Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com desempenho acústico otimizado

DESENVOLVIMENTO DE SOLUÇÃO COMBINADA DE AGLOMERADOS COM CORTIÇA PARA SUBCAMADAS DE REVESTIMENTO E DE LAJETA COM COMPORTAMENTO ACÚSTICO OPTIMIZADO CAROLINA RUI GONÇALVES MATEUS Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES Orientador: Professor Doutor António Pedro Oliveira de Carvalho JULHO DE 2015 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2014/2015 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446  [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440  [email protected]  http://www.fe.up.pt Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2014/2015 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2015. As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respetivo Autor. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado Diferenças entre 13 e 14? Só 24, a importância mantém-se! Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado i AGRADECIMENTOS A presente dissertação é não só o culminar de um semestre, mas também, e principalmente, de um percurso académico de cinco anos. O sucesso deste percurso resultou, em parte, do meu esforço, empenho e dedicação, porém sem todo um suporte académico e familiar, que tive a oportunidade de ter, creio, verdadeiramente, que esta caminhada teria sido bem mais difícil e o resultado não seria tão positivo. Como tal, gostaria de agradecer a quem se cruzou comigo nestes últimos cinco anos e em especial: Aos meus pais, que me deram a oportunidade de ingressar no ensino superior e que durante todo este percurso foram incansáveis, tanto no interesse que demonstraram pela minha vida académica, como pessoal, estando presentes e disponíveis em todos os momentos; À minha irmã, que me “obrigou” a rir, mesmo quando não havia vontade, me distraiu quando o que precisava era de concentração, e principalmente, por me fazer acreditar no meu valor: “Um dia gostava de ser como tu.”, “Eu sei que vais ter muito sucesso.”; Ao Professor Doutor António Pedro Oliveira de Carvalho, meu orientador, que foi incansável durante todo o semestre, mostrando-se sempre disponível, receptivo e interessado. Professor, não poderia ter escolhido melhor orientador. Obrigada por me mostrar que tudo se resolve. Gostei muito de trabalhar consigo, além de ter sido um gosto foi um privilégio (!); Ao Engenheiro Eduardo Costa, pois a sua ajuda foi importantíssima na componente prática desta dissertação, tanto na execução dos ensaios laboratoriais, como na compreensão de tudo o que isso envolve. Para mim, além de ser um óptimo profissional é um excelente ser humano. Á ACC – Amorim Cork Composites, com um agradecimento especial à Engenheira Marina Rodrigues e à restante equipa da qual faz parte, que sempre se mostraram receptivos e disponíveis para me esclarecer e transmitir conhecimentos para o maior sucesso deste projecto. Agradeço ainda a oportunidade que me proporcionaram de contactar com o mundo do trabalho, abrindo-me as portas da ACC, sempre e em qualquer momento, durante a elaboração deste trabalho. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado ii Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado iii RESUMO O que é agradável para um ouvinte (som) pode ser incómodo para outro, sendo entendido então como ruído. Esse mesmo ruído poderá ter efeitos tanto físicos como mentais, chegando até a interferir no desempenho das atividades diárias. Nos ruídos de percussão - solicitação mecânica direta da fonte sobre elementos construtivos - a incomodidade gerada é bastante relevante uma vez que pode abranger todo o imóvel. De forma a mitigar este ruído, com vista à diminuição da incomodidade, a utilização de subcamadas nos pavimentos, underlay ou underscreed, em pavimento ou laje flutuante, respectivamente, revelam-se uma das formas mais eficazes de atingir esse objetivo. Na presente dissertação, em colaboração com a empresa ACC – AMORIM CORK COMPOSITES, apresenta-se um estudo sobre a incorporação de ambas as subcamadas (underlay e underscreed) num mesmo sistema (sistema duplo flutuante), com distintos revestimentos finais (madeira de encaixe, madeira, cerâmico e vinil), com o objectivo de avaliar a sua eficácia e a possível vantagem na sua aplicação em detrimento dos restantes sistemas flutuantes isolados (pavimento e laje). Como tal, além dos sistemas duplo flutuantes, ensaiaram-se também os sistemas flutuantes individualizados (pavimento e laje) correspondentes, perfazendo um total de 47 ensaios. As subcamadas aplicadas nos diferentes sistemas variam no tipo de material, em espessura, perfil e forma, e constituirão a nova gama AcoustiCork da ACC, tendo sido também, além das subcamadas, os revestimentos finais escolhidos e cedidos pela referida empresa. A eficácia de cada uma das soluções foi obtida, por bandas de terço de oitava dos 100 Hz aos 5 kHz, segundo o ensaio de percussão normalizado realizado nas câmaras reverberantes do Laboratório de Acústica da FEUP. Após as medições, foi possível concluir que: - As subcamadas mais eficazes, nos sistemas de pavimento e laje flutuantes são, respectivamente, Us66 (aglomerado composto de cortiça combinada com borracha reciclada) e Us22 (aglomerado composto de borracha reciclada perfilado), sendo que tal acontece independentemente do revestimento final (à excepção da madeira na situação de laje flutuante); - Independentemente do revestimento final (à excepção da madeira), o tipo de subcamada que incorpora a laje flutuante mais eficaz é o mesmo que incorpora o sistema duplo flutuante mais eficaz, sendo que para este, e para qualquer revestimento final, a subcamada mais eficaz é a Us22; - A aplicação de um sistema de laje flutuante em vez de pavimento flutuante é indiscutivelmente mais vantajosa. A variação das suas Eficácias verificou-se ser de 2 a 14 dB, em função do revestimento final aplicado; - A aplicação de um sistema duplo flutuante em vez de laje flutuante nem sempre é vantajosa. A variação das suas Eficácia verificou-se ser de -2 a 3 dB, em função do revestimento final; - A aplicação de um sistema duplo flutuante em vez de pavimento flutuante é sempre vantajosa. A variação das suas Eficácia verificou-se ser de 2 a 13 dB, em função do revestimento final; - O aumento de espessura de uma subcamada, para um mesmo revestimento final, nem sempre se traduz num aumento de eficácia (por vezes essa eficácia mantém-se ou diminui), nem diferentes subcamadas têm iguais comportamentos, bem pelo contrário. Além disso, o desempenho acústico de uma subcamada num revestimento final não é o mesmo quando aplicada no mesmo tipo de sistema flutuante, mas com um revestimento final distinto. PALAVRAS-CHAVE: Laje flutuante, Acústica, Ruído de percussão, Isolamento sonoro, cortiça Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado iv Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado v ABSTRACT What is pleasant to a listener can be an inconvenience to another, being understood as noise. That noise might have physical as well as mental effects, being able to interfere in the performance of daily routines. In percussion noise – mechanical solicitation straight from the source over constructive elements – the annoyance is highly relevant as it can reach the entire building. To mitigate this noise annoyance, the use of floor sub layers (underlay or underscreed) in floating floors or floating slabs, is one of the most effective tools to reach that goal. In this thesis, in collaboration with the company ACC – Amorim Cork Composites, a study is done about the incorporation of both sub layers (underlay and underscreed) in the same system (double floating system), with different floor covering (fitting wood, wood, ceramic and vinyl), with the aim to evaluate its efficiency and possible gain in its use when compared to the isolated floating systems (floor or slab). Besides the double floating systems, also the individual floating systems were tested (floor and slab), reaching a total of 47 tests. The sub layers applied in the different systems varies in material, thickness, profile and shape and will be included in the new set of products from Acousticork of ACC, being the final coating also chosen and given by this company. The efficiency of each of the samples was obtained, for one-third octave band filters, in the range 100 Hz - 5 kHz, according the normal percussion test – performed in the reverberating rooms of the FEUP Laboratory of Acoustics. After the measures it was possible to conclude that: - The most effective sub layers, in floor and floating slab systems are respectively, UL66 (agglomerate compound of combined cork with recycled rubber) and Us22 ( agglomerate compound of dimpled recycled rubber), this happening regardless the final coating, with the exception of the wood in the situation of floating slab; - Regardless the final coating, in exception of the wood, the kind of sub layer that incorporates the most effective floating slab is the same that incorporates the most effective double floating system, concluding that for the last referred system and for any final coating, the most effective sub layer is Us22; - The application of a floating slab system instead of floating floor is without any doubt the most favorable. The variation of its effectiveness was from 2 to 14 dB, function of the final coating applied; - The application of a double floating system instead of floating slab is not always the most favorable. The variation of its effectiveness was from -2 to 3 dB, function of the final coating; - The application of a double floating system instead of a floating floor is always favorable. The variation of its effectiveness was from 2 to 13 dB, regarding the final coating; - The increase of thickness of a sub layer, to a same floor covering, not always leads to an efficiency improvement (efficiency is sometimes maintained or even diminished) nor different sub layers have the same behavior, it is right the opposite. Besides, the acoustic performance of a sub layer in a floor covering is not the same even if applied in the same kind of floating system, but it is highly dependent of different floor covering. Key words: Floating slab, Acoustic, Percussion noise, Sound insulation, Cork. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xii Fig. 3.2 – Comparação da capacidade de absorção do choque de vários revestimentos de piso ....... 32 Fig. 3.3 – Revestimento final de piso wicanders .................................................................................... 33 Fig. 3.4 – Pavimento flutuante – Pavimento com aplicação de underlay sob o revestimento de piso em madeira colada (esquerda) e em vinil (direita) ....................................................................................... 34 Fig. 3.5 – Sistema duplo flutuante - Solução óptima para diminuir o ruído de percussão - Pavimento com aplicação de underlay sob revestimento final de piso com camadas de cortiça e underscreed perfilado .................................................................................................................................................. 34 Fig. 3.6 - Transmissão de energia quando há um material (rígido vs resiliente) entre as duas partes da barra (esquerda) e formação de ponte acústica (direita) ....................................................................... 35 Fig. 3.7 – Resultado dos ensaios de percussão a pavimentos flutuantes com lã de vidro como material resiliente ................................................................................................................................................. 36 Fig. 3.8 – Índices de isolamento obtidos (dB/oitava) (esquerda), corte esquemático do pavimento nãohomogéneo utilizado nos ensaio (centrocima) e níveis de vibração médios numa laje e parede adjacente, excitadas pela máquina de impactos normalizada (direita) ................................................. 37 Fig. 3.9 – Nível de pressão sonora padronizado, avaliado antes e após a execução de uma lajeta flutuante, que apresenta uma pequena ligação rígida à soleira da porta (esquerda) e nível de pressão sonora resultante de um ensaio de percussão normalizado sobre um pavimento com lajeta flutuante apresentando uma ligação rígida entre a lajeta e o rodapé (direita) ..................................................... 40 Fig. 3.10 – Modelo do sistema oscilante real (esquerda) e simplificado (direita) de um pavimento com subcamada resiliente ............................................................................................................................. 41 Fig. 3.11 – Comportamento do isolamento a ruídos de percussão nas diferentes frequências ............ 42 Fig. 3.12 – Aumento da resposta dinâmica de um sistema de um grau de liberdade para vários coeficientes de amortecimento ξ ............................................................................................................ 42 Fig. 3.13 – Variação da amplitude da força de impacto em função do tempo de transmissão da quantidade de movimento num piso rígido (esquerda) e num flexível (direita) ..................................... 44 Fig. 3.14 - Curvas da variação do nível de ruído de percussão para a situação de uma laje estrutural nua, com a sobreposição de um sistema flutuante e de um sistema flutuante superiormente revestido com um material resiliente ..................................................................................................................... 44 Fig. 3.15 – Diversos tipos de camada resiliente/elástica: a) manta; b) molas; c) blocos; d) lâminas; e) amortecedores pneumáticos .................................................................................................................. 46 Fig. 3.16 – Colocação de junta elástica na interrupção do constituinte que se encontra sobre o material resiliente (esquerda) ............................................................................................................................... 48 Fig. 3.17 - Emendas do material resiliente a aplicar (centro) ................................................................ 48 Fig. 3.18 - Incorrecta e correcta execução de um pavimento flutuante com canalizações, respectivamente, direita-cima e direita-baixo ......................................................................................... 48 Fig. 4.1 – Rolha de ânfora antiga (esquerda), par de solas do período romano - 395 a 30 a.C. (centro), rolha quadrada e cilíndrica (após passagem na Garlopa – primeira máquina industrial de produção de rolhas (direita)......................................................................................................................................... 49 Fig. 4.2 – Distribuição geográfica do sobreiro ........................................................................................ 50 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xiii Fig. 4.3 – Constituição do sobreiro - externamente (esquerda), internamente – corte transversal (centro e direita) .................................................................................................................................................. 52 Fig. 4.4 – Produção média de cortiça (2010) em toneladas (esquerda) e área suberícola em hectares (valores médios aproximados de 2005 a 2011) (direita) dos países do mediterrâneo .......................... 52 Fig. 4.5 esquerda – Aspecto das várias cortiças ................................................................................... 53 Fig. 4.6 direita – Representação dos parâmetros necessários para se poder descortiçar ................... 53 Fig. 4.7 – Processo de descortiçamento – abrir (esquerda), separar (centro) e extrair (direita) ........... 54 Fig. 4.8 – Empilhar das pranchas iniciando-se o processo de maturação das mesmas ....................... 55 Fig. 4.9 – Cozedura das pranchas (esquerda), rabaneação (centro) e brocagem (direita) .................. 55 Fig. 4.10 – Prancha típica após sofrer o processo de brocagem - desperdícios ................................... 56 Fig. 4.11 – Processo produtivo de aglomerados compostos de cortiça: 1Granulação; 2Processo de aglomeração; 3 – Finalização ................................................................................................................ 57 Fig. 4.12 – Esquema exemplificativo do crescimento da cortiça - A - Entrecasco após o descortiçamento; B - 30 dias depois; C - No fim do Outono; D - 9 anos depois ................................... 59 Fig. 4.13 – Estrutura macroscópica da cortiça ....................................................................................... 59 Fig. 4.14 – Estrutura microscópica da cortiça ........................................................................................ 60 Fig. 4.15 – Defeito conhecido como enguiado (esquerda) e prego (direita) .......................................... 64 Fig. 4.16 – Evolução da massa final da amostra (cortiça) com a temperatura até aos 250 °C ............. 66 Fig. 4.17 – Exemplos de aplicação dos aglomerados compostos de cortiça: underscreed (esquerda) e underlay (direita)..................................................................................................................................... 68 Fig. 4.18 – Características dos revestimentos de piso de cortiça – conforto ao caminhar, som de passos, absorção do impacto, sensação de rigidez do piso (em cima da esquerda para a direita, comparando com diversos tipos de revestimentos finais) e exemplos de obras de referência onde estão aplicados revestimento de piso de cortiça (baixo) ................................................................................................. 69 Fig. 4.19 – Aplicação de aglomerados compostos de cortiça em painéis sanduíche FRP (ACC – Amorim Cork Composites) com núcleo CORECORK em paredes e pavimentos ferroviários ............................ 69 Fig. 4.20 – Aplicação de aglomerados compostos de cortiça em peças decorativas (esquerda), produtos funcionais (centro) e produto de bricolage (direita)................................................................................ 70 Fig. 4.21 – Aplicação de aglomerados compostos de cortiça em equipamentos desportivos: caiaque NELO (esquerda), prancha de surf (centro) e skate Archer (direita) ..................................................... 70 Fig. 4.22 – Capa protectora para veículo aeroespacial em aglomerado composto de cortiça .............. 70 Fig. 4.23 – Exemplos de redução do consumo energético após aplicação de aglomerado de cortiça expandida (aglomerado negro de cortiça) ............................................................................................. 71 Fig. 4.24 – Aplicação dos aglomerados compostos de cortiça combinados em palmilhas de carris, placa de suporte, apoio dos dormentes e tapetes para lastros ....................................................................... 72 Fig. 4.25 – Exemplos de aplicação de aglomerados compostos de cortiça combinados como vedações flexíveis para vários sectores da marca TECHSEAL ............................................................................. 72 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xiv Fig. 4.26 – Esquema exemplificativo da aplicação de CORKwall – mistura de granulado de cortiça e resinas poliméricas em fachada exterior ................................................................................................ 73 Fig. 5.1 – Revestimentos finais: Madeira de Encaixe (ME); Madeira (M); Cerâmico (C); Vinil (V) e subcamadas de aglomerado composto: de cortiça (U32); de cortiça combinada com poliuretano (U85); de cortiça combinada com borracha reciclada (U66); de borracha reciclada (U22) utilizados neste estudo ................................................................................................................................................................ 76 Fig. 5.2 – Representação esquemática do corte de uma subcamada resiliente perfilada (dimpler), em que: a maior espessura é de x e a menor de y mm (a relação entre elas é de 2) (esquerda) e de uma subcamada resiliente com espessura constante e perfurada (neste caso, com aberturas rectangulares de forma padronizada, ao longo de toda a subcamada) (direita) .......................................................... 78 Fig. 5.3 – Representação da metodologia adoptada para a desmontagem de cada amostra ensaiada, em que: 1colocação dos materiais necessários para a alavancagem da lajeta de betão (dimensões de 0,80 x 0,80 x 0,06 m3); 2 e 3 – início e fim do processo de alavancagem ............................................. 83 Fig. 5.4 – Metodologia adoptada para a montagem de cada amostra a ensaiar (situação de underscreed) .......................................................................................................................................... 83 Fig. 5.5 – Esquema da interacção entre as Câmaras Reverberantes emissora (E2) e Receptora (R1) da FEUP durante um ensaio de medição do ruído de percussão de um sistema flutuante .................. 84 Fig. 5.6 – Máquina de impactos normalizada utilizada nos ensaios realizados neste estudo vista de perfil (esquerda) e a evidência dos martelos cilíndricos no inferior da mesma (direita) ........................ 85 Fig. 5.7 – Esquemas da posição, na câmara emissora (E2),de ensaio de todas as amostras (a)), da posição dos microfones, na câmara receptora (R1) nas medições do ruído de percussão provocado na câmara E2 (b)) e das posições da máquina de impactos normalizada adoptadas em cada ensaio (c)) ................................................................................................................................................................ 87 Fig. 5.8 – Método de cálculo do Ln,r,w segundo a NP EN ISO 717-2, em que neste caso Ln,r,w = 60 dB ................................................................................................................................................................ 90 Fig. 5.9 – Pormenor das costas do vinil utilizado nos ensaios como revestimento final ....................... 91 Fig. 5.10 – Eficácia a ruídos de percussão para cada sistema de pavimento (ΔLw,P), laje (ΔLw,L) e duplo flutuante (ΔLw,D) com revestimento final de madeira de encaixe (ME) (esquerda) e diferença entre as Eficácias de cada sistema duplo flutuante (ΔLw D) e a melhor solução de sistema flutuante individualizada (pavimento: ΔLw,P ou laje flutuante: ΔLw,L) respectiva, isto é: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} (direita) ........................................................................................................................... 94 Fig. 5.11 – Eficácia a ruídos de percussão para cada sistema de pavimento (ΔLw,P), laje (ΔLw,L) e duplo flutuante (ΔLw,D) com revestimento final de madeira (M) (esquerda) e diferença entre as Eficácias de cada sistema duplo flutuante (ΔLw,D) e a melhor solução de sistema flutuante individualizada (pavimento: ΔLw,P ou laje flutuante: ΔLw,L) respectiva, isto é: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} (direita) ................................................................................................................................................... 96 Fig. 5.12 – Eficácia a ruídos de percussão para cada sistema de pavimento (ΔLw,P), laje (ΔLw,L) e duplo flutuante (ΔLw,D) com revestimento final cerâmico (C) (esquerda) e diferença entre as Eficácias de cada sistema duplo flutuante (ΔLw D) e a melhor solução de sistema flutuante individualizada (pavimento: ΔLw,P ou laje flutuante: ΔLw,L) respectiva, isto é: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} (direita) ........... 97 Fig. 5.13 – Eficácia ou redução a ruídos de percussão para cada sistema de pavimento (ΔLw,P), laje (ΔLw,L) e duplo flutuante (ΔLw,D) com revestimento final vinílico (V) (esquerda) e diferença entre as Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xv Eficácias de cada sistema duplo flutuante (ΔLw D) e a melhor solução de sistema flutuante individualizada (pavimento: ΔLw,P ou laje flutuante: ΔLw,L) respectiva, isto é: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} (direita) ........................................................................................................................... 98 Fig. 5.14 – Correlação polinomial entre a eficácia a ruídos de percussão e a espessura (4/2, 6/3 e 8/4 mm – o eixo das abcissas representa a primeira espessura de cada x/y, uma vez que x=2*y) da subcamada Us22 incorporada num sistema de laje flutuante (ΔLw,L) com revestimento final de madeira de encaixe (ME) .................................................................................................................................. 101 Fig. 5.15 – Valores normativos (a)) e não-normativos (NN) (b)), da Eficácia dos sistemas duplo flutuantes (D) existentes e valores normativos (c)) e não-normativos (NN) (d)), da diferença de Eficácias entre os sistemas duplo flutuantes D e a melhor solução individualizada correspondente, para os diferentes revestimentos finais (madeira de encaixe (ME1 a ME6), madeira (M1 a M8), cerâmico (C1 a C4) e vinil (V1 a V3), em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} e ΔΔLw NN = ΔLw,DNN – máx. {ΔLw,PNN; ΔLw,LNN} ................................................................................................................................................ 