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Isolamento a Sons Aéreos 1

ISOLAMENTO A SONS AÉREOS


ISOLAMENTO AOS SONS

A distinção entre sons aéreos e sons de percussão é importante porque o isolamento sonoro dos elementos de construção e a forma de o descrever

dependem da natureza e do processo de transmissãodependem da natureza e do processo de transmissão em causa.

Isolamento

Sons Aéreos

Sons de Percussão

O som produzido num determinado recinto pode propagar-se através da irradiação de energia no ar �� variações de pressão.

A transmissão para outro recinto depende da incidência das ondas aéreas nos elementos de separação ou pode depender da percussão nesses elementos de separação.

Transmissão sólidaTransmissão aérea


SONS AÉREOSExcitação directa do ar por uma fonte sonora.

Proveniência dos Sons Aéreos

Exterior:

Circulação rodoviária, ferroviária, aérea; Instalações industriais e de

diversão públicas

Interior:

Utilização do próprio edifício –solicitações associadas á utilização do edifício pelos ocupante e pelos

equipamentos existentes

Tráfego rodoviário,

Ferroviário, aéreo...

Equipamentos

Conversação e

actividades

quotidianas.

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ISOLAMENTO AOS SONS AÉREOSNo processo de transmissão sonora entre dois locais há que distinguir:

- Transmissão Directa – ocorre directamente através do elemento de separação;

- Transmissão Marginal – verifica-se por contornamento através de elementos interligados ao elemento de separação em estudo.

Transmissão Directa

de juntas, fendas ou descontinuidades do elemento

de construção

pode ocorrer através:

por vibração do elemento de construção


Pode afirmar-se que a transmissão de sons aéreos ocorre essencialmente devido às deformações provocadas pelas

ondas de pressão que o elemento de separação vai experimentar.


O elemento de separação funciona como um sistema oscilante.

Nestas condições, é possível demonstrar a LEI DA MASSA que se traduz na seguinte expressão:

Em que

R (f) – Índice de redução sonora

Ii – Intensidade sonora incidente

It – Intensidade sonora transmitida

k – Constante função da massa volúmica do ar e da velocidade de propagação do ar (k ≅ -43)

m – massa por unidade de área do elemento em causa (kg/m2)

f – frequência considerada

fmkII

Rf

if .log20log10 +≈

��

�

�

��

�

�= (1)

3


A expressão anterior é válida sempre que o ângulo de incidência énormal; quando o ângulo de incidência é θθθθ, a expressão é reescrita

da seguinte forma:

A análise da expressão (1) é possível afirmar que o isolamento sonoro

� Aumenta com acréscimos de 6 dB por cada duplicaçãoda massa por unidade de superfície do elemento;

� Aumenta com acréscimos de 6dB por cada duplicaçãoda frequência do som.

θcos..log20log10)( fmkII

Rf

if +≈

��

�

�

��

�

�= (2)

Estas conclusões são válidas se admitirmos que o elemento:

- Não tem rigidez;

- Não está sujeito a fenómenos de amortecimento


As quebras de isolamento acústico são devidas a:

� Movimento transversal do painel em flexão pura;

� Movimento longitudinal de ondas de flexão planas do painel.

MOVIMENTO TRANSVERSAL EM FLEXÃO PURA

Quando uma onda incidente num elemento de separação provoca a sua vibração e esta coincide com um dos modos próprios de vibração � O ISOLAMENTO PODE SER NULO.

Determinação das frequências próprias de vibração

hD

bm

an

fmn .2 2

2

2

2

ρπ

��

��

�+= D – rigidez da placa (N.m)


MOVIMENTO LONGITUDUNAL DE ONDAS PLANAS DE FLEXÃO NO PAINEL

A velocidade de propagação de ondas longitudinais de flexão édada por

Dhc .

sin

2ρ

φω ��

�

��

�=

Dhc

fc

..2

2 ρπ

=

c – velocidade de propagação do som (m/s); φ φ φ φ – ângulo de incidência; ρ ρ ρ ρ – densidade do material (kg/m3); h – espessura do elemento (m); D – Rigidez da placa; E –módulo de Young (N/m2)

( )Eh

cfc

22 1.8138,1

υρ −=

A frequência crítica (fc) é denominada como sendo aquela que corresponde a uma velocidade de som rasante (φ=90º)

ou

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EFEITO DE COINCIDÊNCIA

O efeito de coincidência ocorre quando o comprimento de onda sonora incidente, projectada na direcção da parede é igual ao comprimento das ondas de flexão dessa parede � O ISOLAMENTO SOFRE QUEBRAS NESSAS FREQUÊNCIAS.

Frequências críticas


CURVA DE ISOLAMENTO NUM ELEMENTO SIMPLES

Efeito de vibração transversal por flexão do elemento:

Rigidez;

Amortecimento;

Ligação a outros elementos;

Dimensões.

