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Conforto Acstico em Salas de Aula
Climatizadas
Dissertao apresentada para obteno do
grau de Mestre em Engenharia Mecnica na
Especialidade de Energia e Climatizao de
Edifcios.
Ana Catarina Queimado Costa
Orientadora: Professora Doutora Cludia Dias Sequeira
Faro, Novembro de 2014
Conforto Acstico em Salas de Aula Climatizadas
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Conforto Acstico em Salas de Aula Climatizadas
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Copyright by Ana Catarina Queimado Costa, Maro, 2014
Reprodues parciais deste documento sero autorizadas na condio que seja mencionado o Autor e
feita referncia a Mestrado em Energia e Climatizao de Edifcios - Departamento de Engenharia
Mecnica, Instituto Superior de Engenharia da Universidade do Algarve, Faro, Portugal, 2014.
Esta tese de mestrado no est escrita de acordo com o novo acordo ortogrfico.
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Conforto Acstico em Salas de Aula Climatizadas
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Aos meus Avs,
Armanda e Jorge,
Vicncia e Joaquim.
Nem todos podem ser ilustres, mas todos podem ser bons
Confcio
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Agradecimentos
Ao realizar esta dissertao, no posso deixar de expressar o meu profundo agradecimento a todas as
pessoas que, directa ou indirectamente, contriburam para que o meu percurso me trouxesse at aqui.
Os meus primeiros agradecimentos vo para os meus pais, Adlia e Rui, por todo o amor e carinho
com que me criaram, por todo o apoio, incentivo e fora que sempre me transmitiram nos momentos
de desnimo e por todos os valores que me transmitiram e que fizeram de mim o que sou hoje.
Quero tambm agradecer ao Professor Eng. Eduardo Volta e Sousa e sua esposa, a Professora Isabel
Volta e Sousa, pelos preciosos ensinamentos, pela disponibilidade e pelo grande apoio.
Mais do que professores so verdadeiros amigos.
Agradeo igualmente ao Professor Jos Dourado e ao seu colaborador Andr Domingos, pelo
emprstimo dos equipamentos necessrios realizao desta tese, pela pacincia e pela
disponibilidade prestada.
Por fim, agradeo orientadora desta dissertao, a Dr Cludia Sequeira.
A todos o meu sincero obrigado!
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Resumo
O presente trabalho pretende analisar e caracterizar a qualidade acstica de salas de aula de dois
edifcios escolares, construdos em diferentes pocas, pertencentes ao Instituto Superior de
Engenharia, situado no Campus da Penha da Universidade do Algarve.
O ambiente escolar destinado formao intelectual e profissional de cada cidado.
As salas de aula so espaos onde os ocupantes permanecem grande parte do seu dia e onde uma boa
acstica fundamental para a aprendizagem e concentrao.
A voz o principal meio de transmisso de conhecimento, o que torna essencial uma perfeita
compreenso entre alunos e professores.
Assim sendo, o rudo pode tornar-se extremamente incomodativo e prejudicial.
tambm de extrema importncia analisar e caracterizar o rudo proveniente de equipamentos de
Aquecimento, Ventilao e Ar Condicionado.
Estes equipamentos so de uso habitual e aconselhado pois permitem manter e controlar a
temperatura e humidade em nveis adequados produtividade e bem-estar dos ocupantes do espao.
No entanto, estes equipamentos podem tambm tornar-se fontes de Rudo devido a deficincias de
projecto, m instalao ou manuteno desadequada.
Palavras-Chave: Acstica, Rudo, Acstica em salas de aula, Tempo de Reverberao, Inteligibilidade
da Palavras, Rudo de Equipamentos.
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Abstract
The present work aims to analyze and characterize the acoustic quality of classrooms of two school
buildings, built at different times, belonging to the Institute of Engineering, situated on the Campus of
Penha of the University of Algarve.
The school environment is for the intellectual and professional formation of every citizen.
The classrooms are spaces where occupants remain a large part of their day and where good acoustic
is fundamental for learning and concentration.
The voice is the primary mean of knowledge transmission, which makes it essential to a perfect
understanding between students and teachers.
Therefore, the noise can become extremely troublesome and harmful.
It is also of extremely importance to analyze and characterize the noise from Heating, Ventilation and
Air Conditioning equipment.
This equipment is recommended for regular use and allow to maintain and control the temperature
and humidity at appropriate levels of productivity and well - being of the occupants of the space.
However, this equipment may also become sources of noise due to deficiencies in design, inadequate
maintenance or improper installation.
Key Words: Acoustics, Noise, Acoustics in Classrooms, Reverberation Time, Word Intelligibility, Noise
Equipment.
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ndice ndice de Figuras ..................................................................................................................................................................................5
ndice de Tabelas .................................................................................................................................................................................7
Smbolos e Abreviaturas...................................................................................................................................................................9
1. Introduo ......................................................................................................................................................................................1
1.1. Enquadramento e Motivao .......................................................................................................................................1
1.2. O Ambiente Escolar ..........................................................................................................................................................2
1.3. Objectivo ................................................................................................................................................................................3
1.4. Estrutura da Dissertao ...............................................................................................................................................3
2. Fundamentos Tericos ............................................................................................................................................................5
2.1. Caractersticas do Som ....................................................................................................................................................6
2.1.1. Frequncia .............................................................................................................................. 6
2.1.2. Intensidade ........................................................................................................................... 11
2.1.3. Timbre ................................................................................................................................... 12
2.1.4. Durao ................................................................................................................................. 12
2.2. Presso, Intensidade e Potncia Sonora .............................................................................................................. 12
2.3. Propagao do Rudo .................................................................................................................................................... 15
2.4. Fontes de Rudo ............................................................................................................................................................... 17
2.4.1. Rudo Externo ........................................................................................................................ 17
2.4.2. Rudo Interno ........................................................................................................................ 17
2.4.3. Rudo de Equipamentos ......................................................................................................... 17
3. Acstica de Edifcios ............................................................................................................................................................... 22
3.1. Sons Areos ....................................................................................................................................................................... 23
3.2. Sons de Percusso .......................................................................................................................................................... 28
3.3. Transmisso Sonora ...................................................................................................................................................... 32
3.3.1. Transmisso Marginal a Sons Areos ..................................................................................... 33
3.3.2. Transmisso Marginal de Sons de Percusso ......................................................................... 35
4. Qualidade Acstica de Salas de Aula .............................................................................................................................. 38
4.1. Tempo de Reverberao ............................................................................................................................................. 38
4.2. Inteligibilidade da Palavra ......................................................................................................................................... 42
4.2.1. AI ndice de Articulao ...................................................................................................... 44
4.2.2. SIL Nvel de Interferncia na Conversao .......................................................................... 46
4.2.3. RASTI ..................................................................................................................................... 46
4.3. Rudo de Fundo ............................................................................................................................................................... 48
4.4. Relao Sinal/Rudo ...................................................................................................................................................... 50
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4.5. Tempo de Decaimento Inicial ................................................................................................................................... 51
4.6. Definio e Clareza ......................................................................................................................................................... 52
4.7. Geometria e Reflexes teis ...................................................................................................................................... 52
5. Legislao .................................................................................................................................................................................... 56
5.1. Portugal ............................................................................................................................................................................... 56
5.2. Outros Pases .................................................................................................................................................................... 59
5.2.1. Frana ................................................................................................................................... 59
5.2.2. Alemanha .............................................................................................................................. 60
