ESTUDO DAS PROPRIEDADES ACSTICAS DA MADEIRA .Marcelo Santos Portela ESTUDO DAS PROPRIEDADES ACSTICAS

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  • Marcelo Santos Portela

    ESTUDO DAS PROPRIEDADES ACSTICAS DA MADEIRA AMAZNICA MARUP PARA TAMPO DE VIOLO

    Tese submetida ao Programa de Ps Graduao em Engenharia Mecnica da Universidade Federal de Santa Catarina para a obteno do Grau de Doutor em Engenharia Mecnica Orientador: Prof. Arcanjo Lenzi, Ph.D Co-orientador: Prof. Octvio Incio, Ph.D

    Florianpolis

    2014

  • Marcelo Santos Portela

    ESTUDO DAS PROPRIEDADES ACSTICAS DA MADEIRA AMAZNICA MARUP PARA TAMPO DE VIOLO

    Esta Tese foi julgada adequada para obteno do Ttulo de "Doutor em Engenharia Mecnica", e aprovada em sua forma final pelo Programa de Ps Graduao em Engenharia Mecnica da Universidade Federal de Santa Catarina

    Florianpolis, 2 de novembro de 2014.

    ________________________

    Prof. Armando Albertazzi Gonalves Jnior, Dr. Coordenador do Curso

    ________________________

    Prof. Arcanjo Lenzi, Ph.D Orientador

    Banca Examinadora:

    ________________________ Prof. Arcanjo Lenzi, Ph.D

    (Presidente) Universidade Federal de Santa

    Catarina

    ________________________ Prof. Maurcio Alves Loureiro,

    Ph.D Universidade Federal de Minas

    Gerais

    ________________________ Prof. Leonardo Fuks, Ph.D

    Universidade Federal do Rio do Janeiro

    ________________________ Prof. Roberto Jordan, Dr.Eng Universidade Federal de Santa

    Catarina

    ________________________ Prof. Jos Maria Campos dos

    Santos. Dr.Eng Universidade Estadual de

    Campinas

    ________________________ Prof. Andrey Ricardo da Silva,

    Ph.D Universidade Federal de Santa

    Catarina

  • Tu que passas e ergues para mim o teu brao, antes que me faas mal, olha-me bem.

    Eu sou o calor do teu lar nas noites frias de inverno;

    Eu sou a sombra amiga que tu encontras quando caminhas sob o sol de agosto;

    E os meus frutos so a frescura apetitosa que te sacia a sede nos caminhos.

    Eu sou a trave amiga da tua casa, a tbua da tua mesa, a cama em que tu descansas e o lenho do teu barco.

    Eu sou o cabo da tua enxada, a porta da tua morada, a madeira do teu bero e do teu prprio caixo.

    Eu sou o po da bondade e a flor da beleza.

    Tu que passas, olha-me e no me faas mal. (Alberto Veiga Simes, Portugal, 1914)

  • AGRADECIMENTOS

    Ofereo essa tese memria de Antnio Bernardino Rodrigues de Miranda (Seu Antnio) que, conforme descreve o Jornal O Globo de 14 de fevereiro de 1981 (ano em que nasci), era portugus, nascido em uma aldeia da Freguesia de Silva, perto de Barcelos, no Minho, tem a preciso e a pacincia como caractersticas, a doura como trao humano refletido nos olhos azuis e barbas brancas e autodidata de uma profisso difcil. Essa profisso difcil a arte de transformar a madeira em msica, ou seja, a luteria. Tornamo-nos amigos quando eu ainda era criana e mesmo aps deixar de ter aulas de msica com sua esposa Sueli, continuei a freqentar a casa de vila e a me alimentar daquele universo ldico. Com certeza, tanto ele quanto sua esposa so responsveis pelo incio do meu deslumbramento com a msica e os instrumentos musicais e sou muito grato a eles.

    Gostaria de ressaltar a importncia do Programa Institucional de Bolsas de Doutorado Sanduche no Exterior da CAPES, que me permitiu, atravs da colaborao entre a UFSC e o Instituto Politcnico do Porto, em Portugal, realizar uma importante etapa do trabalho de pesquisa no Laboratrio de Acstica Musical (LAM-ESMAE). Neste ambiente, tive a honra e o prazer de aprender muito sobre acstica musical com Octavio Incio, Lus Henrique e Rui Ribeiro.

    Alis, a estada em Portugal no poderia ter sido mais acolhedora, graas amizade e a parceria de Allex Miranda, Maria Miguel, Miguel Arruda, Andr Perrotta, Agostinho, Nuno, Eduardo e tantos outros gajos do Porto e que me fizeram sentir em casa por muitos meses. Tambm sou muito grato aos amigos que me abrigaram em outras cidades como o Seb, Marcos Lenzi, Martine e Bruno Masiero.

