível de ruído na sala em que a fonte de impacto é produzida. A figura 6 mostra um modelo
de piso flutuante.
Figura 16: Piso Flutuante - Adaptado (GINN, 1978)
2.5.8.7 Tetos
Conforme, Ginn (1978), existem dois tipos de construção de tetos que podem ser
utilizados para reduzir a radiação do som dos pavimentos devido aos impactos, são eles o teto
falso e o teto suspenso. Tetos falsos são tetos que são independentes da estrutura do teto do
piso principal. Tetos suspensos são tetos que são pendurados no piso estrutural por fios ou
cabides resilientes. Deve notar-se que estes tetos reduzem o nível de ruído apenas na sala
43
onde estão instalados e que não reduzem a radiação do som das paredes laterais. Eles, no
entanto, melhoram o isolamento tanto pelo impacto quanto pelos sons aéreos. Tais tetos não
são geralmente recomendados como um meio de melhorar o isolamento acústico, pois eles
não são muito eficazes. Se fosse usar somente o teto para melhorar o isolamento de um piso
existente, o teto precisaria ser tão pesado que não seria praticável construí-lo. Se um piso
flutuante tiver que ser construído, não de terá nenhum ganho extra com a adição de um teto
suspenso ou falso. Se, no entanto, um soalho existente não puder ser perturbado e for
colocada uma camada resiliente para melhorar o isolamento sonoro de impacto, então a
adição de um teto suspenso pesado pode ser utilizada para proporcionar uma melhoria no
isolamento do som transportado pelo ar.
2.5.9 Sistemas de climatização
Conforme Ballou (2008), quando se considera sistemas de climatização, lida-se com
sistemas que violam o escudo acústico projetado para manter o ruído fora do ambiente,
produzem ruídos consideráveis e fornecem um caminho para o ruído migrar facilmente de um
espaço para outro. Sistemas de climatização podem às vezes minar todos os esforços de
isolamento. Muitas vezes, a solução mais barata para fornecer um sistema de climatização
para espaços sensíveis ao som, é usar unidades de janela que são desligadas quando a
tranquilidade é necessária. Se esta solução não for aceitável, e sistemas de distribuição central
devem ser usados, o projetista deve entender que o sucesso exigirá engenharia e gastos
significativos. É importante entender que os sistemas de climatização encontrados na maioria
das residências ou mesmo em espaços comerciais ou de escritórios são totalmente
inadequados para uso em espaços críticos de ruído. Ao contrário dos sistemas residenciais que
frequentemente usam sistemas de alta eficiência que fornecem baixos volumes de ar frio a
altas velocidades, sistemas de baixo ruído exigem alto volume de ar frio e baixa velocidade.
Muitos sistemas comerciais utilizam dutos de fornecimento e o retorno depende de
vazamentos sob portas ou espaços comuns de circulação de ar nos tetos. Para atingir um baixo
nível de ruído, tanto o fornecimento quanto o retorno devem ser realizados individualmente
para cada cômodo.
Conforme Everest (2001), o primeiro passo na redução do ruído do sistema de
climatização é a localização inteligente do maquinário. O ideal é localizar o equipamento o
44
mais distante possível das áreas sensíveis ao som. O próximo passo é considerar alguma
forma de isolamento contra vibrações transmitidas pela estrutura. Se o equipamento for posto
sobre uma laje de concreto, esta laje deve ser isolada da laje do piso principal. Outras
precauções incluiriam, suportes de isolamento de vibração adequados, projetados com
precisão. É aconselhável usar juntas flexíveis em tubos e dutos que saem do cômodo onde fica
o maquinário.
Para reduzir o ruído transmitido pelos dutos, várias técnicas podem ser empregadas,
tais como o revestimento dos dutos com material absorvedor de som, a inclusão de uma
câmara de admissão no sistema, utilização de curvas e mudanças suaves da área da seção
transversal dos dutos, a inserção de atenuadores comercialmente disponíveis e o uso de
palhetas para manter um fluxo de ar não turbulento (GINN, 1978).
A aplicação de materiais absorventes de som nas superfícies internas dos dutos é um
método padrão de redução dos níveis de ruído. Tal revestimento vem sob a forma de placas
rígidas e mantas e em espessuras de 3,8 cm a 5 cm. Tal revestimento acústico também serve
como isolamento térmico quando é necessário. A atenuação aproximada oferecida pelo
revestimento dos dutos depende do tamanho do duto. Quanto ao formato, a atenuação do duto
é muito menor nos dutos redondos do que nos dutos retangulares, com áreas de seção
transversal comparáveis (EVEREST, 2001).
Câmaras de admissão são a única solução eficaz para o ruído de baixa frequência. As
câmaras devem ser feitas com o maior tamanho possível e devem ser revestidas com uma
camada espessa de material absorvente de som. A absorção adicional pode ser obtida
instalando deflectores dentro da câmara. Os espaços que ocorrem naturalmente na construção
de edifícios modernos, como o espaço sob escadas podem ser usados como câmaras de
admissão (GINN, 1978).
