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ACÚSTICA DA EDIFICAÇÃO
Profa. Dr.-Ing. Erika Borges Leão
Disciplina ministrada ao IX semestre do curso de Engenharia Civil
Universidade do Estado de Mato GrossoCampus Sinop/MT
FREQUENCIA – UMA OITAVA E UM TERÇO DE OITAVA
Bandas de oitava e terços médios de oitava.Fonte: adaptado de Greven et al. (2006)
Domínio do tempo
Domínio da frequência
Representação gráfica do som
Tempo t
Tempo t
Tempo t Frequencia f
Frequencia f
Frequencia f
𝐼 =𝑊
4π𝑟2=
𝑝2
ρ.𝑐
I = Intensidade sonora [W/m2]
W = Potência sonora [W]
p = Pressão sonora [Pa = N/m2]
r = distancia da fonte sonora[m]
ρ = Densidade do ar [W/m3]
c = Velocidade do som [m/s]
PARÂMETROS DO SOM
PROPAGAÇÃO DO SOM EM CAMPO ABERTO
Em campo aberto, a pressão sonora reduz em 6 dB acada dobro da distância.
Re
du
ção
do
n
íve
lso
no
ro
Lp Nível de pressão sonoraR Distância
Distância (m)
Fonte: Brüel & Kjær (2001)
No caso de ondas acústicas num fluido como o ar ou a água, a velocidade (𝑐) é dada por,
Sendo 𝜌 a densidade do meio em equilíbrio e 𝐵 o módulo de compressibilidade
𝑐 =𝐵
𝜌
Sendo 𝛾 a constante dependente da espécie do gás, quepara moléculas diatômicas como O2 e N2, tem o valor de 1,4.A constante (R) é a constante dos gases ideais, equivalentea 8,314 J/mol.K e (M) é a massa molar do gás, que no casodo ar, 1 mol de ar equivale a M = 29 x 10-3 Kg/mol. (T) é atemperatura absoluta do gás.
T = tc + 273 (temperatura Celsius tc )
𝑐 =𝐵𝜌=
𝛾𝑅𝑇
𝑀=
1,4 . 8,314 . 293
0,029= 342,9 𝑚 𝑠 ≅ 343 𝑚 𝑠
PROPAGAÇÃO DO SOM
c = 331 + 0,6 . tc
velocidade do som (c) no ar (com aprox. 20° C)
c = 343 m/s
λ = Comprimento de onda [m]
𝑓 = Frequência [Hz]
c = Velocidade do som [m/s]
λ =𝑐𝑓
PROPAGAÇÃO DO SOM
m/s
Ar a 20°C 343 Cobre 3500
Ar a 0°C 331 Alvenaria 3600
Água 1450 Concreto 4000
Cortiça 500 Aço 5000
Aluminio 5100 Vidro 5200
Carvalho na direção das fibras 3380 Borracha 40
PROPAGAÇÃO DO SOM
Frequência Comprimento de
onda
20 kHz 1,7 cm
10 kHz 3,4 cm
1 kHz 34 cm
100 Hz 3,4 m
20 Hz 17m
PROPAGAÇÃO DO SOMPressão atmosférica 101 325 Pa (1 atm)
Limiar da audição 20 Pa
Limiar da dor 100 Pa
101 325 Pa
A intensidade é
proporcional ao
quadrado da média
de variação de
pressão do ar em
um determinado
ponto .
Pressão sonora no
tempo t
Pressãop 20 µPa - 100 Pa
Pressão
atmosférica
Tempot
Nível de uma grandeza física é definido como o
logarítimo decimal da razão entre os valores medidos
e um valor de referencia dessa grandeza, expressa
em Bel (Alexander Graham Bell).
Bel é uma escala logarítmica que melhor aproxima
da percepção do aparelho auditivo as flutuações da
pressão e da intensidade sonoras.
LG = logGG0
(Bel) LG = 10 logGG0
(decibel)
NÍVEL SONORO
Potência Sonora: é a quantidade de energia sonora emitida
por uma determinada fonte, por unidade de tempo, medida em
Watts (W). Classifica, quantitativamente, uma fonte de ruído.
Intensidade sonora: fluxo de energia sonora, em uma
direção, através de uma unidade de superfície. Útil para
identificar e qualificar fontes sonora, portanto é importante
para técnicas de controle de ruído.
Pressão Sonora: é a pressão emitida pela energia sonora,
exercida em determinados pontos do ambiente. É o parâmetro
utilizado para medir situações de incomodidade e traumas do
sistema auditivo.
Pressão sonora é dada em Pa ou N/m2 mede força por área.
Potência Sonora:
Inmetro publica Portaria nº 430 de 16/08/12 para
Potência Sonora de Produtos Eletrodomésticohttp://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC001891.pdf
http://www.tuv.com/br/brasil/sobre_nos/sala_de_imprensa/noticia_204695.html
Com o intuito de diminuir a poluição
sonora e preservar a saúde auditiva
dos brasileiros, o INMETRO (Instituto
Nacional de Metrologia) publicou no
ano passado a Portaria nº 388/2013,
que torna obrigatório informar a
classificação de decibéis - no Selo
Ruído - presente em liquidificadores,
aspiradores de pó e secadores de
cabelo, ou aparelhos que façam a
função desses.