103 Fig. 6.1 – Correlação entre a Eficácia (em valores não-normativos (NN)) e a espessura: das subcamadas Us22 e Us61 incorporadas em sistema de laje flutuante L (ΔLw,LNN) com revestimento final de madeira de encaixe (ME) (esquerda); da subcamada Us61 incorporada em sistema de laje flutuante L (ΔLw,LNN) para diferentes revestimentos finais (madeira de encaixe (ME), madeira (M) e cerâmico (C)) (direita). As subcamadas ensaiadas são perfiladas, isto é, possuem espessura do tipo x/y, em que: x é a menor espessura e y é a maior (mm). Nos gráficos apresentados encontra-se somente a maior espessura (x mm), uma vez que, y= x/2 .............................................................................................. 109 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xvi Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xvii ÍNDICE DE QUADROS Quadro 2.1 – Variação da celeridade com o meio ................................................................................... 7 Quadro 2.2 – Equação e valor de referência para cada nível de pressão, intensidade e potência sonoro .................................................................................................................................................................. 9 Quadro 2.3 – Frequências nominais em 1/3 e 1/1 de oitava ................................................................. 12 Quadro 2.4 – Valores numéricos das ponderações da curva A para bandas de frequência de 1/1 e 1/3 de oitava na gama audível pelo Homem ................................................................................................ 13 Quadro 2.5 – Valores de T ideais (para a banda de frequência 500-1k Hz) para diversos tipos de utilização do espaço ............................................................................................................................... 18 Quadro 3.1 – Quadro resumo dos tipos de sistemas flutuante e sua constituição ................................ 33 Quadro 4.1 – Inventário florestal nacional da Direcção Geral dos Recursos Florestais 1874 - 2006 ... 51 Quadro 4.2 – Valores médios das percentagens dos componentes químicos presentes na cortiça .... 61 Quadro 4.3 - Composição química média da cortiça virgem (sem raspa) e da cortiça amadia (com raspa) ................................................................................................................................................................ 61 Quadro 4.4 – Variação da composição química da cortiça devido a factores como a localização, o clima e o crescimento do sobreiro (valores em percentagem) ........................................................................ 61 Quadro 4.5 – Classificação das pranchas de cortiça de acordo com o calibre ..................................... 63 Quadro 4.6 – Propriedades da cortiça, em que: R e NR representam a direcção, radial e não-radial, respectivamente, na qual é aplicado o estímulo à cortiça ..................................................................... 65 Quadro 4.7 – Resumo das características da cortiça com breves comentários .................................... 67 Quadro 5.1 – Nomenclatura de mercado e a adoptada nesta dissertação, dos materiais envolvidos neste estudo e produzidos pela ACC – Amorim Cork Composites ....................................................... 76 Quadro 5.2 – Preço/m2 (aprox.) e eficácia ou redução normalizada para ruídos de percussão (ΔLw) para subcamadas aplicadas como underlay (pavimento flutuante), em função da espessura, em que: * valores obtidos nos elementos técnicos da ACC ; *1 Subcamada resiliente com 3 mm de espessura e perfurada (neste caso, com aberturas rectangulares de forma padronizada, ao longo de toda a subcamada) (ver figura 5.2 direita) ........................................................................................................ 77 Quadro 5.3 – Preço/m2 e eficácia de redução normalizada a ruídos de percussão (ΔLw) para subcamadas aplicadas como underscreed, em função da espessura, em que: * valores obtidos nos elementos técnicos da ACC ;*1 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – subcamada resiliente com ondulações em que a maior espessura é de x e a menor de y mm (ver figura 5.2 esquerda) ............................................................................................................................................... 77 Quadro 5.4 – Exemplificação do processo de selecção das amostras de sistema duplo flutuantes (D) a ensaiar em função dos critérios preço vs desempenho (ΔLw,D) e materiais constituintes da solução, em que: * valores de catálogo; *1 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm; P – pavimento flutuante; L – laje flutuante; D – sistema duplo flutuante; OK – combinação a considerar para ensaio; KO – combinação a não considerar para ensaio ..................................................................................................................................................... 79 Quadro 5.5 – Soluções de sistema duplo flutuantes (D) objecto de estudo nesta dissertação, em que: * valores de catálogo; *1 Subcamada resiliente com 3 mm de espessura e perfurada (neste caso, com Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xviii aberturas rectangulares, de forma padronizada, ao longo de toda a subcamada);*2 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm; P – pavimento flutuante; L – laje flutuante; D – Sistema duplo flutuante ..................................................... 80 Quadro 5.6 – Propriedades físicas e mecânicas para as várias subcamadas constituintes das amostras ensaiadas, em que: * valores válidos quando a subcamada em causa for utilizada como underscreed (Us); ** valores obtidos segundo ISO 7322, com compressibilidade calculada com a aplicação de força até 0,7 MPa e recuperação calculada após atingidos os 0,7 MPa; *1 valores obtidos segundo o método da ASTM F 1315; *2 valores obtidos segundo ASTM F 152; *3 valores obtidos segundo ASTM F 36 com a aplicação de força até 0,7 MPa ........................................................................................................... 81 Quadro 5.7 – Informação comercial sobre os revestimentos finais utilizados nos ensaios................... 81 Quadro 5.8 – Nível de pressão sonora normalizado (Ln,r,0) da norma NP EN ISO 717-2, devido à excitação de impacto num pavimento de referência e valores de referência para ruídos de percussão (CR), ambos por frequência ................................................................................................................... 89 Quadro 5.9 – Valores da Eficácia (ΔLw) fornecidos pela ACC – Amorim Cork Composites e os obtidos nos ensaios realizados no LaFEUP, em que: *Subcamada resiliente de 3 mm de espessura e perfurada (com aberturas rectangulares); *1 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y com ondulações em que a menor espessura é x e a maior y mm; *2 Fornecidos pela ACC – Amorim Cork Composites; P – Pavimento flutuante; L – Laje flutuante ............................................................................................... 91 Quadro 5.10 – Eficácia (ΔLw) para cada amostra de sistema duplo flutuante (D) sendo: ΔLw – valores obtidos nos ensaios agora realizados; ΔLw*1 - calculado com a expressão 5.1 aos valores obtidos nos ensaios agora realizados e ΔLw*2 - calculado com a expressão 5.1 aos valores da ACC – Amorim Cork Composites; * Subcamada resiliente 3 mm de espessura e perfurada (com aberturas rectangulares); *3 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor de y mm.................................................................................................................................... 92 Quadro 5.11 – Eficácia a ruídos de percussão (ΔLw) e índice de isolamento sonoro normalizado (Ln,r,w) obtidos a partir dos ensaios realizadas no LaFEUP para os vários sistemas flutuantes (pavimento flutuante P (com UL), laje flutuante L (com Us) e duplo flutuante D (com UL e Us) com revestimento final de madeira de encaixe, em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P; ΔLw,L}; * Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm; P – Pavimento flutuante; L – Laje flutuante; D – Sistema duplo flutuante ..................................................................... 93 Quadro 5.12 – Eficácia (ΔLw) a ruídos de percussão e índice de isolamento sonoro normalizados (Ln,r,w) nos ensaios realizadas no LaFEUP para os vários sistemas flutuantes (pavimento P (com UL), laje L (com Us) e duplo flutuante D (com UL e Us) com revestimento final de madeira, em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P; ΔLw,L}; * Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm; *1 Subcamada resiliente 3 mm de espessura e perfurada (com aberturas rectangulares).. ...................................................................................................................... 95 Quadro 5.13 – Eficácia (ΔLw) e índice de isolamento sonoro normalizados (Ln,r,w) obtidos a partir dos ensaios realizadas no LaFEUP para os vários sistemas flutuantes (pavimento P (com UL), laje L (com Us) e duplo flutuante D (com UL e Us)) com revestimento final de cerâmica, em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P; ΔLw,L}; * Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm .................................................................................................... 96 Quadro 5.14 – Eficácia (ΔLw) ou redução a ruídos de percussão e índice de isolamento sonoro normalizados (Ln,r,w) obtidos a partir dos ensaios realizadas no LaFEUP para os vários sistemas flutuantes (pavimento P (com UL), laje L (com Us) e duplo flutuante D (com UL e Us) com revestimento Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xix final de vinil, em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P; ΔLw,L}; * Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y - com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm ............................... 97 Quadro 5.15 – Valores normativos e não-normativos (NN) da Eficácia a ruídos de percussão para cada sistema flutuante ensaiado (pavimento - ΔLw,P e ΔLw,P NN; laje - ΔLw,L e ΔLw,LNN; duplo - ΔLw,D e ΔLw,DNN) e a diferença de eficácias não-normativas entre o sistema duplo flutuante e a melhor solução individualizada correspondente (ΔΔLw NN = ΔLw,DNN – máx. {ΔLw,LNN; ΔLw,LNN}, em que:* - Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – subcamada resiliente com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm; *1 Subcamada resiliente com 3 mm de espessura e perfurada (com aberturas rectangulares) ........................................................................................................................ 99 Quadro 5.16 – Diferença de Eficácias normativas e não-normativas (NN) entre cada sistema duplo flutuante D e o melhor sistema flutuante individualizado (pavimento P ou laje flutuante L) ensaiados, em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} e ΔΔLw NN = ΔLw,DNN – máx. {ΔLw,PNN; ΔLw,LNN} ......... 100 Quadro 5.17 – Subcamada(s) mais eficaz(es), para o sistema de laje e duplo flutuante, para cada tipo de revestimento final, e seus desempenhos em valores não-normativos (NN) (laje flutuante mais eficaz - ΔmLw,LNN; duplo flutuante mais eficaz - ΔmLw,DNN), bem como a diferença entre o sistema duplo e laje flutuantes com desempenhos máximos (mΔΔLw NN), em que:* Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – subcamada resiliente com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm .............................................................................................................................................................. 100 Quadro 6.1 – Resumo, em função do revestimento final, das soluções de sistemas flutuantes (pavimento P, laje L e duplo flutuante D) mais eficazes e seus desempenhos em valores não normativos (NN), em que: * Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm ............................................................................................................ 108 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xx Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado xxi SÍMBOLOS E ABREVIATURAS α – Coeficiente de absorção sonora αw – Coeficiente de absorção sonora ponderado αd – Coeficiente de absorção sonora obtido por incidência difusa αn – Coeficiente de absorção sonora obtido por incidência normal αi – Coeficiente de absorção sonora da superfície i ∝  - Média pesada pelas superfícies 𝑆𝑖 dos coeficientes de absorção sonora 𝛼𝑖 das superfícies envolventes ξ – Coeficiente de amortecimento ΔLn – Eficácia ou redução do nível de pressão sonora do ruído de percussão normalizado [dB] ΔmLw,DNN – Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão máxima ponderada não-normativa de um sistema duplo flutuante para um dado revestimento final de piso [dB] ΔmLw,LNN – Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão máxima ponderada não-normativa de um sistema de laje flutuante para um dado revestimento final de piso [dB] ΔLw – Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão ponderada [dB] ΔLw,D – Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão ponderada para um sistema duplo-flutuante (underlay e underscreed como subcamadas resilientes) [dB] ΔLw,L - Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão ponderada para um sistema de laje flutuante (underscreed como subcamada resiliente) [dB] ΔLw,P – Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão ponderada para um sistema de pavimento flutuante (underlay como subcamada resiliente) [dB] ΔΔLw – Diferença de Eficácias - Diferença de Eficácias entre um sistema duplo flutuante (D) e o sistema individualizado correspondente com melhor desempenho acústico [dB] ΔΔLw NN - Diferença de eficácias em valores não-normalizados (NN) entre um sistema duplo flutuante (D) e o sistema individualizado correspondente com melhor desempenho acústico [dB] ΔLw,DNN - Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão ponderada não-normativa (NN) para um sistema duplo-flutuante (underlay e underscreed como subcamadas resilientes) [dB] ΔLw,LNN – Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão ponderada não-normativa (NN) para um sistema de laje flutuante (underscreed como subcamada resiliente) [dB] ΔLw,PNN – Eficácia ou redução sonora a ruídos de percussão ponderada não-normativa (NN) para um sistema de pavimento flutuante (underlay como subcamada resiliente) [dB] ω – Frequência angular [rad/s] ρ – Massa volúmica [kg/m3] θ – Temperatura [°C] A – Área de absorção sonora equivalente [m2] ACC – Amorim Cork Composites AD – Alta densidade Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 4 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 5 2 CONCEITOS TEÓRICOS 2.1. NOÇÕES GERAIS 2.1.1. ELEMENTOS BÁSICOS 2.1.1.1. Som e ruído A acústica é a ciência, do ramo da física, que se dedica ao estudo e análise da origem e propagação do som, bem como a influência que este tem no ser humano [3]. Analisando do ponto de vista físico, o som define-se como uma vibração mecânica num meio elástico, seja ar, água ou qualquer material sólido, percepcionada pelo ouvido [4]. Limitando a análise no ar, visto ser a mais frequente e com interesse nesta dissertação, o som propagase sob a forma de ondas esféricas concêntricas, uma vez alterada a pressão num ponto (figura 2.1). O estímulo sonoro aí iniciado atinge o ouvido através de colisões sucessivas entre partículas adjacentes, mas sem deslocamento permanente das mesmas [2]. Fig. 2.1 - Movimento ondulatório das moléculas de ar [adaptado de 7] O som só é considerado como tal, se existir, nesse espaço, um ser vivo com um sistema auditivo capaz de captar o estímulo sonoro, provocando uma sensação no cérebro, resultado do significado que esse som tem para o ouvinte [2,5]. Sim, o resultado da interpretação dessa vibração pelo cérebro, ou seja, a sensação que provoca, difere de ouvinte para ouvinte [2,5]. Devido a tal subjetividade, surge a necessidade da distinção entre som e ruído. Define-se como som, qualquer impulso sonoro detectado pelo ouvido humano que provoque uma sensação auditiva agradável ou que tem significado para o ouvinte. Relativamente ao ruído, este entendese como uma sensação auditiva que não é agradável ou não tem significado para o ouvinte [4]. Note-se ainda, que a classificação, por parte do ouvinte, do estímulo que detecta em som e ruído é fortemente Ponto onde se altera a pressão Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 6 influenciada tanto pelo estado físico, psíquico e sociológico, bem como pelo ambiente em que esse estímulo é recebido. Posto isto, facilmente se compreende que o mesmo estímulo sonoro dentro de um grupo de indivíduos causará sensações diversas, podendo causar conflitos entre os mesmos. Para dar resposta e de forma a evitar a recorrência dessas situações, assegurando um maior bem-estar dentro da sociedade, existem entidades reguladoras e legislativas, que através de regulamentação, limitam, superior ou inferiormente, dependendo do caso em causa, certos parâmetros. O estudo do som e do ruído é realizado, frequentemente, segundo três domínios distintos, mas que se complementam: pressão, frequência e tempo. De seguida, serão abordados o domínio da pressão e da frequência, visto serem os mais relevantes para a presente dissertação. 2.1.1.2. Pressão sonora Como foi referido anteriormente, uma vibração provoca perturbações na atmosfera envolvente. Estas perturbações, através da alteração da pressão num ponto (que em repouso corresponde à pressão atmosférica p0, de valor aproximado 101.400 Pa) e do movimento vibratório entre partículas, traduzemse em zonas de compressão e rarefração de volumes de ar que se propagam no espaço [2,1]. Dito isto, a variação de pressão provocada pelas ondas sonoras é o elemento mais importante a ser medido quando se pretende analisar a produção de ruído. Fig. 2.2 - Variação de pressão ao longo do tempo [adaptado de 6] Recorrendo à conjugação destes três princípios: lei das transformações adiabáticas (PVg = constante); segundo princípio fundamental da mecânica (a resultante das forças aplicadas a um corpo é igual à variação da quantidade de movimento por unidade de tempo) e princípio da continuidade (a massa de um volume deformável deve permanecer constante), obtém-se a lei geral de propagação das ondas de pressão sonora, isto se o meio de propagação for homogéneo, isotrópico, sem viscosidade e em repouso [2]. Expressa-se da seguinte forma [2]: ∇2𝑝= 1 𝑐2∗ 𝜕2 𝑝 𝜕𝑡2 (2.1) Em que p é a pressão em Pa, c representa a celeridade ou velocidade de propagação da variação de pressão no meio em m/s. A celeridade, se o meio for homogéneo, em repouso, isotrópico e sem viscosidade, assume um valor constante que depende somente da temperatura do ar [2]: P(t) Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 7 𝑐= 20,045√𝑇 (2.2) Com, 𝑇(𝐾)=273,15+ 𝜃 (℃) Esta expressão é válida para ar seco e ao nível do mar. A humidade relativa, apesar de ter alguma influência no valor da celeridade revela-se, na maioria das situações, irrelevante. Note-se que esta velocidade varia de meio para meio, tal como se pode constatar no quadro 2.1. Quadro 2.1 – Variação da celeridade com o meio [adaptado de 3, 8] É pertinente referir que, em condições reais, há um ligeiro desvio quanto à propagação da energia na atmosfera relativamente ao que acontece num meio homogéneo. Esse desvio deve-se à absorção sonora sofrida ao longo da propagação, sendo alguns dos motivos os seguintes [1]:  Viscosidade do meio (desprezada na modelação usual, mas de importância nas altas frequências);  Condução calorífica (condição adiabática não tem correspondência efectiva nas condições reais);  Absorção molecular (agrava-se com a presença de humidade do ar);  Presença de obstáculos. Para além da pressão sonora existem outras grandezas relevantes para a caracterização do som, tais como a intensidade sonora e a potência sonora. A intensidade sonora (I) é a quantidade média de energia que atravessa perpendicularmente 1 m2 por segundo, numa dada direcção, o que permite complementar a informação quantitativa fornecida pela pressão sonora uma vez que indica a direccionalidade do som. Quanto à potência sonora (W), esta define-se como sendo a energia total que num segundo atravessa uma esfera fictícia, com raio qualquer, centrada num ponto (a fonte). A inter-relação entre estas duas grandezas sonoras é descrita na figura 2.3. Pode-se referir ainda que a intensidade sonora é uma característica do estímulo criado pela fonte, criando-se um campo de intensidade sonora vectorial e é quantificada em W/m2. Já a potência sonora é uma característica da fonte, dependendo portanto do emissor e quantifica-se em W [2]. Meio Celeridade (c) m/s Ar (20 °C) 343 Madeira (depende da espécie) 3750 a 4150 Gesso cartonado 6800 Cortiça 30 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 8 Fig. 2.3 – Inter-relação entre a potência (W), pressão (p) e intensidade (I) [adaptado de 9] As três grandezas abordadas (pressão, intensidade e potência sonora) estão relacionadas entre si, segundo a seguinte equação [2]: 𝐼= 𝑊 4𝜋𝑟2=𝑝2 𝜌.𝑐 (2.3) Onde, ρ – massa volúmica do ar ( ≈ 1,2 kg/m3); c – celeridade (≈ 340 m/s); r – distância (m). Através da equação 2.3 pode-se verificar que a intensidade sonora depende unicamente da distância da fonte sonora ao ponto em estudo, sendo que essa mesma intensidade diminui para um quarto com a duplicação da distância (figura 2.4). Note-se que tal não acontece caso a frente de onda seja definida por um plano. Nesta situação a intensidade ao longo do percurso de propagação mantém-se constante, não havendo dissipação de energia. É possível presenciar tal fenómeno nos túneis. Fig. 2.4 – Variação da intensidade sonora com a distância de um modelo de onda plana (esquerda) e onda esférica (direita) [3] O som é percetível pelo ouvido humano devido a uma variação de pressão, relativamente à pressão atmosférica, porém ele não é capaz de detectar toda e qualquer variação de pressão. O valor mínimo de variação de pressão que um ser humano, jovem e de audição normal, consegue ouvir é aproximadamente de 10-5 Pa (limiar da audição). Por outro lado, a máxima variação de pressão que este consegue ouvir ronda os 100 Pa. Posto isto, é possível definir a gama de audibilidade humana, no que diz respeito ao Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 9 domínio da variação da pressão. Devido a tal disparidade de valores, segundo uma escala linear de pressões, e ao facto do ouvido humano responder não de forma linear mas sim logarítmica, surge o decibel (dB). Sempre que a intensidade ou potência sonora são definidas como o logaritmo da razão entre a quantidade a determinar e uma quantidade de referência (quadro 2.2), está-se perante novos parâmetros designados por níveis de intensidade e de potência sonora, respectivamente, sendo expressos em dB. No que diz respeito à pressão sonora o princípio aplicado é o mesmo. Quadro 2.2 – Equação e valor de referência para cada nível de pressão, intensidade e potência sonoro [adaptado de 5] O valor de referência para a pressão sonora é 20 mPa (2x10-5) que corresponde, aproximadamente, ao limiar de audição humana. Assim, facilmente se compreende que se o resultado obtido para um nível de pressão sonora for de 0 dB, não significa que se está perante a ausência de som, mas sim no limiar da audição humana. A relação entre a pressão e o nível de pressão sonora para alguns tipos de som encontrase retratada na figura 2.5. Fig. 2.5 – Correspondência da pressão sonora (p) aos níveis de pressão sonora (Lp) [2] 2.1.1.3. Frequência sonora Quando se pretende descrever um estímulo sonoro, a segunda característica, após a pressão sonora, mais importante é a frequência. Esta grandeza mede-se em hertz (Hz) e designa o número de ciclos (oscilações) completos de uma onda sonora, por segundo. Qualquer som (ou ruído) é composto por Parâmetro Equação (dB) Valor de referência Nível de pressão sonora 𝐿𝑝=10𝑙𝑜𝑔10 (𝑝2 𝑝0 2) 𝑝0=2∗10−5 Pa Nível de intensidade sonora 𝐿𝐼=10𝑙𝑜𝑔10 (𝐼 𝐼0) 𝐼0=10−12 𝑊/𝑚2 Nível de potência sonora 𝐿𝑊=10𝑙𝑜𝑔10 (𝑊 𝑊0) 𝑊0=10−12 𝑊 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 10 várias frequências, daí a importância desta grandeza na caracterização do mesmo e, para além disso, permite ainda a diferenciação de uma fonte sonora para outra através das frequências que emite. Os humanos, quando jovens e saudáveis, apesar de conseguirem reagir a frequências mínimas de 20 Hz e máximas de 20 000 Hz (figura 2.6), a sua capacidade de distinguir pequenas variações em frequência não é linear. Ela depende do próprio valor da frequência em causa, sendo maior a sensibilidade nas baixas do que nas altas frequências (variações mínimas de 0,5 e 60 Hz, respectivamente). Em acústica de edifícios, é feita uma distinção entre frequências graves (20 a 355 Hz), médias (355 a 1.410 Hz) e agudas (1.410 a 20 000 Hz), sendo que a vibração sonora, seguindo a ordem das três zonas de frequências referidas, vai-se tornando cada vez mais “rápida” – maior número de ciclos por segundo. Contudo, é importante referir que esta gama é uma parte das várias frequências existentes. Quando