2.6 TRATAMENTOS ACÚSTICOS E SEGURANÇA
Segundo Ballou (2008), a consideração mais importante ao selecionar tratamentos
acústicos é a segurança. Por exemplo, tratamentos acústicos de amianto - que eram bastante
populares há várias décadas - devem ser evitados por causa dos riscos inerentes à saúde
45
associados ao manuseio de materiais de amianto e à respiração de suas fibras. Os tratamentos
acústicos terão que atender a quaisquer códigos de construção e padrões de segurança
aplicáveis a serem usados em uma instalação específica. Instalações específicas também
podem ditar que certos materiais específicos sejam evitados por causa de alergias ou uso
especial da instalação como por exemplo, assistência médica ou instalações correcionais. Uma
vez que muitos tratamentos acústicos serão pendurados em paredes e tetos, somente os
métodos de montagem aprovados pelo fabricante devem ser usados para evitar ferimentos
causados pela queda de objetos. As duas preocupações mais comuns de saúde e segurança
para materiais de tratamento acústico são a inflamabilidade e respirabilidade. Os tratamentos
acústicos não devem apenas atender aos códigos de segurança contra incêndio aplicáveis,
mas, em geral, não devem ser inflamáveis. Alguns exemplos de uso inadequado de material
isolante foi o incêndio da boate Kiss em Santa Maria que teve como principal agravante as
espumas isolantes de poliuretano do teto que eram altamente inflamáveis e produziam gás
cianídrico quando queimada. E o exemplo mais recente, o incêndio no Centro de Treinamento
do Flamengo que foi acelerado também pela presença de espuma de poliuretano nas paredes.
Conforme Ballou (2008), com relação à respirabilidade, precauções devem ser
tomadas se o material de tratamento acústico contiver fibras que possam ser respiradas ou
irritantes para a pele. As fibras de muitos tratamentos acústicos comuns, como fibra de vidro e
painéis de lã mineral, são irritantes para a respiração e a pele, mas são inofensivos quando os
tratamentos são instalados em sua configuração final, geralmente com um tecido ou outro
material que envolve a placa fibrosa. No entanto, precauções como usar luvas e máscaras
respiratórias devem ser tomadas ao manusear as matérias-primas ou ao instalar os painéis.
Além disso, os painéis danificados devem ser reparados ou substituídos, a fim de minimizar a
possibilidade de as fibras ficarem no ar.
46
3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL
A realização do procedimento experimental teve como objetivo analisar os níveis de
pressão sonora em salas de aula de uma instituição de ensino superior seguindo as indicações
da norma NBR 10152/2017.
3.1 NBR 10152/2017
A norma brasileira NBR10152/2017 (Acústica - Níveis de pressão sonora em
ambientes internos a edificações) estabelece os procedimentos técnicos a serem adotados na
execução de medições de níveis de pressão sonora em ambientes internos a edificações, e
também estabelece valores de referência para avaliação de ambientes em função da finalidade
de uso. Os valores de referência apresentados na norma foram estabelecidos visando a
preservação da saúde e do bem-estar humano. A norma recomenda aos construtores,
empreendedores, incorporadores, projetistas, usuários e ao poder público a adoção de tais
valores de referência para o adequado uso dos diferentes ambientes internos de uma
edificação (NBR10152, 2017).
A norma apresenta dois métodos de avaliação, o método simplificado e o método
detalhado. Para o procedimento experimental desse trabalho foi utilizado o método
simplificado. O método simplificado é utilizado para avaliações com base na análise dos
níveis globais de pressão sonora já o método detalhado é utilizado para avaliações, com base
na análise dos níveis de pressão sonora global e espectrais nas bandas de 1/1 de oitava.
Conforme o método escolhido a norma orienta quando ao procedimento de medição e quais
parâmetros devem ser avaliados, para o método simplificado a norma estabelece que sejam
determinados o nível de pressão sonora equivalente ponderada em A, representativo de um
ambiente (LAeq) e o nível máximo de pressão sonora representativo de um ambiente (LASmax),
no entanto o nível máximo de pressão sonora só deve ser considerado se o objeto da avaliação
é uma fonte sonora específica. Já para o método detalhado a norma estabelece que sejam
determinados o LAeq e o LASmax e também os níveis de pressão sonora equivalentes, em bandas
de oitavas, representativos de um ambiente (Leq,fHz(1/1)) e o nível NC representativo de um
ambiente ( LNC).
47
Além de ensinar como obter os valores necessário para a avaliação de um ambiente a
NBR10152/2017 também estabelece os valores de referência para serem comparados com os
valores obtidos levando em consideração o uso do ambiente avaliado, os valores de referência
da NBR10152/2017, são mostrados na tabela 4.