5.2.3. Espanha ................................................................................................................................. 60
5.2.4. Reino Unido ........................................................................................................................... 61
5.2.5. Estados Unidos ...................................................................................................................... 64
5.2.6. Brasil ..................................................................................................................................... 66
6. Caso de Estudo .......................................................................................................................................................................... 68
6.1. Amostra em Estudo ....................................................................................................................................................... 68
6.2. Equipamentos de Medio ......................................................................................................................................... 69
6.3. Metodologia ....................................................................................................................................................................... 72
6.3.1. Rudo de Fundo ..................................................................................................................... 72
6.3.2. Tempo de Reverberao ........................................................................................................ 74
6.3.3. Isolamento Sonoro a Rudos Areos entre salas..................................................................... 75
6.4. Resultados .......................................................................................................................................................................... 79
6.4.1. Sala 2.14 ................................................................................................................................ 79
6.4.2. Sala 161 ................................................................................................................................. 91
6.4.3. Comparao entre Salas ...................................................................................................... 103
6.5. Estudo Estatstico ........................................................................................................................................................ 104
6.5.1. Tempo de Reverberao ...................................................................................................... 104
6.5.2. Isolamento a rudos areos entre salas Dn,T ........................................................................ 104
6.5.3. Isolamento a rudos de percusso L,nT ................................................................................ 106
6.5.4. Isolamento a rudos areos de fachada, D2m,nT ................................................................. 107
7. Concluses ............................................................................................................................................................................... 110
7.1. Concluso ............................................................................................................................................................................. 110
7.5. Desenvolvimentos Futuros ..................................................................................................................................... 111
8. Referncias Bibliogrficas ................................................................................................................................................ 113
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ndice de Figuras
FIGURA 1- ESPECTRO SONORO [57] ..................................................................................................................................................... 5
FIGURA 2 - FREQUNCIAS DO SOM [21] ................................................................................................................................................ 6
FIGURA 3 - LARGURA DA BANDA .......................................................................................................................................................... 7
FIGURA 4 - CURVAS ISOFNICAS .......................................................................................................................................................... 9
FIGURA 5 - EXEMPLO DE PONDERAO ............................................................................................................................................... 10
FIGURA 6 - CURVAS DE PONDERAO [21] .......................................................................................................................................... 11
FIGURA 7- INTENSIDADES DO SOM [22] .............................................................................................................................................. 12
FIGURA 8 - NVEL DE PRESSO SONORA [23] ....................................................................................................................................... 14
FIGURA 9- PROPAGAO DO SOM ..................................................................................................................................................... 15
FIGURA 10 - REFRACO E DIFRACO DO SOM ................................................................................................................................... 17
FIGURA 11 - CURVAS NC (NOISE CRITERION) [24] ................................................................................................................................ 19
FIGURA 12 - CURVAS NR (NOISE RATING) [26] .................................................................................................................................... 20
FIGURA 13 - CURVAS RC (ROOM CRITERIA) ......................................................................................................................................... 21
FIGURA 14- SONS AREOS [27] ........................................................................................................................................................ 23
FIGURA 15 - SONS AREOS EXTERNOS E INTERNOS ................................................................................................................................ 24
FIGURA 16 - ENSAIO DE CARACTERIZAO DO ISOLAMENTO A SONS AREOS [53] .......................................................................................... 25
FIGURA 17 - TRANSMISSO DE SONS AREOS ....................................................................................................................................... 27
FIGURA 18 - SOLUO ATRAVS DO AUMENTO DE MASSA ........................................................................................................................ 28
FIGURA 19 - SOLUO ATRAVS DA DUPLICAO DO ELEMENTO ................................................................................................................ 28
FIGURA 20 - SONS DE PERCUSSO [27] .............................................................................................................................................. 29
FIGURA 21 - FONTES DE SONS DE PERCUSSO ...................................................................................................................................... 29
FIGURA 22 - MEDIO DOS RUDOS DE PERCUSSO [53] ........................................................................................................................ 30
FIGURA 23 - TRANSMISSO SONORA .................................................................................................................................................. 32
FIGURA 24 - INFLUNCIA DA TRANSMISSO MARGINAL EM ELEMENTOS HOMOGNEOS .................................................................................... 33
FIGURA 25 - REVERBERAO DO SOM [28] ......................................................................................................................................... 39
FIGURA 26 - TEMPO DE REVERBERAO .............................................................................................................................................. 39
FIGURA 27 - TEMPO DE REVERBERAO VS VOLUME DO ESPAO .............................................................................................................. 40
FIGURA 28 - RELAO SINAL/RUDO .................................................................................................................................................. 51
FIGURA 29 - ELEMENTOS PREJUDICIAIS PROPAGAO DA ONDA SONORA ................................................................................................. 53
FIGURA 30 - PLACAS REFLECTORAS .................................................................................................................................................... 54
FIGURA 31 - SOLUES CONSTRUTIVAS PARA SALAS DE AULA................................................................................................................... 54
FIGURA 32 - ARRANJOS BONS E MAUS PARA PORTAS ............................................................................................................................. 55
FIGURA 33 - VALORES DO TEMPO DE REVERBERAO TIMO NA FREQUNCIA DE 500 HZ EM FUNO DO VOLUME E TIPO DE COMPARTIMENTO CONFORME
A NORMA NBR .................................................................................................................................................................... 67
FIGURA 34 - SALA 161 ................................................................................................................................................................... 69
FIGURA 35 - SALA 2.14 .................................................................................................................................................................. 69
FIGURA 36 SONMETRO .............................................................................................................................................................. 70
FIGURA 37 - FONTE SONORA ............................................................................................................................................................ 71
FIGURA 38 - MQUINA DE MARTELOS ................................................................................................................................................ 71
FIGURA 39 - PONTOS DE MEDIO PARA A DETERMINAO DO RUDO DE FUNDO NA SALA 2.14 ....................................................................... 73
FIGURA 40- PONTOS DE MEDIO PARA A DETERMINAO DO RUDO DE FUNDO NA SALA 161 ......................................................................... 73
FIGURA 41 - PONTOS DE MEDIO DO RUDO DE FUNDO COM A SALA 2.14 OCUPADA .................................................................................... 73
FIGURA 42 - PONTOS DE MEDIO DO RUDO DE FUNDO COM A SALA 161 OCUPADA ..................................................................................... 74
FIGURA 44 - PONTO DE EMISSO (FS) E PONTOS DE MEDIO PARA A DETERMINAO DO TEMPO DE REVERBERAO NA SALA 161 ........................... 75
FIGURA 43 - PONTO DE EMISSO (FS) E PONTOS DE MEDIO PARA A DETERMINAO DO TEMPO DE REVERBERAO NA SALA 2.14 .......................... 75
FIGURA 45 - PONTOS DE EMISSO (FS1 E FS2) E DE MEDIO NA SALA EMISSORA (SALA 2.16) E NA SALA RECEPTORA (SALA 2.14) PARA A DETERMINAO
DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA .............................................................................................................. 76
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FIGURA 46 - PONTOS DE EMISSO (FS1 E FS2) E DE MEDIO NA SALA EMISSORA (SALA 162) E NA SALA RECEPTORA (SALA 161) PARA A DETERMINAO
DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA .............................................................................................................. 76
FIGURA 47 - POSIES DA MQUINA DE PERCUSSO NA SALA EMISSORA (SALA 2.16) E PONTOS DE MEDIO NA SALA RECEPTORA (SALA 2.14) PARA A
DETERMINAO DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO.................................................................................................. 77
FIGURA 48- POSIES DA MQUINA DE PERCUSSO NA SALA EMISSORA (SALA 162) E PONTOS DE MEDIO NA SALA RECEPTORA (SALA 161) PARA A
DETERMINAO DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO.................................................................................................. 77
FIGURA 49 - PONTO DE EMISSO (FS) E PONTOS DE MEDIO PARA A DETERMINAO DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA DA
FACHADA DA SALA 2.14 ......................................................................................................................................................... 78
FIGURA 50 - PONTO DE EMISSO (FS) E PONTOS DE MEDIO PARA A DETERMINAO DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA DA
FACHADA DA SALA 161 .......................................................................................................................................................... 79
FIGURA 51 ENSAIO DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS AREOS DE FACHADAS ......................................................................................... 79
FIGURA 52 - RUDO DE FUNDO COM EQUIPAMENTO AVAC DESLIGADO NA SALA 2.14 .................................................................................... 81
FIGURA 53 - RUDO DE FUNDO COM EQUIPAMENTO AVAC LIGADO NA SALA 2.14 ........................................................................................ 82
FIGURA 54 - RUDO DE FUNDO COM SALA 2.14 OCUPADA ...................................................................................................................... 83
FIGURA 55 COMPARAO ENTRE O RUDO DE FUNDO COM AVAC DESLIGADO, O RUDO DE FUNDO COM AVAC LIGADO E SALA COM OCUPAO ...... 83
FIGURA 56 - NVEL DO RUDO PARTICULAR DE EQUIPAMENTOS, LAR,NT, DA SALA 2.14 ................................................................................... 85
FIGURA 57 - TEMPO DE REVERBERAO NA SALA 2.14 ........................................................................................................................... 86
FIGURA 58 - NDICE DE ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA, DNT, DA SALA 2.14 .................................................................. 87
FIGURA 59 - ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO, LN, DA SALA 2.14 .......................................................................................... 88
FIGURA 60 - ISOLAMENTO A SONS DE CONDUO AREA DE FACHADAS, D2M'N, DA SALA 2.14 ........................................................................ 89
FIGURA 61 - RUDO DE FUNDO COM O EQUIPAMENTO AVAC DESLIGADO PARA A SALA 161............................................................................. 92
FIGURA 62 - RESULTADOS DO RUDO DE FUNDO COM O EQUIPAMENTO AVAC LIGADO PARA A SALA 161 ............................................................ 93
FIGURA 63 - RUDO DE FUNDO COM A SALA 161 OCUPADA..................................................................................................................... 94
FIGURA 64 - COMPARAO ENTRE O RUDO DE FUNDO COM AVAC DESLIGADO, O RUDO DE FUNDO COM AVAC LIGADO E COM A SALA 161 OCUPADA 95
FIGURA 65 - NVEL DO RUDO PARTICULAR DE EQUIPAMENTOS, LAR,NT, DA SALA 161 .................................................................................... 96
FIGURA 66 - TEMPO DE REVERBERAO PARA A SALA 161....................................................................................................................... 97
FIGURA 67 - ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA, DNT, DA SALA 161 ................................................................................ 98
FIGURA 68 - ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO, LN, DA SALA 161 ........................................................................................... 99
FIGURA 69 - ISOLAMENTO SONORO A SONS DE CONDUO AREA DE FACHADAS, D2M,N, DA SALA 161 ........................................................... 101
file:///C:/Users/staples/Dropbox/Meu/TESE/TESE%20-%20CONFORTO%20ACUSTICO%20EM%20SALAS%20DE%20AULA%20CLIMATIZADAS.docx%23_Toc402803073
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ndice de Tabelas
TABELA 1 - BANDAS DE FREQUNCIA .................................................................................................................................................... 8
TABELA 2- CLASSIFICAO DOS VALORES DE LAR .................................................................................................................................... 18
TABELA 3 - VALORES RECOMENDADOS PARA AS CURVAS NC PARA DIFERENTES TIPOS DE ESPAOS ...................................................................... 19
TABELA 4 - VALORES RECOMENDADOS PARA CURVAS NR PARA DIFERENTES TIPOS DE ESPAO ........................................................................... 20
TABELA 5 - VALORES RECOMENDADOS PARA CURVAS RC PARA DIFERENTES TIPOS DE ESPAOS .......................................................................... 21
TABELA 6 - VALORES PARA O ISOLAMENTO SONORO NAS CONDIES DE AUDIBILIDADE.................................................................................... 22
TABELA 7 - NDICE DE ISOLAMENTO A RUDOS DE CONDUO AREA DE FACHADAS D2M,NT,W ............................................................................. 27
TABELA 8 - NDICE DE ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA, DNT,W ...................................................................................... 27
TABELA 9 - NDICE DE ISOLAMENTO A SONS DE PERCUSSO, L'NT,W ........................................................................................................... 31
TABELA 10 - CORRECO AO VALOR DO NDICE DE ISOLAMENTO A SONS DE PERCUSSO DEVIDO TRANSMISSO MARGINAL .................................... 36
TABELA 11 TEMPOS DE REVERBERAO RECOMENDADOS PARA SALAS DE AULA EM DIFERENTES PASES ............................................................. 42
TABELA 12 - FACTORES QUE CONTRIBUEM PARA A VARIAO DA EMISSO DA VOZ ......................................................................................... 44
TABELA 13 - MTODOS DE AVALIAO DA INTELIGIBILIDADE DA PALAVRA .................................................................................................... 44
TABELA 14 - EXEMPLO DE QUADRO PARA OBTENO DE AI ...................................................................................................................... 45
TABELA 15 - VALORES DOS NVEIS DE CONVERSAO E DOS PESOS RELATIVOS A CADA FREQUNCIA PARA BANDAS DE 1/3 E 1/1 OITAVA ...................... 45
TABELA 16 - GRAU DE INTELIGIBILIDADE .............................................................................................................................................. 46
TABELA 17 - VALORES DE SIL ........................................................................................................................................................... 46
TABELA 18 - CLASSIFICAO RASTI ................................................................................................................................................... 47
TABELA 19 NVEIS DE RUDO DE FUNDO RECOMENDADOS PARA SALAS DE AULA EM DIVERSOS PASES ................................................................ 49
TABELA 20 - VALORES LIMITES DE EXPOSIO E VALORES DE ACO SUPERIORES E INFERIORES REFERENTES EXPOSIO PESSOAL DIRIA OU SEMANAL DE
UM TRABALHADOR E NVEL DE PRESSO SONORA DE PICO ................................................................................................................ 50
TABELA 21 - VALORES MNIMOS DE NDICE DE ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA DE PAREDES EXTERIORES (D2M,NT,W) EM EDIFCIOS
ESCOLARES SEGUNDO O RRAE ................................................................................................................................................. 56
TABELA 22 - VALORES MNIMOS DO NDICE DE ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O RRAE ....... 57
TABELA 23 - VALORES MXIMOS DO NDICE DE ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO (LNT,W) EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O RRAE ..... 57
TABELA 24 - VALORES MXIMOS DO TEMPO DE REVERBERAO MDIO NAS FREQUNCIAS DE 500, 1000 E 2000 HZ EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O
RRAE ................................................................................................................................................................................ 57
TABELA 25 - VALORES MXIMOS DO NVEL DE AVALIAO DO RUDO PARTICULAR DOS EQUIPAMENTOS (LAR, NT) EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O RRAE
........................................................................................................................................................................................ 58
TABELA 26 - VALORES LIMITES DE EXPOSIO E VALORES DE ACO SUPERIORES E INFERIORES REFERENTES EXPOSIO PESSOAL DIRIA OU SEMANAL DE
UM TRABALHADOR E NVEL DE PRESSO SONORA DE PICO ................................................................................................................ 58
TABELA 27 - VALORES MXIMOS DO NVEL SONORO DO RUDO DE FUNDO PROVOCADO PELOS EQUIPAMENTOS AVAC EM DIFERENTE LOCAIS SEGUNDO O
DECRETO-LEI 92/1444, FRANA ............................................................................................................................................. 59
TABELA 28 - VALORES MXIMOS DO TEMPO DE REVERBERAO MDIO NAS FREQUNCIAS DE 500, 1K, 2K EM DIFERENTES LOCAIS SEGUNDO O DECRETO-
LEI 92/1444, FRANA .......................................................................................................................................................... 60
TABELA 29 - VALORES MXIMOS DO RUDO DE FUNDO PROVOCADO PELOS EQUIPAMENTOS AVAC PELA NORMA ALEM DIN 4109 .......................... 60
TABELA 30 - VALORES MXIMOS DO TEMPO DE REVERBERAO MDIO NAS FREQUNCIAS DE 500 E 1 KHZ EM DIFERENTES LOCAIS MOBILADOS E
OCUPADOS SEGUNDO A NORMA ALEM DIN 18041 ..................................................................................................................... 60
TABELA 31 - VALORES MXIMOS DO TEMPO DE REVERBERAO MDIO NAS FREQUNCIAS DE 500, 1K E 2KHZ EM DIFERENTES LOCAIS SEGUNDO O
DECRETO-LEI 1371/2007, ESPANHA........................................................................................................................................ 61
TABELA 32 - VALORES MXIMOS DO NVEL SONORO DO RUDO DE FUNDO PROVOCADO PELOS EQUIPAMENTOS AVAC SEGUNDO O DECRETO-LEI
1371/2007, ESPANHA ......................................................................................................................................................... 61 TABELA 33 - VALORES MXIMOS DO NVEL SONORO CONTNUO EQUIVALENTE DO RUDO DE FUNDO (L
AEQ) EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O BB93 .. 62
TABELA 34 - VALORES MNIMOS DO NDICE DE ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA (DNT,W
) EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O BB93
........................................................................................................................................................................................ 63
TABELA 35 - VALORES MXIMOS DO NDICE DE ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO (LNT,W
) EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O BB93 ..... 63
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8
TABELA 36 - VALORES MXIMOS DO TEMPO DE REVERBERAO MDIO NAS FREQUNCIAS DE 500, 1000 E 2000 HZ EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O
BB93 ................................................................................................................................................................................ 63
