medição e previsão numérica do comportamento - O GVA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CENTRO TECNOLÓGICO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
VIBRAÇÕES E ACÚSTICA
DIANA DOS SANTOS MORAES
MEDIÇÃO E PREVISÃO NUMÉRICA DO COMPORTAMENTO
ACÚSTICO DE UM TEATRO EXPERIMENTAL PARA A UFPA
Belém - Pará - Brasil
Maio 2007
DIANA DOS SANTOS MORAES
MEDIÇÃO E PREVISÃO NUMÉRICA DO COMPORTAMENTO
ACÚSTICO DE UM TEATRO EXPERIMENTAL PARA A UFPA
Dissertação submetida ao Programa de PósGraduação
em
Engenharia
Mecânica
da
Universidade Federal do Pará como parte dos
requisitos necessários, para a obtenção do título de
Mestre.
Orientador: Prof. Dr. Gustavo da Silva Vieira de Melo
Belém - Pará - Brasil
Maio 2007
DIANA DOS SANTOS MORAES
MEDIÇÃO E PREVISÃO NUMÉRICA DO COMPORTAMENTO
ACÚSTICO DE UM TEATRO EXPERIMENTAL PARA A UFPA
Dissertação submetida ao Programa de PósGraduação
em
Engenharia
Mecânica
da
Universidade Federal do Pará como parte dos
requisitos necessários, para a obtenção do título de
Mestre.
Belém, 30 de Maio de 2007
BANCA EXAMINADORA:
______________________________________________
Orientador Prof. Gustavo da Silva Vieira de Melo, Dr. Eng.
Universidade Federal do Pará
______________________________________________
Prof. Newton Sure Soeiro, Dr. Eng.
Universidade Federal do Pará
______________________________________________
Prof. Irving Montanar Franco, Dr. Arq.
Universidade Federal do Pará
______________________________________________
Profa. Dinara Xavier da Paixão, Dr. Eng.
Universidade Federal de Santa Maria
A Deus, por ser fiel e por todas as vezes que
fez o impossível acontecer em minha vida.
Ao meu pai, que enquanto esteve conosco
nunca deixou de acreditar em mim, muito
mais
por
seu
amor,
sua
dedicação,
determinação e fé. E por todas as lições de
vida e lembrança inesquecíveis.
À minha mãe, por sua imensa paciência, seu
amor, fé e pela dedicação com a qual tem
conduzido nossa família, te amo.
A todos os meus familiares e amigos que
sempre estão na torcida pela minha vitória.
AGRADECIMENTOS
A Deus, novamente, a Deus, e como fosse suficiente para demonstrar minha
gratidão, a Deus mais uma vez.
Aos meus queridos e amados pais, Jonas Pantoja (in memória) e Maria Fé
Rosalina que sempre me apoiaram, ensinando o melhor caminho para a realização
dos meus sonhos.
Aos meus familiares, especialmente as minhas irmãs Socorro, Conceição e
Fátima por todos os cuidados. E a todos os meus sobrinhos pelo imenso amor,
especialmente a Alessandra, Andreza, Amanda e Bruna.
A todos os meus amigos, em especial a Luciana (prima do coração), Léa,
Carla, e as Princesas.
Ao Professor Gustavo da Silva Vieira de Melo pela orientação, paciência,
confiança e todo o tempo dedicado no desenvolvimento deste trabalho.
Ao Professor Newton Sure Soeiro pela confiança e oportunidade de
crescimento profissional.
A todos os amigos membros do Grupo de Vibrações e Acústica por seu
companheirismo e amizade incondicional, principalmente, ao Alan e a Keliene que
muito me ajudaram nas disciplinas, a Marlenne, Aviz, Reginaldo, Rubenildo, Fábio
Setúbal, Márcio, Roberta e Juliana.
À Universidade Federal do Pará – UFPA.
Ao Programa de Pós-graduação de Engenharia Mecânica.
Ao CNPq pelo incentivo financeiro.
À equipe que trabalhou no Projeto do Teatro experimental da UFPA, em
especial a coordenadora do Projeto Margaret Refkalefsky.
A Escola de Teatro e Dança da UFPA pelo livre acesso as suas
dependências.
Ao Professor Irving Franco pela orientação no estágio docente e aos seus
bolsistas.
Finalmente, a todos que de alguma forma contribuíram na realização desse
trabalho.
vi
SUMÁRIO
RESUMO...............................................................................................................
ix
ABSTRACT............................................................................................................
x
LISTA DE FIGURAS..............................................................................................
xi
LISTA DE TABELAS……………………………………………………………………
xvi
LISTA DE ABREVEATURAS E SIGLAS…………………………………………...... xvii
LISTA DE SÍMBOLOS…………………………………………………………………. xviii
CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO...............................................................................
1
1.1 INTRODUÇÃO GERAL.........................................................................
1
1.2 OBJETIVOS...........................................................................................
3
1.3 JUSTIFICATIVA DO TRABALHO..........................................................
3
1.4 METODOLOGIA DO PROJETO............................................................
6
1.5 ESTRUTURA DOS CAPÍTULOS………………………………………….
7
CAPÍTULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA………………………………………….
8
CAPÍTULO III - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA………………………………….....
16
3.1 IMPORTANTES PARÂMETROS ACÚSTICOS PARA TEATROS........
16
3.1.1 Propagação Sonora em Salas: Campo Livre e Campo Difuso...
18
3.1.2 Equações do Campo Difuso: Teorias de Sabine e
Eyring.....................................................................................................
3.1.3 Valores
Recomendados
de
Tempo
de
Reverberação........................................................................................
21
3.1.4 Predição do Campo Acústico......................................................
22
3.1.5 Acústica Geométrica...................................................................
23
3.1.6 Método da Fonte Imagem Especular..........................................
23
3.1.7 Método dos Raios Acústicos.......................................................
24
3.1.8 Método Híbrido de Raios Acústicos............................................
26
a) Método de Raios Cônicos...........................................................
26
20
vii
b) Método de Raios Triangulares....................................................
28
CAPÍTULO IV - PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS…………………………
30
4.1 EQUIPAMENTOS E PROCEDIMENTOS GERAIS DE MEDIÇÕES.....
30
COLETA DE DADOS EXPERIMENTAIS DA SALA PARA
CALIBRAÇÃO DO MODELO COMPUTACIONAL................................
30
4.2.1 Caracterização da Sala...............................................................
32
4.2.2 Resultados Experimentais de Tempo de Reverberação (Tr)......
33
4.2.3 Resultados Experimentais de Nível de Pressão Sonora (NPS)..
35
4.3 SOFTWARE COMERCIAL DE RAIOS ACÚSTICO RAYNOISE...........
37
MODELAGEM ACÚSTICA PARA CALIBRAÇÃO DO MODELO
4.4 GEOMÉTRICO DE UMA SALA ATRAVÉS DO SOFTWARE
COMERCIAL RAYNOISE......................................................................
38
4.4.1 Resultados Numéricos de Tempo de Reverberação..................
39
4.4.2 Resultados Numéricos de Nível de Pressão Sonora..................
40
CAPÍTULO V - ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS NUMÉRICOS E
ANALÍTICOS DO GALPÃO DO ETDUFPA...........................................................
45
5.1 CARACTERIZAÇÃO DO GALPÃO.......................................................
45
5.2 SIMULAÇÕES NUMÉRICAS DO GALPÃO DA ETDUFPA...................
48
E
COMPARAÇÃO
ENTRE
RESULTADOS
NUMÉRICOS
ANALÍTICOS DO GALPÃO...................................................................
50
4.2
5.3
CAPÍTULO VI - PROPOSTA ACÚSTICA PARA PROVÁVEIS POSIÇÕES DE
PALCO E PLATÉIA DO TEATRO EXPERIMENTAL DA UFPA............................
DISCUSSÃO DA PROPOSTA ARQUITETÔNICA DO TEATRO
6.1
EXPERIMENTAL DA UFPA..................................................................
56
56
6.2 SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO TEATRO VAZIO....................................
58
6.3 SIMULAÇÃO NUMÉRICA CONSIDERANDO PALCO E PLATÉIA.......
61
6.3.1 Modelo 1 (Palco Italiano)............................................................
63
a) Simulação 1 – Sala com audiência e aplicação de forro
acústico.......................................................................................
b) Simulação 2 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico
na parte inclinada e gesso acartonado na parte central do
forro.............................................................................................
c) Simulação 3 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico
na parte inclinada, gesso acartonado na parte central do forro
e material de absorção sonora nas passarelas de apoio
65
66
68
viii
técnico.........................................................................................
d) Simulação 4 – Sala com audiência e aplicação de forro
acústico e painéis refletores........................................................
69
6.3.2 Modelo 2 (Palco Totalmente Centralizado).................................
73
a) Simulação 1 – Sala com audiência e aplicação de forro
acústico.......................................................................................
b) Simulação 2 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico
na parte inclinada e gesso acartonado na parte central do
forro.............................................................................................
c) Simulação 3 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico
na parte inclinada, gesso acartonado na parte central do forro
e material de absorção sonora nas passarelas de apoio
técnico...............................................................................
d) Simulação 4 – Sala com audiência e aplicação de forro
acústico e painéis refletores........................................................
6.3.3 Modelo 3 (Platéia tipo Arena)..............................
a) Simulação 1 – Sala com audiência e aplicação de forro
acústico.......................................................................................
b) Simulação 2 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico
na parte inclinada e gesso acartonado na parte central do
forro.............................................................................................
c) Simulação 3 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico
na parte inclinada, gesso acartonado na parte central do forro
e material de absorção sonora nas passarelas de apoio
técnico...............................................................................
d) Simulação 4 – Sala com audiência e aplicação de forro
acústico e painéis refletores........................................................
75
76
77
79
82
84
85
86
88
6.4 RESULTADOS DOS MODELOS 1, 2 E 3.............................................
91
6.4.1 Comparação entre os resultados dos três modelos....................
91
CAPÍTULO VII - CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.....................................
93
7.1 CONCLUSÕES......................................................................................
93
7.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS…………………………
95
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………………..
97
APÊNDICE............................................................................................................. 102
ANEXOS................................................................................................................ 105
ix
RESUMO
Com o desenvolvimento tecnológico, muitos programas de simulação numérica
têm sido criados com o objetivo de conhecer o comportamento acústico dos
ambientes através de modelo computacionais. Este trabalho desenvolveu um estudo
do comportamento acústico em um galpão da Escola de Teatro e Dança da
Universidade Federal do Pará - ETDUFPA, o qual será transformado no Teatro
Experimental. Para a realização desse estudo foi construído um modelo geométrico
no qual foram feitas simulações numéricas através do programa comercial de raios
acústicos RAYNOISE. Este programa é baseado nos princípios da acústica
geométrica, através de dois conhecidos algoritmos computacionais, a saber, os
métodos da fonte imagem especular e de traçado de raios. O emprego desta
metodologia possibilita a simulação das condições acústicas reais de um ambiente
permitindo introduzir modificações virtuais no modelo que conduzam ao campo
acústico desejado no interior de uma sala, antes da implantação das soluções na
sala real. Os resultados computacionais do galpão foram comparados com os
medidos em uma sala de dança da ETDUFPA objetivando a validação do modelo
criado. Somente depois disso, o ambiente foi estudado com algumas alterações e
com diversas configurações de palco/platéia até obter a configuração que melhor
satisfizesse as necessidades acústicas do teatro em questão.