Tabela 4: Valores de referência para ambientes internos de uma edificação de acordo
com suas finalidades de uso (continua)
Finalidade de uso Valores de referência
RLAeq (dB) RLASmax (dB) RLNC
Aeroportos, estações rodoviárias e
ferroviárias
Áreas de check-in, bilheterias 45 50 40
Salas de embarque e circulações 50 55 45
Centros comerciais (shopping centers)
Circulações 50 55 45
Lojas 45 50 40
Praças de alimentação 50 55 45
Garagens 55 60 50
Clínicas e hospitais
Berçários 35 40 30
Centros cirúrgicos 35 40 30
Consultórios 35 40 30
Enfermarias 40 45 35
Laboratórios 45 50 40
Quartos coletivos 40 45 35
Quartos individuais 35 40 30
Salas de espera 45 50 40
Culturais e lazer
Salões de festa 40 45 35
Restaurantes 45 50 40
Cinemas 35 40 30
Salas de concertos 30 35 25
Teatros 30 35 25
Templos religiosos pequenos (≤ 600 m3) 40 45 35
Templos religiosos grandes (> 600 m3) 35 40 30
Bibliotecas 40 45 35
Museus (exposições) 40 45 35
Estúdios de gravação audiovisual 25 30 20
(NBR10152, 2017)
48
Tabela 4: Valores de referência para ambientes internos de uma edificação de acordo
com suas finalidades de uso (continuação)
Finalidade de uso Valores de referência
RLAeq (dB) RLASmax (dB) RLNC
Educacionais
Circulações 50 55 45
Berçário 40 45 35
Salas de aula 35 40 30
Salas de música 35 40 30
Escritórios
Centrais de telefonia (call centers) 50 55 45
Circulações 50 55 45
Escritórios privativos (gerência, diretoria
etc.) 40 45 35
Escritórios coletivos (open plan) 45 50 40
Recepções 45 50 40
Salas de espera 45 50 40
Salas de reunião 35 40 30
Salas de videoconferência 40 45 35
Esportes
Ginásios de esportes e academias de
ginástica 45 50 40
Hotéis
Quartos individuais ou suítes 40 45 35
Salões de convenções 40 45 35
Áreas de serviço 50 55 45
Circulações 45 50 40
Residências
Dormitórios 35 40 30
Salas de estar 40 45 35
Salas de cinema em casa (home theaters) 40 45 35
Outros
Auditórios grandes (> 600 m3) 30 35 25
Auditórios pequenos (≤ 600 m3) 35 40 30
Cozinhas e lavanderias 50 55 45
Tribunais 40 45 35
(NBR10152, 2017)
49
3.2 DEFINIÇÕES DAS VARIÁVEIS UTILIZADAS
Para um melhor entendimento do procedimento experimental realizado foram
definidas as variáveis utilizadas.
3.2.1 Nível de pressão sonora contínuo equivalente ponderada em A integrado durante
um tempo T no ponto X (LAeq,T, X)
Segundo a NBR10152/2017, o nível de pressão sonora contínuo equivalente global
ponderada em A, medido no ponto X de um ambiente interno de uma edificação pode ser
obtido diretamente por integração no tempo T, LAeq,T, X, onde T ≥ 30 s, ou pela média
logarítmica do LAeq,1s,X, com pelo menos 30 s.
3.2.2 Nível de pressão sonora equivalente ponderada em A, representativo de um
ambiente (LAeq)
O nível de pressão sonora global representativo de um ambiente, segundo a NBR
10152/2017, é a medida obtida pela média logarítmica dos níveis de pressão sonora contínuos
equivalentes, globais, ponderada em A, medidos em diferentes pontos do ambiente, nas
mesmas condições conforme a equação 17.
𝐿𝐴𝑒𝑞 = 10 log10 (1𝑛
∑ 10𝐿𝑗
10⁄𝑛
𝑗=1 ) 𝑑𝐵 (Eq.17)
Onde:
Lj = nível de pressão sonora medido
n = quantidade de posições do aparelho de medição na sala
50
3.3 MEDIÇÃO DO NÍVEL DE PRESSÃO SONORA
Para realizar a medição do nível de pressão sonora é necessário a utilização de um
sonômetro ou decibelímetro calibrado que atenda a todos os requisitos da norma IEC
61672/2013, para a classe 1 ou classe 2.
Segundo a NBR10152/2017, a medição do nível de pressão sonora deve feita em
pontos distribuídos de modo a possibilitar a representação do campo sonoro do ambiente em
avaliação. As medições devem ser feitas em pelo menos três pontos de medição distribuídos
pelo ambiente interno a ser avaliado, preferencialmente em alturas diferentes e com distância
mínima entre os pontos de 0,7m. Os pontos de medição devem se situar pelo menos a 1 m das
paredes, teto, piso, e de elementos com significativa transmissão sonora, como janelas, portas
ou entradas de ar.
Quanto ao tempo de medição a norma NBR10152/2017 estabelece que tempo de
medição em cada ponto deve ser definido de modo a abranger as variações sonoras
significativas no ambiente interno objeto de avaliação e não pode ser inferior a 30 s. Quando a
fonte sonora gerar um som flutuante ou intermitente, o tempo de medição em cada um dos
pontos deve ter uma duração correspondente a um número inteiro de ciclos completos de
funcionamento da fonte sonora.
As medições não podem ser executadas quando condições ambientais adversas de
vento, temperatura, umidade relativa do ar, precipitações pluviométricas ou trovoadas
interferirem nos resultados ou não atenderem às especificações das condições de operação dos
instrumentos de medição estabelecidas pelos fabricantes.
3.4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
Segundo a NBR10152/2017, os valores do nível de pressão sonora encontrados pelas
medições devem ser colocados em um relatório que contenha as informações apresentadas no
quadro 1. No entanto para este trabalho todas as informações que devem ser contidas no
relatório foram apresentadas na forma de estudo no capítulo 4.
