Welcome to the fifth European Conference on Noise Control (title 18

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Avaliação Acústica de Salas de Aula em Escolas Públicas
na Cidade de Belém-Pa
M.G.U. Toroa, N.S. Soeirob & G.S.V. Meloc
Grupo de Vibrações e Acústica, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Pará,
Campus Universitário do Guamá, CEP: 66075-900, Belém, Pará, Brasl, a [email protected],
b
[email protected] e c [email protected].
RESUMO: Nas últimas décadas o ruído urbano tem sido a forma de poluição que atinge o maior número de
pessoas, sendo considerado como uma questão de saúde pública. Este fator ganha destaque, quando se analisa o
ambiente escolar em salas de aula construída com qualidade acústica inadequada. O problema ao parecer
imperceptível, origina sérias implicações para o aprendizado e o bem estar dos usuários. Desta forma, este
trabalho apresenta a conclusão de uma pesquisa realizada na cidade de Belém-PA, que teve por base salas de
aula de seis escolas públicas localizadas em bairros distintos de sua região metropolitana, para as quais foram
feitos levantamentos de parâmetros acústicos (Nível de Pressão Sonora, Ruído de Fundo, Tempo de
Reverberação, etc), objetivando uma perfeita caracterização da qualidade acústica das mesmas, relacionando-a
com as condições ideais para que o processo ensino aprendizagem ocorra de forma adequada. Os procedimentos
de coleta dos dados e os procedimentos analíticos, utilizados para tratar e analisar estes dados, são apresentados,
estabelecendo-se, de forma quantitativa e qualitativa, o estado atual das escolas pesquisadas sob o ponto de vista
da acústica.
KEYWORDS: Avaliação de Ruído, Acústica de sala de aula, Qualidade acústica de salas
Ed. J.P. Arenas
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1. INTRODUÇÃO
Nas atividades educacionais, a influência do ruído no aproveitamento escolar se vê refletida
na capacidade de atenção do indivíduo, reduzindo o rendimento no trabalho, tanto intelectual
quanto fisicamente. Por outro lado, no caso de professores(as), os danos estão relacionados
com problemas vocais, devido ao esforço de melhorar o grau de inteligibilidade. Por isso,
qualquer problema em sua capacidade de transmissão do conhecimento ocasionará prejuízos
para o(a) próprio(a) professor(a) e também para os alunos que terão maiores dificuldades em
absorver o que está sendo proferido.
As edificações escolares devem, então, ser capazes de produzir condições propícias ao
desenvolvimento satisfatório das atividades de seus usuários, satisfazendo diferentes
necessidades ambientais, isto é: proteção frente às diferentes condições climáticas sejam elas
temperatura, vento ou umidade; garantia de qualidade acústica, proteção contra ruídos
intrusivos e inteligibilidade ótima da palavra; garantia de condições ideais de visão e
iluminação, natural ou artificial; proteção contra poluição e qualidade interna do ar;
estabilidade estrutural da edificação, salubridade, higiene, segurança e conforto, dentre outros.
Desta forma, surge o constante interesse dos especialistas nesta área de acústica em
obter soluções que controlem os efeitos sobre o meio ambiente e sobre os problemas acústicos
nas edificações, com a finalidade de estabelecer métodos de avaliação das condições
necessárias para um ambiente acusticamente adequado às atividades e ocupação do ser
humano.
Diante do acima exposto, este trabalho apresenta uma contribuição para a área de
educação, através da análise de salas de aula de escolas estaduais do Pará, sob um ponto de
vista arquitetônico que engloba a avaliação acústica, a qual é, na maioria dos casos,
simplesmente negligenciada, a fim de garantir as condições necessárias para que estes
ambientes possam desempenhar seu principal objetivo, ou seja, propiciar meios para um
ótimo nível de aprendizagem.
2. DELIMITAÇÃO DA AMOSTRA PARA ESTUDO
Com o objetivo de avaliar o conforto acústico nas escolas de Belém-PA foi delimitado um
grupo de escolas do setor público (Estadual e Municipal), localizadas em bairros distintos da
região metropolitana de Belém, para as quais foram feitos levantamentos de parâmetros
acústicos e arquitetônicos, de modo a se caracterizar a qualidade acústica das mesmas.