uma frequência é inferior aos 20 Hz dá-se a designação de infra-som, e se for superior aos 20 000 Hz considera-se que se trata de um ultra-som, sendo que em ambas as situações a sensibilidade auditiva do ser humano diminui bruscamente [2]. Fig. 2.6 – Gama de audibilidade humana jovem e saudável e a gama de frequências emitidas por algumas fontes (instrumentos e animais) [adaptado de 10] Um som pode ser distinguido em som puro ou complexo através das frequências pelas quais é composto. O som puro é composto por uma única frequência, enquanto que o som complexo é resultado da sobreposição de dois ou mais sons puros, relacionando várias frequências (figura 2.7). A identificação e diferenciação de um som puro ou simples de um composto ou complexo é possível analisando a representação dos mesmos em oscilograma (pressão vs tempo) ou segundo um espectrograma (nível vs frequência). Ultra-som Gama audível pelo ser humano 10 100 1 000 10 000 100 000 200 000 Infra-som Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 11 Fig. 2.7 – Representação na forma de oscilograma (esquerda) e espectograma (direita) de dois sons puros e do som complexo que esses originam [adaptado de 2] Quando se trata de um som composto (som mais comum no ambiente), a análise do mesmo irá centrarse não numa só frequência mas nas várias que o constituem. Visto existir uma grande variedade de frequências e perante a dificuldade de analisar as mesmas individualmente, geralmente, agrupam-se em bandas de frequência com intervalos de dimensão normalizada, e centradas num valor médio (f0 – frequência central). Esse intervalo ou largura de banda (B) é a diferença entre os valores dos limites superior (f2) e inferiores (f1). Os limites referidos (f1, f2) podem ser obtidos de forma exacta por [2]: 𝑓1=𝑓0∗2−𝑘 2 (Hz) (2.4) 𝑓2=𝑓0∗2𝑘 2 (Hz) (2.5) sendo que K = 1 para banda de 1/1 de oitava; K = 1/3 para banda de 1/3 de oitava. Para além das bandas de 1/1 de oitava, 1/3 de oitava (as mais usais em Acústica Ambiental ou de Edifícios) existem outras como 1/12 de oitava, 1/24 de oitava, etc.. Relativamente às bandas de 1/1 oitava e de 1/3 de oitava, importa referir que a segunda permite uma análise mais detalhada, isto porque, e considerando a gama audível pelo ouvido humano, os intervalos de 1/1 de oitava normalizado estão centrados em: 16, 31, 125, 250, 500, 1k, 2k, 8k e 16k Hz, enquanto que para 1/3 de oitava os intervalos estão centrados em: 20, 25, 31, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1k, 1.250, 1600, 2k, 2.500, 3.150, 4k, 5k, 6.300, 8k, 10k, 12.500, 16k e 20k Hz [2]. Se se pretender, é possível a conversão de níveis de pressão sonora de 1/3 de oitavas para 1/1 de oitava e para tal só é necessário somar logaritmicamente os níveis de pressão sonora referentes às três bandas de frequência de 1/3 de oitava que constituem a banda de frequência de 1/1 de oitava pretendida. Posto isto, o valor de nível de pressão sonora em banda de 1/1 de oitava será, necessariamente, superior aos níveis de pressão da banda de 1/3 de oitava que lhe deram origem. + = Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 12 Quadro 2.3 – Frequências nominais em 1/3 e 1/1 de oitava [adaptado de 11] Banda de frequência Frequência nominal (Hz) 1/3 de oitava 25 31 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 1/1 oitava 31 63 125 250 500 1/3 de oitava 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10k 12,5k 16k 20k 1/1 oitava 1000 2000 4000 8000 16k Para além do abordado até agora, no que diz respeito às frequências, é incontornável a referência, ainda que breve, aos seguintes conceitos: frequência própria, de ressonância e crítica. É de referir no entanto, que estes conceitos revelam maior importância no tratamento de sons aéreos. A frequência própria entende-se como a vibração natural de um elemento quando não há qualquer excitação exterior. Se um sistema estiver sujeito a uma excitação exterior e se sua frequência for igual à frequência própria do sistema, provocando a entrada do mesmo em estado de ressonância, designa-se essa frequência como frequência de ressonância. Quando uma dada frequência incide sobre o elemento tendo a sua projeção no plano desse elemento, igual comprimento de onda que o comprimento de onda de flexão livre desse mesmo elemento, essa frequência define-se como crítica [7]. 2.1.1.4. Curvas de ponderação O ouvido humano não tem a mesma sensibilidade auditiva em todas as frequências, ou seja, não responde de igual forma a todas as frequências, sendo que é mais sensível às altas frequências, sendo que tal característica do Homem deve-se à sua própria evolução, desde os primórdios até aos tempos actuais. Fig. 2.8 – Curvas de igual sensibilidade auditiva (em fone) - esquerda e curvas de ponderação A, B, C, D - direita [adaptado de 12] No passado longínquo o Homem, prestava maior atenção aos ruídos agudos (altas frequências), pois eram aqueles que lhes permitiam identificar os predadores, para além disso, e ao longo do tempo, o isolamento a sons emitidos pelo próprio corpo humano (de baixa frequência), como, por exemplo, o Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 13 pestanejar, o batimento do coração, etc., foi cada vez maior, uma vez que não lhe traziam qualquer benefício, bem pelo contrário, causavam incomodidade. Esta característica foi ainda mais acentuada, quando houve necessidade de uma maior percepção das pequenas variações nas consoantes (altas frequências) possibilitando a evolução do Homem para uma oralidade mais complexa [4]. Note-se que a sensibilidade auditiva não depende só da frequência, mas também da intensidade sonora do próprio som. Posto isto, surgem as curvas de igual percepção subjectiva da intensidade sonora escalonadas com uma unidade denominada como fone – valor numérico do nível de pressão sonora nos 1000 Hz (figura 2.8 esquerda). Porém, esta unidade não permite um estudo comparativo entre sons, sendo para isso utilizada outra unidade – o sone. Quadro 2.4 – Valores numéricos das ponderações da curva A para bandas de frequência de 1/1 e 1/3 de oitava na gama audível pelo Homem [5] Banda de frequência (Hz) Ponderação para 1/3 de oitava (dB) Ponderação para 1/1 de oitava (dB) Banda de frequência (Hz) Ponderação para 1/3 de oitava (dB) Ponderação para 1/1 de oitava (dB) 25 -44,7 -40 800 -0,8 0 31 -39,4 1 000 0 40 -34,6 1 250 0,6 50 -30,2 -26 1 600 1,0 +1 63 -26,2 2 000 1,2 80 -22,5 2 500 1,3 100 -19,1 -15,5 3 150 1,2 +1 125 -16,1 4 000 1,0 160 -13,4 5 000 0,5 200 -10,9 -8,5 6 300 -0,1 -1 250 -8,6 8 000 -1,1 315 -6,6 10 000 -2,5 400 -4,8 -3 12 500 -4,3 -7 500 -3,2 16 000 -6,6 630 -1,9 20 000 -9,3 Contudo, esta característica do ser humano – percepção subjectiva, tem maior importância quando falamos em equipamentos de captação ou medição de variações de pressão – os sonómetros. Os sonómetros captam a real sonoridade de um ruído e não a subjectiva captada pelo ser humano. De modo a capacitar esses dispositivos de igual sensibilidade introduziram-se-lhes filtros electrónicos, ou seja, correções em função das frequências do som captado. Essas correções são designadas como curvas de ponderação, e existem várias: filtro A, B. C e D, sendo de utilização generalizada a curva de ponderação A – inverso da curva dos 40 fone (figura 2.8 direita) [2,4]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 20 2.1.4. ISOLAMENTO SONORO 2.1.4.1. Conceito Importa assegurar a distinção entre duas perspectivas distintas existentes na Acústica de Edifícios: Correção acústica e Isolamento sonoro, de modo a não haver conflito de conceitos. Está-se perante uma situação de correcção acústica quando as alterações são feitas num espaço e para o som que nele vai ser emitido – por exemplo, no caso de salas de aula, de concerto, auditórios, entre outros, logo o objectivo dessa correcção é promover a qualidade do som para quem usufrui desse espaço. Quando se usa o termo isolamento sonoro trata-se um compartimento para sons de/para locais contíguos, como por exemplo, discotecas, cafés, em que o som aí produzido pode ser incómodo, se audível, para os vizinhos contíguos. Para a presente dissertação, o conceito com maior relevância é o do isolamento sonoro, tendo portanto o destaque daqui em diante. 2.1.4.2. Caracterização de Situações O ruído resulta de uma vibração transmitida sob a forma de onda mecânica num meio elástico, logo a sua propagação será diferente dependendo do estado de agregação das partículas ou moléculas do meio condutor. Como tal e quando se fala em isolamento sonoro surgem, de imediato, dois conceitos distintos:  Ruído de condução aérea – fonte sonora excita directamente o ar, sendo a sua transmissão feita unicamente por vibração desse mesmo meio;  Ruído de percussão – em que a propagação do som é feita por via sólida e provém de choques ou solicitações mecânicas aplicadas directamente nos elementos construtivos. Fig. 2.13 – Transmissão sonora de um ruído aéreo (esquerda) e de percussão (direita) [adptado de 15] Apesar de muitas das fontes produzirem tanto ruído aéreo como de percussão, facilmente se compreende o cuidado acrescido com que se deve tratar o ruído de percussão, dada a capacidade que detém de se propagar por todo o edifício, contrariamente ao ruído aéreo (figura 2.13). Tanto o ruído aéreo como de percussão podem subdividir-se em duas formas de transmissão: directa e marginal (figura 2.14). Diz-se que a transmissão é directa quando a propagação da energia sonora é feita unicamente pelo elemento separador de compartimentação (entre espaços contíguos ou entre interior – exterior). Quando a transmissão se dá por elementos circundantes ao elemento separador de compartimentação em detrimento da transmissão pelo mesmo, estamos perante transmissão secundária. Estes dois conceitos são de complexa análise, seja no caso mais simples (transmissão directa), seja na consideração de ambos (transmissão directa e marginal). De forma a explicitar tal complexidade, Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 21 considere-se uma situação de transmissão de um ruído aéreo e feita, essencialmente, por via directa. Neste simples caso, o fenómeno de transmissão envolve vários factores, tais como, características elastodinâmicas e heterogeneidade do elemento separador, suas ligações com os espaços que lhe são adjacentes, bem como, características dos campos sonoros estabelecidos nos compartimentos receptor e emissor. Fig. 2.14 – Transmissão sonora de um ruído percussão por via directa (Dd) e via marginal (Df) [20] Apesar de normalmente se estar perante a existência de ambas as transmissões (directa e marginal), tanto para o ruído aéreo como de percussão, a transmissão mais problemática, ou seja, com maior contribuição para o aumento da incomodidade, e que portanto carece de maior atenção é a directa. Contudo, é necessário ter-se presente que se as ligações quer estruturais, quer não estruturais, não forem devidamente asseguradas do ponto de vista acústico, ou seja, se houver “pontes acústicas”, ou se a massa do elemento separador for bastante superior à do elemento que lhe é adjacente (horizontal ou vertical, no caso do ruído em causa ser, respectivamente, aéreo ou de percussão) a transmissão marginal tem uma importante contribuição [5]. 2.1.4.3. Ruído de percussão O ruído de percussão resulta da excitação directa e mecânica de um elemento de compartimentação e pode, tal como já referido, devido à rigidez das suas ligações com a envolvente propagar-se por ondas elásticas, sem qualquer dificuldade através de toda a malha estrutural do edifício, criando campos sonoros mesmo em locais bastante distantes do local de origem da excitação [21]. Apesar da excitação poder ser tanto num elemento vertical como horizontal, as solicitações atuantes directamente em elementos verticais, normalmente nas paredes, são menos frequentes e como tal de pouco interesse de tratamento [1]. A deslocação de pessoas, o saltar sobre o pavimento, a queda de objectos, o arrastar de móveis, a vibração resultante do trabalhar da máquina de lavar, entre outros, são alguns exemplos de fontes capazes de produzir essa excitação. As várias fontes, ou origens do ruído de percussão podem subdividirse em dois tipos: Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 22  Fontes estáticas, que normalmente provocam vibrações periódicas, como é o caso dos sistemas de bombagem, ventoinhas, ar condicionados, etc;  Fontes de impacto, em que o estímulo é de curta duração, repetitivo e não periódico, como exemplo o bater de portas, martelar, queda de objectos, passos, etc., sendo estas últimas as mais frequentes no que diz respeito à produção do ruído de percussão. Apesar dos níveis de pressão sonora gerados serem relativamente baixos estes não deixam de gerar desconforto, até porque o ruído de percussão excita a estrutura em todas as suas frequências, incluindo a crítica (recorde-se, frequência para a qual a velocidade de propagação do som no ar coincide com a de propagação da onda no meio sólido) havendo portanto uma importante produção do ruído [21]. Daqui já se pode adiantar que a forma mais eficaz de actuar de modo a diminuir este ruído, será tornar a superfície de impacto mais resiliente ou evitar a continuidade dos elementos. Posto isto, compreende-se que este ruído é a causa de bastante incomodidade e desentendimentos entre utilizadores de espaços distintos e contíguos, e como tal, as disposições regulamentares presentes no Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios (RRAE) [22] são imprescindíveis para o condicionamento e verificação das exigências de conforto acústico dos edifícios. No RRAE [22], relativamente a ruídos de percussão e procurando o conforto do utilizador do espaço receptor, estão presentes valores-limite máximos do índice de isolamento a ruídos de percussão. Esse índice é inferido a partir do nível de pressão sonora medido no espaço receptor, após excitada a laje que o separa do espaço superior adjacente. Estas medições poderão ser feitas: in situ, com presença de transmissões marginais ou em laboratório e, neste caso, sem a presença do efeito das transmissões marginais. Para uma comparação fidedigna dos valores obtidos com os estipulados regulamentarmente, as medições, tanto in situ como em laboratório, baseiam-se num ensaio de percussão que consiste na excitação do elemento horizontal separador por parte de uma máquina de impactos normalizada através da queda de pequenos martelos de uma altura padrão e com certa periodicidade, sendo o ruído provocado por esse estímulo medido no compartimento inferior (figura 2.15). O nível de pressão sonora medido no elemento receptor será tanto menor, quanto maior for o isolamento sonoro a ruídos de percussão do elemento separador [1,2]. Fig. 2.15 – Esquema do ensaio de caracterização do isolamento sonoro a ruídos de percussão com máquina de impactos normalizada [adaptado de 24] Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 23 2.1.4.4. Soluções de mitigação do ruído de percussão O ruído de percussão, como já foi referido, propaga-se através de ondas elásticas e a transmissão é feita num meio sólido (elemento separador) – meio no qual a velocidade de propagação é maior (ver quadro 2.1) uma vez que as ligações moleculares são mais rígidas, comparativamente com o meio líquido ou gasoso. No entanto, ter maior velocidade de propagação não significa, garantidamente, uma maior quantidade de transmissão sonora, ou seja, um material que possua elevada velocidade de transmissão pode, simultaneamente, ter uma grande capacidade de transformar energia sonora incidente em térmica, diminuindo a quantidade de energia transmitida. Os materiais resilientes têm esta capacidade, explicando então a forte utilização dos mesmos sobre a superfície de impacto quando se pretende a diminuição do ruído de impacto. Porém, e como seria de esperar, esta não é a única forma de mitigar os ruídos de percussão. Antes de se abordarem outras das muitas soluções possíveis que mitiguem a propagação do ruído de percussão importa distinguir as três grandes áreas genéricas de intervenção no controlo deste ruído, aproveitando-se para referir exemplos: - Controlo na fonte: afastar a fonte de vibração de locais onde altos níveis sonoros não são, de todo, desejados; reduzir a potência da fonte de vibração; acautelar o isolamento à vibração entre a fonte e a estrutura; aplicar materiais resilientes nas superfícies sujeitas a impacto (tal como referido), dar rigidez à estrutura nos pontos de excitação (estruturas leves são mais facilmente excitáveis e vibram com maiores amplitudes), entre outros; - No caminho de transmissão: separação dos elementos através de ligações flexíveis ou camadas resilientes; criar descontinuidades estruturais (por juntas de dilatação) ou completa separação estrutural (lajeta flutuante); aplicar tratamento para obter um maior amortecimento na estrutura transmissora da vibração, etc.; - Controlo perto do receptor: cobrir as superfícies radiantes (com tecto suspenso resiliente, por exemplo); aplicar capas amortecedoras nas superfícies que radiam o som, etc.. A eficácia ou a melhoria do isolamento sonoro de uma solução a ruídos de percussão é avaliada quantitativamente através da diferença entre os valores dos índices de isolamento sonoro (Ln,w) obtidos antes e depois de aplicada essa solução e representa-se por ΔLw (dB) (também chamado "índice de redução sonora a sons de percussão"). O método de cálculo do ΔLw é descrito na norma NP EN ISO 140-8 [23] (e EN ISO 10140-3 [25]) usando valores por banda de frequência e fazendo um ajuste para o piso laboratorial de referência. A aplicação de um material resiliente, demonstra ser bastante eficaz, uma vez que a aplicação de um revestimento de piso tipo alcatifa resultará numa melhoria do isolamento sonoro a ruídos de percussão na ordem dos 20 a 35 dB, e quando se fala num revestimento de aglomerados compostos de cortiça os valores são de 10 a 17 dB [2]. Esta redução e acrescentando ao explanado há pouco, deriva de um aumento do tempo de impacto (relacionado com as propriedades elásticas do revestimento de piso em causa) e da acção de percussão introduzida, uma vez que existe uma redistribuição da força aplicada, diminuindo significativamente a amplitude máxima da força, e por conseguinte das vibrações, existente sem a presença deste revestimento (ver figura 3.14) [1,21]. Outra forma de diminuir o nível sonoro do ruído de percussão é através da criação de uma completa separação estrutural no caminho de transmissão introduzindo material resiliente. A camada resiliente pode estar situada entre a laje estrutural e a lajeta (laje flutuante), ou sob o revestimento final de piso Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 24 (ver figura 2.16), sendo que se designa o material resiliente introduzido, dependendo da sua localização, respectivamente, como underscreed (em laje flutuante) ou underlay (em pavimento flutuante). Por norma e considerando o mesmo material em ambas as situações possíveis isoladamente a utilização do underscreed é mais eficaz. A eficácia estima-se que seja ainda maior com a conjugação dos dois, underscreed e underlay, num sistema duplo flutuante e espera-se, nesta dissertação obter-se tal análise. Fig. 2.16 – Soluções de sistemas flutuantes: com underscreed (laje flutuante - esquerda) e com underlay (pavimento flutuante - direita) [adaptada de 20] Se se conjugar as duas soluções abordadas com a incorporação de um tecto suspenso em simultâneo, a eficácia obtida é máxima, contudo não é uma prática usual devido aos custos que esta solução carece. Atente-se, que para conseguir uma boa eficácia deve ter-se um enorme cuidado na construção de forma a evitar a existência de “pontes acústicas” - contacto entre qualquer elemento não resiliente e os elementos estruturais (por exemplo: lajeta flutuante em contacto com rodapés ou laje estrutural; tecto suspenso sem suspensores anti-vibráticos) que servirão de caminho de transmissão sonoro. 2.2. O RUÍDO 2.2.1. OUVIDO HUMANO O cérebro humano está conectado com o que o rodeia, o exterior, através dos sentidos que lhe transmitem as sensações. No início desta dissertação foi referido que se não existisse um ser vivo com um sistema auditivo capaz de captar um estímulo sonoro, provocando-lhe sensações agradáveis ou não, não existiria o “som”. Assim, pode-se dizer que a existência da ciência da Acústica se deve ao facto do Homem possuir um sistema auditivo e da sua necessidade de perceber a mensagem acústica que detecta. Como tal, torna-se importante conhecer e compreender os mecanismos e características do ouvido humano. O ouvido é o órgão do corpo humano capaz de detectar variações de pressão, e transformá-las em impulsos “sonoros” para o cérebro, percebendo-se o quão sensível este órgão é. A fim de o estudar, normalmente, subdivide-se o mesmo em três partes (representadas na figura 2.17): ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno, sendo feita a transmissão desde o exterior até ao cérebro pela ordem descrita. Cada um tem a sua função, e como tal, a falha de uma das partes comprometerá o bom funcionamento do ouvido. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 25 Fig. 2.17 – Esquema do ouvido humano [26] O ouvido externo é responsável pela captação das ondas sonoras, no pavilhão da orelha, e encaminhamento das mesmas, através do canal auditivo, até ao tímpano, fazendo com que este entre em vibração (com deslocação máxima possível de 2 mm) permitindo que as ondas sonoras cheguem ao ouvido médio. No ouvido médio, encontra-se uma espécie de amplificador (ossículos – martelo, bigorna e estribo – os ossos mais pequenos do corpo humano) que permite a passagem das ondas do meio aéreo para o meio líquido (no interior da cóclea), passando a mensagem para o ouvido interno. Esta transmissão para o líquido no interior do ouvido interno (perilinfa) é possível graças à ligação que existe do estribo à janela oval e, uma vez que aquele se mova, devido à passagem da mensagem acústica, faz com que a janela oval também se mova. No ouvido interno, encontra-se a cóclea – espiral cónica com duas ligações flexíveis com o ouvido médio através das janelas oval e redonda. Entre essas duas ligações possui a membrana basilar onde existem os cílios. Quando a perilinfa se encontra em vibração causa movimento na membrana basilar, e por conseguinte haverá movimentação dos cílios. A inclinação dos cílios provoca um fenómeno eletroquímico que é transmitido ao cérebro, chegando-lhe então a mensagem acústica detectada pelo ouvido externo, no início de todo este processo. Quando se fala em cílios, falam-se em milhões deles (cerca de 1,7 milhões), que se encontram ao longo dos 35 mm da membrana basilar, e estes não reagem de igual forma a todas as frequências que recebem (figura 2.18) [2,7]. Fig. 2.18 – Propagação das ondas sonoras ao longo da membrana basilar em função da frequência [adaptado de 26] Analisando a figura 2.19 verifica-se que é através da localização dos cílios estimulados ao longo da membrana que o sistema nervoso identifica as frequências sonoras que recebemos. As baixas frequências fazem reagir cílios em todo o comprimento da membrana basilar, porém com maior Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 26 intensidade na zona terminal da mesma. Quanto às altas frequências essas fazem reagir somente a zona inicial [26]. Fig. 2.19 – Esquema do mecanismo de funcionamento acústico da cóclea [27] 2.2.2. AUDIBILIDADE A intensidade do som é uma das características, segundo Russo e Santos [28] às quais o ouvido humano reage e está directamente relacionada com o limiar da audição, tanto superior como inferior, delimitando uma zona designada como audível. Contudo, estes limites não são os mesmos para todos os receptores, devido, é claro, à diversidade individual presente na espécie humana. Perante a existência da subjectividade auditiva de ouvinte para ouvinte, a gama audível foi estabelecida após determinar a sensibilidade média da audição de um conjunto considerável de pessoas, através de um estudo estatístico. Quando se fala em limiar de audição (limite inferior), considera-se tratar-se da intensidade acústica mínima que o ser humano consegue detectar a uma determinada frequência, medido em decibel (dB). Considera-se estar no limiar da dor (limite superior) quando o som é de tal forma elevado que provoca uma sensação dolorosa, tornando, a audição do mesmo impossível. Posto isto, pode-se expressar a gama audível pelo ser humano através de um gráfico, tal como se verifica na figura 2.20. Fig. 2.20 – Variação em frequência da gama audível – do limiar da audição ao limiar da dor [adaptado de 3] Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 27 Na zona central da figura 2.20 encontram-se os sons que se ouvem diariamente (habituais), enquanto que no núcleo interior está o domínio da palavra, pelo que a percepção de perda de audição só acontecerá quando atingir esta gama de frequências. Como é que se perde audição? À medida que um som fica mais intenso as vibrações às quais os cílios estão sujeitas aumentam e quando, para além disto, estão sujeitos a estas vibrações de forma repetida e permanente, estes acabam por perder a capacidade que têm de voltar à posição inicial (antes de serem estimulados), partindo. Sendo a movimentação dos cílios o último passo de todo o processo de transmissão do estímulo sonoro para que este chegue ao cérebro, estando eles danificados, essa transmissão já não se irá realizar e portanto há perda de audição na gama de frequências desses mesmos cílios [2,25]. A perda auditiva (HL – hearing loss) entende-se como a diferença entre o limiar da audição teórico para indivíduos com audição normal e o limiar do indivíduo em causa. Através do método americano AAO/ACO – American Academy of Otolaryngology/American Council of Otolaryngology é possível calcular a percentagem de incapacidade auditiva, mais correntemente designada como deficiência auditiva. Este método obtém a média pesada das perdas de cada ouvido, dando um peso de 5 à perda no melhor ouvido e de 1 à do pior [2]. 