51
Quadro 1: Informações contidas no relatório
Relatório
Características das fontes sonoras e o seu funcionamento durante as medições
Descrição do ambiente durante a medição: mobiliário, revestimento do
ambiente e quantidade de pessoas presentes
Ilustração ou descrição detalhada do local de medição, sua área, volume e
posição dos pontos de medição
Informações sobre a instrumentação e respectiva calibração
Local, data e horário das medições
Método de medição utilizado
Objetivo da medição
Parâmetros ambientais registrados quando em condições ambientais adversas
Referência a esta Norma
Resultados das medições e correções (quando aplicáveis)
Tempo das medições e integrações
Valores de referência utilizados para a avaliação dos resultados
NBR10152 (2017)
3.5 REQUISITOS ACÚSTICOS DESEJÁVEIS
Depois do tratamento dos dados obtidos pelas medições faz-se a comparação
dos resultados com o valor de referência do nível de pressão sonora para salas de aula da
norma NBR10152/2017.
Segundo a NBR10152/2017, para fins de avaliação sonora, considera-se adequado
para uso a sala de aula cujos níveis de pressão sonora representativos sejam iguais ou
inferiores aos valores de referência (RLAeq) de 35 dB, admitindo-se uma tolerância de até 5
dB.
52
4 ESTUDO PRÁTICO DE CONFORTO ACÚSTICO EM AMBIENTE DE SALA
DE AULA
Após feita a elaboração da metodologia experimental, se iniciou o estudo prático de
duas salas de aula. O estudo prático foi dividido em duas partes, a primeira parte é uma
análise acústica dos elementos das salas de aula com base na revisão bibliográfica
apresentada. Para a segunda parte deste estudo foram feitas medições in loco, dos níveis de
pressão sonora das salas de aula e a comparação com os valores de referência da norma
NBR10152/2017.
4.1 ANÁLISE ACÚSTICA DOS ELEMENTOS DAS SALAS DE AULA
Nesta primeira parte do estudo prático foram analisados as características e os
desempenhos acústico dos elementos das salas de aula. Primeiro foi feita a caracterização do
objeto de estudo, depois uma análise com base na acústica dos espaços fechados, depois
foram analisados o isolamento acústico dos elementos de construção das salas e por último
foram apresentados princípios importantes para a realização de projetos de salas de aula.
4.1.1 Caracterização do objeto de estudo
As salas de aula escolhidas para este estudo são as salas D212 e D213 do segundo
andar do Bloco D do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro,
localizado na Avenida Athos da Silveira Ramos, nº 149, Cidade Universitária, Rio de Janeiro
– RJ, como pode ser visto na figura 17.
Estas salas foram escolhidas por apresentarem a planta baixa semelhante e por serem
em lados oposto, uma à direita do corredor central e a outra à esquerda, com a sala D212
recebendo o sol da tarde e a D213 recebendo o sol da manhã.
53
Figura 17: Localização do Bloco D do Centro de Tecnologia da UFRJ - Google Maps (2019)
As salas de aula avaliadas são ambientes amplos com pé direito alto, com as
dimensões e volumes apresentados na tabela 5.
Tabela 5: Dimensões das salas de aula
Dimensões
D212 D213
Comprimento (m) 7,3 7,48
Largura (m) 10,1 10,7
Altura (m) 4,4 4,4
Volume (m3) 324,4 352,2
Quanto as características físicas as salas possuem a estrutura em concreto armado com
a vedação em alvenaria, piso de taco de madeira, grandes esquadrias em alumínio em uma das
fachadas e portas de madeira com visor em vidro em outra. As salas possuem grande
quantidade de carteiras de estudantes compostas de metal, plástico e madeira, uma mesa de
professor em madeira, um quadro branco, ventiladores, ar condicionados, luminárias de teto e
cortinas. Há também a presença de um tablado de madeira na sala D213. As fotos das salas
podem ser vistas nas figuras 18 e 19.
54
Figura 18: Sala D212 UFRJ – Ilha do Fundão - Centro de Tecnologia - Escola Politécnica, bloco
D, segundo andar
Figura 19: Sala D213 UFRJ – Ilha do Fundão - Centro de Tecnologia - Escola Politécnica, bloco
D, segundo andar
55
Cada sala é delimitada por quatro paredes sendo duas fazendo fronteira com outras
salas de aula, uma com o corredor central e uma com o ambiente externo. O ambiente externo
é um espaço amplo, que separa os blocos e possui muitas árvores.
4.1.2 Acústica de espaços fechados
Os elementos das salas estudas podem ser classificados como refletores ou
absorvedores de som de acordo com seus devidos coeficientes de absorção sonora, são
considerados absorvedores de som elementos que possuem coeficiente de absorção acima de
0,5, abaixo disso o elemento é considerado refletor. A grande maioria dos elementos das salas
de aulas são bastante refletores, dentre eles se encontram as paredes e o teto com reboco liso,
o piso em taco, as esquadrias de vidro, as portas de madeira e as carteiras de estudo. Já alguns
os elementos são pouco refletores como as cortinas, no entanto o elemento que mais absorve
som nestes ambientes, são as pessoas que os utilizam. Os valores dos coeficientes de
absorção sonora dos elementos das salas de aula estão na tabela 6.
