Bioclimatismo na arquitetura

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(Parte 6 de 8)

3.2. A Construção e o Ruído

Qualquer situação acústica envolve, necessariamente, três elementos: fonte sonora, meio de propagação e receptor (fig. A3).

Fig. A3

O nível sonoro percebido pelo receptor depende da quantidade de energia sonora emitida pela fonte e das características do meio de propagação – o chamado campo sonoro.

O Campo Sonoro Direto, ou Campo Livre, ocorre quando entre a fonte sonora e o receptor não existe nenhum tipo de obstáculo que modifique o trajeto das ondas sonoras (fig. A4). Neste caso o nível de ruído está diretamente relacionado à distância entre a fonte e o receptor: quanto mais longe da fonte, menor é o ruído percebido. Como, em situações reais, sempre existe um plano refletor representado pelo piso, é importante conhecer também o coeficiente de absorção do solo.

Fig. A4

Campo Sonoro Reverberante, ou Campo Difuso, ocorre quando a onda sonora encontra obstáculos, é refletida e permanece por algum tempo no ar (fig. A5). Neste caso – como em um quarto ou uma rua com seção vertical em "U" – o nível sonoro não depende mais apenas da distância fonte/ receptor, mas da geometria do local, que induz a direção da reflexão e dos propagação propagação fontereceptor fonte

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PROARQ e DTC – FAU - UFRJ 37 coeficientes de absorção dos materiais de revestimento das superfícies refletoras (fachadas e solo, externamente ou pisos, paredes e teto, no interior).

Fig. A5

3.2.1 Fonte sonora É o elemento responsável pela emissão do som. Pode ser classificada como:

Desejável, indiferente ou incômoda: de acordo com o desejo e posição do receptor; Fixas (indústrias, canteiros de obra e boates) ou móveis (veículos);

Direcional (o som emitido é mais intenso em uma determinada direção) ou omnidirecional (o som emitido se distribui uniformemente em todas as direções);

Pontual, linear ou de superfície: dependendo da distância fonte/ receptor e da escala do problema analisado:

Pontual: as dimensões da fonte são insignificantes em relação à sua distância ao receptor. Exemplos: um veículo – isoladamente; uma fábrica, no contexto da cidade;

Linear: uma de suas dimensões é significativa em relação à distância fonte/ receptor. Exemplo, uma via de tráfego de veículos;

De superfície: quando as ambas as dimensões são significativas. Exemplo: uma fábrica, no contexto da quadra.

Níveis sonoros são funções logarítmicas e, portanto, não podem ser somados algebricamente. Quando duas fontes funcionam simultaneamente o nível sonoro resultante corresponde a um acréscimo de 3 dB no nível sonoro inicial. Por exemplo, (fig. A6), dois caminhões, com um Nível de Potência Sonora (NPS) de 70 dB, cada, funcionando juntos produzirão um ruído de 73 dB (NPS total).

Infelizmente a recíproca é verdadeira

Fig. A6 Quando duas fontes emitem ruído simultaneamente o nível sonoro total será igual ao da fonte mais potente, acrescido do valor fornecido pela tabela abaixo:

NPS total 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 NPS1 – NPS2 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 0

NPS = 70 dB NPS total = 73 dB

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Se a diferença for superior a 10 dB, o nível sonoro total será igual ao maior dos dois. Neste caso ocorre o fenômeno de mascaramento do ruído mais fraco pelo mais forte.

3.2.2. Propagação

A construção e seus elementos – muros, fachadas, esquadrias, pisos, paredes e tetos – são obstáculos que alteram o caminho de propagação das ondas sonoras, modificando em quantidade (nível sonoro) e qualidade (espectro sonoro) o ruído emitido pelas fontes e percebido pelos usuários.

3.2.2.1. Atenuação pela distância

Lembrando: o nível de potência sonora depende da fonte e o nível de intensidade sonora é característico do som percebido pelo receptor. A relação entre os dois níveis é função da:

• distância fonte/ receptor: quanto mais distante a fonte menor o nível sonoro percebido;

• tipo de propagação

A propagação esférica é a que ocorre quando temos fontes pontuais. O nível de intensidade sonora decai na proporção do quadrado do raio das distâncias. Na prática, resulta em uma redução de 6 dB cada vez que a distância fonte/ receptor é dobrada (6dB/d).