TABELA 37 - VALORES MXIMOS DO TEMPO DE REVERBERAO MDIO NAS FREQUNCIAS DE 500, 1000 E 2000 HZ EM EDIFCIOS ESCOLARES SEGUNDO O
BB93 (CONTINUAO ........................................................................................................................................................... 64
TABELA 38 - VALORES MXIMOS DO NVEL SONORO DO RUDO DE FUNDO PROVOCADO PELOS EQUIPAMENTOS AVAC PELA NORMA ANSI/ASA S12.60 65
TABELA 39 - VALORES MXIMOS DO TEMPO DE REVERBERAO MDIO NAS FREQUNCIAS DE 500, 1K, 2K HZ EM DIFERENTES LOCAIS SEGUNDO A NORMA
ANSI/ASA S12.60 .............................................................................................................................................................. 65 TABELA 40 - VALORES MNIMOS DO NDICE DE REDUO SONORA (R
W) ENTRE SALAS DE AULA E DIFERENTES ESPAOS ADJACENTES SEGUNDO A ANSI 12.60
........................................................................................................................................................................................ 65
TABELA 41 - VALORES MNIMOS DO NDICE DE REDUO SONORA (RW
) ENTRE DIFERENTES ESPAOS ADJACENTES SEGUNDO A ANSI 12.60 ................. 66
TABELA 42 - VALORES DE CONFORTO E MXIMOS DO NVEL SONORO DO RUDO DE FUNDO PROVOCADO PELOS EQUIPAMENTOS DE AR-CONDICIONADO EM
DIFERENTES LOCAIS SEGUNDO A NORMA NBR 6401 ..................................................................................................................... 66
TABELA 43 - CARACTERSTICAS DAS SALAS ........................................................................................................................................... 68
TABELA 44 - RESULTADOS DO RUDO DE FUNDO COM O EQUIPAMENTO AVAC DESLIGADO PARA A SALA 2.14 ...................................................... 80
TABELA 45 - RESULTADOS DO RUDO DE FUNDO COM O EQUIPAMENTO AVAC LIGADO PARA A SALA 2.14 ........................................................... 81
TABELA 46 - RUDO DE FUNDO COM SALA 2.14 OCUPADA. ...................................................................................................................... 82
TABELA 47 - NVEL DO RUDO PARTICULAR DE EQUIPAMENTOS, LAR,NT, DA SALA 2.14 ................................................................................... 84
TABELA 48 - RESULTADOS DO TEMPO DE REVERBERAO PARA A SALA 2.14 ................................................................................................ 85
TABELA 49 - RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA, DNT, NA SALA 2.14 ......................................................... 87
TABELA 50 RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO, LN, DA SALA 2.14 ................................................................... 87
TABELA 51 - RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO, LN, DA SALA 2.14 (CONTINUAO) .............................................. 88
TABELA 52 - RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A SONS DE CONDUO AREA DE FACHADAS, D2M,N, DA SALA 2.14 ....................................... 89
TABELA 53 - CUMPRIMENTO DO LIMITE REGULAMENTAR DO TEMPO DE REVERBERAO DA SALA 2.14 ............................................................... 90
TABELA 54 - CUMPRIMENTO DO LIMITE REGULAMENTAR DO NVEL DE AVALIAO DO RUDO PARTICULAR DE EQUIPAMENTOS DA SALA 2.14 ................ 90
TABELA 55 - RESULTADOS DO ENSAIO NA SALA 2.14 .............................................................................................................................. 90
TABELA 56 - RESULTADOS DO RUDO DE FUNDO COM O EQUIPAMENTO AVAC DESLIGADO PARA A SALA 161 ....................................................... 92
TABELA 57 - RESULTADOS DO RUDO DE FUNDO COM O EQUIPAMENTO AVAC LIGADO PARA A SALA 161 ............................................................ 93
TABELA 58 - RUDO DE FUNDO COM A SALA 161 OCUPADA..................................................................................................................... 94
TABELA 59 - NVEL DO RUDO PARTICULAR DE EQUIPAMENTOS, LAR,NT, DA SALA 161 .................................................................................... 95
TABELA 60 - NVEL DO RUDO PARTICULAR DE EQUIPAMENTOS, LAR,NT, DA SALA 161 (CONTINUAO) .............................................................. 96
TABELA 61 - RESULTADOS DO TEMPO DE REVERBERAO PARA A SALA 161 ................................................................................................. 97
TABELA 62 - RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE CONDUO AREA, DNT, DA SALA 161 .......................................................... 98
TABELA 63 - RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A RUDOS DE PERCUSSO, LN, DA SALA 161 ..................................................................... 99
TABELA 65 - RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A SONS DE CONDUO AREA DE FACHADAS, D2M,N, DA SALA 161 ...................................... 100
TABELA 66 - RESULTADOS DO ISOLAMENTO SONORO A SONS DE CONDUO AREA DE FACHADAS, D2M,N, DA SALA 161 (CONTINUAO) ................ 100
TABELA 67 CUMPRIMENTO DO LIMITE REGULAMENTAR DO TEMPO DE REVERBERAO DA SALA 161 .............................................................. 101
TABELA 68 CUMPRIMENTO DO LIMITE REGULAMENTAR DO NVEL DE AVALIAO DO RUDO PARTICULAR DE EQUIPAMENTOS DA SALA 161 .............. 102
TABELA 69 RESULTADOS DO ENSAIO NA SALA 161 ............................................................................................................................ 102
TABELA 70 - NDICES OBTIDOS EM CADA SALA ..................................................................................................................................... 103
TABELA 72 TR OBTIDO EM CADA SALA ............................................................................................................................................ 104
TABELA 73 - LAR,NT OBTIDO EM CADA SALA ......................................................................................................................................... 104
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Smbolos e Abreviaturas
A Absoro sonora equivalente (m2)
A0
Absoro sonora de referncia (m2)
AC Articulation class
AI Articulation Index
ANSI American National Standards Institute
AVAC Aquecimento, Ventilao e Ar-Condicionado
BB87 Building Bulletin 87
BB93 Building Bulletin 93
BEST Building Excellent Schools Today
BSF Building Schools for the Future
c Celeridade (m/s)
C50
Claridade (dB, base 50 ms)
CR Curva de referncia
D2m,n
isolamento sonoro a rudos de conduo area de fachadas normalizado (dB)
D2m,nT
Isolamento sonoro a rudos de conduo area de fachadas padronizado (dB)
D2m,nT,w
ndice de isolamento sonoro a rudos de conduo area de fachadas padronizado (dB)
D50
Definio (dB, base 50 ms)
Dn
Isolamento sonoro a rudos de conduo area normalizado (dB)
DnT
Isolamento sonoro a rudos de conduo area padronizado (dB)
DnT,w
ndice de isolamento sonoro a rudos de conduo area padronizado (dB)
f Frequncia (Hz)
f0
Frequncia central de uma banda de frequncias (Hz)
f1
Frequncia limite inferior de uma banda de frequncias (Hz)
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f2
Frequncia limite superior de uma banda de frequncias (Hz)
FS Fonte sonora
I Intensidade sonora (W/m2)
I0
Intensidade sonora de referncia (W/m2)
ISO International Organization for Standardization
Ln
Falta de isolamento sonoro a rudos de percusso normalizado (dB)
LnT
Falta de isolamento sonoro a rudos de percusso padronizado (dB)
LnT,w
ndice de isolamento sonoro a rudos de percusso padronizado (dB)
L1,2m
Nvel mdio de presso sonora no exterior a 2 m da fachada (dB)
LA
Nvel sonoro (dB)
LAeq
Nvel sonoro contnuo equivalente (dB)
LAr,nT
Nvel de avaliao do rudo particular de equipamentos padronizado (dB)
Leq
Nvel de presso sonora continuo equivalente (dB)
Lp
Nvel de presso sonora (dB)
m Absoro sonora do ar em funo da humidade relativa (m-1
)
NC Noise Criterion
NR Noise Rating
p Presso sonora (Pa)
p0
Presso de referncia (Pa)
r Distncia (m)
RASTI Rapid Speech Transmission Index
RF Rudo de fundo (dB)
RGR Regulamento Geral do Rudo
RRAE Regulamento dos Requisitos Acsticos dos Edifcios
Rw
ndice sonoro (dB)
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S Superfcie real do material (m2)
SFP School Facility Program
SIL Speech Interference Levels
STC Sound Transmission Class
STI Speech Transmission Index
T Temperatura do meio (K)
T0
Tempo de reverberao de referncia (s)
TR Tempo de reverberao (s)
TR[500, 1k, 2k Hz] Mdia entre TR[500 Hz], TR[1k Hz] e TR[2k Hz] (s)
V Volume do compartimento (m3)
W Potncia sonora (W)
W0
Potncia sonora de referncia (W)
Coeficiente de absoro sonora do material
W
Coeficiente de absoro sonora ponderado
Comprimento de onda (m)
Massa volmica do ar (kg/m3)
n - Nmero de decaimentos em cada ponto de medio na obteno do tempo mdio de reverberao
N - Nmero de combinaes independentes entre sistema microfone-fonte, na obteno do tempo mdio de reverberao
- Incerteza padro do tempo de reverberao mdio, obtido por decaimentos de 20 dB, por banda de frequncia - Incerteza combinada do isolamento sonoro a sons de conduo area, padronizado, por
banda de frequncia.
- Incerteza combinada do nvel sonoro de percusso padronizado, por banda de frequncia
- Incerteza combinada do isolamento sonoro a sons de conduo area, padronizado, de
uma fachada, por banda de frequncia
- Incerteza-padro do nvel sonoro mdio na sala emissora, por banda de frequncia
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- Incerteza-padro do nvel sonoro mdio na sala recetora, corrigido do efeito do rudo de
fundo, por banda de frequncia
- Incerteza-padro do nvel sonoro mdio medido a 2 m em frente da fachada, por banda de
frequncia - Incerteza-padro associada ao arredondamento - Incerteza-padro do nvel sonoro mdio residual na sala recetora, por banda de frequncia
- Incerteza-padro do nvel sonoro mdio total na sala recetora, por banda de frequncia
- Incerteza-padro do nvel sonoro mdio na sala recetora, resultante de uma ao mecnica de
percusso normalizada, corrigido do efeito do rudo de fundo, por banda de frequncia - Incerteza padro associada ao sonmetro
- Coeficiente de sensibilidade do isolamento sonoro a sons de conduo area, padronizado,
de uma fachada, em ordem ao tempo de reverberao mdio obtido por decaimentos de 20 dB, por banda de frequncia
- Coeficiente de sensibilidade do isolamento sonoro a sons de conduo area, padronizado,
de uma fachada, em ordem ao nvel sonoro mdio residual na sala recetora, por banda de frequncia
- Coeficiente de sensibilidade do isolamento sonoro a sons de conduo area, padronizado,
de uma fachada, em ordem ao nvel sonoro mdio total na sala receptora por banda de frequncia
- Coeficiente de sensibilidade do isolamento sonoro a sons de conduo area, padronizado,
em ordem ao tempo de reverberao mdio, obtido por decaimentos de 20 dB, por banda de frequncia
- Coeficiente de sensibilidade do isolamento sonoro a sons de conduo area, padronizado,
em ordem ao nvel sonoro mdio residual na sala recetora, por banda de frequncia
- Coeficiente de sensibilidade do isolamento sonoro a sons de conduo area padronizado, em
ordem ao nvel sonoro mdio total na sala recetora por banda de frequncia
- Coeficiente de sensibilidade do nvel sonoro de percusso padronizado, em ordem ao
tempo de reverberao mdio, obtido por decaimentos de 20 dB, por banda de frequncia
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- Coeficiente de sensibilidade do nvel sonoro de percusso padronizado, em ordem ao nvel
sonoro mdio total na sala recetora por banda de frequncia
- Coeficiente de sensibilidade do nvel sonoro de percusso padronizado, em ordem ao nvel
sonoro mdio residual na sala recetora, por banda de frequncia
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1
1. Introduo
1.1. Enquadramento e Motivao
Desde a Revoluo Industrial, o mundo tem vindo a ser conduzido a uma crescente mecanizao
em todas as indstrias e actividades econmicas.