A Tabela 4.1 apresenta a relação de escolas que foram pesquisadas, sendo a sua
escolha realizada a partir do posicionamento das escolas na região metropolitana de BelémPA, a importância histórico-cultural das mesmas e pelas características arquitetônicas que
apresentam. Assim, pela sua importância histórica e visando fornecer uma idéia geral de
informações acessadas na seleção das escolas, apresenta-se uma descrição breve da Escola
Estadual Paes de Carvalho.
2.1 Escola Estadual Paes de Carvalho
A escola Estadual Paes de Carvalho está localizada na praça Saldanha Marinho N°10, na rua
João Diogo entre rua São Francisco e Av. 16 de Novembro, no bairro do Comércio, dentro do
centro histórico de Belém. Nesta área existe predominância de edificações de 02 ou mais
pavimentos que equivalem a prédios de até 10 m de altura, conforme mostrado na Fig. 1, a
qual demonstra a predominância de áreas residenciais e terrenos baldios.
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Tabela 1: Relação de Escolas Selecionadas para Avaliação Acústica.
ESCOLAS
BAIRRO
ESTADUAIS
Visconde de Souza Franco
Augusto Meira
Paes de Carvalho
MUNICIPAIS
Silvio Nascimento
Benvinda de França Messias.
Liceu- Escola
Marco
São Braz
Comércio
Condor
São Braz
Icoaraci
Figura 1: Posicionamento da Escola Estadual Paes de Carvalho na Região Metropolitana de
Belém-PA (Fonte: Prefeitura de Belém - 2001).
O prédio da Escola Estadual Paes de Carvalho, foi construído na 1° metade do século
XIX. O prédio sofreu muitas reformas, sendo que no ano de 1989 teve sua última reforma,
onde foi anexado um antigo prédio da Prefeitura, com o intuito de criar maiores condições
para o aprendizado, com o aumento do número de salas de aula. O prédio hoje se encontra
totalmente descaracterizado no seu interior, resguardando apenas as linhas originais de sua
fachada, que apesar do tempo continua refletindo a história do Pará. A Fig. 2 permite uma
visualização mais detalhada de posicionamento da escola, sua planta baixa e visões do interior
de uma das salas avaliadas.
3. PROCEDIMENTOS DE MEDIÇÃO E ANÁLISE
Neste item são apresentadas as ações desenvolvidas para o levantamento de dados sobre cada
uma das escolas selecionadas e os procedimentos analíticos utilizados para tratar e analisar
estes dados, tal que seja possível estabelecer, de forma qualitativa e quantitativa, o estado
atual das escolas pesquisadas sob o ponto de vista da acústica. Assim, uma vez caracterizada a
situação atual das escolas e identificada as situações de inadequação das mesmas, será
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possível efetivar a proposição de uma nova Sala de Aula que, a partir de soluções acústicoarquitetônicas adequadas, possibilite a obtenção de um ambiente com desempenho adequado
para a atividade de ensino-aprendizagem.
Figura 2: Planta Geral da Escola Pães de Carvalho e Salas de Aulas Avaliadas.
3.1 Caracterização das salas de aula
No que diz respeito à caracterização das salas de aulas das diferentes escolas, o procedimento
adotado teve por base a medição dos seguintes parâmetros para a caracterização acústica:
Nível de Pressão Sonora (NPS); Ruído de Fundo; Tempo de Reverberação; e Relação
Sinal/Ruído. Por outro lado, foi realizado, ainda, um levantamento arquitetônico das
diferentes Salas de Aula, bem como feito uso dos seguintes procedimentos analíticos: Análise
das Proporções das Salas; Cálculo do Tempo de Reverberação; e Inteligibilidade da Fala pelo
Método Subjetivo e por Formulação Matemática.
O Ruído de Fundo e o NPS foram quantificados como sendo o valor médio
determinado a partir da medição do NPS em um total de cinco pontos. Por outro lado,
segundo o perfil de cada bairro, foi estabelecida a realização de medição em pelo menos dois
turnos de trabalho, em cada uma das escolas pesquisadas, de acordo com o apresentado na
Tabela 2.
