Influência do ruído aéreo gerado pela percussão de pavimentos
na determinação de L’n,w
Diogo M. R. Mateus
CONTRAruído – Acústica e Controlo de Ruído, Al. Inf. D. Pedro, Nº 74 - 1º C, 3030 – 396 Coimbra
Tel.: 239 403 666; Fax: 239 404 004; E-mail: [email protected].
RESUMO
De acordo com a normalização em vigor no nosso país, e na Europa, a determinação do
isolamento sonoro a ruídos de percussão de pavimento, em edifícios, tem como base a norma
EN ISO 140-7, referente ao método de ensaio para caracterização da transmissão por
percussão no domínio da frequência, e a norma ISO 717-2, referente à determinação de um
valor único ( L' n , w ), a partir da caracterização no domínio da frequência. Este método de ensaio
recorre à utilização de uma máquina de percussão normalizada, cujas especificações técnicas
se encontram definidas na norma EN ISO 140-7. Esta máquina, para além produzir um impacto
normalizado, que se transmite por via sólida, origina ruído aéreo, conhecido pelo “eco dos
impactos”. A interferência deste “eco” na determinação do valor L' n , w é sobretudo relevante
quando a percussão é aplicada sobre pavimentos flutuantes leves, nomeadamente madeiras,
e/ou quando se trata de transmissão indirecta (lateral ou de baixo para cima) e o isolamento a
sons aéreos, entre o local emissor e o local receptor, é baixo.
Esta comunicação resulta de um conjunto de ensaios, efectuados in situ, onde se avalia a
referida interferência do “eco dos impactos” sobre o valor de L' n , w e se investiga a
possibilidade de minimização deste “eco”, recorrendo à capotagem da máquina de percussão
através de “caixa de fonoabsorvente” (não prevista nas normas em vigor).
Palavras-chave: isolamento; transmissão; sons de percussão; sons aéreos; eco dos impactos.
1. Introdução
A utilização da máquina de percussão normalizada, como fonte de “ruído de teste” na medição
do isolamento sonoro a sons de percussão de pavimentos, para além de gerar vibrações na
estrutura e nos elementos de compartimentação dos edifícios, origina ruído aéreo, conhecido
pelo “eco dos impactos”. No caso da percussão de pavimentos flutuantes, onde esta situação é
mais relevante, o ruído aéreo gerado pelos impactos é habitualmente designado de “ruído de
tambor”.
Apesar da interferência do referido “eco dos impactos” na determinação do valor L' n , w poder
ser bastante relevante, com já demonstrado em alguns estudos [1], quando o objectivo
principal da medição é o de averiguar se determinado edifício/local cumpre ou não os requisitos
regulamentares, esta interferência passa a ser normalmente menos relevante, como se irá
demonstrar ao longo deste estudo. Efectivamente, a influência do “eco dos impactos” é
geralmente relevante quando se tratam de situações onde o isolamento a sons aéreos e a
transmissão “efectiva” por percussão são baixos. Ou seja, em casos onde não é satisfeito o
requisito de isolamento a sons aéreos ( Dn , w ) e onde normalmente o requisito de isolamento a
sons de percussão ( L' n , w ) é cumprido. Situações em que se cumpre o requisito Dn , w , ficando o
cumprimento do requisito L' n , w dependente da interferência do “eco dos impactos”, dificilmente
ocorrem.
Como forma de garantir a não interferência do “eco dos impactos”, na determinação do índice
L' n , w , poderão ser utilizadas duas estratégias: a utilização de uma capotagem da máquina de
percussão, com “caixa fonoabsorvente”, não prevista nas normas em actualmente em vigor; a
medição dos níveis de ruído no local emissor, quando a máquina de percussão se encontra em
funcionamento, e a comparação com o isolamento a sons aéreos, técnica já prevista na norma
“guia” ISO 140-14:2004 [2]. Na primeira situação, a técnica utilizada pode contribuir para a
minimização do ruído transmitido por via aérea, podendo considerar-se como medida activa.
No segundo caso, trata-se apenas de uma medida de controlo, que permite avaliar se a
referida interferência existe ou não.
