TRATAMENTO ACÚSTICO DOS AMBIENTES I MUSEU DA ACÚSTICA
SUMÁRIO EQUIPE KAMILLA BORGES Mª ALICE ABREU PEDRO AZEVEDO
INTRODUÇÃO MATERIAIS CONCEITO PROPOSRTA TRATAMENTO ACÚSTICO GEOMETRIA DO LUGAR JUSTIFICATIVA CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO REFERÊNCIAS
MUSEU DAS SENSAÇÕES ACÚSTICAS
INTRODUÇÃO O som é a onda mecânica gerada pela vibração de corpos e por isso se propaga apenas em meios materiais. Faz parte de suas características principais a sua velocidade, intensidade, alcance, etc. Entre suas propriedades físicas podem-se destacar a difração (capacidade do som de mudar sua direção, reduzindo sua intensidade, de modo a transpor obstáculos em sua trajetória), refração (mudança natural de direção dos raios sonoros ao passar de um meio ao outro) e reflexão (fração do som que é refletida ao incidir em determinada superfície).
Para uma experiência acústica confortável em ambientes fechados é necessário dar atenção à mais duas características do som: inteligibilidade e reverberação. A primeira diz respeito ao grau de entendimento de um receptor à uma fonte emissora de ondas sonoras (uma pessoa sentada na plateia durante a palestra de um orador, por exemplo). Já a reverberação se estende à definição de inteligibilidade por ser o prolongamento necessário de uma onda sonora para que haja a garantia de entendimento do receptor em locais mais afastados da fonte emissora. Esse prolongamento se dá através da reflexão do som nas superfícies internas de um recinto mesmo após sua finalização.
O prolongamento necessário das ondas sonoras, portanto, varia na mesma direção e sentido da distância entre o emissor e o receptor (quanto maior a distância emissor-receptor, maior deverá ser o prolongamento).
MATERIAS Quando se estuda os materiais pode-se perceber um comportamento acústico comum a todos. O som, ao incidir em qualquer material gera quatro situações independentes: uma parte da onda sonora é absorvida pelo material, outra parte é propagada pelo meio desse material, uma terceira atravessa-o e uma última fração dessa onda é refletida e retorna para o local de origem. Controlar esse fluxo de ondas sonoras é o foco da acústica arquitetônica, de modo que o resultado final se adeque às orientações dadas a cada situação de uso do ambiente construído. A esse processo de controle dá-se o nome de tratamento acústico.
Considerando as propriedades da acústica nos materiais podemos classifica-los em dois grupos: materiais isolantes (densos), refletindo maior parte da energia sonora incidente e materiais absorventes (pouco densos, fibrosos ou porosos) que retém maior quantidade de ondas sonoras. É de fundamental importância compreender por igual que cada material (natural ou artificial) possui um coeficiente de absorção acústica definido. Esse coeficiente é utilizado na hora de selecionar determinado material para compor um ambiente acusticamente agradável.
CONCEITO Na hora de conceber esteticamente nosso projeto, deitamos raízes na arquitetura minimalista, a partir da forma pura, longilínea, que acompanha em sua maior dimensão o rio. Por estar localizado num lote privilegiado pela passagem das águas fluviais, trouxemos o fluxo d’água para dentro do projeto: quebramos a monotonia da fachada lisa dando movimento à peças triangulares que dão a impressão de ora sacar, ora recuar da fachada.
Esses elementos propõem uma nova forma de ritmo e fazem referência ao curso do rio, que se altera com o tempo graças aos processos de erosão e sedimentação em seus meandros. Apropriamo-nos da luz que invade o espaço interno a partir dos recortes não regulares nas aberturas revestidas de vidro, proporcionando uma composição estética que acompanha a proposta pouco convencional do que seria a ideia coletiva tradicional de um museu. Usamo-nos do excelente contraste entre a madeira, macia, acolhedora e a frieza espacial do concreto que acompanha as formas ora intransigentes da linha reta, ora a suavidade da curva inesperada. Buscamos a simplicidade dos materiais e da forma como forma respeitosa de lidar com a ancestralidade da paisagem natural e do ato de ouvir, inerente à essência das formas vivas.
