Controle de ruído em instalações de grupos - O GVA

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Controle de ruído em instalações de grupos - O GVA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CENTRO TECNOLÓGICO
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
LEOPOLDO PACHECO BASTOS / 0202106101
CONTROLE DE RUÍDO EM INSTALAÇÕES DE GRUPOS
GERADORES: UM ESTUDO DE CASO
BELÉM
2007
ii
LEOPOLDO PACHECO BASTOS / 0202106101
CONTROLE DE RUÍDO EM INSTALAÇÕES DE GRUPOS
GERADORES: UM ESTUDO DE CASO
Trabalho
de
Conclusão
de
Curso
apresentado ao Colegiado do Curso de
Engenharia Mecânica do Centro Tecnológico
da
Universidade
Federal
do
Pará
para
obtenção do grau de Engenheiro Mecânico
Orientador: Prof. Dr. Newton Sure Soeiro
BELÉM
2007
iii
LEOPOLDO PACHECO BASTOS / 0202106101
CONTROLE DE RUÍDO EM INSTALAÇÕES DE GRUPOS
GERADORES: UM ESTUDO DE CASO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para
obtenção do grau de Engenheiro Mecânico pela
Universidade Federal do Pará. Submetido à banca
examinadora do Colegiado constituída pelos
integrantes:
_____________________________________
Prof. Dr. Newton Sure Soeiro
(Orientador)
_____________________________________
Prof. Dr. Gustavo da Silva Vieira de Melo
_____________________________________
Prof. Rodrigo José de Andrade Vieira
Julgado em: ____/____/____
Conceito: __________________
iv
DEDICATÓRIA
A meus pais, Ruilimam e Juciene
e à minha filha, Luana Beatriz,
razão da minha existência.
v
AGRADECIMENTOS
•
Agradeço a Deus, o Altíssimo, por possibilitar esse momento, por iluminar o
meu caminho nas horas em que mais precisei;
•
Aos meus pais, Ruilimam e Juciene, a quem devo eterna gratidão, por terem
me criado da melhor maneira que se deve criar um filho;
•
Aos meus irmãos, em especial, o mais velho, Pablo Diego, por me ajudar na
conclusão deste trabalho;
•
À minha filha Luana, por ser minha fonte de inspiração;
•
Ao Professor Newton Soeiro, pela confiança, pelo aprendizado e pela
orientação;
•
Ao Professor Gustavo Melo pelo apoio e aprendizado;
•
Ao Grupo de Vibrações e Acústica e a todos os seus integrantes (Fábio,
Hélder, Luiz Fernando, Roberta, Diana, Rodrigo, Rafael, Reginaldo, Aviz,
Márcio, Walter, Alexandre, Keliene, Bruno e Juliana);
•
À Dalliana, minha namorada, melhor amiga, quase noiva e futura esposa, pelo
companheirismo e amor;
•
Aos meus grandes amigos Manoelson, Genésio e Nauro, pela irmandade ao
longo do curso;
vi
SUMÁRIO
SIMBOLOGIA ............................................................................................................ ix
RESUMO.................................................................................................................... xi
LISTA DE FIGURAS................................................................................................. xii
LISTA DE TABELAS ............................................................................................... xiv
LISTA DE GRÁFICOS .............................................................................................. xv
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO.................................................................................16
1.1 Introdução..........................................................................................................16
1.2 Justificativa........................................................................................................19
1.3 Objetivos ............................................................................................................20
1.3.1 Objetivo Geral ............................................................................................20
1.3.2 Objetivos Específicos .................................................................................21
1.4 Organização do Trabalho .................................................................................22
CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: O GRUPO GERADOR E SUA
INSTALAÇÃO...........................................................................................................24
2.1 Introdução..........................................................................................................24
2.2 Tipos e Classificações de Sistemas ................................................................25
2.3 Classificação de Energia de Grupos Geradores ............................................25
2.3.1 Classificação de Energia Standby ..............................................................25
2.3.2 Classificação de Energia Prime..................................................................26
2.3.3 Classificação de Energia de Carga Básica.................................................27
2.4 Considerações Sobre o Local ..........................................................................27
2.4.1 Considerações Sobre o Local Externo ......................................................28
2.4.2 Considerações Sobre o Local Interno .......................................................28
2.5 Considerações Ambientais ..............................................................................29
2.5.1 Emissão e Atenuação dos Níveis de Ruído ..............................................29
2.5.2 Emissões de Gases do Escape de Motores..............................................29
2.6 Sistema de Partida de Motores ........................................................................30
2.6.1 Baterias e Carregadores de Bateria ..........................................................30
2.7 Montagem dos Isoladores de Vibração ...........................................................31
vii
2.8 Provisões para a Fundação..............................................................................33
2.8.1 Fundação para Isolamento de Vibrações ..................................................33
2.8.1.1 Fundação.................................................................................34
2.9 Sistema de Escape e Silencioso ......................................................................36
2.9.1 Dimensionamento do Sistema de Escape.................................................40
2.10 Ventilação ........................................................................................................45
2.10.1 Sistemas de Ventilação ...........................................................................47
2.11 Ruídos do Grupo Gerador ..............................................................................49
CAPÍTULO 3 - ABSORÇÃO SONORA, PERDA DE TRANSMISSÃO E CONTROLE
DE RUÍDO.................................................................................................................51
3.1 Audibilidade.......................................................................................................51
3.2 Curvas de Compensação..................................................................................52
3.3 Controle de Ruído .............................................................................................56
3.3.1 Controle de Ruído na Fonte .......................................................................57
3.3.2 Controle de Ruído na Trajetória .................................................................58
3.3.2.1 Enclausuramento ou Encapsulamento ....................................58
3.3.3 Controle de Ruído no Receptor ..................................................................60
3.4 Absorção Sonora e Perda de Transmissão ....................................................61
CAPÍTULO 4 - PAINÉIS E DIVISÓRIAS DE FIBRA DE COCO: DESEMPENHO
ACÚSTICO................................................................................................................64
4.1 Características Técnicas da Fibra de Coco ....................................................64
4.2 Ensaios Acústicos ............................................................................................68
4.3 Painéis de Fibra de Coco Analisados..............................................................72
4.4 Divisórias de Fibra de Coco Analisadas .........................................................72
4.5 Metodologia .......................................................................................................73
4.5.1 Materiais.....................................................................................................73
4.5.2 Métodos......................................................................................................73
4.6 Resultados Obtidos ..........................................................................................78
CAPÍTULO 5 - ESTUDO DE CASO..........................................................................81
5.1 Seleção dos Isoladores.....................................................................................83
5.2 Ações para o Controle de ruído .......................................................................85
viii
5.2.1 Utilização dos materiais de absorção para a redução do nível de pressão
sonora do recinto.......................................................................................................85
5.2.2 Silenciadores Resistivos.............................................................................90
5.2.3 Porta Acústica ............................................................................................95
5.2.3.1 Construção da Porta Acústica à base de fibra de coco e
compensado..............................................................................................................99
5.3 Alteração na tubulação de escape.................................................................101
5.3.1 Dimensionamento do Sistema de Escape................................................101
5.3.1.1 Dimensionando o Sistema de Escape ................................... 103
5.3.1.1.1 Cálculo das perdas de carga das singularidades da
tubulação de escape ...............................................................................................104
5.3.1.1.2 Cálculo das perdas de carga da tubulação de escape . 104
5.4 Dimensionamento do Sistema de Ventilação ...............................................106
5.4.1 Especificações do Motor .........................................................................106
CAPÍTULO 6 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ........................................ 110
6.1 Conclusões ......................................................................................................110
6.2 Recomendações..............................................................................................111
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................112
ix
SIMBOLOGIA
A2
Absorção da sala após a introdução do material absorvedor
A1
Absorção inicial da sala
A2
Absorção total da Câmara Receptora (constante de Sabine)
An
Amplitude complexa da pressão acústica
Bn
Amplitude complexa da pressão acústica da onda refletida
Ssiar
Área da seção interna aberta do revestimento
S DIV
Área superficial da divisória
AT
Atenuação Sonora
e
Base do logaritmo natural
SBLefetiva
Carga sobre o solo efetiva
SBL permitida
Carga sobre o solo permitida
α
τ
Coeficiente de Absorção Sonora
ln
Espessura do meio n considerado
ω
Freqüência angular
f
Coeficiente de transmissão sonora
Freqüência
______
NPS 1
Nível de Pressão Sonora Médio na Câmara Emissora
______
NPS 2
Nível de Pressão Sonora Médio na Câmara Receptora
Kn
Número de onda
PT
Perda de Transmissão
De
Perímetro de revestimento interno do duto
P in
Pressão acústica da onda incidente
P rn
Pressão acústica da onda refletida
x
Ptn
Pressão acústica da onda transmitida
R
Redução Sonora
T
t
Temperatura
i
Unidade imaginária
c
Velocidade do som no meio
V
Volume da câmara reverberante
Tempo
xi
RESUMO
A necessidade de geração local (própria) de energia tem sido, ultimamente, uma
preocupação
comum
entre
diversas
empresas
de
diversos
ramos.
A
imprevisibilidade de interrupção no fornecimento de energia elétrica convencional,
faz com que sistemas de energia auxliar, como grupos geradores a diesel, sejam
cada vez mais requisitados. Grupos geradores a diesel, são equipamentos que
possuem inúmeras vantagens em relação a outros sistemas de energia auxiliar,
além do fornecimento confiável e versátil de energia, tornando-os propícios para
recintos em que o fornecimento de energia elétrica tem de ser ininterrupto. Em
contrapartida, são máquinas ruidosas e que, devido a queima de seu combustível e
parte de sua potência ser convertida em calor, aquece o ambiente em que está
abrigado, principalmente se a ventilação deste ambiente for deficiente. Este trabalho
descreve a fundamentação teórica necessária para executar a operação,
manutenção e instalação corretas desse equipamento. No estudo de caso que é
analisado neste trabalho, são identificados problemas de instalação em um grupo
gerador tais como: geração de ruído excessiva, aumento de temperatura anormal na
sala que o abriga e local inadequado para dispersar os gases da combustão,
propondo-se soluções alternativas para a corrigir esses problemas. Por outro lado, é
feita uma abordagem do problema de modo a reduzir significativamente os custos do
projeto através do estudo da utilização de amostras de fibra de coco e compensado,
materiais alternativos disponíveis em abundância em nossa região.
Palavras-Chave: grupo gerador, Controle de Ruído, fibra de coco, fornecimento de
energia elétrica.
xii
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1 - Sistema de baterias de um grupo gerador.......................................... 31
FIGURA 2.2 - Gerador montado sobre isoladores de vibração ................................. 32
FIGURA 2.3 - Fundação típica de isoladores de vibrações....................................... 34
FIGURA 2.4 - Silencioso e tubulação de escape suspensos por suportes (ilhós)..... 38
FIGURA 2.5 - Sistema de escape disposto corretamente ......................................... 40
FIGURA 2.6 - Exemplo de sistema de escape para cálculo...................................... 41
FIGURA 2.7 - Silenciadores resistivos ...................................................................... 50
FIGURA 3.1 - Engrenagens especiais ...................................................................... 58
FIGURA 3.2 - Barreiras acústicas ............................................................................. 58
FIGURA 3.3 - Enclausuramento de transformadores................................................ 59
FIGURA 3.4 - Protetores auditivos ............................................................................ 60
FIGURA 4.1 - Coco in natura .................................................................................... 65
FIGURA 4.2 - Fibra de coco ...................................................................................... 65
FIGURA 4.3 - Tubo de impedância de aço ............................................................... 69
FIGURA 4.4 - Câmara reverberante com difusores estáticos ...................................70
FIGURA 4.5 - Câmara reverberante com difusores rotativos .................................... 71
FIGURA 4.6 - Cadeia de medição............................................................................. 74
FIGURA 4.7 - Desenho esquemático da cadeia de medição na câmara A............... 75
FIGURA 4.8 - Câmara A ........................................................................................... 77
FIGURA 4.9 - Câmara B e um modelo de divisória................................................... 77
FIGURA 4.10 - FIGURA 4.10 - Comparação dos coeficientes de absorção sonora
das amostras de 100 mm .......................................................................................... 78
FIGURA 4.11 - Comparação dos coeficientes de absorção sonora das amostras de
50 mm ....................................................................................................................... 79
FIGURA 4.12 - Comparação dos valores de Perda de Transmissão das amostras
DFC 1, DFC 2 e DFC 3 ............................................................................................. 80
FIGURA 4.13 - Comparação dos valores de Perda de Transmissão das amostras
DFC 4, DFC 5 e DFC 6 ............................................................................................. 80
FIGURA 5.1 - Gerador a diesel analisado ................................................................. 81
FIGURA 5.2 - Isolador selecionado........................................................................... 84
FIGURA 5.3 - Planta baixa do Gerador analisado..................................................... 86
xiii
FIGURA 5.4 – Vista lateral da sala do Gerador.........................................................87
FIGURA 5.5 – Considerações feitas para a determinação da área total a ser
revestida referente às paredes.................................................................................. 87
FIGURA 5.6 – Considerações feitas para a determinação da área total a ser
revestida referente ao teto ........................................................................................ 88
FIGURA 5.7 – Dimensões e geometria do silenciador 1 ........................................... 91
FIGURA 5.8 – Seção transversal do silenciador1 ..................................................... 91
FIGURA 5.9 – Geometria do silenciador 2 ................................................................ 93
FIGURA 5.10 – Corte longitudinal do silenciador 2 ................................................... 93
FIGURA 5.11 – Seção transversal do silenciador 2 .................................................. 94
FIGURA 5.12 – Porta da sala do Gerador analisado ............................................... .96
FIGURA 5.13 - Configuração física do modelo matemático para parede dupla ....... .96
FIGURA 5.14 – Detalhe interno da porta ................................................................ 100
FIGURA 5.15 – Detalhe do formato da porta e do portal ........................................ 100
FIGURA 5.16 – Escape disposto inadequadamente ............................................... 102
FIGURA 5.17 – Planta baixa do gerador (condição atual) ...................................... 102
FIGURA 5.18 – Vista lateral do gerador s/esc. (condição atual) ............................. 103
FIGURA 5.19 -Vista externa da lateral da sede após modificação no Sistema de
Escape .................................................................................................................... 105
FIGURA 5.20 – Sala do Gerador condição atual..................................................... 108
FIGURA 5.21 – Sala do Gerador após modificação do Sistema de Ventilação ...... 108
FIGURA 5.22 – Planta Baixa do Gerador após a instalação dos silenciadores e do
revestimento acústico.............................................................................................. 109
xiv
LISTA DE TABELAS
TABELA 2.1 - Emissões típicas de escape de motores diesel .................................. 30
TABELA 2.2 - Comprimentos equivalentes de conexões de tubos em pés (metros) 43
TABELA 2.3 - Perdas de calor a partir de tubos de escape e silenciosos não isolados48
TABELA 3.1 - Fontes sonoras e seus respectivos níveis de pressão sonora ........... 54
TABELA 3.2 - Níveis de Pressão Sonora e tempos de exposição ............................ 56
TABELA 4.1 - Denominações das amostras de fibra de coco................................... 73
TABELA 4.2 - Denominações das divisórias analisadas ...........................................74
TABELA 5.1 - Especificações do gerador ................................................................. 86
TABELA 5.2 - Especificações de isoladores ............................................................. 87
TABELA 5.3 - Coeficientes de Absorção Sonora dos materiais testados ................. 89
TABELA 5.4 - Coeficientes de Absorção Sonora das paredes, teto e piso da sala a
ser revestida.............................................................................................................. 93
TABELA 5.5 - Redução Sonora dos materiais testados............................................93
TABELA 5.6 - Atenuações Sonoras do silenciador 1 com diferentes materiais
testados..................................................................................................................... 96
TABELA 5.7 - Atenuação Sonora total do silenciador 1 com os diferentes materiais
testados..................................................................................................................... 96
TABELA 5.8 – Atenuações Sonoras do silenciador 2 utilizando os materiais
propostos....................................................................................................................98
TABELA 5.9 – Atenuação Sonora total do silenciador 2 utilizando os materiais
propostos................................................................................................................... 99
TABELA 5.10 – Isolamento Sonoro do compensado .............................................. 102
TABELA 5.11 - Perda de Transmissão de uma parede dupla constituída de folhas de
compensado de
19 mm de espessura afastadas de 0,1 m .................................. 103
TABELA 5.12 – Especificações do motor................................................................ 111
xv
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO 2.1 - Contrapressão no silencioso x Velocidade do gás em um escape
típico.......................................................................................................................... 42
GRÁFICO 2.2 - Contrapressão de escape em diâmetros de tubos........................... 44
GRÁFICO 3.1 - Mecanismo de percepção do ouvido ............................................... 52
GRÁFICO 3.2 - Curvas de compensação ................................................................. 53
16
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
__________________________________________________________________
1.1 Introdução
Audição é a percepção dos sons através da transformação das vibrações
mecânicas, que chegam aos ouvidos (órgão responsável por captar sons até uma
determinada distância) em impulsos nervosos decodificados no cérebro em uma
sensação auditiva. É também considerada, por muitos, o mecanismo mais sensível
do corpo humano, pois mesmo quando se está dormindo, ela permanece ativa e o
ouvido em alerta. Antes mesmo do nascimento, o ser humano já recebe a influência
de sons e vozes. Sons familiares, suaves, tranqüilizam, já ruídos de diferentes
intensidades assustam, causam medo. A audição é o sentido que possibilita o
aprendizado da língua, através da qual se aprende a entender, dialogar, conhecer o
próximo não somente por suas palavras ou pela entonação, mas por cada emoção
contida em uma expressão sonora. Em contrapartida, a poluição sonora é hoje,
depois da poluição do ar e da água, o problema ambiental que afeta o maior número
de pessoas. Em outras palavras, os ruídos estão em nosso cotidiano. Assim, o que
antigamente era restrito a situações ocupacionais, hoje, é encarado como uma fonte
de problemas físicos, psicológicos e sociais (ANDRADE, 2004).
A preocupação com os problemas causados pelo ruído advém, geralmente,
de países desenvolvidos ou em desenvolvimento, visto que uma economia crescente
leva ao aumento da mobilidade e, conseqüentemente ao aumento do tráfego, de
construções, de obras em geral e do ruído por eles gerado. Dessa forma, o
desenvolvimento sócio-econômico de uma sociedade pode ser afetado pela
incapacidade de compreender e reagir contra seus meios urbanos, industriais e de
lazer, acusticamente poluídos, piorados pela alta densidade populacional, pela
intensificação de atividades geradoras de ruídos e pelo aumento dos recintos e
equipamentos ruidosos.
17
Máquinas que utilizam como fonte de energia algum tipo de combustível,
como determinados Grupos Geradores (a diesel, a gás, etc.), por exemplo, além de
emitirem ruído durante seu funcionamento, pois isso é de suas naturezas, devido à
queima do combustível e ao atrito entre as peças que transmitem potência ou algum
movimento relativo, irradiam certa quantidade de calor, mais significativa nas regiões
relativamente próximas a essas máquinas, mas que, às vezes, tornam o ambiente
ao seu redor desconfortável, impróprio para se realizar determinadas atividades. É
fato que seus sistemas de arrefecimento fazem com que essa quantidade de calor
gerada chegue ao meio externo e, dependendo de como o Grupo Gerador esteja
abrigado, pode haver a necessidade da utilização de outros elementos como, por
exemplo, ventiladores e/ou exaustores, para a remoção desse calor, de tal forma
que torne propício o ambiente da sala que o contém, para o desenvolvimento das
atividades que devem ser executadas nelas próprias e em suas proximidades.
