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SÉRGIO PEREIRA DE FARIAS JÚNIOR
ESTUDO DIRIGIDO: Espectro Sonoro e Mecanismo de Audição e Reação dos Humanos ao Som
Sinop 2014/2
SÉRGIO PEREIRA DE FARIAS JÚNIOR
ESTUDO DIRIGIDO: Espectro Sonoro e Mecanismo de Audição e Reação dos Humanos ao Som
Estudo dirigido apresentado da matéria de Acústica da Edificação do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como avaliação parcial para aprovação na disciplina de Acústica da edificação. Prof.ª: Dr.-Ing. Érika Borges Leão
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SUMÁRIO SUMÁRIO .................................................................................................................... I 1
FONTES SONORAS ............................................................................................ 2 1.1 RUÍDOS ..................................................................................................................................................... 2 1.1.1 Ruído Continuo .................................................................................................................................. 2 1.1.2 Ruído Flutuante ................................................................................................................................. 2 1.1.3 Ruído Impulsivo ou de Impacto.......................................................................................................... 3
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FILTROS............................................................................................................... 4 2.1 2.2
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BANDAS DE FREQUÊNCIA .............................................................................................................................. 4 CURVAS DE PONDERAÇÃO ............................................................................................................................ 5
APARELHO AUDITIVO ........................................................................................ 7 3.1 COMPONENTES DO SISTEMA AUDITIVO ........................................................................................................... 7 3.1.1 Cóclea ................................................................................................................................................ 8 3.2 PERDAS AUDITIVAS ..................................................................................................................................... 9 3.2.1 Perda Auditiva Condutiva .................................................................................................................. 9 3.2.2 Perda Auditiva Neurossensorial ......................................................................................................... 9 3.2.3 Perda Auditiva Mista ....................................................................................................................... 10 3.3 PERDA AUDITIVA INDUZIDA POR RUÍDO (PAIR) .............................................................................................. 10 3.4 LOUDNESS (AUDIBILIDADE) ......................................................................................................................... 11
REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ........................................................................... 14
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1 FONTES SONORAS
1.1 Ruídos
Os ruídos são caracterizados como sons que combinam todas as frequências e que podem ser classificados de acordo com as características de seu espectro sonoro. Devido a riqueza espectral de alguns tipos de ruídos, alguns servem de síntese da fala. Podem também ser úteis para a calibração de equipamentos eletrônicos.
1.1.1 Ruído Continuo
O ruído continuo apresenta uma pequena variação no nível de intensidade.
Figura 1. Ruído contínuo. Fonte: (FERNANDES, apud FILGUEIRA, 2005).
1.1.2 Ruído Flutuante
Ruído por caracterizar uma grande variação de nível de intensidade.
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Figura 2. Ruído flutuante. Fonte: (FERNANDES, apud FILGUEIRA, 2005).
1.1.3 Ruído Impulsivo ou de Impacto
Ruído caracterizado por possuir uma alta intensidade sonora e ocorrer num curto período de tempo.
Figura 3. Ruído de impacto. Fonte: (FERNANDES, apud FILGUEIRA, 2005).
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2 FILTROS A maior parte dos sons não tratam-se de sons puros, mas de ruídos complexos resultantes da combinação de várias frequências. A sua análise só é possível em frequências específicas, para isso utiliza-se filtros que deixam passar apenas bandas específicas de frequências. Para isso os filtros mais utilizados em acústica são os filtros de 1/1 e 1/3 de oitava.
2.1
Bandas de Frequência
O ouvido humano é capaz de captar sons de 20 a 20.000 Hz. Essa faixa de frequência é definida como faixa audível de frequência ou banda audível.
Figura 4. Faixas de frequências. Fonte: (FERNANDES, 2002).
Dentro da faixa audível a audição humana percebe os sons de maneira não linear. O ouvido obedece a Lei Weber e variam como o logaritmo dos estímulos que a produzem. Assim os intervalos de 100 e 200 Hz, 200 e 400 Hz parecerão idênticos a nossa audição, portanto concluiu-se que o intervalo entre frequência não se mede pela sua diferença, mas por sua relação. Define-se como bandas de uma oitava o intervalo entre frequências cuja relação seja igual a dois.
200 400 = =2 100 200
As frequências audíveis são classificadas em três faixas: - Baixas frequências: sons mais graves, são as quatro oitavas de menor frequência; - Médias frequências: as três oitavas centrais;
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- Altas frequências: os sons mais agudos, as três bandas de oitava de maior frequência. As bandas de um terço de oitava tem uma relação entre intervalos de frequências diferente das de uma oitava. Enquanto a de uma oitava é caracterizada por uma relação de dobro, as de um terço de oitava tem uma relação diferente, definida por: 12
( √2)
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As bandas de frequências mormalizadas são utilizadas para facilitar a comparação de medições entre instrumentos. São definidas por intervalos acima e abaixa da banda de referência, 1.000 Hz.