Efeito de coincidência

Ocorre quando a relação entre as dimensões do elemento e o comprimento de onda crítico é elevado.

Para a maioria dos elementos, as variações ocorrem em frequências muito baixas (não sensíveis ao ouvido humano).

O efeito de coincidência diminui com a redução da dimensão da área do painel e com o aumento da sua espessura


LEI DA MASSA TEÓRICA

Acréscimo de isolamento sonoro do elemento de separação de 6dB por cada duplicação da massa ou por duplicação da frequência do som

Nas frequências próximas das primeiras frequências de vibração

Quebras localizadas

de isolamento sonoro

Na zona de coincidência

ANÁLISE EXPERIMENTAL

O acréscimo médio de isolamento por duplicação da massa é inferior a 6dB.

Modelo Misto

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LEI EXPERIMENTAL DA MASSA (f=500Hz), dB

Para m<200 kg/m2 �

Para m≥200 kg/m2 �

4,13)log(3,13500 += mR

1,11)log(3,14500 += mR


DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOLAMENTO ACÚSTICO – MÉTODO DE MEISSER (para elementos simples)

1. Determinação do índice de isolamento acústico resultante da lei experimental da massa;

2. Traçado experimental da frequência;

3. Determinação das primeiras frequências próprias de vibração transversal por flexão pura e localização das mesmas no traçado com as correspondentes quebras de isolamento;

4. Determinação da frequência crítica e localização da mesma no traçado com a correspondente;

5. Traçado da curva correspondente à lei da frequência teórica nas zonas entre as primeiras frequências próprias de vibração transversal por flexão e a frequência crítica;

6. Ajustamento final do traçado da curva do índice de isolamento acústico para um elemento de separação simples.

Obs.: As quebras de isolamento são desprezadas quando se situam abaixo dos 100 Hz


MODELOS DE PREVISÃO DO ISOLAMENTO EM ELEMENTOS DUPLOS

Índice de redução sonoro Massa

de um elemento de Rigidez

separação simples Perdas internas

LEI EXPERIMENTAL DA MASSA (f=500Hz)

�

dif – diferença de isolamento entre elementos simples e duplos com a mesma massa.

O valor a atribuir a dif depende da caixa de ar e do tipo de painéis utilizados

Caixa de ar (2 -4 cm)

Painéis pesados (alvenaria de tijolo)

difmR ++= 4,13)log(3,13500

Dif ≅ 4dB

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DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOALMENTO ACÚSTICO – MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos)

1. Determinação do índice de isolamento acústico resultante da lei experimental da massa;

2. Traçado da curva experimental da frequência;

3. Determinação das primeiras frequências próprias de vibração transversal por flexão das placas e localização das mesmas no traçado com as correspondentes quebras localizadas de isolamento;

4. Determinação da frequência de ressonância do conjunto das massas e da caixa de ar

4.1 Localização no traçado

4.2 Quebra de isolamento localizada

��

��

�+=

21

11184

mmdfres


DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOLAMENTO ACÚSTICO – MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos)

5. Determinação das frequências críticas;

6. Determinação das frequências de ressonância no interior da caixa de ar;

7. Traçado da curva correspondente à lei da frequência teórica de 8dB/oitava; para frequências de ressonância do conjunto massas - caixa de ar e fora das zonas onde existem quebras de isolamento ;

8. Ajustamento final do traçado da curva do índice de redução sonora para elementos duplos.

Modelo Misto para elementos duplos


Comparação das curvas do Índice de Redução Sonora para uma parede simples e outra com a mesma massa.

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ISOLAMENTO ACÚSTICO EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO DESCONTÍNUOS

Os elementos descontínuos apresentam diferentes características de isolamento sonoro ao longo do seu desenvolvimento em superfície;

EXEMPLO: Paredes exteriores na presença de elementos de menor isolamento – portas e janelas;

Considerando uma parede de área S, composta por uma superfície 1 de área S1 com coeficiente de transmissão ττττ1 e por uma superfície 2 de área S2com superfície de transmissão ττττ2, a potência sonora transmitida por cada elemento pode ser calculado por:

222111 ττ SS

WWS

SW

W it

it == Wi – Potência

sonora incidente

S1

S2



A potência sonora total transmitida é dada por:

O isolamento sonoro (R) para uma determinada frequência ou banda de frequências pode ser calculado por:

itt WS

SSWWW

ττ 211211

+=+=Wi – Potência sonora incidente

22111

log101

log10SS

SR

τττ +==



Se a parede for constituída por n elementos de áreas S1, S2,..., Sn e coeficientes de transmissão t1, t2,...,tn, a equação anterior transforma-se em:

( )��

�

�

�

==

n

lii

n

li

S

SR

ττlog10

1log10

��

�

�

�

��

�

�

��

�

�=

n

lRi

n

li

i

S

SR

1010

log10

ou

Em que Ri representa o isolamento sonoro do elemento i, para uma frequência ou banda de frequências.