PROPOSTA
3
2
1
Planta baixa
Planta de forro
Corte longitudinal
Corte transversal
Perspectiva auditรณrio
Perspectiva Mรณdulos
TRATAMENTO ACÚSTICO O tratamento acústico busca dar, ao ambiente, boas condições de inteligibilidade a partir, por exemplo, da manipulação eficiente dos revestimentos internos e da geometria do recinto (tratamento acústico por absorção das ondas sonoras) ou na tentativa de bloquear ruídos internos ou externos (tratamento acústico por isolamento). Dentro do processo de tratamento acústico, um dos artifícios que dispomos para alcançarmos um condicionamento acústico ideal é a correção do tempo de reverberação do ambiente. Se o tempo de reverberação for muito longo, o que se observa é uma sobreposição de sons, onde a inteligibilidade se compromete e o receptor não distingue com clareza a fonte sonora. Caso o tempo de reverberação seja muito curto, o som cessará logo após sua emissão e por consequência, não alcançará o receptor que se encontra mais afastado da fonte. O tempo de reverberação de um recinto depende, além da geometria do espaço, dos materiais que compõem este ambiente e pode ser calculado através de uma função (fórmula de Sabine) que relaciona o volume do ambiente, multiplicado por uma constante, com o somatório dos produtos entre o coeficiente de absorção e a área de cada material compõe esse ambiente. Tr = 0,161.V ∑(S.α)
Onde: Tr é o tempo de reverberação; V é o volume do recinto; S é a área que um material ocupa na composição do espaço; α é o coeficiente de absorção acústica de cada material;
E como determinar o tempo de reverberação ideal em um projeto arquitetônico? Através do chamado tempo ótimo de reverberação. Após sucessivos estudos tem-se determinado, a partir de um gráfico geral, o tempo ótimo de reverberação para diferentes ambientes e usos. O gráfico analisa o volume e o uso do espaço e determina um tempo de reverberação ideal para que a inteligibilidade esteja garantida em ambientes fechados.
GEOMETRIA DO LUGAR
Outra maneira de abordar o tratamento acústico é através da geometria do ambiente. A direção dos raios (trajetória das ondas sonoras) refletidos obedece à forma da superfície refletora e, tal qual a ótica, o ângulo de incidência do raio sonoro é igual ao seu ângulo de reflexão. Superfícies côncavas, ao receberem carga sonora incidente tendem a direcionar o som refletido a um ponto específico (no caso das esferas/ semi-esferas, o centro, e no caso da elipse, os focos) gerando uma zona de grande concentração de som ao mesmo tempo que podem surgir zonas de baixa concentração. A solução para espaços dessa natureza seria a implantação de elementos difusores que projetem o som refletido por todo espaço interno ou ainda, materiais de boa absorção no revestimento da superfície. A superfície convexa, ao contrário, age diretamente como um difusor, proporcionando em determinados casos uma distribuição completa dos raios no recinto (solução arquitetônica usada na concepção de catedral de Brasília, projetada por Oscar Niemeyer, por exemplo).
A disposição das paredes planas deve ser estudada com igual atenção pois o possível paralelismo de pares que compõem o espaço pode ser o causador de um fenômeno de desconforto auditivo chamado de ondas estacionárias que deve ser evitado com uso de difusores nas paredes paralelas ou numa simples reconfiguração no ângulo de posicionamento das paredes. A formação das ondas estacionárias se dá igualmente em paredes que convergem num ângulo menor que 90 graus.
MEMORIAL DESCRITIVO – MUSEU DAS SENSAÇÕES ACÚSTICAS
No projeto que foi desenvolvido para o Museu das Sensações Acústicas Elementares, buscamos identificar primeiramente o comportamento físico que as ondas sonoras assumem (refração, reflexão, etc) de acordo com a disposição de planos ou curvas na vedação de um ambiente. Buscamos, nos primeiros esboços, uma essência projetual pura, minimalista e universal, que levasse, no entanto, o frequentador a uma experiência sensorial profusa e enriquecedora. Decidimos então propor as diferentes possibilidades sonoras ao configurarmos módulos de experimentações acústicas simples que em sua unidade representariam o estudo da acústica de forma independente do outro, mas que em conjunto com os demais (estética e cientificamente) revelariam um panorama amplo e claro, ao visitante, da profundidade que é o estudo da acústica e a inegável necessidade de se projetar acusticamente arquitetura. Através de três módulos de dimensões aproximadas (todas as formas derivam, em planta baixa, de circunferências de raio 2,5 m), possibilitamos que o visitante adentre cada um deles individualmente e se sinta imerso num ambiente completamente novo. Utilizamos, para cada elemento vivencial, formas geométricas distintas. Nosso critério de escolha da geometria dos módulos se embasou em estudos de reflexão e difração do som projetado por uma fonte emissora no interior de um ambiente fechado. Buscamos uma forma inicial côncava (semiesfera/elipse/parábola) com centro ou foco interno ao ambiente construído e depois trabalhamos com a convexidade a partir de uma composição hiperbólica (cujo foco é exterior ao recinto). Para contemplar uma outra estruturação de paredes, encontramos na alternância entre ângulos agudos e obtusos, uma forma próxima a conhecida estrela de Davi, que mescla zonas de grande concentração de ondas sonoras refletidas
com áreas de pouca concorrência de raios sonoros. Todos os módulos foram compostos de concreto, logo, seus coeficientes de absorção são os mesmos, variando apenas a área da superfície interna e consequentemente os volumes. Manipulamos, dessa forma o conforto acústico, sem darmos atenção à correção do tempo de reverberação para que haja o estranhamento auditivo proposital no visitante. Por ser um equipamento de uso coletivo lúdico, inserimos um sistema de cobrança de ingressos ao alocarmos duas bilheterias no acesso ao prédio. O ambiente dispõe, paralelamente, de um pequeno auditório que receberá concertos e apresentações musicais diversas. Para este auditório, foram trabalhados em seu revestimento materiais que guiem o cálculo do tempo de reverberação para seu correspondente tempo ótimo de reverberação. O pequeno auditório tem capacidade para 60 pessoas. Em seu cálculo, consideramos uma situação hipotética de 75% dos lugares ocupados em apresentações. Todos os cálculos e coeficientes de absorção foram considerados dentro da frequência padrão de 500Hz.