Figura 5. Bandas de 1/1 e 1/3 de oitava definidas pela ISO. Fonte: (UNIP, 2010).
2.2
Curvas de Ponderação
As curvas de ponderação surgiram devido ao fato do ouvido humano não ser sensível igualmente a todos as frequências do espectro sonoro. Mesmo que exposto a dois ruídos de igual intensidade mas que diferem em frequência, a sensação auditiva
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será diferente. Os sons de baixa frequência são geralmente menos perceptivos que os de alta frequência. As curvas de ponderação foram criadas para que os níveis sonoros fossem corrigidos e que se parecessem à percepção sonora do ouvido. As curvas foram denominadas pelas letras do alfabeto, A, B, C, etc. Dentre essas curvas, a curva de ponderação A é a mais indicada para estudos do incômodo causado por ruídos.
Figura 6. Curvas de ponderação. Fonte: (CALIXTO, 2009).
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3 APARELHO AUDITIVO
3.1
Componentes do Sistema Auditivo
O homem é excelente para construir autofalantes e semi-microfones, tecnicamente conhecidos como transdutores. Tal feito não é nada mais do que cópias da tecnologia natural presente em nossos ouvidos, nossos tímpanos. Nossas orelhas captam a energia sonora do ambiente e transformam em impulsos elétricos. Os componentes envolvidos nesse processo pode ser observado na figura 7.
Figura 7. Estrutura interna dos órgãos de audição e equilíbrio. Fonte: (INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS, 2008).
A orelha pode ser dividida em três partes: orelha externa, orelha média e orelha interna. A Energia sonora no ambiente chega até ao tímpano pelo canal auditivo, parte da orelha externa. Essa energia, com todas as suas características de frequência e intensidade, é transmitida pelo tímpano aos ossículos da orelha média (martelo, bigorna e estribo), que farão a transmissão para a janela oval na cóclea, integrantes da orelha interna. O Processo de passagem pela orelha média não é puro. A Interação existente entre os três ossículos causa uma amplificação de até trinta vezes na energia sonora que recebemos. Isso é um ganho de aproximadamente de 15dB em intensidade.
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3.1.1 Cóclea
A cóclea é a estrutura onde toda a mágica da audição e transdução acontece. A cóclea é uma estrutura tubular enrolada sobre si mesmo, com três câmaras internas. As câmaras são chamadas escalas e são preenchidas por líquidos de composições específicas. Uma representação esquemática do tubo da cóclea pode ser vista na Figura 8.
Figura 8. Corte transversal da cóclea. Fonte: (INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS, 2008).
A membrana basilar é a responsável pela nossa amplitude de audição. Estruturas fixas a ela, chamadas Fibras Basilares tem tamanhos progressivamente variáveis ao longo da cóclea. Essas estruturas fazem com que diferentes regiões da membrana (e da cóclea) sejam mais sensíveis a uma ou outra frequência. Podemos notar que sons agudos, altas frequências, são melhores percebidos no início da cóclea. Sons médios, no meio dela. E sons graves, baixas frequências, no final da cóclea, próximo à região chamada de helicotrema. Tais constatações não significam que um som fará com que só aquela região vibre.
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3.2
Perdas Auditivas
As perdas auditivas podem ser de três tipos diferentes. Podem ser do tipo condutivas, neurossensorial ou mistas.
3.2.1 Perda Auditiva Condutiva
É a perda auditiva localizada na região externa ou na região média do sistema auditivo. Causada por algum bloqueio na passagem do som até ao ouvido interno.
Rolha de cêra;
Secreção na orelha média;
Infecções na orelha média;
Calcificações na orelha média;
Disfunção na tuba auditiva.
Esse tipo de perda auditiva não é necessariamente permanente, podendo ser resolvido por ação de medicamentos ou intervenção cirúrgica.
3.2.2 Perda Auditiva Neurossensorial
É a perda auditiva mais comum, pode ser indicador de problemas na região interna do ouvido ou no sistema periférico. Podem ter várias causas, que podem ser:
Exposição a ruídos intensos;
Disposição genética;
Infecções virais;
Traumas;
Idade.
Os efeitos podem ser a dificuldade de distinguir o som da fala do ruído, e a necessidade de repetir os sons para que sejam interpretados.
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3.2.3 Perda Auditiva Mista
As perdas auditivas mistas são do tipo que envolvem tanto a região interna quanto a região externa do sistema auditivo humano. Podem ter tratamento como também podem ser permanentes.
