Acústica e Isolamento Sonoro de Edifícios

O estudo da acústica de edifícios pressupõe a análise das fontes de ruído, o condicionamento acústico dos recintos e o dimensionamento da envolvente com vista ao isolamento sonoro. O conhecimento das características das fontes de ruído é essencial para a elaboração de um programa com vista à definição dos trabalhos a efectuar para dotar o edifício de características adequadas à utilização prevista.

O condicionamento acústico dos recintos visa dotá-los de características adequadas à sua utilização relativamente ao tratamento que este produz sobre os estímulos sonoros que são produzidos no seu interior. O isolamento sonoro, vulgarmente confundido com condicionamento, pressupõe a existência de dois espaços, um aonde se produzem estímulos sonoros e outro aonde se pretende que esses estímulos apresentem um nível tão baixo quanto possível.

A envolvente Sonora do local escolhido para uma operação imobiliária pode apresentar situações diversas. Os estímulos sonoros podem ser considerados nefastos, neutros ou agradáveis, dependendo da utilização que se prevê para a construção a edificar e das pessoas que a vão ocupar. É evidente que os edifícios a projectar vão modificar a envolvente sonora próxima. Se o nível de pressão sonora exterior é importante ou está em risco de passar a ser, em função por exemplo do aumento de tráfego, deverá prever-se um aumento de isolamento de fachadas. Se pelo contrário o nível de pressão sonora exterior é extremamente fraco, como por exemplo o de um imóvel isolado, será necessário tomar precauções complementares com o isolamento interior. Com efeito, nós somos mais sensíveis ao ruído dos nossos vizinhos que a um ruído  ambiente com um nível sonoro fraco. Dever-se-á para qualquer situação, avaliar os níveis de pressão sonora existentes, a fim de determinar um mapa de cargas acústicas.

A caracterização das fontes de ruído é muito importante para a definição do programa de isolamento sonoro dos edifícios. Em primeiro lugar deve-se efectuar uma subdivisão relativamente à posição da fonte face ao edifício. Desta subdivisão resultam dois grandes grupos: fontes exteriores e no interior do edifício.
O estudo das fontes exteriores é indiferente quer se trate da concepção de um edifício escolar ou de habitação. Com efeito os locais de implantação dos dois tipos de edifícios genericamente podem-se considerar semelhantes.

Em relação às fontes de ruído no interior dos edifícios já não se pode agrupar a sua caracterização. Apesar de haver situações de fontes de ruídos semelhantes, o funcionamento dos edifícios e o tipo de recintos é diferente, o que coloca situações com tratamento diverso.

Fontes de ruído

A escolha de um terreno para implantação de um edifício de habitação, ou no caso mais vasto para a definição de uma zona residencial, deve ter como condicionante a natureza da envolvente sonora. A classificação, ainda que subjectiva, dos estímulos sonoros é muito importante, visto que o tratamento deve ser diferente para os diversos tipos.

A inventariação, descrição, posicionamento no espaço e no tempo das fontes de ruído no interior dos edifícios, é da máxima importância para se elaborar o projecto de acústica. Uma fonte com um nível de potência sonora que durante o dia não se faz notar devido ao mascaramento com o ruído ambiental, pode durante a noite ser desagradável. O ruído provocado pelos elevadores pode ser parcialmente ultrapassado pela interposição de espaços adjacentes sem permanência nocturna.

As fontes de ruído no interior dos edifícios de habitação que se encontram na maioria das situações são as seguintes:
- Equipamentos colectivos;
- Instalações, principalmente as redes de águas e esgotos;
- Electrodomésticos;
- Rádios, televisões e instrumentos de música;
- As pessoas.

Os equipamentos colectivos mais correntes nos edifícios e que produzem ruído são os elevadores e os grupos hidropneumáticos. A sua instalação é na maioria dos casos indispensável, mas sob o ponto de vista acústico são dois tipos de fontes muito importantes. Com efeito o ruído que estes equipamentos originam manifesta-se por duas vias: por condução aérea devido à potência sonora dos motores em funcionamento; por vibrações devidas ao seu funcionamento que são transmitidas à estrutura.