A propagação cilíndrica refere-se a fontes lineares, que emitem energia sonora segundo superfícies semicilíndricas. Neste caso, o ruído decai na razão direta da distância, resultando em uma redução sonora de 3 dB a cada vez que a distância fonte/ receptor é dobrada (3dB/d).

Fig. A7 3.2.2.2. Reflexão x Absorção

Assim como a luz, ao encontrar uma superfície plana e rígida, a onda sonora é refletiva segundo um ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência, o que permite estabelecer a direção das ondas refletidas. No entanto, no caso do som, este comportamento só é verdadeiro se a menor dimensão do obstáculo for, no mínimo, quatro vezes maior que o comprimento da onda incidente. Para sons graves (grande comprimento de onda) a relação entre o tamanho do obstáculo e o comprimento de onda deve ser sempre verificada.

Fig. A8 x 2 x

(N-6)dB

(N-3)dB N dB x 4x

L L > 4λ

L > 4λ 4λ L

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A quantidade de energia refletida depende da natureza mais ou menos absorvente do obstáculo. Superfícies “duras” são mais reflexivas, superfícies “macias” mais absorventes. Por exemplo, um muro coberto de vegetação refletirá menos energia que um muro concreto. Quanto maior o coeficiente de absorção (α) de um material menor será a energia refletida. Observemos a tabela de coeficientes de absorção de alguns materiais:

Materiais Coeficiente (α) 125 250 500 1000 2000 4000

Reboco áspero, cal 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,07 Chapas de mármore 0,01 0,01 0,01 0,02 - - Tapete de 5mm sobre base de feltro 0,07 0,21 0,57 0,6 0,81 0,72 Uma pessoa com cadeira 0,3 - 0,4 - 0,4 - Público em ambientes muito grandes, por pessoa 0,13 0,31 0,45 0,51 0,51 0,43 Janela aberta 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Lã mineral de 50mm coberta de papelão denso 0,74 0,54 0,36 0,32 0,30 0,17

3.2.2.3. Transmissão

Um ruído pode “atravessar” uma parede ainda que ela não apresente nenhuma abertura. O que ocorre é que ao ser atingida por uma onda sonora a parede vibra e passa a funcionar como uma nova fonte. Neste caso podemos dizer que o som foi transmitido pela parede.

Fig. A9

Para obter um bom isolamento sonoro é conveniente verificar o índice de redução sonora (R) proporcionado pelo material (fig. A10). No caso de paredes simples, quanto mais “pesado” (ou denso) for o obstáculo, menor será a quantidade de energia sonora transmitida.

Material Espessura cm

Massa

Superficial kg/ m2

Índice (R) dB(A)

Material

Espessur a cm

Massa

Superficial kg/ m2

Índice (R) dB (A)

Madeira

1,2 2,5 3,8 5,0

27 28 Vidro 0,3 8 27

Compensado 1,9 2,5 3,2

Plexiglas 0,06

Bloco de concreto 10,5 15,2 114 171 35 39 Chapa (*)

0,06 0,08 0,1 0,13

Tijolo 10,0 211 42 Alumínio 0,32 9 24

Placa de Concreto 10,0 244 45

Plástico sobre treliça metálica 1,2 2 27 Chumbo 0,16 18 32

Fig. A10 – índice de redução sonora de alguns materiais (Fonte: CETUR)

3.2.2.4. Difração

E incidente E transmitida

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Quando o som encontra frestas ou obstáculos menores que seu comprimento de onda as ondas tem sua direção e magnitude modificadas, o som é difratado (Figura A11). A difração pode ocorrer quando o som passa através de janelas, pilares, vigas, muros, etc. É o fenômeno que explica o funcionamento das barreiras acústicas, muito importantes para o controle de ruído urbano.

Fig. A11

3.2.2.5. Difusão

Irregularidades na superfície refletora podem provocar a difusão – as ondas sonoras se espalham em diversas direções, promovendo uma distribuição mais uniforme da pressão sonora e um ganho no conforto acústico. Embora haja fórmulas para cálculos precisos, de forma geral, um elemento arquitetônico (viga, balcão, pilar) será mais eficiente para provocar a difusão se sua largura for igual ao comprimento da onda sonora e a profundidade das irregularidades de sua superfície igual à sétima parte desse comprimento.

