Barreiras acústicas – O que são? Como funcionam?

Barreiras acústicas são consideradas medidas defensivas ao ruído, ou seja, soluções de remediação geralmente aplicadas após o surgimento de problemas relacionados ao ruído ambiental. São soluções de engenharia capazes de solucionar problemas sociais, comumente aplicadas em casos onde haja comunidades expostas ao ruído acima dos limites normatizados, proveniente de fontes diversas (infraestruturas de transportes, operações industriais).

Não obstante sua eficácia comprovada como sistema de isolamento que permite a atenuação dos ruídos desde a fonte até a vizinhança, as barreiras acústicas são um recurso ainda pouco explorado no Brasil. Em contrapartida, o sistema já é bastante comum em países da Europa.

Para entender como funcionam as barreiras acústicas, devemos inicialmente ter conhecimento dos fenômenos associados à propagação sonora em campo livre e entender a influência da presença de um elemento físico na trajetória das ondas sonoras desde a fonte até o ouvinte.

Quando as ondas sonoras se propagam em campo livre, não há interferência de quaisquer superfícies (com exceção do solo), ou seja, o som que chega ao receptor é ouvido no momento da emissão, chamado som direto (sem influência de reflexões sonoras). A propagação sonora em campo livre, próxima à superfície do solo, é ilustrada na Figura 1.

Figura 1: Propagação sonora em ambientes externos, próxima à superfície do solo

Fonte: Hannah (2006)

Quando um elemento físico – a barreira acústica – é instalado entre uma fonte sonora e seu respectivo ouvinte, o comportamento das ondas sonoras é alterado: parte da energia sonora emitida é refletida, parte é difratada nas extremidades da barreira e outra parte é transmitida através da barreira. A presença de uma barreira acústica resulta em regiões de sombra acústica, ou seja, regiões resguardadas do ruído, onde os níveis sonoros são bastante reduzidos. Estes conceitos básicos são ilustrados na Figura 2.

Figura 2: Conceitos básicos do isolamento acústico de barreiras

Fonte: Hannah (2006)

Dimensionamento de barreiras acústicas

O dimensionamento de barreiras acústicas tem por objetivo a definição das propriedades geométricas e materiais destes sistemas, variando de caso a caso em função dos objetivos acústicos desejados. Um método simples para definição geométrica destes sistemas pode ser calculado em função da diferença do comprimento da trajetória sonora e a trajetória na linha da visão, como ilustrado na Figura 3.

Figura 3: Aspectos geométricos de barreiras acústicas

Fonte: Hannah (2006)

Barreiras com maiores alturas resultam em uma maior angulação das ondas sonoras difratadas e maiores comprimentos da trajetória sonora, significando maiores zonas de sombreamento acústico e maior perda por inserção (IL da sigla inglesa de Insertion Loss), parâmetro utilizado para avaliar a capacidade de atenuação sonora do sistema (Daigle, 1999).

A IL pode ser obtida pela diferença do nível sonoro medido no receptor, nas condições da barreira presente e da barreira ausente (ISO 9613-2: Acoustics — Attenuation of sound during propagation outdoors — Part 2: General method of calculation). O parâmetro é calculado em função de variáveis como a altura da barreira, distância fonte e do receptor até a barreira, as frequências avaliadas, o comprimento de onda sonora e do coeficiente de absorção do material aplicado (Daigle, 2010), alterações associadas aos efeitos do solo, ruídos marginais e outras fontes de ruído (Hendriks et al., 2013).

A ISO 9613 apresenta a seguinte expressão para cálculo da IL:

Eq. 01

onde C₂ é igual a 20 considerando as reflexões no pavimento, ou igual a 40 se estas não forem consideradas; δ representa a diferença de percursos entre as ondas difratada e direta; K_met é a componente que permite introduzir neste cálculo uma correção meteorológica; λ o comprimento da onda sonora; e C₃ igual a 1 para barreiras com difração simples.

O dimensionamento de barreiras também deve levar em consideração aspectos do entorno urbano. Deve-se considerar, por exemplo, a influência da reflexão sonora em edificações próximas à barreira ou mesmo as propriedades de absorção e difração de elementos vegetativos. Estes casos estão ilustrados na Figuras 4, 5 e 6.