Tabela 6: Coeficiente de absorção sonora dos elementos das salas de aula
Materiais Frequência (HZ)
125 250 500 1000 2000 4000
Reboco liso 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,06
Vidraça de janela - 0,04 0,03 0,02 - -
Taco colado 0,04 0,04 0,06 0,12 0,10 0,17
Portas de madeira, fechadas 0,14 - 0,06 - 0,10 -
Uma pessoa com cadeira 0,33 0,44 0,40
Tecido de algodão esticado liso 50/150mm na frente de parede lisa 0,2 - 0,38 - 0,45 -
(NBR12179, 1992)
4.1.3 Isolamento acústico em elementos construtivos
O isolamento acústico é importante para garantir a qualidade acústica das salas de
aula. Nesta etapa do estudo foi analisado o desempenho acústico dos elementos de construção
das salas de aula.
56
4.1.3.1 Vedação
O Sistema de vedação das salas de aulas são paredes simples de tijolos cerâmicos com
reboco liso nas duas faces. Esse sistema de vedação sem nenhum tratamento acústico
apresenta um bom isolamento acústico, similar a outros sistemas de vedação como o sistema
composto por duas placas de gesso acartonado com lã mineral. Dado o ambiente estudado este
sistema de vedação se apresenta satisfatório, principalmente nas fachadas externas, no entanto
o desempenho destas vedações poderia ser melhorado com a construção de paredes duplas
com material absorvente entre elas, em especial nas paredes que dividem ambientes por serem
estes ambientes as principais fontes sonoras que afetam as salas de aula.
4.1.3.2 Portas
As portas das salas de aula são portas comuns de abrir com duas folhas feitas em
madeira e visor em vidro sem elemento de amortecimento. As portas das salas estudadas
apresentam um desempenho acústico mediano, no entanto as portas geralmente são o
elemento fracos do isolamento acústico de um ambiente, por serem menos isolantes que as
paredes, por isso é vantajoso se investir um pouco mais em portas acústicas especiais que
conseguem isolamentos tão bom quanto as paredes, por vezes até melhor. Outro ponto
importante é a vedação das portas para evitar o vazamento de som para dentro do ambiente, as
portas das salas não são vedadas diminuindo seu desempenho, a vedação das portas com
sistemas de borrachas é aconselhável por ser um investimento baixo com grande benefício.
Outro fator a ser melhorado é a lubrificação das portas, pela grande quantidade de abrir e
fechar das portas a lubrificação acaba mais facilmente, tornando o som das portas um ruído de
alta intensidade, que é incômodo e que leva a perda de foco pelos usuários na realização de
suas atividades.
4.1.3.3 Janelas
As janelas das salas de aula são grandes esquadrias com estrutura em alumínio e o
fechamento em vidro simples, os mecanismos de abertura são de correr nas esquadrias
inferiores e báscula para as esquadrias superior, além disto são da década de 60 e não existe
nenhuma elemento de amortecimento de som, outro ponto importante é a passagem da
57
tubulação do ar condicionado, que é um ponto frágil do isolamento das janelas. Por ocuparem
a maior parte da fachada externa as janelas poderiam apresentar um desempenho acústico
melhor visto que apresentam isolamento inferior à vedação da mesma fachada. As soluções
para melhorar o isolamento das janelas, são muitas, como trocar os vidros por vidros de maior
espessura, ou vidros laminados quem oferecem melhor isolamento que o vidro comum e o
temperado, ou vidros duplos que oferecem o melhor isolamento dentre os vidros, no entanto
também apresenta o maior custo. Outro ponto importante para se obter um melhor isolamento
é vedação dos caixilhos das janelas.
4.1.3.4 Sistema de piso e teto
As salas de aulas analisadas ficam no segundo andar e não possuem nenhum
pavimento acima não havendo então ruído de impacto de piso advindo de outros ambientes. O
teto é em laje de concreto armado que apresenta um bom isolamento do ruído externo que
pode ser melhorado com a instalação de tetos suspensos. O sistema de piso é de tacos de
madeira, que oferece uma redução do ruído de impacto melhor do que um piso cerâmico,
contudo o isolamento pode ser melhorado com a instalação de um material resiliente como lã
de vidro entre o contrapiso e a laje.
4.1.4 Sistema de climatização
A climatização das salas de aula é feita por sistemas de ar condicionado split piso teto,
esse sistema é composto por duas unidades, uma interna e a outra externa ao ambiente, a
unidade localizada dentro do ambiente é o evaporador e a que fica na parte externa da
edificação é o condensador. A sala D212 possui apenas um evaporador maior na parte interna,
já a sala D213 possui dois evaporadores menores. O sistema de ar condicionado split piso e
teto possui um bom desempenho acústico, melhor do que o sistema de janela, pelo fato do
condensador que produz ruídos de alta intensidade ficar do lado externo da edificação, no
entanto para um melhor desempenho acústico esse condensador deve ficar localizado longe
do ambiente interno e sobre suportes de isolamento de vibração adequado, o que não acontece
com os sistemas das sala analisadas. Outro ponto problemático do sistema de ar condicionado
das salas são as tubulações de passagem de ar que perfuram os principais elementos de
isolamento acústicos do ruído externo, as paredes e as esquadrias. Para melhorar o
58
desempenho acústico desses sistemas de ar condicionados é aconselhável melhorar as
posições e instalações dos condensadores, e vedar com materiais acústicos os pontos de
passagem da tubulação de ar pelas paredes e esquadrias, para evitar o vazamento de som para
dentro do ambiente.