2. Transmissão sonora em pavimentos percutidos
A transmissão sonora de sons de percussão de pavimentos é um fenómeno complexo que
envolve, geralmente, transmissões directas (através do elemento de separação, quando o
pavimento percutido se situa sobre o espaço receptor) e transmissões laterais (através dos
elementos adjacentes). De uma forma simplificada, e numa fase de projecto, a previsão do
isolamento a sons de percussão pode ser efectuada com base na norma EN 12354-2, segundo
a qual, a previsão da transmissão sonora se efectua integrando a propagação sonora directa
com a transmissão sonora lateral, através das paredes envolventes [3,4]. Após a construção do
edifício, a caracterização da transmissão a sons de percussão pode ser efectuada, agora de
forma mais precisa, através da avaliação experimental, com base nas normas EN ISO 140-7 e
EN ISO 717-2 [5,6].
Com base na norma EN ISO 140-7, a caracterização da transmissão sonora é efectuada no
domínio da frequência ( L' n ), em bandas de 1/3 de oitava, geralmente entre as frequências
centrais de 100 e 3150 Hz. Posteriormente, a partir deste conjunto de valores em frequência
poderá ser obtido um valor único (índice L' n , w ), através do ajustamento da curva L' n a uma
descrição convencional de referência, de acordo com a técnica preconizada na norma EN ISO
717-2.
Os valores de L' n , dependem dos níveis de pressão sonora médios medidos no compartimento
receptor ( Li ), quando a fonte (máquina) de percussão normalizada se encontra em
funcionamento sobre o pavimento do recinto emissor, dos níveis de ruído de fundo e dos
tempos de reverberação (T) medidos no compartimento receptor e do volume deste
compartimento (V). A equação que permite obter este índice de transmissão é dada por:
 0.16V
L' n = Li + 10 Log 
 A0 T



(1)
A0 é a área de absorção sonora equivalente, habitualmente considerada igual a 10m2.
Tal como já referido, a máquina de percussão para além de gerar vibrações nos elementos
estruturais e de compartimentação dos edifícios, pode originar níveis de ruído aéreo no local
emissor bastante significativos ( L1i ), em especial no caso de pavimentos flutuantes leves. Esta
componente de ruído aéreo também se transmite para o local receptor ( L2i ), contribuindo para
o valor de Li medido. Na realidade, a transmissão sonora devido apenas à componente de
percussão ( L pi ), assumida normalmente como
Li , deveria corresponder à diferença
logarítmica entre Li e L2 i , através da seguinte expressão:
L pi = 10 log(10( Li /10 ) − 10( L2 i /10 ) )
(2)
em que,
L2i = L1i − D
(3)
e D representa o isolamento sonoro bruto a sons aéreos entre o recinto emissor e o recinto
receptor (obtido de acordo com a norma NP EN ISO 140-4).
Nestas condições, a interferência do “eco dos impactos” é tanto maior quanto menor a
diferença entre Li e L2 i . Contudo, na prática, poderá assumir-se que esta interferência é
desprezável quando a referida diferença é superior a 10 dB.
No exemplo seguinte, é apresentada uma situação, quase extrema, onde a interferência do
“eco dos impactos” é relevante. Esta situação corresponde à transmissão sonora “lateral” entre
dois quartos adjacentes de dois apartamentos do mesmo piso, ambos revestidos com parquet
flutuante, em que o índice de isolamento a sons aéreos é muito inferior ao requisito
regulamentar ( Dn , w = 43dB ).
dB
95
85
L1i [LA eq≈100dB (A )]
Li
D [co m Dn,w=43dB ]
75
L2i
Situaçõ es co m Li-L2i<10dB )
65
55
45
35
25
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
Bandas de 1/3 de oitava
Figura 1 – Níveis de ruído na emissão e na recepção e curva de isolamento bruto para uma situação onde
a interferência do “eco dos impactos” é relevante.
Se fosse possível anular o ruído aéreo provocado pela máquina de percussão o valor de L' n , w
poderia, neste caso, diminuir 2 dB (passando de 54 para 52 dB – cumprindo ambos os valores
o requisito regulamentar).
3. Avaliação de casos típicos
Ao longo deste ponto é apresentado um conjunto de resultados, obtidos in situ, cujas medições
foram efectuadas através do laboratório de ensaios CONTRAruído – Acústica e Controlo de
Ruído (Lab. Acreditado pelo IPQ - L0343). O equipamento utilizado foi o seguinte: analisador
portátil, do modelo “Symphonie - 01dB-Stell”, ligado a um PC portátil (incluindo acessórios e
software de apoio); máquina de percussão normalizada marca RETEC-RI069; e fonte omnidireccional dodecaédrica da marca 01dB.
