Estudo de Caso: uma sala de aula

Conforto Ambiental II

Faculdade Maurício de NassauGraduação em Arquitetura e Urbanismo

por Larissa Tollstadius

Recife, 14 de novembro de 2013

Estudo de Caso 01:Sala de Aula

Características

- 5,00m x 8,00m x 3,0m (altura)- 1 porta comum, revestida com laminado de madeira,

0,90m x 2,10m;- 02 janelas de alumínio e vidro (fechadas) 3,5m x 1,5m

(3mm);- 1 quadro negro 4,00 x 1,50m;- 25 alunos sentados em cadeiras de madeira- 1 professor- piso de cerâmica;- paredes de 13cm com reboco liso e pintura;- teto de concreto 10 cm com reboco liso e pintura

Nesse caso não é necessário fazer uma análise da geometria interna do recinto, pois não há diferença superior a 17m entre os sons diretos e sons refletidos.

Porque não podemos ter mais do que 17m de diferença entre os sons diretos e os sons refletidos?

Eco

“O eco é um fenômeno que acontece quando o som, refletido por uma ou mais superfícies, retorna a um mesmo receptor num intervalo de tempo maior que 1/15 segundo.” (CARVALHO, 2010, p.33)

Em recintos fechados, se o prolongamento do som (reverberação) for além do necessário, teremos aí estabelecido um eco.

1º Passo:

Cálculo do Tempo de Reverberação à 500 Hz, para ver se o mesmo se aproxima do Tempo Ótimo de Rerveberação.

O que é Tempo de Reverberação?

“É o intervalo de tempo necessário para que o nível de intensidade de um determinado som decresça 60dB após o término da emissão de sua fonte” (CARVALHO, 2010, p.93).

Varia de acordo com o volume (m²) e o coeficiente de absorção do espaço.

“Consiste no prolongamento necessário de um som produzido, a título de sua inteligibilidade em locais mais afastados da fonte produtora. Isso se dá basicamente em recintos fechados.

Esse prolongamento deverá ser maior quanto maior for a distância entre a fonte e a recepção, ou ainda, quanto maior for o volume interno do recinto” (CARVALHO, 2010, p.32).

A reverberação é o resultado de múltiplas reflexões do som em diversas direções, com diversos tempos de atraso.

E reverberação é:

Quais são as etapas do cálculo do Tempo de Reverberação?

1. Identificar ou especificar os materiais de fechamento e revestimento.

3. Identificar os coeficientes de absorção acústica desses materiais.

2. Montar uma planilha.

5. Calcular a Absorção Total.

6. Calcular o volume do ambiente.

7. Aplicar a fórmula de Sabine

4. Calcular a área das superfícies onde estão aplicados esses materiais.

Fórmula de Sabine:

T = 0,161 V AOnde:T = tempo de reverberação (s)V = volume do ambiente (m²)A = Absorção acústica do ambiente

Absorção Total:

A=∑(Si x αi)

Onde:A = Absorção acústica do ambienteSi = Área revestida pelo material (m²)αi = coeficiente de absorção acústica do material

Cálculo tempo de Reverberaçãoesquadrias 50% abertas

500HzElementos (revestimentos, vedações, mobiliário e ocupantes) Si (m²) αi Si x αi

piso cerâmico 40,00 0,01 0,40teto concreto/reboco liso 40,00 0,02 0,80paredes de alvenaria com reboco liso 60,06 0,02 1,20porta comum de madeira 1,89 0,03 0,0650% esquadrias fechadas 5,03 0,03 0,1550% esquadrias abertas 5,02 1,00 5,02quadro negro 6,00 0,03 0,18alunos em carteiras de madeira 25,00 0,30 7,50professor em pé 1,00 0,44 0,44 Absorção Acústica Total ∑(Si x αi) 15,75Volume da Sala 120Tempo de Reverberação 1,23

Observem que o coeficiente de absorção de acústica de uma janela aberta é o maior possível.

Ou seja, é igual à 1.