2.2.3. SENSAÇÃO SONORA E TIPOS DE RUÍDO A duração de um estímulo sonoro condiciona a interpretação do mesmo pelo ouvido humano, podendo a sua interpretação ser igual ou não à realidade. Se o estímulo sonoro for de longa duração então irá ser interpretado com intensidade próxima da intensidade real do sinal, mas se o estímulo for de muito curta duração, o ouvido humano já não terá capacidade de o percepcionar. Contudo, se esse estímulo, para além de curto, for de elevada intensidade e rápido poderá não dar tempo para a activação do elementar sistema auditivo de defesa que o ouvido possui, podendo causar traumas auditivos. O sistema auditivo de defesa (reflexo acústico) inibe os ossículos de transmitirem as ondas sonoras para a cóclea, diminuindo o ruído de baixa frequência até 12 dB. Este é accionado somente quando os níveis de pressão sonora são acima dos 85 dB. Caso o estímulo de elevada intensidade não varie de forma acentuada e cumpra os requisitos necessários (ruído de baixa frequência e nível de pressão sonora superior a 85 dB), pode não se verificar a situação de trauma auditivo, mas sim uma diminuição temporária da audição, uma vez que o reflexo acústico teve tempo de actuar [2,3]. A variabilidade temporal dos níveis sonoros (de mais ou menos curta ou longa duração) permite a consideração de quatro tipos de ruídos: contínuo ou estacionário, intermitente, impulsivo ou flutuante aleatório. Tal como se pode interpretar através da figura 2.21 um ruído intermitente é aquele que possui vários patamares, de diferentes intensidades, mas seguindo um padrão ao longo do tempo; um ruído impulsivo possui picos de curta duração (grande probabilidade de provocar trauma auditivo) intervalados com níveis sonoros de menor intensidade e durante um maior período de tempo; um ruído contínuo (estacionário) mantém o nível sonoro ao longo do tempo e por último, um ruído flutuante aleatório onde, e tal como o nome indica, os níveis sonoros variam, constantemente e sem qualquer padrão, ao longo do tempo. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 28 Fig. 2.21 – Oscilogramas (nível sonoro vs tempo) de vários tipos de ruído: contínuo, intermitente, impulsivo e flutuante [adaptado de 3] Tendo presente que cada ruído tem a sua variação temporal, para se proceder ao estudo de um certo tipo de ruído, os períodos de tempo de análise escolhidos para realizar medições (que servirão de amostra) de modo a caracteriza-lo deverão permitir obter valores representativos desse mesmo ruído. Exemplificando, quando se estiver a analisar um ruído intermitente ou impulsivo, dada a não continuidade do mesmo ao longo do tempo, as amostras deverão ser mais prolongadas no tempo; o mesmo já não se passa caso seja um ruído contínuo, em que aí a caracterização poderá ser feita através de amostras de curta duração. No que diz respeito ao ruído flutuante aleatório, a sua caracterização, dada a sua constante alteração ao longo do tempo, será mais difícil, pelo que será prudente realizar medições em contínuo [3]. Fig. 2.22 – Espectro sonoro rico em baixas frequências [adaptado de 5] Ruído contínuo Ruído intermitente Ruído impulsivo Ruído flutuante Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 29 A caracterização em frequência (bandas de oitava ou de 1/3 de oitava) é uma forma alternativa ou complementar à caracterização ao longo do tempo. Neste caso, é possível identificar quais as frequências constituintes do ruído em estudo, bem como a intensidade das mesmas. Para além disso, permite a identificação de características tonais – quando uma banda de 1/3 de oitava sobressai pelo menos em 5 dB em relação às bandas adjacentes, na gama dos 50 aos 8k Hz (figura 2.22) [2,3]. 2.2.4. EFEITOS DO RUÍDO NO HOMEM A resposta mais intuitiva à consequência que advém de uma exposição excessiva a um ruído extremo por parte de um indivíduo é a perda de audição. De facto, essa é a consequência mais directa, e dependendo do grau da mesma o indivíduo afectado irá ter dificuldades não só na comunicação com os outros e com o ambiente que o rodeia (sons ambientais), mas também poderá ter que conviver com a presença de zumbidos, que na maioria das vezes faz o indivíduo desesperar devido a tanto incómodo que isso lhe causa. Assim, por vezes, a consequência directa – perda de audição, pode desencadear outras de foro psicológico, tais como, isolamento social e diminuição da auto-estima, podendo culminar num estado depressivo. Os distúrbios causados não se resumem somente à perda auditiva e às consequências que daí resultam. A sensação de cansaço, stress, irritabilidade, ansiedade, aumento da pressão arterial (que resultará em problemas de circulação sanguínea) são exemplos do que pode acontecer a um indivíduo quando este sofre de insónias, ou seja, distúrbios no sono. Durante o período nocturno, altura do dia em que nível de pressão sonora do ruído de fundo é menor e, para além disso se procura o sossego e a calma de forma a descansar, facilmente um som se torna incomodativo perturbando tanto a predisposição para dormir (excitando o indivíduo) bem como o próprio sono, despertando-o (o despertar, normalmente é provocado por picos de ruído de 8 a 19 dB acima do ruído de fundo) [29]. Se o indivíduo se encontra na fase de adormecimento, e o ruído de fundo é superior a 65 dB, acredita-se que os reflexos do ouvido médio funcionam, anulando parte da capacidade auditiva. Esta sensação de diminuição auditiva introduz insegurança ao indivíduo, fazendo com que demore mais a passagem para um estado de sono mais profundo [29]. As consequências acima referidas acontecem quando um som é incomodativo, contudo a subjectividade humana leva a que um som não possa ser tomado, universalmente, como ruído. Assim, deve ter-se presente que a reacção a um estímulo sonoro depende de factores como: nível de intensidade sonora, tempo de exposição ao ruído, frequência do ruído e susceptibilidade do indivíduo a esse estímulo [5]. A tão vasta panóplia de impactos, tanto físicos, como mentais e emocionais (causados por perda auditiva, perturbações no sono ou exposição a um ruído - curta e intensa ou permanente), reforça a importância da existência e cumprimento das normas e legislação em vigor neste âmbito. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 36 maior será a força transmitida à laje, acontecendo o contrário se o piso for mais flexível [39 citado em 21]. Em 1982, Sanches afirma que a quantidade de energia recebida por um elemento estrutural, após a aplicação sobre o mesmo de uma força, depende da natureza da força, da sua variação temporal e da impedância mecânica da estrutura, que por sua vez depende da magnitude da reflexão, da velocidade e frequência de vibração, entre outros [40 citado em 21]. Posteriormente, em 1988, Cremer propôs uma equação de modo a considerar a influência da massa do martelo (da máquina de impactos normalizada). Segundo ele, a massa do martelo não comprometeria os resultados dos ensaios se a sua impedância fosse inferior quando comparada com a de excitação do piso sujeito a impacto [37]. Cremer et al. analisaram também os espectros de ruídos resultantes da aplicação da máquina de impactos num piso homogéneo de grande impedância, e as conclusões foram satisfatórias para uma vasta gama de frequências [41 citado em 5]. Em 1994, Waki e Jin concluíram, após medir o nível sonoro em 42 salas de um edifício não habitado e recém-construído em Pequim, que o isolamento sonoro das lajes sem revestimento podia ser melhorado aumentando a rigidez das lajes [42 citado em 21]. No ano de 1996, Akkerman fez um estudo sobre a utilização de pisos flutuantes, com lã de vidro resinada e para dois tipos de revestimento - argamassa ou tábuas com madeira pretendendo calcular qual seria o mais eficaz na redução do nível sonoro. Através da aplicação das normas ASTM E 989-89 [12] e ISO 717-2 [34] obteve um maior isolamento para solução de laje com revestimento de argamassa do que com as tábuas de madeira [43 citado em 21] e para além disso, pôde concluir que a lã-de-vidro mais espessa e com menor densidade é a mais eficaz (figura 3.7) [37]. Fig. 3.7 – Resultado dos ensaios de percussão a pavimentos flutuantes com lã de vidro como material resiliente [37] Um ano depois, Shi et al. criticaram o método de medição do isolamento com recurso à máquina de impactos normalizada em pisos de madeira, uma vez que este ensaio não simulava o real efeito do caminhar do ser humano, em especial nas baixas frequências. Surgiram assim, os ensaios com recurso a uma bola de areia – sand ball [44 citado em 5]. Em 1998, Vafiadis na FEUP [45 citado em 5] ensaiou pavimentos flutuantes com diferentes tipos de revestimento e vários underlay de aglomerado composto de cortiça e pretendia avaliar qual o comportamento ao isolamento sonoro de cada solução. Com este ensaio conclui que a introdução do underlay melhora o isolamento sonoro a ruídos de percussão, obtendo um acréscimo médio de 20 dB e Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 37 que o aumento da espessura é proporcional à eficiência do isolamento sonoro, sendo maior nos 3 e 5 mm de espessura (segundo os seus resultados). Com os resultados e conclusões obtidos por Vafiadis, desenvolveram-se fórmulas de previsão em que o isolamento sonoro a ruídos de percussão varia em função da espessura do underlay e do seu peso específico. Em 2000, Patrício [17] estuda e quantifica as transmissões marginais em três edifícios distintos, utilizando o mesmo pavimento de ensaio. Os valores obtidos, conforme apresentado na figura 3.8, são um pouco distintos, mas nada de relevante, contudo pôde concluir que existem transmissões marginais e que são quantificáveis. Para além disso, realizou medições dos níveis de vibração, pela máquina de impactos normalizada, numa parede e numa laje que existiam no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, através de acelerómetros, de modo a quantificar essas transmissões marginais ainda que de forma simplificada. Conclui com isto que, a transmissão marginal é mais relevante nas baixas frequências, pois nas altas frequências, os níveis medidos na laje e parede encontram-se mais dispersos atingindo diferenças de 10 dB. Este investigador conclui ainda, após várias análises, que no cálculo do índice sonoro a sons de percussão a transmissão marginal em pisos não revestidos pode ser irrelevante, isto porque a transmissão é maioritariamente feita pela via directa. No entanto, o contrário acontece se for revestido. Fig. 3.8 – Índices de isolamento obtidos (dB/oitava) (esquerda), corte esquemático do pavimento nãohomogéneo utilizado nos ensaio (centrocima) e níveis de vibração médios numa laje e parede adjacente, excitadas pela máquina de impactos normalizada (direita) [17] Hax, em 2002, faz um estudo do potencial dos resíduos de EVA (espuma vinílica acetinada) no isolamento sonoro a ruídos de percussão quando aplicado em pavimentos flutuantes. Foram realizadas várias amostras de EVA moído com areia variando o aglomerante: cimento, cola branca ou cola fenólica, e a espessura da camada. Este material mostrou ser mais eficaz com 25 mm de espessura e aglomerado com cola fenólica [45 citado em 21]. Para além disso, comparou os resultados obtidos pelo ensaio de soluções de lã-de-vidro e de EVA, com igual espessura e verificou que a eficácia desta última é maior em 2 dB face à restante (lã-de-vidro) [46 citado em 5]. Neste mesmo ano, Conrad ensaiou diversos revestimentos de pisos de modo a comparar a eficácia de vários materiais: revestimento de borracha, piso vinílico, laminado em madeira natural, carpetes e laminado sintético. A sua investigação resultou no seguinte: os pisos de borracha apresentam um desempenho proporcional à sua espessura, no entanto, mostrou ser uma solução com baixo desempenho no isolamento acústico a ruídos de percussão, tal como os pisos sintéticos, sendo ainda o vinílico o Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 38 menos eficaz. Já o piso de borracha com fundo rubberflex mostrou uma enorme eficácia, apresentando um acréscimo de 22 dB face à amostra de referência. Nas carpetes se possuírem base isolante, a variação das espessuras não terá muita influência, pois o acréscimo de isolamento face à amostra de referência mantém-se praticamente constante e elevado (na ordem dos 30 dB) [47 citado em 21]. Analisando todos os resultados obtidos, conclui que nem sempre os materiais que possuem mais espessura são os mais eficazes, mas sim os mais resilientes [5]. Em 2003, Fuchs et al., desenvolveram métodos simplificados de medição do isolamento a ruído de percussão: uso de uma fonte situada no centro do ambiente receptor, constituída por um peso rotativo de 200 g de material sintético e que roda a uma velocidade de 120 rpm. Este ensaio, contudo, só pode ser aplicado se o ruído ambiente do compartimento receptor for inferior ou igual a 60 + 3 dB(A) [48 citado em 5]. Ainda neste ano, Machado estudou o ruído estrutural e os níveis de aceleração resultantes do caminhar de pessoas em pisos de betão leve variando a espessura da camada resiliente utilizada em polietileno. Este estudo permitiu concluir que a variação da espessura deste material em função do isolamento sonoro a ruídos de percussão não é linear (proporcional), mas sim logarítmica, isto é, à medida que aumentava a espessura, o acréscimo de isolamento ia diminuindo [49 citado em 5]. Machado [citado em 37] também neste ano desenvolveu uma expressão que permite calcular a impedância (Z1) da placa num ponto de excitação. Para além disto, Medeiros desenvolveu ainda no ano de 2003 uma pesquisa no Laboratório de Acústica da Universidade Federal de Santa Maria sobre a influência da aplicação de tectos falsos em gesso cartonado na laje de tecto na diminuição do ruído de percussão. Nesta pesquisa ensaiou vários tipos de composição de forros variando o número de camadas de painéis de gesso cartonado, com e sem adição de material absorvente (lã-de-rocha) e ainda considerou a variável espaço disponível sobre a laje tecto para esse forro (100 e 300 mm). Com este estudo concluiu que a utilização de tectos falsos não apresenta um desempenho minimamente relevante para que seja empregue como uma solução para o isolamento ao ruído de impacto [50 citado em 21]. Em 2004, Semprini et al., sabendo que o nível de pressão sonora resultante de um impacto resulta tanto da transmissão directa como marginal, investigaram a influência das ligações entre os elementos verticais e horizontais nesse processo. Para isso ensaiaram um piso de betão e realizaram experiências com e sem material resiliente e, de forma a quantificar as transmissões marginais, ensaiaram outros pisos, mas estes com duas ou quatro ligações estruturais nas bordaduras. Com isto, concluíram que o piso com camada resiliente e em contacto com os elementos verticais estruturais do compartimento receptor obteve um desempenho acústico mais satisfatório, pois o elemento horizontal encontra-se “travado” por esses elementos verticais, o que condiciona a sua vibração [51 citado em 5]. Em 2005, Rushforth et al., analisaram as propriedades visco-elásticas de materiais manufacturados (resíduos de carpete) e a influência das mesmas no isolamento sonoro a ruídos de percussão, comparando ainda o desempenho desses materiais com os habitualmente utilizados. Findo este estudo, e tiradas as devidas conclusões, apresentaram uma solução optimizada utilizando esse material e com melhor desempenho do que os demais correntemente aplicados para o isolamento a ruídos de percussão. No mesmo ano, Mateus, estudou a influência do “eco de impactos” – ruído aéreo provocado pela máquina de impactos normalizada, na medição do ruído de percussão, uma vez que este ruído poderá atingir o compartimento receptor sob a forma de ruído aéreo, tornando a medição do nível sonoro ao ruído de percussão pouco realista. Através de ensaios com a máquina de impactos normalizada enclausurada ou sem enclausuramento, concluiu que o ruído aéreo originado pela máquina referida, bem Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 39 como o que atingia o compartimento receptor, eram insignificantes podendo ser desprezado o seu efeito na medição do ruído de percussão [52 citado em 5]. Um ano depois, Nash, com o propósito de analisar o comportamento dos sistemas piso-forro em estruturas leves de pavimentos de madeira realizou várias conexões de tecto falso suspenso nesses mesmos pavimentos. Das suas experiências resultaram as seguintes conclusões: em tectos suspensos deve assegurar-se uma separação entre a placa de gesso cartonado e as paredes, sendo esse espaço selado a vácuo com uma calafetagem flexível e os elementos de suporte do tecto devem ser de material resiliente e com a forma de Z [53 citado em 5]. Ainda em 2006, Hale conclui que para pavimentos flutuantes, a combinação de materiais resilientes com superfícies de alta rigidez apresentam melhor isolamento sonoro a ruídos de percussão. Para além dos estudos referidos, neste mesmo ano, Jeon et al., efectuaram estudos sobre o efeito que os amortecedores teriam no isolamento sonoro a ruídos de impacto sob pisos de edifícios de múltiplos pavimentos. Constataram que os materiais resilientes correntemente utilizados amplificam os ruídos nas frequências abaixo dos 100 Hz, apresentando como solução o uso de um material amortecedor, incorporado na estrutura, uma vez que absorve mais energia (resultante da vibração mecânica), que os demais [54 citado em 37]. Por fim, neste ano, Loverde et al., após ensaios em estruturas leves de madeira e de aço, com o intuito de analisar o isolamento sonoro a ruídos de percussão das mesmas, principalmente nas baixas frequências, concluíram que estas soluções eram satisfatórias na gama de frequências entre 50 e 80 Hz [55 citado em 37]. Em 2007, Tadeu et al., na Universidade de Coimbra, pretendiam prever o isolamento sonoro a ruídos de percussão e aéreos e para tal, desenvolveram equações com resultados similares aos experimentais, à excepção dos resultados em baixas frequências (na zona do efeito de coincidência). A partir destas equações consegue-se prever o desempenho acústico de combinações estruturais simples com tectos suspensos [56 citado em 5, 37]. Em 2008, Neves et al. [57] também na Universidade de Coimbra, realizou um estudo sobre a rigidez dinâmica de vários materiais resilientes, de modo a conhecer o seu desempenho, a curto prazo. A partir da rigidez dinâmica dos materiais foi possível fazer a previsão do isolamento sonoro a ruídos de impacto que esses materiais proporcionam e concluíram que: a Tela de tecido de vidro de elevada densidade impregnado parcialmente por um betuminoso especial com acabamento de um tecido de polipropileno, apresenta bons resultados face à sua espessura reduzida; para espessuras maiores a melhor opção são os feltros e EPS com grafite incorporada, e por fim; as espumas de polietileno extrudido têm uma maior eficácia com o aumento da espessura. Ainda em 2008 e na Universidade de Coimbra, Mateus et al. [58], estudaram a influência dos defeitos da construção no isolamento sonoro a ruídos de percussão em pavimentos flutuantes e constataram que têm bastante significado. Por exemplo, constataram que a má execução de ligações junto às soleiras das portas pode diminuir o isolamento sonoro esperado em 16 dB (figura 3.9 – esquerda). Outra situação estudada foi a ligação do pavimento ao rodapé, uma com e outra sem essa ligação, verificando que sem essa ligação o índice de isolamento sonoro reduziu em 14 dB (figura 3.9 – direita). Em 2012 Rocha [5] desenvolveu e analisou soluções comerciais de pavimentos flutuantes com aglomerados de cortiça de forma a obter um desempenho acústico optimizado. Para isto variou o tipo de aglomerado utilizado como decorativo e como underlay bem como o tipo de derivado de madeira utilizado como elemento resistente e ainda o efeito do envernizamento. Com esta investigação conclui que: Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 40 - A inclusão de um pavimento flutuante de aglomerado composto de cortiça não reduz o ruído em mais que 5 dB para frequências inferiores a 400 Hz, mas nas frequências superiores a 1,6k Hz o isolamento atingido é de 30 dB, ou seja, o isolamento aumenta à medida que a frequência aumenta; - Não há qualquer ganho significativo e generalizado do isolamento sonoro em todas as frequências se se aplicar “contraplacado” ou “MDF” (elemento resistente de derivado de madeira); - O aumento de 1 mm de espessura da subcamada de material resiliente (underlay) resulta num aumento de isolamento sonoro a ruídos de percussão, entre as bandas de frequência dos 800 e dos 2000 Hz, na ordem de 3 dB, enquanto que nas frequências abaixo dos 500 Hz resulta numa diminuição de isolamento sonoro na ordem de 1 dB; - O envernizamento resulta numa degradação do isolamento sonoro em mais de 1 e de 2 dB, respectivamente, nas baixas e altas frequências; - O atual método normativo (NP EN ISO 717-2 [34]) não possibilita uma distinção entre pavimentos tendo em conta a reacção auditiva dos indivíduos, uma vez que quase despreza a redução sonora a ruídos de percussão nas altas frequências (às quais o ouvido humano é mais sensível). Fig. 3.9 – Nível de pressão sonora padronizado, avaliado antes e após a execução de uma lajeta flutuante, que apresenta uma pequena ligação rígida à soleira da porta (esquerda) e num ensaio de percussão normalizado sobre um pavimento com lajeta flutuante apresentando uma ligação rígida entre a lajeta e o rodapé (direita) [58] 3.3. MODELO ANALÍTICO A eficácia do isolamento sonoro a ruídos de percussão de um pavimento, quando constituído por camada resiliente, está intimamente relacionada com as propriedades dessa mesma camada [5]. Com o objectivo de caracterizar a eficácia de um sistema de pavimento com camada resiliente na sua constituição – lajeta de betonilha sobre camada resiliente (o que será idêntico para o caso da camada resiliente ser colocada entre a laje estrutural e o revestimento final), assemelha-se o mesmo, numa concepção modelar, a um sistema oscilante constituído por uma massa assente sobre uma mola, conforme se verifica na figura 3.10. O corpo de massa m1 corresponde à lajeta de betonilha, que está ligada a outro corpo (laje estrutural), por uma mola de rigidez k1 que caracteriza a rigidez da camada resiliente. Como a laje estrutural se encontra ligada à estrutura resistente do edifício poderá apresentar oscilações próprias, daí esta não ser representada como um plano fixo [20]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 41 Fig. 3.10 – Modelo do sistema oscilante real (esquerda) e simplificado (direita) de um pavimento com subcamada resiliente [7] Neste método, o amortecimento é desprezado, sendo a frequência de ressonância do conjunto calculada pela massa da lajeta de betonilha (a da camada resiliente é desprezável) e pela rigidez da camada resiliente. A legitimidade da determinação da frequência referida em modelo reduzido está assegurada, uma vez que os parâmetros (massa da betonilha e rigidez da camada resiliente) são proporcionais à superfície em estudo, tornando a frequência de ressonância independente da mesma [59]. Segundo P. Martins da Silva [59 citado em 7], a solução acima apresentada pode ser simplificada, comparando-se agora o pavimento em estudo a um sistema oscilante constituído por uma massa m, assente sobre uma mola com amortecimento viscoso ka (mola de rigidez k e amortecimento viscoso de constante ka) e sendo a laje estrutural um plano fixo (figura 3.10 – direita). Neste método, despreza-se a massa da camada resiliente face à da betonilha e considera-se que sobre o sistema actua uma força periódica F= Fm. cos wt (wfrequência angular de oscilação) [59]. Quando a força é aplicada no sistema dinâmico, a vibração começa por percorrer o elemento resistente de massa m1 até atingir a camada resiliente que dissipa energia graças à propriedade visco-elástica e às perdas do amortecimento interno [5]. De modo a que a compreensão do funcionamento deste sistema seja o mais clara possível deve-se tratar, ainda que brevemente, de alguns conceitos: amortecimento, transmissibilidade e impedância. O amortecimento interno é uma propriedade dos elementos que permite a transformação de um estado de vibração, por dissipação de energia mecânica, normalmente em calor e como tal é uma característica de relevância quando se trata de formulação teórica das metodologias de caracterização da transmissão sonora. Conforme, se pode constatar na figura 3.11 o isolamento a ruídos de percussão em pavimentos é controlado por diferentes factores (rigidez, amortecimento interno, massa e efeito do revestimento flutuante) dependendo da frequência, sendo que o amortecimento interno do elemento de compartimentação influencia fortemente o isolamento quando na presença de médias frequências [20]. O amortecimento é um dos factores que influenciam o factor de transmissão (caracterizador da transmissibilidade e que representa a eficácia do isolamento sonoro a ruídos de percussão) num meio elástico, quando um elemento de compartimentação (neste caso horizontal) está sujeito a uma força sinusoidal e alternada [7]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 42 . Fig. 3.11 – Comportamento do isolamento a ruídos de percussão nas diferentes frequências [adaptado de 7] Como já foi referido, o factor de transmissão depende do amortecimento do conjunto (ξ), mas também da relação entre a frequência própria do sistema (f0) e a frequência de excitação (f) [7]. A resposta dinâmica (transmissibilidade) de um sistema face aos intervenientes varia conforme exposto na figura 3.12. Fig. 3.12 – Aumento da resposta dinâmica de um sistema de um grau de liberdade para vários coeficientes de amortecimento ξ [5] Pela análise da figura 3.12 pode-se concluir que: - Quando a frequência de excitação é próxima da frequência própria do sistema (f0), este entra em ressonância, amplificando o ruído de percussão; Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 43 - Quanto menor for a frequência própria em relação à frequência de excitação, maior será a eficácia de resposta de amortecimento do sistema; - Quanto maior for o amortecimento, mais eficaz é a resposta do sistema, sendo que na situação oposta maior será a amplificação do ruído. Resumindo, para uma maior eficácia no isolamento a ruídos de percussão a frequência própria do pavimento deve ser a mais baixa possível, de maneira a garantir que seja inferior à frequência de solicitação e o material resiliente que constitui o pavimento deve ser o mais amortecedor possível [7,5]. Relativamente à impedância dos elementos estruturais importa referir que consiste na resistência ou dificuldade do elemento à passagem do som e pode ser descrita pela relação que existe entre as amplitudes complexas da força aplicada e a velocidade de vibração correspondente a uma determinada frequência [7]. Para além do método e conclusões apresentadas, a partir das expressões de cálculo para a determinação da frequência de ressonância do sistema de pavimento desacoplado, formuladas por Bistafa – equação 3.1, [citado em 5]) - válida se o material resiliente cobrir toda a superfície e por Pujolle – equação 3.2, [citado em 5]) – válida se o material estiver aplicado em determinados pontos do pavimento (amortecedores), é possível relacionar a influência da rigidez de um sistema no comportamento do mesmo quando solicitado. 