3.2 Metodologia de medição
Na ausência de Lei Orgânica do Município e do planejamento por zoneamento, a referência
legal para avaliação sonora passa a ser as Normas Técnicas NBR 10151 e NBR 10152,
seguindo as resoluções do CONAMA. Assim, fica estabelecido que a avaliação de um
ambiente envolve as medições do nível de pressão sonora equivalente (LAeq), em decibels
ponderados em “A”, comumente chamado dB(A). Por outro lado, devem ser seguidos os
seguintes procedimentos de medição no interior de edificações:
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•
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As medições em ambientes internos devem ser efetuadas a uma distância de no
mínimo 1 m de quaisquer superfícies como paredes, tetos, pisos e móveis;
Os níveis de pressão sonora em interiores devem ser o resultado da média aritmética
dos valores medidos em pelo menos 3 posições distintas, sempre que possível
afastadas entre si de pelo menos 0,5 m;
As medições devem ser efetuadas nas condições de utilização normal do ambiente,
isto é com as janelas abertas ou fechadas de acordo com o objetivo de interesse.
Para fazer uma análise das condições de viabilidade do desempenho acústico das salas
de aula são consultadas as condições de conforto de NPS(médio) e NC, pois representam o nível
sonoro de conforto. Os valores de conforto de NPS(médio) são os parâmetros fundamentais para
a classificação, sendo as freqüências associadas a estes valores de grande importância para o
dimensionamento do isolamento acústico, pois representam uma referência de valores críticos
a serem evitados (Bertolli [1]).
Tabela 2: Salas e Turnos Avaliados em Cada Escola.
ESCOLA
TURNOS
( *)
N° DE SALAS
OBSERVAÇÃO
ESTADUAIS
Visconde de Souza Franco
Augusto Meira
Paes de Carvalho
MUNICIPAIS
Silvio Nascimento
Benvinda de França
Messias
Liceu-Escola
(*) M: Manha.
M, T,
2 Salas
M, T, N
2 Salas
M, T
3 Salas
M, I
M, I, N
Sala Tipo
3 Salas
Sala 02: janela para fachada
principal
Sala 03: janela para o campo
desportivo
Sala A1B: janela para quadra
esportiva
Sala A2K: circulação interna
Sala 16: janela a fachada lateral
Sala 15: frente para o pátio
Sala 18: janela para o Ginásio
Próxima a quadra esportiva
Sala 01: tipo de vazamento
Sala 03: proximidade à avenida
Sala 04: localização tranqüila
Sala Tipo
M, T
I: Intermediário
T: Tarde
N: Noite
A norma NBR 10152 considera para Salas de Aula que o NC deve estar entre as
curvas NC 35 e NC 45.
As curvas de avaliação de ruído, encontradas na norma NBR 10152-87, são conjuntos
de bandas de oitava que podem ser comparados com o nível de pressão sonora do ambiente.
Assim, a partir da Medição do espectro médio para cada uma das salas, é possível marcar
sobre as curvas NC, os níveis sonoros por banda de freqüência. Então, visualiza-se qual a
classe de NC que se acha associada ao ambiente sob análise, que é o valor mais alto de NC
obtido da interseção das curvas padrão com os pontos marcados, conforme pode ser
observado na Fig. 3, a qual fornece as seguintes classes de NC para as salas de aula da escola
Paes de carvalho: Sala 15 = NC 70; Sala 16 = NC 60 e Sala 18 = NC 65.
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Sala 15.
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Sala 16.
Sala 18.
Figura 3: Determinação da Curva NC para as salas de aula.
3.3 Equipamento usado nas medições
O sistema de medição utilizado na quantificação de Ruído de Fundo e NPS, para as Salas de
Aula das escolas avaliadas, é mostrado na Fig. 4. Nesta figura pode-se visualizar o Medidor
de Nível de Pressão Sonora, marca Bruel & Kjaer, Tipo 2238, montado no seu tripé, estando o
microfone com o protetor de vento, bem como o calibrador da Bruel & Kjaer Tipo 4231.
Figura 4: Medidor de Nível de Pressão Sonora - Tipo 2238 e Calibrador - Tipo 4231.