Palavras-Chave: Comportamento Acústico, Métodos Híbridos, Acústica Geométrica,
Previsão Numérica.
x
ABSTRACT
With the technological development, many softwares for numerical simulation
have been developed with the objective of knowing the acoustic behavior of
enclosures through computational models. This work developed a study of the
acoustic behavior in a building of the School of Theater and Dance of the Federal
University of Pará - ETDUFPA, which will be transformed into an Experimental
Theater. For the accomplishment of this study a geometric model was constructed in
which numerical simulations through the commercial program of acoustic rays
Raynoise had been carried through. This program is based on the principles of the
geometrical acoustics, through two known computational algorithms, namely, the
mirror image source method and the ray tracing method. The use of this methodology
makes possible the simulation of the real acoustical conditions of an environment,
allowing the introduction of virtual modifications in the model that lead to the desired
acoustic field in the interior of a room, before the implantation of the solutions in the
real room. The computational results for the bare building had been compared with
those measured in a large and empty room of the ETDUFPA, seeking the validation
of the developed model. Then, the environment was studied with some alterations
and several configurations of stage/audience until reaching the best configuration
that satisfied the acoustical necessities of the theater in question.
Keywords: Room Acoustics, Hybrid Methods, Geometrical Acoustics, Numerical
Prediction.
xi
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1
Teatro das Artes, São Paulo – Palco e platéia fixos....................
4
Figura 1.2
Teatro Poeira, Rio de Janeiro – Teatro flexível, de múltiplo uso..
5
Figura 3.1
Defeitos Acústicos.......................................................................
18
Figura 3.2
Crescimento e caimento do nível de pressão sonora..................
21
Figura 3.3
O tempo ótimo de reverberação...................................................
22
Figura 3.4
Reflexão Especular…………………………………………………..
23
Figura 3.5
Caminhos de reflexão de primeira ordem em salas
retangulares.................................................................................
24
Figura 3.6
Fonte imagem de terceira ordem e caminho das reflexões
correspondentes...........................................................................
25
Figura 3.7
Traçado de um raio acústico da fonte ao volume receptor..........
25
Figura 3.8
Efeitos combinados de reflexão especular e difusa
(espalhamento)............................................................................
26
Figura 3.9
A propagação de um cone por limites físicos...............................
27
Figura 3.10 Feixe de raios cônico ou triangular...............................................
27
Compensação dos raios cônicos: ponderação máxima no centro
e mínima nas bordas....................................................................
Estreitamento de raio que ocorre tanto em feixes cônicos quanto
Figura 3.12 triangulares...................................................................................
28
Figura 3.13 Método de Raios Cônicos e Triangulares.....................................
29
Figura 3.11
28
Figura 4.1
Modelo Esquemático da Infra-Estrutura usada nas medições
experimentais................................................................................
31
Figura 4.2
Planta de Localização e Zoneamento do Galpão de Escola de
Teatro e Dança..............................................................................
31
Figura 4.3
Vistas – Frontal e lateral do galpão, anexo da Escola de Teatro
e Dança da UFPA.........................................................................
31
Figura 4.4
Vistas internas A e B do galpão, anexo da Escola de Teatro e
Dança da UFPA............................................................................
32
Figura 4.5
Vista Externa Sala de Dança da Escola de Teatro e Dança da
UFPA.............................................................................................
32
xii
Figura 4.6
Vista Interna A e B da Sala de Dança da Escola de Teatro e
Dança da UFPA.............................................................................
33
Figura 4.7
Planta da Sala com disposição de Fontes e Microfones...............
34
Figura 4.8
Geometria da Sala com disposição de Fontes e Microfones........
34
Figura 4.9
Resultados Experimentais de Tempo de reverberação................
35
Figura 4.10 Planta da Sala com disposição de Fonte e Microfones................
35
Figura 4.11 Geometria da Sala com disposição de Fonte e Microfones..........
36
Figura 4.12 Resultados de NPS…………………………………………………..
36
Figura 4.13 Modelo Computacional usado para Simulação Numérica............
38
Figura 4.14
Comparação entre os Resultados Experimentais e Numéricos
de Tempo de reverberação...........................................................
39
Figura 4.15
Comparação entre os Resultados Experimentais e Numéricos
de NPS..........................................................................................
40
Figura 4.16 Campo Acústico global da sala em dB(A).....................................
41
Figura 4.17 Campo Acústico da sala na banda de 125 Hz..............................
41
Figura 4.18 Campo Acústico da sala na banda de 250 Hz..............................
42
Figura 4.19 Campo Acústico da sala na banda de 500 Hz..............................
42
Figura 4.20 Campo Acústico da sala na banda de 1000 Hz............................
43
Figura 4.21 Campo Acústico da sala na banda de 2000 Hz............................
43
Figura 4.22 Campo Acústico da sala na banda de 4000 Hz............................
44
Figura 5.2
Vista Externa do Teatro Experimental do Pará – Waldemar
Henrique........................................................................................
Vista Interna do Teatro Experimental do Pará – Waldemar
Henrique........................................................................................
Figura 5.3
Ortofoto da Escola de Teatro e Dança da UFPA..........................
Figura 5.1
45
46
46
xiii
Figura 5.4
Geometria do Galpão da Escola de Teatro e Dança da UFPA.....
47
Figura 5.5
Geometria do Galpão com posicionamento da fonte e da malha..
49
Figura 5.6
Comparação entre o Tr de Sabine, analítico e numérico do
Galpão...........................................................................................
51
Figura 5.7
Comparação entre o Tr de Eyring, analítico e numérico do
Galpão...........................................................................................
51
Figura 5.8
Campo Acústico global do galpão.................................................
52
Figura 5.9
Campo Acústico do galpão na banda de 125 Hz..........................
52
Figura 5.10 Campo Acústico do galpão na banda de 250 Hz..........................
53
Figura 5.11 Campo Acústico do galpão na banda de 500 Hz..........................
53
Figura 5.12 Campo Acústico do galpão na banda de 1000 Hz........................
54
Figura 5.13 Campo Acústico do galpão na banda de 2000 Hz........................
54
Figura 5.14 Campo Acústico do galpão na banda de 4000 Hz........................
55
Figura 6.1
Planta Baixa do Galpão com modificações...................................
56
Figura 6.2
Proposta Arquitetônica para o Teatro Experimental da UFPA......
57
Figura 6.3
Vista interna tridimensional da sala de espetáculos vazia............
58
Figura 6.4
Vista interna tridimensional da sala de espetáculos vazia............
59
Figura 6.5
Curvas de Tr do Galpão e do Teatro Experimental......................
60
Figura 6.6
Campo Acústico global do Teatro Experimental…………………..
61
Figura 6.7
Configuração de Palco Italiano proposto para ETUFPA,
MODELO 1....................................................................................
63
Figura 6.8
Geometria do MODELO 1 com fonte e audiência.........................
64
Figura 6.9
Campo Acústico do MODELO 1 sem audiência na sala...............
64
xiv
Figura 6.10 Resultado de Tr do MODELO 1 na Simulação 1...........................
65
Campo Acústico do MODELO 1 com audiência e com forro
acústico.........................................................................................
66
Figura 6.12 Resultado de Tr do MODELO 1 nas Simulações 1 e 2.................
67
Campo Acústico do MODELO 1 com audiência e forro refletor
na parte central do teto.................................................................
67
Figura 6.14 Resultado de Tr do MODELO 1 na Simulação 3...........................
68
Campo Acústico do MODELO 1 com audiência, com forro
Figura 6.15 refletor na parte central do teto e com material de absorção
sonora nas passarelas...................................................................
Secção Longitudinal do MODELO 1 destacando os painéis
Figura 6.16
refletores suspensos.....................................................................
69
70
Figura 6.17 Resultados de Tr do MODELO 1 nas Simulações 1 e 4...............
70
Figura 6.18
Campo Acústico do MODELO 1 com audiência, com forro
acústico e painéis refletores..........................................................
71
Figura 6.19
Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 53 do
MODELO 1....................................................................................
72
Figura 6.20
Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 128
do MODELO 1...............................................................................
72
Figura 6.21
Raios colidindo na parte superior do painel refletor e no teto
antes de chegar no ponto (microfone virtual) 128 do MODELO 1.
72
Figura 6.22
Configuração de palco totalmente centralizado proposto para
TEUFPA.........................................................................................
73
Figura 6.23 Geometria do MODELO 2 com fonte e audiência.........................
74
Figura 6.24 Campo acústico do MODELO 2 sem audiência na sala...............
74
Figura 6.25 Resultado de Tr do MODELO 2 na Simulação 1...........................
75
Campo acústico do MODELO 2 com audiência e aplicação de
forro acústico.................................................................................
76
Figura 6.27 Resultado de Tr do MODELO 1 na Simulação 2...........................
77
Campo acústico do MODELO 2 com audiência e aplicação de
forro refletor na parte central do teto.............................................
77
Figura 6.29 Resultado de Tr do MODELO 2 na Simulação 3...........................
78
Campo acústico do MODELO 2 com audiência e aplicação de
forro refletor na parte central do teto e material de absorção
78
Figura 6.11
Figura 6.13
Figura 6.26
Figura 6.28
Figura 6.30
xv
sonora nas passarelas..................................................................
Seção longitudinal do MODELO 2 destacando os painéis
refletores.......................................................................................
79
Figura 6.32 Resultado de Tr do MODELO 2 nas Simulações 1 e 4................
80
Figura 6.33
Campo acústico do MODELO 2 com audiência e aplicação de
forro acústico e painéis refletores.................................................
80
Figura 6.34
Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 8 do
MODELO 2....................................................................................
81
Figura 6.35
Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 73 do
MODELO 2....................................................................................
81
Figura 6.36
Raios colidindo na parte superior do painel refletor e no teto
antes de chegar no ponto (microfone virtual) 8 do MODELO 2.....
81
Figura 6.37
Configuração do palco tipo Arena, proposta para o
TEUFPA.........................................................................................
82
Figura 6.38 Geometria do MODELO 3 com fonte e audiência.........................
83
Figura 6.39 Campo acústico do MODELO 3 sem audiência na sala...............
83
Figura 6.40 Resultado de Tr do MODELO 3 na Simulação 1..........................
84
Figura 6.31
Campo acústico do MODELO 3 com audiência e aplicação de
forro acústico................................................................................
