Efeito das diferentes madeiras no isolamento

Efeito das diferentes madeiras no isolamento

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FLORESTA, Curitiba, PR, v. 38, n. 4, p. 673-682, out./dez. 2008. Loschi Neto, A. et al. 673

Ançano Loschi Neto1, José Reinaldo Moreira da Silva2, José Tarcísio Lima2, Giovanni Francisco Rabelo3

Eng. Florestal, M.Sc., Lavras, MG, Brasil - aloschi@gmail.com Eng. Florestal, Dr., Depto. de Engenharia Florestal, UFLA, Lavras, MG, Brasil - jreinaldo@ufla.br - jtlima@ufla.br Eng. Eletricista, Dr., Depto. de Engenharia, UFLA, Lavras, MG, Brasil - giovannirabelo@yahoo.com.br Recebido para publicação: 04/09/2007 – Aceito para publicação: 18/03/2008

Resumo

O isolamento acústico depende das propriedades do material, principalmente dimensões, formas umidade e densidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar o isolamento sonoro proporcionado por madeiras de diferentes densidades e verificar o comportamento do isolamento por meio da análise espectral. Foram selecionadas madeiras do gênero Eucalyptus, Dipteryx (cumaru) e Pinus, em cinco grupos de distintas densidades. Foram montadas barreiras acústicas, em forma de cubos ocos com arestas internas de 60 cm. A avaliação consistiu em emitir uma onda gerada por um computador por meio de um alto-falante localizado dentro da barreira acústica e captá-la por um microfone localizado a um metro de distância. O nível de pressão sonora foi medido com um decibelímetro. A maior atenuação acústica (25,7 dB(A)) foi apresentada pela madeira de Eucalyptus grandis (0,880 g/cm³), e o pior desempenho foi apresentado pelo Pinus sp, com 15 dB(A). Essas madeiras apresentaram maior e menor densidade, respectivamente. Palavras-chave: Madeira; densidade; isolamento acústico.

Abstract

Effect of different wood in the acoustic isolation. Acoustic isolation depends upon characteristics of the material, mainly on the dimensions, shape and density. The objective of this work was to evaluate the sound isolation provided by woods of different densities and verify the behavior of the isolation through spectral analysis. They were selected woods of the genera Eucalytus, Pinus and Dipteryx (Cumaru) with five groups of distinct densities. Boxes of 60 cm of internal edges were mounted. The equipment for the evaluation was mounted in a wide and grassy field. The experiment consisted in emitting a form of wave, generated in a computer by means of a loudspeaker localized inside the wooden box and picked it up by a microphone situated at a meter away. The level of sound pressure was measured with a decibelimeter. The wood which promoted the highest acoustic attenuation was E. grandis (0.880g/cm3) with an attenuation of 25.7 dB(A), but the wood of worst performance was Pinus sp with 15 dB (A). These woods presenting the highest and poorest density respectively. Keywords: Wood; density; acoustic isolation.

O homem, ao receber informações do ambiente e assimilá-las, pode reagir de maneira favorável ou não ao estímulo. Uma das grandes causas da queda na qualidade de percepção do ambiente é a poluição. Ela possui diversas formas de manifestação. Destacam-se a poluição atmosférica, a visual, a provocada pelo lixo e a sonora.

A perda de audição induzida por ruído (PAIR) em ambientes de trabalho tem como causa a exposição a elevados níveis de pressão sonora – acima de 85 dB(A) – por um determinado tempo. Quanto mais elevado o nível de pressão sonora, menor o tempo permitido de sua exposição, considerando-se que o indivíduo encontra-se sem equipamento de proteção individual.

Para um ambiente ser considerado ideal para a permanência de pessoas, do ponto de vista acústico, deve-se atentar para certas premissas, as quais são tratadas pela acústica arquitetônica. O grande

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Loschi Neto, A. et al. 674 foco é dado em dois sentidos: controle de sons no interior dos ambientes e isolamento contra ruídos externos.

As características sonoras estabelecidas no interior de um espaço fechado são condicionadas tanto pela concepção arquitetônica como pelos revestimentos, pelo mobiliário, pelo equipamento e por tudo o mais que compõe seu interior. Assim, a madeira, material por excelência dos revestimentos, assume papel determinante no desempenho acústico desses locais, podendo ser utilizada para promover a absorção sonora ou as reflexões difusas, condicionando o campo sonoro estabelecido no interior dos ambientes.

Materiais usados para isolamento apresentam alta densidade, dificultando a passagem da onda sonora. Sendo assim, madeiras com densidades elevadas apresentam maiores valores de isolamento quando comparadas com madeiras de densidade mais baixa. O objetivo deste trabalho foi avaliar o isolamento sonoro proporcionado por madeiras de diferentes densidades.