Devido, principalmente, à imprevisibilidade de interrupção do fornecimento de
energia elétrica convencional, a necessidade de geração local de energia elétrica
tem sido uma preocupação comum em diversas empresas nos últimos anos,
principalmente naquelas em que o fornecimento de energia tem de ser ininterrupto,
levando ao uso de um sistema de energia auxiliar, geralmente, um Grupo Gerador, o
qual transforma a energia mecânica rotativa, proveniente de um motor de combustão
interna, em energia elétrica. A instalação de um grupo gerador tem como objetivo
primordial garantir o fornecimento de energia elétrica, sempre que solicitado, de
maneira contínua e conforme a demanda. Em determinadas situações e de acordo
com o uso das edificações, a falta de energia elétrica, ou até mesmo uma pequena
queda de tensão, pode significar riscos aos negócios (supermercados, frigoríficos,
sistemas de telecomunicações, etc.) e até mesmo à vida (hospitais, enfermarias,
etc.), caso estes recintos não possuam um sistema de geração de energia auxiliar.
Por outro lado, os grupos geradores também emitem elevados níveis de ruído, e que
podem chegar ao valor de 110 dB(A) ou mais, dependendo do modelo e potência do
grupo gerador e do ambiente que o contém. Níveis de Pressão Sonora dessa
grandeza podem facilmente proporcionar danos auditivos permanentes em uma
pessoa. Por outro lado, quando instalados em locais inadequados, em relação à
ventilação, promovem elevações de temperatura, quando em funcionamento, que
podem ser prejudiciais à saúde.
Portanto, ao mesmo tempo em que se torna
essencial o uso de um grupo gerador, devido ao seu fornecimento de energia
18
auxiliar, a sua utilização pode também se tornar problemática pelo fato de
representar uma fonte significativa de ruído e de calor, podendo provocar danos às
pessoas e ao próprio equipamento.
Segundo Andrade (2004), poluição sonora é qualquer alteração das
propriedades físicas do meio ambiente causada por sons inadmissíveis ou ruído, que
de forma direta ou indireta, possam lesar fisiologicamente e/ou psicologicamente a
saúde, a segurança e o bem estar dos seres vivos, podendo provocar efeitos
clínicos, estresse, dificuldades mentais e emocionais e até a surdez progressiva e
imediata. Para se ter uma idéia de quão crítica é a situação em relação à poluição
sonora, segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS) 10% da população
mundial (mais de 600 milhões de habitantes) tem algum grau de deficiência auditiva.
No Brasil, estima-se que esse número chegue a 15 milhões de pessoas, e o mais
grave é que, segundo o último levantamento do IBGE (Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística), 350 mil brasileiros apresentam surdez profunda, ou seja,
sem a o auxílio de aparelhos, não ouvem absolutamente nada. Objetivando
amenizar o grau de poluição sonora de recintos poluídos, técnicas de controle de
ruído (ativo, passivo e combinado) foram sendo desenvolvidas ao longo dos anos.
Técnicas essas que são, em geral, específicas para cada caso, e que, atualmente,
esbarram em um aspecto: o custo, ao qual, até então, não se dava devida
importância em razão dos benefícios obtidos através dessas técnicas.
Dispositivos acústicos sejam eles painéis, barreiras, etc., quando de alta
eficiência, geralmente, são de custosa aquisição, tornando, em muitas das vezes,
inviável sua utilização. Além do que, os materiais existentes no mercado (pelo
menos o nacional) ou isolam ou absorvem ondas sonoras, embora com diferentes
eficiências, em outras palavras, aquele material que tem grande poder de isolamento
acústico quase não tem poder de absorção acústica, e vice-versa. Alguns outros
materiais têm baixo poder de isolamento acústico e também baixo poder de
absorção acústica (como plásticos leves e impermeáveis).
Neste contexto surge a necessidade de proporcionar, aos recintos que
dependem de grupo geradores, maior segurança no que diz respeito ao seu
fornecimento de energia, através da instalação, manutenção e operação adequadas
do equipamento. Ao mesmo tempo controlar os níveis de ruído a que,
principalmente, funcionários ficam submetidos, através de Condicionamento
19
Acústico do recinto, e controlar também a temperatura deste recinto, através do
dimensionamento correto dos Sistemas de Ventilação e Escape.
1.2 Justificativa
Em um tempo em que altos níveis de ruído fazem parte do cotidiano das
pessoas, a necessidade de controlá-los não é somente evidente, mas providencial.
A poluição sonora é hoje, depois da poluição do ar e da água, o problema que afeta
o maior número de pessoas. Pessoas essas, que submetidas a níveis exagerados
de ruído, podem ser fisiológica e/ou psicologicamente lesionadas, podendo
apresentar estresse, dificuldades mentais e emocionais, e até progressivas perdas
auditivas, muitas das vezes irreversíveis. O preço a ser pago pela aquisição e pela
alta eficiência de dispositivos acústicos, geralmente, é dispendioso, ás vezes
impagável. Assim, soluções alternativas, a começar por novos materiais acústicos
que sejam menos custosos e possuam desempenho satisfatório, surgem como uma
ótima opção caso propostas tradicionais esbarrem em qualquer obstáculo que se
mostre intransponível, principalmente se esse obstáculo for o custo.
Grupos geradores, principalmente os que utilizam diesel como combustível,
ultimamente têm sido requisitados por diversos motivos: utilização de um
combustível mais barato, fornecimento de energia elétrica em curto tempo de partida
do gerador (até 10 s), apresentam-se em modelos de maior potência, entre outros.
Suas vantagens, confiabilidade e versatilidade no fornecimento de energia elétrica
têm feito sua requisição ganhar um âmbito muito maior nos últimos 10 anos. No
Brasil, durante os anos de 2000 e 2001, a quantidade de grupos geradores Diesel
triplicou, dentre os motivos preponderantes para esse crescimento abrupto estava o
“apagão” - colapso nacional, sem precedentes no Brasil, que afetou o fornecimento e
distribuição de energia elétrica. A tendência é que esse número continue crescendo,
não só no Brasil, mas em nível mundial, sendo que desta vez os motivos são outros.
Alguns nobres, outros nem tanto, fato é que poucos são os casos justificáveis para a
aquisição de um gerador, porém, todos contribuem para degradar acústica e
termicamente o ambiente em que estiver instalado, caso seu projeto de instalação
não seja bem executado. Até que ponto então, é viável proporcionar benefícios a
algumas pessoas em detrimento de outras? Para não ter que responder essa
pergunta, este trabalho propõe soluções alternativas para os problemas mais
20
freqüentes de um grupo gerador, tanto na fase de projeto quanto no problema já
instalado.
Adquirir máquinas e processos silenciosos, tanto em novas fábricas como na
substituição ou ampliação de instalações existentes, seria a solução mais adequada
de forma a garantir um ambiente industrial com nível de ruído adequado. Na prática,
no entanto, nem sempre isso é possível. Muitas vezes, há dificuldade em se adquirir
equipamentos que geram baixo nível de ruído, devido à falta de tecnologia do
fabricante para projetar máquinas e processos silenciosos. Além disso, o ruído
gerado pelas máquinas industriais depende, muitas das vezes, das suas condições
específicas de instalação e de operação. O comprador pode também ter dificuldades
para analisar o produto entregue pelo fabricante, devido à falta, de equipamento
para medir o ruído ou, de conhecimento para fazer a avaliação em uma situação não
tão simples, como por exemplo, com outras máquinas ruidosas em funcionamento.
Visando a melhor relação custo/benefício para o controle de ruído de uma
instalação já existente, na qual um grupo gerador esteja em operação, neste
trabalho serão usadas algumas técnicas disponíveis, integrando a elas materiais
regionais disponíveis e que levem a um custo menor quando comparado com os
materiais usualmente utilizados. O motivo da realização deste trabalho é, portanto,
mostrar que soluções alternativas, em vários casos, são menos custosas que as
tradicionais, e em geral, só não são mais utilizadas devido a fatores como:
desconhecimento das propriedades acústicas de novos materiais, como a fibra de
coco, por exemplo, até por ter sido recentemente caracterizada (Mafra, 2004).
1.3 Objetivos
1.3.1 Geral
•
Caracterizar e propor ações para o controle de ruído em uma instalação de
grupo gerador através da utilização de materiais regionais (por exemplo: fibra
de coco e compensado).
21
1.3.2 Específicos
Para o atendimento do objetivo geral deste trabalho foi realizado um estudo
teórico sobre as características técnicas adequadas para as instalações de grupos
geradores e após uma caracterização do caso a ser estudado, identificou-se os
seguintes objetivos específicos:
•
Quantificar o Coeficiente de Absorção Sonora ( α ) de painéis confeccionados
a partir da fibra de coco de modo a selecionar o de melhor desempenho
acústico;
•
Quantificar a Perda de Transmissão ( PT ) de peças confeccionadas a partir
de compensado e painéis de fibra de coco, de modo a testar sua capacidade
de isolamento acústico.
•
Dimensionar um sistema de escape de maneira a despejar os gases da
combustão em locais apropriados;
•
Dimensionar ventiladores de insuflação e exaustão de modo a permitir a
troca térmica no ambiente da casa de máquinas para o controle de
temperatura;
•
Dimensionar silenciadores para a entrada e saída do ar bem como
especificar uma porta acústica.
1.4 Organização do Trabalho
Este trabalho contém 6 capítulos, distribuídos da seguinte forma:
•
Capítulo 1 - Introdução
Neste capítulo é apresentado o tema, as atividades desenvolvidas e a estrutura
do documento. Apresenta ainda os objetivos e a justificativa do trabalho.
22
•
Capítulo 2 – Fundamentação Teórica: o Grupo Gerador e sua instalação
Neste capítulo são apresentadas as classificações de energia de um grupo
gerador, suas definições e aplicações. Descreve os procedimentos necessários para
efetuar o projeto de instalação correto de um grupo gerador.
•
Capítulo 3 – Absorção Sonora, Perda de Transmissão e Controle de Ruído
Este capítulo mostra como o mecanismo do ouvido reage a estímulos
acústicos e como o ruído pode ser prejudicial às pessoas que não se previnem ou
estão, de alguma forma, atreladas ao ruído (situações ocupacionais) sem que
medidas mitigadoras sejam tomadas. Mostra também os principais métodos de
controle de ruído e as principais propriedades que avaliam o desempenho acústico
de um material.
•
Capítulo 4 – Painéis e divisórias de fibra de coco: desempenho acústico
Neste capítulo são apresentadas características técnicas da fibra de coco sob
outros aspectos que não o acústico, que, eventualmente, são consideradas em
alguns projetos. Fornece a metodologia para a caracterização acústica de materiais
em câmaras reverberantes, bem como descreve os materiais caracterizados neste
trabalho. Por fim apresenta os resultados obtidos.
•
Capítulo 5 – Estudo de caso
Descreve a instalação do grupo gerador analisado, identifica os problemas
encontrados e propõe as alterações necessárias para corrigir os mesmos, utilizandose a teoria apresentada neste trabalho para tal.
•
Capítulo 6 – Conclusões e Recomendações
23
Apresenta as conclusões do trabalho, relacionando-as com os objetivos
propostos e estabelece recomendações para trabalhos futuros.
A bibliografia encerra o presente documento.
24
CAPÍTULO 2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: O GRUPO GERADOR E SUA INSTALAÇÃO
__________________________________________________________________
2.1 Introdução
O projeto da instalação de um grupo gerador requer considerações sobre os
requisitos de equipamentos e, obviamente, instalação. Requisitos estes, que variam
dependendo da(s) circunstância(s) para se instalar o grupo gerador e do uso
pretendido. A segurança, evidentemente, também deve ser levada em consideração,
principalmente sob dois aspectos: a operação segura do grupo gerador (e seus
elementos) e a operação confiável do sistema.
A operação confiável do sistema está relacionada com segurança porque os
equipamentos que auxiliam na manutenção da saúde e da própria vida (como
sistemas de terapia intensiva em hospitais, iluminação de saídas de emergência,
elevadores, etc.) são, em geral, dependentes do grupo gerador. Assim, seu bom
funcionamento, no sentido de fornecer energia contínua e na quantidade certa para
desenvolver as atividades primordiais de um recinto, durante o período de
solicitação, é imprescindível para que não surjam prejuízos maiores. Já a operação
segura, como seu próprio nome sugere, envolve o funcionamento do gerador e seus
elementos de forma segura, através de inspeções, programas de manutenção, entre
outros, visando garantir maiores eficiência e vida útil do equipamento, além de
segurança obviamente.
2.2 Tipos e Classificações de Sistemas
Os sistemas de geração local de energia (geradores) podem ser classificados
por tipo e classe do equipamento de geração. As denominações são feitas conforme
seus fabricantes. Já a energia requerida, geralmente, é classificada em: standby,
prime e contínua.
25
É muito importante compreender as definições das classificações de energia
para a seleção e utilização corretas do equipamento.
2.3 Classificação de Energia de Grupos Geradores
A classificação de energia de um grupo gerador também é fornecida por seu
fabricante. As classificações descrevem as condições de carga máxima permitida
em um grupo gerador, o qual fornecerá desempenho e vida útil aceitáveis quando
usado de acordo com as classificações especificadas. É importante operar os grupos
geradores com carga mínima suficiente para atender a demanda, para que não
atinja temperaturas elevadas e interfira negativamente na queima do combustível.
2.3.1 Classificação de Energia Standby
A energia standby é a energia utilizada em aplicações de emergência, onde a
energia é fornecida durante a interrupção da energia convencional. Esta
classificação é utilizada em instalações servidas por uma fonte normal e confiável de
energia, e aplica-se somente a cargas variáveis com um fator de carga média de
80% da classificação standby durante um tempo máximo de 200 horas de operação
por ano, e um tempo máximo de 25 horas por ano a 100% de sua classificação
standby. Essa classificação é utilizada somente para aplicações nas quais o grupo
gerador serve como reserva da fonte normal de energia, não sendo permitida
nenhuma operação sustentada em paralelo com a fonte normal de energia. Podem
ser ativados em até 10 segundos após uma queda da rede pública, fornecendo
continuidade de energia a operações críticas.
A necessidade de geração local de eletricidade standby geralmente é definida
por instalações obrigatórias de recursos para atender requisitos de normas de
edifícios ou o risco de perdas financeiras que podem surgir na falta de energia
elétrica convencional. Essas instalações são justificadas em função da segurança,
onde a perda ou falta da energia convencional pode proporcionar riscos à saúde ou
até mesmo à vida de pessoas. As instalações voluntárias de energia standby, por
razões econômicas, normalmente são justificadas por uma redução no risco de
perdas de serviços, dados ou outros ativos valiosos.
26
As instalações obrigatórias e voluntárias de geração local de energia são
justificadas pelas reduções nos preços de carga oferecidas pela concessionária de
energia elétrica, e podem ser servidas pelo mesmo sistema de geração local, desde
que as necessidades de segurança à vida tenham prioridade, o que pode ser obtido
em função da capacidade do gerador e dos arranjos de transferência de carga. Não
há
nenhuma
capacidade
de
sobrecarga
sustentada disponível para esta
classificação. Para aplicações que requerem operação sustentada em paralelo com
a fonte normal, devem ser utilizadas as classificações de energia prime ou de carga
básica.
2.3.2 Classificação de Energia Prime
A energia prime é aplicada ao fornecimento de energia elétrica em
substituição da energia adquirida comercialmente nos locais em que essa última não
se encontra disponível. O número de horas de operação permitido por ano é
ilimitado para aplicações de carga variável, em compensação, limitado para
aplicações de carga constante. A classificação de energia prime deve ser usada em
instalações onde a operação excede 200 horas por ano com carga variável ou 25
horas por ano a 100% da classificação.
Esse tipo de energia está disponível por um número ilimitado de horas de
operação anual em aplicações de carga variável. As aplicações que requerem
qualquer operação paralelamente à fonte normal de energia, utilizando-se carga
constante, estão sujeitas às limitações de tempo de funcionamento. Utilizando essa
classificação de energia, os grupos geradores podem operar, juntamente com a
fonte convencional, por até 750 horas por ano, em níveis de energia que não
excedam os valores da classificação. Uma capacidade de sobrecarga de 10% lhes é
disponibilizada por um período de 1 hora dentro de um período de 12 horas de
operação, porém, estas horas de utilização de sobrecarga, não deverão exceder 25
horas por ano.
Para qualquer aplicação que requeira mais do que 750 horas de operação por
ano deve-se utilizar a Classificação de Energia de Carga Básica.
27
2.3.3 Classificação de Energia de Carga Básica (Classificação de Energia Contínua)
A classificação de energia de carga básica aplica-se ao fornecimento contínuo
de energia para uma carga de até 100% da classificação básica por um número
ilimitado de horas. Não há nenhuma capacidade de sobrecarga sustentada
disponível nesta classificação. Esta classificação aplica-se para a operação de carga
básica da fonte normal de energia. Nestas aplicações, os grupos geradores são
operados em paralelo com a fonte normal de energia e sob carga constante durante
períodos prolongados.
Enfim, dentre as diferentes classificações de energia, tem-se uma série de
requisitos específicos que justificam a aquisição de sistemas de geração local de
energia elétrica.
2.4 Considerações Sobre o Local
Um dos aspectos que deve ser levado em consideração para que a instalação
de um gerador seja feita de forma adequada, é sua localização.
Determinar se o grupo gerador ficará localizado dentro ou fora do edifício que
receberá sua energia, é muito importante uma vez que, o custo total e a facilidade
de instalação do sistema de energia elétrica, dependem do arranjo e da localização
física de todos os elementos do sistema (grupo gerador, tanques de combustível,
dutos e defletores de ventilação, acessórios, etc.).
Verificar se o local de instalação do gerador oferece: acesso para
manutenção e inspeções gerais, segurança contra incêndio, inundação e
vandalismo, dentre outras, são algumas exigências que devem ser contempladas
para que essas máquinas operem com segurança.
2.4.1 Considerações Sobre o Local Externo
O acesso para a realização de grandes reparos, substituição de grandes
componentes (tais como radiador ou alternador) ou recondicionamento, devem ser
considerados no projeto da instalação de grupos geradores próximos a outros
equipamentos ou estruturas. Se for necessário um grande serviço devido a um
grande número de horas de operação ou por causa de falha de certos componentes,
28
as entradas de acesso podem se tornar críticas caso alguns cuidados não sejam
tomados para que o local de instalação ofereça: boa acessibilidade, preservação do
equipamento e do meio ambiente. Por exemplo, o escape do motor deve ser
direcionado para longe de ventilações e aberturas do edifício, para que os gases
poluentes despejados não prejudiquem pessoas. Aterramento e proteção contra
raios são outros aspectos que devem ser considerados.
2.4.2 Considerações Sobre o Local Interno
Para sistemas de energia elétrica de emergência, certas normas exigem que
a sala do gerador seja utilizada somente para acomodá-lo. Em relação à área de
trabalho ao redor do equipamento, deve haver pelo menos 1 m de espaço livre.