Figura 4: Reflexão na edificação atrás da barreira

Figura 5: Reflexão e difração na copa das árvores, acima da barreira

Figura 6: Reflexão em árvores ou outros elementos ao redor ou sobre uma barreira

Barreiras acústicas podem, ainda, ser elementos naturais compostos pela própria topografia do local, conforme ilustrado na Figura 7.

Figura 7: Aspectos geométricos de uma barreira natural

Fonte: Hannah (2006)

Com relação aos materiais utilizados, no dimensionamento de barreiras, são levadas em consideração variáveis diversas, desde aspectos objetivos (estabilidade estrutural, grau de absorção acústica, grau de isolamento acústico, peso, custo), até aspectos subjetivos, como a integração visual com o entorno. Alguns dos tipos mais comuns são painéis metálicos, painéis em acrílico, painéis em concreto e painéis em madeira, conforme as Figuras 8 a 13.

Figura 8: Painéis em concreto                                      Figura 9: Acrílico incolor                                     Figura 10: Painéis metálicos

Figura 11: Painéis em madeira                               Figura 12: Barreiras com vegetação                          Figura 13: Barreiras em pedra

 

 

Mas afinal, qual é a real eficácia de barreiras acústicas?

As reduções sonoras proporcionadas por barreiras acústicas são investigadas e discutidas em diversos estudos. Na pesquisa de Bragança et al. (2006), a eficácia de três barreiras acústicas colocadas em vias rodoviárias com volumes de tráfego distintos foi investigada. Os materiais que as constituem são: blocos de concreto com preenchimento em lã mineral, chapa metálica perfurada com preenchimento em lã mineral e painéis pré-fabricados de concreto. As barreiras estudadas podem ser vistas na Figuras 14, 15 e 16.

Figura 14: Estudo de caso 1                          Figura 15: Estudo de caso 2                          Figura 16: Estudo de caso 3

    

Fonte: Bragança et al. (2006)

Os resultados da pesquisa mostram um aumento significativo do isolamento acústico, na escala de 9 a 14dB, com a presença das barreiras acústicas. Os resultados com e sem as barreiras podem ser vistos na Tabela 1.

Tabela 1: Redução sonora medida “in situ”, com e sem a presença das barreiras

Fonte: Bragança et al. (2006)

Redução da eficiência – como evitar?

Falhas na execução e na manutenção das barreiras acústicas podem resultar na perda da eficiência destes sistemas. A perfeita estanqueidade das barreiras acústicas é essencial para que se atinjam os níveis de isolamento sonoro desejados, não devendo existir frestas, desconexões e aberturas que prejudiquem o desempenho do sistema. As figuras a seguir apresentam alguns dos erros de execução e manutenção que devem ser evitados.

A                                                                         B                                                                         C

  

A) Borrachas de vedação mal colocadas.

B) Painéis assentados diretamente no solo, sem embasamento.

C) Aberturas para escoamento de água no nível do solo.

D                                                       E                                                      F

  

Fonte: Barreto (2004)

D) Juntas mal seladas.

E) Aberturas para escoamento de água no nível do solo.

F) Painéis “flutuando” sobre o solo, não assentados.

 

Referências Bibliográficas

Bragança, L. Freitas, E. e Pinheiro, D. Eficácia de Barreiras Acústicas. Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho, 2006.

Barreto, A. Barreiras Acústicas: A Escolha dos Materiais e sua Instalação. SEA-Acustica, Portugal, paper ID: 120 /p.1, 2004.

Daigle, G. Technical assessment of the effectiveness of noise walls – Final Report. Noise/News International, I-INCE Publication 99-1, pages 137- 161, 1999.

Daigle, G. Effectiveness of noise barriers. Internoise 2010, noise and sustainability, 13 – 16 June, Lisbon, 2010.

Hannah, L. Ground, Terrain and Structure Effects on Sound Propagation. Massey University, New Zealand Acoustics Vol. 20 / # 3, 2006.

Hendriks R., Rymer B., Buehler D., Andrews J. Technical Noise Supplement to the Caltrans Traffic Noise Analysis Protocol-A Guide for the Measuring, Modeling, and Abating Highway Operation and Construction Noise Impacts. Departamento de transportes de California, 2013.