Paralelamente ao aumento contnuo da industrializao, verificou-se tambm um enorme
crescimento urbano e a consequente multiplicao de estradas, ferrovias, aeroportos e actividades
industriais, aumentando assim a exposio da populao poluio sonora.
Qualquer poluio, alm de prejudicar gravemente a sade, a segurana e o bem-estar do ser
humano, tambm uma fonte de degradao ambiental.
Segundo a Organizao Mundial de Sade, a poluio sonora a terceira causa entre os principais
problemas ambientais, sendo apenas superada pela poluio do ar e da gua.
O rudo pode ser responsvel por doenas cardiovasculares, doenas no sistema digestivo e no
sistema neurolgico. Constitui tambm uma causa de incmodo para o trabalho e um obstculo
comunicao.
Nas ltimas dcadas, o Homem tem-se vindo a tornar cada vez mais exigente em relao
qualidade de vida, e a preocupar-se com a problemtica do rudo, o que conduziu criao de
regulamentao, actualmente em vigor, que procura limitar os nveis de Rudo e definir exigncias
de isolamento sonoro.
No entanto, o Homem no se tornou exigente apenas em relao poluio sonora, tornou-se
tambm exigente em relao ao conforto higrotrmico, sentindo uma constante necessidade de
sentir este tipo de conforto tanto no local que habita como no local em que trabalha.
Entende-se por conforto higrotrmico a sensao experimentada pelo organismo, em
determinadas condies ambientais de temperatura e humidade em que o ser humano no precisa
fazer uso do seu sistema termorregulador para manter a sua temperatura na faixa dos 36,5C,
tendo em conta factores como a idade, roupa, actividade.
Assim sendo, nos dias que correm, qualquer edifcio, seja ele habitacional ou de servios, tornou-se
uma complexa mquina destinada ao conforto humano, possuindo equipamentos que tornam o
ambiente mais agradvel e confortvel.
Estes equipamentos, conhecidos por AVAC, Aquecimento, Ventilao e Ar Condicionado, devido s
oscilaes trmicas entre as estaes do ano e constante necessidade de manter o ambiente em
nveis adequadas produtividade, sade e bem-estar dos ocupantes, tornaram-se imprescindveis.
Conforto Acstico em Salas de Aula Climatizadas
2
Contudo estes equipamentos no apresentam s vantagens, e se por um lado proporcionam
conforto e bem-estar, por outro, devido a deficincias de projecto, m instalao ou manuteno
inadequada, podem gerar rudo e at mesmo doenas.
Neste contexto, a presente dissertao tem por objectivo alertar para a problemtica do rudo, em
particular no ambiente escolar, e para a importncia de serem elaborados projectos adequando o
ambiente acstico dos espaos s exigncias regulamentares de conforto e alertar tambm para a
necessidade de escolher equipamentos adequados, com baixos nveis de Rudo e com instalaes
bem dimensionadas.
1.2. O Ambiente Escolar
A escola um local destinado instruo e educao, produo cultural e formao do cidado,
ou seja, um local desenvolvido para maximizar as potencialidades do ser humano.
Neste sentido, imprescindvel que o ambiente escolar seja adequado finalidade a que se
destina.
No entanto, verifica-se que este ambiente pode tornar-se extremamente Rudoso, no s devido a
rudos externos, como o Rudo do trfego, barulho nos corredores, etc, como tambm devido a
rudos internos, como o arrastar de cadeiras, conversas paralelas, equipamentos AVAC, entre
outros.
Sendo a voz a base para toda a comunicao e o principal instrumento de transmisso de
conhecimento, torna-se muito difcil providenciar uma educao apropriada com excesso de
Rudo, o que alm de ser um incmodo, interfere no rendimento das actividades de ensino e
compromete o sucesso escolar.
O Rudo compete com a fala do professor, encobrindo alguma palavras, o que torna o seu discurso
incompreensvel.
Numa sala ruidosa, o professor tem necessidade de superar os rudos, elevando a sua voz, o que,
com o passar dos anos, pode provocar rouquido, dores nas cordas vocais e na laringe e, at,
problemas psicolgicos devido incapacidade de exercer a sua profisso de forma adequada.
do senso comum que so as crianas, com idade compreendida entre os 6 e os 12 anos, os mais
vulnerveis a esta poluio sonora nas salas de aula e, por isso, as mais prejudicadas devido ao
facto de ainda se encontram em fase de aquisio de vocabulrio e no conseguirem compreender
claramente as palavras proferidas pelo professor.
Assim, devido ao nmero de fontes produtoras de Rudo ser cada vez maior e s suas
consequncias para a sade do ser humano serem cada vez mais prejudiciais aliado a uma
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3
crescente importncia politica e social da educao, a questo da qualidade acstica nas escolas
tem vindo a adquirir cada vez mais enfase.
de suma importncia que o Rudo seja controlado nas salas de aula, promovendo um ambiente
apropriado aprendizagem. O Rudo deve ser to baixo quanto possvel.
Para tal, fundamental que as salas de aula cumpram os requisitos acsticos presentes na lei, ter
em conta tanto a localizao como a arquitectura da escola e o uso de equipamentos com emisso
sonora mnima.
1.3. Objectivo
O objectivo desta dissertao analisar e caracterizar a qualidade acstica de duas salas de aula
climatizadas, cada uma situada em dois edifcios escolares, construdos em pocas diferentes,
atravs de medies de parmetros acsticos e tendo em conta o Regulamento dos Requisitos
Acsticos em Edifcios [decreto-Lei 96/2008].
As salas foram escolhidas apenas por serem as duas salas onde so leccionadas a grande maioria
das aulas do curso de Engenharia Mecnica.
Os edifcios em estudo esto situados na cidade de Faro e pertencem ao Instituto Superior de
Engenharia, no Campus da Penha, da Universidade do Algarve.
1.4. Estrutura da Dissertao
A presente dissertao encontra-se dividida em 8 captulos.
No Captulo 1 feito um enquadramento do problema, os objectivos a que este se prope e
caracterizado o ambiente escolar.
No Captulo 2 faz-se uma abordagem terica aos conceitos de som e rudo, o que os diferencia e
algumas das suas caractersticas.
No Captulo 3 apresentam-se os conceitos relativos acstica de edifcios, como o isolamento
acstico, correco acstica, sons areos e de percusso e transmisses sonoras.
No Captulo 4 aborda-se a qualidade acstica de salas de aula e os principais parmetros com os
quais se pode avaliar o desempenho acstico de qualquer compartimento.
No Captulo 5 fala-se sobre a legislao aplicvel em Portugal e noutros pases, estabelecendo
algumas comparaes.
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4
No Captulo 6 descrito o caso de estudo e os ensaios realizados bem como os valores obtidos.
No Captulo 7 apresentam-se as principais concluses referentes a todo o trabalho.
Pro fim, no Captulo 8, lista-se as referncias bibliogrficas consultadas para a realizar esta
dissertao.
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2. Fundamentos Tericos
A Acstica a cincia que estuda os fenmenos fsicos ligados sensao do som [1].
O som pode ser definido como uma onda que se propaga ao longo de um determinado meio. Este
meio sofre repetidas compresses e expanses, produzindo variaes de presso segundo a
direco da propagao. A onda sonora , assim, uma onda produzida por uma fonte ou elemento
vibrador, tridimensional, mecnica e portanto necessita, obrigatoriamente, de um meio elstico
para se propagar, como o ar, a gua, ou qualquer outro meio slido, lquido ou gasoso. Isto porque
no existindo matria, no h o que possa ser deslocado para propagar a energia sonora. Tal
explica o facto do som no se propagar no vazio [2] [3].
Se esta onda se propagar at ao ouvido, ir provocar a vibrao do tmpano e a estimulao dos
nervos auditivos. Assim, transmitido ao crebro uma sensao percebida como som [2] [3].