Além disso, o projeto da instalação deverá prever o acesso para grandes trabalhos
(como recondicionamento ou substituição de componentes, como um radiador, por
exemplo).
A ventilação também é um fator muito importante para a instalação de um
grupo gerador, pois, sendo insuficiente, pode provocar temperaturas elevadas no
local e prejudicar alguns elementos do equipamento. Em um projeto ideal de sala, o
ar é insuflado diretamente do exterior, através de aberturas consideráveis no local
(maiores que 1 m) e, por meio de ventiladores, o ar passa pelo equipamento e é
expelido pela parede oposta. Porém, nem sempre é possível promover aberturas no
local, sendo necessários ventiladores e/ou exaustores de maior potência para
promover a ventilação adequada da sala.
A localização ideal para um gerador no interior de um edifício, é aquela que
permite o acesso para a entrega e instalação do produto sem maiores dificuldades,
em relação ao espaço físico disponível, e que possibilite a realização de serviços
(como limpeza, por exemplo) e manutenção, posteriormente. Portanto, a localização
lógica e coerente, para um grupo gerador no interior de um edifício, é no andar
térreo, próximo a um estacionamento ou pista de acesso, pois estes locais,
geralmente, são amplos. Em locais internos, geralmente, são requeridas salas que
disponham de ventilação, logo, fornecer fluxo de ar para o interior da sala pode ser
um problema. O ideal seria que a sala tivesse duas paredes externas, opostas entre
si, de forma que o fluxo do ar de entrada fluísse sobre o grupo gerador e fosse
levado para fora através da parede oposta, no lado do radiador da unidade.
29
2.5 Considerações Ambientais
2.5.1 Emissão e Atenuação dos Níveis de Ruídos
Os níveis de ruído emitidos devem ser estabelecidos no início do projeto
preliminar, o que nem sempre ocorre, pelo fato de alguns fatores não serem
considerados ou previstos como, por exemplo, a indicação do nível de ruído,
fornecida pelo fabricante, pode não representar o nível de ruído real do equipamento
por ter sido negligenciada alguma fonte de ruído significativa, tal como o ventilador
de arrefecimento, ou a não consideração do fato de que em ambientes fechados
cria-se um campo reverberante, intensificando-se assim os níveis de pressão sonora
no interior desses ambientes.
Geralmente, os métodos de controle de ruídos resultam em um custo
considerável e aumentam a área física necessária para a instalação do gerador. Na
maioria dos casos, os métodos utilizados para se efetuar o controle de ruído, alteram
ou redirecionam a trajetória de propagação do ruído emitido, por meio de
atenuadores sonoros, barreiras acústicas, etc.
2.5.2 Emissões de Gases do Escape de Motores
Os Grupos Geradores, independentemente de suas aplicações, podem estar
sujeitos a normas de controle de emissões de gases do escape do motor. Para
entrar em conformidade com as normas de emissões, geralmente, precisa-se de
permissões especiais. Certas localidades podem ter normas específicas exigindo o
uso de motores alimentados a gás ou estratégias de pós-tratamento dos gases de
escape para motores diesel. A Tab. 2.1 apresenta as emissões típicas de escape de
motores diesel para Grupos Geradores de 40 a 2000 kW sem tratamento dos gases
de escape que podem ser usadas para fins de estimativas.
30
TABELA 2.1 - Emissões típicas de escape de motores diesel
Critério sobre poluentes
Gramas / BHP-HR
HC (Total de Hidrocarbonetos não queimados)
0,1–0,7
NO x (Óxidos de Nitrogênio como NO2 )
6,0–13,0
CO (Monóxido de Carbono)
0,5–2,0
PM (Partículas de Materiais)
0,25–0,5
SO2 (Dióxido de Enxofre)
0,5–0,7
2.6 Sistemas de Partida de Motores
Trantando-se de geradores, geralmente suas partidas são através de
baterias, geralmente são utilizadas as de 12 v ou 24 v. Os grupos geradores
menores utilizam sistemas de 12 volts enquanto que as máquinas maiores usam
sistemas de 24 volts. As baterias devem ter capacidade suficiente (Ampéres de
Partida a Frio - APF) para fornecer a corrente para o giro do motor, a qual é indicada
na folha de especificações do grupo gerador. Para a maioria dos sistemas, é
desejável manter as baterias plenamente carregadas, quando o grupo gerador não
estiver funcionando, através de um carregador de bateria, tipo líquida, alimentado
pela fonte normal de energia. Os carregadores de bateria líquida são exigidos para
sistemas standby.
2.6.1 Baterias e Carregadores de Bateria
A escolha e a manutenção correta das baterias e do carregador de bateria
são essenciais para a confiabilidade do sistema. Talvez o subsistema mais crítico de
um grupo gerador seja o sistema de baterias para a partida do motor e controle do
grupo gerador. O sistema consiste de baterias, um carregador de bateria, que é
acionado pela fonte normal de energia elétrica durante o tempo em que o grupo
gerador estiver em espera, e um alternador de carga das baterias, que é acionado
pelo motor que carrega as baterias e fornece a energia para o sistema de controle
quando o grupo gerador está funcionando (ver Fig. 2.1).
31
FIGURA 2.1 – Sistema de baterias de um grupo gerador.
As baterias devem estar tão próximas, quanto possível do grupo gerador,
para minimizar a resistência no circuito de partida. A localização deve permitir fácil
acesso de serviço às baterias e minimizar sua exposição à água, sujeira e óleo, deve
permitir também ampla ventilação para que os gases explosivos gerados pelas
baterias possam ser dissipados.
A capacidade necessária do sistema de baterias depende do tamanho do
motor, das temperaturas mínimas esperadas do líquido de arrefecimento do motor,
do óleo lubrificante e sua viscosidade, do número necessário de baterias e a
duração dos ciclos de partida.
2.7 Montagem dos Isoladores de Vibração
Estruturas vibratórias criam ondas de pressão sonora (ruído) no ar ao seu
redor. Os tipos de conexões entre alguns elementos e o grupo gerador podem
causar vibrações na estrutura do edifício, gerando assim, ruído. Geralmente, estes
elementos são: o duto de descarga de ar do radiador, a tubulação de escape, a
tubulação do líquido de arrefecimento, as linhas de combustível, etc. Além disso, as
próprias paredes do gabinete de um grupo gerador podem vibrar e provocar ruído. A
montagem de um grupo gerador sobre isoladores de vibração reduz eficientemente a
transmissão de vibrações assim como conexões flexíveis com o tubo de escape,
duto de ar, linhas de combustível, tubo do líquido de arrefecimento e conduítes da
fiação, etc. Todas as aplicações de grupo gerador requerem o uso de conexões
flexíveis com o mesmo. Para reduzir as vibrações transmitidas ao edifício ou à
32
estrutura de montagem, os grupos geradores são freqüentemente montados sobre
isoladores de vibração. Estes isoladores podem ser de mola (ver Fig. 2.2) ou coxins
de borracha.
FIGURA 2.2 – Gerador montado sobre isoladores de vibração.
A capacidade de suporte de peso e o posicionamento correto dos isoladores
são fundamentais para seu desempenho. No caso de grupos geradores maiores
com tanques sob a base, os isoladores freqüentemente são instalados entre o
tanque e a estrutura da base.
O projeto de instalação deve prover uma fundação apropriada para suportar o
grupo gerador e evitar que os indesejáveis níveis de energia resultantes da vibração
do grupo gerador sejam transmitidos à estrutura do edifício. Além disso, a instalação
deve assegurar que a infra-estrutura de suporte do grupo gerador não permita que
suas vibrações sejam transmitidas às partes estacionárias do equipamento. A
negligência ao isolamento destes pontos de interconexão física e elétrica pode
resultar em danos por vibração ao edifício e/ou ao grupo gerador, bem como falhas
do equipamento em serviço.
O motor, o alternador e outros equipamentos integrados ao grupo gerador são
geralmente montados no conjunto da estrutura da base, ou skid. O skid é uma
estrutura rígida que garante a integridade estrutural e oferece um grau de isolamento
de vibrações. A fundação, o piso e o teto devem ser capazes de suportar o peso do
grupo gerador montado e seus acessórios (como um tanque de combustível sob a
base), bem como resistir às cargas dinâmicas e não transmitir ruídos e vibrações
indesejáveis.
33
2.8 Provisões para a Fundação
Para muitas aplicações, não é necessária uma fundação sólida para um grupo
gerador. Se a transmissão das vibrações para o edifício não for um problema, a
questão principal será a instalação do grupo gerador de modo que seu peso seja
suportado apropriadamente e que a manutenção da unidade seja feita facilmente.
Por outro lado, quando é preciso montar um grupo gerador sobre uma fundação
para reduzir a transmissão de vibrações ao edifício, outras considerações são
necessárias.
2.8.1 Fundação para Isolamento de Vibrações
Primeiramente deve ser colocada uma base de concreto sobre o piso para
elevar o Grupo Gerador a uma altura conveniente para os serviços e facilitar a
limpeza em torno da unidade. Essa base deve ser construída com concreto
reforçado, com força de compressão de pelo menos 17.200 kPa (2.500 psi), deve ter
pelo menos 150 mm (6 polegadas) de profundidade e estender-se pelo menos em
150 mm para fora da estrutura em todos os lados para que sejam determinados o
comprimento ( l ) e a largura ( w ) da fundação.
O peso ( W ) da fundação deve ser pelo menos 2 vezes o peso do grupo
gerador em si, para resistir dinamicamente às cargas (o peso do combustível em um
tanque sob a base não é considerado no peso exigido da fundação de isolação de
vibrações, porque existem isoladores entre o tanque e o grupo gerador.).
Os isoladores de vibração devem ser fixados na base de montagem com
parafusos do tipo J ou L, para uma melhor fixação. A base de montagem do grupo
gerador deve ser nivelada e plana para permitir a montagem e os ajustes corretos do
sistema de isolamento de vibrações.
Os grupos geradores que não têm recursos integrados de isolamento devem
ser instalados com equipamentos de isolamento de vibrações como coxins, molas ou
isoladores pneumáticos.
O uso de parafusos para fixar diretamente no solo ou na fundação, um Grupo
Gerador que não tenha isoladores integrados, resultará em excesso de ruídos e
34
vibrações, e possíveis danos ao grupo gerador, ao solo e a outros equipamentos.
As vibrações também podem ser transmitidas através da base do edifício e danificar
sua estrutura. A seleção dos isoladores é feita, principalmente, com base no peso
total do grupo gerador.
2.8.1.1 Fundação
A altura da fundação pode ser determinada através da seguinte equação
h=
Wm
l . d .w
(2.1)
em que h é a altura da fundação em metros; l o comprimento da fundação
em metros;
w a largura da fundação em metros; d a densidade do concreto (2322
kg/m3); e Wm a massa total do grupo gerador em kg. A Fig. 2.3 mostra como a
fundação de isoladores deve ser feita corretamente.
FIGURA 2.3 – Fundação típica de isoladores de vibrações.
35
O peso total do grupo gerador ( W p ), líquido de arrefecimento, combustível e
fundação, geralmente, resulta em uma carga sobre o solo (SBL) menor do que 96
kPa (9800 kgf/m2). Embora dentro da capacidade de carga da maioria dos solos,
deve ser calculada sempre a SBL permitida, incluindo o peso do líquido de
arrefecimento, do lubrificante e do combustível (se aplicável). A SBL permitida pode
ser calculada utilizando as equações:
SBLpermitida ( psi ) =
SBL permitida (kPa) =
Wp
l .w . 144
W p .(20,88)
(2.2)
(2.3)
l .w
Enquanto que a SBL efetiva é dada por:
SBLefetiva =
Peso total
l.w
(2.4)
Para uma melhor compreensão um exemplo será desenvolvido.
Exemplo: O peso total de um grupo gerador de 700 kW é de 49033,25 N (incluindo o
líquido de arrefecimento e lubrificantes), aproximadamente. O skid tem 2,8 m de
comprimento por 1,20 m de largura.
Determinação de l e w
Como a base deve exceder pelo menos 0,15 m para todos os lados tem-se:
l = 2,80 + 2.(0,15) = 2,95 m
w = 1, 20 + 2.(0,15) = 1,5 m
O peso da fundação deve ser pelo menos o dobro do peso úmido do gerador,
tem-se então:
36
Wp = 49033,25 N
Peso da fundação = 2.(49033,25) = 98066,5 N
Peso total = Pesogerador + Peso fundação = 98066,5 + 49033,25 = 147099,75N
Determinação das
SBLpermitida =
SBLpermitida =
SBL permitida e SBLefetiva
Wp .(20,88)
l .w
(kPa)
49033, 25.(20,88)
2,95 . 1,5
SBL permitida = 231,37 kPa
SBLefetiva =
Peso total
l.w
SBLefetiva =
147099, 75
≅ 33, 24 kPa
2,95 . 1,5
2.9 Sistema de Escape e Silencioso
Basicamente, dois elementos determinam a escolha do sistema de escape e
do silencioso: o nível de ruído e a acomodação do movimento relativo entre o
sistema de escape e o grupo gerador. A seleção do sistema de escape e do
silencioso também depende do local onde o grupo gerador será instalado: interno ou
37
externo. Os sistemas internos com longos percursos de tubo de escape requerem
tolerância à expansão para evitar danos ao sistema de escape e nos coletores de
escape ou nos turbocompressores do motor. As regulamentações de controle de
ruídos normalmente determinam as escolhas do tipo de silencioso. As opções de
silenciosos são classificadas como industrial, residencial ou crítica, dependendo de
sua atenuação.
A função do sistema de escape é conduzir com segurança os gases de
escape do motor para fora do edifício e dispersar a fumaça, fuligem e isolar o ruído
do escape de pessoas e edifícios. O sistema de escape deve ser projetado para
minimizar a contrapressão no motor. A restrição excessiva ao escape resultará em
aumento no consumo de combustível, em temperaturas do escape além do normal,
em falhas devido a essas temperaturas anormais do escape e em excesso de
fumaça preta.
Todos os componentes que se conectam fisicamente ao grupo gerador
devem ser flexíveis para absorver o movimento de vibração sem danos. Alguns dos
componentes que requerem isolamento são: o sistema de escape do motor, as
linhas de combustível, a fiação da carga, a fiação de controle, o grupo gerador, os
dutos de ar de ventilação, entre outros. O isolamento do sistema de escape é feito
instalando-se uma tubulação flexível na saída de escape. Essa tubulação deve ser
de aço inoxidável corrugado sem costura, com pelo menos, 610 mm de
comprimento, para permitir a expansão térmica e o movimento de vibração do Grupo
Gerador sempre que este estiver montado sobre isoladores de vibração. Os grupos
geradores menores, com isolamento de vibração integrado e parafusado diretamente
no solo, devem ser conectados por tubulações de escape semelhantes às anteriores
só que em tamanho menor, pelo menos 457 mm de comprimento.
A tubulação flexível de escape não deve ser usada para formar dobras ou
para compensar o alinhamento incorreto da tubulação de escape e sim, como dito
anteriormente, para garantir a flexibilidade da tubulação de modo a absorver o
movimento de vibração sem maiores danos, e permitir a expansão térmica.
Para reduzir a corrosão proveniente da condensação, deve ser instalado um
silencioso tão próximo quanto possível do motor para que este aqueça rapidamente.
A localização do silencioso próximo ao motor também melhora a atenuação sonora
do silencioso. Os raios de curvas do tubo devem ser os mais longos possíveis.
38
O tubo de escape deve ser do mesmo diâmetro nominal que a saída de
escape do motor, ou ligeiramente mais largo em todo o sistema de escape, nunca
mais estreito, principalmente para não aumentar a contrapressão de escape. Não
deve ser também muito largo, pois, mais do que o necessário, está mais sujeito à
corrosão devido à condensação do que uma tubulação mais estreita, além do que,
tubos excessivamente largos também reduzem a velocidade de escape dos gases
para a dispersão na atmosfera.
Ganchos ou suportes isolados devem suportar os silenciosos e a tubulação
como mostrado na Fig. 2.4.
FIGURA 2.4 – Silencioso e tubulação de escape suspensos por suportes (ilhós).
Todos os componentes do sistema de escape do motor devem possuir
barreiras para evitar o contato acidental, ser isolados termicamente para evitar
queimaduras também por contato acidental, evitar o acionamento de dispositivos de
detecção de incêndio e borrifadores caso haja um aquecimento anormal da sala,
reduzir a corrosão devido à condensação e reduzir a quantidade de calor irradiado
para a sala do gerador.
A instalação da tubulação de escape deve ser feita pelo menos a 2,3 m acima
do solo, para que contatos acidentais sejam evitados e pelo menos 230 mm distante
de construções inflamáveis. O escape de um motor diesel é quente e contém fuligem
e outros contaminantes que podem aderir nas superfícies vizinhas, por isso a
instalação da saída do escape deve ser direcionada para fora das entradas de ar de
39
ventilação e direcionado para o teto de um edifício ou superfícies inflamáveis. Se o
ruído for um problema, deve ser direcionado para fora dos locais críticos.
As juntas de expansão, os coletores de escape do motor e as carcaças de
turbocompressores nunca devem ser isolados, a menos que arrefecidos pelo líquido
de arrefecimento. O isolamento dos coletores de escape e dos turbocompressores
pode
resultar
em
temperaturas
que
podem
destruir
estes
componentes,
especialmente em aplicações onde o motor funcione durante um grande período. É
necessário utilizar juntas de expansão do escape para absorver as dilatações ao
longo do tubo. As juntas de expansão devem ser colocadas em cada ponto em que
o tubo de escape muda de direção.
O sistema de escape deve ser suportado de modo que as dilatações sejam
direcionadas para longe do grupo gerador. As saídas horizontais da tubulação de
escape devem ser voltadas para baixo, cortadas em ângulo e protegidas com redes,
longe do motor, direcionadas para portas de saída ou para um coletor de
condensação. Um coletor de condensação e um bujão devem ser colocados em
pontos onde a tubulação eleva-se verticalmente para cima.
A contrapressão do escape não deve exceder a contrapressão permitida
especificada pelo fabricante do motor. Deve então, ser estimada antes da conclusão
da disposição do sistema de escape e ser medida na saída do escape com o motor
funcionando sob carga plena antes que o grupo seja colocado em serviço. Uma
contrapressão excessiva reduz a potência e a vida útil do motor e pode resultar em
altas temperaturas do escape e em fumaça. É altamente recomendável que o
sistema de escape seja dirigido para cima, tão alto quanto possível, no lado dos
ventos dominantes para que a dispersão dos gases de escape seja maximizada.
Algumas normas especificam que a saída dos gases de escape termine a uma
distância de pelo menos 3 metros da linha da propriedade, 1 metro de uma parede
externa ou teto, 3 metros de aberturas no edifício e pelo menos 3 metros acima de
terrenos inclinados adjacentes. A Fig. 2.5 mostra, através de um exemplo, de como
a saída dos gases deve ser disposta corretamente.
40
FIGURA 2.5 – Sistema de escape disposto corretamente.
Os gases de escape também devem ser conduzidos para o lado de descarga
de ar do radiador para reduzir a possibilidade de retornarem à sala do grupo gerador
por força do ar de ventilação
2.9.1 Dimensionamento do Sistema de Escape
Para dimensionar um sistema de escape corretamente, é preciso calcular as
perdas de carga oriundas das singularidades do duto como cotovelos, tubos
flexíveis, silencioso, etc., e verificar se a contrapressão de escape consegue
transpor as perdas provenientes da disposição da tubulação. Um exemplo será
mostrado para facilitar o entendimento.