MATERIAIS (JUSTIFICATIVA)
O último ponto de nosso projeto, foi concebido nos modelos de sala de concerto, podendo receber também palestras e apresentações musicais do tipo “pocket-show”. Ao analisar o gráfico do Tempo ótimo de reverberação determinamos o valor de 0,66 segundos para uma sala de concerto adequada a nossa situação de volume. Em nossa proposta final, o piso do auditório é composto de concreto liso, cujo coeficiente de absorção equivale a 0,02. Estabelecemos que o forro da coberta deverá ser de lambris de madeira (0,06), agregando identidade visual à iluminação difusa. A esquadria de vidro na parte posterior do palco tem coeficiente 0,03 e nos acessos ao auditório, as portas são de madeira (em compensado) apresentando valor de absorção 0,06. Por ser um ambiente de dimensões não tão amplas, tivemos de buscar um revestimento acústico com um bom coeficiente de absorção de modo que pudéssemos controlar uma reverberação indesejada. A melhor opção para alcançarmos o tempo ótimo de reverberação de 0,66 segundos foi a partir das placas acústicas Sonique Classic modelo 20C, com coeficiente de 0,36. Essas placas correspondem a quadrados com lados medindo 62,5cm. A área total do recinto que recebeu revestimento Sonique classic é de 185,2 m². A sala possui ao todo 50 assentos mas em nosso processo de estudo definimos uma situação hipotética em que a ocupação das poltronas fosse parcial obedecendo a taxa de 75% dos lugares ocupados. Por fim, conhecido o volume total do recinto, que é de 422,9277m³, conseguimos calcular nosso tempo de reverberação:
Planilha geral de cálculo do tempo de reverberação (para 500Hz) Itens 1 2 3 4 5 6 7
Material Espuma Acús�ca Sonique Classic 30C Piso de concreto liso queimado Lambri de Madeira Poltrona ocupada (75%) Poltrona desocupada (25%) Esquadria de vidro Porta comum de madeira (compensado)
Auditório Área (S) em m² Coeficiente (α) 185,2 0,36 113,62 0,02 120 0,06 45 0,44 15 0,28 30,87 0,03 2,25 0,06
volume do auditório= 422,9277 m³ Tr = 0,161.V ∑(S.α) ∑(S.α)=101,2055 Tr = 0,161.422,9277 101,2055 Tr ~ 0,67s
S.α 66,672 2,2724 7,2 19,8 4,2 0,9261 0,135 101,2055
Planilha geral de cálculo do tempo de reverberação (para 500Hz) Itens
Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3
mod 1 = concavo mod 2 = estrela mod 3 = convexo Volume mod 1 = 65,41 m³ mod 2 = 46,569 m³ mod 3 = 58,875 m³
Auditório Material Blocos de concreto celular aparente Blocos de concreto celular aparente Blocos de concreto celular aparente
Área (S) em m² Coeficiente (α) 78,5 0,06 99,66 0,06 80,74 0,06
Módulo 1 (côncavo)
Módulo 2 (“estrela”)
Módulo 3 (convexo)
Tr = 0,161.65,41 ~ 2,2358s 4,71
Tr = 0,161.46,569 ~ 1,2538s 5,9796
Tr = 0,161.58,875 ~ 1,9566s 4,8444
REFERÊNCIAS - CARVALHO, Sérgio Paniago. Acústica Arquitetônica. 2ª. ed., Editora Thesaurus, Brasília, 2010. - SOUZA, Lea Cristina Lucas; GUEDES, Manuel; BRAGANÇA, Luis. Bê-á-bá da Acústica Arquitetônica. - https://www.vibrasom.ind.br/revestimento-acustico-sonique-classic.html - INTERFERÊNCIA DAS FORMAS GEOMÉTRICAS NO PROJETO ACÚSTICO DAS EDIFICAÇÕES, Mariane Brito Azevedo ufrj