No entanto, no so todas as ondas sonoras que, ao atingirem o ouvido humano, provocam uma
sensao auditiva. O ouvido humano apenas detecta ondas com frequncias compreendidas entre
os 20 Hz e os 20 kHz. [2] [3] [4]
Ondas com frequncias inferiores a 20 Hz so designadas infrassons e ondas com frequncias
superiores a 20 kHz so designadas ultrassons [4].
Figura 1- Espectro Sonoro [57]
A gama de valores analisada na Acstica de Edifcios idntica gama de audio do ser humano e
dividida em trs zonas de frequncias: frequncias graves que variam de 20 a 355 Hz, frequncias
mdias que vo de 355 a 1.410 Hz e frequncias agudas de 1.410 a 20.000 Hz. [2] [3] [4]
Os termos som e rudo so muitas vezes utilizados indistintamente, no entanto so conceitos
diferentes. [2] [3] [4]
De um modo geral, o som caracterizado por uma nica frequncia e amplitude. [2] [3] [4]
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6
No entanto, muitas fontes sonoras podem emitir simultaneamente muitas vibraes de diferentes
frequncias e amplitudes. [2] [3] [4]
Quando esses diversos movimentos oscilatrios se combinam e produzem um movimento
resultante, cuja oscilao no se d de forma harmnica, tem-se o que chamado de rudo.
Assim, o rudo caracteriza-se pela existncia de muitas amplitudes e frequncias ocorrendo ao
mesmo tempo de maneira no harmnica, enquanto o som se caracteriza por poucas amplitudes e
frequncias, geralmente harmnicas. [2] [3] [4]
Se por um lado o termo som se refere a uma situao agradvel, o termo rudo refere-se a uma
situao desagradvel. [2] [3] [4]
Assim, a fronteira entre som e rudo no pode ser definida com preciso, pois, cada indivduo
apresenta uma reao diferente ao som ou ao rudo, que depende, dentre outros fatores, de seu
estado emocional e da sua personalidade. [2] [3] [4]
2.1. Caractersticas do Som
Os sons so representados graficamente por ondas peridicas, que podem ser caracterizadas por 4
parmetros: frequncia, intensidade, timbre e durao. [5] [6] [7]
So estes parmetros que fazem com que os sons no sejam todos percebidos da mesma maneira
pelo ouvido. [5] [6] [7]
2.1.1. Frequncia
A frequncia a caracterstica atravs da qual o ouvido distingue se um som agudo ou grave,
e corresponde ao nmero de ciclos que ocorrem num segundo. A unidade de medida da
frequncia no Sistema Internacional (SI) o Hertz (Hz) [5] [6] [7].
Figura 2 - Frequncias do Som [21]
Conforto Acstico em Salas de Aula Climatizadas
7
Na figura 2 esto representados dois sons, um com uma frequncia mais baixa, ciclos mais
compridos e em menor quantidade, portanto um som grave, e um som com uma frequncia
mais alta, ciclos de menor comprimento e em maior quantidade, portanto um som mais agudo
[5] [6] [7].
Como referido, o ser humano saudvel nas suas capacidades mximas apresenta uma gama de
audio entre os 20 e os 20.000 Hz.
Contudo, o ser humano no capaz de distinguir pequenas diferenas de frequncias. A
capacidade de distino vai-se deteriorando para as altas frequncias. [5] [6] [7]
Devido imensa quantidade de frequncias, foi necessrio agrupar as frequncias em bandas
com dimenses normalizadas. Na Acstica de Edifcios so utilizadas unicamente as bandas de
1/1 oitava e de 1/3 de oitava. A largura que a banda possui a diferena entre o valor de limite
superior (f2) e o limite inferior (f1) (Figura 3) [8].
Estas frequncias limites podem ser obtidas atravs da frequncia central (f0) que toma
valores de: 16, 31, 63, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k, 8k e 16k Hz caso se trate da banda de 1/1
oitava ou ento atravs da banda de 1/3 oitava que toma valores de: 20, 25, 31, 40, 50, 63, 80,
100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1k, 1.250, 1.600, 2k, 2.500, 3.150, 4k, 5k,
6.300, 8k, 10k, 12.500, 16k e 20k Hz atravs das seguintes equaes: [9] [10]
Sendo:
- Frequncia central da banda (Hz);
- Frequncia inferior da banda (Hz);
- Frequncia superior da banda (Hz);
K- constante (=1 para bandas de 1/1 oitava e =1/3 para bandas de 1/3 de oitava)
Figura 3 - Largura da banda
Conforto Acstico em Salas de Aula Climatizadas
8
Frequncia Central (Hz) Banda de 1/3 oitava Banda 1/1 oitava
20 17,8-22,4
25 22,4-28,2
31 28,2-35,5 22,4-44,7
40 35,5-44,7
50 44,7-56,2
63 56,2-70,8 44,7-89,1
80 70,8-89,1
100 89,1-112
125 112-141 89,1-178
160 141-178
200 178-224
250 224-282 178-355
315 282-355
400 355-447
500 447-562 355-708
630 562-708
800 708-891
1000 891-1120 708-1410
1205 1120-1410
1600 1410-1780
2000 1780-2240 1410-2820
2500 2240-2820
3105 2820-3550
4000 3550-4470 2820-5620
5000 4470-5620
6300 5620-7080
8000 7080-8910 5620-11200
10000 8910-11200
12500 11200-14100
16000 14100-17800 11200-22400
20000 17800-22400
Tabela 1 - Bandas de frequncia
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9
Como resposta ao fato de o ouvido humano no registar com igual fidelidade as presses
sonoras para qualquer frequncia surgiram as curvas de ponderao. Isto , caso o ser humano
seja exposto a rudos com a mesma intensidade sonora apresentar maior sensibilidade para
os rudos que se situem nas frequncias prximas de 2.500 Hz e menor sensibilidade para as
muito baixas e muito altas frequncias [9] [10].
Estas curvas, as curvas isofnicas, representam a sensao auditiva provocada por um som no
ouvido humano, estabelecendo uma relao entre a frequncia e a intensidade de dois sons
sinusoidais de modo a que sejam recebidos com a mesma intensidade, isto , todos os pontos
na mesma curva isofnica tm a mesma intensidade [9] [10].
A curva inferior, a tracejado, representa o limiar da audio. Verifica-se um acentuado
encurvamento nas baixas frequncias o que significa a gradual perda de sensibilidade do
ouvido humano para essas frequncias [9] [10].
A unidade fone representa todas as sensaes auditivas iguais s provocadas por um som cuja
frequncia fixada em 1.000 Hz e cujo nvel de presso sonora varia, sendo valor do nvel de
presso sonora, em decibis, de cada som que ir definir a unidade fone, ou seja um som cujo
frequncia de 1.000 Hz e o nvel de presso sonora de 10 dB corresponde a um som de 10
fone [9] [10].
Figura 4 - Curvas Isofnicas
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10
As curvas A, B e C correspondem ao inverso das curvas de 40, 70 e 100 fone, respectivamente,
ou seja corresponde aproximadamente diferena entre o valor da curva de referncia (40, 70
ou 100 fones) e o nvel de presso sonora para uma frequncia fixa. [9] [10]
Por exemplo, supondo que se tem um som com 72 dB a uma frequncia de 63 Hz: [9] [10]
Pela visualizao da figura anterior conclui-se que um som com 63 Hz para a curva A
corresponde a 60dB, para a curva B a 82dB e para a curva C a 109dB.
Para cada curva tem-se o correspondente nvel sonoro corrigido: [9] [10]
- Curva A (40 fone)
Ponderao = 40 - 60 = -20 dB
Nvel presso sonora = 72 - 20 = 52 dB(A)
- Curva B (70 fone)
Ponderao = 70 - 82 = -12 dB
Nvel presso sonora = 72 - 12 = 60 dB(B)
- Curva C (100 fone)
Ponderao = 100 - 109 = -9 dB
Nvel presso sonora = 72 - 9 = 63 dB(C)
Sabe-se que o ouvido no responde de forma linear aos estmulos sonoros, mas sim de modo
quase logartmico. [9] [10]
Figura 5 - Exemplo de Ponderao
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11
De modo a traduzir esta resposta no linear do ouvido humano, foram introduzidos filtros
electrnicos nos aparelhos de captao de sons com o intuito de correlacionar os valores
medidos com a resposta do ouvido humano [9] [10].
Surgiram, assim, vrias curvas que se designam pelas letras de A a D (Figura 5)
A curva A a mais utilizada para aproximar a resposta dos ouvidos aos rudos de fraca
intensidade (inferior a 55 dB), as curvas B e C so utilizadas para rudos mais intensos (entre
55 a 85 dB e superior a 85 dB, respetivamente) e a curva D utilizada para o rudo provocado
pelos avies [9] [10].
Figura 6 - Curvas de Ponderao [21]
2.1.2. Intensidade
A intensidade a capacidade que um som tem de ser forte ou fraco.