Exemplo: A disposição de um sistema de escape é mostrada a seguir na Fig. 2.6, a
qual possui um tubo flexível com diâmetro de 0,125 m por 6,10 m de comprimento
na saída de escape do motor, um silencioso de grau crítico com diâmetro de entrada
de 0,15 m; 6,10 m de tubo com diâmetro de 0,15 m e um cotovelo com raio longo de
0,15 m. Pelas especificações do grupo gerador, o fluxo do gás de escape do motor é
de 76,9 m3/min e sua contrapressão máxima de escape permitida é de 1041,4 mm
de coluna de água.
41
FIGURA 2.6 – Exemplo para cálculo.
1º passo: Calcular a contrapressão de escape proporcionada pelo silencioso através
do gráfico 2.1. Para isso deve-se calcular, primeiramente, a área da seção
transversal da entrada do silencioso. Como o silencioso possui seção circular, temse:
Ss il =
Para este caso Ss il ≅ 0, 018 m
π .d 2
(2.5)
4
2
2º passo: Obter a velocidade do gás de escape em metros por min (m / min)
dividindo-se o fluxo do gás de escape pela área da entrada do silencioso. Nesse
3
caso, a vazão do gás fornecida pelo fabricante é de 76,9 m / min . Dividindo-se
pela área de entrada do silencioso, que para este caso é de, aproximadamente,
0, 018 m 2 já que seu diâmetro é de 0,15 m , então a velocidade do gás é de,
aproximadamente, 4216, 73 m / min .
3º passo: Calcular a contrapressão causada por este fluxo no silencioso utilizado.
Utilizando-se um silencioso de grau crítico, sua contrapressão, de acordo com o
42
gráfico 2.1 será de, aproximadamente,
546,1 mm H 2O (milímetros de coluna de
água).
GRÁFICO 2.1 - Contrapressão no silencioso x Velocidade do gás em um escape
típico.
4º passo: Calcular os comprimentos equivalentes de todas as conexões e seções
dos tubos flexíveis utilizando a Tab. 2.2.
43
TABELA 2.2 - Comprimentos equivalentes de conexões de tubos em pés (metros)
Tamanho nominal dos tubos em polegadas
Tipo da
conexão
2
2,5
3
3,5
4
5
6
8
10
12
14
16
18
Cotovelo
5,2
6,2
7,7
9,6
10
13
15
21
26
32
37
42
47
(1,6)
(1,9)
(2,3)
(2,9)
(3,0)
(4,0)
(4,6)
(6,4)
(7,9)
(9,8)
(11,3)
(12,8)
(14,3)
4,6
5,4
6,8
8
9
11
13
18
22
26
32
35
40
(1,4)
(1,6)
(2,1)
(2,4)
(2,7)
(3,4)
(4,0)
(5,5)
(6,7)
(7,9)
(9,8)
(10,7)
(12,2)
3,5
4,2
5,2
6
6,8
8,5
10
14
17
20
24
26
31
(1,1)
(1,3)
(1,6)
(1,8)
(2,1)
(2,6)
(3,0)
(4,3)
(5,2)
(6,1)
(7,3)
(7,9)
(9,4)
2,4
2,9
3,6
4,2
4,7
5,9
7,1
6
8
9
17
19
22
(0,7)
(0,9)
(1,1)
(1,3)
(1,4)
(1,8)
(2,2)
(1,8)
(2,4)
(2,7)
(5,2)
(5,8)
(6,7)
da
10
12
16
18
20
25
31
44
56
67
78
89
110
entrada
(3,0)
(3,7)
(4,9)
(5,5)
(6,1)
(7,6)
(9,4)
(13)
(17)
(20)
(23,8)
(27,1)
(33,5)
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
(0,9)
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
(1,2)
(1,2)
(1,2)
(1,2)
Padrão
de 90°
Cotovelo
com raio
médio
Cotovelo
com raio
longo de
Cotovelo
de 45°
“T”, lado
ou da
íd
Tubo
flexível
Tubo
(1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2)
flexível
Fonte: Manual de Aplicação - Grupos Geradores arrefecidos à água
Para este exemplo tem-se:
1) tubo flexível de 0,125 m ≈ 4 ft (1,22 m);
2) cotovelo com raio longo de 0,15 m ≈ 10 ft (3,048 m);
3) 20 ft de tubo de 0,15 m de diâmetro ≈ 20 ft (6,096 m).
5º passo: Calcular a contrapressão no fluxo de escape por unidade de comprimento
do tubo para cada diâmetro nominal de tubo utilizado no sistema através do gráfico
2.2.
44
GRÁFICO 2.2 - Contrapressão de escape em diâmetros de tubos.
Neste exemplo são utilizados tubos com diâmetros de 0,125 m e 0,15 m.
Entra-se com o valor do fluxo de escape (m3/min) no gráfico 2.2 e o relaciona com os
45
diâmetros das tubulações (linhas inclinadas). Para este caso, o tubo de 0,125 m
proporciona uma contrapressão de aproximadamente 8, 64 mm H 2O / ft (milímetros
de coluna de água por pé) e o tubo de 0,15 m uma contrapressão de cerca de
3,5 mm H 2O / ft .
6º passo: Somar todas as contrapressões dos elementos do sistema.
1) tubo flexível de 0,125 m ≈ (4 . 8, 64) = 34,56 mm H 2O
2) cotovelo de raio longo de 0,15 m ≈ (10 . 3,5 ) = 35 mm H 2O
3) 20 pés de tubo de 0,15 m ≈ ( 20 . 3,5 ) = 70 mm H 2O
4) silencioso ≈ 546,10 mm H 2 O
Restrição total = 685, 66 mm H 2O
Portanto, o cálculo indica que a disposição da tubulação é adequada em
termos de contrapressão de escape, uma vez que a soma das contrapressões é
menor que a contrapressão máxima permitida fornecida pelo fabricante que neste
caso é de 1041, 4 mm H 2O .
2.10 Ventilação
A ventilação da sala do gerador é necessária para remover o calor gerado
pelo motor, alternador e outros equipamentos geradores de calor do grupo gerador,
bem como para remover gases potencialmente perigosos de escape e fornecer o ar
para a combustão. Um projeto de ventilação inadequada resulta em altas
temperaturas ao redor do grupo gerador, o que pode elevar o consumo de
combustível, reduzir o desempenho do grupo gerador, causar falhas prematuras dos
componentes e superaquecer o motor, além de oferecer más condições de trabalho
no ambiente da máquina.
A escolha dos locais de entrada e de saída da ventilação é essencial para o
funcionamento correto do sistema. O ideal é que a admissão e o escape permitam
que o ar de ventilação seja forçado a fluir através de toda a sala do gerador. Os
46
efeitos dos ventos predominantes devem ser levados em conta ao se definir a
localização da saída do ar. Estes efeitos podem reduzir seriamente o desempenho
do radiador. Se a velocidade e a direção do vento for uma questão a ser
considerada, podem ser utilizados anteparos ou barreiras para impedir que o vento
sopre contra a saída do ar de escape do motor. Deve-se evitar também que os
gases de escape da ventilação penetrem em uma área de recirculação do edifício,
pois o ar de ventilação poluído com poeira, partículas ou outros materiais pode exigir
filtros especiais no motor e/ou no alternador para operação e arrefecimento corretos.
A velocidade do ar de admissão na sala do grupo gerador não deve ser muito
alta, caso contrário os grupos geradores poderão succionar, principalmente, poeira
ou chuva para a sala do grupo gerador, quando estiverem funcionando. Um bom
projeto deve limitar a velocidade do ar de entrada entre 150 e 220 m/min. Para
calcular-se então, corretamente, o fluxo de ar necessário para manter um aumento
específico de temperatura na sala do gerador utiliza-se a seguinte equação:
m=
Q
c p . ∆T . ρ
(2.5)
Em que:
m → taxa do fluxo de ar para a sala (m3 / min)
Q → calor dissipado na sala pelo grupo gerador e outras fontes de calor
( MJ / min) ;
c p → calor específico do ar à pressão constante ( 1,01 . 10−3 MJ / kg °C ) ;
∆T → aumento da temperatura na sala do grupo gerador sobre a
temperatura ambiente externa ( °C );
ρ → densidade do ar ( 1, 21 kg / m3 )
Admitindo-se esse valores para
m=
c p e ρ do ar, tem-se:
818, 26 . Q
Q
(m3 / min)
=
(1, 01 . 10 ) . (1, 21 ). ∆T
∆T
−3
(2.6)
47
2.10.1 Sistemas de Ventilação
Sistemas de ventilação têm funções variadas: promover a circulação de ar
condicionado (resfriado ou aquecido) para manter conforto humano em ambientes;
remover ar contaminado de ambientes; remover, com auxílio de uma corrente de
gás, particulado sólido gerado em processos industriais; promover a filtragem de ar
de ambientes críticos, etc. Geralmente, são constituídos de ventiladores, dutos, aos
quais os ventiladores estão conectados, e elementos auxiliares que têm uma função
específica. Alguns desses elementos auxiliares são: filtros, que são aplicados para
remover pó, particulado sólido, contaminantes e odor do escoamento de gás;
singularidades dos dutos, que abrangem, cotovelos, junções, derivações, etc;
abafadores de ruído, os quais são aplicados para reduzir o nível de ruído produzido
pelo ventilador; difusores de ventilação, que são os elementos responsáveis por
distribuir ou remover adequadamente o ar dos ambientes condicionados,
geralmente, instalados nas extremidades dos dutos, entre outros.
Para dimensionar um sistema de ventilação de um grupo gerador, deve-se
conhecer o calor irradiado pelo grupo gerador e a elevação máxima de temperatura
permitida no recinto, para que assim determine-se o fluxo total de ar necessário e
então sejam especificados os elementos (exaustores ou ventiladores) responsáveis
por condicionar o ambiente termicamente. Um sistema de ventilação bem projetado
é aquele que, minimizando os custos de investimento e operação, distribui o gás, de
acordo com as especificações, para vários ambientes ao qual está conectado, opera
com perda de carga reduzida e não gera ruído intenso e prejudicial à saúde dos
indivíduos que freqüentam ou habitam sua área de atuação. O exemplo a seguir,
mostra, passo a passo, os procedimentos que devem ser realizados para determinar
o fluxo de ar de ventilação necessário para a sala do gerador.
Exemplo: Um grupo gerador irradia para a sala que o contém 72,1 kW. O silencioso
e, cerca de 3 metros do tubo de escape, com diâmetro de 0,125 m, também estão
localizados na sala do gerador. Calcule o fluxo de ar necessário para limitar a
elevação da temperatura do ar em 13 ºC.
48
TABELA 2.3 - Perdas de calor a partir de tubos de escape e silenciosos não
isolados.
Diâmetro do tubo
Calor do tubo
Calor do silencioso
em polegadas (mm)
em BTU/min.pé (kJ/min.metro)
em BTU/min (kJ/min)
1,5 (38)
47 (162)
297 (313)
2 (51)
57 (197)
490 (525)
2,5 (64)
70 (242)
785 (828)
3 (76)
84 (291)
1.100 (1.160)
3,5 (98)
96 (332)
1.408 (1.485)
4 (102)
108 (374)
1.767 (1.864)
5 (127)
132 (457)
2.500 (2.638)
6 (152)
156 (540)
3.550 (3.745)
8 (203)
200 (692)
5.467 (5.768)
10 (254)
249 (862)
8.500 (8.968)
12 (305)
293 (1.014)
10.083 (10.638)
Fonte: Manual de Aplicação - Grupos Geradores arrefecidos à água
1º passo: Somar todas as fontes de entrada de calor para a sala.
Através da Tab. 2.3 determina-se a perda de calor pelo tubo de escape de
0,125 m que é de
457 kJ / min.m e 2638 kJ / min pelo silencioso.
2º passo: Somar as entradas de calor para a sala:
Calor irradiado pelo grupo gerador = 72 kW = 4094,52 kJ / min
Calor pelo tubo de escape = (10 . 457) = 4570 kJ / min
Calor pelo silencioso = 2638 kJ / min
Total do calor para a sala do gerador = 11302,52 kJ / min
49
O fluxo de ar necessário para remover o calor irradiado para a sala, através
do gerador, é proporcional ao calor total de entrada dividido pela elevação permitida
da temperatura do ar da sala, isto é
m=
818, 26 . Q
818, 26 . 11302,52 . 10−3
=
≅ 711, 42 m3 / min
13
∆T
2.11 Ruídos do Grupo Gerador
As aplicações de grupo gerador estão sujeitas a problemas relacionados com
ruídos. Por isso, foram criadas normas e padrões para proteger pessoas e usuários
contra esses níveis indesejáveis de ruídos. Em geral, os níveis de ruído exigidos no
perímetro de uma propriedade devem estar entre 50 dB(A) e 60 dB(A), dependendo
da hora de ocorrência, enquanto os níveis de ruído de um grupo gerador, que não
possua regulamentações em sua fabricação, podem chegar a 100 dB(A) ou mais. O
ruído do grupo gerador pode ser amplificado pelas condições do local, ou então,
uma situação não tão freqüente, o nível de ruído existente no local pode impedir que
o grupo gerador atinja os níveis requeridos de desempenho de ruído.
O nível de ruído produzido por um grupo gerador no perímetro de uma
propriedade será previsível se o grupo gerador for instalado num ambiente de campo
aberto, no qual não existem paredes ou obstáculos que promovam amplificação do
ruído produzido pelo grupo gerador, o que faz com que, a cada duplicação de
distância tenha-se uma redução de 6 dB(A) no nível de ruído.
As regulamentações de ruídos geralmente são criadas em função de
reclamações. O alto custo para adequar um recinto acusticamente incentiva a
preocupação com os requisitos de desempenho sonoro ainda no início do projeto e a
instalação de dispositivos para atenuação dos níveis de ruídos, em termos de
custo/benefício. Os dispositivos mais tradicionais utilizados para atenuar os ruídos
emitidos de uma sala para o exterior são silenciadores, os quais são colocados nas
entrada e saída do ar de ventilação.
50
FIGURA 2.7 – Silenciadores resistivos.
51
CAPÍTULO 3
ABSORÇÃO SONORA, PERDA DE TRANSMISSÃO E CONTROLE DE RUÍDO
__________________________________________________________________
O Controle de Ruído é uma tecnologia multidisciplinar que visa obter um nível
de ruído aceitável em determinado ambiente, consistente com os aspectos
econômicos, operacionais, legais, médicos, psicológicos e culturais (BISTAFA,
2006). Para que se possa controlar ruídos, é preciso entender de que forma este
afeta o homem e saber quais são, em particular, as reações do ouvido e da audição
a estímulos acústicos, necessitando-se compreender também o mecanismo de
percepção do ouvido.
3.1 Audibilidade
Audibilidade é a capacidade de perceber sons em determinadas freqüências e
intensidades. A unidade de nível de audibilidade é denominada fone, a qual é a
medida do nível de audibilidade tendo como referência a freqüência de 1000 Hz. Por
exemplo, um nível de audibilidade de 100 fones equivale a 100 dB com 1000 Hz e
aproximadamente a 110 dB com 50 Hz. Existe uma intensidade limite que é o limiar
da audibilidade, porém ela varia de acordo com a freqüência, de tal maneira que
pode-se dizer que se escuta com maior facilidade nas freqüências médias, ao passo
que os sons agudos e graves são atenuados. E quanto menores os níveis de
audibilidade, maiores são as diferenças, ou seja, as curvas são mais íngremes. Essa
é uma das razões para a existência de várias curvas de compensação para
medições.
52
GRÁFICO 3.1 – Mecanismo de percepção do ouvido.
3.2 Curvas de Compensação
A indicação da pressão sonora em decibéis seria suficiente se a sensibilidade
humana independesse da freqüência, o que não ocorre. Um som de 100 dB e
freqüência de 100 Hz, por exemplo, é percebido de forma menos intensa que um
som de 100 dB em 1000 Hz. Para compensar essas variações de sensibilidade com
a freqüência, foram criadas curvas-padrão (A, B, C e D).
Os valores em decibéis indicam as atenuações em relação à freqüência de
referência de 1000 Hz e os dados atenuados são indicados por dB seguido da letra
da curva correspondente (dB(A), dB(B), etc.). Dessa forma, uma fonte sonora de 25
Hz e 50 dB de nível de pressão sonora, corresponde a 5,3 dB(A). Isso significa que
ela é percebida, pelo homem, com a mesma intensidade de uma fonte de 1000 Hz e
5,3 dB. A escala A indica que a escala foi ajustada semelhantemente à forma como
uma pessoa percebe a intensidade do som.
53
GRÁFICO 3.2 - Curvas de compensação
As fontes sonoras usuais não emitem sons em uma única freqüência e sim
em uma determinada faixa. Os instrumentos que medem pressão sonora fazem uma
correção ponderada de acordo com as freqüências predominantes do espectro para
dar um resultado na curva desejada.
Níveis sonoros ponderados (totais ou em bandas de freqüência) são as
medidas mais básicas e elementares para se avaliar o grau de perturbação causado
por ruídos estacionários. Apesar da audibilidade de elevados níveis sonoros estar
mais correlacionada com medições C-ponderadas, utiliza-se as medições Aponderadas, independentemente do nível, na grande maioria das normas e
legislações, pois julga-se que o incômodo e o risco da perda de audição são
melhores avaliados com a escala A.
As curvas de ponderação, assim como suas utilizações, são descritas
subseqüentemente:
•
Curva de ponderação A - usada para níveis de volume sonoro abaixo de 55
fones, unidade de medida [dB(A)];
•
Curva de Ponderação B - usada para níveis de volume sonoro entre 55 e 85
fones, unidade de medida [dB(B)];
54
•
Curva de Ponderação C - usada para níveis de volume sonoro acima de 85
fones, unidade de medida [dB(C)];
•
Curva de Ponderação D - usada para calcular o aumento na perturbação
produzida por sons agudos de alta freqüência, como aqueles gerados pelas
freqüências das aeronaves modernas, unidade de medida [dB(D)].
Para se ter idéia dos ruídos a que o homem fica submetido, algumas fontes e
seus níveis de pressão sonora são apresentados na Tab. 3.1.
TABELA 3.1 – Fontes sonoras e seus respectivos níveis de pressão sonora
Tipos de fonte
dB(A)
Foguete espacial
200
Jato militar
170
Ventilador centrífugo grande (850000 m3/h)
140
Orquestra com 75 músicos / Ventilador axial (170000 m3/h)
130
Moinho de martelo grande
120
Ventilador centrífugo (22000 m3/h)
110
Automóvel em estrada
100
Processador de alimentos
90
Lavadora de pratos
80
Voz em nível de conversação
70
Duto de ar com abafador
40
Voz muito baixa (cochicho)
30
Menor fonte audível
0
Fonte: http://members.tripod.com/caraipora/carac_ouvido_.htm
No que diz respeito ao homem, o som tem a capacidade de afetá-lo sobre
uma série de aspectos psicológicos e fisiológicos. Sons dentro da faixa de 0 a 90
dB(A) apresentam principalmente efeitos psicológicos no homem. Por exemplo, o
som de uma música pode acalmar, alegrar ou até mesmo excitar uma pessoa.