85
Figura 6.42 Resultado de Tr do MODELO 3 nas Simulações 1 e 2.................
85
Campo Acústico do MODELO 3 com audiência e aplicação de
forro refletor na parte central do teto.............................................
86
Figura 6.44 Resultado de Tr do MODELO 3 nas Simulações 1, 2 e 3.............
87
Campo acústico do MODELO 3 com audiência e aplicação de
Figura 6.45 forro refletor na parte central do teto e material de absorção
sonora nas passarelas...................................................................
Secção Transversal do MODELO 3 destacando os painéis
Figura 6.46
refletores........................................................................................
87
Figura 6.47 Resultado de Tr do MODELO 3 nas Simulações 1 e 4................
89
Figura 6.48
Campo acústico do MODELO 3 com audiência e aplicação de
forro acústico e painéis refletores..................................................
89
Figura 6.49
Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 9 do
MODELO 3....................................................................................
90
Figura 6.50
Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 129
do MODELO 3...............................................................................
90
Figura 6.41
Figura 6.43
88
xvi
Figura 6.51
Raios colidindo na parte superior do painel refletor e no teto
antes de chegar no ponto (microfone virtual) 9 do MODELO 3.....
90
Figura 6.52
Resultados numéricos de tempo de reverberação (s) para os
MODELOS 1, 2 e 3.......................................................................
91
Figura A
Rotina “Tempo de Reverberação – TR 60”.
Figura B
Figura C
103
Cálculo do Tr do Galpão através do programa “Tempo de
Reverberação – TR 60”................................................................. 104
Cálculo do Tr do Teatro Experimental da UFPA através do
programa “Tempo de Reverberação – TR 60................................ 104
Figura D
Planta de situação da Fase 1........................................................
107
Figura E
Plantas referentes a Fase 1, salas especiais com tratamento
acústico......................................................................................... 107
Figura F
Planta de situação da Fase 2........................................................
108
Figura G
Plantas referentes à Fase 2, Teatro-Escola da UFPA..................
108
Figura H
Planta de situação da Fase 1........................................................
109
Figura I
Anfiteatro, tratamento paisagístico, programação visual e
pequenas construções de apoio.................................................... 109
Figura J
Fachadas do Teatro-Escola da UFPA.
110
xvii
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1
Tabela 5.1
Tabela 5.2
Tabela 6.1
Tabela 6.2
Materiais existentes nas superfícies da sala de testes, com seus
respectivos coeficientes de absorção sonora...............................
Materiais existentes nas superfícies do Galpão, com seus
respectivos coeficientes de absorção sonora...............................
Níveis de Pressão Sonora (NPS) correspondentes às curvas de
avaliação (NC)..............................................................................
Materiais existentes nas superfícies do Teatro Experimental,
com seus respectivos coeficientes de absorção sonora...............
Materiais inseridos sala de espetáculo do Teatro Experimental,
com seus respectivos coeficientes de absorção sonora...............
33
48
49
59
62
xviii
LISTA DE ABREVEATURAS E SIGLAS
B&K
Brüel & Kjær
dB
Decibel
ETDUFPA
Escola de Teatro e Dança da Universidade Federal do Pará
F
Fonte Sonora
Freq
Freqüência
Hz
Hertz
m
Metro
MLS
Seqüências de Comprimento Máximo
NBR
Norma Brasileira Registrada
NWS
Nível de Potência Sonora
NPS
Nível de Pressão Sonora
R
Receptor
Tr
Tempo de Reverberação
TEUFPA
Teatro Experimental da Universidade Federal do Pará
UFPA
Universidade Federal do Pará
xix
LISTA DE SÍMBOLOS
A
Área de absorção total do ambiente
DI(θ)
Índice de diretividade
Qθ
Fator de diretividade da superfície
r
Distância entre a fonte e o ponto de medição
Si
Área de cada superfície i
S
Área total das superfícies
T
Tempo de reverberação
V
Volume total de um ambiente
αi
Coeficiente de absorção sonora do material em cada superfície i
α
Coeficiente de absorção sonora médio do material das superfícies
θ
Ângulo de incidência
∑
i
Somatório
CAPÍTULO I
INTRODUÇÃO
1.1 INTRODUÇÃO GERAL
A partir século XX, observa-se que tanto os usuários quanto os apreciadores
das artes cênicas tornaram-se mais exigentes quanto à qualidade dos espetáculos.
Isto implicou em uma reestruturação na forma de apresentação dos espetáculos
fazendo com que o público se tornasse parte fundamental destes. Isso fez com que
as salas que antes possuíam uma estrutura fixa, adotassem palco e audiência
móveis. Essa mobilidade de palco e público possibilitou à sala várias novas
configurações, dependendo das características de cada espetáculo.
No caso de teatros experimentais, a estrutura física observada (incluindo as
passarelas de apoio técnico, varas de iluminação e todos os utensílios cenotécnicos
necessários em um espetáculo) é menor que aquelas utilizadas nos teatros
tradicionais e o layout da sala não é fixo como nestes, ou seja, o palco pode ocupar
qualquer lugar da sala assim como variar o seu tamanho, onde praticáveis
acompanham a desejada configuração do palco.
Um projeto de conforto acústico de um teatro experimental precisa considerar
todos os detalhes citados acima, o que não é tão simples devido as suas diversas
configurações. Nesse sentido, esse trabalho estudará algumas configurações de
palco/platéia mais usadas num teatro experimental visando uma configuração
padrão para todas as situações abordadas ou com a menor alteração possível.
A Escola de Teatro e Dança da Universidade Federal do Pará (UFPA) é uma
unidade com mais de quatro décadas de funcionamento, sendo um importante setor
da universidade, uma vez que sua existência de longa data engaja a ação
universitária à comunidade, através das artes cênicas.
Para a Escola de Teatro e Dança da UFPA (ETDUFPA) cumprir sua tarefa de
formar atores, dançarinos e técnicos capazes de inovar no domínio das artes
cênicas, é indispensável lhes oferecer espaços teatrais capazes de permitir o
desenvolvimento e o exercício de diferentes estéticas.
Capítulo I - Introdução
2
Assim, através de espaços cênicos bem estruturados e equipados,
professores e alunos poderão experimentar propostas de montagens de Teatro e
Dança das mais arrojadas às mais tradicionais, a fim de desenvolver práticas
capazes de formar tendências artísticas inovadoras funcionando como referência em
pesquisas nas artes cênicas no Pará e na Região Amazônica [Refkalefsky, 2006].
Visando o melhor aproveitamento cênico do espaço do teatro, foi realizado
primeiramente, um estudo acústico no galpão onde será instalado o Teatro
Experimental, da ETDUFPA, considerando o seu estado atual, mais precisamente
paredes, esquadrias, piso e forro, além do fato de que o ambiente estará totalmente
vazio, sem mobília e sem audiência. Foi então construído um modelo geométrico
através do qual se realizaram simulações numéricas através do programa comercial
de raios acústicos RAYNOISE. Em virtude do galpão não estar totalmente vazio, não
foi possível fazer medições no local para a validação do seu modelo computacional.
Para isso, fez-se necessária a construção de um novo modelo computacional de
uma sala de dança da ETDUFPA, e, através deste, foi possível validar o modelo do
galpão.
Em uma segunda etapa, o ambiente foi estudado com algumas alterações e
com diversas configurações de palco/platéia, a fim de se obter a configuração que
melhor satisfaz às necessidades acústicas da sala. Para isso, foram incluídas
diversas modificações nos modelos computacionais para a realização das
simulações numéricas.
Como já citado, o software comercial de raios acústicos RAYNOISE foi
utilizado na fase das simulações numéricas deste trabalho. O RAYNOISE é baseado
nos princípios da acústica geométrica, através de dois conhecidos algoritmos
computacionais, a saber, os métodos da fonte imagem especular e de traçado de
raios [Raynoise, 1993].
Capítulo I - Introdução
3
1.2 OBJETIVOS
ƒ Objetivo Geral
Desenvolver um modelo numérico de um teatro experimental real, capaz de
reproduzir seu comportamento acústico, levando-se em consideração as suas
características de palco/platéia itinerantes.
ƒ Objetivos Específicos
a) Estudar os métodos existentes para a previsão do comportamento
acústico em salas: Teoria de Acústica Geométrica/Estatística e Teoria de
Raios Acústicos/Métodos da Fonte Imagem;
b) Desenvolver um modelo virtual simplificado do galpão onde será instalado
o Teatro-Escola da UFPA;
c) Realizar medições acústicas com objetivo de validação experimental do
modelo computacional desenvolvido;
d) Com o modelo numérico validado, realizar novas simulações numéricas,
incluindo as modificações necessárias visando o melhor compromisso para as
diversas configurações de palco/platéia a serem exploradas;
e) Com base nos resultados dos objetivos anteriores, propor uma
configuração que melhor desenvolva o conforto acústico esperado para o
Teatro-Escola da UFPA.
1.3 JUSTIFICATIVA DO TRABALHO
Até meados do século XX, quando se falava em teatros imaginava-se uma
sala de espetáculos, que em sua maioria são retangulares, com grande pé-direito e
com palco à italiana (ver Fig. 1.1). Caracterizar um teatro à italiana significa
Capítulo I - Introdução
4
considerar tanto palco como platéia, fixos. Porém, a partir dos anos 70, surgiu a
necessidade de uma total exploração do espaço e, principalmente, de romper com a
estrutura e o espetáculo tradicionais. O objetivo era fazer uma transformação na
relação palco/platéia, fazendo com que o espectador se envolvesse com a ação
dramática. Para isso, seria necessário um espaço arquitetônico mais reduzido em
relação ao espaço convencional e que pudesse ser arrumado conforme as
necessidades do espetáculo, ou seja, um espaço flexível e adaptável às mais
variadas formas do espetáculo. Assim originaram-se as salas experimentais e os
espaços de múltiplo uso onde cada peça, diretor ou cenógrafo cria seu próprio teatro
(ver Fig. 1.2).
Figura 1.1 – Teatro das Artes, São Paulo – Palco e platéia fixos.
Fonte: Figura extraída do site www.arcoweb.com.br/interiores/interiores93.asp.
Acesso em 24 abr. 2006.
Capítulo I - Introdução
5
Figura 1.2 – Teatro Poeira, Rio de Janeiro – Teatro flexível, de múltiplo uso.
Fonte: Figura extraída do site www.arcoweb.com.br/arquitetura/arquitetura649.asp.
Acesso em 24 abr. 2006.
Esta nova tendência de salas teatrais levou os estudiosos da acústica a uma
nova forma de avaliação dos ambientes cênicos, visto que o teatro experimental
exige de uma sala uma diversidade de novos parâmetros, anteriormente usados
apenas em salas de concertos ou de ópera. Agora também se faz necessário
considerar a mobilidade do palco e platéia. Os teatros chamados múltiplos são
caracterizados pela possibilidade de montagem do palco em diversas posições, não
possuindo uma caixa cênica propriamente dita. Varas de cenário e iluminação,
varandas de manobra e carros contrapesados são colocados visíveis aos olhos do
espectador, distribuídos por toda a extensão do espaço possibilitando a liberdade de
escolha do local e da configuração do palco e da platéia a ser instalada.