As diversas instalações do edifício: águas e esgotos; energia eléctrica; aquecimento ventilação e ar condicionado; recolha de lixos; etc., são fontes de ruídos. No entanto as que apresentam maior numero de patologias são as de águas e esgotos, principalmente devido a um dimensionamento deficiente e à execução por parte de uma mão de obra pouco qualificada.

A evolução da quantidade de electrodomésticos e do número de televisores e rádios origina um aumento dos níveis de pressão sonora nos espaços habitáveis. Esta situação conduz a uma evolução no nível de exigência de isolamento sonoro por parte dos habitantes em virtude de quando é pretendido o sossego e descanso o ruído ambiente se desejar com nível de pressão sonora o mais baixo possível. A proliferação dos electrodomésticos e outros aparelhos produtores de ruído vem dificultar a tarefa do engenheiro acústico em virtude de quase todos os compartimentos se encontrarem na posição de potenciais recintos emissores de ruído.

As pessoas ao comunicarem umas com as outras, ao caminharem, resumidamente ao viverem, são fontes de ruído. Ao mesmo tempo, são as pessoas que nós pretendemos proteger dos estímulos sonoros que não são agradáveis ou que apresentam níveis de pressão sonora elevados. O principal problema tem a ver com o facto de nem todas as pessoas terem os mesmos períodos de descanso e ainda de um estimulo sonoro para uma ou mais pessoas ser agradável e para outras desagradável.

Na concepção de edifícios é muito importante a descrição e localização das potenciais fontes de ruído exteriores ao recinto em causa, por forma a fazer uma distribuição espacial que permita ao engenheiro acústico o tratamento da envolvente dos recintos de modo que os níveis de pressão sonora no interior destes seja reduzido.

É necessário situar as fontes no espaço e no tempo. A localização das fontes no espaço é essencial para a definição da metodologia a adoptar com vista a minimizar os seus efeitos, sendo o tratamento de uma fonte pontual diverso de uma linear móvel. Em relação ao tempo é importante o conhecimento dos períodos do dia em que ocorrem, a sua repetitividade e duração no tempo.

Tratamento Acústico

Quando uma fonte sonora está em funcionamento, as ondas sonoras expandem-se em todas as direcções a partir dela. Ao encontram um obstáculo ou uma superfície, por exemplo parede pavimento ou tecto, alteram a sua direcção, ou seja são reflectidas. No caso teórico de a superfície reflectora ser completamente impermeável ao ar e perfeitamente rígida, não haverá perda de energia na reflexão.

Na realidade isto não se verifica, nenhuma superfície é um reflector perfeito, ou entra em movimento devido à solicitação da Onda incidente, ou ainda, caso tenha uma estrutura porosa, permite a propagação das ondas no interior do corpo do material.
Na ocorrência de qualquer dos processos acima descritos, as ondas reflectidas terão menos energia que as ondas incidentes, ou seja, parte da energia incidente ê absorvida pela superfície.

Os reflectores e absorventes sonoros são aplicados frequentemente para produzir umas condições acústicas desejadas para os recintos. A proporção de som incidente que se reflecte numa fronteira entre dois meios depende das impedâncias acústicas relativas dos mesmos, por consequência, para que um material seja reflector sonoro a sua impedância deverá ser diferente da do ar. Atendendo a que a impedância acústica de um meio é igual ao produto da velocidade do som no meio pela densidade, os reflectores deverão ser corpos sólidos.

O som produzido por uma fonte continua dentro de um recinto, incide sobre as superfícies do mesmo, reflectindo-se uma parte. Estas reflexões tendem a aumentar o nível sonoro no recinto. Os materiais absorventes sonoros são aqueles que reduzem o nível do som das múltiplas reflexões sonoras que persistem no tempo. O objectivo da aplicação destes materiais pode ser o de reduzir o nível sonoro dentro do recinto ou ainda controlar o tempo de reverberação.