𝑓1′= 1 2𝜋√𝑠′ 𝑚′ (𝐻𝑧) (3.1) 𝑓1′= 1 2𝜋√𝑠′′+𝑠′ 𝑚 (𝐻𝑧) (3.2) Em que: 𝑓1′– Frequência de ressonância (Hz); s’ – Rigidez dinâmica por unidade de superfície do material elástico (N/m3); 𝑚′– Massa por unidade de superfície de pavimento flutuante (kg/m2); s” - Rigidez dinâmica da camada de ar (N/m3) [5]. Já foi referido que, para uma menor amplificação do ruído a frequência própria deveria ser a mais baixa possível, para além da importância de um elevado amortecimento do sistema. Sabe-se ainda que, quando a frequência própria é igual à de excitação o pavimento entra em ressonância, amplificando o ruído. Então, é de todo o interesse que essa frequência esteja o mais afastada possível da gama de frequências audíveis pelo ser humano. Para tal e através das expressões 3.1 e 3.2, é imprescindível que o material resiliente seja o menos rígido possível, ou seja, mais elástico. Porém, um excesso de elasticidade poderá por em causa a estabilidade do pavimento, uma vez que este está sujeito a cargas permanentes e sobrecargas que exigem uma certa rigidez [5]. Como se pode constatar, a análise resultante do estudo de um sistema de pavimento desacoplado pela introdução de um elemento resiliente não é a mesma para um outro sistema, já que a frequência própria é uma característica intrínseca do sistema, isto é, depende do material resiliente, tipos de apoio e do material estrutural [5]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 44 3.4. ANÁLISE COMPORTAMENTAL O desempenho acústico de um pavimento depende de vários factores, sendo um deles, e começando por uma abordagem mais simples, a rigidez estrutural, em que, estruturas leves são mais facilmente excitáveis e vibram com maior amplitude do que as estruturas rígidas. Porém, aquando de um impacto a rigidez do piso também tem a sua importância, na medida em que determina o tempo de resposta ao impacto: um piso mais deformável amortiza o impacto, transmitindo-o num maior espaço de tempo e com vibrações de menor amplitude aos elementos que lhe são subjacentes [21], tal como se pode comprovar na figura 3.13. Fig. 3.13 – Variação da amplitude da força de impacto em função do tempo de transmissão da quantidade de movimento num piso rígido (esquerda) e num flexível (direita) [21] Uma maior deformabilidade do piso pode ser conseguida através de um revestimento de piso mais resiliente (de cortiça, por exemplo) ou com a simples colocação de uma alcatifa sobre o revestimento de piso existente. Continuadamente ao que foi dito e com recurso à figura 3.14 pretende-se demonstrar, através de três situações distintas de pavimento (só laje estrutural, pavimento flutuante e material resiliente sobre o pavimento flutuante) como varia o isolamento sonoro a ruídos de percussão. Fig. 3.14 - Curvas da variação do nível de ruído de percussão para a situação de uma laje estrutural nua, com a sobreposição de um pavimento flutuante e de um pavimento flutuante superiormente revestido com um material resiliente [adaptado de 37] Constata-se que com o desacoplamento do pavimento, colocando um material resiliente entre a laje e o revestimento de piso, consegue-se uma elevada redução sonora, nas médias-altas frequências, enquanto Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 45 que nas baixas frequências quase não provoca qualquer alteração. De qualquer modo, sendo as frequências altas as mais audíveis pelo ser humano, o resultado desta solução construtiva considera-se mais do que satisfatório. A colocação de um material resiliente – por exemplo alcatifa, sobre o pavimento flutuante, melhora o isolamento, mas apenas nas altas frequências [5]. Então, podem enunciar-se os principais factores que influenciam o comportamento acústico (isolamento sonoro) de um pavimento desacoplado, a ruídos de percussão [5,21]:  Natureza e espessura da camada resiliente - quanto maior a espessura, melhor o índice de isolamento sonoro: - O aumento de espessura diminui a frequência de ressonância do conjunto - Por cada duplicação da espessura do material, numa variação entre 5 e 40 mm, resulta numa diminuição, em média, de 4 dB(A);  Natureza e espessura da laje estrutural – a espessura da laje é proporcional à eficácia do isolamento sonoro: - Para uma laje de 16 cm de espessura, se for aumentada de 1 cm irá existir uma melhoria de cerca de 1 dB(A) no desempenho global de isolamento aos ruídos de impacto;  Carga a que a laje está sujeita – um aumento da sobrecarga altera a frequência crítica e a rigidez dinâmica do sistema: - Carregamento pontual, tanto do ponto de vista temporal e físico, isto é, carregamento acrescido acidentalmente e em certas partes do pavimento pode produzir um efeito favorável, pois diminui a frequência de ressonância do sistema. De entre os factores referidos é indiscutível que o que se traduz numa maior eficácia é a colocação de um material resiliente, desacoplando o pavimento, seja underlay ou underscreed. Não obstante, esta eficácia é tanto maior se for complementada com outros factores, isto é, a eficácia cresce com o aumento da espessura do material resiliente e quanto menor for a sua rigidez. Não esquecendo, é claro, que a resiliência de um pavimento não pode ser em demasia de modo a que a estabilidade superficial do mesmo e o conforto dos utilizadores enquanto caminham esteja assegurada [5]. Além do isolamento sonoro a ruído de percussão, o pavimento desacoplado, devido ao aumento da massa pela introdução do underlay e/ou underscreed, também pode melhorar um pouco o isolamento a ruídos aéreos. 3.5. COMBINAÇÃO DE SUBCAMADAS DE REVESTIMENTO E DE LAJETA A incorporação de um material resiliente no pavimento é um método com excelente desempenho, actuando como um amortecedor, na redução do ruído de percussão, permitindo uma maior comodidade acústica aos utilizadores do compartimento receptor. Tem-se vindo a sentir, recentemente, uma maior preocupação e procura do conforto pela sociedade, principalmente a nível habitacional e de escritórios. Como tal, e de forma a dar resposta às necessidades do mercado, tem-se verificado um maior investimento no desenvolvimento de novos materiais resilientes [5]. Actualmente, a oferta existente no mercado de materiais resilientes para underlay (para pavimento flutuante) e underscreed (para laje flutuante) é vasta, sendo os mais utilizados os seguintes: fibras minerais, lã-de-vidro, lã-de-rocha, fibras vegetais de coco e de madeira, espumas recicladas, poliuretano de célula aberta e de célula fechada, poliestireno expandido, espumas de polímeros, cartão e aglomerados de cortiça [5, 7]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 52 (camada pouco espessa que envolve e protege o lenho) e por fim, a cortiça (figura 4.3) [5]. O sobreiro é uma árvore de crescimento lento (podendo atingir os 200 anos), sendo possível, e de forma sustentável, em média, 16 descortiçamentos ao longo da sua vida [60]. Fig. 4.3 – Constituição do sobreiro - externamente (esquerda) [19], internamente – corte transversal (centro e direita) [64,8] Os países da União Europeia são os maiores produtores de cortiça (figura 4.4), dos quais se destaca, claramente, Portugal, apesar de ser um país com uma área relativamente reduzida [60]. Contudo, devese, para além de usufruir do que esta espécie oferece, promover a sua manutenção e sobrevivência, de modo a que se possa continuar a usufruir no futuro da matéria-prima, que esta proporciona. Fig. 4.4 – Produção média de cortiça (2010) em toneladas (esquerda) e área suberícola em hectares (valores médios aproximados de 2005 a 2011) (direita) dos países do mediterrâneo [65] 4.2.2. A CORTIÇA A palavra cortiça deriva do latim – Cortex, que significa casca de árvore [66]. Tal como o nome indica a cortiça reveste o tronco e ramos do sobreiro, sendo portanto uma proteção para as camadas que lhe são interiores. Para além desta característica, a cortiça é uma matéria-prima única e repleta de muitas Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 53 outras, tais como a leveza, elasticidade, isolante térmico e acústico, etc., sendo estas resultado da sua constituição microscópica [67]. A cortiça possui ainda outros aspectos curiosos: quando comprimida não sofre praticamente nenhuma expansão lateral e quando descomprimida recupera a posição inicial; possui uma notável estabilidade química e biológica; é um material que dissipa energia; é praticamente impermeável e, por fim, possui uma boa resistência ao fogo [67]. Resta ressalvar que a cortiça é para além de 100% natural, renovável e reciclável. Nem toda a cortiça extraída, dependendo da idade do descortiçamento, possui as mesmas características e como tal não será toda ela utilizada para a produção dos mesmos produtos. Posto isto, surgem três conceitos: cortiça virgem, secundeira e amadia (figura 4.5) [67]. Fig. 4.5 esquerda – Aspecto das várias cortiças [5] Fig. 4.6 direita – Representação dos parâmetros necessários para se poder descortiçar [61] A cortiça virgem é a primeira cortiça produzida pelo sobreiro e em condições de ser extraída (o sobreiro terá que ter no mínimo 1,3 m de altura e 0,7 m de perímetro de tronco – figura 4.6), acontecendo, normalmente, dos 20 aos 35 anos de idade do sobreiro [67]. Esta cortiça contém algumas fracturas, devido ao próprio crescimento do sobreiro e portanto não tem qualidade suficiente para ser utilizada na produção de rolhas, sendo triturada destinando-se à produção de aglomerado [5,61]. Após 9 anos do primeiro descortiçamento, é extraída a cortiça secundeira, e esta, devido a um rápido engrossamento do tronco que fractura a cortiça, também não é usada na produção de rolhas. Contudo e como possui uma textura mais regular e macia é granulada e utilizada em revestimentos de piso [61]. Passados mais 9 anos a cortiça retirada é a amadia e nesta altura a cortiça não apresenta fracturas ou as que apresenta são bastante pequenas e de pequena profundidade, uma vez que o tronco engrossa mas de forma mais lenta. A partir deste descortiçamento inclusive, a cortiça é utilizada para a produção de rolhas, pois já possui as características necessárias para tal [61]. A possibilidade de efectuar cerca de 16 descortiçamentos e de forma sustentável ao longo da vida útil do sobreiro, deve-se ao facto do felogénio (uma das subcamadas do entrecasco e responsável pela geração da cortiça), se regenerar sempre que é destruído em cada descortiçamento. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 54 Em média e por sobreiro extraem-se cerca de 40 a 60 quilos de cortiça [68]. Ao longo do tempo, a área superficial do tronco vai aumentando, possibilitando uma área de descortiçamento maior e portanto uma maior produção de cortiça e seus derivados. 4.2.3. O DESCORTIÇAMENTO O descortiçamento (extração da cortiça em pranchas) é uma arte executada com um machado corticeiro (cabo em madeira com uma cunha para levantar a cortiça sem tocar no tronco) e requer delicadeza em todo o seu processo (figura 4.7). O corticeiro golpeia a cortiça ao longo de alinhamentos verticais e horizontais ao longo e em volta do tronco de forma a retirar grandes pranchas semi-tubulares. Os golpes têm que ser suficientemente fortes para penetrar na cortiça, mas não em demasia de modo a não danificar o felogénio (apesar de este ter a capacidade de se regenerar), daí ser necessário conhecimento e destreza por quem efectua o descortiçamento. Fig. 4.7 – Processo de descortiçamento – abrir (esquerda), separar (centro) e extrair (direita) [69] O período do fim da Primavera - início de Verão é a altura do ano em que é mais fácil extrair a cortiça, uma vez que está menos aderente ao tronco (explicado pela formação de novas células na interface entre a prancha que se pretende retirar e a nova cortiça). Nesta altura, as temperaturas serão mais altas, logo haverá menos humidade o que possibilita que o sobreiro fique exposto, após retirada a cortiça, sem se danificar [68]. Para além do descortiçamento nesta altura do ano, no Inverno há quem proceda ao descortiçamento dos ramos de poda, designando-se a cortiça retirada como cortiça virgem de falca. Esta cortiça tem como destino a produção de aglomerados. Contudo, devido à sua extração trabalhosa e tendo um retorno económico relativamente baixo, esta prática tem caído em desuso [5]. Após o descortiçamento, o sobreiro apresenta uma tonalidade avermelhada que ao longo do tempo se transforma num castanho-escuro, resultado da regeneração da casca. De forma a controlar e gerir a exploração dos sobros, os trabalhadores marcam a tinta branca o último algarismo do ano em que a árvore está a ser descortiçada, dando assim início ao período de repouso (9 anos daí em diante). Findo o descortiçamento, segue-se o período de repouso ou maturação – as pranchas empilham-se, no campo onde foram extraídas, com a parte convexa voltada para cima, contrariando a curvatura da cortiça (figura 4.8). Aí permanecem expostas às condições ambientais, mas nunca em contacto com a madeira ou o piso (evita-se transmissão de fungos), durante 6 meses [5,66]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 55 Fig. 4.8 – Empilhar das pranchas iniciando-se o processo de maturação [25] 4.2.4. PROCESSO DE TRANSFORMAÇÃO DA CORTIÇA Terminado o processo de repouso e estando já a cortiça estabilizada, esta segue para a indústria para ser iniciado o processo de produção. O processo (figura 4.9) inicia-se com a cozedura das pranchas de cortiça em água limpa e a ferver durante pelo menos uma hora, tendo como objectivo limpar a cortiça, retirar as substâncias hidro-soluvéis, aumentar a sua espessura (volume aumenta cerca de 20%) e reduzir a sua densidade, e por último, mas não menos relevante, torna-la macia e elástica [69]. Posto isto, seguese a estabilização da cortiça – dura 2 a 3 semanas e pretende a aplanação das pranchas de cortiça através deste novo repouso. No fim deste período, a cortiça já possui a consistência necessária para a transformação em rolhas, procedendo-se à selecção das pranchas. Antes da brocagem (processo manual ou semi-automático que consiste na perfuração da cortiça com uma broca, obtendo-se as rolhas com as dimensões pretendidas) dá-se a rabaneação. A rabaneação é o efectuar de cortes nas pranchas de cortiça em tiras com largura, ligeiramente superior, ao comprimento da rolha que se vai fabricar [69]. Fig. 4.9 – Cozedura das pranchas (esquerda), rabaneação (centro) e brocagem (direita) [adaptado de 25, 69] Devido à forma cilíndrica da rolha, após a brocagem, haverá partes das pranchas de cortiça que não serão utilizadas para a produção da rolha natural e, como tal, resultarão em desperdícios (figura 4.10). Contudo, esses desperdícios poderão ser reaproveitados para a produção de rolhas técnicas (destinadas a engarrafar vinhos consumidos dentro de 2 a 3 anos), após a sua granulação ou poderão servir de matéria-prima para os aglomerados compostos. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 56 Fig. 4.10 – Prancha típica após sofrer o processo de brocagem - desperdícios [25] As rolhas, após a brocagem são sujeitas a processo de rectificação que regulariza a superfície da rolha bem como afere as dimensões finais da mesma. Na fase seguinte (selecção) são eliminadas as rolhas com defeito, diferenciando por classes as restantes [69]. As com defeitos acentuados e que não são passiveis de classificação, nem nas classes inferiores, também podem ter utilidade, uma vez que se granuladas servem de matéria-prima para os aglomerados compostos de cortiça. Por fim, estas serão lavadas e desinfectadas com ácido paraciético ou água oxigenada e o seu teor de humidade é estabilizado [66]. Para além da utilização dos desperdícios para a produção de rolhas técnicas, estes também podem ser usados para o fabrico de produtos de cortiça aglomerada – características semelhantes às da cortiça original e que são usados como isolantes, revestimento, elementos decorativos, entre outros [66]. Os últimos passos, serão a marcação ou branding, podendo ser feita através da impressão a tinta ou marcação a fogo, e o transporte [69]. 4.2.4.1. Processo produtivo do aglomerado composto de cortiça A cortiça que é utilizada na produção dos aglomerados compostos, como já foi referido, é um misto de refugo, aparas, desperdícios de cortiça e de cortiça virgem e secundeira, que não é ideal para a produção de rolhas. Essa cortiça é triturada em moinhos, obtendo-se os granulados que posteriormente são separados e colocados em silos, por granulometria e massa volúmica. Por norma, após a trituração, procede-se à limpeza dos grânulos, seguidos de secagem - por um processo de circulação forçada de ar quente, através de secadores rotativos - definindo assim o grau de humidade pretendido para os grânulos. São os grânulos que constituem a matéria-prima para a produção de aglomerados. Estes aglomerados obtêm-se por um processo de aglutinação dos grânulos e pela acção conjunta de pressão e temperatura. A granulometria e massa volúmica dos grânulos, bem como o agente aglutinante são pré-definidos em função do produto e aplicação pretendida. Os aglutinantes utlizados poderão ser resinas sintéticas de poliuretano, fenólicas e melamínicas ou de origem vegetal. Se for pretendido, poderá ainda ser dada uma coloração ao aglomerado através da introdução de pigmentos, no processo de aglomeração. Todos os intervenientes necessários para a produção do aglomerado são doseados, automática ou manualmente, sendo a mistura dos mesmos feita por processo mecânico (misturadoras de pás ou helicoidais). Após a dosagem, os intervenientes são colocados em moldes, normalmente metálicos e paralelepipédicos – se o produto final for apresentado em folhas, ou em cilindros – se o pretendido for Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 57 em rolos. Segue-se a prensagem e posteriormente a cura dos moldes em estufa, sejam fornos de aquecimento ou sistemas de alta-frequência contínuos, designados como túneis, ou descontínuos (figura 4.11). Fig. 4.11 – Processo produtivo de aglomerados compostos de cortiça: 1Granulação; 2Processo de aglomeração; 3 – Finalização [adaptado de 70] Findo o processo de cura, procede-se à desmoldagem e estabilização do produto e quando este tiver arrefecido poderá ser laminado em folhas e lixado, obtendo a espessura e rugosidade pretendida para a folha de cortiça. Se o pretendido forem rolos de cortiça, então o produto não será um bloco paralelepipédico, mas sim cilíndrico e, neste caso, os rolos são obtidos por laminagem contínua do cilindro [71]. 4.2.4.2. Processo produtivo do aglomerado expandido O aglomerado expandido (“aglomerado negro”) resulta de um processo de aglutinação dos granulados de cortiça virgem, principalmente falca. Essa aglutinação é feita pelos próprios extrativos presentes na Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 58 falca (possui um teor mais elevado comparativamente com os outros tipos de cortiça), funcionando como ligantes naturais. A granulação da cortiça é um processo idêntico ao dos aglomerados compostos, somente a gama de granulometria não é tão vasta, sendo: 3 a 10 mm quando o objectivo for acústico e 5 a 22 mm se for térmico. Após a granulação, é feita a eliminação das impurezas recorrendo a separadores densimétricos ou pneumáticos. O granulado é armazenado e aí permanece até atingir o teor de humidade ideal. O passo seguinte é a aglomeração que é feita por um processo de autoclave funcionando desde já como molde. A cortiça é cozida (durante 17 a 30 min.), a uma temperatura entre 300 e 370 °C, por insuflação de vapor de água sobreaquecido, provocando a exsudação das resinas da cortiça para a superfície dos grânulos. Esta exsudação provoca um aumento de volume e, estando estes em autoclave, dá-se a aglutinação dos grânulos. Obtidos os blocos de cortiça, estes são cortados na espessura pretendida, por serras de fita e posteriormente serão acertadas as dimensões e esquadria com o auxílio da serra de disco [71]. 4.3. ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO DA CORTIÇA 4.3.1. A ESTRUTURA DA CORTIÇA 4.3.1.1. Estrutura macroscópica A cortiça vai crescendo (ganhando maior espessura) graças à formação de novas células ao longo do tempo. Após a cortiça ser retirada das árvores, segundo o processo de descortiçamento, o entrecasco fica exposto e, normalmente, o felogénio (responsável pela geração da nova cortiça) sofrerá alguns danos. No entanto a geração de nova cortiça não está comprometida, uma vez que este tem a capacidade de se regenerar. Assim sendo, e recuperado o felogénio, vão-se formando novas células de cortiça, que vão afastando, sucessivamente, as suas antecessoras (figura 4.12). As células mais externas e afastadas do lenho, que se denominam como raspa (na cortiça virgem a raspa não existe), estão sujeitas e expostas às condições ambientais, sofrendo processos de secagem, contração, endurecimento e também de fendilhação devido às diferenças entre o perímetro interior e exterior que vão aumentando ao longo do seu crescimento. No sobreiro, o crescimento anual da cortiça é decomposto em duas fases: vegetativa, que decorre entre a Primavera e o fim do Outono e a de repouso, que se prolonga de Novembro a Fevereiro. Dependendo da fase em curso as células que se formam terão espessuras e dimensões distintas [72]. Os anéis formados no Outono são mais escuros e de menor espessura, e como o descortiçamento é feito no Verão, aquando do próximo descortiçamento poderá comprovar-se a idade da cortiça extraída se se encontrar na mesma 9 anéis com as características referidas (considerando que o descortiçamento está a ser feito de 9 em 9 anos) [67]. Além da raspa, existe outro constituinte da cortiça, que se designa como barriga ou ventre, que consiste na parte mais interna do tecido suberoso, logo é a última camada do crescimento anual. As camadas que vão surgindo são delineadas por anéis (anéis de crescimento) e são observáveis ao longo da espessura da cortiça. A barriga ou ventre tem menor elasticidade que as restantes camadas e é bastante porosa (orifícios dos canais lenticulares), estando esta particularidade ligada à qualidade da cortiça [73]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 59 Fig. 4.12 – Esquema exemplificativo do crescimento da cortiça - A - Entrecasco após o descortiçamento; B - 30 dias depois; C - No fim do Outono; D - 9 anos depois [64] A cortiça é um material anisotrópico, ou seja, o seu comportamento não é o mesmo em todas as direcções: radial (paralela aos raios das árvores), axial (direcção vertical da árvore) ou tangencial (tangente à circunferência da secção da árvore) (figura 4.13). Contudo, é de referir, que quando se fala em aglomerado de cortiça já não se está perante essa anisotropia, dada a orientação aleatória dos grânulos que o constituem [66]. Fig. 4.13 – Estrutura macroscópica da cortiça [73] 4.3.1.2. Estrutura microscópica A cortiça é um tecido de paredes celulares finas, em que as células que a constituem estão dispostas de modo compacto e de forma regular (figura 4.14). O volume das paredes celulares ocupa 10 a 15% do volume total, sendo que o restante (80 a 85%) é ocupado por ar que se encontra no interior das células [66, 67]. As paredes celulares são constituídas por uma quantidade considerável de ceras extratáveis e podem ser decompostas em cinco camadas: duas de natureza celulósica (forram as cavidades celulares); duas interiores suberificadas e por último, uma camada média que lhe confere rigidez e estrutura [67]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 60 As células têm espessuras diferentes conforme o período da sua formação, sendo mais espessas no período Outono/Inverno (2 a 2,5 mm) e menos durante o Primavera/Verão (1 a 1,25 mm) [67]. A estrutura celular da cortiça assemelha-se a um prisma, variando o número dos seus contornos poligonais, e possui dimensões médias de 30 a 40 mm de largura (podendo atingir mínimos e máximos, respectivamente de 10 e 50 mm) e 35 a 45 mm de altura (com limites de 10 e 70 mm) [66,67]. Em média, 1 cm3 de cortiça possui 30 a 42 milhões de células (conforme o crescimento da amostra analisada) e cada anel que a compõe será composto por 50 a 200 células [67]. Fig. 4.14 – Estrutura microscópica da cortiça [74] 4.3.2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CORTIÇA Os diferentes tipos de compostos que constituem a composição química da cortiça são os que se seguem:  Suberina - principal constituinte e responsável pela compressibilidade e elasticidade;  Lenhina e polissacáridos – conferem estrutura às paredes celulares;  Ceróides – repele a água contribuindo para a impermeabilidade;  Taninos – protege o material;  Cinzas. A componente química das paredes celulares da cortiça (quadro 4.2), em semelhança com outros tecidos vegetais, pode dividir-se em dois tipos: a estrutural e a não-estrutural. A componente não-estrutural é composta pelos extrativos (ceróides e taninos) e componentes inorgânicos ou não-extrativos (cinzas) e a estrutural é composta pela suberina, lenhina e polissacáridos [73]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 61 Quadro 4.2 – Valores médios das percentagens dos componentes químicos presentes na cortiça [adaptado de 67] Quadro 4.3 - Composição química média da cortiça virgem (sem raspa) e da cortiça amadia (com raspa) [adaptado de 73] Quadro 4.4 – Variação da composição química da cortiça devido a factores como a localização, o clima e o crescimento do sobreiro (valores em percentagem) [66] Composto Cortiça virgem Cortiça de reprodução (Amadia) Caldas (1986) Pereira (1981) Gil (1998) Caldas (1986) Pereira (1981) Parameswaran (1891) Holloway (1972) Carvalho (1968) Suberina 45 45 42 48 33,5 33 37 50 Lenhina 27 21 21,5 29 26 13 14,8 19 Polissacáridos 12 13 16 12 25 6 0 13 Extrativos (ceróides e taninos) 10 19 13 8,5 13 24 15,8 15 Cinzas 5 1,2 0 2,1 2,5 0 0 3 Outras 0 0,8 7 0 0 6 0 0 Componentes Suberina Lenhina Polissacáridos Ceróides Taninos Cinzas Percentagem média 45% 27% 12% 6% 6% 4% Compostos Cortiça virgem Cortiça amadia Média Desvio padrão Média Desvio padrão Suberina 35,2% 3,1% 39,4% 1,7% Lenhina 22,4% 1,1% 24,0% 0,8% Polissacáridos 21,3% 2,4% 19,9% 2,6% Extrativos (ceróides e taninos) 16,9% 2,5% 14,2% 1,1% Cinzas 0,9% 0,2% 1,1% 0,2% Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 68 asseguram uma enorme eficiência técnica no que diz respeito à vedação do vinho, bem como permite o desenvolvimento do mesmo vigorosamente. No entanto, até mesmo no sector vinícola, a cortiça não é só aplicada na sua forma natural. A rolha de cortiça natural obtida, após o processo de brocagem das pranchas, é recomendada e utilizada para vinhos que irão estagiar na garrafa, permitindo-lhe uma correcta evolução e maturação [60]. Os desperdícios – matéria-prima sobrante da brocagem, cortiça virgem, secundeira ou amadia com defeitos – são triturados e aglomerados, dando origem a outros produtos designados aglomerados de cortiça. Estes podem ser aglomerados compostos de cortiça ou aglomerado puro expandido. Os aglomerados compostos de cortiça (aglomerado branco) resultam da aglutinação, através de colas sintéticas, dos grânulos de cortiça triturados (podendo ter várias calibragens - tamanhos). As colas, para além de aglutinarem os granulados, aprimoram ou dotam os aglomerados compostos de características que a cortiça possui ou não, respectivamente, tais como, resistência ao fogo, diferentes pigmentações, resistência à compressão e abrasão, etc.. Exemplos da aplicação do aglomerado composto de cortiça são as seguintes:  Rolhas de champanhe (corpo da rolha em aglomerado de cortiça conjugada com discos de cortiça natural);  Rolhas técnicas: para vinhos que apresentem alguma complexidade e que sejam de rápido consumo (compostas por grânulos de cortiça de tamanho uniforme); ou para vinhos frutados, mas não de longo estágio na garrafa (corpo em composto por aglomerado de cortiça conjugada com um disco de cortiça natural em ambos os topos);  Subcamadas - underlay (para pavimento flutuante) ou underscreed (para laje flutuante), para isolamento a ruídos de percussão (figura 4.17); Fig. 4.17 – Exemplos de aplicação dos aglomerados compostos de cortiça: underscreed (esquerda) e underlay (direita) [78]  Revestimentos finais de piso (com diferentes texturas) – a presença da cortiça pode satisfazer as exigências pretendidas e não ser necessário a colocação de um underlay ou underscreed (figura 4.18) [31]; Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 69 Fig. 4.18 – Características dos revestimentos de piso de cortiça – conforto ao caminhar, som de passos, absorção do impacto, sensação de rigidez do piso (em cima da esquerda para a direita, comparando com diversos tipos de revestimentos finais) e exemplos de obras de referência onde estão aplicados revestimento de piso de cortiça (baixo) [78]  Painéis sanduíche – com aplicabilidade nos pavimentos e revestimentos interiores de comboios, metropolitanos e autocarros – optimizam o peso, reduzem custos energéticos e aumentam o conforto acústico e térmico (figura 4.19); Fig. 4.19 – Aplicação de aglomerados compostos de cortiça em painéis sanduíche FRP (ACC – Amorim Cork Composites) com núcleo CORECORK em paredes e pavimentos ferroviários [32]  Juntas de dilatação, devido à sua enorme compressibilidade e recuperação;  Peças decorativas, entre outros (figura 4.20) [60,74]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 70 Fig. 4.20 – Aplicação de aglomerados compostos de cortiça em peças decorativas (esquerda), produtos funcionais (centro) e produto de bricolage (direita) [32]  Equipamentos desportivos, usufruindo das propriedades antivibráticas e de leveza da cortiça (figura 4.21); Fig. 4.21 – Aplicação de aglomerados compostos de cortiça em equipamentos desportivos: caiaque NELO (esquerda), prancha de surf (centro) e skate Archer (direita) [79]  Soluções de isolamento na indústria aeroespacial, tanto térmico como à abrasão durante um curto período de tempo (por exemplo, na entrada de veículos aeroespaciais na atmosfera (figura 4.22)). Fig. 4.22 – Capa protectora para veículo aeroespacial em aglomerado composto de cortiça [79] O processo de produção do aglomerado puro expandido (na gíria conhecido como “aglomerado negro”) é um pouco distinto, uma vez que este produto resulta da auto-aglomeração através da resina que a cortiça contém, enquanto sujeito a altas temperaturas. No fabrico deste aglomerado os grânulos utilizados são mais grosseiros, obtidos por trituração da falca (cortiça virgem crua) - cortiça que não é, Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 71 normalmente, utilizada nas restantes indústrias aglomeradoras - e outras cortiças menores [74]. As suas propriedades levam a que este, à semelhança dos aglomerados compostos, seja aplicado como material acústico (com bom coeficiente de absorção sonora devido à sua porosidade), térmico e também antivibrático. A sua eficiência é tal que permite uma redução significativa no consumo energético, comprovando-se pelo gráfico da figura 4.23. Fig. 4.23 – Exemplos de redução do consumo energético após aplicação de aglomerado de cortiça expandida (aglomerado negro de cortiça) [78] Este material é o único que possui essas características e é 100% natural (não possui aditivos) e reciclável – triturado dá origem ao regranulado ou se não se encontrar danificado pode ser utilizado em aplicações idênticas. [71,74] Algumas obras de referência em que está aplicado o aglomerado negro de cortiça [78]: - Ecork Hotel, Évora Portugal; - Pavilhão de Portugal, Xangai; - Quinta do Portal, Douro Portugal. A valorização e presença da cortiça nos dias de hoje são indiscutíveis e crê-se que está em crescimento. Para conseguir satisfazer as necessidades futuras e em conjugação com a preocupação com o ambiente que a sociedade tem vindo a demonstrar, têm sido feitos esforços para que haja maior número de montados de sobreiro e que seja feita a reflorestação dos existentes. Contudo, a taxa de sobrevivência dessas mesmas plantações tem diminuído [5]. No sentido de não agravar ou contrariar a possível escassez da cortiça, e conseguindo obter iguais ou melhores resultados aos conseguidos pela utilização individual da cortiça, surgem outros tipos de aglomerados, que combinam cortiça com outras matérias-primas, tais como: borracha (rubbercork ou corkrubber), plástico, espumas, etc. [5]. Quando os granulados de cortiça são misturados com outras matérias-primas, como por exemplo a borracha ou o poliuretano, dão origem aos aglomerados compostos de cortiça combinados. Esta combinação permite obter resultados idênticos ou melhorados face à utilização somente da cortiça. Alguns exemplos da sua aplicabilidade são os seguintes: Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 72  Anti-vibráticos – diminui as vibrações sentidas e transmitidas entre elementos inicialmente em contacto sendo muito utilizado na indústria (equipamentos de tecelagem, apoios de máquinas, sistemas AVAC, etc.) e na ferrovia (figura 4.24); Fig. 4.24 – Aplicação dos aglomerados compostos de cortiça combinados em palmilhas de carris, placa de suporte, apoio dos dormentes e tapetes para lastros [32]  Vedações – criam vedação impermeável à água, evita passagem de poeiras e assegura baixa permeabilidade a gases e fluxo lateral muito baixo (figura 4.25); Fig. 4.25 – Exemplos de aplicação de aglomerados compostos de cortiça combinados como vedações flexíveis para vários sectores da marca TECHSEAL [32] O regranulado ou os granulados (fragmentos de cortiça de granulometria compreendida entre 0,25 e 22,4 mm) também têm aplicabilidade, no âmbito da construção civil. Seguem-se possíveis situações [74]:  Enchimento leve na melhoria de situações de isolamentos;  Inerte no fabrico de betões, para redução de peso de painéis de betão;  Termo-isolante em betão e betonilhas;  Anti-condensação em paredes ou coberturas;  Fono-isolante em pavimentos flutuantes;  Enchimentos de parede dupla. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 73 Segundo Lavoisier “Na Natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”, e na cortiça este princípio também se aplica – o pó de cortiça é utilizado para fins medicinais ou até na cogeração de eletricidade das próprias fábricas de produção, contribuindo para uma maior eficiência energética. Por exemplo, garante o abastecimento de 60% das necessidades energéticas da empresa Amorim Cork Composites [78]. Para além, dos compostos apresentados, há ainda uma solução que mistura os granulados de cortiça com resinas poliméricas de base aquosa, podendo esta ser aplicada em fachadas, coberturas ou paredes interiores por projecção, designando-se por CORKwall (figura 4.26). Esta é uma solução de acabamento que o fabricante garante que elimina o aparecimento de fissuras no substrato, garante permeabilidade ao vapor e impermeabilidade à água, adere a qualquer tipo de substrato e é de fácil aplicação. Para além disto, indica que funciona como barreira acústica e térmica o que se traduz num ganho de inércia térmica, podendo resultar numa poupança de energia [78]. Fig. 4.26 – Esquema exemplificativo da aplicação de CORKwall – mistura de granulado de cortiça e resinas poliméricas em fachada exterior [78] 4.5.2. AGLOMERADO COMPOSTO DE CORTIÇA EM UNDERLAY E UNDERSCREED Face às potencialidades que os produtos resultantes da junção da cortiça com outros materiais têm vindo a apresentar, a cortiça é uma óptima alternativa para os materiais sintéticos e em inúmeras aplicações, como: Desporto, Lazer, Construção e Aeronáutica [60]. Na construção civil, principalmente com o objectivo de diminuir o ruído de percussão, tem-se tornado cada vez mais frequente encontrar o aglomerado de cortiça aplicado nos pavimentos. De qualquer modo, importa referir que a componente acústica não é a única que irá ser melhorada com a aplicabilidade da cortiça, a componente térmica e o conforto sentido pelo utilizador também o serão. A diminuição do ruído de percussão pode ser melhorada através da colocação de um material resiliente entre a laje estrutural e a betonilha, dando-se o nome de underscreed, ou entre o revestimento final e a betonilha (ou se esta não existir, a laje estrutural), podendo ser colado ou não, designando-se por underlay. Há inúmeros materiais no mercado com a função de underlay e underscreed, como é o caso de polímeros expandidos (com forte utilização), do cartão, borracha reciclada, mas também os aglomerados de cortiça. O aglomerado de cortiça mantém-se no mercado e tem sido cada vez mais reconhecido, uma vez que possui características muito singulares: ser renovável, durável, tem memória elástica mantendo a forma Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 74 e espessura inicial ao longo da sua vida útil (ao contrario dos restantes materiais) e, como tal, o seu desempenho. Para além disso, apresenta uma boa eficácia no isolamento sonoro a ruídos de percussão, não desfazendo é claro as suas características como isolante térmico [5]. Com provas dadas da eficácia que se pode obter com a junção da cortiça com outros materiais, os aglomerados compostos de cortiça conjugados com borracha reciclada ou poliuretano são hipóteses mais que válidas para este fim (underscreed ou underlay). Como é possível, em função do produto e aplicação pretendida, aglutinar grânulos com granulometrias e massas volúmicas específicas e pré-definidas por um processo de pressão, temperatura e agente aglutinante, a diversidade que se pode obter com os aglomerados compostos de cortiça é imensa e portanto a sua aplicabilidade sob qualquer solução também, seja cerâmica, madeira, flutuante, alcatifa ou linóleo, permitindo oferecer uma vasta escolha e que facilmente responderá a qualquer procura pelo mercado [60, 74]. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 75 5 CARACTERIZAÇÃO EXPERIMENTAL 5.1. AMOSTRAS 5.1.1. INTRODUÇÃO O estudo levado a cabo ao longo desta dissertação (Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado) foi uma ideia apresentada e aprimorada em colaboração com ACC – Amorim Cork Composites, de forma a que ambas as partes (autora desta dissertação e ACC) vissem satisfeitas as suas pretensões com este projecto. Este benefício mútuo foi possível com a cedência por parte da ACC do material necessário para a realização dos ensaios pretendidos, bem como informação sobre esses materiais, permitindo a elaboração de uma dissertação mais completa e consolidada. Assim sendo, com este projecto, teve-se a oportunidade de contactar não só com o mundo empresarial, bem como, e principalmente, ter um projecto inovador em mãos. Por seu lado a ACC – Amorim Cork Composites obteve resultados laboratoriais (sem custos directos) e teve acesso às conclusões retiradas após tratamento desses mesmos resultados permitindo-lhe uma visão sobre em quais das opções estudadas devem apostar e/ou implementar no mercado, tendo em conta o seu desempenho acústico. 5.1.2. PROCESSO DE ESCOLHA No quadro 5.1 são apresentados os materiais produzidos pela ACC – Amorim Cork Composites que irão incorporar a nova gama da AcoustiCork, sendo estes aplicados como subcamadas de pavimentos, seja como underlay (UL), no caso de pavimento flutuante (P), ou como underscreed (US) no caso de laje flutuante (L) ou por último, no caso da conjugação de ambos na mesma solução (sistema duplo flutuante - D). Neste quadro, com o intuito de facilitar tanto a leitura como a interpretação do abordado ao longo deste capítulo, encontra-se a terminologia (distinta da utilizada pela ACC – Amorim Cork Composites) adoptada na presente dissertação. Não obstante a variabilidade de tipos de materiais que podem ser utilizados como underlay e underscreed, existe ainda um vasto número de diferentes espessuras (quadro 5.2 e 5.3) que podem ser consideradas por cada material adoptado dependendo do revestimento final que é aplicado (madeira de Encaixe – ME; Madeira – M; Cerâmico – C ou Vinil – V). Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 76 Quadro 5.1 – Nomenclatura de mercado e a adoptada nesta dissertação, dos materiais envolvidos neste estudo e produzidos pela ACC – Amorim Cork Composites Aglomerado composto Aplicabilidade Nomenclatura ACC Nomenclatura adoptada neste trabalho Underlay Underscreed Underlay (UL) Underscreed (US) de cortiça T61 U32 UL61 US61 de cortiça combinado com poliuretano (PU) T85 U85 UL85 US85 de cortiça combinado com borracha reciclada T66 - UL66 - de borracha reciclada T22 U22 UL22 US22 Fig. 5.1 – Revestimentos finais: Madeira de Encaixe (ME); Madeira (M); Cerâmico (C); Vinil (V) e subcamadas de aglomerado composto: de cortiça (U32); de cortiça combinada com poliuretano (U85); de cortiça combinada com borracha reciclada (U66); de borracha reciclada (U22) utilizados neste estudo [fotografias da autora] Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 77 Quadro 5.2 – Preço/m2 (aprox.) e eficácia ou redução normalizada para ruídos de percussão (ΔLw) para subcamadas aplicadas como underlay (pavimento flutuante), em função da espessura, em que: * valores obtidos nos elementos técnicos da ACC ; *1 Subcamada resiliente com 3 mm de espessura e perfurada (neste caso, com aberturas rectangulares de forma padronizada, ao longo de toda a subcamada) (ver figura 5.2 direita) Subcamada Underlay Preço/m2 aprox. Espessura (mm) Revestimento final/ ΔLw (dB)* Madeira de encaixe (ME) Madeira (M) Vinil (V) Cerâmico (C) UL61 1,32 € 2 20 - - - 1,98 € 3 - 26 - - 2,16 € 3perf *1 - 18 - - 3,30 € 5 - - - 16 UL85 1,01 € 1,6 - 18 19 18 1,26 € 2 19 14 - 12 UL66 1,70 € 1,6 - - - - 2,12 € 2 17 18 19 18 3,18 € 3 19 16 19 16 UL22 1,98 € 3 - 20 - - Quadro 5.3 – Preço/m2 e eficácia de redução normalizada a ruídos de percussão (ΔLw) para subcamadas aplicadas como underscreed, em função da espessura, em que: * valores obtidos nos elementos técnicos da ACC ;*1 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – subcamada resiliente com ondulações em que a maior espessura é de x e a menor de y mm (ver figura 5.2 esquerda) Subcamada Underscreed Indicador Espessura (mm) 4 4/2*1 6 6/3*1 8 8/4*1 10 10/5*2 US61 ΔLw* (dB) 19 19 20 20 - 21 20 22 Preço/m2 (€) 2,64 1,98 3,96 2,97 - 3,96 6,60 4,95 US85 ΔLw* (dB) 19 20 20 22 - 22 21 22 Preço/m2 (€) 2,52 1,89 3,78 2,84 - 3,78 6,30 4,73 US22 ΔLw* (dB) 22 - 22 - 23 - 23 - Preço/m2 (€) 2,64 1,98 3,96 2,97 5,28 3,96 6,60 4,95 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 84 5.2.2. DESCRIÇÃO DO ENSAIO 5.2.2.1. Considerações gerais O ensaio a adoptar, segundo a norma NP EN ISO 140-8 [23], para o cálculo de Ln,r,w e ΔLw em laboratório consiste na medição, através de microfones colocados na câmara receptora (inferior), e para as frequências de 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000 e 5000 Hz, dos níveis de pressão sonora provocados pela máquina de impactos normalizada que se encontra na câmara superior (emissora). Posto isto, para realizar o referido ensaio, é necessário reunir as condições para o mesmo, isto é: - Câmaras reverberantes emissora e receptora (locaia onde vai ser realizado o ensaio); - Máquina de impactos normalizada (fonte emissora do ruído de percussão na câmara emissora); - Microfones e sistema de aquisição de sinal (aparelho de medição do ruído de percussão, provocado pela máquina de impactos normalizada, na câmara receptora). Fig. 5.5 – Esquema da interacção entre as Câmaras Reverberantes emissora (E2) e Receptora (R1) da FEUP durante um ensaio de medição do ruído de percussão de um sistema flutuante [adaptado de 5] As câmaras reverberantes devem ser adjacentes verticalmente (fig. 5.5), sendo que a superior se denomina como emissora e a inferior de receptora. Estas encontram-se separadas por um pavimento de referência sobre o qual é aplicada a amostra a ensaiar. É importante que, de modo a conseguir obter resultados fidedignos, o isolamento a ruídos aéreos da câmara receptora, em relação à camara emissora, seja o suficiente para que o ruído aéreo produzido na última, depois de transmitido para a receptora seja inferior, pelo menos, em 10 dB relativamente ao ruído recebido directamente devido a acção de impacto da máquina normalizada. O pavimento de referência que separa as câmaras emissora e receptora deve ser de betão armado, homogéneo, plano (tolerância de ±1mm num comprimento de 200 mm) e com uma espessura uniforme. Para além disto, deve possuir rigidez de modo a resistir aos impactos de percussão efectuados pela máquina normalizada. Apesar das câmaras reverberantes não estarem sujeitas a nenhum requisito específico quanto às suas dimensões ou configurações, a vista da câmara receptora deve ter no mínimo uma área de 10 m2. A máquina de impactos normalizada (figura 5.6) possui um mecanismo que faz cair, com uma certa cadência (dez impactos por segundo), cinco martelos cilíndricos com 500 g de peso cada um a partir de uma altura de 4 cm sobre a superfície da amostra a ensaiar. Na realização de um ensaio, dependendo da amostra em causa, a norma NP EN ISO 140-8 [29] refere o número de posições mínimas que se deve Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 85 considerar durante o mesmo (categoria I – três, categoria II e III – quatro), no entanto não especifique as posições concretas. Fig. 5.6 – Máquina de impactos normalizada utilizada nos ensaios realizados neste estudo vista de perfil (esquerda) e a evidência dos martelos cilíndricos no inferior da mesma (direita) [fotografias da autora] Os microfones utilizados devem ser no mínimo quatro devendo as suas posições respeitar o seguinte: - 0,7 m entre posições de microfones; - 0,7 m entre qualquer microfone e os limites da câmara (receptora) e elementos difusores; - 1,0 m entre a posição de um qualquer microfone e o pavimento excitado pela maquina de percussão (câmara emissora). Também é aconselhável que cada par de microfones utilizado esteja relacionado com duas posições da máquina de impactos normalizada. Como já foi referido, as amostras a ensaiar podem ser caracterizadas em várias categorias (I, II e III) conforme a rigidez das mesmas. Essa caracterização, para além de ter influência no número de posições da máquina de impactos normalizada também se repercute, segundo a norma NP EN ISO 140-8 [23], da seguinte forma: - Categoria I – o processo de colagem das amostras deve ser descrito de forma clara no relatório de ensaio; - Categoria II – as amostras devem ser ensaiadas sob o efeito de uma carga aplicada: carga de 20 a 25 kg/m2 uniformemente distribuída com, pelo menos, um ponto de aplicação por m2 de pavimento; - Categoria III – as amostras devem ser ensaiadas em grandes superfícies, mas sem necessidade de as sujeitar a cargas pontuais. 