3.3. Qualidade Acústica

As características do ambiente construído – interior e exterior – são responsáveis pela qualidade acústica do espaço resultante. De fatores como forma, dimensão, volumetria, revestimento e material de vedação depende o som percebido pelo receptor. O tratamento acústico de um ambiente deve conciliar o isolamento quanto aos ruídos externos com a inteligibilidade para os sons desejados. Para isso é necessário que o ambiente não apresente acidentes acústicos (ecos, focos) e que o ruído de fundo (tabela A5) e o Tempo de Reverberação (Anexo A2) sejam adequados às atividades a que o espaço se destina.

Locais dB (A) NC Hospitais Apartamentos, Enfermarias, Berçários, Centros Cirúrgicos 35 - 45 30 -40 Laboratórios, Áreas para Uso do Público 40 - 50 35 - 45 Serviços 45 - 5 40 - 50 Escolas Bibliotecas, Salas de Música, Salas de Desenho 35 - 45 30 - 40 Salas de Aula, Laboratórios 40 - 50 35 - 45 Circulação 45 - 5 40 - 50 Hotéis Apartamentos 35 - 45 30 - 40 Restaurantes, Salas de Estar 40 - 50 35 - 45 Portaria, Recepção, Circulações 45 - 5 40 - 50 Residências Dormitórios 35 - 45 30 - 40 Salas de Estar 40 - 50 35 - 45 Auditórios Salas de Concerto, Teatros 30 - 40 25 - 30 nova fonte

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Salas de Conferência, Cinemas, Salas de Uso Múltiplo 35 - 45 30 - 35 Restaurantes 40 - 50 35 - 45 Escritórios Salas de Reunião 30 - 40 25 - 35 Salas de Gerência, Salas de Projetos e de Administração 35 - 45 30 - 40 Salas de Computadores 45 - 65 40 - 60 Salas de Mecanografia 50 - 60 45 - 5 Igrejas e Templos (Cultos Meditativos) 40 - 50 35 - 45 Locais para Esporte Pavilhões Fechados para Espetáculos e Atividades Esportivas 45 - 60 40 - 5

Fig. A12

Mesmo entre arquitetos e engenheiros não é rara uma certa confusão no uso dos termos isolamento e absorção sonora, dois fenômenos diretamente relacionados às propriedades dos materiais de construção. Na realidade as diferenças entre materiais isolantes e absorventes são bastante significativas, e de modo geral, materiais absorventes são maus isolantes e vice-versa. Entretanto, após a compreensão dos dois fenômenos e um correto diagnóstico, é possível, caso os dois efeitos sejam necessários simultaneamente uma montagem de materiais. Por exemplo, a aplicação de espuma ou carpete (absorventes) sobre uma parede de alvenaria de blocos de concreto (isolante).

3.3.1. Isolamento Acústico / Materiais Isolantes

esquadria,...) tem de se opor à transmissão do ruído depende de seu Índice de Redução Sonora

O isolamento acústico consiste em dificultar a transmissão sonora. Um bom isolante deve ser rígido, compacto, pesado. A capacidade que um elemento de vedação (parede, divisória, ( R ) (fig. A10). Em geral temos:

Paredes Simples, onde o isolamento depende da massa superficial (do “peso”) desta.

Segundo a “Lei da Massa”, a cada vez que a espessura é dobrada o isolamento aumenta ± 4 dB, sendo maior para as altas freqüências (aumenta cerca de 4 dB a cada vez que a freqüência é dobrada).

com a mesma espessura

Paredes Compostas. Este tipo de opção de vedação é conveniente quando se deseja (ou necessita) evitar o uso de paredes muito espessas e pesadas. Materiais absorventes, quando colocados entre painéis rígidos, funcionam como “mola” minimizando a transmissão do ruído. Este conjunto (Fig. A13) - que não obedece rigorosamente à lei da massa - costuma apresentar um índice de redução sonora maior que o de uma parede homogênea,

Fig. A13 3.3.2. Absorção Acústica / Materiais Absorventes efeito “mola” material absorvente painéis rígidos

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A absorção sonora consiste em reduzir ao máximo a reflexão da energia sonora que incide sobre uma superfície. A energia absorvida é parcialmente dissipada (como energia térmica) e parcialmente transmitida.