Por quê?

Quais são as 3 coisas que acontece quando o som encontra um anteparo?

Quando o som encontra uma janela aberta, qual o “anteparo” que o som encontra?

Nesse caso, o som é refletido?

Lembram que reflexão e absorção acústica são inversamente proporcionais? É como se o som que passa direto para o ambiente tivesse sido TODO absorvido.

Resultado da análise do Tempo de Reverberação Atual

Com as janelas fechadas o Tempo de Reverberação calculado foi 1,78s, ou seja, 312,98% maior do que o Tempo ótimo.

Com as janelas abertas o Tempo de Reverberação calculado foi 1,23s, ou seja, 189,29% maior do que o Tempo ótimo.

Conclui-se que a sala precisa de mais superfícies absorventes.

O arquiteto responsável pelo tratamento acústico também indicou que a sala fosse ocupada por mais alunos, o que aumenta absorção acústica da sala.

O tempo ótimo de reverberação pra essa sala é de 0,43s.

2º Passo:

Cálculo da Redução de Ruído à 500 Hz, para ver se a atenuação do ruído externo atende aos parâmetros da NBR.

O que é Redução de Ruído?

O cálculo de quantos dB do ruído externo conseguem atravessar os fechamentos do ambiente e chegar ao espaço interno.

Quais são as etapas do cálculo da Redução de Ruído?

1. Identificar ou especificar os materiais de fechamento e revestimento.

3. Identificar o Isolamento Acústico (IA) desses materiais.

2. Montar uma planilha.

5. Calcular a áreas onde estão aplicados os materiais.

6. Calcular a Transmissividade Média.

7. Aplicar a fórmula da Redução de Ruído

4. Calcular a Transmissividade dos materiais.

τ =

Onde:Si é a área de utilização do material iτi é a transmissividade do material

Transmissividade Média (τ)

Redução de Ruído (RR)

RR =

Transmissividade

τi = 1⁄Onde:IA é o isolamento acústico do material i

Cálculo Redução de Ruídoesquadrias fechadas

500HzElementos (revestimentos, vedações, mobiliário e ocupantes) Si (m²) IA (dB) τi Si x τi teto concreto/reboco liso 40,00 45 0,00003162 0,001264911paredes de alvenaria com reboco liso 66,27 43 0,00005012 0,003321368porta comum de madeira 1,68 15 0,03162278 0,053126265janelas comuns de vidro liso 10,05 20 0,01000000 0,1005 ∑(Si x τi) 0,16Área Total = ∑Si 118,00

Transmissividade média 0,00134078Redução de Ruído 28,73

Cálculo Redução de Ruídoesquadrias 50% abertas

500HzElementos (revestimentos, vedações, mobiliário e ocupantes) Si (m²) IA (dB) τi Si x τi teto concreto/reboco liso 40,00 45 0,00003162 0,001264911paredes de alvenaria com reboco liso 66,27 43 0,00005012 0,003321368porta comum de madeira 1,68 15 0,03162278 0,053126265janelas abertas 5,02 20 0,01000000 0,0502janelas fechadas 5,03 0 1,00000000 5,03 ∑(Si x τi) 5,14Área Total = ∑Si 118,00

Transmissividade média 0,04354163Redução de Ruído (dB) 13,61

Por que devemos aprender a fazer nossa própria planilha ao invés de usarmos uma pronta?

1. Autonomia

2. Familiaridade com a planilha. Você quem montou, você sabe como ela funciona.

Resultado da análise da Redução de Ruído

Com as janelas fechadas o isolamento acústico está de acordo com as prescrições da ABNT.

O nível de ruído aceitável dentro de uma sala de aula é de 42 dB.

O arquiteto considerou que o nível de ruído na região era de 65dB (NBR 1051).

A Redução de Ruído calculada foi de 28,73dB.

65 – 28,73 = 36,27 dB 36,27 dB < 42 dB

Com as janelas abertas o isolamento acústico não é o suficiente

65 – 13,61 = 51,39 dB 51,39 dB > 42 dB

As janelas abertas são fundamentais para possibilitar a ventilação natural.