Sons repentinos, mesmo de intensidade reduzida, produzem uma reação de
55
sobressalto no organismo, fazendo com que, a pressão arterial e a pulsação
disparem e os músculos se contraiam.
Acima de 120 dB(A) o som já pode começar a causar algum efeito físico sobre
as pessoas. Podem ocorrer numerosas sensações orgânicas desagradáveis:
vibrações dentro da cabeça, dor aguda no ouvido médio, perda de equilíbrio,
náuseas. A própria visão pode ser afetada pelo som muito intenso, devido à
vibração, por ressonância, do globo ocular. Próximo aos 140 dB(A) pode ocorrer a
ruptura do tímpano. Sons ainda mais elevados, como a explosão da partida de
veículos espaciais, que pode chegar até 175 dB(A), podem danificar o mecanismo
do ouvido interno e causar convulsões. Portanto, a prevenção ao ruído é de
fundamental importância para evitar danos mais sérios ao sistema auditivo: evitar
ambientes ruidosos, adotar práticas silenciosas no trabalho, etc. (BISTAFA, 2006).
A reação das pessoas ao ruído é muito subjetiva e depende de fatores
como a audibilidade, tonalidade, características espectrais, duração, hora de
ocorrência, etc. Por exemplo, no caso de atividades de lazer, concertos em salas
ou ao ar livre, o nível de ruído e o tempo de exposição recomendados são, 90
dB(A) e 4 horas, ao nível do espectador, porém, a descontração do ouvinte pode
provocar menos malefícios caso essa situação se apresentasse em um ambiente
de trabalho. Dessa forma, o que incomoda uma pessoa pode não incomodar a
outra. Fato é que, quanto maiores o ruído e o tempo de exposição a ele, maior será
o grau de perda de audição.
A Tab. 3.2 mostra os níveis de pressão sonora e seus respectivos tempos
de exposição permissíveis.
56
TABELA 3.2 – Níveis de Pressão Sonora e tempos de exposição
N.P.S. dB(A)
Tempo de exposição diária
permissível
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
98
100
102
104
105
106
108
110
112
114
115
08 horas
07 horas
06 horas
05 horas
04 horas e 30 minutos
04 horas
03 horas e 30 minutos
03 horas
02 horas e 30 minutos
02 horas e 15 minutos
02 horas
01 hora e 45 minutos
01 hora e 15 minutos
01 hora
45 minutos
35 minutos
30 minutos
25 minutos
20 minutos
15 minutos
10 minutos
08 minutos
07 minutos
Fonte: GERGRES (2000)
3.3 Controle de Ruído
Todo ruído é um som, porém, nem todo som é um ruído. De acordo com
Gerges (2000), som é a variação de pressão atmosférica dentro dos limites de
amplitude e banda de freqüências aos quais o ouvido humano responde (20 Hz a
20000 Hz). O ruído, por sua vez, é conceituado como um som sem harmonia,
geralmente utilizado com conotação negativa, às vezes, até equivocadamente
conceituado, por alguns autores, como som indesejável, pois acredita-se que o
som emitido deve ter serventia para todas as pessoas que estiverem ao seu
57
alcance, em todas e quaisquer situações, o que, indubitavelmente depende do
contexto, como já foi mencionado inicialmente.
Normalmente, quando se propõe Controle de Ruído em um galpão, em uma
sala, em um recinto qualquer, não se objetiva a eliminação completa do ruído, pois
além de ser de custo elevado, um ambiente muito silencioso gera inquietação em
uma pessoa, pois é necessário que algum ruído audível seja emitido para evitar a
sensação de total privação. Pelo fato de todo o problema de ruído envolver, pelo
menos, uma fonte sonora, uma trajetória e um receptor, o controle pode ser feito,
portanto, nesses três elementos: na fonte e/ou na trajetória e/ou no receptor.
3.3.1 Controle de Ruído na Fonte
O controle de ruído na fonte consiste em introduzir modificações que possam
alterar o processo de geração de ruído de uma determinada fonte sonora. Controlar
um ruído na fonte significa reduzir a eficiência acústica desta, o que implica em
alterações significativas ainda no projeto de máquinas: adicionar amortecimento aos
elementos de máquina de um motor através da inserção de materiais viscoelásticos,
aumentar a rigidez à flexão de um eixo virabrequim para promover menores
amplitudes de vibração e, conseqüentemente, menores níveis de ruído, etc. Caso as
máquinas já estejam em funcionamento, dificilmente um controle deste tipo será
recomendado. Assim, outros métodos de controle de ruído em máquinas têm como
princípio a absorção e/ou o isolamento do fluxo de energia acústica entre a fonte e o
receptor, o que não reduz, na realidade, a eficiência acústica da fonte.
Em alguns casos, é necessário estabelecer um programa de manutenção
periódica do maquinário da empresa que apresenta algum problema de ruído em
função de peças estarem gastas, soltas, haver falta de lubrificação e de ajustes, e
disfunções mecânicas que impliquem na geração desnecessária de ruído. Em outros
casos, como no de algumas engrenagens, a qualidade do material, a seleção do
processo de manufatura e o ajuste na freqüência de engrenamento, contribuem para
uma redução significativa do ruído.
58
FIGURA 3.1 - Engrenagens especiais.
3.3.2 Controle de Ruído na Trajetória
O controle na trajetória baseia-se no uso de barreiras que são colocadas
entre as fontes de ruído e o homem, reduzindo o nível sonoro junto ao mesmo. As
barreiras podem isolar a fonte, enclausurando-a, ou constituírem painéis fixos ou
móveis, construídos com materiais isolantes.
FIGURA 3.2 - Barreiras acústicas.
3.3.2.1. Enclausuramento ou Encapsulamento
O controle de ruído por enclausuramento também é uma solução do problema
na trajetória de propagação do ruído, sendo uma solução recomendada para a
redução de ruído em máquinas já em funcionamento e que não podem sofrer
59
modificações em relação à sua operação como alterar sua freqüência de trabalho ou
sua rotação, por exemplo. Os enclausuramentos reduzem, ou pelo menos tentam
reduzir, a passagem do sinal acústico e sua reflexão. A proteção acústica contra o
ruído gerado por geradores, máquinas e equipamentos, requer a utilização de
paredes e tetos com densidade superficial de massa suficiente para se interpor à
passagem do ruído. As paredes podem ser construídas em alvenaria, em chapas de
aço, madeira, etc., contanto que encubram completamente as fontes de ruído. Em
todo o caso, a parte interna do enclausuramento deve ser revestida com materiais
acústicos absorventes, para reduzir o nível de pressão sonora do campo
reverberante gerado em seu interior. Além disso, podem exigir a instalação de portas
e/ou atenuadores acústicos, para que se permita a ventilação dos motores, dos
equipamentos, sem o vazamento do som para o exterior. Contudo, esta opção de
controle de ruído apresenta algumas desvantagens. A principal delas está no fato de
que, para ser efetiva, quando a vizinhança se encontra muito próxima, as paredes
do sistema devem ser colocadas muito próximas à fonte, dificultando o acesso à
máquina para que sejam feitos reparos e manutenção em geral.
FIGURA 3.3. Enclausuramento de transformadores.
A eficiência e o comportamento de um enclausuramento dependem de três
fatores principais: o volume e o número de aberturas necessárias; Perda de
Transmissão das paredes do enclausuramento; e energia de ruído dentro do
enclausuramento absorvida pelos materiais de revestimento.
60
3.3.3 Controle de Ruído no Receptor
O controle de ruído no receptor é efetuado quando outras técnicas de controle
de ruído não podem ser implementadas de imediato ou até que providências sejam
tomadas para que o nível de ruído do estabelecimento seja reduzido ao limite
permitido, o que o torna um método muito utilizado na redução da dose de ruído a
que trabalhadores ficam expostos diariamente. A utilização de protetores auditivos
então, é a solução mais comum para que sejam evitadas perdas auditivas
permanentes no homem. Podem ser de dois tipos: inserção (intra-auriculares) e
abafador ou concha (extra-auriculares). Em geral os protetores auditivos oferecem
uma atenuação entre 6 dB e 20 dB, nas baixas freqüências, dentre os do tipo
concha e inserção. No entanto, para que se tenha essa garantia, recomenda-se que
sua utilização seja feita de maneira correta. Aceitar usá-lo e durante todo o tempo de
expediente, são algumas recomendações que ajudam na atenuação. Atenuação
essa que depende de vários outros fatores, desde o formato e geometria do protetor
e sua colocação adequada até a experiência, por parte do usuário, na sua utilização.
Em função deste grande número de variáveis, a determinação de atenuação
de um protetor auditivo deve ser feita estatisticamente, levando-se em consideração
fatores como: conforto e nível de redução de ruído oferecidos e o tempo de que
deverá ser utilizado durante o expediente, entre outros. A dificuldade maior em
relação aos do tipo inserção está na colocação adequada e no desconforto
proporcionado por alguns modelos. Os protetores do tipo concha são de fácil
colocação, mas são desconfortáveis em ambientes quentes e para períodos de
longo uso. Contudo, este tipo de controle só é recomendado em última instância,
para os casos em que os níveis de ruído são elevados.
FIGURA 3.4. Protetores auditivos
61
3.4 Absorção Sonora e Perda de Transmissão
Perda de Transmissão e Absorção Sonora são as propriedades que melhor
avaliam o desempenho acústico de um material. A Perda de Transmissão está
relacionada ao Isolamento Acústico, o qual se refere à capacidade de certos
materiais formarem uma barreira, impedindo que a onda sonora (ou ruído) passe de
um recinto a outro. Nestes casos, deseja-se impedir que o ruído alcance o homem.
Normalmente são utilizados materiais de alta densidade superficial (pesados) como,
por exemplo: concreto, vidro, chumbo, etc. É importante mencionar que, o
isolamento de ruído proporcionado por paredes, pisos, divisórias ou partições, tem
como objetivo simplesmente atenuar a transmissão de energia sonora de um
ambiente para outro e que a perda na transmissão efetuada por painéis é fortemente
dependente da freqüência do som incidente. O Isolamento é a função de uma
barreira e Isolação, a característica, a propriedade que indica quão isoladora a
barreira é.
A Perda de Transmissão pode ser, experimentalmente, calculada pela
seguinte Eq. (3.1):
 S 
 ______   ______ 
PT =  NPS 1  −  NPS2  + 10.log  

 

 A2 
(3.1)
em que:
______
NPS 1 → Nível de Pressão Sonora Médio na Câmara Emissora;
______
NPS2 → Nível de Pressão Sonora Médio na Câmara Receptora;
NPS 1, 2
1 n
= 10 log ∑ 10
n i =1
NPSi
10
(3.2)
S DIV → Área superficial da divisória;
A2 → Absorção total da Câmara Receptora (constante de Sabine), definida
como:
A2 =
0,161.V
T2
(3.3)
62
sendo T2 o tempo de reverberação da câmara de recepção e V seu volume.
A Absorção Acústica trata do fenômeno que minimiza a reflexão das ondas
sonoras em um determinado ambiente, ou seja, diminui ou elimina o nível de
reverberação desse ambiente. Nestes casos, se deseja, além de diminuir os níveis
de pressão sonora do recinto, melhorar o nível de inteligibilidade e, contrariamente
aos materiais de isolamento, estes são materiais relativamente leves (de baixa
densidade), fibrosos ou porosos, como, por exemplo, espumas poliéster de células
abertas, fibras cerâmicas, lã de vidro ou de rocha, tecidos, carpetes, etc. Nos
materiais fibrosos, a absorção se dá essencialmente pela dissipação de energia
sonora por atrito, gerado pelo movimento das moléculas do ar no interior do material,
quando a onda sonora incide sobre o mesmo; já nos materiais porosos, a energia
acústica incidente entra pelos poros e dissipa-se por reflexões múltiplas e atrito
viscoso, transformando-o em energia térmica. A absorção sonora de um material
pode ser calculada a partir da fórmula:


55,3.V  1 1 
Aa =
−
c  T__ T__ 
 2
1 
(3.4)
__
em que T2 é o tempo de reverberação médio na câmara com amostra em seu
__
interior; T1 o tempo de reverberação médio na câmara sem amostra em seu interior;
V
o volume da câmara reverberante; e
c
a velocidade do som no meio,
determinada pela Eq. (3.5).
c = 331 + 0, 6.T
(3.5)
em que T é a temperatura do meio.
Freqüentemente as funções da absorção e da isolação sonora são
confundidas. A absorção é utilizada, principalmente, para o controle do tempo de
reverberação de determinado recinto. Embora a implementação de material
absorvedor no interior um recinto implique também na redução de ruído deste
recinto, normalmente essa redução é muito pequena frente à redução proporcionada
63
por barreiras, clausuras, etc., ou seja, a implementação de absorção restringe-se à
eliminação do ruído oriundo das diversas reverberações sonoras ocorridas neste
recinto. No entanto, o conforto gerado com o aumento da absorção é tal, que se tem
a impressão de que os níveis sonoros foram reduzidos mais do que as medições
objetivas revelam. Em outras palavras, a absorção não deve ser a principal medida
controladora do ruído e sim o isolamento sonoro, principalmente quando o nível de
ruído for elevado.
Analisando-se dois exemplos diferentes é possível compreender a diferença
entre essas propriedades. No primeiro tem-se um material absorvente fibroso ou
poroso, com
α = 0, 9
e
τ = 0,1 , em que α
é seu coeficiente de absorção e
τ
seu
coeficiente de transmissão. A Perda de Transmissão é definida pela Eq. 3.6.
1
PT = 10.log  
τ 
(3.6)
Tem-se, então, para este caso uma Perda de Transmissão de 10 dB, ou seja,
embora o coeficiente de absorção seja alto, a perda de transmissão é baixa para a
maioria das aplicações. Logo um bom absorvente sonoro é, por suas próprias
características físicas, um isolador ineficiente. No segundo exemplo, tem-se uma
estrutura densa e reflexiva com
α = 0, 03
e
τ = 0, 0005 ,
o que fornece uma
Perda de Transmissão de 33 dB trata-se, portanto, de uma estrutura isolante
razoável, porém de absorvente ineficaz. Assim sendo, é possível melhorar as
características de absorção sonora de uma parede isolante, densa e reflexiva,
revestindo-a
com
material
denominadas compostas.
absorvente.
Acusticamente
tais
estruturas
são
64
CAPÍTULO 4
PAINÉIS E DIVISÓRIAS DE FIBRA DE COCO: DESEMPENHO ACÚSTICO
__________________________________________________________________
Para que seja utilizada como material acústico, seja em portas, silenciadores
resistivos, revestimento interno de um recinto, entre outros, a fibra de coco deve ser
caracterizada acusticamente de modo a verificar se sua utilização é viável quanto à
eficiência, já que este material é de fácil aquisição e de baixo custo quando
relacionado a outros materiais utilizados para a mesma finalidade.
4.1 Características Técnicas da Fibra de Coco
Os
painéis
que
foram
utilizados
neste
trabalho
são
constituídos,
predominantemente, de fibra de coco, visto que outros elementos que os constituem,
como aditivos, látex, entre outros, podem ser negligenciados quando comparados à
fibra de coco em termos de massa e volume. Estes painéis foram obtidos
comercialmente junto à Empresa POEMATEC Ltda., são recicláveis, biodegradáveis,
não deformáveis, duráveis (8 anos, em média, conservando suas propriedades) e
contém tanino, um fungicida natural. A fibra de coco pertence à família das fibras
duras, tais como o "sisal”, ou seja, é uma fibra multicelular que tem como principais
componentes, a celulose e o lenho, o que lhe confere elevados índices de rigidez e
dureza. A baixa condutividade ao calor, a resistência ao impacto e às bactérias são
algumas de suas características. Apresenta também inúmeras vantagens em várias
aplicações, além de ser um material ecológico e facilmente reciclável.
65
FIGURA 4.1 – Coco in natura.
Por possuir altos índices de rigidez e dureza, o que a torna propícia para os
mercados de isolamento térmico e acústico face às suas características, a fibra de
coco é também um material versátil, devido à sua resistência, durabilidade e
resiliência (SALVADOR, 2001).
FIGURA 4.2 – Fibra de coco.
As principais características técnicas que a fibra de coco, na forma de painéis
apresenta, são as seguintes: é inodora, resistente à umidade, não é atacada por
roedores, não apodrece, não produz fungos, e possui comportamento ao fogo classe
B2. Algumas dessas características foram mesuradas por Mafra (2004), através de
diferentes ensaios realizados nos Laboratórios da empresa fabricante dos painéis,
no intuito de identificar os principais parâmetros usados na modelagem do
comportamento acústico de materiais poroelásticos, bem como desenvolver uma
infra-estrutura para determinar esses parâmetros. Algumas dessas características
serão apresentadas neste trabalho com o intuito de conhecer melhor o material sob
outros aspectos que não os acústicos. Essas características foram quantificadas
66
através dos ensaios: de flamabilidade, de indentação, olfativo, fogging, de
envelhecimento e de fungamento.
1. Flamabilidade: o objetivo deste ensaio é quantificar a velocidade com que o
material se degrada através da ação do fogo, ou seja, quantificar sua
velocidade de queima;
- Resultados do ensaio
- Velocidade de queima: 38 mm/min, em média
- Tempo para a extinção da chama: 82 s
- Extensão da queima: 54,5 mm
Ensaio baseado nas normas U.L. 94. Flamabilidade em materiais plásticos,
dispositivos e equipamentos plásticos porosos - determinação da queima horizontal,
e ISO 9772 - Plásticos porosos - determinação da queima horizontal.
2. Indentação: este experimento tem como finalidade determinar a força
necessária para se produzir uma deflexão pré-estabelecida sobre uma
determinada amostra, em uma certa área. Através da aplicação de uma précarga e em seguida uma força pré-estabelecida quantifica-se a resistência do
material à esta força pela deformação que o mesmo sofre;
- Resultados do ensaio
- Deflexão média (para uma força de 50 N): 11,33 mm.
3. Olfativo: neste teste verifica-se o comportamento olfativo do material sob a
influência de temperatura e clima diversos;
- Resultados do ensaio
- Leve odor próprio característico do produto, devido ao látex presente em sua
composição;
- Livre de odor adicional.
4. Fogging: este ensaio objetiva reproduzir o fenômeno de evaporação e
condensação das substâncias contidas nos materiais utilizados no interior de
67
recintos. A quantidade da substância evaporada e/ou condensada é
representada em ppm (percentual por milhão);
- Resultados do ensaio
- Quantidade total de material evaporado e/ou condensado: 3648 ppm
Ensaio baseado na norma DIN 75201. Determination of the windscreen
fogging characteristics of trim materials in motor vehicles.
5. Envelhecimento: o teste de envelhecimento tem por objetivo avaliar a
capacidade de deterioração do material em determinadas condições
ambientais. As amostras são expostas a elevadas temperaturas (em torno de
100 °C) durante um período determinado (aproximadamente 72 h).
- Resultados do ensaio
- As amostras não desfolharam, não tiveram suas fibras quebradas e mantiveram
suas características iniciais.
6. Fungamento: tem como objetivo detectar o aparecimento de fungos,
bactérias ou qualquer um organismo, em determinadas condições ambientais,
que possam apresentar risco à saúde humana.
- Resultados do ensaio
- As amostras não apresentaram bactérias nem leveduras e a quantidade de fungos
foi inferior a 80 colônias/ml.