    A relao com os artesos que dedicam suas vidas a esculpir madeira em som tem mudado radicalmente minha forma de enxergar os instrumentos musicais. Pelos ensinamentos que no couberam nesta tese, minha sincera gratido aos luthiers Homero Nardy (SBC-SP), Toninho das Violas (Porto), Joaquim Capela (Minho), Fernando Meireles (Coimbra), Fernando Portela (Viana do Castelo), Domingos e Alfredo Machado (Museu dos Cordofones - Braga), Jos Gonalves (Braga), Paulo Meirinhos (Miranda do Douro), Oscar Cardoso (Lisboa), Victor Gama (Sintra), Alfredo (Porto), Rogrio Franchi (Florianpolis) e Sidnei Vidal (Florianpolis). Devo especial referncia disponibilidade dos especialistas Antnio Pinto Carvalho (APC Instruments - Braga) no preparo dos tampos soltos analisados nesta tese; famlia Ralha do Porto (Miguel e Tiago) na confeco com preciso

  • das amostras usadas para o levantamento das propriedades mecnicas das madeiras e ao Pedro Caldeira Cabral (Lisboa) pelas informaes abundantes e precisas sobre o universo dos cordofones.

    Ao grande guerreiro Rubens Gomes e a toda a equipe da OELA pela colaborao com essa pesquisa e pela doao do violo e todo o material para os testes com madeiras amaznicas, bem como ao Prof. Orestes Alarcon (UFSC) por ter me apresentado ONG e me acompanhado na viagem Amaznia. Tambm considero ter tido bastante sorte em contar com a Profa. Poliana Dias de Moraes (GIEM, UFSC), que muito contribuiu com a minha qualificao e auxiliou na medio do teor de umidade e densidade das amostras de madeira.

    Atravessar esses quase cinco anos dentro da UFSC no teriam sido possvel sem o esmero dos professores Arcanjo Lenzi, Roberto Jordan e Jlio Cordioli, alm do companheirismo dos colegas Gregrio Azevedo, Kau Werner, Olavo da Silva, Luiz Lenzi, William Fonseca, Eric Brando entre outros. Em especial, os amigos Leandro Barbosa e Paulo Mareze, pela valiosa ajuda com dados experimentais, e ao Gustavo Martins, pelas inmeras explicaes sobre o software de simulao numrica.

    Com certeza, minha viso sobre msica e engenharia virou do avesso desde que passei a conviver com a rapaziada das humanas... por isso, reconheo os esforos dos amigos Izomar Lacerda, Laura Castillo, Kaio Hoffmann, Bianca Oliveira, Marcelo Spaolonse, Tatiana Dassi, Vincius Anaissi, Fernanda Marcon entre outros, em me ajudar a lidar com os constantes dilemas. famlia Sens, Gafieira Light, Daniel Choma, Tati Costa, Osvaldo Pomar, Geraldo Vargas, Marco Arruda e Beto Vieira, obrigado pelo apoio sempre.

    Finalmente, chego ao fim, fazendo referncia ao incio de tudo, pois sem esse alicerce nada teria sido possvel. minha querida famlia (Vera, Marvio e Lydia), que agora cresce com dois presentes que ganhei ao longo desses anos de doutorado: minha companheira Gabriele e minha filha Aim so, agora, parte da histria que segue com essa mistura de engenharia e arte, abrindo caminhos para novas possibilidades.

  • RESUMO

    Apesar do esforo cientfico para iluminar o conhecimento das propriedades acsticas que caracterizam os instrumentos musicais, sua construo ainda se baseia principalmente na arte e tradio provenientes da experincia passada de uma gerao para a outra. Dentro desse contexto, a seleo de espcies madeireiras continua a ser um fator impactante na concepo de componentes de instrumentos musicais, por razes estticas, estruturais e acsticas. Como objeto de anlise, o projeto envolve a pesquisa de espcies tropicais nativas da Amaznia, oferecendo suporte na seleo de possveis substitutas para espcies tradicionais que se encontram em extino. O presente trabalho evidencia a importncia da caracterizao das propriedades dos materiais relacionadas com o comportamento vibracional de componentes do instrumento. As tcnicas desenvolvidas podem ajudar os fabricantes a buscar novas ferramentas e critrios para seu ofcio, como considerar o amortecimento como uma caracterstica vibratria muito importante para a madeira. No que diz respeito s tcnicas experimentais, o procedimento proposto proporciona uma medio mais rpida e precisa das propriedades de um instrumento de cordas. O trabalho desenvolve uma anlise integrada numrico-experimental do tampo do violo clssico atravs da criao de um modelo numrico por elementos finitos o mais prximo o possvel do real, ao mesmo tempo em que um instrumento nos mesmos moldes foi adquirido atravs de um convnio com uma oficina-escola de construo de violes, para as anlises experimentais. O tampo de madeira amaznica foi comparado a tampos idnticos, fabricados com duas espcies tradicionalmente usadas na fabricao de instrumentos musicais, a fim de validar sua aptido para esse fim. Critrios de qualidade foram aplicados tanto ao tampo livre quanto ao mesmo montado em um violo finalizado. Os resultados mostraram que a espcie estudada tem grande potencial para ser uma alternativa aos materiais de referncia na construo de instrumentos musicais de qualidade. Palavras-chave: Acstica Musical, Violo clssico, Lutheria, Luteria, Madeiras amaznicas, Anlise modal, Propriedades mecnicas.

  • ABSTRACT Despite the scientific effort to illuminate the knowledge of the acoustic properties that delineate the main characteristics of musical instruments, their construction is still based mainly on the art and tradition from the past experience from one generation to another. Within this context, the selection of timber species continues to be a crucial factor in musical instruments design, for aesthetic, structural and acoustic reasons. As an object of analysis, the thesis involves the research of native tropical species from the Amazon, offering support in the selection of a possible sustainable replacement for traditional species, which are endangered. This study highlights the importance of the characterization of material properties related to the vibrational behavior of musical instrument compo