Se por um lado as janelas abertas comprometem o isolamento acústico, por outro, proporcionam maior absorção acústica e proporcionam um melhor tempo de reverberação.

Adaptações para proporcionar melhor desempenho acústico

- Elevação da taxa de ocupação de 25 alunos para 36 alunos.

- Substituição do piso cerâmico por tapete de borracha.

- Distribuição proporcional, em toda a extensão do teto, de dois outros revestimentos como forros, tornando-o mais absorvente uma vez que o recinto, em função de suas pequenas dimensões, não requer reforço de reflexões para os fundos.

- Substituição do revestimento da parede de fundo (item 5) por outro absorvente, a título de se evitar reflexões incômodas de retorno.

- Substituição da porta por outra maciça, melhorando desta forma o isolamento acústico do recinto;

- Redução da área de esquadrias também para melhorar o isolamento acústico.

Será que as adaptações vão surtir efeito?

É preciso refazer os cálculos.

Cálculo Tempo de Reverberaçãoesquadrias fechadas

500HzElementos (revestimentos, vedações, mobiliário e ocupantes) Si (m²) αi Si x αi

piso cerâmico com tapete de borracha 40,00 0,08 3,2000lã de rocha 15mm (350kg/m³) - 75% do teto 30,00 0,80 24,0000gesso acartonado 9,5mm + lã de rocha - 25% do teto 10,00 0,08 0,8000

paredes de alvenaria com reboco liso 50,11 0,02 1,0022gesso acartonado 9,5mm + 5cm lã de rocha (parede dos fundos) 15,00 0,08 1,2000

porta comum maciça de madeira 1,89 0,06 0,1134janelas comuns de vidro liso 5,00 0,18 0,9000quadro negro 6,00 0,03 0,1800alunos em carteiras de madeira 36,00 0,30 10,8000professor em pé 1,00 0,44 0,4400 Absorção Acústica Total ∑(Si x αi) 42,6356Volume da Sala 120Tempo de Reverberação 0,45

Cálculo Tempo de Reverberaçãoesquadrias 50% abertas

500HzElementos (revestimentos, vedações, mobiliário e ocupantes) Si (m²) αi Si x αi

piso cerâmico com tapete de borracha 40,00 0,08 3,2000lã de rocha 15mm (350kg/m³) - 75% do teto 30,00 0,80 24,0000gesso acartonado 9,5mm + lã de rocha - 25% do teto 10,00 0,08 0,8000

paredes de alvenaria com reboco liso 50,11 0,02 1,0022gesso acartonado 9,5mm + 5cm lã de rocha (parede dos fundos) 15,00 0,08 1,2000

porta comum maciça de madeira 1,89 0,06 0,1134janelas aberta 2,50 0,18 0,4500janela fechada 2,50 1,00 2,5000quadro negro 6,00 0,03 0,1800alunos em carteiras de madeira 36,00 0,30 10,8000professor em pé 1,00 0,44 0,4400 Absorção Acústica Total ∑(Si x αi) 44,69Volume da Sala 120Tempo de Reverberação 0,43

Com as janelas fechadas o Tempo de Reverberação calculado foi 0,45s.

Com as janelas abertas o Tempo de Reverberação calculado foi 0,43s.

O problema do tempo de reverberação foi resolvido?

O tempo ótimo de reverberação pra essa sala é de 0,43s.

Cálculo Redução de Ruídoesquadrias fechadas

500HzElementos (revestimentos, vedações, mobiliário e ocupantes) Si (m²) IA (dB) τi Si x τi teto concreto/reboco liso 40,00 45 0,00003162 0,001264911paredes de alvenaria com reboco liso 71,32 43 0,00005012 0,003574467

porta de madeira maciça 1,68 25 0,00316228 0,005312626janelas comuns de vidro liso 5,00 20 0,01000000 0,05 ∑(Si x τi) 0,06Área Total = ∑Si 118,00 Transmissividade média 0,00050976Redução de Ruído (dB) 32,93

O que mudou na planilha?