A intensidade de uma onda sonora depende da amplitude dessa onda. Um som com uma maior
amplitude um som forte, enquanto um som com uma pequena amplitude um som fraco (ver
Figura 3). [11] [12] [13] [14]
Os sons fortes transportam uma maior quantidade de energia do que os fracos, no entanto, a
onda sonora vai perdendo intensidade no decurso da sua propagao [11] [12] [13] [14].
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12
2.1.3. Timbre
O timbre a caracterstica do som pela qual se reconhece a natureza da fonte sonora e permite
distinguir sons com a mesma altura e intensidade mas produzidos por fontes sonoras
diferentes. Tomando como exemplo uma mesma nota musical tocada por um piano e por um
violino, possvel imediatamente identificar caractersticas sonoras muito distintas [11] [12]
[13] [14].
2.1.4. Durao
A durao o intervalo de tempo durante o qual o som ouvido, isto , o tempo durante o
qual o som se propaga. [11] [12] [13] [14]
Os sons podem ser curtos ou longos [11] [12] [13] [14].
2.2. Presso, Intensidade e Potncia Sonora
Como j foi referido anteriormente, a onda sonora propaga-se devido oscilao das molculas
num determinado meio elstico. Este movimento oscilatrio provoca variaes de presso nesse
meio, e devido a essas variaes de presso que o ser humano consegue ouvir. Da a importncia
de medir a variao de presso causada pela onda sonora [53].
Alm da presso sonora, existem ainda duas outras grandezas importantes para a anlise da
propagao das ondas sonoras, a intensidade sonora e a potncia sonora [53].
Entende-se por Intensidade Sonora, a quantidade mdia de energia que, numa dada direco,
atravessa, por segundo, uma rea de 1 m2. Esta grandeza exprime-se em W/m2[53].
A Potncia Sonora define-se como a energia total que num segundo atravessa uma esfera fictcia,
de raio qualquer, centrada na fonte. uma caracterstica da fonte sonora e exprime-se em W[53].
Estas trs grandezas relacionam-se entre si, como mostra a seguinte expresso: [53]
Figura 7- Intensidades do Som [22]
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13
(1)
Sendo,
I Intensidade Sonora (W/m2);
W Potncia Sonora (W);
r distncia (m);
p Presso Sonora (Pa);
- Massa volmica (ar 1,2 kg/m3);
c celeridade ( 340 m/s).
Contata-se, ento, que a potncia sonora proporcional intensidade sonora e ao quadrado da
presso sonora. [53]
Estas trs grandezas so fundamentais no estudo do rudo. A potncia sonora porque classifica,
em termos quantitativos, as fontes de rudo, a intensidade sonora porque permite localizar e
qualificar as fontes de rudo e a presso sonora, o parmetro mais importante, porque avalia
situaes de incomodidade ou de risco de trauma auditivo [53].
J foi mencionado anteriormente que o ouvido humano consegue detectar sons com frequncias
compreendidas entre os 20Hz e os 20 kHz. Em termos de presso sonora, a gama audvel varia
entre 10-5 Pa, limiar da audio, at 100 Pa, limiar da dor.
No entanto, a utilizao de uma unidade linear, o Pa, conduziria a escalas muito alongadas. Alm
disso, sabe-se que o ouvido no responde de forma linear aos estmulos sonoros, mas sim de
modo quase logartmico. [53]
Assim, devido a estes dois factos, a quantificao dos parmetros sonoros exprime-se numa escala
logartmica, os nveis, que no mais do que a razo logartmica entre os valores medidos e os
valores de referncia. A unidade desta razo logartmica chama-se decibel (dB) [53].
Assim, para converter a presso sonora em nvel de presso sonora, utiliza-se a seguinte
expresso: [53]
(2)
Sendo,
Nvel de presso sonora (dB);
- Presso (Pa);
- Presso sonora de referncia, Pa.
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14
Figura 8 - Nvel de Presso Sonora [23]
Em relao s duas outras grandezas, intensidade sonora e potncia sonora, tambm elas
podem ser convertidas, respectivamente, em nvel de intensidade sonora (expresso 3) e nvel
de potncia sonora (expresso 4). [53]
(3)
(4)
Sendo,
- Nvel de intensidade sonora (dB);
I Intensidade sonora (W/m2);
- Intensidade sonora de referncia, 10-12 W/m2;
Nvel de potncia sonora (dB);
W Potncia sonora (W);
- Potncia sonora de referncia, 10-12 W.
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15
2.3. Propagao do Rudo
As ondas sonoras propagam-se em meio fludo, homogneo, isotrpico, no viscoso, segundo a
expresso:
(5)
Sendo,
p Presso Sonora (Pa)
c celeridade ( 340 m/s2)
A equao que permite traduzir a propagao das ondas sonoras em meio slido, a seguinte:
(6)
Sendo,
p Presso Sonora (Pa)
c celeridade ( 340 m/s2)
f Frequncia (Hz)
Contudo, existem diversos fenmenos fsicos que afectam a propagao do som. Com efeito,
quando as ondas sonoras encontram na sua trajectria um obstculo, e dependendo das
caractersticas acsticas desse obstculo, podem ocorrer fenmenos como a transmisso,
absoro, reflexo, difuso, refraco e difraco da onda. [11] [12] [13] [14].
A transmisso do som (Figura 5 (a)) ocorre quando as ondas sonoras incidem sobre uma
superfcie, constituda por determinado material e com caractersticas relativamente elsticas, e
so transmitidas de um para o outro lado da parede, continuando a sua propagao.
Figura 9- Propagao do Som (a) Transmisso, (b) absoro, (c) reflexo, (d) difuso
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16
O fenmeno ocorre porque a onda sonora ao atingir a parede, faz com que ela vibre e, nestas
condies, ela actua tambm como uma fonte geradora de som, e este transmitido para o lado
oposto da parede. Este fenmeno ocorre com materiais transmissores, pouco rgidos e de baixa
densidade. A temperatura desempenha um papel importante neste processo [11] [12] [13] [14].
O fenmeno da absoro sonora (Figura 5 (b)) ocorre quando as ondas sonoras so absorvidas
pelo material que constitui a parede obstculo. Os materiais absorventes no permitirem a
reflexo nem a transmisso das ondas sonoras, pelo menos em grande extenso. A dissipao da
energia sonora depende da frequncia da onda, sendo mais elevada para altas frequncias e
bastante mais baixa para baixas frequncias. A eficincia de absoro do som aumenta com
a espessura e com a superfcie de material absorvedor [11] [12] [13] [14].
A reflexo da onda sonora (Figura 5 (c)) consiste na mudana de direco da propagao da
energia sonora, atravs do retorno da energia incidente em direco regio de onde originada,
aps entrar em contacto com uma superfcie. A este fenmeno fsico d-se o nome de eco.
O ouvido humano s distingue dois sons se estes chegarem com um intervalo de tempo de, pelo
menos, 0,1 segundos. No intervalo de tempo de 0,1 s, a distncia total que o som percorre no ar
de 34 m, se se assumir que a velocidade do Som de 340 m/s. Como as ondas sonoras efectuam
duas vezes o mesmo percurso, a distncia entre a superfcie de reflexo do som e a fonte sonora
de apenas 17 m. Ento, a distncia mnima qual a superfcie de reflexo do som se deve situar
para que ocorra eco de 17 metros. Se a distncia entre a superfcie de reflexo do som e a fonte
sonora for inferior a 17 metros, no haver eco. Por outro lado, quando se ouvem vrios ecos, isto
deve-se ao facto de se estar num local com vrios obstculos, todos a distncias superiores a 17
metros. So ecos mltiplos. Um ambiente que contenha paredes com muita reflexo sonora, ter
uma pssima inteligibilidade da linguagem [11] [12] [13] [14].
A difuso do som (Figura 5 (d)) ocorre quando as ondas sonoras, ao incidirem sobre uma parede
constituda por determinado material, de caractersticas reflectoras e com uma superfcie rugosa,
so reflectidas em vrias direces, num efeito de disperso [11] [12] [13] [14].
O fenmeno da refraco (Figura 6) ocorre quando o som passa de um meio material para outro
diferente, sendo a sua velocidade de propagao alterada. Sucede, neste caso, que a onda
sonora sofre um desvio que tanto maior quanto mais diferentes forem os meios materiais
contguos de propagao [11] [12] [13] [14].
A difraco ou disperso sonora (Figura 6) ocorre quando a onda sonora encontra um obstculo
na sua direco de propagao. A onda sonora contorna o obstculo e propaga-se para o outro
lado [11] [12] [13] [14].
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17
Figura 10 - Refraco e Difraco do Som
2.4. Fontes de Rudo
2.4.1. Rudo Externo
O rudo externo todo o rudo proveniente da envolvente do edifcio.
Exemplos de rudos externos so os rudos provocados pelo trfego rodovirio, ferrovirio e
areo, industrias, mquinas e equipamentos provisrios, etc.
