Robert Fripp e Andy Summers: duas jóias do progressivo

Lançados respectivamente em 1981 e 1983 por dois veteranos do cenário progressivo psicodélico londrino do final dos anos 1960.

Enquanto “I Advance Unmasked” é mais focado em duelos de seis cordas e é mais acústico, “bewitched” usa e abusa de sintetizadores e texturas ambientais.

Duas jóias remasterizadas disponíveis no site HDtracks.com.

Acústica e Alta fidelidade parte 8 – painéis absorsores reativos

Na matéria anterior vimos que a absorção da energia sônica pelos materiais ocorre de inúmeras maneiras diferentes. A seguir discutimos a absorção acústica nos materiais porosos.

Nesta matéria vamos explorar os painéis reativos, que são como na figura abaixo. Observe que o painel é apenas uma caixa fechada, com fundo, tendo na parte frontal um painel mais fino, que doravante vou chamar membrana. Esta membrana foi internamente revestida com uma camada de manta de fibra de vidro. O termo caixa fechada tem o sentido da câmara interna ser tão hermética quanto possível.

Crédito: Cysne Sound Engineering

Esses painéis trabalham de acordo com um princípio muito conhecido na física e, também, na acústica arquitetônica. Que é o efeito massa-mola. Quando a enegia incide na parte exterior da membrana, ela flete para o interior, comprimindo o ar enclausurado na câmara hermética. Ao aumentar sua densidade, o ar age como mola e passa a “empurrar” a membrana de volta para a frente. À medida em que isso vai ocorrendo o ar interno vai se tornando mais e mais rarefeito, até que num dado momento ele passa a “puxar” a membrana de volta. Esse processo se repete algumas vezes, num fenômeno governado pela frequência natural de ressonância do painel, dada pela seguinte expressão:

Nesta expressão m é a densidade superficial da membrana em kg/m² e d é a distância entre a membrana e o fundo do dispositivo, em metros, como ilustra a figura.

Portanto, podemos estabelecer que frequência de ressonância desejamos e, com base na expressão acima, combinar alguns pares de valores de densidade de membrana com largura interna líquida do painel, para obter a frequência desejada. Uma análise rápida da expressão acima revela que a frequência de ressonância é tão mais elevada quando menor é a densidade superficial da membrana e quanto menor é a largura interna líquida do painel.

A absorção acústica é máxima na frequência de ressonância. E, agora que vimos como trabalha o painel reativo, podemos ver alguns de seus muitos outros nomes. De fato, painel reativo é apenas um dos nomes que esse dispositivo recebe. Os outros são painel de ação diafragmática, painel diafragmático, absorsor de membrana, absorsor diafragmático, painel massa-mola, painel ressonante, absorsor de painel e outros tantos.

Veja na figura abaixoi os coeficientes de absorção típicos de um destes painéis, num exemplo projetado para sintonia em 250 Hz. Neste caso específico a membrana é de madeira compensada com 4 milímetros de espessura,  instalada paralelamente a uma parede rígida de alvenaria, separada desta de uma distância de 50 milímetros.

Crédito: Cysne Sound Engineering

Há duas curvas no gráfico. A curva azul exibe os coeficientes de absorção do painel instalado sem qualquer material entre ele e a parede. A curva magenta mostra os coeficientes do mesmo painel, mas agora com o espaço interno de 50 milímetros preenchido com manta de lã de vidro. Excelentes resultados são obtidos quando o painel mede de 0,5 a 1 m², e a densidade da lã de vidro aplicada se situa entre 32 e 64 Kg/m³. Outro aspecto importante a ressaltar nesses painéis é o seu Fator de Dissipação, ou Q. Dado pela expressão:

Q é o Fator de Dissipação, FR é a frequência de ressonância do painel em Hz e ∆F é a largura de banda definida pelos pontos à direita e à esquerda da frequência de ressonância, em que se verifica queda de energia de 3,0 dB em relação ao nível máximo de energia. Para que esses painéis sejam funcionais é essencial que o Fator Q seja reduzido. Quando isso ocorre, sua faixa de atuação no espectro é suficientemente ampla. Embora haja maneira de pré calcular qual será o Fator Q de um dado painel ainda na fase de projeto, os projetistas mais experientes e precavidos fazem todos os pré cálculos, mas a seguir, usam protótipos para fazer medições efetivas dos respectivos coeficientes de absorção e, assim, ter certeza de que os objetivos de projeto foram alcançados.

Luiz Cysne, PhD, é engenheiro eletrônico e doutor em física.