Cálculo Redução de Ruídoesquadrias 50% abertas

500HzElementos (revestimentos, vedações, mobiliário e ocupantes) Si (m²) IA (dB) τi Si x τi teto concreto/reboco liso 40,00 45 0,00003162 0,001264911paredes de alvenaria com reboco liso 71,32 43 0,00005012 0,003574467

porta comum de madeira 1,68 25 0,00316228 0,005312626janelas abertas 2,50 20 0,01000000 0,025janelas fechadas 2,50 0 1,00000000 2,5 ∑(Si x τi) 2,54Área Total = ∑Si 118,00 Transmissividade média 0,02148434Redução de Ruído (dB) 16,68

O nível de ruído aceitável dentro de uma sala de aula é de 42 dB.

O arquiteto considerou que o nível de ruído na região era de 65dB (NBR 1051).

A Redução de Ruído calculada foi de 32,93dB.

65 – 32,93 = 32,07 dB 32,07 dB < 42 dB

A Redução de Ruído melhorou.

Com as janelas abertas

O nível de ruído aceitável dentro de uma sala de aula é de 42 dB.

O arquiteto considerou que o nível de ruído na região era de 65dB (NBR 1051).

A Redução de Ruído calculada foi de 16,68dB.

65 -16,68 = 48,32 dB

Para a sala fechada, as alterações propostas foram o suficiente.

Para a sala com janelas abertas serão necessárias outras soluções projetuais:

1. O maior afastamento possível das zonas de ruído externo no post que, em função da distância relativa, haverá perda de potência sonora;

2. Procurar voltar as janelas para a zona de menor ruído externo;

3. Promover barreiras acústicas apropriadas, externamente à sala.

Tapete de borracha

1. Em placa - 50x50 cm- R$ 45 por m²

2. Manta decorativa- em rolos- com larguras de 1m ou 50 cm- acabamento resinado- para ambientes com pouco tráfego- R$ 62 por m²

3. Manta comercial- em rolos- para ambientes com alto tráfego- R$ 64 por m²

Em ambientes internos, o piso de borracha é instalado com cola de contato.

Prova Colegiada

Dia 27, quarta-feira.

Vão querer aula de revisão?Dia 18, segunda-feira

ou

Dia 20, quarta-feira?

Às 14h.

Exercício para trazer FEITO na aula de revisão.

É inadiável, porque eu vou corrigir e devolver antes da prova.

Em grupos de 5 pessoas (máximo 6), montar um mini-glossário com as seguintes palavras:

1. amplitude 11. planos convergentes2. banda audível 12. reverberação4. campo difuso 13. sala reverberante5. Frequência 14. som agudo6. gerador de audiofrequência 15. som grave7. Inteligibilidade 16. som médio8. intensidade sonora 17. sons dissonantes9. período 18. sons harmônicos10. planicidade 19. velocidade de propagação

É preferível que vocês usem as próprias palavras.

Podem ilustrar, com croquis próprios é melhor, mas também podem buscar imagens já prontas.

Os significados devem fazer referência ao contexto da Acústica.

Me entreguem uma versão impressa e uma versão em PDF. A versão em PDF, enviem para:

larissa.lyra@gmail.com

Correção da prova

0,03m

0,02

m

O gráfico abaixo representa uma onda sonora.

Sabendo que o som tem velocidade aproximadamente igual a 340m/s, determine:

a) a amplitude da onda;b) o comprimento de onda;c) o períodod) e a frequência.

Exercício

Questão 02: (2 pts.)

Sobre o comportamento acústico dos materiais sabemos que: “Quando uma onda sonora incide sobre um obstáculo, gera quatro situações distintas: parte dela é transmitida através do material (via aérea), parte é propagada através do material (via sólida), parte é absorvida pelo obstáculo e o restante é refletido para o ambiente de origem da fonte” (CARVALHO, 2010, p.55).