Neste sentido, o isolamento sonoro das paredes externas de extrema importncia pois, como
visto, muitas actividades ruidosas e potencialmente perturbadoras existem externamente
escola.
2.4.2. Rudo Interno
O rudo interno todo o rudo associado vida laboral de um edifcio, ou seja, so todos os sons
resultantes exclusivamente da actividade no espao tais como conversas, risos, televiso,
msica, etc.
Assim, a arquitectura da escola apresenta um peso fundamental, bom como o processo
construtivo das paredes, tectos e pisos.
2.4.3. Rudo de Equipamentos
O rudo de equipamentos todo o rudo proveniente de instalaes de gua e esgotos,
elevadores, aparelhos electrnicos (computadores, retroprojectores, mquinas de lavar),
sistemas AVAC, etc. [25] [26] [27]
Um dos mtodos utilizados para avaliar a incomodidade provocada pelo rudo causado por
estes grandes equipamentos do edifcio (LAr), obtido atravs da expresso: [25] [26] [27]
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18
(7)
Sendo,
- Nvel de Avaliao Padronizado (dB);
- Nvel sonoro contnuo equivalente ponderado A, durante um determinado intervalo de
tempo;
K Correco devido s caractersticas tonais do rudo, K=3 dB (A)
T Tempo de reverberao do compartimento receptor (s);
- Tempo de reverberao de referencia, T0 = 0,5 s.
Este nvel de avaliao padronizado pode ser classificado de muito incomodativo a muito
pouco incomodativo de acordo com os valores do nvel sonoro e do funcionamento (contnuo
ou intermitente) dos equipamentos. [25] [26] [27]
Classificao
Valores de LAR,
funcionamento
intermitente (dB)
Valores de LAR,
funcionamento
continuo (dB)
Muito pouco
incomodativo 27 22
Pouco incomodativo ]27;30] ]22;25]
Incomodativo ]30;35] ]25;30]
Muito incomodativo >35 >30
Tabela 2- Classificao dos valores de LAR
A incomodidade provocada pelo rudo de equipamentos mecnicos pode tambm ser avaliada
atravs das designadas curvas de incomodidade, que avaliam os diferentes nveis de presso
sonora conforme a intensidade da fonte sonora. [25] [26] [27]
As principais curvas de incomodidade so as curvas NC (noise criteria), NR (noise rating) e RC
(room criteria). [25] [26] [27]
As curvas NC, Noise Criteria, (Figura 7) foram propostas por Leo Beranek em 1957 e foram
desenvolvidas com base em questionrios efectuados a pessoas que trabalhavam em locais
com equipamentos de ar condicionado. [25] [26] [27]
Estas curvas definem os nveis de presso sonora em funo da gama de frequncias que se
estende dos 63Hz aos 8 kHz. Este critrio recorre ao mtodo tangencial, atravs do qual
possvel identificar uma curva NC que corresponde curva a cujas bandas mximas do
espectro de rudo mais se aproximam, sem a ultrapassar. Para se obter o valor de NC de um
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19
determinado local, marcado sobre estas curvas o espectro de um rudo medido nesse local.
[25] [26] [27]
Aps a marcao verifica-se qual o ponto em que o menor valor da curva NC no excedido por
nenhum valor do nvel de presso sonora do rudo medido. Isto , a primeira curva NC que
excede todos os valores do rudo medido corresponde classificao NC desse espao.
Os valores limite mximos recomendados para as curvas Noise Criteria em funo de alguns
tipos de compartimentos so os apresentados na Tabela 2. [25] [26] [27]
Tipos de espao NC
Salas de concerto, pera 20-25
Salas de aula, salas de teatro, igrejas 25-30
Cinemas 30-35
Enfermarias, salas de cirurgia, habitaes 25-35
Bibliotecas, tribunais 30-35
Restaurantes, bares, cafs 35-45
Recintos desportivos, piscinas 35-50
Tabela 3 - Valores recomendados para as curvas NC para diferentes tipos de espaos
Figura 11 - Curvas NC (Noise Criterion) [24]
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20
As curvas NR, Noise Rating, foram desenvolvidas em 1962 por Kosten e Van Os que
estabeleceram um conjunto de curvas muito similar s curvas NC. [25] [26] [27]
Os valores critrio das curvas NR so definidos em funo da utilizao dos espaos ocupados e
podem considerar-se equivalentes aos valores NC. A diferena est na gama de frequncias,
que abrange desde os 32 Hz aos 8 kHz. O modo de clculo utilizado semelhante ao das curvas
NC, com recurso ao mtodo da tangente, isto , a curva escolhida a menor curva que no
excedida por nenhum nvel de presso sonora nas bandas de 1/1 oitava. [25] [26] [27]
Os valores limite mximos recomendados para as curvas Noise Rating em funo de alguns
tipos de compartimentos so os apresentados na Tabela 3. [25] [26] [27]
Tipos de espao NR
Salas de concerto, teatros 20-25
Estdios de televiso, grandes salas de conferncias 20-30
Cinemas, hospitais, salas de aula, pequenas salas de
conferncias 25-35
Escritrios, bibliotecas, tribunais 30-40
Restaurantes, bares, cafs 35-45
Ginsios 40-50
Oficinas, centros de reparao automvel 50-55 Tabela 4 - Valores recomendados para curvas NR para diferentes tipos de espao
Figura 12 - Curvas NR (Noise Rating) [26]
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21
As curvas RC, Room Criteria, desenvolvidas em 1981 por Warren Blazier, avaliam o impacto do
rudo causado pelos equipamentos de aquecimento, ventilao e ar condicionado (AVAC).
Os valores limite mximos recomendados para as curvas Room Criteria em funo de alguns
tipos de compartimentos so os apresentados na Tabela 4. [25] [26] [27]
Tipo de espao RC
Quartos privativos 25-30
Salas de cirurgia 25-30
Corredores 30-35
Enfermarias 30-35
Laboratrios 35-40
Salas de aula 25-30
Bibliotecas 35-40
Tabela 5 - Valores recomendados para curvas RC para diferentes tipos de espaos
Figura 13 - Curvas RC (Room Criteria)
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22
3. Acstica de Edifcios
A Acstica de Edifcios o ramo da acstica que se dedica ao conforto acstico dos edifcios. O
conforto acstico pode ser atingido por dois caminhos distintos: por correco acstica ou por
isolamento sonoro [53] [54] [55] [56] [57].
Quando se pretende corrigir um compartimento para que o som seja perceptvel em todo o
compartimento sem qualquer distoro, est-se a falar de correco acstica. Por outro lado,
quando se pretende tratar um compartimento para a transmisso de sons para locais contguos e
vice-versa, est-se a falar de isolamento sonoro. O isolamento sonoro indispensvel para que os
rudos provenientes do exterior e de outros locais do edifcio no causem incmodo. O edifcio
deve estar isolado acusticamente do exterior pois o nvel sonoro exterior pode tomar valores
muito elevados, tal como acontece na proximidade de aeroportos ou vias de comunicao rpidas,
ou valores baixos tal como acontece em zonas rurais [53] [54] [55] [56] [57].
O primeiro passo para obter um maior isolamento sonoro est em planificar devidamente os
espaos. [53] [54] [55] [56] [57]
Numa primeira fase a escolha da localizao dos espaos ruidosos, garante a proteco de espaos
mais sensveis ao rudo. Caso tal no seja possvel, ter que se recorrer unicamente ao isolamento
sonoro [53] [54] [55] [56] [57].
A tabela 5 apresenta os valores para o isolamento sonoro e seus resultados subjectivos. No caso
das escolas, um isolamento sonoro Bom, entre os 46 e os 50 dB, o correcto para que a
inteligibilidade da palavra no esteja comprometida. [53] [54] [55] [56] [57]
Isolamento
Sonoro
(dB)
Condies de Audibilidade Concluso
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23
O isolamento sonoro encontra-se dividido em duas partes: rudos areos e rudos de percusso.
Isto deve-se ao facto de ser muito importante identificar e separar as duas formas de transmisso
de som. [53] [54] [55] [56] [57]
A forma de transmisso do rudo outro conceito importante, transmisso essa que pode ser por
via directa e/ou por via marginal. [53] [54] [55] [56] [57]
Neste contexto tambm fundamental definir dois conceitos: zonas sensveis e zonas mistas.
Segundo o Regulamento Geral do Rudo, zona sensvel a rea definida em plano municipal de
ordenamento do territrio como vocacionada para uso habitacional, ou para escolas, hospitais ou
similares, ou espaos de lazer, existentes ou previstos, podendo conter pequenas unidades de
comrcio e de servios destinadas a servir a populao local, tais como cafs e outros
estabelecimentos de restaurao, papelarias e outros estabelecimentos de comrcio tradicional,
sem funcionamento no perodo nocturno; e zona mista a rea definida em plano municipal de
ordenamento do territrio, cuja ocupao seja afecta a outros usos, existentes ou previstos, para
alm dos referidos na definio de zona sensvel. [53] [54] [55] [56] [57]
3.1. Sons Areos
Sons areos so sons