Na Figura 2 são apresentados valores médios dos níveis de ruído medidos em compartimentos
emissores, provocados pela máquina de percussão em funcionamento sobre vários tipos de
pavimentos. A média dos resultados apresentados, foi obtida para situações (seis a oito
situações para cada caso) com volumes comparáveis e ainda sem mobiliário. No caso das
situações com revestimento cerâmico, quer directamente aplicado sobre a laje, quer aplicado
sobre lajeta flutuante, as situações avaliadas correspondem a estabelecimentos comerciais,
com volumes entre 150 a 300 m3. Nos restantes casos, os compartimentos corresponderam a
quartos e salas, em edifícios de habitação, e os volumes variaram entre 30 e 65m3.
dB
95
Taco s co lado s [LA eq≈91dB (A )]
Cerâmico s so bre laje [LA eq≈94dB (A )]
P arquet flutuante [LA eq≈98dB (A )]
Cerâmico so bre lajeta flutuante [LA eq≈94dB (A )]
Rev. Co rtiça [LA eq≈79dB (A )]
Rev. vínilico "acústico " [LA eq≈79dB (A )]
90
85
80
75
70
65
60
55
50
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000 1250 1600 2000 2500 3150
Bandas de 1/3 oitava
Figura 2 – Níveis de ruído médios, obtidos em compartimentos emissores para diferentes tipos de
revestimentos de piso, aplicados sobre laje de betão armado.
Apesar do revestimento cerâmico, e em alguns casos os tacos colados, originarem níveis de
ruído na emissão relativamente elevados, estas situações só terão alguma relevância, do ponto
de vista do estudo aqui apresentado, se o valor de L' n , w for relativamente baixo, ou seja, para
situações em que a transmissão de sons de percussão ocorre apenas por via lateral. As duas
situações que se apresentam geralmente mais relevantes são claramente o parquet flutuante e
a lajeta flutuante, não só porque conduzem a níveis de ruído elevados na emissão, mas
sobretudo porque podem introduzir uma redução na transmissão de sons de percussão
bastante significativa ( ∆L' n , w da ordem de 20 dB) e, consequentemente conduzir a valores de
L' n , w relativamente baixos.
Se considerarmos como exemplo, as curvas Dn e L' n iguais às curvas convencionais de
referência, respectivamente para sons aéreos e sons de percussão (EN ISO 717-1 e EN ISO
717-2), correspondentes aos valores limite regulamentar exigidos [7] entre fogos, num edifício
de habitação ( Dn , w = 50dB e L' n , w = 60dB ), a partir do espectro médio na emissão obtido na
Figura 2, é possível avaliar aproximadamente a interferência do “eco dos impactos” na
determinação no valor de L' n , w . Desta análise, verifica-se que o nível sonoro normalizado que
chega ao compartimento receptor, relativo à componente aérea, L1i − Dn é sempre inferior a
Li − 10dB , com excepção da banda de frequências de 3150Hz, onde L1i − Dn = Li − 9.4dB .
Efectuando o mesmo procedimento, agora para curvas Dn e
L' n iguais às curvas
convencionais de referência correspondentes aos valores limite regulamentar exigidos entre
estabelecimentos comerciais e fogos, do mesmo edifício ( Dn , w = 58dB e L' n , w = 50dB ), a
conclusão é semelhante, existindo, no entanto, duas bandas de frequência onde L1i − Dn é
inferior a Li − 10dB ( L1i − Dn = Li − 9.9dB para 2500 Hz e L1i − Dn = Li − 7.4dB para 3150
Hz). Mesmo neste caso, a interferência do “eco dos impactos” é ainda pouco relevante. Refirase que, a consideração do isolamento normalizado em vez do isolamento bruto não altera as
conclusões, visto que a normalização/correcção aplicada no isolamento a sons aéreos é a
mesma que na transmissão de sons de percussão (neste caso com sinais contrários, por uma
corresponder a isolamento e outro a transmissão sonora).