Som e ruído

O som é toda e qualquer vibração ou onda mecânica que se propaga em um meio dotado de forças internas (elástico, viscoso etc.) capaz de produzir no homem uma sensação auditiva (ABNT, 1992).

Ao encontrar uma superfície, a onda sonora sofre alterações (Figura 1), que estão relacionadas ao tipo de material constituinte dessa superfície. Essas alterações são definidas como absorção, especialmente nas superfícies mais macias e porosas (Figura 1a), transmissão de um lado para outro, por meio da ressonância (Figura 1b) e reflexão, quando muda a direção devido à convexidade ou concavidade da superfície sobre a qual incide, ou ainda quando a onda apresenta um determinado ângulo de incidência (Figura 1c).

Fonte: Adaptado de Fernandes (2002)

Figura 1. Alterações sofridas por uma onda sonora ao entrar em contato com uma superfície. EI: energia incidente; a: energia absorvida; b: energia transmitida; c: energia refletida.

Figure 1. Alterations suffered for a sonorous wave when finding a surface. EI: incident energy; a: absorption; b: transmission; c: reflection.

Dentre as grandezas acústicas, as mais importantes são a intensidade, a potência e a pressão sonora. A intensidade sonora é definida como a quantidade de energia sonora que atravessa uma unidade de área durante certo tempo. Potência sonora é uma característica intrínseca da fonte sonora. Seu valor independe do meio e sua unidade é Watts. Segundo Bistafa (2006), a pressão sonora é a grandeza mais importante para caracterizar os efeitos do ruído em seres humanos. Sua unidade é o Pascal (Pa). A pressão sonora pode ser obtida de maneira simples, por aparelhos como o decibelímetro, que converte seus valores para a escala de decibéis, facilitando sua interpretação. Seus valores dependem da distância entre o ponto em que é medida e a fonte sonora, além da quantidade de energia sonora absorvida pelo meio. A determinação do nível de pressão sonora (NPS), em decibéis, encontra-se descrito pela Equação 1 (BISTAFA, 2006).

b c

Barreira acústica

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INIS (1)

Em que: NIS = nível de intensidade sonora. 20 = constante. I = estímulo sonoro, em W/m2.

I0 = valor mínimo do estímulo (10-12 W/m2).

Ruído é qualquer som indesejável. Sua definição se baseia na condição do ouvinte, seu estado de saúde, humor, cultura etc. O ruído afeta o homem de várias formas. Ele causa prejuízos ao funcionamento do sistema auditivo e compromete a atividade física, fisiológica e mental do indivíduo a ele exposto (CLÍMACO, 2003). Oiticica; Gomes (2004) constataram que, devido à formação de ambientes insalubres em salas de aulas, os professores passam por estágios que variam desde um estresse leve até estresse degenerativo. Foi observado também um desgaste das cordas vocais dos professores por conta de alto índice de ruído nas salas de aula. A partir de 35 dB(A), o ruído provoca reações vegetativas. Em longo prazo e em níveis acima de 70 dB(A), o ruído pode causar hipertensão arterial, secreção elevada de hormônios corticosteróides, estresse, infarto etc. (PIMENTEL-SOUZA, 2000).

Acústica de ambientes

Para ser considerado ideal para a permanência de pessoas, um ambiente deve apresentar certos níveis de conforto. Os principais pontos tratados nessa área são o isolamento contra o ruído e o controle do som no interior do ambiente. O isolamento sonoro (ou atenuação sonora) consiste em impedir, ou pelo menos reduzir, a propagação de sons entre dois ambientes distintos.

De acordo com Paixão (2002), para se conseguir um isolamento adequado é necessário o uso de materiais que apresentam densidades mais elevadas, de acordo com a Lei da Massa, apresentada na Equação 2. De acordo com essa equação, quanto maior a massa do material, maior o isolamento, e quanto mais alta a freqüência, mais fácil de ser isolada. Cada vez que a massa de uma superfície é dobrada, ocorre um incremento de 4 a 5 dB na sua capacidade atenuadora (SILVA, 2005).

()f*M20log42,4PT+−=(2)

Em que: PT = perda de transmissão sonora (dB). 20 = constante. M = massa por unidade de área (kg/m²). f = freqüência (Hz).

Considerando-se que a característica do isolamento não é a mesma em todas as freqüências, torna-se necessário a medição da intensidade do ruído em faixas de freqüência de 1/3 de oitava, abrangendo principalmente o intervalo entre as freqüências de 64 e 4.0 Hz.

A tabela 1 apresenta o isolamento proporcionado por alguns materiais usados em construção.