Os resultados apresentados são referentes à amostra de fibra de coco de 50
mm de espessura e 130 kg/m3 de densidade, com exceção do teste olfativo no qual
a espessura da amostra foi de 20 mm e mantendo-se a densidade de 130 kg/m3.
Nos ensaios em que não são mencionadas normas para que sejam concebidos, a
própria fabricante dos painéis estabeleceu seus próprios métodos de ensaio, por se
tratar de um material recentemente utilizado para os fins analisados.
Para o controle de ruído é fundamental dispor de elementos que absorvam
energia sonora. Energia essa, que, ao ser emitida por uma fonte sonora em um
ambiente, incide sobre um elemento absorvedor e é refletida com uma intensidade
68
de energia diminuída. O restante da energia é transformado pelo elemento em
energia térmica, ou calor. A energia sonora se dissipa em calor por causa das
perdas de escoamento viscoso dentro do material e também pelas perdas por atrito
interno do movimento das fibras.
Os materiais considerados bons absorvedores acústicos são leves e possuem
fibras ou poros como mencionado anteriormente, ou, melhor estrutura de espaços
vazios ou microcavidades. Na manufatura desses materiais, controla-se a absorção
pela seleção de espessura, densidade, porosidade, resistência ao fluxo de ar e
orientação das fibras. Os materiais mais utilizados são fibras vegetais, minerais e
cerâmicas ou espumas elastoméricas. Com esses materiais podem ser produzidas
unidades pré-fabricadas, como painéis ou placas prontas para a instalação em
superfícies
de
ambientes.
Alternativamente,
alguns
produtos
podem
ser
acrescentados e/ou substâncias podem ser borrifadas ou espalhadas diretamente
sobre as superfícies do material absorvedor. Isso se deve ao fato de alguns fatores
não-acústicos
serem,
ocasionalmente,
considerados
nos
projetos
visando
contemplar aspectos como segurança, saúde e estética. Nesses casos, são
adicionados elementos que alteram as suas características acústicas, por exemplo:
aditivos anti-chama, aditivos anti-fungo, revestimentos de filme plástico ou tecidos,
pinturas decorativas, placas metálicas perfuradas, etc. Porém, toda a diversidade
dos materiais produzidos requer um controle na sua produção e instalação para
assegurar as propriedades adequadas utilizadas nos projetos onde se considera a
dependência do fenômeno acústico em função da freqüência na geração,
propagação, audição e também na absorção, uma vez que os materiais apresentam
características variadas de acordo com a freqüência da onda sonora incidente.
4.2 Ensaios Acústicos
As principais propriedades que revelam se um material possui um bom
desempenho acústico são suas características de Absorção Sonora e Perda de
Transmissão. Em relação à medição de Absorção Sonora os dispositivos mais
utilizados são câmaras reverberantes e tubos de impedância, cada qual com seus
respectivos métodos de medição. Os tubos de impedância são, indubitavelmente, de
menor custo, em relação à sua concepção, e de fácil execução, quando comparado
aos demais dispositivos.
69
FIGURA 4.3 - Tubo de impedância de aço
Entretanto, os resultados obtidos por intermédio deste dispositivo se aplicam
unicamente ao caso de ondas sonoras incidindo perpendicularmente à superfície da
amostra em teste (condição dificilmente encontrada em aplicações práticas)
(ARAÚJO, 2002). Além do fato das amostras ensaiadas no tubo nem sempre
representarem a situação em que o material será utilizado, limitando-os ao
desenvolvimento de materiais na forma de recortes de um elemento original para
serem ajustados nas seções transversais dos tubos, razões suficientes para que
esses mecanismos não fossem utilizados para determinar os parâmetros acústicos
dos painéis de fibra de coco e sim métodos de medições em câmaras reverberantes.
Câmaras
Reverberantes
são
câmaras
cujas
superfícies
internas,
teoricamente, não absorvem som, ele todo é refletido. Em cada reflexão tem-se uma
perda de energia mínima, porém, em algumas situações práticas, essas perdas de
energia são negligenciadas. As reflexões produzem uma distribuição uniforme de
energia sonora que, em qualquer ponto da câmara, o som parece vir igualmente de
todas as direções (exceto nas zonas muito próximas da fonte ou das paredes).
Fontes sonoras são, comumente, instaladas nos cantos dessas câmaras, uma vez
que nessa posição, a probabilidade de um maior número de modos acústicos serem
excitados é maior do que nas demais posições. A seguir, são citadas algumas
aplicações de uma Câmara Reverberante:
ƒ
Medir a absorção e coeficiente de absorção sonora de materiais;
ƒ
Estabelecer o coeficiente de redução de ruído;
ƒ
Testar a eficiência de controle do som de materiais e estruturas;
70
ƒ
Calibrar microfones;
ƒ
Medir tempos de reverberação;
ƒ
Medir potência sonora de fontes.
O grau de difusão sonora é a condição mais importante a ser atendida para a
validação dos dados obtidos em câmaras reverberantes, pois o campo sonoro no
decaimento, de acordo com a norma ISO 354, deve ser suficientemente difuso
(campo sonoro completamente difuso é uma idealização na qual uma área no seu
interior recebe energia sonora de todas as direções, simultaneamente, com igual
probabilidade). Por essa exigência, geralmente, são utilizados difusores estáticos
pendurados ou placas rotativas (difusores rotativos) no interior dessas câmaras. Os
difusores são elementos que têm por objetivo aumentar a incidência aleatória dos
raios acústicos, proporcionando assim, maior probabilidade, desde que os
procedimentos normalizados sejam realizados corretamente, de se determinar o
coeficiente de absorção sonora real da amostra. O tempo de reverberação é o
principal mensurando na medição da absorção sonora de materiais nas câmaras em
questão.
FIGURA 4.4 - Câmara reverberante com difusores estáticos.
71
FIGURA 4.5 - Câmara reverberante com difusores rotativos.
Pelo fato de possuir tantas aplicações práticas, ainda que existam outros
dispositivos de construção e execução mais simples (tubos de impedância) essas
câmaras são as mais utilizadas apesar do reduzido número de câmaras desse tipo
existentes no país, além de se tratar de um dispositivo acústico no qual as medições
nele realizadas são necessárias, porque os efeitos de montagens práticas, em
relação à amostra, podem ser considerados, ou seja, a posição da amostra em
relação à fonte, no interior da sala, assemelha-se, na maioria dos casos, às posições
em que o material será utilizado na prática. Câmaras Reverberantes não são de fácil
construção. Quando o local disponível para o seu estabelecimento não é empecilho,
o custo o é, ou outros fatores. Dessa forma, câmaras reduzidas são uma ótima
alternativa para ensaiar materiais, caso a intenção de construí-la em escala real
esbarre em um dos fatores anteriormente mencionados.
Existe ainda na literatura um outro método para a medição das curvas de
absorção de materiais, denominado por alguns autores de método da reflexão. As
amostras são submetidas à incidência de ondas em campo livre a um determinado
ângulo desejado. Para incidência perpendicular, os resultados são diretamente
comparados aos obtidos nos tubos de impedância. Uma norma recentemente
publicada, a ISO 13472-1 [4], descreve a aplicação do método in situ para medição
de absorção de superfícies de rodagem rodoviárias.
A Perda de Transmissão é determinada através de medições em Câmaras
Reverberantes Germinadas, que são câmaras adjacentes interpostas pelo material
que se deseja analisar. Mede-se o nível de pressão sonora médio no espaço e no
72
tempo em cada câmara, colocando-se em uma delas a fonte sonora. Em seguida,
pela Equação 3.1 determina-se a Perda de Transmissão do material.
4.3 Painéis de Fibra de Coco Analisados
Os painéis de fibra de coco que foram utilizados para teste neste trabalho,
enquanto absorvedores acústicos, possuíam diferentes densidades e espessuras,
ou seja, densidades de 130 kg/m3, 60 kg/m3 e 18 kg/m3 e espessuras de 50 mm e
100 mm, para amostras de área superficial de 0,3 m2. A Tab. 4.1 mostra as
denominações fornecidas às fibras, quanto às suas densidades e espessuras, bem
como suas associações às cores, referindo-se às amostras ensaiadas em relação à
Absorção Sonora.
TABELA 4.1 – Denominações das amostras de fibra de coco
Amostras de fibra de coco
Densidade (kg / m3)
Espessura (mm)
FC 1
130
100
FC 2
60
100
FC 3
18
100
FC 4
130
50
FC 5
60
50
FC 6
18
50
4.4 Divisórias de Fibra de Coco Analisadas
Utilizou-se a fibra de coco como preenchimento das divisórias, tendo-se o
seguinte arranjo estrutural: folha de compensado / fibra de coco / folha de
compensado. Pelo fato da folha de compensado ser muito delgada, sua finalidade
principal era acomodar a fibra no interior da divisória. A área superficial das
amostras no interior das divisórias era de 0,3685 m2. As configurações ficaram assim
determinadas:
73
TABELA 4.2 – Denominações das divisórias analisadas
Divisórias analisadas
Densidade (kg / m3)
Espessura (mm)
DFC1
130
100
DFC2
60
100
DFC3
18
100
DFC4
130
50
DFC5
60
50
DFC6
18
50
4.5 Metodologia
4.5.1 Materiais
Os materiais que foram utilizados para determinar as propriedades dos
dispositivos ensaiados (painéis e divisórias de fibra de coco) são listados a seguir.
•
Analisador de sinais (PULSE);
•
Transdutores: microfone e fonte sonora;
•
Amplificador;
•
Microcomputador (Notebook);
•
Suporte do microfone;
•
Câmara Reverberante (câmara A);
•
Câmara Reverberante Germinada (câmara B);
•
Cabos de conexão (BNC, RJ45, Speakon, etc.);
•
Extensões elétricas;
•
Amostras de fibra de coco;
•
Dispositivos de acrílico;
•
Calibrador.
4.5.2 Métodos
As câmaras reverberantes utilizadas nos ensaios foram câmaras reduzidas.
Os princípios válidos em câmaras reais se aplicam às câmaras reduzidas (Princípio
74
da Reciprocidade, do Campo Difuso, etc.) e as mesmas são qualificadas para os
ensaios a que foram destinadas.
Na câmara A o objetivo era o de determinar o Coeficiente de Absorção das
amostras, logo o método de medição utilizado para a realização dos ensaios foi o
Método da Interrupção do Ruído, o qual consiste na obtenção de curvas de
decaimento através do registro direto do decaimento do nível de pressão sonora
após a câmara ter sido excitada com ruído de banda larga.
Na câmara B o objetivo era o de determinar a Perda de Transmissão do
material. Então foram feitas medições de nível de pressão sonora no interior da
câmara que gerava o ruído (câmara emissora) e na que recebia esse ruído (câmara
receptora), fazendo-se, por conseguinte, cálculos através das Equações 3.1, 3.2 e
3.3 para determinar a Perda de Transmissão das divisórias de fibra de coco e
compensado.
Para realizar as medições, tanto na câmara A quanto na câmara B, uma
cadeia de medição foi concebida, utilizando os elementos que são, normalmente,
utilizados nestes tipos de ensaio: transdutor, analisador, computador e amplificador.
A Fig. 4.6 mostra como ficou esquematizada essa cadeia.
FIGURA 4.6 - Cadeia de medição.
75
Para uma melhor visualização da cadeia, um desenho esquemático foi
elaborado, destacando-se os principais elementos, bem como a função de cada um
deles no sistema (ver fig. 4.7).
FIGURA 4.7 – Desenho esquemático da cadeia de medição na câmara A.
A função desses elementos no sistema de medição será apresentada a seguir.
•
Transdutores e Fonte Sonora
Controlam um sinal a partir de uma excitação e transformam um tipo de
energia em outro. O microfone, por exemplo, transforma energia acústica em energia
elétrica, o inverso se aplica à fonte sonora. Quanto menor for o diâmetro do
microfone mais fraco será o sinal, por ele gerado, ao analisador. Em compensação
menor será sua influência no campo acústico medido.
76
•
Analisador
O analisador utilizado para este trabalho foi o equipamento PULSE da B&K
(Brüel and Kjaer) que também é um gerador de sinais. O analisador gerava um sinal
para a fonte sonora o qual era amplificado através do amplificador e assim excitava
o sistema sob teste. Recebia então os dados do transdutor (microfone) e os
analisava, por meio do software (Lab Shop View ver. 9.0) instalado no Computador.
Os níveis de ruído eram então quantificados em cada banda de freqüência de
interesse.
•
Computador
O computador além de apresentar os resultados já analisados e processados,
também armazena os dados e aciona o equipamento PULSE através de rotinas
prontas no software Lab Shop View ver. 9.0, aplicáveis aos ensaios que foram
realizados.
•
Amplificador
Analogamente ao pré-amplificador, o amplificador também amplifica sinais,
podendo fazê-lo dos transdutores ao analisador e vice-versa.
Montada a cadeia de medição, o passo seguinte é quantificar as grandezas
do material em estudo. Antes das medições serem feitas, é impreterível que seja
feita a calibração do transdutor (microfone), para que se exima a possibilidade de
resultados incorretos provindos desse instrumento. As amostras devem entrar em
equilíbrio com as condições de temperatura e umidade relativa do ar apresentadas
pela câmara antes que se iniciem as medições. Os seguintes procedimentos
também foram adotados: o microfone era inserido no interior da câmara
reverberante, sustentado por um suporte; em seguida as câmaras eram fechadas, e
assim dava-se início às medições.
Procurou-se realizar os experimentos na mesma faixa de horário (entre
10:00h e 16:00h), para tentar ensaiar o material sob as mesmas condições em
relação a fatores externos: nível de ruído de fundo, ruídos externos aleatórios,
77
temperatura ambiente, etc. que, potencialmente, poderiam interferir nos resultados.
As amostras ensaiadas pertenciam ao mesmo lote de fabricação, para que fossem
minimizadas as possíveis diferenças nas medições das grandezas envolvidas,
devido às diferenças nas condições de processamento a que lotes diferentes
normalmente ficam submetidos.
É importante citar que o intervalo de tempo entre uma medição e outra deve
ser suficientemente grande, para que os valores das grandezas medidas sejam
independentes. Adotou-se um tempo de 12 s entre as medições. O intervalo de
tempo entre a análise de duas amostras distintas e consecutivas também deve ser
suficientemente grande, tal que os processos sejam considerados independentes.
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Caracterização Acústica de
materiais do Grupo de Vibrações e Acústica – GVA, da Universidade Federal do
Pará - UFPA, utilizando-se as câmaras reverberantes reduzidas existentes no local.
FIGURA 4.8 – Câmara A.
FIGURA 4.9 – Câmara B e um modelo de divisória.
78
4.6 Resultados Obtidos
Os resultados obtidos em relação à Absorção Sonora são apresentados na
forma gráfica nas Figs. 4.10 e 4.11. Na Fig. 4.10, em que são mostrados os
resultados para as amostras de 100 mm de espessura, fica evidente que para as
altas freqüências a amostra FC 2 apresenta um comportamento relativamente plano,
porém, foi a amostra FC 1 a que apresentou uma maior absorção com melhor
Coef. de Abs. Sonora
desempenho na faixa de freqüência abaixo de 7000 Hz.
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Freqüência (Hz)
FC 1
FC 2
FC 3
FIGURA 4.10 - Comparação dos coeficientes de absorção sonora das amostras de
100 mm.
Na Fig. 4.11 o comportamento das amostras de 50 mm é semelhante ao
obtido para as amostras de 100 mm, ou seja, a amostra FC 4, que é a de maior
densidade, apresenta os maiores valores de coeficiente de absorção sonora para a
faixa de freqüência de interesse.
79
1,00
0,90
Coef. de Abs. Sonor
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Freqüência (Hz)
FC 4
FC 5
FC 6
FIGURA 4.11 - Comparação dos coeficientes de absorção sonora das amostras de
50 mm.
Ainda que não se tenha obtido neste trabalho é possível obter
α >1,
ou
seja, Coeficientes de Absorção Sonora maiores que a unidade, devido às variações
estatísticas de parâmetros como, por exemplo, posição do(s) microfone(s) e fonte(s),
posição da amostra, campo sonoro na câmara, etc. Para casos como estes,
assume-se o valor unitário para o Coeficiente de Absorção Sonora da amostra em
questão (GERGES, 2000).
Os resultados para a Perda de Transmissão são apresentados nas Fig. 4.12 e
4.13. Ambas as figs. mostram que o desempenho das amostras foram bem próximos
uns dos outros, demonstrando que a influência da espessura e da densidade das
mesmas não leva a diferenças significativas no desempenho dos painéis, no que
tange ao grau de isolação dos mesmos como mostrado por Toutonge (2006).
Entretanto, os valores obtidos são considerados significativos, uma vez que o
compensado usado é pouco denso e pouco espesso e, portanto, para um
compensado mais espesso e mais denso a Perda de Transmissão tenderá a ser
superior.
80
Perda de Transmissão (dB
50,00
45,00
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Freqüência (Hz)
DFC 1
DFC 2
DFC 3
FIGURA 4.12 - Comparação dos valores de Perda de Transmissão das amostras
DFC 1, DFC 2 e DFC 3.
Perda de Transmissão (dB)
50,00
45,00
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Freqüência (Hz)
DFC 4
DFC 5
DFC 6
FIGURA 4.13 - Comparação dos valores de Perda de Transmissão das amostras
DFC 4, DFC 5 e DFC 6.
81
CAPÍTULO 5
ESTUDO DE CASO
__________________________________________________________________
O estudo de caso que este trabalho se propôs a analisar é o de um grupo
gerador a diesel, mostrado na Fig. 5.1, instalado no sub-solo da Sede do Banco da
Amazônia (BASA), localizada na Av. Presidente Vargas, em Belém.
FIGURA 5.1 – Gerador a diesel analisado.
Como dito inicialmente, motores, grupos geradores ou qualquer outra
máquina provida de elementos que transmitam potência ou algum movimento
relativo, quando em funcionamento, está sujeita a esforços cíclicos, os quais
produzem deformações cíclicas nesses elementos. Quando a freqüência das
deformações está na faixa de áudio, então há geração de ruído audível. No caso do
grupo gerador estudado, esse ruído, proporcionado principalmente por seus
elementos de máquina, ventilador de arrefecimento e gases do escape, é
intensificado pela estrutura da sala, por esta ser fechada, funcionando assim, a
grosso modo, como uma câmara reverberante. Quando uma fonte sonora é
colocada em operação em um ambiente fechado, o nível de pressão sonora, em
regime permanente, é intensificado pelas múltiplas reflexões do som no interior da
82
sala, fazendo assim, os níveis de ruído chegarem a 110 dB(A), neste caso. Os níveis
de ruído para uma jornada de 8 horas de trabalho devem ser de no máximo 85
dB(A), portanto, os níveis de ruído medidos no local estão muito acima dos níveis
recomendados.
Este Gerador, quando em funcionamento, também faz com que a temperatura
em alguns pontos da sala na qual está instalado, atinja valores em torno de 50 ºC,
impossibilitando a realização de algumas atividades primordiais no recinto, como,
por exemplo, operações no painel de controle, devido às altas temperaturas
apresentadas por este. A faixa de temperatura ideal para realizar esse tipo de
atividade fica entre 25 ºC e 28 ºC.