3.3
Perda Auditiva Induzida por Ruído (PAIR)
A principal característica do PAIR é a degeneração das células ciliadas do órgão de Corti. As lesões são desencadeadas principalmente pela oxidação provocada pela presença de radicais livres formados pelo excesso de exposição a estimulação sonora ou por agentes químicos específicos. O Comitê Nacional de Ruído e Conservação Auditiva definiu como características da PAIR: • Ser sempre neurossensorial, uma vez que a lesão é no órgão de Corti da orelha interna; • Ser geralmente bilateral, com padrões similares. Em algumas situações, observam-se diferenças entre os graus de perda das orelhas; • Geralmente, não produzir perda maior que 40dB(NA) nas frequências baixas e que 75dB(NA) nas altas; • A sua progressão cessa com o fim da exposição ao ruído intenso; • A presença de PAIR não torna a orelha mais sensível ao ruído; à medida que aumenta o limiar, a progressão da perda se dá de forma mais lenta; • A perda tem seu início e predomínio nas frequências de 3, 4 ou 6 kHz, progredindo, posteriormente, para 8, 2, 1, 0,5 e 0,25 kHz; • Em condições estáveis de exposição, as perdas em 3, 4 ou 6 kHz, geralmente atingirão um nível máximo, em cerca de 10 a 15 anos; • O trabalhador portador de PAIR pode desenvolver intolerância a sons intensos, queixar-se de zumbido e de diminuição de inteligibilidade da fala, com prejuízo da comunicação oral; A deficiência auditiva provocada pela exposição continuada a ruído pode provocar diversas limitações auditivas funcionais, as quais referem-se, além da alteração da sensibilidade auditiva, às alterações de seletividade de frequência, das resoluções temporal e espacial, do recrutamento e do zumbido.
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3.4
Loudness (Audibilidade)
A audibilidade é o estudo de como a audição humana recebe os estímulos sonoros e os interpreta nas várias frequências sonoras. A audibilidade é subjetiva e varia de indivíduo para indivíduo, os estudos nessa área levam em consideração cálculos estatísticos para determinar uma média geral do ser humano.
Figura 9. Limiar da audição humana. Fonte: (UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA, 2005).
Nem todos os sons são perceptíveis pela audição humana, os sons perceptíveis estão dentro da zona da audição. Zona limitada pelo limiar da audição, Figura 9, e o limiar da dor, que pode ser observado na Figura 10.
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Figura 10. Intensidades sonoras percebidas pelo ouvido humano. Fonte: (Guia Orientativo para Atendimento à Norma ABNT 15575/2013).
O ouvido apresenta uma sensibilidade variável para sons de diferentes frequências e dessa forma se fez necessário desenvolvimento de uma grandeza capaz de mensurar a sensação sonora produzida por qualquer valor de frequência. As curvas isofônicas de Fletcher e Munson mostradas na Figura 11 determinam regiões de igual sensação sonora equivalente. O nível de audibilidade é medido em Phones.
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Figura 10. Curvas de Fletcher e Munson. Fonte: (VALE, apud CAMARGOS, GARAVELLI, 2009).
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REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
CALIXTO, A. Vibração, Som e Luz – Conceitos Fundamentais. www.ergonomia.ufpr.br/RuidosVibeIlumCalixto.doc (último acesso: 16 de outubro de 2014). CAMARGOS, T. F.; GARAVELLI, S. L. Acústica de Anfiteatros. 2012. Tese (Graduação). Curso de Graduação em Física. Universidade Católica de Brasília. 29 p. Brasília, DF. FACTOR SEGURANÇA. Medições e Avaliações Ambientais. http://www.factor-segur.pt/shst/docinformativos/Ruido.pdf (último acesso: 16 de outubro de 2014). FERNANDES, J. C. Acústica e Ruídos. 2002. Apostila do curso de graduação em Eng. Mecânica. UNESP. 18 p. Bauru, SP. INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS. Livro do V Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa. 2008. Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Instituto de Biociências. 8 p. São Paulo, SP. MINISTÉRIO DA SAÚDE. Perda Auditiva Induzida por Ruído – Saúde do Trabalhador. 2006. Protocolos de Complexidade diferenciada. Departamento de Ações Programáticas Estratégicas. 17 p. Brasília, DF. RESOUND. Aparelhos Auditivos. http://www.resound.com.br/sua%20audi%C3%A7%C3%A3o/about-hearingloss/types-and-causes-of-hearing-loss (último acesso: 16 de outubro de 2014). ROSÃO, V. C. T. Contributo para a Caracterização da Qualidade Acústica de Casas de Fado. Dissertação (Mestrado). Mestrado Integrado em Engenharia Física. Universidade de Lisboa. 17 p. Lisboa, Portugal. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA. Apostila de Acústica e Ruídos. http://wwwp.feb.unesp.br/jcandido/acustica/Apostila/Capitulo%2005.pdf acesso: 16 de outubro de 2014). UNIVERSIDADE PAULISTA. A Pressão Acústica do Ar. http://adm.online.unip.br/ (último acesso: 16 de outubro de 2014).
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