4.2 PRINCÍPIOS DE PROJETOS PARA SALAS DE AULA
Ao projetar uma sala de aula o critério mais importante é que o professor deve ser
distintamente e prontamente ouvido por todos os alunos. Para garantir a clareza da fala do
professor em uma sala de aula o projetista tem que se ater basicamente a quatros fatores
importantes. Em primeiro lugar, existe o nível de pressão sonora do ruído de fundo que em
grande intensidade pode mascarar a fala do professor. Em segundo lugar, existe o nível de
pressão sonora produzido no ouvido do ouvinte pelo professor. Isso depende da distância
entre o ouvinte e o professor, o volume da sala e a natureza do entorno do professor. Em
terceiro lugar, há o tempo de reverberação, que depende da quantidade de material reflexivo e
absorvedor na sala de aula, tendo em vista a natureza da fala é desejado que o tempo de
reverberação seja pequeno para garantir a inteligibilidade do discurso do professor por isso
deve-se evitar a quantidade excessiva de material reflexivo na sala ou então balancear esses
materiais com a presença de matérias absorvedores na sala, é aconselhável que se posicione o
material absorvedor no final da sala em frente ao professor. Por último, há a forma da sala,
embora desde que esta tenha sido projetado para evitar ecos e pontos mortos e que cada aluno
tenha uma boa visão do professor, a articulação não deve ser afetada.
4.3 MEDIÇÃO DO NÍVEL DE PRESSÃO SONORA
As medições foram realizadas com base no método simplificado da NBR10152/2017.
Buscou-se realizar as medições de forma a representar o uso do ambiente, por isso as
medições foram realizadas em dias de semana, na parte da manhã e da tarde, que são horários
de aula. Foram feitas 12 medições no total, sendo 6 em cada sala de aula, nos dias 11,12 e 13
de dezembro de 2018, nos horários das 10 horas e das 14 horas.
59
As fontes sonoras que atuavam no ambiente durante as medições são provenientes dos
ocupantes das outras salas e do corredor, e do ambiente externo. Em sua maioria são ruídos
provenientes da fala, do andar, do abrir e fechar de portas, dos pássaros e das aeronaves.
As medições foram realizadas em condições ambientais normais, sem a ocorrência de
ventos fortes, precipitações pluviométricas, trovoadas ou outras condições adversas que
pudessem atrapalhar as medições.
Foram realizadas medições do nível de pressão sonora em 3 pontos centrais da sala
conforme as figuras 20 e 21, cada ponto foi medido em duas alturas diferentes, uma na altura
de 1,7 m, simulando uma pessoa em pé, e a outra na altura de 1,3 m simulando uma pessoa
sentada. O tempo de duração de cada medição foi de 30 segundos. As posições dos três
pontos de medição respeitaram os afastamentos apresentados na NBR10152/2017.
Figura 20: Pontos de medição da sala D212
60
Figura 21: Pontos de medição da sala D213
O instrumento utilizado nas medições foi um decibelímetro digital da marca AKROM,
modelo KR833, que pode ser visto na figura 22, e segundo o fabricante, está em
conformidade com a norma internacional IEC 61672-1 Classe 2, como determina a norma
NBR10152/2017. O decibelímetro digital KR833 possui filtros que permitem a medição do
nível de pressão sonora em ambas as ponderações de frequência A e C e exatidão de ±1.4 dB.
O aparelho foi calibrado pela empresa INSTRUBRAS, como mostra a figura 23.
61
Figura 22: Decibelímetro AKROM KR833 Figura 23: Calibração
4.3.1 Valor de referência normativo
Para finalizar a análise do desempenho acústico das salas de aula, foram comparados
os valores do o nível de pressão sonora global representativo de um ambiente (LAeq) com o
valor de referência da norma NBR10152/2017 para salas de aula que pode ser visto na tabela 7.
Tabela 7: Valores de referência do nível de pressão sonora equivalente ponderada em A
Finalidade de uso Valores de referência
RLAeq (dB)
Educacionais
Salas de aula 35
62
4.3.2 Resultados
4.3.2.1 Nível de pressão sonora contínuo equivalente ponderada em A integrado
durante um tempo T no ponto X (LAeq,30s, X)
Os valores do nível de pressão sonora contínuo equivalente global ponderada em A,
medido no ponto X de um ambiente interno de uma edificação, que foi obtido pela média
logarítmica do LAeq,1s,X, com 30 s se encontram na tabela 8.