Identificou-se também que as paredes, o piso e teto da sala, por vibrarem de
forma anormal, contribuíam significativamente para a geração de ruídos, uma vez
que o grupo gerador estava montado sobre isoladores que se mostraram
ineficientes, ou pelo longo tempo de uso ou pelo fato de terem sido selecionados
incorretamente.
O local onde ocorria o despejo dos gases do escape era inadequado. Por ser
muito próximo às janelas do prédio, proporcionava grande incômodo aos
funcionários do local devido à fumaça, além de representar, potencialmente,
problema maior ao sistema respiratório dos mesmos se submetidos constantemente
a esta situação. O local do despejo dos gases deve ficar distante de qualquer
abertura do prédio para que não haja esse tipo de problema.
Para solucionar os problemas identificados, propõe-se:
•
A seleção de isoladores de vibração mais adequados à instalação.
•
O controle de ruído da sala do Grupo Gerador por enclausuramento;
•
A alteração na tubulação de escape dos gases de combustão;
•
O redimensionamento do equipamento para a circulação de ar no interior do
enclausuramento, de modo a minimizar a distribuição de temperatura interna.
83
5.1 Seleção dos isoladores
A seleção de isoladores é feita levando-se em consideração quanto deseja-se
isolar do movimento ou da força, através da expressão da transmissibilidade (αt), a
qual é definida por:
Ft
1 + (2ξ r ) 2
αt = =
F0
(1 − r 2 ) 2 + (2ξ r ) 2
(5.1)
A Tab. 5.1 mostra as informações de um gerador de mesmo porte que o
analisado, porém de fabricantes diferentes. Esses valores serão utilizados para
estimar os isoladores de vibração para o grupo gerador estudado.
TABELA 5.1 – Especificações do gerador
Modelo
C350 D6 4
Motor
NTA855 – G3
Comprimento
Largura
Altura
Grupo Gerador
(mm)
(mm)
(mm)
Úmido (kg)
3280
1500
2100
3390
Fonte: Grupos Geradores acionados por motor diesel
De posse do peso do grupo gerador úmido (grupo gerador, líquido de
arrefecimento, óleo lubrificante, etc.) e sabendo-se que serão utilizados 8 apoios
(isoladores), tem-se que a massa suportada por cada isolador é de 423, 75 kg .
Admitindo-se uma transmissibilidade de 2% e sabendo-se que o equipamento não
trabalhará na faixa de ressonância tem-se então:
ξ = 0 ⇔ αt =
1
⇒ 0, 02.(1 − r 2 ) = −1 ∴ r ≅ 7,14 Hz
2
± 1− r
Como a rotação do motor é de 1800 r.p.m, e sabendo-se que a relação de
freqüência é dada por:
84
r=
em que
ω
ωn
(5.2)
ω é a freqüência da excitação e ωn a freqüência natural, tem-se:
ωn =
1800
∴ ωn = 4, 2 Hz
7,14.(60)
Portanto, para a seleção dos silenciadores opta-se pelo modelo V 1136 da
fabricante VIBTECH com Freqüência natural na faixa de 3 - 4 Hz e índice 25,
conforme mostrado na Tab. 5.2.
TABELA 5.2 – Especificações de isoladores
Fonte: http://www.vibtech.com.br/
FIGURA 5.2 – Isolador selecionado.
85
5.2 Ações para o Controle de ruído
A proposta do trabalho, no que se refere ao controle de ruído, sugere revestir
internamente a sala com material absorvente para se reduzir o Nível de Pressão
Sonora da sala, quando do funcionamento do Gerador; instalar silenciadores
resistivos na entrada e saída do ar de ventilação, para reduzir os níveis de ruído
emitidos para o ambiente externo; e conceber uma porta acústica para reduzir os
níveis de ruído a que os funcionários do local ficam submetidos.
5.2.1 Utilização dos materiais de absorção para a redução do nível de pressão
sonora do recinto
Em relação à Redução Sonora do recinto, os materiais utilizados como
revestimento interno da sala serão comparados levando-se em consideração
desempenho e custo, selecionando aquele que apresentar a melhor relação
custo/benefício. Os materiais que serão testados enquanto revestimento acústico da
sala a qual se efetuará o controle de ruído são: a FC 1, por apresentar o melhor
desempenho dentre as amostras ensaiadas, e a lã de rocha THERMAX de 100 mm
de espessura e 64 kg/m3 de densidade, por ser um dos materiais mais eficientes
quando utilizado para esta finalidade.
A Redução de Nível de Pressão Sonora em uma sala, devido ao uso de
material absorvente, pode ser determinada pela seguinte Equação:
A 
R = 10.log  1 
 A2 
(5.3)
em que A1 é a Absorção inicial da sala e A2 é a Absorção da sala após a introdução
do material absorvedor, sendo ambas dadas em Sabines.
Os coeficientes de absorção sonora dos materiais que serão testados são
apresentados na Tab. 5.3.
86
TABELA 5.3 – Coeficientes de Absorção Sonora dos materiais testados
Lã de rocha
Freqüência (Hz)
FC 1
125
0,24
0,88
250
0,35
1,23
500
0,53
1,19
1000
0,67
1,16
2000
0,65
1,12
4000
0,81
1,18
THERMAX
Para Coeficientes de Absorção Sonora maiores do que a unidade, como no
caso da lã de rocha THERMAX, utiliza-se, em projetos, o valor unitário para esses
Coeficientes. As figs. 5.3 e 5.4 mostram a sala do gerador em diferentes
CC’
perspectivas para que seja possível determinar a área total a ser revestida.
GERADOR
MENOR
GERADOR
C’
BB’
AA’
BANCO DE BATERIAS
AA’
FIGURA 5.3 – Planta baixa do Gerador analisado.
BB’
87
BANCO DE BATERIAS
FIGURA 5.4 – Vista lateral da sala do Gerador.
Foi estabelecido que a área a ser revestida deveria abranger as paredes e o
teto, uma vez que revestindo somente as paredes, as reverberações ainda
proporcionariam grande incômodo. Dessa forma, a área a ser revestida referente às
paredes pode ser determinada através do produto entre o perímetro da sala e sua
altura, então, através de aproximações, tem-se para o perímetro da sala:
FIGURA 5.5 – Considerações feitas para a determinação da área total a ser
revestida referente às paredes.
(1,16 . 4) + (3, 75 . 2) + (1, 0) + (1, 22) + (5,89) + (3,32) + (0,3) = 23,87 m
88
Pela Fig. 5.4 tem-se que a altura da sala é de
3,18 m . Como não são todos
os locais da sala que dispõem dessa altura, estima-se um valor um pouco menor do
que o valor que seria obtido com essas dimensões. Neste caso estima-se para a
área referente às paredes, o valor de
67 m2 . A área a ser revestida referente ao
teto pode ser determinada também através das mesmas aproximações para a
determinação da área referente às paredes, só que neste caso, admite-se que a
área a ser revestida referente ao teto é a soma das áreas de 3 retângulos, conforme
a Fig. 5.6:
FIGURA 5.6 – Considerações feitas para a determinação da área total a ser
revestida referente ao teto.
Dessa forma:
S1 = 1,16 m2 ; S 2 = 1, 4152 m2 ; S 3 = 22,1 m2 ; Stotal ≅ 24, 7 m2
Somando-se as áreas, determina-se que a área total a ser revestida é de,
aproximadamente,
92 m2 referente às paredes e teto da sala, enquanto que a área
2
total da sala é de, aproximadamente, 117 m . Considerando que as paredes, o teto
89
e o piso da sala são constituídos de reboco liso, tem-se, através da Tab. 5.4, os
seguintes Coeficientes de Absorção Sonora.
TABELA 5.4 – Coeficientes de Absorção Sonora das paredes, teto e piso da
sala a ser revestida
Freqüência (Hz)
Material
Reboco liso sobre alvenaria de tijolos ou blocos
125
250
500
1000
2000
4000
0,03
0,03
0,04
0,04
0,04
0,04
Fonte: BISTAFA (2006)
Aplicando-se a Eq. (5.3) tem-se então os seguintes valores de Redução
Sonora (ver Tab. 5.5).
TABELA 5.5 – Redução Sonora dos materiais testados
Redução dB
Freqüência
(Hz)
FC 1
Lã de rocha
THERMAX
125
-7,98
-13,63
250
-9,62
-14,20
500
-10,62
-12,94
1000
-11,20
-12,94
2000
-11,06
-12,94
4000
-12,00
-12,94
A lã de rocha THERMAX proporciona os melhores resultados no âmbito da
eficiência, só que, ao comparar-se com a FC 1, a diferença não se mostrou grande,
a exceção da freqüência mais baixa analisada (125 Hz) que apresentou uma
diferença de mais de 5 dB, portanto significativa, porém, o mesmo não podendo ser
dito quando comparadas no âmbito da economia, já que a lã de rocha em questão é
cerca de 500% mais cara, ou seja, a proporção em que a lã de rocha THERMAX é
mais cara do que a fibra de coco é bem maior do que a proporção em que a mesma
lã de rocha é mais eficiente que a fibra. Portanto opta-se pela FC 1 para se efetuar o
revestimento interno, reduzindo-se assim significativamente custos do projeto.
90
5.2.2 Silenciadores Resistivos
Atenuadores de ruído como silenciadores resistivos são dispositivos
destinados a permitir a passagem de fluxo de ar e conter o ruído. São aplicados a
ventiladores, exaustores, descargas de ar, etc. Sua construção depende do diâmetro
da tubulação ou da dimensão da área que necessita de fluxo de ar.
Serão Instalados silenciadores resistivos na entrada e saída do ar de
ventilação, para reduzir o nível de ruído que é transmitido ao ambiente externo.
A Atenuação de um silenciador resistivo é dada por:
 D 
AT = 1, 05 . α 1,4 .  e 
 S siar 
em que
αé
(5.4)
o Coeficiente de Absorção Sonora do material de revestimento
(adimensional),
De é o Perímetro de revestimento interno do duto (m) e Ssiar é a
Área da seção interna aberta do revestimento (m2)
No entanto, a Eq. (5.4) possui certas restrições para que os valores de
Atenuação Sonora obtidos sejam válidos. Estas são:
•
A razão altura / largura deve ficar entre 1 e 2;
•
Velocidade do fluxo de ar tem que ser
•
O Coeficiente de Absorção Sonora tem que ser
•
A menor largura
l
≤ 20 m / s ;
deve ter os valores entre
≤ 0,8 ;
15 cm ≤ l ≤ 50 cm ;
Os silenciadores que serão utilizados são retangulares, possuem células de
absorção e têm estrutura externa metálica.
Serão comparados diferentes materiais enquanto células de absorção do
silenciador, quanto a seus custo e eficiência, de modo a selecionar o que apresentar
o melhor desempenho.
As dimensões e a geometria do silenciador 1 são as da Fig. 5.7.
91
FIGURA 5.7 – Dimensões e geometria do silenciador 1.
Como serão utilizadas 5 células de absorção neste silenciador 1, cada uma
de 0 , 1 m de espessura, afastadas
0, 0833 m entre si e das faces laterais do
silenciador, tem-se então para o perímetro de revestimento interno, 10 m . A área da
seção interna aberta do revestimento será então de
0,5 m 2 conforme a Fig. 5.8
FIGURA 5.8 – Seção transversal do silenciador 1.
Observação: Uma das restrições para a utilização da Eq. (5.4) exige que o
coeficiente de absorção sonora do material seja de, no máximo, 0,8. Uma vez que a
lã de rocha THERMAX possui somente valores maiores que os estabelecidos, para
que a Eq. (5.4) tenha validade, serão utilizados os valores máximos estabelecidos
( α = 0,8 ) . Os valores de Atenuação Sonora obtidos são apresentados a seguir
(ver Tabs. 5.6 e 5.7).
92
TABELA 5.6 – Atenuações Sonoras do silenciador 1 com diferentes materiais
testados
Atenuação (dB/m)
Freqüência (Hz)
FC 1
Lã de rocha
THERMAX
125
2,82
15,37
250
4,90
15,37
500
8,74
15,37
1000
11,91
15,37
2000
11,44
15,37
4000
15,37
15,37
TABELA 5.7 – Atenuação Sonora total do silenciador 1 com os diferentes materiais
testados
Atenuação (dB)
Freqüência (Hz)
FC 1
Lã de rocha
THERMAX
125
5,64
30,74
250
9,80
30,74
500
17,48
30,74
1000
23,83
30,74
2000
22,88
30,74
4000
30,74
30,74
Em relação ao silenciador 2, devido à falta de espaço disponível, terá de ser
curvo. Neste silenciador serão utilizadas apenas 2 células de absorção para que não
prejudique a passagem do ar exaurido. Este que, com o auxílio de uma peça
metálica, será redirecionado mais facilmente para o ambiente externo. As células de
93
absorção também terão
0 ,1 m de espessura, sendo utilizadas as seguintes
geometria e dimensões (ver fig. 5.9):
FIGURA 5.9 – Geometria do silenciador 2.
FIGURA 5.10 – Corte longitudinal do silenciador 2.
A Fig. 5.11 mostra como seria a área da seção transversal deste silenciador 2
usando como revestimento a fibra de coco.
94
FIGURA 5.11 – Seção transversal do silenciador 2.
Sabe-se que a largura do silenciador não varia ao longo de sua extensão e
que as células de absorção possuem 0 , 1 m de espessura. Dessa forma, obtémse 0,64 m2, para a área da seção aberta do revestimento e 3,2 m, para o perímetro
de revestimento. Através da Eq. (5.4) tem-se então os seguintes valores de
Atenuação Sonora para o silenciador 2.
TABELA 5.8 – Atenuações Sonoras do silenciador 2 utilizando os materiais
propostos
Atenuação (dB/m)
Freqüência (Hz)
FC 1
Lã de rocha THERMAX
125
0.71
3.84
250
1.21
3.84
500
2.16
3.84
1000
3.00
3.84
2000
2.87
3.84
4000
3.84
3.84
Como este silenciador 2 possui, aproximadamente, 2,9 m de extensão temse na Tab. 5.9, os valores de Atenuação Sonora total deste silenciador com os
materiais propostos.
95
TABELA 5.9 – Atenuação Sonora total do silenciador 2 utilizando os materiais
propostos
Atenuação dB
Freqüência (Hz)
FC 1
Lã de rocha THERMAX
125
2.06
11.14
250
3.50
11.14
500
6.26
11.14
1000
8.69
11.14
2000
8.33
11.14
4000
11.14
11.14
A lã de rocha THERMAX, sem dúvida, apresentou melhor desempenho, nos
dois silenciadores. Ainda que seu preço seja bem maior que o da fibra de coco,
opta-se por sua utilização pois a situação exige alta eficiência.
5.2.3 Porta Acústica
As portas acústicas são elementos essenciais em projetos de controle de
ruído. Seja para fechamentos de cabines de máquinas ou salas com alto nível de
ruído, é necessário que a porta forneça isolamento acústico compatível com o
restante da construção. Dessa forma seu desempenho acústico se torna
fundamental para o bom desempenho do sistema como um todo. Os principais
aspectos que uma porta acústica deve contemplar são: fornecer isolamento acústico
compatível com o sistema, para que não represente um local de vazamento sonoro e
ser de fácil abertura, para que pessoas não tenham dificuldades em abri-la, pois sua
abertura deve prever uma situação de incêndio ou algo semelhante.
Portas acústicas tradicionais, quando de alta eficiência, representam um custo
considerável ao projeto. Como este trabalho propõe soluções alternativas visando
reduzir custos, aumentar a eficiência ou as duas coisas. Aqui não será diferente.
Uma melhor solução em projetos de sistemas de alta perda de transmissão,
sem o emprego de grandes massas, é o uso de parede dupla (ou tripla) (GERGES,
96
2000). Portanto, uma porta acústica será construída, baseando-se nas equações
para parede dupla e testada em relação à sua capacidade de isolamento sonoro.
Comparando-a então, com portas acústicas tradicionais, quanto à eficiência e ao
custo, de modo a selecionar a que apresentar melhor relação custo/benefício, para
que seja instalada na sala do Gerador. Os materiais utilizados para construir a porta
são painéis de fibra de coco e compensado. A sala do Gerador possui uma porta de
dimensões iguais a 1,50 m e 2, 40 m referentes à sua largura e altura,
respectivamente. Sua estrutura faz com que seu isolamento sonoro seja quase
desprezível.
FIGURA 5.12 – Porta da sala do Gerador analisado.
Uma parede dupla tem a seguinte configuração:
FIGURA 5.13 - Configuração física do modelo matemático para parede dupla.
97
em que P i1 é a pressão acústica da onda incidente definida por:
P i1 = A1ei (ω t − k1x )
(5.5)
P r1 , P r 2 , P r 3 , P r 4 são as pressões acústicas das ondas refletidas,
definidas, respectivamente, por:
P r1 = B1ei (ωt + k1x )
(5.6)
P r 2 = B 2 e i (ω t + k 2 x )
(5.7)
P r 3 = B3ei[ωt + k3 ( x −l2 )]
(5.8)
P r 4 = B 4ei[ωt + k4 ( x −l2 −l3 )]
(5.9)
P t1 , Pt 2 , Pt 3 , Pt 4 , Pt 5 são as pressões acústicas das ondas transmitidas,
definidas, respectivamente, por:
P t 2 = A1ei (ω t − k2 x )
(5.10)
Pt 3 = A3ei[ωt − k3 ( x −l2 )]
(5.11)
P t 4 = A4 ei[ωt − k4 ( x −l2 −l3 )]
(5.12)
P t 5 = A5ei[ωt − k5 ( x −l2 −l3 −l4 )]
(5.13)
em que B n é a amplitude complexa da pressão acústica da onda refletida; An é a
amplitude complexa da pressão acústica; K n é o número de onda;
freqüência angular;
ω
é a
t é o tempo; i = −1 ; e é a base do logaritmo natural; ln é a
espessura do meio n considerado.
No caso de isolamentos acústicos realizados com paredes duplas de
materiais como gesso, metais, vidro, etc., separados por um espaço de ar, e
considerando-se que os meios II e IV sejam constituídos de materiais com
98
impedância característica muito maior do que as dos meios I, III e V é possível
estimar a Perda de Transmissão pela Eq.(5.14).
PT = PT2 + PT4 + 20.log sen
2π fl3
+ 6, 0
c
em que f é a freqüência; l3 é a distância entre os meios II e IV;
(5.14)
c é a velocidade
do som no meio III.
Os valores de Perda de Transmissão do compensado utilizado na construção
da porta são apresentados na Tab. 5.10.
TABELA 5.10 – Isolamento Sonoro do compensado
Isolamento (dB)
Densidade
Material
2
superficial (kg/m )
125 Hz
250 Hz
500 Hz
1 kHz
2 kHz
4 kHz
11
17
18
25
30
26
32
Compensado
(19mm)
Fonte: López (1999)
Para efeitos de comparação, a Perda de Transmissão de uma porta acústica,
construída com folhas de compensado de
19 mm de espessura e afastadas de
0,1 m , será determinada para se ter idéia da capacidade de isolamento acústico de
uma porta desse tipo.
Considerando-se
que
o
meio
predominante
entre
essas
folhas
de
compensado é o ar, tem-se, pela Eq. (5.14), os seguintes valores teóricos de Perda
de Transmissão, apresentados na Tab. 5.11.