O medidor de nível de pressão sonora foi configurado da seguinte forma: Largura de
banda, 1/3 de oitava na faixa de freqüência delimitada pelas bandas de 31,5 Hz a 8 kHz;
Ponderação, Escala A; Tipo de Resposta, Rápida e Correção de filtro para incidência
Aleatória.
3.4 Tempo de reverberação
O Tempo de Reverberação foi calculado, para cada uma das salas de aula avaliadas, tendo por
base uma planilha desenvolvida no software Excel, a qual permite o uso das fórmulas de
Sabine e Eyring, informando-se os tipos de materiais e as superfícies correspondentes. A Fig.
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5 apresenta uma visão geral da curva com os valores de tempo de reverberação calculados
pela planilha e que correspondem à Sala 15 da Escola Estadual Paes de Carvalho.
Figura 5: Tempo de Reverberação para a Sala 15 da Escola Estadual Paes de Carvalho.
3.5 Inteligibilidade da fala
Quando se refere à comunicação em um ambiente, a inteligibilidade é definida como
“inteligibilidade acústica da linguagem” e é a principal característica acústica de um
ambiente, pois reflete o grau de entendimento das palavras no seu interior. Para os locais onde
a comunicação é primordial, (auditório, cinemas, teatros, igrejas, salas de aula e conferências,
etc.) a boa inteligibilidade acústica é um fator decisivo (Fernandes [2]).
Neste trabalho foram duas as metodologias adotadas para a avaliação da
inteligibilidade da fala. A primeira avaliação feita é denominada de Método Subjetivo de
Índice de Acerto por Sílabas Padronizadas, sendo este o tipo de análise mais aceito pela
comunidade cientifica. O método consiste em distribuir pessoas com audição normal no
ambiente a ser estudado e, através de um orador (ou gravações da voz de locutores),
pronunciar um lote de palavras normalizadas (monossílabas, dissílabas, polissílabas, sílabas
sem sentido, frases, etc.) que são anotadas pelos ouvintes. As fichas são analisadas
estatisticamente, obtendo-se o índice de acerto para cada posição e para cada ouvinte. Então, a
inteligibilidade de cada posição do ambiente é calculada a partir deste índice de acerto. A
porcentagem de acerto é chamada de Índice de Discriminação da Fala (IDF).
O Índice de Discriminação de Fala (IDF), obtido no teste, deve ser avaliado conforme
o estabelecido na Tabela 4.7.
Tabela 3: Classificação da Inteligibilidade segundo Meyer (Fernadez [4])
IDF(%)
INTELIGIBILIDADE
85-100
Excelente
75-85
Boa
65-75
Satisfatória
50-65
Pobre
0-50
Ruim
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Uma segunda forma para se determinar a inteligibilidade da fala é encontrar uma lei
matemática que, a partir do conhecimento de uma série de parâmetros acústicos do recinto em
estudo, permita encontrar o valor de %ALCons, em cada ponto do mesmo, sem a necessidade
de ter que realizar as laboriosas provas de audiência. Logicamente, uma vez estabelecida tal
lei, seria possível predizer a inteligibilidade da fala em qualquer ponto de um recinto ainda
por construir.
Com base na teoria da acústica estatística, o valor de %ALCons em um ponto dado
pode ser determinado, simplesmente, a partir do conhecimento do tempo de reverberação TR e
da diferença entre os níveis de pressão sonora de campo direto LD e de campo reverberante LR
em tal ponto.
Para o cálculo de LD - LR a fórmula a utilizar é a seguinte:
LD − LR = 10 log(
QxR
) − 17
r2
dB
(1)
em que log representa o logaritmo decimal; Q é o fator de diretividade da fonte sonora na
direção considerada (Q = 2 para voz humana considerando a direção frontal do orador); R é a
constante da sala (m2 ); e r é a distância do ponto considerado à fonte sonora (m).
O conhecimento do coeficiente médio de absorção αm, junto com o volume V e da
superfície total Stot, permite calcular os valores de TR e de LD - LR. Entretanto, em nível
prático, geralmente se elege para o cálculo o valor de α correspondente à banda de 2 kHz, por
ser de máxima contribuição à inteligibilidade da palavra. A Classificação da Inteligibilidade
se faz através da Tabela 5.