Uma das formas de minimizar a interferência
do “eco dos impactos”, consiste na utilização
de
uma
capotagem
percussão,
(técnica
com
não
da
“caixa
previsto
máquina
de
fonoabsorvente”
nas
normas
em
actualmente em vigor). De modo a avaliar a
eventual contribuição desta técnica, foram
efectuados ensaios com e sem capotagem
de máquina de percussão, através de uma
caixa em PVC, com cerca de 5mm de
espessura, revestida interiormente, em toda
a envolvente, com aglomerado de espuma
de poliuretano flexível de 80 kg/m3 de massa
volúmica, com 60 mm de espessura (ver
Figura 3).
Figura 3 - Fotografia da “caixa de fonoabsorvente”
utilizada na capotagem da máquina de percussão.
Na Figura 4 são apresentados resultados de um exemplo prático, em que ambos os requisitos
Dn e L' n são cumpridos (o primeiro no limite e o segundo com larga margem), correspondente
a uma situação aparentemente muito desfavorável do ponto de vista da interferência do “eco
dos impactos”. Trata-se da transmissão “lateral / inversa”, de baixo para cima, numa situação
com pavimento flutuante em madeira, num quarto emissor de pequenas dimensões (com cerca
de 30 m3 e pouco mobilado), em que o índice de isolamento Dn resultou igual a 50 dB e L' n
resultou igual a 49 dB. Nesta Figura são indicados 5 espectros médios, obtidos com a máquina
de percussão em funcionamento: dois correspondentes ao nível de ruído na emissão, com e
sem capotagem da máquina de percussão; outros dois correspondentes ao nível de ruído na
recepção, também com e sem capotagem da máquina de percussão; e um quinto
correspondente à diferença entre o nível na emissão (L1i), sem capotagem, e o isolamento
bruto a sons aéreos (D).
dB
90
80
70
60
L1i s/ capota [ Laeq=94.2dB(A)]
L1i c/ capota [ Laeq=89.6dB(A)]
Li s/ capot a [Laeq=59.7dB(A)]
Li c/ capot a [Laeq=59.4dB(A)]
L2i=L1i s/ capot a - D
Sit uações com Li-L2i<10dB
50
40
30
20
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
Bandas de 1/3 de oitava
Figura 4 – Níveis de ruído médios na emissão e na recepção, com e sem capotagem, e diferença entre o
nível na emissão, sem capotagem, e o isolamento bruto D – Transmissão “inversa” de baixo para cima.
Na Figura 5 é apresentado o mesmo tipo de curvas da Figura 4, obtidas nos mesmos
compartimentos de ensaio, mas agora para a situação “normal” de ensaio à percussão, de
cima para baixo. Neste caso, o quarto emissor (do piso superior), do mesmo volume do quarto
receptor, encontrava-se compactamente vazio, justificando um valor de L1i cerca de 3 dB(A)
acima do ocorrido quando o emissor era o quarto inferior (quarto parcialmente mobilado).
dB
90
80
70
60
50
40
30
L1i s/ capota [ Laeq=97.0dB(A)]
L1i c/ capot a [Laeq=93.0dB(A)]
Li s/ capot a [Laeq=68.2dB(A)]
Li c/ capota [ Laeq=68.2dB(A)]
L2i=L1i s/ capot a - D
Situações com Li-L2i<10dB
20
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
Bandas de 1/3 de oitava
Figura 5 – Níveis de ruído médios na emissão e na recepção, com e sem capotagem, e diferença entre o
nível na emissão, sem capotagem, e o isolamento bruto D – Transmissão “directa” de cima para baixo.
Em termos globais, acerca do conteúdo apresentado nas Figuras 4 e 5, os resultados obtidos
foram os seguintes:
•
Transmissão “inversa”, de baixo para cima,
o
L'n ,w = 49dB
( 48.6) , sem capotagem
o
L'n ,w = 49dB
( 48.5) , com capotagem
o
L'n ,w = 49dB
( 48.3) , considerando L pi = 10 log 10 ( Li / 10 ) − 10 ( L2 i / 10 ) , em vez
(
)
de L'n , sem capotagem
•
Transmissão “directa”, de cima para baixo,
o
L'n ,w = 58dB
(57.2) , sem capotagem
o
L'n ,w = 58dB
(57.2) , com capotagem
o
L'n ,w = 58dB
(57.1) , considerando L pi , em vez de L'n , sem capotagem
NOTA: O valor entre parênteses representa um índice semelhante a L'n ,w , mas arredondado às
décimas. Refira-se que factores de incerteza previstos no Dec. Lei 129/2002 não foram
contemplados em nenhum dos resultados apresentados.
