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. 

Publicado por Alexandre Algranti

Estudou engenharia, marketing e finanças mas quer mesmo ser jornalista. Continua na busca do fone de ouvido perfeito mas espera jamais encontrar.

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