Tabela 8: Valores do nível de pressão sonora equivalente ponderada em A
Data 11/12/2018 Data 12/12/2018 Data 13/12/2018
Sala D212 Sala D212 Sala D212
Horário Posição LAeq,30s(dB) Horário Posição LAeq,30(dB) Horário Posição LAeq,30s(dB)
10h
1 Sentado 42
10h
1 Sentado 43
10h
1 Sentado 40
1 Em pé 41 1 Em pé 44 1 Em pé 42
2 Sentado 42 2 Sentado 44 2 Sentado 41
2 Em pé 43 2 Em pé 44 2 Em pé 41
3 Sentado 43 3 Sentado 44 3 Sentado 41
3 Em pé 41 3 Em pé 44 3 Em pé 40
14h
1 Sentado 43
14h
1 Sentado 39
14h
1 Sentado 41
1 Em pé 43 1 Em pé 40 1 Em pé 42
2 Sentado 44 2 Sentado 40 2 Sentado 42
2 Em pé 43 2 Em pé 40 2 Em pé 41
3 Sentado 44 3 Sentado 40 3 Sentado 40
3 Em pé 43 3 Em pé 39 3 Em pé 41
Sala D213 Sala D213 Sala D213
Horário Posição LAeq,30s(dB) Horário Posição LAeq,30s(dB) Horário Posição LAeq,30s(dB)
10h
1 Sentado 43
10h
1 Sentado 42
10h
1 Sentado 40
1 Em pé 43 1 Em pé 43 1 Em pé 40
2 Sentado 42 2 Sentado 43 2 Sentado 39
2 Em pé 42 2 Em pé 42 2 Em pé 38
3 Sentado 42 3 Sentado 42 3 Sentado 40
3 Em pé 42 3 Em pé 41 3 Em pé 38
14h
1 Sentado 43
14h
1 Sentado 39
14h
1 Sentado 40
1 Em pé 43 1 Em pé 39 1 Em pé 40
2 Sentado 42 2 Sentado 40 2 Sentado 41
2 Em pé 42 2 Em pé 39 2 Em pé 42
3 Sentado 41 3 Sentado 39 3 Sentado 41
3 Em pé 42 3 Em pé 40 3 Em pé 40
63
4.3.2.2 Nível de pressão sonora equivalente ponderada em A, representativo de um
ambiente (LAeq)
Se obtém os valores do nível de pressão sonora global representativo de um ambiente
(LAeq) fazendo a média logarítmica, como mostrado na equação 17, dos níveis de pressão
sonora contínuos equivalentes, globais para 30 segundos (LAeq,30s) medidos em diferentes
pontos do ambiente. Os valores encontrados estão na tabela 9 junto com o valor máximo de
referência da norma NBR10152/2017.
𝐿𝐴𝑒𝑞 = 10 log10 (1𝑛
∑ 10𝐿𝑗
10⁄𝑛
𝑗=1 ) 𝑑𝐵 (Eq.17)
Onde:
Lj = nível de pressão sonora medido
n = quantidade de posições do aparelho de medição na sala
Tabela 9: Valores do nível de pressão sonora global representativo de um ambiente
Data 11/12/2018 Data 12/12/2018 Data 13/12/2018
Valor máximo de
referência para salas de
aula RLAeq (dB)
Sala D212 Sala D212 Sala D212
Horário LAeq(dB) Horário LAeq(dB) Horário LAeq(dB)
10h 42 10h 44 10h 41
14h 43 14h 40 14h 41
Sala D213 Sala D213 Sala D213
35
(Com tolerância de 5dB)
Horário LAeq(dB) Horário LAeq(dB) Horário LAeq(dB)
10h 42 10h 42 10h 39
14h 42 14h 39 14h 41
Ao comparar os valores do nível de pressão sonora global representativo de um
ambiente com o valor de referência da norma NBR10152/2017 para salas de aula cujo valor é
35dB com uma tolerância de 5 dB, percebe-se que o as salas de aula avaliadas apresentam
valores acima da referência da norma, não estando adequadas para o uso. Com estes
resultados, constatou-se que as salas de aula D212 e D213 necessitam de intervenções, com o
64
objetivo de melhorar as condições de conforto acústico, para um melhor desempenho de suas
finalidades. Estas melhorias seriam no isolamento acústico sendo o mais importante o
isolamento das portas para o corredor visto que esse é o lugar das principais fontes sonoras.
Para melhorar o isolamento das portas é aconselhável primeiro fazer uma boa vedação com
materiais emborrachados e trocar as portas por portas acústicas encontradas no mercado.
65
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O desempenho acústico é um tema de grande relevância na construção civil, visto a
necessidade de garantir o conforto e assegurar a saúde dos usuários na realização de suas
atividades. A educação é indispensável ao desenvolvimento de uma sociedade, a população
passa grande parte de sua vida dentro de instituições de ensino e muitas vezes não
experienciam um bom aprendizado, e um dos motivos é a má qualidade da acústica das salas
de aula. Na busca pelo ensino de qualidade, garantir boas instalações aos estudantes é
imprescindível, e isso é responsabilidade dos engenheiros e projetista.
Na revisão bibliográfica foram abordados conceitos teóricos de acústica como a
natureza do som que se comporta como uma onda elástica, o que determina seu
comportamento físico e a obtenção de variáveis da ondulatória como velocidade do som,
frequência e período, amplitude e parâmetros utilizados na medição do som como pressão
sonora e decibel. Depois foi apresentado o funcionamento do ouvido humano e sua área de
audibilidade. Em seguida foi apresentado dois termos bastante usados na literatura, a acústica
de espaços fechados e a acústica da edificação. Na acústica de espaços fechados foram
apresentados itens relacionados ao comportamento do som em um cômodo fechado como os
fenômeno acústico da reflexão, absorção, transmissão, refração, difração e eco, e parâmetros
usados na avaliação do comportamento do som no ambiente como o tempo de reverberação e
a inteligibilidade. Ainda sobre a acústica de espaços fechados foram mostrados elementos
usados para controlar a reflexão do som no cômodo, os absorvedores de som. Já na acústica
da edificação foram apresentados itens relacionados aos elementos de construção e a
interferência sonora de um ambiente em outro. Para isso foram apresentados o funcionamento
do isolamento acústico entre ambientes e métodos de melhoria desse isolamento acústico
pelos elementos de construção como vedação, piso, portas e janelas e também pelos sistemas
de climatização. Para finalizar a revisão bibliográfica foi mostrada a importante relação entre
tratamentos acústicos e a segurança com a saúde e vida dos usuários, tendo em vista os
acidentes com o uso inadequado de materiais acústico que levaram a incêndios com vítimas
fatais, como o caso da Boate Kiss e o mais recente o Centro de Treinamento do Flamengo.