Muitos estudos foram desenvolvidos para salas convencionais, onde se
desenvolvem atividades específicas como espetáculos teatrais e musicais. Beranek
(1973) em um de seus artigos relata as importantes contribuições para os
pesquisadores mais atuais dos estudos realizados por Wallace C. Sabine e
Frederick V. Hunt em uma época em que a capacidade de uma sala, em termos do
número de espectadores, era mais importante que o conforto acústico da mesma.
Desde então novos conceitos surgiram, porém, com a finalidade de atender todos os
seus usuários atores, músicos, críticos e principalmente os apreciadores, os quais se
tornam mais exigentes a cada dia.
Capítulo I - Introdução
6
Os estudos de salas com múltiplo uso têm tido um grande crescimento no
Brasil. Em um recente trabalho, Bistafa (2004) determina os parâmetros subjetivos
mais relevantes para salas de audição crítica tais como: salas para a palavra falada,
salas para música, estúdios de áudio e salas de audição musical, utilizando ainda
modelos numéricos computacionais para simular o comportamento acústico de tais
salas.
Esta dissertação apresenta um estudo sobre a acústica do Teatro-Escola da
UFPA que será instalado em um galpão localizado ao lado da Escola de Teatro e
Dança da UFPA, o qual se encontra em processo de restauração para posterior
transformação em um teatro experimental.
1.4 METODOLOGIA DO PROJETO
Este projeto foi divido em três importantes etapas. A primeira etapa, que faz
referência à revisão bibliográfica, tem o objetivo de verificar os trabalhos
desenvolvidos sobre o comportamento acústico de espaços fechados, todos os
parâmetros importantes a serem analisados em tais ambientes. Bem como os mais
recentes métodos computacionais que vem sendo utilizados para a predição do
comportamento acústico em salas. Por outro lado, ainda nesta etapa, foi realizado
um estudo do software comercial de raios acústico RAYNOISE para as simulações
numéricas que constituem o objeto de estudo das etapas seguintes.
Na segunda etapa foi realizado o trabalho de campo propriamente dito, o qual
constou do levantamento físico do espaço objeto do estudo, de modo a subsidiar a
construção dos modelos geométricos, e as medições de parâmetros acústicos que
caracterizam a performance do ambiente no que diz respeito à acústica de sala.
Incluída nesta etapa está a validação do modelo computacional do galpão.
Na terceira e última etapa do trabalho foi realizada diversas simulações
numéricas no galpão, dando a ele as características necessárias de um teatro
experimental, assim como a mobilidade do palco e platéia, com o objetivo de prever
a melhor performance acústica para as mais diversas configurações espaciais.
Capítulo I - Introdução
7
1.5 ESTRUTURA DOS CAPÍTULOS
O presente trabalho encontra-se estruturado em sete capítulos.
O Capítulo I apresenta uma introdução geral acerca das problemáticas
encontradas em teatros experimentais, assim como dos parâmetros necessário para
alcançar condições acústicas satisfatórias em tais ambientes. Esse capítulo também
contém os objetivos geral e específico desse trabalho, bem como a justificativa da
abordagem do tema.
O Capítulo II faz uma revisão de bibliografias recentes sobre acústica de salas
e das novas metodologias usadas na previsão do campo acústico em ambientes
fechados. Este capítulo faz citações de pesquisas realizadas em salas através de
simulações computacionais semelhante às desenvolvidas neste trabalho.
O Capítulo III trata da fundamentação teórica, com destaque para os
parâmetros importantes utilizados para caracterizar o campo acústico em ambientes
fechados, como o tempo de reverberação e o nível de pressão sonora. Trata
também, das teorias metodológicas baseadas na acústica geométrica tais como os
métodos de raios acústicos e da fonte imagem e, dos métodos híbridos de raios
acústicos.
O Capítulo IV apresenta os procedimentos metodológicos que conduziram o
presente trabalho descrevendo os procedimentos adotados e equipamentos
utilizados para a realização das medições in loco, bem como a simulação numérica
de uma sala para a validação do modelo computacional do galpão que será
adaptado para teatro experimental.
O Capítulo V apresenta as características físicas e as simulações numéricas
do galpão do Teatro-Escola da UPFA. Assim como, as análise e discussões dos
resultados obtidos fazendo uma comparação dos resultados numéricos.
No Capítulo VI apresenta-se
uma
discussão
da
proposta
acústica
arquitetônica do TEUFPA. Apresenta também, simulações numéricas de três
propostas de palco e platéia que poderão ser usados neste teatro.
Finalmente, o Capítulo VII apresenta as conclusões extraídas deste trabalho a
partir dos resultados obtidos e faz sugestões para trabalho futuros a partir deste.
CAPÍTULO II
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Nesta revisão bibliográfica foram analisados diferentes trabalhos relacionados
ao conforto acústico de ambientes fechados, como salas destinadas à palavra falada
e salas destinadas à música, às teorias usadas em acústica de salas para o cálculo
das respostas impulsivas, como Teoria de Acústica Geométrica/Estatística e Teorias
de Raios Acústicos e das Fontes Imagem, assim como exemplos de estudos do
comportamento acústico realizados em salas conceituadas e de simulações
numéricas em salas com programas do tipo traçados de raios.
Souza (1997) considera que o campo sonoro de um ambiente é conseqüência
de várias características, como dimensões e geometria da sala, absorção sonora
das superfícies envolventes, absorção e difusão do som pelos objetos, potência e
diretividade das fontes sonoras, entre outras. Segundo ele, a Acústica Geométrica
apresenta-se como a teoria mais utilizada para a simulação por computador em
Acústica de Salas, inclusive por ser a mais intuitiva em função da analogia com a
óptica.
Os métodos de simulação auxiliada por computador se apresentaram nos
últimos anos como a ferramenta mais poderosa na previsão do campo acústico de
salas, em especial aqueles baseados em raios acústicos e fonte imagem. Os
métodos da fonte imagem especular e dos raios acústicos, com diversas derivações,
servem de base para a criação de algoritmos e programas de computador (Souza,
1997). O método da fonte imagem especular assume que o som se propaga como
um raio. Esse raio se comporta como uma onda plana, embora seja considerada a
atenuação devido à divergência esférica, uma vez que o método considera que a
energia emitida pela fonte sonora é distribuída igualmente entre um número discreto
de raios sonoros. O raio, às vezes chamado de partícula, é emitido de forma
determinística ou aleatória conforme o algoritmo. Cada raio viaja à velocidade do
som e colide com as superfícies e obstáculos, onde é refletido de acordo com a lei
Capítulo II – Revisão Bibliográfica
9
de reflexão especular. Alguns algoritmos também permitem a consideração de
reflexão difusa. O nível de energia de cada raio diminui tanto nas reflexões, quanto
progressivamente devido à absorção do ar. Interrompe-se a propagação de um raio
quando a energia nele contida não for mais representativa (Souza, 1997; Gerges,
2002).
Beranek (2002) apresenta uma lista de definições para sensações subjetivas
percebidas em salas de concerto e casas de ópera, como resultado de um estudo e
entrevistas realizadas com músicos, profissionais de acústica, ouvintes e
apreciadores de concertos, tendo por objetivo o desenvolvimento de uma linguagem
comum entre músicos e profissionais de acústica. Neste trabalho foram definidos 25
termos que envolvem todos os aspectos importantes da música executada em
ambientes fechados com audiência de mais de 700 pessoas, destas as principais
definições são:
ƒ Audibilidade (“Strength” ou “Loudness”): é a energia total que alcança o
ouvinte nos primeiros 80 milisegundos. Se a intensidade do som aumenta
ou diminui cerca de 10 dB, então a audibilidade no ouvido dobra ou reduz a
metade, respectivamente.
ƒ Vivacidade e médias freqüências: a vivacidade está relacionada com o
tempo de reverberação. Uma sala com um pequeno tempo de
reverberação e chamada de morta ou seca. Este termo é muito subjetivo
corresponde ao tempo de reverberação entre 350 a 1.400 Hz, sendo esta a
região mais sensível da audição humana.
ƒ Definição ou clareza: os termos "definição" e "clareza" são sinônimos para
a mesma qualidade musical. Nomeiam o grau em que um ouvinte pode
distinguir sons em um desempenho musical. A definição é compreendida
de duas formas: horizontal, relacionado aos tons tocados na sucessão e
vertical, relacionado aos tons tocados simultaneamente.
ƒ Envolvimento (“Spaciousness”): este fenômeno origina principalmente das
reflexões laterais das salas refere-se à impressão subjetiva de estar
Capítulo II – Revisão Bibliográfica
10
“imerso” no campo acústico. Esta sensação pode ser interpretada como
resultado da transmissão de informações que atingem ambas as orelhas.
ƒ Intimidade ou Presença e Intervalo de Atraso de Tempo Inicial: a sala pode
ter intimidade quando o som refletido pelas paredes parece com o original,
tem-se a sensação de ouvir os sons musicais como se estivesse numa sala
pequena, independentemente do tamanho da sala real. Assim, a intimidade
está relacionada com a diferença entre o som direto e as primeiras
reflexões, também conhecida como Intervalo de Atraso de Tempo Inicial.
ƒ Timbre: é a qualidade do som que distingue um instrumento de outro ou
uma voz de outra. O timbre dos instrumentos não deve ser alterado pela
sala. Quando isto ocorre, diz-se que a sala introduz “coloração” ao som
(coloração tonal).
Segundo Granado e Bistafa (2003) a possibilidade de exportar a geometria
gerada em software tipo CAD para programas do tipo “traçado de raios” é muito
atraente para o arquiteto que busca simular o comportamento acústico de uma sala.
É implícito ter bom conhecimento da acústica de salas para a escolha dos
parâmetros do programa e das medidas acústicas objetivas fornecidas por este
último, a fim de se obter uma boa estimativa da qualidade acústica da sala sob
estudo.
Em uma simulação acústica de um teatro aqueles mesmos autores
apresentaram sua experiência com o programa comercial disponível de traçado de
raios (CATT-Acoustics v. 7.2 – Room Acoustics Prediction and Desktop Auralization)
no diagnóstico do desempenho acústico de salas para a palavra falada. Os
resultados obtidos entre as medições e as simulações são, no entanto, incoerentes.
Estas incoerências foram justificadas em virtude da falta de experiência do usuário
com o sistema técnico do programa, assim também, como a falta de informação
sobre os coeficientes de absorção e, principalmente, de difusão sonora dos materiais
de revestimento da sala.