99
TABELA 5.11 – Perda de Transmissão de uma parede dupla constituída de folhas
de compensado de
19 mm de espessura afastadas de 0,1 m
Freqüência (Hz)
Perda de Transmissão (dB)
125
27
250
34,8
500
53,9
1000
65,8
2000
51,1
4000
62,2
Ou seja, se uma parede que possui duas folhas de compensado de
19 mm
de espessura afastadas de 0,1 m , onde nesse espaço existe somente ar, obtêm-se
esses valores de Perda de Transmissão, quando inseridos os painéis de fibra de
coco para preencher este espaço, serão obtidos valores ainda maiores para a Perda
de Transmissão do conjunto como mostrado por Toutonge (2006).
5.2.3.1 Construção da Porta Acústica à base de fibra de coco e compensado
Primeiramente deve-se construir uma base de madeira rígida e resistente, a
qual receberá os painéis de fibra de coco (neste caso, de
100 mm de espessura e
130 kg / m3 de densidade) e ficará entre as folhas de compensado (neste caso
folhas de
19 mm de espessura). Uma das folhas de compensado deve exceder um
determinado comprimento da base de madeira, para que, ao redor da porta, seja
colocado um elemento vedante, neste caso neoprene, para garantir que o som não
se propague pelas frestas da porta. O portal e a porta devem possuir formato
triangular em suas extremidades, para que, quando acoplados, proporcionem maior
vedação no fechamento. As Figs. 5.14 e 5.15 mostram como seriam os detalhes do
formato da porta.
100
FIGURA 5.14 – Detalhe interno da porta.
FIGURA 5.15 – Detalhe do formato da porta e do portal.
Pretende-se adequar o ambiente externo da sala e o ambiente interno à
edificação, para níveis de ruído não maiores do que 80 dB(A), já que para este valor
o tempo de exposição é maior do que 8 horas, portanto tolerável, admissível para a
situação. Assim, utilizando-se folhas de compensado de
19 mm de espessura e
desta vez um preenchimento de fibra de coco de 0,1 m , é possível afirmar que a
Perda de Transmissão dessa porta será suficiente para adequar os ambientes em
questão aos níveis de ruído mencionados. Comparando-se com portas de mesma
capacidade de isolamento sonoro pode se economizar surpreendentes 1000%. O
isolamento sonoro e o custos de uma porta convencional de mesma capacidade de
isolamento que a porta acústica proposta serão mostrados a seguir, para que se
tenha noção de quão dispares são os seus custos.
101
•
Porta Acústica 30 dB Profissional – 1330x2100 mm com fechadura Imab
Preço: R$ 3929,00.
5.3 Alteração na tubulação de escape
Na sala que abriga o Grupo Gerador analisado, foram registradas
temperaturas superiores a 50 ºC, durante ensaio realizado, sendo que o
equipamento foi acionado durante um intervalo de tempo inferior a 10 minutos. A
temperatura média da sala, anteriormente ao funcionamento do equipamento, era de
28 ºC. Em situações reais, o Grupo Gerador, chega a ser solicitado por horas, o que
certamente proporcionaria uma temperatura mais elevada. A solução mais comum
seria promover aberturas no local para que o ar ventilasse em maior quantidade e
arrefecesse de forma suficiente o Grupo Gerador. Mas para que isso acontecesse,
seriam necessárias, de acordo com o fabricante, aberturas de 2,10 m
2
para a
2
entrada do ar e 1,39 m para a saída. Como essa solução não pôde ser executada,
alternativamente se propôs dimensionar um novo sistema de ventilação, com dois
ventiladores ao invés de um só: um de insuflação e o outro de exaustão.
Em relação ao Sistema de Escape, a solução proposta foi a de redirecionar os
gases do escape para um local mais distante sem que pessoas fossem afetadas.
Primeiramente será mostrado o dimensionamento do Sistema de Escape e em
seguida o dimensionamento do Sistema de ventilação, uma vez que o segundo
depende do primeiro.
5.3.1 Dimensionamento do Sistema de Escape
O sistema de escape original é revestido por uma tubulação externa
preenchida com gesso, o que minimiza o calor irradiado à sala devido à passagem
dos gases quentes pela tubulação presente no interior da mesma. O problema maior
é que os gases da combustão são despejados nas proximidades do edifício,
proporcionando a corrosão do concreto nas proximidades do escape e grande
incômodo aos funcionários do local.
102
CC’
FIGURA 5.16 – Escape disposto inadequadamente.
AA’
AA’
G1
GERADOR
BB’
C’
BB’
FIGURA 5.17 – Planta baixa do gerador (condição atual).
103
FIGURA 5.18 – Vista lateral do gerador s/esc. (condição atual).
5.3.1.1 Dimensionando o Sistema de Escape
A contrapressão máxima de escape que o motor pode transpor, segundo o
fabricante, é de:
76 mm Hg = 1033, 22 mm H 2O .
A vazão do gás de escape também fornecida pelo fabricante é de:
1315 l / s = 78, 9 m 3 / min .
O diâmetro da tubulação é de 8 in (0, 2 m) , inclusive o silencioso. Será
utilizado um silencioso de grau crítico.
2
2
Utilizando-se a Equação 2.5 obtém-se 0,3491 ft ≅ 0, 032 m para a área
do silencioso. Dividindo-se a vazão do gás de escape pela área do silencioso obtémse a velocidade do gás de escape. Para este caso essa velocidade é de,
aproximadamente, 2432, 75 m / min .
Em seguida, utilizando-se o gráfico 2.1, é obtida a perda de carga
proporcionada pela inclusão do silencioso para esta velocidade de gás de escape.
Neste caso essa perda é de
177,5 mm H 2O .
104
5.3.1.1.1 Cálculo das perdas de carga das singularidades da tubulação de escape
Ao longo da tubulação original há 4 cotovelos de 90º, utilizando-se 3 de raio
padrão e 1 de raio longo, através da Tab. 2.3, obtém-se então os seguintes
comprimentos equivalentes:
Para os cotovelos com raio padrão ≈ 21 ft (6, 4 m)
Para o cotovelo com raio longo ≈ 14 ft (4, 27 m)
Utilizando o gráfico 2.2 determina-se as contrapressões proporcionadas pelos
cotovelos.
Para os cotovelos, de raios longo e padrão, tem-se uma contrapressão de
1 mm H 2O / ft , aproximadamente, pois possuem o mesmo diâmetro.
Para os cotovelos com raio médio tem-se, para cada um:
21 . (1) = 21 mm H 2O .
Para o cotovelo com raio longo tem-se:
14 . (1) = 14 mm H 2O .
Então a perda de carga referente aos cotovelos, originalmente, é de:
77 mm H 2O .
5.3.1.1.2 Cálculo das perdas de carga da tubulação de escape
O sistema original de escape apresenta, aproximadamente, 21, 2 m de
tubulação, sem contar os cotovelos, com 8 in (0, 2 m) de diâmetro. Para a
velocidade do gás de escape deste caso, obtém-se a perda de carga de
1 mm H 2O / ft , contabilizando 69,55 mm H 2O . Utilizando-se um tubo flexível de
24 in (0, 6 m) na saída do escape do motor, adiciona-se um comprimento
equivalente de 4 ft (1, 22 m) e uma perda de carga de 4 mm H 2O .
Adicionalmente, 6 m de tubo serão implementados à tubulação original para
corrigir o problema de despejo dos gases às proximidades do recinto. O diâmetro da
105
tubulação adicional também será de 8 in (0, 2 m) , portanto, tem-se uma perda de
carga adicional de 22,85 mm H 2O , referente ao comprimento adicional da
tubulação e 21 mm H 2O referente a um outro cotovelo padrão de 90º.
Somando todas as restrições obtém-se a restrição total de, aproximadamente,
372 mm H 2O , indicando, dessa forma, que a disposição da tubulação é adequada
em termos de contrapressão de escape, uma vez que a soma das contrapressões é
menor
que
a
contrapressão
máxima
permitida
que,
neste
caso,
é
de
1033, 22 mm H 2O . A Fig. 5.19 mostra como seria essa modificação no Sistema de
Escape.
FIGURA 5.19 -Vista externa da lateral da sede após modificação no Sistema de
Escape.
106
5.4 Dimensionamento do Sistema de Ventilação
5.4.1 Especificações do Motor
As especificações de um equipamento são dados importantes que auxiliam
nas suas instalação, operação e manutenção. No caso de especificações de um
motor, são informações fornecidas pelo fabricante para que, através destas, outras
informações sejam estimadas ou determinadas, como, por exemplo, o fluxo de ar
necessário para que o gerador, ao qual este motor vem acoplado, funcione
corretamente.
TABELA 5.12 – Especificações do motor
Especificações do motor
Fabricante do Motor
Modelo do Motor
Cilindros
Construção do motor
Regulador de
Velocidade/Classe
Aspiração e pósarrefecimento
Diâmetro e Curso
Cummins
Consumo de Combustivel (Standby)
96 l/h
NTA855-G3
Consumo de Combustível (Prime)
87 l/h
6 cilindros
Capacidade de óleo lubrificante
38,6 l
em linha
Eletrônico
Turbinado
140 mm x 152
mm
Capacidade de líquido de
arrefecimento (somente o motor)
Capacidade de líquido de
arrefecimento (motor + radiador)
20,8 litros
57 litros
Temperatura de escape (Prime)
521 ºC
Vazão de gases de escape (Prime)
1315 l/s
Taxa de Compressão
14,0 : 1
Contra pressão máxima de escape
76 mm Hg
Cilindrada
14 litros
Vazão de ar do radiador
7,41 m³/s
Consumo de ar para combustão
477 l/s
150A/h
Mínima abert. de entrada ar na sala
2,10 m²
399 kWm
Mínima abert. de saida de ar na sala
1,39 m²
358 kWm
Calor irradiado pelo motor (Prime)
52 kWm
1800 rpm
Capacidade do tanque da base
400 l
Arranque / Min °C
Capacidade da Bateria
Potência Bruta do Motor Standby
Potência Bruta do Motor Prime
Rotação
Não Auxiliada /
-7ºC
Fonte: Grupos Geradores acionados por motor diesel
107
O calor irradiado pelo motor, segundo indicação do fabricante, é de 52 kW .
Considerando-se que 3% da potência do gerador é convertida em calor, e que essa
potência nesse caso é de 360 kW , tem-se então 10,8 kW de potência convertida
em calor. Logo, o calor total dissipado é de 62,8 kW . A tubulação de escape que
fica no interior da sala é revestida por uma tubulação externa preenchida com gesso,
então o calor, devido à passagem dos gases quentes pela tubulação de escape,
internamente à sala, não será considerada. Admitindo-se uma elevação máxima de
temperatura de 6 ºC da temperatura da sala em relação à temperatura ambiente,
tem-se, pela Equação 2.6:
818, 26 . Q
818, 26 . 62,8 . 60 . 10−3
m=
=
≅ 513,87 m3 / min
6
∆T
Adicionando-se o fluxo de ar necessário para a combustão, que neste caso é
de 477 l / s ≅ 28, 62 m / min tem-se, aproximadamente, 542,5 m / min .
3
3
Como serão utilizados ventiladores de insuflamento e exaustão, tem-se
542,5 m3 / min de vazão para cada ventilador. Especificando-se os ventiladores
tem-se:
Ventilador de insuflação AVR AL 800 mm de diâmetro e vazão de
36000 m3 / h
Ventilador de exaustão AVR AL 800 mm de diâmetro e vazão de
36000 m3 / h
As Figs. 5.20 e 5.21 comparam a condição atual da sala com a condição após
a proposta de modificação do Sistema de Ventilação implementada.
108
VENTILADOR EXAUSTOR
FIGURA 5.20 – Sala do Gerador condição atual.
FIGURA 5.21 – Sala do Gerador após modificação do Sistema de Ventilação.
Quando for necessária a instalação de silenciadores resistivos para atenuar
os ruídos provenientes de um recinto para o meio externo, deve-se verificar se a
velocidade com que o ar atravessa os silenciadores está dentro dos limites para que,
a Atenuação Sonora calculada teoricamente, tenha validade.
Para este caso, a
vazão dos ventiladores é de 10 m3/s. Dividindo-se pela área da seção transversal de
cada silenciador tem-se para a velocidade do ar:
No silenciador 1: 20 m/s;
No silenciador 2: 15,63 m/s.
Portanto, em ambos silenciadores a velocidade do ar contempla a restrição da
Eq.(2.4) que se refere a um limite de velocidade para o ar quando da travessia pelo
silenciador, este limite de velocidade é de 20 m/s.
109
CC’
A Fig. 5.22 representa todas as alterações propostas já implementadas.
BB’
BANCO DE BATERIAS
AA’
GERADORMENOR
GERADOR
FIGURA 5.22 – Planta Baixa do Gerador após a instalação dos silenciadores e do
revestimento acústico.
110
CAPÍTULO 6
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
__________________________________________________________________
6.1 Conclusões
Com relação ao grupo gerador analisado, pôde concluir-se que, para que
forneça energia de forma confiável e segura sem que os ambientes próximos a eles
tornem-se acústica e/ou termicamente prejudiciais, é necessário que algumas
providências sejam tomadas, preferencialmente ainda na fase de projeto, como, por
exemplo, verificar as condições do local de instalação do equipamento,
considerando que o nível de ruído gerado pode ser intensificado pelas condições da
sala; verificar a ventilação do local atestando se a ventilação é suficiente para
arrefecer o equipamento, caso contrário, verificar a possibilidade de promover
aberturas no local, visando maiores vida útil e desempenho do equipamento;
averiguar as condições de montagem do equipamento, se o mesmo está nivelado,
se está montado sobre isoladores adequados, se a fundação em que está montado
é adequada, a fim de se evitar vibrações excessivas, bem como ruídos
proporcionados por essas vibrações.
Concluiu-se também que, antes da instalação do equipamento, a localização
de alguns elementos, como por exemplo, o painel de controle, deve ser um fator a
ser considerado na instalação do gerador, pois, uma vez instalado em uma sala que
contenha um gerador e essa por sua vez, possua um sistema de ventilação
ineficiente, o painel de controle pode apresentar elevadas temperaturas quando do
funcionamento do equipamento.
Com relação ao controle de ruído inferiu-se que, adotando-se práticas de
prevenção como, por exemplo, evitar locais ruidosos, o uso de protetores auditivos,
etc. são muito importantes para se evitar perdas auditivas permanentes. Porém,
estas práticas só devem ser adotadas quando não for possível implementar algum
método de controle de ruído que elimine ou controle de maneira suficiente o ruído,
111
como, por exemplo, interpor barreiras acústicas entre os trabalhadores e as fontes
sonoras, enclausurar o equipamento ruidoso, etc.
Com relação aos materiais utilizados, inferiu-se que é possível utilizar
materiais alternativos, como fibras naturais em dispositivos acústicos diversos
(portas acústicas, silenciadores resistivos, etc.) e obter resultados satisfatórios,
reduzindo significativamente os custos de um projeto.
Conlcuiu-se também que o dimensionamento correto do equipamento para a
circulação de ar no interior de um recinto que contenha um gerador é de
fundamental importância para o bom funcionamento desse gerador, pois
equipamentos de ventilação ineficientes resultam em altas temperaturas no interior
do recinto bem como podem danificar alguns elementos do gerador.
6.2 Recomendações
Recomenda-se para trabalhos futuros:
Comparar diferentes sistemas de fornecimento de energia auxiliar, suas
vantagens e desvantagens em relação a um Grupo Gerador a diesel, e suas
aplicações práticas.
Caracterizar outras fibras naturais como a de sisal, de açaí, de piaçava, etc.,
que são de baixo custo e fácil aquisição, e compará-las entre si, verificando a que
apresenta a melhor relação custo/benefício, para que seja utilizada em técnicas de
controle passivo de ruído, a fim de reduzir custos de projetos.
112
BIBLIOGRAFIA
__________________________________________________________________
ANDRADE, Stella Maris Melazzi. Metodologia para avaliação de impacto ambiental
sonoro da construção civil no meio urbano. Tese de Doutorado, Rio de Janeiro – RJ,
2004.
BARRETO, Ana Filipa. Barreiras Acústicas: A Escolha dos Materiais e sua
Instalação, Lisboa – Portugal, 2004.
BISTAFA, Sylvio R. Acústica Aplicada ao Controle de Ruído. 1. ed. São Paulo – SP:
Editora Edgar Blücher, 2006.
GERGES, Samir N. Y. Ruído: Fundamentos e Controle. 2. ed. Florianópolis. NR
Editora, 2000.
GUEDES, Reginaldo Cascaes. Projeto e construção de uma câmara reverberante
em escala reduzida para a caracterização acústica de materiais absorventes. 2007.
94 f. Tese de Mestrado, 1º versão, Setor de Ciências Exatas, Vibrações e Acústica,
Universidade Federal do Pará, Belém, 2007.
INTERNATIONAL
ORGANIZATION
FOR
STANDARDIZATION.
ISO
354:
Measurements of sound absorption in a reverberation room, 1985.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 140:
Acoustics – Measurement of Sound Absorption in Reverberation Rooms, 1997.
MAFRA, Márcio Paulo de Araújo. Desenvolvimento de infra-estrutura para
caracterização e análise de painéis acústicos. 2004. 135 f. Trabalho de Conclusão
de Curso. Universidade Federal do Pará, Belém, 2004.
113
MALCHAIRE, J. Estratégia para a prevenção e o controle do risco devido ao ruído.
Universidade Católica de Louvain. França, 2006.
MOÇO, Anderson. Você pode ouvir bem a vida inteira. Saúde é vital. Editora Abril,
São Paulo, p. 38-43, fev. 2007.
NBR 10151:1987 - Acústica-Avaliação do ruído em áreas habitadas visando o
conforto da comunidade – Procedimento
NOGUEIRA, Elisabete. Câmaras Reverberantes. Núcleo de Acústica e Iluminação
do Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Lisboa - Portugal, 2004.
PAULA, Marco Aurélio Rodrigues de. Estudo do Acoplamento Acústico Estrutural de
uma estrutura do tipo casca cilíndrica uniforme. Tese de Mestrado, Universidade
Federal de Itajubá, 2003.
SALVADOR, Sofia. Inovação de produtos ecológicos em cortiça. Instituto Superior
Técnico – Departamento de Engenharia Mecânica. Lisboa, 2001.
SOUZA, Fernando Pimentel. Efeito do ruído no homem dormindo e acordado.
Laboratório de Psicofisiologia – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo
Horizonte, 2000.
SOUZA, Mauricy Cesar Rodrigues de. Determinação da potência sonora em
ambientes industriais por intensimetria acústica. Universidade Federal de Santa
Catarina. Florianópolis, 2003.
TOUTONGE, José de Aviz. Projeto e construção de câmaras reverberantes em
escala reduzida para o estudo das características de Perda de Transmissão de
divisórias confeccionadas a partir de materiais regionais. 2006. 117 f. Tese de
Mestrado, Setor de Ciências Exatas, Vibrações e Acústica, Universidade Federal do
Pará, Belém, 2006.
114
UNIVERSIDADE
TUIUTI
DO
PARANÁ.
Normas
técnicas:
elaboração
e
apresentação de trabalho acadêmico-científico. 2. ed. - Curitiba : UTP, 2006. 98 p.
VALLE, Sólon do, Manual prático de acústica. Rio de Janeiro. Editora Música e
Tecnologia, 2006.