Fig. A14
(tabela da página).

Na realidade, nenhum material é totalmente absorvente (ou reflexivo), parte da energia sonora sendo sempre refletida pelo material (fig. A14). A capacidade de absorção de um material (medida em sabine3) é indicada pelo seu coeficiente de absorção sonora (α), e varia de 0 a 1

O desempenho de um material como absorvente acústico varia segundo as diversas faixas de freqüência. Dois são os principais tipos de materiais absorventes:

Materiais Fibrosos e Porosos – permitem que a onda sonora penetre e se propague em seu interior. Após sucessivas reflexões sobre as paredes dos poros a energia sonora é dissipada sob a forma de calor (energia térmica). Os materiais porosos (ex: espumas sintéticas) ou fibrosos (ex: lãs minerais) são, de modo geral, mais eficientes nas altas freqüências.

Painéis Flexíveis - Quando uma onda sonora atinge um painel flexível, a vibração provocada pela pressão exercida sobre o painel transforma parte da energia sonora em energia térmica. Painéis flexíveis afastados da parede por uma camada de ar são excelentes para absorver as baixas freqüências. Se o painel estiver colado diretamente sobre a parede, a eficiência será maior nas altas e médias freqüências.

3.3.3. Tempo de Reverberação (TR)

É, por definição: “o tempo necessário, para que o nível de pressão sonora diminua de 60 dB, depois que a fonte cessar”. O Tempo de Reverberação Ideal (anexo A2) varia em função do volume da sala e do tipo de atividade a que ela se destina.

É do TR que depende fundamentalmente a qualidade acústica de uma sala: uma sala “morta” que absorva todas as reflexões não é boa, por exemplo, para ouvir música. Muitas vezes é necessário o prolongamento do som de um instrumento para atingir o fundo de um auditório ou, simplesmente, para “esticar” um acorde. Por outro lado, o excesso de reflexões pode prejudicar a inteligibilidade “embaralhando” as palavras ou as notas musicais.

O TR pode ser ajustado através da relação entre superfícies reflexivas e absorventes (via revestimentos de pisos, paredes e tetos). Foi Wallace Sabine que, a partir de um problema real5, definiu empiricamente a primeira fórmula para determinar o Tempo de Reverberação:

S11α∑ Tr é o tempo de reverberação, em segundo onde: V é o volume da sala, em m3

3 Homenagem a Wallace Sabine

4 Sabine, no final do século passado, resolveu o problema da falta de inteligibilidade de um auditório em Harvard colocando almofadas macias e absorventes nas cadeiras do local. Posteriormente, duas outras fórmulas foram desenvolvidas: a de Norris-Eyring e a de Millington- Sette

Einc

Eref

Etra Edis

Edis Einc – energia incidente Eref – energia refletida

Etra – energia transmitida

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Si é a área dos diferentes revestimentos internos, em m2 αi é o coeficiente de absorção de cada revestimento

3.4. O Ruído e Projeto

O projeto dos edifícios tem, frequentemente, relegado o conforto acústico a um plano posterior e secundário. O comportamento acústico dos espaços costuma ser estudado apenas em ambientes «especiais» (auditórios, estúdios,teatros...). Argumenta-se que tratamentos acústicos são muito caros. E, em parte isto é verdade : corrigir falhas de projeto é, de fato, caro e difícil, prevenir entretanto não. A qualidade acústica do projeto pode depender do cumprimento de algumas etapas, simples, durante o processo de concepção do edifício.

3.4.1. Identificação e classificação das fontes de ruído

O primeiro passo para evitar ou solucionar os problemas decorrentes do ruído é identificar as fontes de ruído. Localizar as fontes de ruído existentes no entorno do edifício (vias de tráfego, indústrias, atividades de lazer) e verificar as fontes que serão criadas pelo próprio projeto (casas de máquinas, equipamentos, salões de festa, prismas de ventilação). Em seguida, classificar as fontes como de ruído aéreo ou de impacto.

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