Acústica e Alta Fidelidade parte 7 – condicionamento acústico interno

A absorção da energia sônica pelos materiais pode ocorrer de inúmeras maneiras. A mais comum delas é a que vamos abordar nesta matéria.

Trata-se da absorção que acontece com todos os materiais porosos. Os exemplos mais clássicos que temos em acústica são as espumas de uretano ou de poliuretano, ambas de células abertas, além das lãs e mantas em geral. Que podem ser de vidro, de rocha basáltica, de fibras sintéticas mineralizadas ou não, de fibras de celulose e tantas outras.

Veja nestas fotos os detalhes obtidos com a ajuda de microcópios eletrônicos de varredura.

Fibra de vidro/Crédito: Cysne Sound Engineering
Lã de rocha basáltica/Crédito: Cysne Sound Engineering
Lã de fibras sintéticas:Crédito: Cysne Sound Engineering
Espuma de céluas abertas/Crédito: Cysne Sound Engineering

Observe que em todos os casos o que mais salta à vista é a porosidade dos materiais, exposta em detalhes pela ampliação das fotos. 

Regras da física geral estabelecem que, ao incidir nessas superfícies, o som as penetra e começa a sofrer reflexões sucessivas, impostas pelas superfícies irregulares das fibras dos materiais. Em cada uma dessa reflexões há um transformação parcial de energia, de sua forma sonora para calor. Se a espuma ou lã é aplicada a uma parede, ao final de um tempo o som incidente volta, após sofrer reflexão na superfície da parede. Num processo que, podemos dizer, é de duas vias. Entretanto, se a espuma ou lã fica pendente no ar, o som incide de um lado e sai pelo outro. E aí estamos falando de um processo de uma só via. 

Cada material poroso possui o seu próprio conjunto de coeficientes de absorção sonora. Neste momento gostaria de aprofundar essa análise e tentar identificar alguns fatores intervenientes que influenciam esses coeficientes de absorção. Vejamos isso separadamente para as espumas e para as lãs.

No caso das espumas, você sabe que elas dificilmente são planas, mas usinadas como na figura abaixo. Qual o objetivo? Aumentar a área de incidência para os sons, o que implica em aumentos correspondentes dos coeficientes de absorção. 

Crédito: Cysne Sound Engineering

O segundo fator interveniente é a espessura do material. Evidentemente, quanto é a espessura maior é o caminho que os sons devem percorrer, com mais transformação de energia em calor. O terceiro fator interveniente é a densidade do material. Até um certo ponto, quanto maior é a densidade maior é a absorção. Mas, após um limite, o som começa a ser mais e mais refletido nas primeiras camadas, de sorte que a absorção estabiliza e logo depois começa a diminuir. Isto é, o material absorsor começa a apresentar o comportamento de uma superfície mais rígida e, portanto, refletente.  

Com relação às lãs, o primeiro fator que influi na intensidade da absorção é a espessura do material. Em princípio, quanto mais espesso é o material absorsor, maior é a absorção. O segundo fator que regula a absorção é a densidade do material, que pode variar entre 10 e 200 kg/m³. Quanto mais denso é o material maior tende a ser a absorção. Há um terceiro fator, que está ligado com a anatomia intrínseca das fibras e de como elas são entrelaçadas. As fibras podem ser mais longas ou mais curtas, mais ou menos espessas, mais ou menos densas e assim por diante. Seu entrelaçamento pode ser mais imbricado, mais justaposto, mais entelhado e assim por diante. A combinação das características das fibras com a tecitura que há entre elas produz coeficientes de absorção diferentes. Aliás, o que explica a existência de coeficientes de absorção muito diferentes para materiais aparentemente semelhantes, de diferentes procedências.

  Finalmente, devo apontar que a maneira de montar os painéis porosos é outro parâmetro que atua diretamente na intensidade da absorção. Em “A” da figura ao lado a lã, com espessura de 25 mm, foi aplicada diretamente na parede. Em B, a aplicação cria um colchão de ar de 25 mm. 

Crédito: Cysne Sound Engineering

Veja como são os coeficientes de absorção desse mesmo painel absorsor, variando apenas a montagem como descrito. A curva azul mostra os coeficientes sem espaçamento, e a curva magenta exibe os coeficientes para espaçamento de 25 mm. Pergunto eu a você, o que aconteceria se o colchão de ar fosse de 100 mm?

Crédito: Cysne Sound Engineering

Luiz Cysne, PhD, é engenheiro eletrônico e doutor em física.