Tabela 5: Tabela de Classificação da Inteligibilidade (%ALCons).
Valoração Subjetiva
%ALCons
Excelente
Boa
Aceitável
Pobre
Ruim
1,4%-0%
4,8%-1,6%
11,4%-5,3%
24,2%-12%
46,5%-27%
3.6 Relação sinal/ruído
É uma comparação útil para estimar o quão compreensível é a fala em uma sala. O nível
sonoro da voz da professora em dB, menos o nível de ruído de fundo na sala, em dB, é igual à
relação S/N em dB. Quanto maior a relação S/N maior é a inteligibilidade da fala. Se a S/N é
negativa (o ruído de fundo é maior que a voz da professora), será difícil ser a professora
compreendida.
Estudos têm mostrado que, em salas de aula que têm S/N menor que +10 dB, a
inteligibilidade da fala é significativamente degradada para crianças com audição mediana.
Crianças com alguma deficiência auditiva precisam no mínimo de +15 dB de S/N (Seep et al
[3]).
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3.6 Análise das proporções das salas
Considerando que a geometria de uma sala é um aspecto muito importante no estabelecimento
da qualidade acústica de um ambiente, foi feita uma análise da adequação das salas de aula no
que diz respeito às proporções geométricas das dimensões das mesmas. Para tal, foi usado o
diagrama de Bolt/Beranek/Newman alimentado pelos valores de comprimento, largura e
altura das salas.
No diagrama de Bolt/Beranek/Newman a posição relativa à sala analisada está
representada por um círculo vermelho, e as melhores proporções estão representadas por
pequenos quadrados coloridos, mas qualquer resultado dentro da curva pontilhada sinaliza
para a adequação do ambiente (Long [4]).
A Fig. 6 apresenta os diagramas de Bolt/Beranek/Newman, para a sala de aula 16 da
Escola Estadual Paes de Carvalho, a qual é avaliada como adequada por este critério.
Figura 6: Diagrama de Bolt/Beranek/Newman para a Sala 16.
A Tabela 6 apresenta os dados, referentes a todos os parâmetros anteriormente
descritos, obtidos para todas as salas estudadas, tal que é possível uma comparação entre elas.
No que diz respeito ao NPS, a sala “N” do Liceu-Escola foi a que apresentou o maior valor
(81,5 dB(A)), embora não apresente o maior nível máximo registrado durante a medição, o
qual foi obtido para a sala 01 da escola Benvinda de França Messias (96,2 dB(A)).
Os valores de Ruído de Fundo registrados na Tabela 6 estão todos elevados para uma
sala de aula, o que faz com que os professores, se quiserem ser compreendidos pelos seus
alunos, elevem em muito o nível de suas vozes sacrificando, assim, as suas cordas vocais, as
quais poderão vir a apresentar problemas com o tempo. A sala 16 da Escola Estadual Paes de
carvalho foi a que apresentou o maior valor para a condição de janela aberta e ventilador
ligado (70,3 dB(A)) e a sala D da escola Silvio Nascimento foi a que apresentou o maior valor
para a condição de janela fechada e ventilador desligado (65,7 dB(A)).
Em relação ao Tempo de Reverberação, os valores quantificados para cada uma das
salas ficaram bem acima do valor de 0,4 s recomendado pela “American Speech and Hearing
Association”. A sala 04 da escola Benvinda de França Messias foi a que apresentou o maior
valor (1,77 s) e a sala 03, da mesma escola, o menor valor (0,89 s).
Quanto à Inteligibilidade os testes indicaram que, pela classificação de Meyer, a
maioria das salas receberam a classificação de Boa. Entretanto, no que diz respeito à
Articulação de Consoantes nenhuma das salas foi considerada adequada, uma vez que o
parâmetro %ALCons deve ser menor do que 5 % e o menor valor registrado para este
parâmetro na Tabela 6 foi de 7 % para as salas A2G e 03 das Escolas Augusto Meira e
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Benvinda de França Messias, respectivamente, embora as salas possam ser consideradas com
desempenho razoável, uma vez que o %ALCons encontra-se dentro da faixa de 6,5 a 15 %.