Intensidade sonora:
Catalogues: Environmental Solutions Product Catalogue (BF0213-11)
Fonte: www.bksv.com
Lw = 10 logww0
W0 = 10-12 W
LI = 10 logII0
I0 = 10-12 W/m2
Lp =10 logp2
p02 = 20 log
pp0
p0 = 20 Pa = 20 x 10-6 Pa
Nível de potência sonora
Nível de pressão sonora
Nível de intensidade sonora
NÍVEL SONORO
Decibel é a razão logarítmica entre duas potências ou
intensidades e é dado pela expressão:
IdB = 10 logII0
I0 = 10-12 W/m2
A intensidade é proporcional ao quadrado da média de
variação de pressão do ar em um determinado ponto
(Nivel de Pressão Sonora - NPS)
I1I2
= p1
2
p22 p = Nível de Pressão Sonora (NPS)
ou (Sound Pressure Level - SPL)
(1 Pa = 1 Pascal = 1 N/m² = 10 bar)
Nível de Pressão Sonora
Portanto,
𝑁𝑃𝑆 = 10 logII0
= 10 logp2
p02 = 10 log
pp0
2
= 20 logpp0
Assim,
𝑁𝑃𝑆 = 20 logpp0
p0 = 2 x 10-5 N/m2
(Limiar da audição)
(1 Pa = 1 Pascal = 1 N/m² = 10 bar)
Nível de Pressão Sonora
(1 Pa = 1 Pascal = 1 N/m² = 10 bar)
𝑁𝑃𝑆 = 20 logpp0
p0 = 2 x 10-5 N/m2
(Limiar da audição)
p = 1 Pa
20 log 1
2 x 10−5= 20 log (50 000) = 94 dB
p = 100 Pa
20 log 100
2 x 10−5= 20 log (50 x 105) = 134 dB
Nível de Pressão Sonora
NÍVEL LOGARÍTMICO
bel = log 𝑃
𝑃0(B)
(B) - bel
(dB) – decibel
1 B = 10 dB
Porque 1 dB era a perda numa MSC (miles ofstandard cable).
Porque 1 dB era a mínima variação de potência sonora detectável pelo sistema auditivo.
“unidade de sensação"
NÍVEL LOGARÍTMICO
unidade de sensação = 10 log 𝑊
𝑊0dB (re. 𝑊0)
𝑊 é 𝑎 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑛𝑜𝑟𝑎𝑊0 é 𝑎 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑛𝑜𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎
NÍVEL LOGARÍTMICO
Zero bel (0 B) P = 10 . 𝑃0
𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑃0
Necessidade de mostrar variações menores de potência;
Valores positivos (potência > 𝑃0);Valores negativos (potência < 𝑃0).
Escala Logarítmica
Lei de Weber- Fechner
Isto significa que se, por exemplo, o estímulo físico cresce em
função dos números 10 - 100 - 1.000 - 10.000 - 100.000 -
1.000.000 a sensação humana cresce correspondentemente
nos números: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6.
Em outras palavras, quando o estímulo físico é multiplicado por
10, a sensação aumenta em apenas uma unidade. A relação é
conhecida como NÍVEL DE PRESSÃO SONORA (NPS).
A escala em dB não é linear, e, em conseqüência, os dB não
podem ser adicionados ou subtraídos aritmeticamente.
PROPAGAÇÃO DO SOM
Fonte: (Brüel & Kjær, 2001)
Aumento do
nível sonoro:Número de fontes sonoras
equivalentes:
PROPAGAÇÃO DO SOM
Adição de N níveis sonoros iguais:
𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿1+ 10 log N [dB]
Fonte: (Brüel & Kjær, 2001)
PROPAGAÇÃO DO SOMAdição de diferentes níveis sonoros :
𝐿𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 10 log (10𝐿1
10 + 10𝐿2
10 +... + 10𝐿𝑛
10 ) [dB]
55 dB
51 dB
56,4 dB
PROPAGAÇÃO DO SOMO nível de pressão sonora Lp se espalha para todos os
lados igualmente com uma potência sonora Lw
conforme a expressão:
Lp = Lw – 20 log r/r0 - 11 [dB] (propagação esférica)
Lp = Lw – 20 log r/r0 - 8 [dB] (propagação semi-esférica)
(Brüel & Kjær, 2001)
r = distância [m]
r0 = 1 m
Lp
LW
r
PROPAGAÇÃO DO SOM
LWDiminuição da pressão sonora com o aumento da distância à fonte para uma
fonte pontual.
PROPAGAÇÃO DO SOM
Com o dobro da distância a
redução é de apenas 3 dB!
Com uma fonte sonora linear (rua) a expressão é
dado por:
Lp = Lw - 10 log r/r0 – 5 [dB]
r = distância [m] r0 = 1 m
(Brüel & Kjær, 2001)
PROPAGAÇÃO DO SOMA) 50+50 dB =
B) 83 + 96 dB =
C) 90 + 35 + 93 + 95 dB =
D) 12 + 12 dB =
E) 0 + 0 dB =
F) Lp =? Lw = 55 dB r= 7m gerador eletrico
G) Lp =? Lw = 94 dB r= 8m fonte esférica
H) Lp =? Lw = 90 dB r= 7m fonte linear
Bibliografia
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS . NBR 12179: tratamento acústico em recintos fechados. Rio de Janeiro, 1992. 9 p.
SILVA, Pérides. Acústica arquitetônica. 4.ed. Belo Horizonte: EDTAL, 2002.
BRÜEL & KJAER. Measurements in Building Acoustics. Naerum: Brüel & Kjaer, 1988.
BISTAFA, Sylvio R. Acústica Aplicada ao Controle de Ruído. 1. ed. São Paulo: Edgar Blücher, 2006.