De um modo primário, poderemos dizer que a duplicação da absorção reduz o nível de pressão sonora no interior do recinto em  3 dB e o tempo de reverberação para metade. É de salientar que o efeito da absorção sonora não produz qualquer efeito sobre o som directo nem tão pouco sobre o isolamento sonoro do recinto.

Isolamento sonoro

O isolamento sonoro pode-se definir como sendo a protecção de um espaço contra a penetração de sons que interfiram com o sinal sonoro desejado. Tratar de isolamento sonoro é admitir a ocorrência de um processo de transmissão entre dois locais, um emissor e outro receptor. Uma primeira grande subdivisão diz respeito à origem das fontes, podendo ser interiores ou exteriores ao edifício. Outra tem a ver com a forma de transmissão da energia sonora. Ao considerarmos a existência de dois recintos adjacentes num dos quais existem ruídos com origem em emissões sonoras não comparticipadas por elementos de construção, sons aéreos, o tipo de isolamento sonoro que nos interessa estudar é o isolamento aos sons aéreos. No caso do ruído ter origem em acções de choque sobre elementos de construção o tipo de isolamento a estudar será o isolamento aos sons de percussão.

Define-se isolamento aos sons aéreos a perda de energia sonora que experimentam as ondas sonoras ao atravessar um elemento, e isolamento aos sons de percussão a perda de energia que experimentam as vibrações ao propagar-se através de um material. A forma de abordar os dois tipos de transmissão é diferente, o que não significa que estes ocorram em separado, pelo contrário, é frequente manifestarem-se em simultâneo. Para encontrar as formas de protecção dos recintos é condição necessária para a obtenção de êxito, o conhecimento prévio da natureza dos ruídos que se pretende isolar e os caminhos pelos quais é suposto penetrarem no recinto a proteger.

Para dar resposta a um problema de isolamento sonoro de um recinto, é necessário conhecer em que medida o isolamento depende das propriedades físicas dos materiais da envolvente e ainda das características do ruído. Neste contexto tem grande importância conhecer a dependência do isolamento sonoro com a frequência, isto porque para além da transmissão acústica dos diversos materiais variar com a frequência, também a percepção auditiva depende da frequência.
Esta alteração na caracterização subjectiva do espectro sonoro é desejável. Com efeito uma supressão significativa nas baixas frequências reduz a acção mascarante do ruído e uma supressão nas altas frequências conduz a uma melhoria quando o ruído que interfere ê a palavra, já que esta perde a sua clareza com as perdas nas altas frequências.

Existem factores que diminuem o isolamento sonoro de uma parede, como exemplos: transmissão marginal, condutas de ventilação ou ar condicionado, fendas, orifícios, janelas, portas, etc. O calculo da energia sonora transmitida através de uma parede simples conhecendo o nível de pressão sonora do ruído incidente, bem como o isolamento sonoro bruto normalizado do material, será a diferença entre estes dois valores. No entanto, os ruídos podem penetrar no recinto que se deseja isolar pelos recintos próximos e não só pelas paredes comuns. Esta transferência indirecta aparece como consequência de que, se um elemento de uma parede está ligado com outros elementos segundo uma dada direcção, a vibração do primeiro elemento de paredes é transmitida aos outros elementos, alcançando deste modo o recinto que se deseja isolar, este tipo de transmissão é conhecido por transmissão marginal.

Um aumento do isolamento sonoro para a transmissão marginal é possível conseguir desde que se evite a coincidência da velocidade da onda sonora, que incide obliquamente com a velocidade de propagação das ondas flectoras da parede. Este efeito pode-se obter, prevendo a execução das paredes transversais com materiais de elasticidade e densidades diferentes, ou com a separação entre as paredes por um material de rigidez diferente do material de base.

Autor: António Jorge de Almeida Leão
Excerto Adaptado
Imagens: Acuframe, SERF

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