Qual é a diferença entre “absorção acústica” e “isolamento acústico”? Explique com as suas palavras quais são as características dos materiais absorventes e dos materiais reflexivos.

A absorção acústica diz respeito a quantidade de energia que se transforma em calor quando o som encontra um anteparo.Já a reflexão acústica diz respeito ao som que “volta” para o ambiente.

Os materiais absorventes são porosos ou fibrosos, por isso são mais leves. Os materiais reflexivos costumam ser mais lisos e pesados.

0,0225m

0,01

6m

Questão 01: (2 pts.)O gráfico abaixo representa uma onda sonora.

Sabendo que o som tem velocidade aproximadamente igual a 340m/s, determine:

a) o comprimento de onda;b) a amplitude da onda;c) o períodod) e a frequência.

Prova

Questão 03: (3 pts.)Para calcular a redução de ruído de um anteparo, seguimos os três passos a seguir:

•Calcular a transmissividade dos materiais usados:τi = 1⁄10IA10Onde:IA é o isolamento acústico do material i

•Calcular a transmissividade média

τ = ∑( Si x τi ) ∑SiOnde:Si é a área de utilização do material iτi é a transmissividade do material

•Calcular a Redução de Ruído (RR)RR = 10 log(1/τ)Calcule a Redução de Ruído (a 500Hz) da parede de fundo da sala de aula representada pelo croqui a seguir. Utilize o Isolamento Acústico dos materiais, fornecidos na tabela.

Material IA (500Hz)

Alvenaria pintada 30

Alvenaria pintada revestida com madeira

50

Esquadria de madeira com vidro duplo e câmara de ar

40

Questão Bônus (0,5 pt extra)

(ENADE-2011) Em uma sala térrea localizada em uma galeria com fins comerciais, contendo duas janelas voltadas para uma rua de tráfego de intensidade média e uma porta de acesso para a circulação principal, exigiu-se um isolamento sonoro efetivo que eliminasse ou atenuasse os ruídos exteriores gerados pelo trânsito na rua e pelas pessoas em trânsito ou em espera no corredor principal do edifício.

A respeito da situação apresentada, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

É recomendável a utilização de paredes duplas com recheio de lã de vidro, portas pesadas com vedação e janelas de vidro duplo de 6mm.

PORQUE

Com a adoção de sistemas de isolamento sonoro tem- se a garantia de que os ruídos aéreos são atenuados, e a capacidade de vibração das paredes diminui em consequência do aumento da massa das superfícies de separação.

Acerca dessas asserções, assinale a opção correta.

A As duas asserções são proposições verdadeiras, e a segunda é uma justificativa correta da primeira.

B As duas asserções são proposições verdadeiras, mas a segunda não é justificativa correta da primeira.

C A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda é uma proposição falsa.

D A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda é uma proposição verdadeira.

E As duas asserções são proposições falsas.

- De cálculo, talvez na hora de transferir para calculadora.- Solução das potências- Solução do logarítimo- Confundiu a fórmula.

Principais erros

Resultado da prova0 à 6.9 77 à 7.9 168 à 8.9 89 à 9.9 155 dez 5

Total de alunos avaliados 51

Exercício de fixação

Moral das histórias?

0,0375m0,

009m

Questão 01: O gráfico abaixo representa uma onda sonora.

Sabendo que o som tem velocidade aproximadamente igual a 340m/s, determine:

a) A frequência;b) o período;c) o comprimento de onda;d) e a amplitude da onda.

Questão 02: Calcule a Redução de Ruído (a 500Hz) da parede que contem a porta da sala de aula representada pelo croqui a seguir. Utilize o Isolamento Acústico dos materiais, fornecidos na tabela.

Material IA (500Hz)

Alvenaria pintada 30Alvenaria pintada revestida com madeira

50

Esquadria de madeira com vidro duplo e câmara de ar

40

Porta de madeira 44mm, interior sólido

20

Laje de concreto rebocada 50

Bom Feriadão!