Tenenbaum e Camilo (2004) realizaram um estudo sobre simulação numérica
de acústica de salas através do método híbrido, onde apresentam suas principais
vantagens comparando-se com a simulação por modelo reduzido, a saber: o baixo
Capítulo II – Revisão Bibliográfica
11
custo, a rapidez na modelagem e remodelagem da sala e no tratamento dos
resultados. A simulação é realizada através do programa comercial RAIOS 3,
desenvolvido pelos próprios autores, baseado na combinação de dois consagrados
métodos numéricos: o método de traçado de raios para simulação das reflexões
especulares e o método de transição de energia modificado para simulação das
reflexões difusas. Os autores ressaltam que, depois de validado experimentalmente
e comparado com outros softwares comerciais, o RAIOS 3 atingiu ótimos resultados.
Gade et al. (2003) apresentam o projeto “ERATO”, um grande projeto de
contexto internacional financiado pela União Européia, com o objetivo de
identificação, avaliação e revivificação da herança acústica dos teatros antigos. Em
seu trabalho, apresentam análises experimentais e numéricas realizadas no Teatro
Aspendos, na Turquia. As simulações foram realizadas através do software
comercial ODEON, onde dois modelos foram criados e analisados: um modelo
simplificado com 362 superfícies e outro detalhado com 6.049 superfícies. Vários
parâmetros para salas destinadas à música foram analisados e comparados entre os
valores medidos e os simulados (modelo simplificado e detalhado). Os resultados
concordaram na maioria dos parâmetros analisados, o que permitiu aos autores
concluir que ambos são capazes de predizer o campo acústico dos ambientes de
forma satisfatória.
Bistafa (2003) em uma pesquisa aborda o mesmo assunto que Beranek,
porém, define as mais variadas salas como salas de audição crítica. Considera que
para cada tipo de ambiente de audição crítica existem atributos acústicos subjetivos
característicos. Estes atributos não se encontram ainda totalmente definidos para a
maioria das salas de audição crítica, sendo muitos dos existentes alvos de
considerável debate e controvérsia, e, por este motivo, objeto de pesquisa e
desenvolvimento. Na mesma pesquisa, ressalta a necessidade dos arquitetos e
acústicos entenderem o significado dos termos utilizados por músicos e críticos
musicais na avaliação de atributos subjetivos de qualidade sonora em salas. Dentre
eles: audibilidade, vivacidade, calor, clareza, envolvimento, intimidade e timbre.
Gerges et al. (2004) apresentam uma revisão das grandezas psicoacústicas
usadas para quantificar a percepção humana do som em um auditório. Alguns
parâmetros acústicos foram determinados experimentalmente a partir da resposta
impulsiva da sala, com o auxílio da técnica de MLS (mais conhecida como
Capítulo II – Revisão Bibliográfica
Seqüências
de
Comprimento
12
Máximo)
e
comparados
àqueles
obtidos
numericamente, através de um programa comercial de Acústica de Raios.
Assim, mesmo não existindo um consenso formal sobre quais parâmetros
acústicos são mais importantes para a avaliação da qualidade acústica de uma sala,
sabe-se que a maioria destes parâmetros pode ser obtida através de um
processamento das respostas impulsivas do ambiente. Respostas impulsivas podem
ser medidas diretamente com um microfone em uma determinada posição da sala,
produzindo um sinal sonoro que se aproxime de um pulso no domínio do tempo
(Gerges et al., 2004).
Ainda de acordo com aqueles autores, existem três frentes teóricas usadas
em acústica de salas, dentre as quais duas podem ser úteis para o cálculo das
respostas impulsivas, a saber, a teoria de ondas acústicas e a teoria da acústica de
raios. A acústica de raios ou acústica geométrica, de uma forma mais geral, sempre
foi mais utilizada no auxílio de projetos acústicos de salas, seja através de modelos
físicos em escala reduzida, ou através de modelos computacionais. A acústica
geométrica assume que o som se comporta como raios de luz, refletindo nas
superfícies de contorno do ambiente, sendo atenuado, dependendo do coeficiente
de absorção da superfície (Gerges et al., 2004).
O uso do programa de acústica de raios requer, entretanto, certos cuidados.
Para cada ambiente simulado é necessário que se tenha absoluta certeza de que os
parâmetros, tais como número de raios e ordem de reflexão, seja bem escolhidos,
isto é, não sejam subestimados de forma a afetar o resultado final. Dessa forma, ao
realizarem uma análise computacional em um auditório, tais autores utilizaram o
software comercial RAYNOISE para fazer a simulação numérica da sala e, em
seguida, comparar seus resultados com aqueles medidos na sala. Os resultados
obtidos através do RAYNOISE, com e sem difusão sonora, foram então comparados
às medições em uma dada posição do auditório investigado, para uma dada posição
do microfone. A maior parte dos resultados dos parâmetros investigados apresentam
concordância razoável, quando foram consideradas reflexões difusas. Se os efeitos
de difusão não são considerados, os resultados numéricos tendem a divergir dos
valores experimentais (Gerges et al., 2004).
Tenenbaum e Vasconcellos (2004) realizaram um trabalho na Sala São
Paulo, a qual é reconhecida por músicos e críticos em geral por sua “boa acústica”.
Tendo dimensões similares àquelas de salas de concerto mundialmente famosas,
Capítulo II – Revisão Bibliográfica
13
tem ainda a peculiaridade de possuir acústica variável graças às inúmeras
configurações possíveis de seu teto móvel, o que é explorado por músicos e
maestros, dependendo do estilo musical executado. Citam ensaios acústicos
executados na referida sala, para uma posição da fonte, algumas posições de
ouvinte e variadas configurações de teto. Foram levantadas respostas impulsivas
binaurais com o uso de uma cabeça artificial. Os resultados mostraram que todos os
parâmetros de qualidade acústica são sensíveis às variações de configuração de
teto, sendo essa sensibilidade menor para o tempo de reverberação e maior para o
tempo de decaimento inicial, para o índice de clareza e para o tempo central. A
razão de baixos, que indica o “calor” da sala, também se mostrou bastante sensível
às modificações de forma e volume. Isso permitiu que concluissem que a afinação
da sala a partir de seu forro móvel é efetiva, estando inclusive de acordo com o
“ponto de escuta” acústico, algumas das escolhas de configuração adotadas pelos
músicos.
Em virtude do desenvolvimento dos estudos acústicos realizados em salas,
como foi apresentado nesta revisão bibliográfica, este trabalho busca contribuir com
um estudo acústico de um teatro experimental que, por sua vez, envolve o estudo de
salas com boa inteligibilidade e musicalidade, para diferentes configurações de
palco/platéia.
Para o desenvolvimento desse trabalho se fez necessário analisar três
Normas em particular:
A Norma NBR 10.151 – Avaliação do ruído em áreas habitadas, visando o
conforto da comunidade – que tem o objetivo de fixar as condições exigíveis para
avaliação da aceitabilidade do ruído em comunidades. Ela especifica um método
para a medição de ruído, a aplicação de correções nos níveis medidos (de acordo
com a duração, característica espectral e fator de pico) e uma comparação dos
níveis corrigidos, com um critério que leva em consideração os vários fatores
ambientais.
Apresenta os seguintes procedimentos de medições no interior de
edificações:
ƒ Medições nos ambientes internos devem ser efetuadas a uma distância no
mínimo 1 m das paredes, a 1,2 m acima do piso e a 1,5 m de janelas;
Capítulo II – Revisão Bibliográfica
14
ƒ Os níveis sonoros medidos em interiores devem ser a média de pelo
menos 3 posições a 0,5 m uma da outra (com a finalidade de se reduzir
distorções oriundas de ondas estacionárias).
A média aritmética das leituras determina o valor a ser tomado. E é
importante que as medições sejam efetuadas nas condições de utilização normal do
ambiente, isto é, com as janelas abertas ou fechadas de acordo seu uso normal. E
que todos os equipamentos estejam calibrados por laboratórios credenciados pelo
Governo Federal; sendo no mínimo, equipamentos do Tipo 2; que antes da medição
o medidor seja ajustado para a leitura do nível indicado na carta de calibração do
calibrador acústico.
A Norma NBR 10.152 – Níveis de Ruído Para Conforto Acústico – que tem
por objetivo fixar os níveis de ruído compatíveis com o conforto acústico em
ambientes diversos. Este norma, no que se refere às medições de ruído, segue as
disposições da NBR 10.151 e as normas brasileiras correspondentes. Apresenta
uma tabela sugerindo valores de dB(A) e NC para diversos tipos de ambientes. Para
Salas de Uso múltiplo são de 35 – 45 e 30 – 35, e, para Auditórios, Salas de
Concertos e Teatros são de 30 – 40 e 25 – 30, respectivamente. O menor valor
representa o nível sonoro para conforto, enquanto que o maior valor significa o nível
sonoro aceitável para tais finalidades.
A Norma NBR 12.179 – Tratamento Acústico em Recintos Fechados – tem
por objetivo fixar os critérios fundamentais para execução de tratamentos acústicos
em recintos fechados. O tratamento acústico, destinado ao conforto humano, implica
no conhecimento de valores das condições locais, em função do conjunto de
condições do recinto, a saber:
ƒ O nível de som exterior, em decibel;
ƒ O nível de som do recinto, em decibel (em função do gênero de atividade
deste recinto);
ƒ Planta de situação do imóvel onde se acha o recinto a ser tratado;
ƒ Plantas e cortes longitudinal a transversal do recinto;
Capítulo II – Revisão Bibliográfica
15
ƒ Especificações dos materiais empregados no recinto: de construção (P.ex.:
pisos, paredes, etc.) e de utilização (mesas, poltronas, cortinas, etc.).
O tratamento acústico do recinto compreende determinações para:
ƒ Isolamento Acústico:
-
Através do uso adequado de materiais capazes de permitir a necessária
impermeabilidade acústica, previamente fixada;
ƒ Condicionamento Acústico:
-
Pelo estudo geométrico-acústico do recinto e cálculo do tempo de
reverberação.
O estudo geométrico-acústico para auditórios, teatros, cinemas, etc., deve ser
examinar as plantas e cortes do recinto, levando em conta os materiais a serem
empregados, considerando uma ou mais fontes sonoras, previamente localizadas.
Tal estudo visa conhecer a distribuição dos sons diretos ou refletidos, de modo a
serem conseguidas, em todo o recinto, as melhores condições de audibilidade,
sendo assim:
ƒ O projetista deve utilizar as superfícies do teto para obter o reforço sonoro
necessário à boa audibilidade, e ainda eventualmente utilizar as superfícies
das paredes; para tanto deve empregar defletores (no caso de reflexão do
som orientada) ou difusores (no caso de simples distribuição do som em
todos os sentidos);
ƒ A forma geométrica do recinto pode assim sofrer modificações tanto em
planta como em corte, necessárias à boa distribuição do som;
ƒ Terminado o estudo geométrico-acústico do recinto, o cálculo do tempo de
reverberação é feito por uma das fórmulas apresentadas no Capítulo III no
item 3.2.2. Os Valores Recomendados de Tempo de Reverberação em
função do volume para diversos tipos de ambientes são apresentados na
Figura 3.3 do Capítulo III.
