Isolamento sonoro e os sistemas construtivos modernos

O que é o isolamento sonoro?

Quando falamos sobre acústica arquitetônica, um tópico muito importante a se pontuar é o isolamento sonoro da edificação. Vale lembrar que materiais absorventes são maus isoladores e sozinhos irão agir como uma esponja. Ou seja, eles absorvem o som, mas não impedem a transmissão sonora, que seria o equivalente a deixar a outra superfície da esponja molhada ao invés de seca. Então o que de fato é o isolamento acústico em termos técnicos e como contornar esse problema ainda em fase de projeto?

Isolamento sonoro se refere à separação de um certo ambiente em duas partes, de forma que se tenha privacidade entre os dois ambientes. Em elementos construtivos, como paredes, pisos ou teto, a onda sonora produz vibração de cada elemento, e ele acaba atuando como um alto-falante. Basicamente dependemos de peso de cada partição para criar uma resistência, o que dificulta a transmissão sonora. Com a redução do som através de uma parede para a outra, a também chamada perda de transmissão, é que podemos isolar um apartamento do outro.

Juntamente com a massa (peso do sistema), outros fatores afetam o “movimento” do elemento construtivo e sua capacidade de radiar o som. É importante garantir que não haja nenhuma fresta neste elemento, e é preciso criar o maior número de obstáculos ou mudanças de meio possíveis para a onda sonora ser dissipada. Em uma edificação, o ruído pode se propagar através da estrutura, principalmente por portas, janelas, paredes e tetos.

A perda de transmissão sonora (PT), é a quantidade de energia sonora dissipada na transmissão através de um elemento construtivo, o seja, quanto maior for o seu valor, mais isolante será o elemento estudado. Para calcularmos a perda de transmissão precisamos da informação do coeficiente de transmissão sonora τ, determinado em testes de laboratório e dado pela equação:

PT= 10 log(1/ τ)

Outra forma de representar esse fator, é calculando o índice de redução sonora (R) o qual em geral é apresentado pelo valor ponderado (Rw) tão presente nos manuais de produtos acústicos de qualidade. Se você quer saber mais sobre ponderações acústicas, faça nosso curso sobre o Mecanismo de Audição Humano e Ponderações.

Como aumentar o isolamento acústico?

A forma mais simples de prevermos o isolamento sonoro de um elemento construtivo é aplicando a lei da massa. Devemos considerar frequências abaixo da frequência crítica e acima da frequência de ressonância para obtermos melhores resultados.  Para uma onda incidindo sob um painel simples, quando dobramos sua a massa, temos um aumento de 6 dB na perda de transmissão. Veja na figura abaixo o comportamento de painéis simples em relação ao isolamento acústico, como exemplo o concreto, que é um material homogêneo em termos de densidade.

O aumento da massa nem sempre é a melhor opção quanto ao aumento do isolamento acústico.

Aplicar na prática o aumento da massa nem sempre é uma solução viável. Para a alvenaria estrutural, isolar 10 dB pode resultar em uma parede com espessura absurda e impraticável. Desta forma,  temos que optar por outras soluções como a parede dupla. Na figura ao lado, fica claro que uma parede mais eficiente, devido a uma maior espessura, não faz parte da realidade das obras. Uma parede com 56 cm de espessura, além de exigir uma quantidade maior de material, também precisará de uma fundação condizente ao peso da estrutura e tira muito do espaço útil do ambiente.

Como funciona uma parede dupla de isolamento?

Em uma obra, devemos nos ater ao peso total da estrutura, para não sobrecarregar a fundação e criar problemas futuros. Uma parede de 56 cm chega a ser uma solução cômica para o isolamento acústico, sendo muito mais viável utilizar uma parede dupla ou até mesmo tripla.

Utilização de uma camada de ar para o isolamento acústico é uma solução mais prática.

Um problema constante é o isolamento de baixas frequências. Quanto maior a camada de ar entre as paredes melhor sua eficiência em termos do isolamento acústico. Mas assim como tudo na engenharia, há valores ótimos que otimizam a relação entre o espaço perdido e ganho em isolamento sonoro.

A camada de ar também pode ser preenchida com material de absorção acústica, o que irá auxiliar no isolamento sonoro. Entretanto, vale lembrar que um material absorvedor sozinho não é um bom isolante acústico, e ele funciona somente em um sistema construtivo como um todo. Comparado com a camada de ar que promove isolamento extra de 3 a 5 dB em um sistema de parede dupla, um sistema utilizando material absorvente pode isolar de 6 a 9 dB.

