Sistemas Ressonantes

Os sistemas ressonantes permitem, por absorção mecânica, dissipar a energia sonora em recintos fechados e, assim, modificar o tempo de reverberação dos recintos. Estes sistemas podem subdividir-se em dois tipos os painéis ressonantes e os ressoadores de Helmholtz.

Os painéis ressonantes (figura seguinte) são extremamente eficazes, e aconselháveis, para a correcção de espaços nas bandas de baixas frequências, quando a distância do elemento rígido (parede), a que deveriam ser colocados os sistemas porosos, começa a ser demasiado elevada.

Sistemas Ressonantes_1A expressão que permite determinar a frequência de ressonância fr de painéis deste tipo, com massa superficial m (expressa em kg/m2 ) e afastados do elemento rígido pela distância d (em cm), é a seguinte:

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Os painéis ressonantes são eficientes nas baixas frequências do espectro, mas enfermam do facto de serem muito selectivos – dado serem dimensionados para uma frequência de ressonância específica. Para reduzir a selectividade em causa e possibilitar que o painel possa absorver energia sonora numa gama de frequências mais extensa pode ser colocado um material poroso no seu tardoz, obtendo-se assim um comportamento mais extenso em frequências.

Sistemas Ressonantes_3O ressoador de Helmholtz é definido por uma cavidade acústica (p. ex. uma garrafa sem rolha), ou um sistema análogo.

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A incidência das ondas sonoras na superfície transversal de entrada do gargalo imprime deslocamentos alternados à massa de ar aí contida, acompanhadas de dissipação de energia devido ao atrito do ar contra as paredes do gargalo. Um ressoador é reologicamente modelado por um sistema massa-mola, com amortecimento, em que o ar no gargalo corresponde ao elemento massa, o ar contido no corpo do ressoador ao elemento mola e os mecanismos de dissipação de energia por atrito ao amortecimento respectivo. Do mesmo modo, é também possível definir uma frequência de ressonância para este tipo de sistemas, com volume V, área da secção recta do”gargalo” S e comprimento do “gargalo” I:

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Este sistema é também selectivo no domínio da frequência. Todavia, esta selectividade pode ser reduzida com a introdução no corpo do ressoador de material absorvente sonoro.

Materiais Porosos

Designam-se por materiais porosos aqueles em que a parte sólida que os constitui ocupa apenas uma parte do seu volume, sendo a restante parte formada por pequenos intervalos, abertos para o exterior e que podem (ou não) comunicar entre si. A absorção sonora processa-se fundamentalmente por dissipação de energia devida ao atrito do ar durante a propagação ao longo dos poros que o definem e, também, por viscosidade e atrito interno na vibração da própria estrutura do material.

A máxima eficácia no funcionamento destes sistemas é obtida com a colocação do material na posição em que a velocidade de vibração das partículas de ar é maior (vd. Figura seguinte), permitindo assim reduzir a energia cinética da vibração correspondente.

materiais porosos

A velocidade de vibração das partículas é maior à distância de ¼ do comprimento da onda, e consequentemente a capacidade dissipadora de energia do material.

Os processos de dissipação de energia ocorridos neste tipo de materiais derivam muito da porosidade que exibem, sendo, por este facto, normalmente eficazes em correções acústicas a realizar no domínio das altas frequências (frequências superiores a 500 – 630 Hz).

Soluções para Correcção Acústica de Espaços

A capacidade de dissipação de energia sonora num determinado recinto encontra-se diretamente relacionada com a absorção conferida pelos revestimentos existentes (nas paredes, pavimentos e teto), assim como pelo mobiliário e outros elementos decorativos ou funcionais que se encontrem dispostos no interior do recinto.

A quantificação da dissipação de energia sonora é efetuada com o recurso ao conhecimento do valor do tempo de reverberação.

Considerações Gerais

A dissipação de energia sonora num recinto fechado processa-se, quando o campo sonoro estabelecido é difuso (campo com a mesma densidade de energia sonora em cada ponto do espaço), para condições de incidência nos elementos do contorno segundo todas as direcções. Esta dissipação de energia é traduzida pelo coeficiente de absorção sonora α do material onde ocorre a incidência em causa, sendo este coeficiente definido, para cada frequência f, ou para as bandas com frequência central fc, pela seguinte relação:considerações_1

Se o contorno do recinto fechado for constituído por elementos de superfície, Sn , de materiais diferentes, define-se o coeficiente de absorção sonora médio, para uma dada frequência, ou banda de frequências, pela expressão:

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Quando uma fonte sonora começa a funcionar num espaço fechado a potência sonora que emite é superior à potência dissipada na envolvente e no ar existente nesse mesmo espaço. Esta situação evolui para um estado permanente em que a potência sonora da emissão iguala a potência correspondente à dissipação; caso contrário o valor da potência sonora no espaço em questão aumentaria indefinidamente.

Logo que a igualdade referida se encontra estabelecida, a potência dissipada no contorno é composta por duas parcelas uma devida à primeira incidência (campo sonoro directo), dada por αW – onde W representa a potência sonora da fonte – , e outra devida às n reflexões sucessivas ocorridas na envolvente, de valor (1-αW),a qual constitui o campo reverberante.

O nível de pressão sonora pode ser calculado a partir do nível de potência sonora da fonte Lw , com factor de direccionalidade D e constante acústica de espaço R.

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