No capítulo seguinte poderá ser observada a fundamentação teórica da
metodologia utilizada, tanto nos trabalhos citados neste capítulo como no trabalho
desenvolvido nesta dissertação.
CAPÍTULO III
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 IMPORTANTES PARÂMETROS ACÚSTICOS PARA TEATROS
Um parâmetro importante em salas destinadas à fala, como é o caso de um
teatro, é a inteligibilidade da palavra. O ouvinte precisa, sem grandes esforços,
entender a mensagem que chega até ele. A inteligibilidade é maximizada pelo
aumento da relação sinal/ruído, a qual aumenta com a diminuição do nível de ruído
de fundo no ambiente.
Os componentes arquitetônicos destas salas – dimensões, forma, orientação
das superfícies e materiais, bem como o nível de ruído de fundo – influenciam a
inteligibilidade. Em Long (2006) encontram-se alguns requisitos fundamentais para
projetos de salas destinadas a palavra falada, cada um dos quais visando aumentar
a relação sinal/ruído para o receptor. São eles:
ƒ Audibilidade - deve haver um adequado volume de som no ambiente;
ƒ O nível sonoro deve ser relativamente uniforme;
ƒ A reverberação característica deve ser apropriada;
ƒ Deve haver uma alta relação sinal/ruído, o que implica em um baixo nível
de ruído de fundo para não interferir com o envolvimento do ouvinte;
ƒ A sala deve estar livre de defeitos acústicos tais como reflexões longas e
demoradas, ecos e ecos palpitantes, focalização (ofuscamento acústico), e
coloração tonal.
A presença de defeitos acústicos pode contribuir para uma inteligibilidade
pobre e desconforto geral dos ouvintes. Em auditórios longos, devem-se evitar áreas
de sombras acústicas, principalmente embaixo de balcões.
Existem diversos fenômenos, associados com reflexões simples e múltiplas,
que podem prejudicar a boa inteligibilidade em salas e que podem ser evitados.
Ecos, por exemplo, ocorrem quando um som refletido (com suficiente nível sonoro)
atinge um ouvinte após um dado tempo da chegada do som direto (da ordem de 50
Capítulo III – Fundamentação Teórica
17
a 80 ms). Conforme Long (2006), a causa pode ser uma simples reflexão de uma
parede do fundo de um auditório Long (2006).
Eco e reverberação, entretanto, não são sinônimos. Enquanto o primeiro é
uma repetição do som original que é distintamente perceptível pelo ouvido humano,
a reverberação é um prolongamento do som direto, a partir de múltiplas reflexões,
devendo acontecer de forma controlada, a fim de se tornar benéfica para a
qualidade acústica da sala. Na reverberação, os sons não são percebidos
separadamente, mas se a mesma for demasiadamente longa, pode dificultar
compreensão do som original (Long, 2006).
Ecos palpitantes são ecos que persistem localmente devido a múltiplas
reflexões entre planos paralelos, côncavos, ou superfícies angulares. São
percebidos por causa da capacidade do ouvido humano de distinguir com certa
facilidade sons que possuem uma forte periodicidade, como é o caso, por exemplo,
de uma onda sonora refletindo seguidamente entre duas paredes paralelas de um
corredor (Mehta et al., 1999). A Fig. 3.1 apresenta exemplos de defeitos acústicos.
Coloração tonal é a ênfase de certas freqüências ou bandas de freqüências
sobre outras. Pode ser causada pelo grande espaçamento em freqüência de modos
acústicos em uma sala (principalmente em salas pequenas) ou por materiais
absorvedores de som que retiram energia acústica da sala unicamente em uma
estreita faixa de freqüência (Long, 2006).
Focalização é o acúmulo numa sala de energia sonora em regiões localizadas
em detrimento de outras, devido, principalmente, a superfícies côncavas. Já o
sombreamento acústico é a obstrução da passagem da onda sonora, viajando da
fonte, ou de uma superfície refletora significativa, para o receptor (Long, 2006).
Cada um dos defeitos acústicos mencionados anteriormente pode prejudicar
a qualidade acústica de uma sala, porém, os mesmos podem ser evitados a partir de
um cauteloso projeto (Long, 2006).
Capítulo III – Fundamentação Teórica
18
Figura 3.1 – Defeitos Acústicos.
Fonte: Long (2006).
Quando um teatro tem características experimentais, ou seja, quando é
utilizado tanto para palavra falada quanto para música (ou ambos), tornam-se
necessários cuidados especiais, em virtude da grande diferença das condições
necessárias para uma boa sala, para uma ou outra função (música ou palavra
falada). Como princípio básico (De Marco, 1982), procura-se garantir uma boa
inteligibilidade, pois de outro modo seria impossível a comunicação verbal.
Posteriormente, o tempo de reverberação (que é o tempo necessário para o nível
sonoro decair 60 dB em uma sala, a partir de um estado estacionário) deverá ser um
pouco mais longo que o recomendado para salas destinadas à palavra.
3.1.1 Propagação Sonora em Salas: Campo Livre e Campo Difuso
De acordo com Mehta et al. (1999), o campo livre é descrito como a região do
espaço no qual o nível sonoro decai 6 dB para cada dobro da distância
(predominância do som direto da fonte), tal como acontece no espaço aberto, livre
de reflexões.
Capítulo III – Fundamentação Teórica
19
Em laboratório, condições de campo livre podem ser criadas a partir de salas
construídas especialmente para este propósito, denominadas câmaras anecóicas.
Em uma câmara anecóica todas as superfícies internas, incluindo o piso, são
cobertas com absorvedores sonoros em forma de cunhas, de modo a impedir a
formação de reflexões sonoras. Normalmente o material absorvedor do piso é
protegido por uma malha de arame estrutural. A malha estrutural é bastante
resistente para suportar o peso de equipamentos e técnicos.
Desse modo, observa-se que em um campo livre ideal todo som que atinge
um receptor advém diretamente da fonte sonora, ou seja, não há som refletido. Em
contraste, o campo sonoro em que há predominância de sons refletidos é
denominado campo reverberante. Em um campo reverberante ideal (campo difuso),
o nível sonoro é uniforme. O campo difuso é um modelo estatístico utilizado para
descrever espaços cujas dimensões são grandes o bastante e onde há uma
quantidade suficiente de modos acústicos. Neste tipo de campo sonoro há igual
densidade de energia em todos os pontos de um espaço fechado. Numa sala real,
entretanto, há regiões do espaço que apresentam características de campo livre e
outras com características de campo reverberante.
A propagação do som ao ar livre é afetada pela atenuação ao longo do
caminho de transmissão e é estimada através de correções aditivas para divergência
esférica da onda sonora, absorção do ar, reflexões, efeitos de vegetação, topografia
do solo, barreiras, além de espalhamento devido a obstáculos. Também pode ser
afetada por variações nas condições atmosféricas tais como: umidade relativa do ar
e temperatura, (Gerges, 2000).
A atenuação do nível de pressão sonora com a distância depende da
distribuição das fontes de ruído. Considerando uma fonte pontual simples, a relação
entre o nível de potência sonora NWS, o nível de pressão sonora NPS e a distância
entre a fonte e o ponto de medição r é dada pela equação 3.1 (Gerges, 2000):
NPS(θ) = NWS + DI(θ) - 20log r - 11
(3.1)
em que DI(θ) é o índice de diretividade da fonte sonora (DI(θ) = 10 logQ(θ)) e Qθ é o
fator de diretividade da fonte sonora (igual a 1 para fontes onidirecionais). Então
tem-se 6 dB de atenuação para cada duplicação da distância r.
Capítulo III – Fundamentação Teórica
20
3.1.2 Equações do Campo Difuso: Teorias de Sabine e Eyring
O tempo de reverberação é uma característica importante em uma sala. A
idéia originalmente concebida por Wallace Clement Sabine (Gerges, 2000), consiste
na existência de um tempo característico para o som atingir um nível inaudível em
uma sala. O campo sonoro dentro da sala e seu espectro dependem da absorção
das superfícies internas, além da geometria do recinto. Escolher um tempo ótimo de
reverberação para uma sala depende de seu uso.
Os fatores que determinam o tempo de reverberação são: volume, forma da
sala, tipo e forma de distribuição dos materiais de absorção sonora. De acordo com
Sabine, o tempo de reverberação Tr é definido como o tempo correspondente ao
decaimento do nível de intensidade de 60 dB (Gerges, 2000):
Tr = 0,161
V
A
(3.2)
em que, V é o volume (m3) e A é a absorção total (m2) dada pela equação:
A = ∑ αiSi
(3.3)
i
sendo Si a área das superfícies da sala (m2) e αi o coeficiente de absorção sonora
(adimensional).
A Fig. 3.2 mostra o crescimento e o decaimento do nível de pressão sonora
no interior de uma sala, em função do tempo e da quantidade de absorção sonora
presente no interior do recinto.
Capítulo III – Fundamentação Teórica
21
Figura 3.2 – Crescimento e caimento do nível de pressão sonora.
Fonte: Gerges (2000).
A equação de Sabine foi deduzida para condições de campo difuso (onde
reflexões sonoras durante o decaimento do som são suficientes para criar uma
distribuição de densidade de energia uniforme), não sendo aplicável nos casos em
que o coeficiente médio de absorção sonora é alto.
Uma modificação na equação de Sabine para ambientes de alta absorção foi
sugerida por Eyring, que considera as múltiplas reflexões das paredes como um
grupo equivalente de fontes imagens. A energia acústica em qualquer ponto consiste
na acumulação de incrementos sucessivos provenientes da fonte verdadeira
(Gerges, 2000). Então, o tempo de reverberação passa a ser calculado através da
seguinte equação:
Tr = 0,161
V
− S ln(1 − α )
(3.4)
Essa equação é mais precisa que a equação de Sabine, quando o coeficiente
médio de absorção sonora, α é grande. Normalmente, a equação de Eyring é
utilizada em salas com α superior a 20%.
3.1.3 Valores Recomendados de Tempo de Reverberação
Como mencionado anteriormente, o tempo ótimo de reverberação depende
do uso de cada sala. Assim, características de uma sala para mensagem falada são
diferentes de uma sala para música. A Fig. 3.3 apresenta o tempo ótimo de
Capítulo III – Fundamentação Teórica
22
reverberação em função do volume e de cada tipo de sala na banda de freqüência
de 500 Hz.