5.2.2.2. Especificidades dos ensaios realizados As amostras de pavimentos utilizadas como objecto de estudo nesta dissertação foram ensaiadas no Laboratório de Acústica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) onde as câmaras reverberantes têm as seguintes características: - Pavimento de referência de betão armado com 20 cm de espessura; - Área aproximada de 15 m2 do pavimento de referência medido na câmara emissora (o que permite concluir que a área desse mesmo pavimento vista da câmara receptora tem no mínimo essa mesma área, logo superior aos 10 m2 referidos na norma NP EN ISO 140-8 [23]); - Volume da câmara receptora de cerca de 216 m3. De entre todas as amostras em estudo existem dois tipos de categorias, tal como foi referido no subcapítulo 5.2.2.1. Em termos de metodologia de ensaio, o que varia de uma situação para a outra é o número de posições mínimas a considerar da máquina de impactos normalizada (três no caso Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 86 da amostra ser da categoria I e quatro se a amostra for da categoria II) e o facto de somente nesta última ser necessária a colocação de cargas sob a amostra a ensaiar. De forma a padronizar a metodologia de ensaio e uma vez que as diferenças mencionadas em nada interferem ou descredibilizam os resultados obtidos, muito pelo contrário (pois obtém-se um maior número de dados) e, para além disso garante-se uma maior equidade entre ensaios, assumiram-se todas as amostras como sendo da categoria II, aplicando-se-lhes a mesma metodologia de ensaio. Segundo a norma NP EN ISO 140-8 [23] quando se trata de amostras da categoria II estas devem estar sujeitas a uma carga uniformemente distribuída de 20 a 25 kg/m2, com pelo menos um ponto de aplicação por m2. Nos ensaios realizados a carga aplicada foi de 30 kg, através da colocação de quatro provetes de betão com um peso médio de 7,5 kg cada um. Atendendo ao facto de que as amostras tinham uma área inferior a 1 m2 (0,64 m2) poder-se-ia considerar uma sobrecarga da amostra, contudo a utilização destes provetes foi pensada e utilizada com o intuito de retratar o melhor possível a situação de ensaio pretendida inicialmente, ou seja, coladas. É um facto que nem todas as amostras eram previsivelmente coladas, no entanto de forma a garantir uma comparabilidade de valores obtidos nos ensaios, esta metodologia foi abrangente a todo o universo de amostras em estudo. Além do referido, o facto das amostras serem da categoria II, condiciona o número de posições, que se deve considerar por ensaio da máquina de impactos normalizada, sendo o mínimo, referido na norma NP EN ISO 140-8 [23], de quatro posições. Para a presente dissertação, foram consideradas as posições mínimas exigidas pela norma (quatro), tendo sido adoptada a disposição representada na figura 5.7 c). As medições de cada ensaio foram realizadas com a utilização de três microfones (x, y e z) e em duas fases de medição. Na primeira fase foram medidas as posições 1, 2 e 3, conforme reproduzido na figura 5.7 b), já na segunda fase era obtida a quarta medição (mínimo exigido pela norma NP EN ISO 140-8 [23]) alterando o microfone y da posição 2 para a posição 4 (figura 5.7 b)), as medições obtidas pelos microfones x e z, na segunda fase de medição não foram incluídos no estudo. Com quatro posições tanto da máquina de impactos normalizada como de microfones, por cada ensaio eram obtidas dezasseis medições de níveis de pressão sonora por cada frequência, sendo posteriormente realizada, conforme descrito no subcapítulo seguinte, a média energética desses valores de forma a obter um único valor por frequência. De maneira a garantir o mínimo de variações de ensaio para ensaio, foram ainda assinalados, com fita adesiva, tanto no pavimento da câmara emissora (pavimento de referência), o local onde as amostras deveriam ser ensaiadas (figura 5.7 a)), bem como na câmara inferior (receptora) as quatro posições de colocação dos microfones (figura 5.7 b)). Não obstante todos estes aspectos, houve ainda o cuidado de, de ensaio para ensaio, limpar a superfície do pavimento de referência (antes de colocar a amostra a ensaiar) e a própria superfície da amostra a ensaiar (evitando mau contacto entre a mesma e a máquina de impactos normalizada). Especificando o equipamento utilizado na realização dos ensaios: - Sistema de aquisição de dados Brüel & Kjaer PULSE – Tipo 3560-D; - Software de aquisição e tratamento de dados Brüel & Kjaer PULSE v. X; - Amplificador LABGRUPPEN LAB 300; - Três microfones Brüel & Kjaer ½’’ – Tipo 4190; - Máquina de percussão marca Brüel & Kjaer modelo 3204; - Fonte sonora, marca Brüel & Kjaer modelo 4224; - Termo-Higrómetro TESTO 435-2; - Calibrador Brüel & Kjaer – Tipo 4226. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 87 Fig. 5.7 – Esquemas da posição, na câmara emissora (E2),de ensaio de todas as amostras (a)), da posição dos microfones, na câmara receptora (R1) nas medições do ruído de percussão provocado na câmara E2 (b)) e das posições da máquina de impactos normalizada adoptadas em casa ensaio (c)) 5.3. METODOLOGIA DE CÁLCULO De modo a ser possível o cálculo do índice de isolamento sonoro (Ln,w) e da eficácia (ΔLw) a ruídos de percussão de cada solução ensaiada a partir dos dados resultantes desses mesmos ensaios é necessário o seguinte conjunto de dados-base: - Nível de pressão sonora na câmara reverberante (receptora), por frequência, devido ao ruído exterior (medição realizada através de microfones); - Nível de pressão sonora na câmara receptora por frequência – medição, através de microfones, do ruído provocado pela máquina de impactos normalizada colocada na câmara superior (emissora); - Volume da câmara receptora; - Absorção sonora da câmara receptora por frequência – aplicação da fórmula 2.7 após medição do tempo de reverberação da mesma. Todos os dados-base suprareferidos serão devidamente enquadrados ao longo da descrição, exposta de seguida, do processo a seguir no tratamento dos dados obtidos nos ensaios de forma a obter os Ln,w e ΔLw. Concluído o ensaio, seja de pavimento, de laje ou de sistema duplo flutuante, é possível ter de imediato, acesso ao nível de pressão sonora por frequência para a solução ensaiada. Contudo, uma vez que são vários os microfones utilizados na realização do ensaio e de modo a obter um valor único por frequência procede-se à média logarítmica desses mesmos valores Li, (expressão 5.2). Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 88 𝐿=10log(1 𝑛∑10𝐿𝑖 10 𝑛 𝑗=1 )𝑑𝐵 (5.2) Apesar das câmaras reverberantes serem bastante isolantes, nada garante que ruídos exteriores (ruído de fundo) não possam influenciar a medição do ruído de percussão provocado pela máquina de impactos normalizada. De forma a assegurar que, na presença dessas possíveis perturbações vindas do exterior, as mesmas são tidas em conta, calcula-se a diferença algébrica entre o nível de ruído de fundo medido na câmara receptora (ponto 1) e o nível de pressão sonora obtido no ensaio (combinação do nível de ruído de fundo com o nível de pressão sonora produzido pela máquina de impactos normalizada). O nível de pressão sonora por frequência utilizado nos cálculos subsequentes é: - O obtido no ensaio, se a diferença for superior a 15 dB; - O obtido através da diferença logarítmica entre o nível de ruído de fundo e os níveis obtidos no ensaio (expressão 5.2), se a diferença se encontrar compreendida entre 6 e 15 dB; - O obtido no ensaio subtraído algebricamente de 1,3 dB, se a diferença for inferior ou igual a 6 dB. 𝐿=10𝑙𝑜𝑔(10𝐿𝑠𝑏 10 −10𝐿𝑏 10) 𝑑𝐵 (5.3) Onde, - L é o nível do sinal corrigido em dB; - Lsb é o nível do sinal (ensaio) e o ruído de fundo combinados em dB; - Lb é o nível do ruído de fundo em dB. De forma a possibilitar a comparação dos resultados obtidos entre laboratórios (pois a câmara receptora poderá não ser a mesma) é necessária uma uniformização dos mesmos. Essa uniformização é conseguida através da expressão 5.4 em que os valores L obtidos (após aplicar o processo referido anteriormente) são normalizados a uma área de absorção sonora (A0=10 m2) em função da absorção sonora equivalente da câmara receptora (A), passando a denominar-se Ln. A absorção sonora equivalente da câmara receptora (A) é obtida através da aplicação da fórmula de Sabine (expressão 2.7) recorrendo ao tempo de reverberação já determinado experimentalmente. 𝐿𝑛=𝐿+10𝑙𝑜𝑔(𝐴 𝐴0) 𝑑𝐵 (5.4) Com a normalização dos dados concluída, a redução do nível de pressão sonora a ruídos de percussão normalizada da solução ensaiada (ΔLn) é obtida através da diferença entre os níveis de pressão sonora normalizados da laje de referência do laboratório em causa (sem a solução de pavimento, Ln,0) e o obtido no ensaio da solução pretendida Ln (expressão 5.5) [34]. ∆𝐿𝑛= 𝐿𝑛,0 −𝐿𝑛 (5.5) Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 89 Para além das possíveis diferenças entre câmaras receptoras, as lajes de referência também podem variar de laboratório para laboratório impossibilitando a comparação directa dos resultados aí obtidos. A norma NP EN ISO 717-2 [34] atende a esse entrave através da expressão 5.6 - diferença algébrica, por frequência dos 100 aos 3150 Hz, entre o nível de pressão sonora normalizado do pavimento de referência – Ln,r,0 (quadro 5.8) e a redução sonora a ruídos de percussão normalizada (ΔLn). Quadro 5.8 – Nível de pressão sonora normalizado (Ln,r,0) da norma NP EN ISO 717-2, devido à excitação de impacto num pavimento de referência e valores de referência para ruídos de percussão (CR), ambos por frequência [34] Frequência (Hz) Ln,r,0 (dB) Valores de referência CR (dB) Frequência (Hz) Ln,r,0 (dB) Valores de referência CR (dB) 100 67,0 62 630 71,0 59 125 67,5 62 800 71,5 58 160 68,0 62 1000 72,0 57 200 68,5 62 1250 72,0 54 250 69,0 62 1600 72,0 51 315 69,5 62 2000 72,0 48 400 70,0 61 2500 72,0 45 500 70,5 60 3150 72,0 42 𝐿𝑛,𝑟 =𝐿𝑛,𝑟,0 − ∆𝐿𝑛 (5.6) Após todas estas adaptações e com os valores Ln,r que daí resultaram (expressão 5.6), estão reunidas as condições para o cálculo do Ln,r,w (índice de isolamento sonoro a ruídos de percussão normalizado) da solução ensaiada. Para o cálculo do Ln,r,w, procede-se a um ajuste, por frequência, de uma curva de referência ‘CR’ aos valores Ln,r já calculados (figura e quadro 5.8), conforme presente na norma NP EN ISO 717-2 [34]. Esse ajuste consiste no seguinte: - Considerar uma curva de referência CR1 (normalmente a presente na norma); - Fazer a diferença, por frequência, entre os níveis de pressão sonora normalizado definido para o pavimento de referência Ln,r a curva de referência ‘CR1’; - Somar as diferenças positivas obtidas: - O ajuste está completo quando este somatório for inferior mas o mais próximo possível de 32,0. Enquanto não o for consideram-se outras curvas de referência ‘CRi’ com incrementos múltiplos da unidade face à apresentada na norma. - Completado o ajuste, o Ln,r,w da solução corresponde à ordenada para a banda de frequência dos 500 Hz, sem casas decimais (tal como a ‘CR’), da curva de referência considerada (figura 5.8). Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 90 Fig. 5.8 – Método de cálculo do Ln,r,w segundo a NP EN ISO 717-2, em que neste caso Ln,r,w = 60 dB [adaptado de 5] Visto Ln,r,w ser uma quantificação numérica do ruído sentido no compartimento receptor (adjacenteinferior ao emissor) na consequência de um impacto normalizado no compartimento emissor, facilmente se compreende que quanto menor for esse valor, melhor será a solução adoptada como pavimento. A redução do nível de ruído de percussão ponderado de uma solução ou “eficácia” (ΔLw) obtém-se, segundo a norma NP EN ISO 717-2 [34], através da diferença algébrica (expressão 5.7) entre o índice de isolamento sonoro a ruídos de percussão do pavimento de referência sem (Ln,r,0,w = 78 dB) e com (Ln,r,w) revestimento em ensaio. ∆𝐿𝑤=𝐿𝑛,𝑟,0,𝑤 −𝐿𝑛,𝑟,𝑤 (5.7) 5.4. RESULTADOS 5.4.1. COMENTÁRIO AO PROCESSO DE SELECÇÃO DAS AMOSTRAS Analisando o quadro 5.9, verifica-se que em quase todos os ensaios (excepção dos ensaios em que o revestimento final são madeira ou vinil), os valores dos resultados laboratoriais fornecidos pela ACC – Amorim Cork Composites relativamente à eficácia dos underlays e underscreed são mais elevados do que os obtidos durante esta dissertação. Uma possível explicação para as excepções acima referidas, poderá ser o tipo de revestimento final utilizado, que apesar de serem da mesma natureza, não eram exactamente os mesmos. Como o vinil utilizado nos ensaios realizados no Laboratório de Acústica da FEUP (LAfeup) continha um género de espuma nas costas do mesmo (figura 5.9), funcionando como uma espécie de underlay, crê-se que tenha sido essa a razão pela qual os resultados aí obtidos tenham sido substancialmente melhores do que os fornecidos pela ACC. Outra justificação plausível será o facto das amostras utilizadas nos ensaios realizados no LAfeup, não serem de grande tamanho. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 91 Quadro 5.9 – Valores da Eficácia (ΔLw) fornecidos pela ACC – Amorim Cork Composites e os obtidos nos ensaios realizados no LAfeup, em que: *Subcamada resiliente de 3 mm de espessura e perfurada (com aberturas rectangulares); *1 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y com ondulações em que a menor espessura é x e a maior y mm; *2 Fornecidos pela ACC – Amorim Cork Composites; P – Pavimento flutuante; L – Laje flutuante Revestimento final UL Espessura (mm) ΔLw,P ACC (dB) *2 ΔLw,P medidos (dB) Us Espessura (mm) *1 ΔLw,L ACC (dB) *2 ΔLw,L medidos (dB) Madeira de encaixe (ME) UL61 2 20 15 Us61 6/3 20 17 UL61 2 20 15 Us61 10/5 22 17 UL85 2 19 15 Us85 6/3 22 18 UL66 2 17 16 Us22 8/4 23 18 UL85 2 19 15 Us22 6/3 23 19 UL61 2 20 15 Us22 4/2 22 17 Madeira (M) UL61 3 26 15 Us61 8/4 21 21 UL61 3 perf* 18 15 Us61 10/5 22 21 UL22 3 20 15 Us22 6/3 23 22 UL66 2 18 15 Us22 6/3 23 22 UL61 3 26 15 Us85 6/3 22 23 UL22 3 20 15 Us85 6/3 22 23 UL61 3 perf* 18 15 Us85 6/3 22 23 UL61 3 perf* 18 15 Us22 6/3 23 22 Cerâmico (C) UL61 5 16 14 Us61 6/3 20 18 UL61 5 16 14 Us61 10/5 22 18 UL66 2 18 14 Us85 6/3 22 19 UL66 2 18 14 Us22 6/3 23 20 Vinil (V) UL66 2 19 18 Us22 4/2 22 32 UL85 1,6 17 19 Us85 4/2 20 29 UL85 1,6 17 19 Us22 4/2 22 32 Fig. 5.9 – Pormenor das costas do vinil utilizado nos ensaios como revestimento final [fotografia da autora] Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 92 Quadro 5.10 – Eficácia (ΔLw) para cada amostra de sistema duplo flutuante (D) sendo: ΔLw – valores obtidos nos ensaios agora realizados; ΔLw*1 - calculado com a expressão 5.1 aos valores obtidos nos ensaios agora realizados e ΔLw*2 - calculado com a expressão 5.1 aos valores da ACC – Amorim Cork Composites; * Subcamada resiliente 3 mm de espessura e perfurada (com aberturas rectangulares); *3 Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor de y mm Sistemas duplo flutuantes (D) UL Espessura (mm) Us Espessura (mm) *3 ΔLw (dB) ΔLw*1 (dB) ΔLw*2 (dB) ΔLw*1 – ΔLw (dB) Madeira de encaixe (ME) UL61 2 Us61 6/3 17 18 24 1 UL61 2 Us61 10/5 19 18 26 -1 UL85 2 Us85 6/3 19 19 25 0 UL66 2 Us22 8/4 21 20 25 -1 UL85 2 Us22 6/3 20 20 26 1 UL61 2 Us22 4/2 20 18 26 -2 Madeira (M) UL61 3 Us61 8/4 21 22 28 1 UL61 3 perf * Us61 10/5 21 22 25 1 UL22 3 Us22 6/3 23 23 27 0 UL66 2 Us22 6/3 23 23 26 0 UL61 3 Us85 6/3 21 24 29 3 UL22 3 Us85 6/3 21 24 26 3 UL61 3 perf * Us85 6/3 22 24 25 2 UL61 3 perf * Us22 6/3 23 23 26 0 Cerâmico (C) UL61 5 Us61 6/3 18 19 22 1 UL61 5 Us61 10/5 19 19 24 0 UL66 2 Us85 6/3 20 20 25 0 UL66 2 Us22 6/3 22 21 26 -1 Vinil (V) UL66 2 Us22 4/2 31 35 25 4 UL85 1,6 Us85 4/2 28 32 22 4 UL85 1,6 Us22 4/2 31 35 24 4 Apesar de haver alguma discrepância entre os valores da Eficácia fornecidos pela ACC – Amorim Cork Composites e os agora obtidos no Laboratório de Acústica da FEUP, a correlação qualitativa entre as soluções é praticamente a mesma, salvo raras excepções (caso da subcamada UL61 de 3 mm com revestimento final de madeira (M) em que tal discrepância se poderá dever ao facto do último referido não ter sido colado ao underlay). A boa correlação qualitativa referida poderia assegurar que a metodologia de selecção das amostras a ensaiar tenha sido uma boa opção, contudo essa correlação só se verifica se se analisar somente pavimentos (P) ou lajes flutuantes (L). Como uma solução de sistema duplo flutuante é composta tanto pelo underlay como pelo underscreed e as variações entre os valores da ACC e os obtidos no LAfeup não são as mesmas para as subcamadas referidas, então a correlação qualitativa já não é a mesma para os sistemas duplo flutuantes (D). Para além disso e visto que a fórmula utilizada para estimar o desempenho das soluções combinadas (underlay e underscreed) não é uma soma aritmética dos desempenhos individuais de cada subcamada, o processo de selecção pode não ter sido tão amplamente eficaz quanto pretendido. Não obstante, com este estudo pôde verificar-se, através do Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 93 quadro 5.10, que a fórmula utilizada foi uma boa opção para a estimativa dos resultados a obter para os sistemas duplo flutuantes, à excepção das soluções em que o revestimento final é o vinil. 5.4.2. ANÁLISE DAS SOLUÇÕES COM MADEIRA DE ENCAIXE COMO REVESTIMENTO FINAL Para uma mesma espessura de subcamada resiliente (underlay) a colocar sob o revestimento de piso em causa em sistema de pavimento flutuante (P), o material ou materiais pela qual essa é constituída (seja cortiça, borracha reciclada, cortiça combinada com borracha ou com poliuretano) não parece ter qualquer efeito na eficácia da solução. No entanto, mesmo que apenas por diferença de 1 dB (quadro 5.11), o underlay de aglomerado composto de cortiça combinado com borracha reciclada (UL66) aparenta ser o material mais vantajoso, quando se trata de um pavimento flutuante com madeira de encaixe como revestimento final. Tratando-se de uma situação de laje flutuante (utilizando somente underscreed) e centrando a análise para uma espessura da subcamada de 6/3 mm, verifica-se que a menos eficiente em termos de redução (com diferença de 1 dB em relação à Us85 e de 2 dB relativamente à melhor solução (Us22)) é a subcamada Us61. Posto isto, considera-se como melhor opção para a aplicação de um underscreed de espessura 6/3, num sistema de laje flutuante, a subcamada Us22 (quadro 5.1). Ainda considerando a aplicação unicamente de underscreed (laje flutuante), o que apresenta, uma maior eficiência é o Us22 de 6/3 mm, com uma Eficácia de 19 dB (maior 1 dB que a solução que lhe segue). Se se analisar os resultados obtidos para a solução em que é aplicado o Us22 ou o Us61, pode concluirse que o aumento de espessura da subcamada só se traduz, e nem sempre como no caso do Us22, numa maior eficiência até um certo valor, a partir daí o ganho é nulo, irrelevante, ou até decrescente, não fazendo jus ao custo associado. Quadro 5.11 – Eficácia a ruídos de percussão (ΔLw) e índice de isolamento sonoro normalizado (Ln,r,w) obtidos a partir dos ensaios realizadas no LAfeup para os vários sistemas flutuantes (pavimento flutuante P (com UL), laje flutuante L (com Us) e duplo flutuante D (com UL e Us) com revestimento final de madeira de encaixe, em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P; ΔLw,L}; * Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm; P – Pavimento flutuante; L – Laje flutuante; D – Sistema duplo flutuante Revestimento final Madeira de encaixe UL Espessura (mm) ΔLw,P (dB) Us Espessura (mm) * ΔLw,L (dB) ΔLw,D (dB) ΔΔLw (dB) Ln,r,w,D (dB) ME1 UL61 2 15 Us61 6/3 17 17 0 61 ME2 UL61 2 15 Us61 10/5 17 19 2 59 ME3 UL85 2 15 Us85 6/3 18 19 1 59 ME4 UL66 2 16 Us22 8/4 18 21 3 57 ME5 UL85 2 15 Us22 6/3 19 20 1 58 ME6 UL61 2 15 Us22 4/2 17 20 3 58 Numa situação em que é possível escolher entre a aplicação de underlay (P) ou de underscreed (L), os resultados obtidos nos ensaios indicam, sem qualquer dúvida, que a melhor opção é a aplicação do underscreed. Assim sendo, a aplicação de um sistema duplo flutuante (D) em detrimento da aplicação de um underlay (P) é bastante mais vantajosa permitindo um aumento de 2 a 9 dB na redução a ruídos de percussão. As vantagens de aplicação de um sistema duplo flutuante (D) (underlay e underscreed), relativamente ao correspondente sistema individualizado de laje flutuante (L) (underscreed) já não são Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 100 Quadro 5.16 – Diferença de Eficácias normativas e não-normativas (NN) entre cada sistema duplo flutuante D e o melhor sistema flutuante individualizado (pavimento P ou laje flutuante L) ensaiados, em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} e ΔΔLw NN = ΔLw,DNN – máx. {ΔLw,PNN; ΔLw,LNN} Quadro 5.17 – Subcamada(s) mais eficaz(es), para o sistema de laje e duplo flutuante, para cada tipo de revestimento final, e seus desempenhos em valores não-normativos (NN) (laje flutuante mais eficaz - ΔmLw,LNN; duplo flutuante mais eficaz - ΔmLw,DNN), bem como a diferença entre o sistema duplo e laje flutuantes com desempenhos máximos (mΔΔLw NN), em que:* Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – subcamada resiliente com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm 5.4.6.2. Madeira de encaixe (ME) Quando o revestimento final é a madeira de encaixe (ME) e o sistema flutuante pretendido for um pavimento flutuante (P), isto é, só com underlay, a subcamada mais eficiente (ΔLw,PNN=16,3 dB) é a Combinação ΔΔLw (dB) ΔΔLw NN (dB) Combinação ΔΔLw (dB) ΔΔLw NN (dB) ME1 0 0,4 M6 -2 -1,7 ME2 2 2,0 M7 -1 -0,9 ME3 1 1,1 M8 1 1,0 ME4 3 3,2 C1 0 0,3 ME5 1 1,6 C2 1 0,4 ME6 3 3,1 C3 1 1,0 M1 0 -0,6 C4 2 2,0 M2 0 -0,1 V1 -1 -0,3 M3 1 1,7 V2 -1 -0,8 M4 1 1,5 V3 -1 -0,2 M5 -2 -1,9 Sistema Laje flutuante (L) Duplo flutuante (D) mΔΔLwNN = ΔmLw,DNN - ΔmLw,LNN (dB) Revestimento final Subcamada Espessura ΔmLw,LNN (dB) Subcamadas/ Espessura ΔmLw,DNN (dB) Madeira de Encaixe (ME) Us22 6/3 mm* 19,1 UL66 2 mm Us22 8/4 mm* 21,6 2,5 Madeira (M) Us85 6/3 mm* 23,1 UL22 3 mm Us22 6/3 mm* 23,8 0,7 Cerâmico (C) Us22 6/3 mm* 20,4 UL66 2 mm Us22 6/3 mm* 22,4 2,0 Vinil (V) Us22 4/2 mm* 32,0 UL85 1,6 mm Us22 4/2 mm* 31,8 -0,2 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 101 UL66 com espessura de 2 mm (quadro 5.16). No entanto, através duma análise não normativa, foi possível distinguir a Eficácia das restantes subcamadas, às quais, pela análise normativa, se obtinha o mesmo desempenho (ΔLw,P=15 dB) (quadro 5.15). Assim, pode dizer-se que a subcamada UL85 é a segunda mais eficaz, com uma diferença de 0,5 dB da menos eficaz (UL61 de 2 mm). No caso em que o sistema a aplicar seja laje flutuante (L), de entre todos os materiais ensaiados, a escolha com maior eficiência é a da subcamada é a Us22 de 6/3 mm. Por fim, no caso de um sistema duplo flutuante (D), de todas as combinações estudadas, a solução ME4 (subcamadas UL66 e Us22) é a mais eficiente com um ΔLw,DNN de 21,6 dB, com um acréscimo de 0,8 dB relativamente à segunda combinação mais eficaz. Em termos da subcamada mais eficiente para cada sistema flutuante (pavimento (P), laje (L) e duplo flutuante (D)) a análise não normativa (NN) permite, além do já referido, comprovar que para a subcamada UL61 de 2 mm o aumento de espessura de 6/3 para 10/5 mm, não traz nenhuma vantagem num sistema de laje flutuante, mas faz diferença quando incorporados num sistema duplo flutuante, com diferença de 1,6 dB entre as soluções (2,0-0,4). Outro aspecto a referir é que em todas as situações, é mais vantajosa a aplicação do sistema duplo flutuante, ao contrário do que se concluiria unicamente através da análise normativa, em que a combinação ME1 tinha a mesma Eficácia que a correspondente situação individualizada de laje flutuante. Além disto, esse acréscimo de Eficácia verificado é maior do que o obtido pela análise normativa, à excepção da combinação ME2 (quadro 5.16). Comparando as soluções mais eficazes de sistemas duplo (D) e de laje (L) flutuantes (uma vez que é o sistema individualizado mais eficaz), quando o revestimento final é madeira de encaixe (ME), verificase que o sistema duplo flutuante mais eficaz (ME4) é mais vantajoso em 2,5 dB comparativamente ao sistema de laje flutuante mais eficaz (quadro 5.17). Note-se que para um sistema de laje flutuante, com o revestimento final em causa, através dos dados obtidos com os underscreed Us22 de espessura 4/2, 6/3 e 8/4 mm, verifica-se que não há uma correlação linear entre o aumento de espessura e a Eficácia, levando mesmo a crer que existe uma espessura óptima, em que a Eficácia é máxima (neste caso, por volta dos 19,1 dB), decrescendo se se aumentar ou diminuir a partir dessa mesma espessura (figura 5.14). Fig. 5.14 – Correlação polinomial entre a eficácia a ruídos de percussão e a espessura (4/2, 6/3 e 8/4 mm – o eixo das abcissas representa a primeira espessura de cada x/y, uma vez que x=2*y) da subcamada Us22 incorporada num sistema de laje flutuante (ΔLw,L) com revestimento final de madeira de encaixe (ME) Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 102 5.4.6.3. Madeira (M) Considerando agora a madeira (M) como revestimento final e para uma situação em que o sistema flutuante aplicado é um pavimento (P), com uma análise não-normativa (NN) é possível selecionar a melhor solução - UL66 de 2 mm, com diferença de 0,6 dB relativamente à menos eficaz (UL61 de 3 mm perfurada). Neste caso além de ser a solução mais eficaz, é a que possui menos espessura, o que se traduz numa menor quantidade de material utilizado, bem como espaço ocupado. Quando se trata de uma laje flutuante (L), pela análise não-normativa (NN) a eficiência da subcamada Us61 de 8/4 é maior em 1 dB relativamente ao obtido pela análise normativa (quadro 5.15), revelando não ter tão baixa Eficácia em comparação com a subcamada mais eficaz (Us85 de 6/3 mm) (22,0 vs 23,1 dB). Note-se que para uma mesma espessura (6/3 mm) a subcamada Us85 é mais eficaz que a segunda subcamada mais eficiente (Us22) em 1 dB. No entanto, a última referida só difere em 0,1 dB da subcamada que lhe segue, que neste caso, é a menos eficiente, demonstrando que no global as subcamadas parecem ter a mesma Eficácia. Analisando o aumento de espessura de 8/4 para 10/5 mm, para uma mesma subcamada (Us61) verifica-se que embora por uma diferença pouco significativa (0,3 dB), esse aumento parece ter influência na eficácia da respectiva laje flutuante (L). Se o sistema em causa for o duplo flutuante (D) a solução mais eficaz é a M3, com uma eficácia a ruídos de percussão de 23,8 dB diferindo somente em 0,2 dB da segunda mais eficaz (M4). Note-se que numa avaliação normativa a segunda combinação mais eficaz poderia ser tanto a M3, M4 ou a M8, e agora, após uma análise não-normativa (NN) verifica-se diferença de 0,2 e 0,5 dB entre a solução M3 e as M4 e M8 (figura 5.15 a) e b)). Note-se ainda que as combinações M1 e M2, pela análise normativa não traziam qualquer ganho ou perda de Eficácia, quando aplicadas em detrimento do sistema de laje flutuante respectivo, quando na realidade, a Eficácia diminui 0,6 e 0,1 dB na combinação M1 e M2, respectivamente. Comparando as soluções mais eficazes de sistemas duplo (D) e de laje (L) flutuantes (uma vez que é o sistema individualizado mais eficaz), quando o revestimento final é madeira (M), verifica-se que o sistema duplo flutuante mais eficaz (M3) é mais vantajoso que o sistema de laje flutuante mais eficaz, porém somente com um acréscimo de Eficácia de 0,7 dB (quadro 5.17). 