Comparação de sistemas construtivos

As paredes entre dois ambientes devem ser avaliadas quanto a diferença padronizada de nível ponderada, que é um outro descritor acústico técnico e difícil de ser aferido em campo. Conforme a norma ABNT NBR 15575-5, podemos classificar o desempenho dos elementos tendo em face esse descritor mencionado, mas veja que esses valores não tratam somente do isolamento acústico. O desempenho é algo a mais que junta isolamento sonoro com condicionamento acústico.

Tabela retirada da NBR 15575-5

Sendo,

M= mínimo;

I=intermediário;

S= superior.

A norma também disponibiliza uma estimativa simplificada do grau de inteligibilidade da fala de um recinto adjacente em função do isolamento sonoro e do nível de ruído do ambiente. Esse valor foi retirado de estudos australianos e se apresenta bastante útil, tendo em face a diferença de nível sonora ponderada e a capacidade de se ouvir e entender o que se fala na sala adjacente.

Tabela retirada da NBR 15575-5

O drywall

Muito utilizado na construção civil, o drywall é um grande aliado do isolamento acústico. É um material extremamente versátil e moderno, podendo ter um maior desemprenho do que a alvenaria comum para a mesma espessura de parede, isso se devidamente instalado.

As configurações  variam de acordo com a largura dos perfis estruturais (48mm, 70mm ou 90mm), e a forma que será montado, sendo parede simples ou dupla, etc. Também é possível alterar o número e os tipos das placas de gesso que serão fixadas em cada lado da estrutura para trabalhar isolamentos sonoros a escolha do cliente.

Esquema de uma parede em drywall com proteção acústica (lã mineral). Fonte: VivaDecora

A revista viva decor, em parceria com a marca Knauf, enumerou 7 vantagens do drywall:

1. Flexibilidade para as suas ideias
2. Melhor conforto acústico e térmico
3. Proteção ao fogo
4. Neutralização de odores
5. Resistência a umidade
6. Facilidade de limpeza
7. Apoio da equipe técnica

Essas vantagens do drywall são possíveis graças à sua leveza e características especificas de cada tipo de chapa. As verdes para locais úmidos, as rosas para proteção ao fogo, e as brancas são as simples ou chamadas de standard. Em relação ao preço, a instalação do drywall varia entre R$70,00 e R$100,00 o m², o que fica em torno de 10% mais barato se comparado a instalação da alvenaria tradicional. Entretanto, para sistemas acústicos com lãs minerais, várias chapas sobrepostas, fitas banda acústica e outros elementos antivibratórios, o valor pode chegar de R$150 a R$300,00 o m². Como tudo em engenharia, há a necessidade de cada aplicação e a avaliação custo benefício que sempre precisa pesar na balança preço, qualidade e prazo de entrega.

A instalação desse tipo de estrutura é sem dúvidas um dos maiores atrativos. Uma montagem rápida e fácil permite economia de tempo e operação rápida de um ambiente comercial, por exemplo. Uma obra começada do zero usando drywall é finalizada muito mais rapidamente e não produz tantos resíduos quanto em alvenaria, além de sabemos que tempo é dinheiro.

Como desvantagem, é importante frisar que esse tipo de material não é utilizável em espaços externos, visto que ele não é resistente às intempéries, como chuva e sol em excesso. A instalação de objetos sobre a superfície também é considerada como uma desvantagem, já que são necessário acessórios, como reforços em madeira, bucha e parafusos específicos para drywall, o que não é problema em cidades maiores com boa oferta de acessórios, porém cidades muito pequenas sofrem com a falta destes materiais, principalmente os com função acústica.

Alvenaria tradicional

Na alvenaria tradicional utilizada no Brasil muitas de soluções construtivas são improvisadas e com a mão de obra pouco qualificada. Uma nova modalidade de alvenaria vem sendo aderida nas construções de maior porte, que é a alvenaria racionalizada. Esse tipo de construção consiste em uma utilização mais eficiente dos recursos disponíveis, optando por blocos de melhor qualidade e um projeto prévio.

A importância de um projeto prévio em qualquer construção nova, ou reforma, evita o desperdício de material, tendo em vista que quase 30% dos materiais viram entulho.

A selecta soluções em bloco, disponibiliza em seu site guias técnicos para a alvenaria estrutural, que é um sistema construtivo racionalizado, no qual os elementos que desempenham a função estrutural são de alvenaria.