Nesse caso, foi tirada a média dos valores em cada banda de oitava, fornecendo assim um valor único representativo do total isolado pelo material (FERNANDES, 2002).

Tabela 1. Atenuação do som de algumas superfícies. Table 1. Attenuation of sound of some surfaces. Material Atenuação, em dB(A)

Parede de tijolo maciço com 45 cm de espessura 5 Porta de madeira maciça dupla com 5 cm por folha 45 Janela de vidros duplos de 3 m separados 20 cm 45 Porta de madeira maciça de 5 cm de espessura 30

Porta comum sem vedação no batente 15 Fonte: Fernandes (2002)

Ao contrário do que ocorre ao ar livre, a onda sonora dentro de um ambiente sofre interferência das ondas refletidas pelas superfícies que demarcam o recinto (BISTAFA, 2006). O tratamento interno consiste em distribuir o som de forma homogênea pelo ambiente, livre de qualquer interferência ou efeito

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Loschi Neto, A. et al. 676 que cause desconforto (OITICICA; GOMES, 2004). O principal parâmetro relacionado à caracterização interna do ambiente é o tempo de reverberação (RT60). Ele é definido como o tempo gasto para a energia sonora decair 60 dB(A), contado a partir de sua interrupção. Está relacionado com o volume físico, com os materiais constituintes das superfícies dos objetos presentes no ambiente e também com as paredes, teto e piso (CLÍMACO, 2003). Assim como para o nível de ruído, o tempo de reverberação ideal varia de acordo com o uso proposto para o ambiente. Na tabela 2 estão relacionados alguns tempos de reverberação considerados ideais para alguns ambientes encontrados em instalações escolares.

Tabela 2. Tempos de reverberação adequados (segundos), para alguns ambientes. Table 2. Adequate reverberation times (seconds) for some environments. Ambientes Intervalo de tempo ideal de reverberação (segundos)

Ensaios musicais 0,6 – 1,2 Auditórios 1,0 – 1,5 Ginásios 1,2 – 1,6 Lanchonetes 0,8 – 1,2

Salas de aula 0,4 – 0,6 Fonte: Adaptado de Seep et al. (2002)

Materiais utilizados na correção acústica interna de ambientes são fibrosos ou porosos. A absorção da energia sonora ocorre pelo atrito das moléculas de ar no interior do material na passagem da onda sonora. O coeficiente de absorção de cada material obedece à mesma relação encontrada no isolamento sonoro, em que ocorre uma variação do valor para cada freqüência. O ambiente de trabalho requer condições ideais para o melhor rendimento dos profissionais envolvidos. Além disso, condições adversas podem causar danos à saúde dos trabalhadores.

Segundo Bistafa (2006), a perda de audição induzida por ruído (PAIR) ocorre pela associação de dois fatores: nível de ruído e tempo de exposição a ele. Segundo a Norma Regulamentadora nº 15, a exposição a níveis de ruído iguais ou acima de 85 dB(A) já requer do trabalhador atitudes defensivas. Para esse valor, o tempo de exposição máxima permitida é de 8 horas. Acima desse período, o ambiente já é considerado insalubre. Quanto maior o nível de ruído, menor será o tempo máximo de exposição permitido. A cada aumento de 5 dB(A), ocorre uma redução do tempo pela metade até 115 dB(A), ponto em que o tempo de exposição é de 7 minutos. Acima desse nível não é permitida a exposição sem a devida proteção, sob risco de dano grave à audição.

Propriedades fundamentais da madeira

As propriedades fundamentais da madeira são descritas como aquelas relacionadas à sua formação. São elas que irão determinar a durabilidade, a identificação, a resistência e também a qualidade dos produtos gerados a partir de uma árvore. São agrupadas em propriedades anatômicas, físicas, mecânicas e químicas. Dentre as propriedades físicas da madeira, as mais estudadas são a umidade e as densidades básica e aparente. Segundo Stewart; Polak (1975), a densidade aparente da madeira, definida como a relação entre a massa e o volume a uma determinada condição de umidade, é uma das mais representativas propriedades físicas da madeira. A densidade básica também é considerada uma das características mais importantes, tendo como principais pontos a facilidade na determinação e sua relação com as demais propriedades da madeira. É definida como a relação entre a massa absolutamente seca e o volume em máxima expansão da madeira.

Segundo Carrasco; Azevedo Júnior (2003), a velocidade de propagação da onda ultrassônica é afetada pela densidade da madeira. Um aumento desse valor, com umidade constante ao longo da amostra, provoca um aumento na velocidade de propagação. Esse fato se deve à deposição de celulose na face interna da parede celular, que causa um aumento significativo da rigidez. Assim, a esperada atenuação causada pelo aumento da densidade é compensada por esse parâmetro.

Propriedades acústicas da madeira

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