5.4.6.4. Cerâmico (C) No que diz respeito aos cerâmicos (C), através da análise não-normativa (NN) consegue-se distinguir a subcamada mais eficaz das ensaiadas, para a situação de pavimento flutuante (P), sendo o underlay UL66 de 2 mm mais eficaz que o UL61 de 5 mm em 0,3 dB, além de que o material utilizado é bastante menor (2 vs 5 mm). Também através desta análise verifica-se que o aumento de espessura (de 6/3 para 10/5) do underscreed Us61 traz uma maior eficácia (+0,5 dB) à solução de laje flutuante (L) e que a diferença de eficácia das subcamadas Us85 e Us22 de 6/3 mm é de 0,6 dB e não de 1 dB. A melhor solução para laje flutuante é a Us22 de 6/3 mm, com uma diferença de 0,6 dB da segunda mais eficaz (Us85 de 6/3 mm). Este mesmo underscreed (Us22 de 6/3 mm) em combinação com o underlay UL66 (C4) resulta na melhor solução a apresentar como sistema duplo flutuante (D) e em todas as situações a aplicação de um sistema duplo flutuante (D) é mais eficaz que o de laje flutuante (L), variando o aumento de Eficácia de 0,3 a 2,0 dB (quadro 5.16). Importa referir que no caso em que o revestimento final é a madeira de encaixe (ME), a variação de espessura da subcamada Us61 de 6/3 para 10/5 mm num sistema de laje flutuante não alterava em nada a Eficácia, mantendo-se nos 17,1 dB levando a crer que para esta subcamada a eficácia óptima era alcançada na subcamada 6/3. Contudo, se o revestimento final for madeira ou cerâmico verifica-se que Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 103 o mesmo não acontece. No primeiro caso referido, tal como já supracitado, com o aumento de espessura dos 8/4 para os 10/5 mm a Eficácia aumenta 0,3 dB, e no caso em que o revestimento final é o cerâmico, a variação de espessura, tal como no caso em que o revestimento final é a madeira de encaixe, de 6/3 para 10/5 mm traduz-se num aumento de 0,5 dB. Posto isto, poderá concluir-se que a espessura para a qual se obtém a Eficácia máxima, não depende só da subcamada em causa, mas principalmente, do tipo de revestimento final. Comparando as soluções mais eficazes de sistemas duplo (D) e de laje (L) flutuantes (uma vez que é o sistema individualizado mais eficaz), quando o revestimento final é cerâmico (C), verifica-se que o sistema duplo flutuante mais eficaz (C4) é mais vantajoso em 2,0 dB (mΔΔLw NN = (22,4 – 22,0) dB) em relação ao sistema de laje flutuante mais eficaz (com Us22 de 6/3 mm). Fig. 5.15 – Valores normativos (a)) e não-normativos (NN) (b)) da Eficácia dos sistemas duplo flutuantes (D) existentes e valores normativos (c)) e não-normativos (NN) (d)) da diferença de Eficácias entre os sistemas duplo flutuantes D e a melhor solução individualizada correspondente, para os diferentes revestimentos finais (madeira de encaixe (ME1 a ME6), madeira (M1 a M8), cerâmico (C1 a C4) e vinil (V1 a V3), em que: ΔΔLw = ΔLw,D – máx. {ΔLw,P,; ΔLw,L} e ΔΔLw NN = ΔLw,DNN – máx. {ΔLw,PNN; ΔLw,LNN} 5.4.6.5. Vinil (V) Relativamente aos vinis como revestimento final, a melhor opção para pavimento flutuante (P) é o underlay UL85 pois com menor espessura (1,6 mm) atinge um melhor desempenho (+0,7 dB) que a subcamada UL66 2 mm. Como underscreed o Us22 de 4/2 mm é a melhor opção para um sistema de laje flutuante. Quanto ao sistema duplo flutuante (D) a solução V3 é a mais eficaz, embora somente com um Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 104 acréscimo de 0,1 dB comparativamente com a combinação V1. Esta situação é curiosa, uma vez que o underlay UL85 é, tal como já referido 0,7 dB mais eficaz que o UL66 quando aplicados num sistema de pavimento flutuante (P), e quando incorporados num sistema duplo flutuante, e com underscreeds iguais, o que incorpora o underlay menos eficaz isoladamente é somente 0,1 dB menos eficiente. Apesar do sistema duplo flutuante (D) ter resultados bastante satisfatórios (ΔLw na ordem dos 30 dB), essa eficácia é em todas as combinações menos eficiente quando comparada com o sistema de laje flutuante correspondente. Numa análise não-normativa (NN) verifica-se que a diminuição de desempenho referida não é tão acentuada, na maioria dos casos, quanto a obtida através da análise normativa (figura 5.15 c) e d)). Comparando as soluções mais eficazes de sistemas duplo (D) e de laje (L) flutuantes (uma vez que é o sistema individualizado mais eficaz), quando o revestimento final é vinil (V), verifica-se que o sistema duplo flutuante mais eficaz (V3) é menos vantajoso, embora somente em 0,2 dB (mΔΔLwNN = (31,8 – 32,0) dB), que o sistema de laje flutuante mais eficaz. Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 105 6 CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 6.1. CONCLUSÕES Um eficiente isolamento a ruídos de percussão é cada vez mais uma preocupação presente na construção. Uma das soluções possíveis e com melhor desempenho para tal exigência é a aplicação de subcamadas resilientes nos pavimentos, seja unicamente sob o revestimento final (pavimento flutuante (P)), ou sob a lajeta (laje flutuante (L)) ou ambos os referidos numa mesma solução (sistema duplo flutuante (D)). Numa situação real, tanto do ponto de vista do empresário/comercial (quem vende a solução), como do utilizador/comprador (o que usufrui da solução), a definição da melhor solução (subcamada) para cada sistema flutuante (pavimento, laje e duplo) e para cada tipo de revestimento (madeira de encaixe, madeira, cerâmico e vinil), bem como as vantagens de aplicação de um sistema em detrimento de outro, é extremamente importante, de forma a capacitar o mercado de uma resposta rápida e, principalmente, eficiente, em função da procura. Em parceria e com a colaboração da ACC – Amorim Cork Composites, procurou-se com esta dissertação dar pistas para uma resposta a tal exigência do mercado, utilizando como subcamadas os seus produtos (aglomerados compostos de cortiça combinada (com poliuretano ou borracha) ou não e, também, aglomerado composto de borracha reciclada), com diferentes espessuras e formas (perfurados e perfilados) e que iriam incorporar a nova gama AcoustiCork. De modo a desenvolver o projecto desta dissertação começou-se por selecionar as combinações de sistemas duplo flutuantes (combinação de underlay e underscreed) a ensaiar para cada revestimento final em estudo (madeira, de encaixe ou não, cerâmico e vinil). Este processo baseou-se numa lógica de Eficácia (ΔLw,D) vs preço entre soluções, sendo a Eficácia referida calculada através de uma fórmula empírica. Findo o processo de selecção de todas as combinações de sistemas duplo flutuantes (D) possível, vinte e uma foram as escolhidas para incorporar o presente estudo. Porém, e como o objectivo é comparar eficiências entre sistemas, também foram ensaiados todos os pavimentos (P) e lajes flutuantes (L) correspondentes, portanto na totalidade foram realizados 47 ensaios. A pretensão inicial era que as amostras a ensaiar fossem o mais próximas possível ao praticado na realidade da construção de pavimentos, isto é, no caso da madeira (não de encaixe), cerâmico e vinil, o underlay, em sistemas duplo flutuantes, ser colado à lajeta e posteriormente o revestimento final ser colado à subcamada referida. No entanto, como tal não foi possível, devido a falta de mão-de-obra qualificada, e de forma a garantir uma comparabilidade entre resultados, optou-se por não colar nenhuma das soluções. Os ensaios para determinar a redução sonora a ruídos de percussão foram realizados em câmaras reverberantes, no Laboratório de Acústica da Faculdade de Engenharia do Porto (LAfeup), seguindo a Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 106 metodologia de ensaio e de tratamento de dados dispostas nas normas NP EN ISO 717-2 [34] e a NP EN ISO 140-8 [23]. Importa referir que, além de um tratamento normativo também foi efectuado um tratamento de dados não-normativo (NN, isto é, com uma casa decimal), extensível a todos os ensaios realizados, com a pretensão de obter uma análise mais refinada e detalhada sobre a eficiência das diferentes subcamadas e sistemas, que através de uma análise normativa não seria possível. Para uma análise o mais minuciosa possível, além da comparação entre sistemas flutuantes (pavimento e laje), bem como com o sistema duplo flutuante respectivo, introduziram-se e consideraram-se novos parâmetros:  ΔΔLw, NN = ΔLw,DNN – máx. {ΔLw,PNN; ΔLw,LNN}, isto é, a diferença entre Eficácias do sistema duplo flutuante D e da melhor das soluções individualizadas correspondentes (P e L), mantendo as subcamadas.  mΔΔLw NN = ΔmLw,DNN - ΔmLw,LNN, isto é, a diferença entre a eficácia dos sistemas duplo flutuante D e de laje flutuante L com melhor desempenho (m), para cada revestimento final. Não se considerou o pavimento flutuante, porque para todos os revestimentos finais ensaiados, este é sempre menos eficaz que o de laje flutuante (L). Através da análise não normativa (NN) foi possível concluir que no conjunto das amostras ensaiadas:  Quando o revestimento final é a madeira de encaixe (ME), e se o sistema flutuante pretendido for o pavimento flutuante (P), isto é, só com underlay, a subcamada mais eficiente, com ΔLw,PNN =16,3 dB, é a UL66 com espessura de 2 mm. No caso do sistema a aplicar ser o de laje flutuante (L), a escolha com maior eficiência (ΔLw,LNN=19,1 dB) é a subcamada Us22 de 6/3 mm. Por fim, no caso de um sistema duplo flutuante (D), de todas as combinações estudadas, a solução ME4 (subcamadas UL66 de 2 mm e Us22 de 8/4 mm) é a mais eficiente com um ΔLw,DNN de 21,6 dB. Para o revestimento final em causa, verifica-se um acréscimo de 3,2 dB quando se aplica o sistema duplo flutuante mais eficaz em detrimento da laje flutuante correspondente (melhor solução que o melhor dos pavimentos flutuantes). Este acréscimo é bastante significativo, uma vez que diminui para “metade” o ruído que se iria sentir com o sistema de laje flutuante. A solução de pavimento flutuante mais eficaz iria aumentar o ruído de percussão sentido para o “dobro” (ΔLw,LNN - ΔLw,PNN = 19,1 – 16,3 = 2,8 dB) relativamente ao sistema com maior eficácia de laje flutuante, logo o primeiro não será de todo a melhor solução (quadro 6.1). Todas as combinações de sistema duplo flutuante ensaiadas, tendo como revestimento final madeira de encaixe, revelam ser uma solução mais eficaz que a melhor das soluções respectivas individualizadas (em todos os casos é a laje flutuante), obtendo um acréscimo (ΔΔLw NN) que varia de 0,4 a 3,2 dB.  Quando o revestimento final é a madeira (M), e se o sistema flutuante pretendido for o de pavimento flutuante (P), a melhor solução, apesar de não se destacar significativamente das restantes (0,1 e 0,6 dB, da segunda e última subcamada mais eficaz, respectivamente), é a subcamada UL66 de 2 mm (a subcamada com menor espessura das ensaiadas). Quando se trata de um sistema de laje flutuante, a subcamada mais eficaz é a Us85 de 6/3 mm, com uma Eficácia de 23,1 dB. Contudo, esta subcamada não incorpora o sistema duplo flutuante com melhor desempenho (ΔLw,DNN = 23,8 dB), mas sim as subcamadas UL22 de 3 mm e Us22 de 6/3 mm (M3). Neste caso, em que revestimento final é madeira (não de encaixe), a vantagem entre um sistema de laje flutuante e o duplo flutuante respectivo nem sempre existe. Em algumas situações adoptar um sistema duplo flutuante não resulta num acréscimo de eficácia mas numa diminuição, podendo atingir valores Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 107 de -1,9 dB. O maior ganho de eficácia verificado é de 1,7 dB. Note-se, no entanto que apesar de alguns sistemas duplo flutuantes serem mais vantajosos, como o caso do mais eficaz, em 1,7 dB relativamente à laje flutuante respectiva, quando comparado com o melhor dos sistemas de laje flutuante, o acréscimo é somente de 0,7 dB (mΔΔLw NN = (23,8 – 23,1) dB).  Quando o revestimento final é cerâmico (C), e se o sistema flutuante pretendido for o de pavimento flutuante (P), a melhor opção para underlay é, novamente, a subcamada UL66, embora que com uma diferença de 0,3 dB (face à subcamada UL61. Com isto, e uma vez que a subcamada mais eficaz tem menor espessura (2 vs 5mm) poderá concluir-se que o aumento de espessura não resulta forçosamente num aumento de eficácia. Como underscreed e considerando uma situação e laje flutuante (L), a opção mais vantajosa é a aplicação do Us22 com uma espessura de 6/3 mm (ΔLw,LNN = 20,4 dB). Este mesmo underscreed, em combinação com o underlay UL66, resultam na melhor solução (C4) a apresentar como sistema duplo flutuante (D), acrescendo 2 dB à Eficácia obtida com a solução da laje flutuante (L) referida. Todas as quatro combinações de sistemas duplo flutuantes (C1, C2, C3 e C4) são mais eficazes que os respectivos sistemas de laje flutuante variando o acréscimo de eficácia de 0,3 a 2,0 dB, tendo-se verificado o maior acréscimo quando o underscreed do sistema de laje flutuante mais eficaz incorpora também o sistema duplo flutuante. Quanto aos pavimentos flutuantes, continuam a demonstrar serem os menos eficazes dos sistemas flutuantes estudados.  Quando o revestimento final é vinil (V), e se o sistema flutuante pretendido for o de pavimento flutuante (P), o UL66 deixa de ser a melhor opção, uma vez que o UL85, com menor espessura (2 vs 1,6 mm), atinge melhor Eficácia (+0,7 dB), logo a melhor solução para aplicar num pavimento flutuante (P). Para um sistema de laje flutuante (L), a melhor solução é o underscreed Us22 com 4/2 mm, obtendo um desempenho de 32,0 dB. Quanto ao sistema duplo flutuante (D), a solução V4 é a mais eficaz, embora com diferença de 0,1 dB da combinação V1. Em ambas as combinações referidas o underscreed utilizado é o Us22 de 4/2 mm, o underlay aplicado é que difere, sendo a solução mais eficaz, neste caso, composta pelas subcamadas que incorporam os sistemas de pavimento e laje flutuante mais eficazes. Quando o revestimento final é o vinil, todos os sistemas de laje flutuante são mais eficazes que os sistemas duplo flutuantes correspondentes, tendo sido a variação de Eficácia (ΔΔLw, NN) verificada entre ambos os sistemas de -0,2 a -0,8 dB. Posto isto, podem resumir-se no quadro 6.1 as melhores soluções de pavimento, laje e duplo flutuante, para cada revestimento final. Após tudo o referido e atendendo aos dados obtidos pode concluir-se que em qualquer revestimento final (dos considerados neste estudo, excepto no vinil), a aplicação da subcamada UL66 de 2 mm (aglomerado composto de cortiça combinado com borracha reciclada) é a mais eficaz numa situação em que o sistema pretendido é de pavimento flutuante (P). Também num sistema de laje flutuante (L) se encontra uma uniformidade, em qualquer dos revestimentos à excepção da madeira, quanto à subcamada mais eficaz: Us22 (aglomerado composto de borracha reciclada). Quando o sistema em análise é laje flutuante (L), independentemente do revestimento final, as subcamadas (underscreed) com melhor desempenho são as Us22 e Us85, sendo a diferença entre as respectivas Eficácias (em módulo) de aproximadamente 1,0 dB (0,9 dB no caso de madeira de encaixe e vinil; 1 dB no caso da madeira e 0,6 dB no caso do cerâmico). Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 108 Quadro 6.1 – Resumo, em função do revestimento final, das soluções de sistemas flutuantes (pavimento P, laje L e duplo flutuante D) mais eficazes e seus desempenhos em valores não normativos (NN), em que: * Subcamada resiliente perfilada com espessura x/y – com ondulações em que a maior espessura é x e a menor y mm Sistema flutuante Pavimento (P) Laje (L) Duplo flutuante (D) Revestimento final UL Esp. ΔmLw,PNN (dB) Us Esp. ΔmLw,LNN (dB) UL Esp. Us Esp. ΔmLw,DNN (dB) mΔΔLwNN (dB) Madeira de Encaixe (ME) UL66 2 mm 16,3 Us22 6/3 mm 19,1 UL66 2 mm Us22 8/4 mm* 21,6 +2,5 Madeira (M) UL66 2 mm 15,8 Us85 6/3 mm* 23,1 UL22 3 mm Us22 6/3 mm* 23,8 +0,7 Cerâmico (C) UL66 2 mm 14,6 Us22 6/3 mm* 20,4 UL66 2 mm Us22 6/3 mm* 22,4 +2,0 Vinil (V) UL85 1,6 mm 19,5 Us22 4/2 mm* 32,0 UL85 1,6 mm Us22 4/2 mm* 31,8 -0,2 Quanto à situação de sistema duplo flutuante, verifica-se uma padronização quanto ao tipo de underscreed mais eficaz nesse mesmo sistema, sendo em todos os casos de revestimento final, o Us22. Não obstante, o material que constitui a subcamada mais eficaz em laje flutuante, exceptuando na combinação em que o revestimento final é madeira (M) é, igualmente, a com melhor desempenho num sistema duplo flutuante (D). Quanto aos sistemas flutuantes mais eficientes, com este estudo, pôde comprovar-se a grande eficiência de um sistema de laje flutuante (L) em detrimento do pavimento flutuante (P), sendo a diferença não normativa entre eficácias máxima dos sistemas referidos de: 2,8 dB quando o revestimento final é madeira de encaixe (ME), 7,3 dB no caso de ser madeira (M), 5,8 dB para cerâmico (C) e, por fim, 12,5 dB quando o revestimento final é vinil (V). Relativamente ao sistema duplo flutuante (D) em detrimento da laje flutuante (L), esta opção parece ser, na maioria dos casos, mais eficaz com melhoramento de desempenho de 0,7 a 2,5 dB. Analisando a figura 6.1 esquerda, verifica-se que a variação da Eficácia quando se aumenta a espessura das subcamadas Us22 e Us61, incorporadas num sistema de laje flutuante (L) em que o revestimento final é madeira de encaixe (ME), não é a mesma. Para a primeira subcamada referida, observa-se que o aumento da espessura só é vantajoso até a um certo ponto, isto é, até atingir uma determinada espessura, pois a partir dessa, a Eficácia parece decrescer segundo uma função polinomial de segundo grau (parabolicamente), o que leva a crer que existe uma espessura óptima, em que a Eficácia rondará os 19,1 dB. Quando a subcamada em causa é a Us61, igualmente, aplicada num sistema de laje flutuante (L) e com um revestimento final de madeira de encaixe (ME), a Eficácia já não evolui de igual forma à verificada para a subcamada Us22. Para a subcamada em análise, uma vez que para as espessuras representadas (6/3 e 10/5 mm) a Eficácia se mantém constante (17,1 dB), não é possível estimar qual a espessura óptima, pois o pico de Eficácia poderá tanto ser para a espessura de 6/3 mm como para uma espessura menor a essa ou superior a 10/5 mm. Posto isto, pode concluir-se que o aumento de espessura de uma subcamada, num sistema de laje flutuante (L), para um mesmo revestimento final, não se traduz Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 109 obrigatoriamente num aumento de eficácia, nem a eficácia varia de igual forma para subcamadas distintas. Fig. 6.1 – Correlação entre a Eficácia (em valores não-normativos (NN)) e a espessura: das subcamadas Us22 e Us61 incorporadas em sistema de laje flutuante L (ΔLw,LNN) com revestimento final de madeira de encaixe (ME) (esquerda); da subcamada Us61 incorporada em sistema de laje flutuante L (ΔLw,LNN) para diferentes revestimentos finais (madeira de encaixe (ME), madeira (M) e cerâmico (C)) (direita). As subcamadas ensaiadas são perfiladas, isto é, possuem espessura do tipo x/y, em que: x é a menor espessura e y é a maior (mm). Nos gráficos apresentados encontra-se somente a maior espessura (x mm), uma vez que, y= x/2 Analisando a figura 6.1 direita, verifica-se que para uma mesma subcamada (Us61), quando incorporada em sistema de laje flutuante (L), a Eficácia evolui de forma diferente com o aumento de espessura, em função do revestimento final aplicado (madeira de encaixe (ME), madeira (M) ou cerâmico (C)). A maior Eficácia parece ser obtida quando o revestimento final é madeira (M), seguindo-se o cerâmico (C) e, por último, a madeira de encaixe (ME), sendo que essa Eficácia diminui, aumenta e mantém-se, respectivamente, para os revestimentos referidos. Posto isto, para uma mesma subcamada, mas aplicada em revestimentos finais diferentes, verifica-se que a eficácia óptima e a sua variação não é a mesma, levando a crer que o revestimento final tem uma influência significativa no desempenho das subcamadas. Apesar das conclusões supracitadas terem sido fundamentadas nos dados obtidos e posteriormente tratados (figura 6.1 esquerda e direita), salienta-se que o número de pontos analisados não é extenso. 6.2. DESENVOLVIMENTOS FUTUROS Embora, nesta dissertação tenha sido feito um estudo o mais exaustivo possível sobre os resultados obtidos a partir dos ensaios realizados, por questões de tempo e recursos alguns aspectos não puderam ser analisados ou aprofundados conforme desejado. No entanto de modo a que essa análise seja, no futuro, realizada, enumeram-se de seguida, alguns dos aspectos merecedores da mesma. Algumas das amostras de sistemas duplo flutuantes ensaiadas não foram preparadas conforme era inicialmente desejado, uma vez que as subcamadas (underlay) e os revestimentos finais (madeira (M), cerâmicos (C) e vinil (V)) não foram colados. Tal facto, permitiu uma comparabilidade entre os resultados obtidos, porém, provavelmente, e visto não ter sido aplicada a tecnologia construtiva mais adequada (próxima da realidade), os mesmos não serão também, os mais reais. Assim, por forma a Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 116 [59] Silva, P. Pavimentos Flutuantes: Ensaio em modelo para qualificação do isolamento à transmissão de ruídos de percussão, LNEC, Lisboa, 1975 [60] Amorim, C. A arte da cortiça, Junho, 2011 [61] Reis, A. Revestimentos de pisos em aglomerado de cortiça, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2011 [62] A Importância dos Montados de Sobro em Portugal, http://www.quercus.pt/artigos-floresta/2411a-importancia-dos-montados-de-sobro-em-portugal, acedido a 08/03/2015 [63] Ficha do Sobreiro, http://naturlink.sapo.pt/Natureza-e-Ambiente/Fichas-de-Especies/content/ Ficha-do-Sobreiro?bl=1, acedido a 08/03/2015 [64] Silva, M. Apontamentos de tecnologia dos produtos florestais: A cortiça – suas características e propriedades, Universidade de Trás-os-montes e Alto Douro, 2010 [65] A produção suberícola, http://www.apcor.pt/artigo/producao-cortica.htm acedido a 5/04/2015 [66] Fernandes, D. Derivados de cortiça: caracterização mecânica e anti-vibratória, Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica, UMinho, 2012 [67] Gil, L. Cortiça. In Livro Materiais, pág. 666 - 715, Instituto Superior Técnico, ISBN 978-9898481-17-7, 2012 [68] O Sobreiro, http://www.minerva.uevora.pt/publicar/cortica/Osobreiro.htm, acedido a 08/03/2015 [69] http://www.apcor.pt/artigo/cortica-do-montado-a-garrafa.htm, acedido a 14/03/2015 [70] Harvesting and production process – Documento interno da ACC - Amorim Cork Composites - 2015 [71] APCOR, Cortiça. Cultura, natureza, futuro. [Materiais de construção e decoração], Cork Information Bureau 2010, acessível em http://apcor.pt/userfiles/File/Materais_de_construcao_PT.pdf acedido a 7/04/2015 [72] A Cortiça: jóia da coroa dos nossos recursos naturais, http://naturlink.sapo.pt/Natureza-eAmbiente/Agricultura-e-Floresta/content/A-Cortica-joia-da-coroa-dos-nossos-recursosnaturais?bl=1&viewall=true, acedido a 14/03/2015 [73] Maio, D. Desenvolvimento de “Tinta” com pó de cortiça com desempenho acústico optimizado. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, FEUP, 2010 [74] A cortiça como material de construção - Manual Técnico, http://www.apcor.pt/userfiles/ File/Caderno %20Tecnico%20F%20PT.pdf, acedido de a 18/03/2015 [75] Vieira, H. Análise de características da cortiça amadia relevantes para a sua qualidade industrial, Dissertação de Mestrado de Engenharia Florestal e dos Recursos Naturais, Instituto Superior de Agronomia da Universidade Técnica de Lisboa, 2009 [76] A cortiça: Características, http://www.amorim.com/a-cortica/caracteristicas/, acedido a 18/03/2015 [77] Conversa com a Engª. Marina Rodrigues da ACC – Amorim Cork Composites a 09/03/2015 [78] Cortiça: Um material de eleição para a construção sustentável – Documento interno da ACC – Amorim Cork Composites – 2014 Desenvolvimento de solução combinada de aglomerados com cortiça para subcamadas de revestimento e de lajeta com comportamento acústico optimizado 117 [79] A arte da cortiça, http://www.amorim.com/xms/files/Documentacao/Brochura_Arte_Cortica_PT_ Small.pdf, acedido a 10/04/2015 [80] A cortiça, http://pt.slideshare.net/splrocha/a-cortia acedido a 16/03/2015 [81]ASTM F 1315: 2014 “Standard Test Method for Density of a Sheet Gasket Material” [82] ASTM F36: 2015 “Standard Test Method for Compressibility and Recovery of Gasket Materials” [83] ASTM F152: 2009 “Standard Test Methods for Tension Testing of Nonmetallic Gasket Materials” [84] Norma ISO 7322: 2014 “Composition cork – Test methods”