O capítulo sobre a metodologia experimental foi de grande importância para a
realização do estudo prático. A metodologia usada foi baseada na NBR0152/2017, que
determina as etapas do procedimento experimental e também apresenta os parâmetros de
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referência com base no tipo de uso do ambiente, dependendo da atividade a ser realizada em
um ambiente, existe um limite de pressão sonora permitido de forma a não prejudicar as
atividades em desenvolvimento.
O estudo prático realizado foi importante pois avaliou o desempenho acústico de salas
de aula do Bloco D do Centro de tecnologia da UFRJ, o estudo foi dividido em duas partes, na
primeira parte foi feito uma análise dos elementos acústico com base na revisão bibliográfica
apresentado no capítulo 2, para saber se esse elementos ofereciam o desempenho acústico
necessário, quais eram suas falhas e como poderiam ser melhorados. Na segunda parte foi
realizado as medições dos níveis de pressão sonora das salas de aula e após obtidos os
resultados das medições feitas, foi realizada a comparação com o valor de referência da norma
e conclui-se que o nível de pressão sonora está acima do limite de referência da norma, o que
mostra um desempenho acústico insatisfatório e que para se adequar a norma são necessárias
algumas melhorias no isolamento acústico das salas, sendo aconselhado principalmente a
troca dos sistemas de portas por portas acústicas, visto a grande geração de ruído advindo dos
corredores.
Com base na proposta inicial e os objetivos pretendidos para este trabalho, pode-se
assumir que esse estudo alcançou seus objetivos, que eram avaliar o desempenho acústico das
salas de aula com base na NBR10152/2017. A maior dificuldade deste trabalho foi o
entendimento detalhado da norma para poder realizar as medições de forma que os resultados
fossem verdadeiramente representativos das salas de aula para realizar uma avaliação correta
do ambiente.
Como forma de difundir o conhecimento sobre o tema conforto acústico, é sugerido a
elaboração de estudos de avaliação do desempenho acústico. Um dos principais estudos que
podem ser realizados é a análise da qualidade do discurso nas salas que é um parâmetro
importante para esse tipo de ambiente, que é fundamental no processo de aprendizagem. Para
essa análise fazer a medição do tempo de reverberação que depende principalmente da
quantidade de materiais absorvedores de som presentes no ambiente. Depois de feita a
medição comparar o valor do tempo de reverberação ideal para esse tipo de ambiente
conforme a NBR12179/1992.
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Outro estudo futuro importante é a avaliação da acústica do espaço, avaliando o
desempenho acústico das salas de aula em funcionamento, com base em parâmetros como a
interferência do ruído externo e interno, ruído de impacto, a presença de sons que ocasionam a
distração assim como a qualidade da percepção do discurso do professor em todos os pontos
da sala de aula, para completar pode ser realizado a medição dos níveis de pressão sonora
global e espectrais nas bandas de 1/1 de oitava das salas de aula com os aparelhos em
funcionamento, como os ar condicionados, os computadores e projetores, usando como base a
metodologia detalhada da NB10152/2017, e com os valores medidos calcular os parâmetros
como o nível NC representativo de um ambiente e o nível máximo de pressão sonora e
comparar os valores encontrados com os valores de referência apresentados na norma para
salas de aula.
Um outro estudo futuro relevante é a avaliação do isolamento acústico do sistema de
vedação e do sistema de piso. Para o sistema de vedação, é avaliado o isolamento acústico do
ruído aéreo, para isso é calculado a diferença de nível de pressão sonora entre dois ambientes,
que pode ser realizado nas paredes de divisão entre duas salas de aula e entre a sala de aula e
o corredor. Para o sistema de piso é avaliado o isolamento acústico do ruído de impacto,
através da medição dos níveis de pressão sonora de impacto no piso entre duas salas em
pavimentos diferentes. Após as medições nos sistemas de piso e vedação, comparar os
resultados com os valores de referência apresentados na NBR15575/2013.
É sugerido também a elaboração de estudos relacionado ao desempenho acústico em
outros ambientes das instituições de ensino superior, como as bibliotecas universitárias que
são ambientes que necessitam alto grau de conforto acústico para a realização de suas
atividades. Outros ambientes onde o desempenho acústico é de grande importância são os
auditórios das universidades o que torna relevante a avaliação acústica desse tipo de ambiente.
Para essas avaliações seria interessante se basear na NBR10152/2017, que diz os valores de
referência do nível de pressão sonora pra esses tipos de ambientes, e também na norma de
desempenho NBR 15575/2013 que apresenta os parâmetros de referência para o isolamento
acústico dos sistemas de piso e de vedação.
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