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� Em elementos heterogéneos com zonas menos isolantes que as restantes, o isolamento global depende quase exclusivamente desse menor isolamento e da área que este ocupa;

� Por exemplo, a utilização de panos de vidro de elevado isolamento sonoro sóse traduz num elevado isolamento global do vão envidraçado se a vedação das frinchas for convenientemente realizada e se os elementos envolventes ao vidro – caixilho e caixa de estores – assegurarem um elevado isolamento sonoro.

��

�

�

�

��

�

�

��

�

�=

n

lRi

n

li

i

S

SR

1010

log10

Esta expressão permite concluir que:



Exemplo

Quebra de isolamento médio resultante da inclusão de uma porta numa divisória.

Influência da largura das frinchas no isolamento acústico de uma porta.



Índice de isolamento sonoro para vários tipos de envidraçado.

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INFLUÊNCIA DA POROSIDADE EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO

Parede de alvenaria de tijolo sem reboco

Parede de alvenaria de tijolo com reboco em ambas as faces

Isolamento muito reduzido. Aumento considerável do isolamento sonoro.

As ondas sonoras ao incidirem numa parede porosa agitam o ar que se encontra retido nos poros e nos canais de ligação existentes

Facilitando a propagação da energia sonora


Determinação do índice de isolamento aos sons aéreos, Dn,w

Para determinar o índice de isolamento, recorre-se à comparação do traçado do índice de redução sonora com um traçado convencional de referência:

Curva convencional de referência

– EN ISO 717-1.



A comparação das curvas é realizada com o ajuste da curva de referência àcurva relativa ao índice de redução sonora, de forma a satisfazer as duas condições:

1) O valor médio do desvio em sentido desfavorável, calculado pela divisão da soma dos desvios nesse sentido pelo número total das frequências centrais das bandas consideradas na medição deve estar compreendido entre 1 e 2 dB;

2) O valor médio do desvio em sentido desfavorável deve ser inferior a 2dB e o seu valor máximo não deve exceder 8 dB.

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Transmissões Marginais

Transmissão secundária via tecto parede

Utilização de material flexível entre as

paredes e tectos e/ou pavimentos



Transmissão sonora através de caixa de ar

existente no tecto falso.

Execução de ligação flexível entre o tecto e

o pavimento

Transmissões secundárias através da ligação rígida

tecto parede.



Salas contíguas rigidamente ligadas

Salas contíguas rigidamente desligadas

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Ligações Rígidas

Parede dupla com ligações rígidas entre panos


Ligações Rígidas

Parede dupla constituída por painéis leves

rigidamente ligados.

Parede dupla constituída por painéis leves

rigidamente desligados


Referências Bibliográficas

-Domingues, Odete; “A Acústica nos edifícios – coeficientes de absorção sonora”; LNEC, Lisboa, 2007.- Patrício, Jorge; “Acústica nos edifícios”; Verlag Dashöfer, 4º edição, 2007.- Silva, P. Martins; “Projecto de condicionamento acústico de edifícios”; LNEC, Lisboa 2006.Tadeu, António J. B.; Mateus, Diogo; “Apontamentos de Acústica –capítulo 5”, 2004/2005, FCTUC.

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Representação esquemática do “Modelo Misto”Modelo Misto


LEI EXPERIMENTAL DA MASSA (f=500Hz)

Para m<200 kg/m2 �

Para m≥200 kg/m2 �

4,13)log(3,13500 += mR

1,11)log(3,14500 += mR

Lei experimental da Massa

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Traçado experimental da frequência

Traçado experimental da frequência


Determinação da frequência crítica e localização da mesma

Frequências críticas e quebras associadas, para vários materiais:

Localização da frequência critica no traçado


Traçado da curva correspondente à lei da frequência teóricaTraçado da curva correspondente à lei da frequência teórica:

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Ajustamento final do traçado da curva do índice de isolamento

Ajustamento final do traçado:


Caixilho e caixa de estores



Ajuste da Curva

Ajuste da curva de isolamento à curva convencional de referência

dBL

oitavabandasL

imáx

i

8)2

2)(6

1)1

<∆

<∆

<

Satisfazer as condições:

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DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOALMENTO ACÚSTICO – MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos)

Observações:

1) Para a generalidade das situações as frequências situam-se abaixo de 100Hz � a sua contribuição pode considerar-se desprezável;

2) Para envidraçados correntes (duplos) devido às baixas massas dos 2 painéis e devido às pequenas caixas de ar � a frequência de ressonância situa-se acima de 100Hz e a sua contribuição no isolamento sonoro não pode ser desprezada � 6 – 8 dB

Frequências Ressonância


DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOLAMENTO ACÚSTICO – MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos)

Observações:

Frequências de ressonância no interior da caixa de ar

dc

kfdc

fdc

fdc

f k 2,...,

23

22

2 321 ====

Determ. Freq. ressonância

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