Comparativo entre uma construção convencional e alvenaria estrutural.

Se compararmos as duas formas de alvenaria, fica claro as vantagens da alvenaria estrutural frente ao bloco cerâmico em relação à acústica. Se comparada ao drywall, a alvenaria racionalizada apresenta densidades superficiais são muito próximas, o que exige menos da fundação da construção em relação aos blocos de cerâmica.

Blocos de concreto e vermiculita

Nas construções convencionais, as paredes são utilizadas entre pilares e vigas, que recebem todo o peso da obra. Em um sistema estrutural com bloco de concreto, as paredes são quem irá suportar a carga distribuída ao longo da fundação.

Em termos de acústica, os blocos de concreto possuem uma densidade 30% maior que os blocos cerâmicos. Tanto o bloco de cerâmica quanto o de concreto, podem receber aditivos, como a vermiculita expandida, para preencher os espaços e aumentar seu poder de isolamento sonoro.

Aplicação da vermiculita em bloco de cerâmica

A Vermiculita é um mineral formado pela superposição de finíssimas lamínulas, que submetido a altas temperaturas sofre uma grande expansão de até quinze vezes o seu volume original, tornando-se Vermiculita Expandida. Esse é um insumo largamente utilizado na construção civil graças às suas propriedades de leveza, isolamento térmico e acústico. Ela é adicionada em argamassas, concretos leves e reboco. Se utilizada em contra pisos pode aliviar a carga na estrutura de forma que o uso de Vermiculita Expandida permite um isolamento de som entre os pavimentos e entre partições verticais.

Segundo os estudos de caso da marca vermifloc acústico, temos um ganho de 10 dB em isolamento sonoro quando o material é adicionado ao bloco de concreto. Quanto a utilização no contrapiso, a construtora teria que aumentar a espessura da laje em até 60% em relação ao projeto.

Comparativo entre blocos de concreto e blocos cerâmicos com vermiculita

Analisando a composição dos blocos com a adição da vermiculita, é possível observar uma maior eficiência quando utilizada com os blocos de concreto com 2 a 3 dB de ganho em relação ao bloco cerâmico.

Comparação  gráfica entre os tipos de construção

Se compararmos uma parede de mesma espessura, entre a alvenaria com blocos cerâmicos, com blocos de concreto e o drywall, com as incidências normais, de campo e aleatória, podemos estimar sua eficiência em termos de isolamento sonoro. Sabemos que vários fatores interferem na transmissão sonora, uma importante variável  é o ângulo de incidência das ondas. A incidência de campo é a que mais se aproxima do transmissão que ocorre na prática, e é descrita matematicamente pela lei da massa por:

R= 20 log (f*rho) -47 dB

Essa equação só é valida em uma região específica de frequências, se for desprezada a rigidez e o amortecimento do sistema construtivo.

Gráfico com a perda de transmissão para incidência de campo

Pela análise gráfica, a parede simples elaborada com a mesma espessura e com diferentes materiais apontou que a alvenaria de tijolos cerâmicos é mais eficiente, levando em consideração o reboco de mesma espessura para o calculo da densidade superficial (rho). Essa conta nada mais é do que uma simplificação do que vemos na prática, desconsiderando vários fatores muito importantes para a perda de transmissão.  Para uma maior precisão, softwares modernos fazem o cálculo por meio de FEM e BEM, método de elementos finitos e método de elementos de contorno respectivamente. Mas veja que devido às várias cavidades dentro do bloco cerâmico em geral ele promove melhor isolamento sonoro, mas observe que há outros fatores que podem fazer você escolher pelo bloco de concreto ou o drywall.

Para se aprofundar mais no tema, recomendamos o Minicurso de Fundamentos do Isolamento Acústico em Edificações, que em 1 hora de video aulas te tratá muito mais material sobre o tema e te auxiliará a ter mais confiança para projetar e especificar sistemas construtivos.

Referências

“7 vantagens do Drywall Knauf que vão fazer toda a diferença no seu projeto.” VivaDecora, 2018.

Bistafa, Sylvio R. Acústica aplicada ao controle do ruído. São Paulo: Blucher, 2011.

Crocker, Malcom J. HANDBOOK OF ACOUSTICS. JOHN WILEY REFERENCE, 1998.

“Guia técnico – alvenaria estrutural.” grupo estrutural. s.d. http://www.grupoestrutural.com.br/selecta/guia-tecnico/ (acesso em 2019).

Mateus, Diogo. “Acústica de edificios e controle de ruídos.” 2008.