3.1.4 A Predição do Campo Acústico
O desenvolvimento de pequenos computadores no final do século XX permitiu
a capacidade de criar modelos matemáticos de espaços acústicos e reproduzir o
som de uma sala antes de sua construção. Deve-se ter o cuidado, entretanto, de
reconhecer as limitações dos modelos construídos. As simplificações necessárias
para a execução dos cálculos numéricos em um tempo razoável ainda produzem um
quadro imperfeito da realidade. Todavia como as sofisticações técnicas e
habilidades computacionais aumentam tais os modelos estão em constante
evolução.
Figura 3.3 – O tempo ótimo de reverberação.
Fonte: Navarro (2004).
Capítulo III – Fundamentação Teórica
23
3.1.5 Acústica Geométrica
Atualmente, a acústica geométrica apresenta-se como a teoria mais utilizada
para simulações por computador em acústica de salas. De acordo com Tenenbaum
e Camilo (2004), a acústica geométrica modela a onda sonora nas médias e altas
freqüências, admitindo os pressupostos da ótica geométrica, que admite raios
acústicos retilíneos irradiados a partir da fonte sonora. Cada um desses raios possui
as informações do espectro de potência e da distância percorrida pela onda.
Propagando-se em linha reta o raio vai sendo submetido aos efeitos
dissipativos causados pela viscosidade do meio (ar) e pelas superfícies de contorno
da sala, que incluem os fenômenos de absorção, reflexão especular e reflexão
difusa. Chama-se especular a reflexão que obedece a lei de Snell, isto é, o raio
incidente, a normal à superfície e o raio refletido por esta, estão no mesmo plano,
com o ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência, como indica a Fig. 3.4.
Figura 3.4 – Reflexão Especular.
Fonte: Tenenbaum e Camilo (2004).
Qualquer parcela da energia da onda sonora que se espalha, propagando-se
por direções distintas da especular, é considerada como reflexão não-especular, ou
reflexão difusa.
3.1.6 Método da Fonte Imagem Especular
O Método da Fonte Imagem Especular usa a fonte imagem especular virtual
para traçar os caminhos das reflexões sonoras da fonte sonora ao receptor. O som é
Capítulo III – Fundamentação Teórica
24
propagado como um raio, o qual se comporta como se fosse uma onda plana. São
então determinadas fontes imagem de primeira ordem e de ordens superiores (ver
Figs. 3.5 e 3.6). A contribuição energética de cada fonte imagem é computada
levando em consideração a distância percorrida e as atenuações ocorridas em cada
reflexão.
A Fig. 3.7 ilustra um problema simples de uma sala retangular com uma fonte
esférica no ponto S e um receptor no ponto R. As fontes imagens de primeira ordem
são construídas para o ponto S com referência a todas as paredes: S1, S2, S3 e S4
(Raynoise, 1993).
3.1.7 Método dos Raios Acústicos
O Método de Acústica de Raios assume que a energia emitida pela fonte
sonora é distribuída igualmente entre um número discreto de raios sonoros. Cada
raio tem uma energia inicial igual ao total da energia da fonte dividida por uma série
de raios. Cada um viaja à velocidade do som e colide com as paredes, piso e teto,
etc., onde é refletido de acordo com a lei de reflexão especular. O nível de energia
de cada raio decresce com as reflexões por meio da absorção das superfícies e
progressivamente com a absorção do ar. Quando a energia de um raio não for mais
representativa a propagação é interrompida (Raynoise, 1993).
Figura 3.5 – Caminhos de reflexão de primeira ordem em salas retangulares.
Fonte: Raynoise (1993).
Capítulo III – Fundamentação Teórica
25
Figura 3.6 – Fonte imagem de terceira ordem e caminho das reflexões correspondentes.
Fonte: Raynoise (1993).
São definidas as áreas ou volumes receptores para o cálculo da energia
sonora nos diferentes pontos da sala. Observa-se cada raio que cruza o volume
receptor (ver Fig. 3.7). O número de raios cruzando o volume receptor e as
contribuições de energia desses raios determinam o nível de pressão sonora.
Perdas devido à divergência esférica são incluídas como resultado da crescente
separação entre os raios enquanto eles se afastam da fonte com o passar do tempo
(Raynoise, 1993).
Figura 3.7 – Traçado de um raio acústico da fonte ao volume receptor.
Fonte: Raynoise (1993).
Capítulo III – Fundamentação Teórica
26
3.1.8 Métodos Híbridos de Raios Acústicos
Os métodos híbridos (ver Fig. 3.8) combinam a natureza determinística,
derivada do método da fonte imagem, com algumas características estatísticas do
método de raios acústicos (Souza, 1997).
Figura 3.8 – Efeitos combinados de reflexão especular e difusa (espalhamento).
Fonte: Tenenbaum e Camilo (2004).
a) Método de Raios Cônicos
No método de Raios Cônicos emite-se um grande número de cones com seus
vértices na fonte. A propagação dos cones na sala é alcançada pela aplicação de
um algoritmo de raios acústicos nos eixos dos cones. Quando um ponto receptor se
encontra entre duas reflexões consecutivas, uma fonte imagem visível é encontrada.
Sua contribuição é calculada usando divergência esférica em cone, tal como
ilustrado nas Figs. 3.9 e 3.10 (Raynoise, 1993).
Capítulo III – Fundamentação Teórica
27
Figura 3.9 – A propagação de um cone por limites físicos.
Fonte: Raynoise (1993).
Figura 3.10 - Feixe de raios cônico ou triangular.
Fonte: Raynoise (1993).
Segundo Souza (1997), surgem dois problemas: o primeiro é que o
cruzamento das seções circulares dos cones não reconstrói a onda esférica, frontal
original precisando ser ponderada. O segundo é que a frente do cone em
propagação cresce com o seu afastamento da fonte. Com isso, aumenta também a
chance deste atingir uma aresta. Quando isso ocorre, aparece o efeito chamado de
estreitamento do feixe de raios: algumas das fontes imagem visíveis serão
associadas com um caminho de reflexão errado e podem, por isso, não ser
consideradas, tornando-se fontes imagem perdidas como mostram as Figs. 3.11 e
3.12.
Capítulo III – Fundamentação Teórica
28
Figura 3.11 – Compensação dos raios cônicos: ponderação máxima no centro e mínima nas bordas.
Fonte: Raynoise (1993).
Figura 3.12 – Estreitamento de raio que ocorre tanto em feixes cônicos quanto triangulares.
Fonte: Raynoise (1993).
b) Método de Raios Triangulares
O método de Raios Triangulares é muito similar ao Método de Raios Cônicos,
mas, ao invés de emitir cones, pirâmides de base triangular são usadas para
discretizar a frente de ondas esféricas. Dessa forma, não sofre do primeiro problema
anteriormente citado, pois as pirâmides adjacentes cobrem perfeitamente a fonte
esférica. Não necessita, então, de funções para compensar a sobreposição dos
feixes de raios (ver Fig. 3.13). Já o problema de estreitamento do feixe de raios
permanece (Souza, 1997).
Capítulo III – Fundamentação Teórica
29
Figura 3.13 – Método de Raios Cônicos e Triangulares.
Fonte: Raynoise (1993).
Este capítulo apresentou o estudo teórico realizado para melhor domínio das
necessidades acústicas e das metodologias mais utilizadas de recintos fechados, e
também, dos principais parâmetros que precisam ser analisados nesta ambientes. A
partir destas informações, o capítulo IV apresenta o estudo acústico realizado em
uma sala de dança da ETDUFPA com o intuito de validar o modelo computacional
do teatro experimental.
CAPÍTULO IV
PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
4.1 EQUIPAMENTOS E PROCEDIMENTOS GERAIS DE MEDIÇÃO
Este trabalho objetiva a construção de um modelo numérico para simulação
de diversas condições acústicas de uma sala que funcionará como um teatro
experimental para a Universidade Federal do Pará (UFPA). Assim, para dar suporte
ao desenvolvimento de tal modelo, faz-se necessária a medição de uma série de
parâmetros em uma sala de testes, a fim de servirem de base para validação do
modelo
computacional.
Este
capítulo,
portanto,
apresenta
inicialmente
os
equipamentos e os procedimentos gerais utilizados nas medições acústicas na sala
de testes.
As medições foram efetuadas utilizando-se os seguintes equipamentos (Fig.
4.1):
ƒ Microcomputador;
ƒ Analisador Pulse B&K 3560C;
ƒ Amplificador de potência B&K 2716;
ƒ Fonte Dodecaédrica B&K 4296;
ƒ Tripé para o microfone;
ƒ Microfone para medição em campo difuso B&K 4942;
ƒ Calibrador para microfone B&K 4231.
4.2 COLETA DE DADOS EXPERIMENTAIS DA SALA PARA CALIBRAÇÃO DO
MODELO COMPUTACIONAL
O Teatro Experimental da UFPA será instalado em um anexo, com
características de galpão, da Escola de Teatro e Dança da UFPA (ver Figs. 4.2, 4.3
e 4.4). Atualmente, este galpão é usado como depósito de máquinas e utensílios
cenográficos. Em virtude disso, não foi possível realizar medições acústicas in loco.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 31
Figura 4.1 – Modelo Esquemático da Infra-Estrutura usada nas medições experimentais.
Fonte: Tutorial Pulse.
VISTA A
VISTA B
Figura 4.2 – Planta de Localização e Zoneamento do Galpão de Escola de Teatro e Dança.
Figura 4.3 – Vistas frontal e lateral do galpão, anexo da Escola de Teatro e Dança da UFPA.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 32
VISTA A
VISTA B
Figura 4.4 – Vistas internas A e B do galpão, anexo da Escola de Teatro e Dança da UFPA.
Para a validação do modelo computacional do galpão foram realizadas
medições acústicas em uma sala utilizada para aulas de dança, da Escola de Teatro
e Dança da UFPA (ETDUFPA). Os mesmos parâmetros empregados na simulação
numérica desta sala serão utilizados na simulação do galpão.
4.2.1 Caracterização da Sala
A sala utilizada para calibração do modelo computacional é uma das salas
para aulas de dança da Escola de Teatro e Dança da UFPA. Apresenta superfícies
extremamente refletoras como paredes em reboco pintado com espessa alvenaria,
forro em concreto pintado e piso em assoalho de madeira. Possui base retangular
com 8,62 m de largura, 11,56 m de comprimento e 4,45 m de altura, com volume de
466,50 m3 e área total das superfícies de 414,30 m2 como se observa nas Figs. 4.5 e
4.6.
Vista externa da
sala de Dança.
Figura 4.5 – Vistas externas da sala de dança da Escola de Teatro e Dança da UFPA.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 33
Figura 4.6 – Vistas internas A e B da sala de dança da Escola de Teatro e Dança da UFPA.
Durante as medições a sala estava totalmente vazia, com porta e janelas
fechadas, apresentando pequenas frestas. Suas superfícies possuem os materiais
listados na Tab. 4.1, com seus respectivos coeficientes de absorção sonora.
Tabela 4.1 – materiais existentes nas superfícies da sala de testes, com seus respectivos coeficientes
de absorção sonora.