Para todas as salas estudadas, a quantificação da Relação Sinal/Ruído demonstra que o
nível sonoro da voz do professor não foi satisfatório para uma compreensão perfeita por parte
dos alunos, uma vez que o valor ideal para este parâmetro é o valor de + 15 dB(A).
Por último, quando se avaliam os parâmetros geométricos das salas de aula, ou seja,
verificam-se as Proporções entre as dimensões das salas a partir do diagrama
Bolt/Beranek/Newman, somente a sala 16 da Escola Estadual Paes de Carvalho e a sala 04 da
escola Benvinda de França Messias apresentam as proporções adequadas.
Tabela 6: Valores dos Diferentes Parâmetros Avaliados nas Escolas
NPS
Escola Salas dB(A)
Leq Lmax
RUÍDO DE
FUNDO
dB(A) TR INTEL.FALA(%) S/R
Propor.
Leq Lmax Leq Lmax (s)
Testes %ALC dB(A)
J.A /V.L
J.F/V.D
15
73,2 86,0 61,9 67,3 50,4 58,7
1,4
88,8
10%
7,6
Inadeq.
16
72,1 84,9 70,3 83,5 63,0 75,8
1,18
85,6
10%
RF>.S Adequa..
PdeC
18
76,2 87,6 62,0 64,7 51,7 69,4
1,39
87,1
12%
-10,15 Inadeq.
24
76,4 90,1 63,9 72,3 59,8 67,9
1,1
73,6
10%
RF>.S Inadeq.
AM
12
70,5 83,1 64,1 72,7 62,1 70,2
1,0
82,7
9%
-10,16 Inadeq.
1,25
78,8
12%
Negat Inadeq.
VSF A1B 76,06 89,0 68,3 73,3 64,3 76,6
A2G 75,2 88,1 64,1 74,6 65,1 75,4
X
88,3
7%
-10
Inadeq.
1
78,0 96,2 66,8 76,5 65,3 74,9
1,27
X
10%
-10,15 Inadeq
3
74,7 90,7 69,1 79,0 62,0 79,4
0,89
69,1
7%
X
Inadeq
B.F.M
4
77,3 88,6 63,4 74,7 55,5 62,8
1,77
63,1
15%
X
Adeq.
N
81,5 94,8 62,4 68,4 56,1 66,6
X
(*1)X
10%
X
L.E
D
S.N
75,4 92,7 67,9 92,7 65,7 81,8
1,17
78,5
10%
-16,32 Inadeq.
LEGENDA: J.A/V.L - Janela aberta / Ventilador ligado; J.F/V.D - Janela fechada / Ventilador desligado.
(*1) Os quadros com X são para representar as salas de primeira serie onde não foi possível fazer os testes.
4. CONCLUSÃO
Objetivando avaliar os parâmetros que definem uma boa qualidade acústica para as salas de
aula de escolas da região metropolitana de Belém-PA, foram escolhidas escolas que de certo
modo representam as diversas situações encontradas no município. Entretanto, o resultado
deste levantamento é altamente preocupante, uma vez que, de um modo geral, todas as salas
encontram-se inadequadas para a atividade a que se destinam, tendo por base a qualidade
acústica que deve ter um ambiente como este.
Finalmente, a avaliação dos diferentes parâmetros estudados permite concluir que as
salas de aulas, de um modo geral não estão nas condições necessárias para cumprir de forma
eficiente com os seus objetivos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Campinas. VI Encontro Nacional e III Encontro Latino-Americano sobre Conforto no Ambiente
Construído. ENAC. São Paulo-SP.
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UFMG – Belo Horizonte-MG.
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[3] Seep, B., Glosemeyer, R., Hulce, E., Linn, M., Aytar, P. & Coffeen, R. (2000). Classroom
Acoustics: A resource for creating learning environments with desirable listening conditions.
Acoustical Society of America.
[4] Long, M. (2006). “Architectural Acoustic”. San Diego: Elsevier Academic Press.
[5] Toro, M.G.U. (2005). “Avaliação Acústica de Salas de Aula em Escolas Públicas na Cidade de
Belém-PA: uma proposição de Projeto Acústico”. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)
PPGEM/UFPA. Belém. 2005.
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