Refira-se que a atenuação imposta pela capotagem, no compartimento emissor, varia em
função do tipo de piso. No exemplo apresentado, a atenuação global situou-se entre 4 e 5
dB(A). Esta atenuação, é substancialmente inferior à atenuação que a capotagem proporciona
para sons aéreos (com uma fonte de ruído aéreo no interior da capotagem, com emissão de
ruído branco, o abaixamento no valor de LAeq no compartimento, fora da capotagem, é da
ordem de 17 dB(A)). Esta grande diferença de atenuação, deve-se ao facto da percussão do
pavimento originar a vibração do pavimento, que, por sua vez, funciona como fonte emissora
fora da caixa de atenuação, não só para o compartimento receptor, mas também no
compartimento emissor, em especial quando se trata de pavimentos flutuantes. Por exemplo,
na percussão de um pavimento em tacos colados, a atenuação proporcionada pela capotagem
foi de apenas 2 dB(A). Numa situação oposta, utilizando uma amostra de parquet flutuante em
madeira, colocada totalmente dentro da capotagem, esta atenuação já foi da ordem de 12
dB(A).
4. Conclusões
De acordo com o exposto no ponto anterior, é possível verificar que a interferência do “eco dos
impactos”, para a grande maioria das situações correntes, pode considerar-se desprezável. No
caso de pavimentos flutuantes leves, esta interferência pode não ser desprezável, mas
normalmente não influencia na decisão sobre o cumprimento ou incumprimento simultâneo dos
requisitos L'n ,w e Dn , w . De uma forma geral, os casos onde a referida interferência se pode
revelar significativa correspondem habitualmente a situações de pavimentos flutuantes leves,
onde a transmissão de sons de percussão é reduzida (em especial para transmissão lateral
e/ou inversa, onde geralmente se cumpre claramente o requisito L'n ,w ) e o isolamento a sons
aéreos é reduzido (onde habitualmente não se cumpre o requisito Dn , w ). Esta conclusão é
válida sobretudo para edifícios habitacionais e mistos, mas também se pode aplicar a edifícios
escolares e hospitalares, desde que o requisito Dn , w não seja inferior a 45 dB (entre
circulações e o interior de compartimentos, onde o requisito pode ser de apenas 30 dB, a
referida interferência pode ser fortemente condicionante).
A utilização da capotagem da máquina de percussão, de uma forma geral, não se mostrou
muito eficaz na minimização da transmissão do “eco dos impactos”. Em vez desta técnica,
poderá revelar-se mais vantajoso alterar ligeiramente o procedimento de medição, efectuando
medições no compartimento emissor e determinado posteriormente o índice L'n ,w com base na
(
componente de percussão ( L pi ), obtida através da expressão: L pi = 10 log 10
com L2i = L1i − D e L'n = L pi + 10 Log ((0.16V ) /( A0T ) ) .
( Li / 10 )
− 10 ( L2 i / 10 ) ) ,
5. Referências
[1]
A. Moreno, C. de la Colina y F. Simón – “Es idónea la norma UNE EN ISO 140/7 como
método de verificación in situ de las exigencies de nivel de ruido de impactos en casos de
forjados con tarimas flotantes?”, IV Congresso Ibero-Americano de Acústica, ID 005/p. 18, Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, 14 a 17 de Setembro 2004.
[2]
CEN: “Acoustics - Measurement of sound insulation in buildings and of building elements
- Part 14: Guidelines for special situations in the field”, ISO 140-14:2004.
[3]
CEN: “Building acoustics. Estimation of acoustic performance of buildings from the
performance of elements. Part 2: Impact sound insulation between rooms”, EN 123542:2000.
[4]
MATEUS, D. - “Isolamento Acústico de Elementos de Compartimentação Leves em
Edifícios”, DEC-FCTUC, 2004. Tese de doutoramento em Engenharia Civil, na FCTUC,
na especialidade de Construções.
[5]
CEN: “Acoustics - Measurement of sound insulation in buildings and of building elements
- Part 7: Field measurements of impact sound insulation of floors”, EN ISO 140-7:1998.
[6]
CEN: “Acoustics - Rating of sound insulation in buildings and of building elements – Part
2: Impact sound insulation”, EN ISO 717-2:1996.
[7]
PORTUGAL. Leis, Decretos. “Regulamento de Requisitos Acústicos dos Edifícios” - DL
129/2002 de 11 de Maio.