SUPERFÍCIES
MATERIAL
PAREDES
COEF. DE ABSORÇÃO POR FREQÜÊNCIA (Hz)
125
250
500
1.000
2.000
4.000
Reboco liso
0,02
0,02
0,02
0,02
0,03
0,06
FORRO
Concreto
0,01
0,01
0,02
0,02
0,02
0,02
PISO
Madeira
0,15
0,11
0,10
0,07
0,06
0,07
0,04
0,04
0,03
0,02
0,02
-
0,14
-
0,06
-
0,10
-
JANELAS
PORTAS
Vidraça de
janela
Em madeira
Fonte: NBR 12.179 e Toro (2005).
4.2.2 Resultados Experimentais de Tempo de Reverberação (Tr)
O tempo de reverberação foi medido através do decaimento do nível de
pressão sonora da sala, a partir do seu nível de estado estacionário. As medições
foram realizadas em seis pontos diferentes da sala com diferentes alturas de
microfone. Foram realizadas três medições por ponto, para duas posições diferentes
de fonte sonora. Dessa forma, pôde-se fazer uma média que representasse o tempo
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 34
de reverberação real da sala. As Figs. 4.7 e 4.8 mostram a disposição das fontes e
dos microfones na sala.
Figura 4.7 – Planta da Sala com disposição dos Microfones.
Figura 4.8 – Geometria da Sala com disposição de Fontes e Microfones.
O tempo de reverberação foi medido nas bandas de freqüências de 125 a
4.000 Hz (oitavas). Os resultados obtidos através das medições realizadas na sala
estão apresentados na Fig. 4.9 que apresenta o tempo de reverberação médio
obtido entre os resultados para a Fonte 1, Fonte 2 e a média geral entre os dois
resultados.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 35
TEMPO DE REVERBERAÇÃO EXPERIMENTAL
5,00
Tr (s)
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Fonte 1 (s)
2,63
3,48
3,98
4,39
3,72
2,61
Fonte 2 (s)
3,39
3,36
4,04
4,25
3,61
2,63
Tr Exp (s)
3,01
3,42
4,01
4,32
3,66
2,62
FREQ (Hz)
Figura 4.9 – Resultados Experimentais de Tempo de reverberação.
4.2.3 Resultados Experimentais de Nível de Pressão Sonora (NPS)
As medições do NPS foram realizadas em trinta e cinco pontos diferentes da
sala com uma única altura de microfone (1,60 m), criando uma malha retangular
plana que representasse o volume receptor da sala com um total de trinta e cinco
pontos. Foi realizada uma medição por ponto com apenas uma única posição de
fonte sonora (Fonte 1), em um dos cantos da sala. Dessa forma, pôde-se fazer uma
média que representasse o NPS total da sala nas bandas de 125 a 4.000 Hz. As
Figs. 4.10 e 4.11 mostram a disposição da fonte e dos microfones na sala.
Figura 4.10 – Planta da Sala com disposição de Fonte e Microfones.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 36
Figura 4.11 – Geometria da Sala com disposição de Fonte e Microfones.
O NPS também foi medido nas bandas de freqüências de 125 a 4.000 Hz. Os
resultados obtidos através das medições do NPS da sala estão apresentados na Fig.
4.12, que apresenta o NPS total, além dos valores medidos para o ruído de fundo
(RF) da sala.
RESULTADOS EXPERIMENTAIS DE NPS
100
NPS (dB)
80
60
40
20
0
125
250
500
1000
2000
4000
RF (dB)
49,92
42,78
40,95
38,43
35,35
28,87
NPS Exp (dB)
91,56
98,01
87,45
89,65
87,23
82,26
Figura 4.12 – Resultados de NPS.
FREQ (Hz)
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 37
4.3 SOFTWARE COMERCIAL DE RAIOS ACÚSTICOS RAYNOISE
Análises computacionais em ambientes internos e externos têm sido
aperfeiçoadas tecnologicamente fazendo com que a modelagem de espaços
tridimensionais se torne mais precisa. Atualmente, os computadores se tornaram
capazes de calcular os mais diversos efeitos da propagação de ondas sonoras. Isso
é realizado através de métodos numéricos que transportam a realidade física para a
linguagem computacional.
O RAYNOISE é precisamente um modelo de propagação acústica em
ambientes internos, incluindo reflexão e difusão sonora, absorção das paredes e do
ar, difusão e transmissão através de paredes.
Sua metodologia é baseada nos métodos mais consagrados atualmente
(citados no Capítulo III), a saber - o método da fonte imagem, o método de raios
acústicos e o método híbrido. Nesta metodologia, cada polígono representa uma
superfície e cada superfície é associada a um a tipo de material com seu respectivo
coeficiente de absorção sonora e/ou coeficientes de difusão, dependendo se a
simulação será especular ou difusa.
Os raios são propagados matematicamente e guardam propriedades que
incluem a potência e localização da fonte sonora. Um número limitado de raios é
espalhado, onde cada raio representa um cone ou raios em forma de pirâmides de
energia, sendo irradiados a partir da fonte. Os raios propagados colidem com as
superfícies diminuindo sua energia a cada colisão. O tempo de computação
depende fortemente da quantidade de raios propagados.
Um receptor pode ser modelado como um ponto ou esfera no espaço. Em um
traçado de raios uma colisão é registrada quando um receptor cai dentro do ângulo
dos raios de uma pirâmide. Se isso não acontecer, o raio segue até se encontrar
com uma superfície.
O RAYNOISE não é o único programa que utiliza esta metodologia. No
entanto, é um programa de computação avançado, projetado para fazer simulações
que possam predizer satisfatoriamente o comportamento acústico de ambientes.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 38
4.4 MODELAGEM
ACÚSTICA
PARA
CALIBRAÇÃO
DO
MODELO
GEOMÉTRICO DE UMA SALA ATRAVÉS DO SOFTWARE COMERCIAL
RAYNOISE
O modelo geométrico foi criado no software AutoCAD e armazenado no
formato “.dxf” para, posteriormente, ser importado para o software RAYNOISE. Para
a melhor calibração do modelo, a análise computacional seguiu a mesma
metodologia da análise experimental. Foram inseridas no modelo duas fontes
onidirecionais: uma em cada canto da sala em uma das paredes laterais. Para a
análise de NPS apenas uma posição de fonte foi utilizada: a Fonte 1. Para a análise
de tempo de reverberação, as duas posições de fonte foram utilizadas, como mostra
a Fig. 4.13. Foram obtidos resultados para cada posição de fonte e, logo depois,
uma média dos dois resultados.
Figura 4.13 – Modelo Computacional usado para Simulação Numérica.
Os parâmetros utilizados nas simulações numéricas precisam ser escolhidos
com muita cautela para que estes não sejam subestimados afetando assim, o
resultado final. Por isso, foram realizadas várias simulações modificando,
principalmente, o número de raios emitidos pela fonte e a ordem de reflexão, até que
estes se estabilizassem. Os parâmetros de entrada foram:
• Importação do modelo geométrico da sala;
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 39
• Ruído de Fundo existente na sala;
• Potência em cada banda de freqüência e posição de cada fonte;
• Constante de atenuação do ar (valores contidos no programa RAYNOISE),
Temperatura de 30 °C e umidade relativa de 85%;
• Os materiais das superfícies com seus respectivos coeficientes de
absorção sonora, (ver Tab. 1);
• Convergência: o número de raios utilizado foi de 20.000, enquanto o
número de reflexões foi de 323;
• O método utilizado foi o de raios cônicos, em virtude de gastar menos
tempo que o método de raios triangulares para convergir.
4.4.1 Resultados Numéricos de Tempo de Reverberação
Os resultados obtidos de tempo de reverberação através do software
RAYNOISE foram satisfatórios (ver Fig. 4.14). No entanto, percebe-se uma pequena
diferença entre os resultados experimentais e numéricos. Nas bandas de
freqüências de 125 e 250 Hz, as mais baixas, os resultados numéricos foram
maiores que o experimental. Na banda de 500 Hz, o experimental foi maior que o
numérico e nas altas freqüências obteve-se uma grande aproximação com os
resultados experimentais. A Fig. 4.14 apresenta uma comparação entre os
resultados experimentais e os resultados numéricos a partir das Equações de
Sabine e Eyring.
COMPARAÇÃO ENTRE Tr EXPERIMENTAL x Tr NUMÉRICO
5,00
Tr (s)
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Tr Exp (s)
3,01
3,42
4,01
4,32
3,66
2,62
Tr Sabine (s)
3,31
3,80
3,72
4,33
3,66
2,53
Tr Eyring (s)
3,21
3,72
3,63
4,26
3,59
2,47
FREQ (Hz)
Figura 4.14 – Comparação entre os Resultados Experimentais e Numéricos de Tempo de
reverberação.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 40
4.4.2 Resultados Numéricos de Nível de Pressão Sonora
Os resultados obtidos de NPS também foram satisfatórios (ver Fig. 4.15).
Pode-se perceber uma pequena diferença entre os resultados nas baixas
freqüências, 125 e 250 Hz, onde o resultado numérico foi menor que o experimental.
Nas médias e altas freqüências obteve-se uma grande aproximação com os
resultados experimentais, como pode ser observado na Fig. 4.15. Isso pode ser
explicado pelo fato do software funcionar melhor nas bandas de freqüências mais
altas, as quais envolvem valores pequenos de comprimento de onda e, portanto, as
ondas sonoras são melhores aproximadas por raios.
COMPARAÇÃO ENTRE NPS EXPERIMENTAL x NPS NUMÉRICO
NPS (dB)
100,00
95,00
90,00
85,00
80,00
125
250
500
1000
2000
4000
NPS Exp (dB)
91,56
98,01
87,45
89,65
87,23
82,26
NPS Num (dB)
89,01
94,63
88,04
88,86
87,18
83,52
FREQ (Hz)
Figura 4.15 – Comparação entre os Resultados Experimentais e Numéricos de NPS.
O programa apresenta um mapeamento do NPS da sala com um diagrama de
cor que nos possibilita visualizar o campo sonoro global da sala em dB(A) e em cada
banda de freqüência analisada em dB. Esta distribuição pode ser observada nas
Figs. 4.16 a 4.22. Nestas figuras observa-se uma distribuição sonora homogênea no
ambiente, a qual possui uma atenuação com a distância menor que 3dB em todos
pontos.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 41
Figura 4.16 – Campo Acústico global da sala em dB(A).
Figura 4.17 – Campo Acústico da sala na banda de 125 Hz.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 42
Figura 4.18 – Campo Acústico da sala na banda de 250 Hz.
Figura 4.19 – Campo Acústico da sala na banda de 500 Hz.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 43
Figura 4.20 – Campo Acústico da sala na banda de 1000 Hz.
Figura 4.21 – Campo Acústico da sala na banda de 2000 Hz.
Capítulo IV – Procedimentos Metodológicos___________________________________________ 44
Figura 4.22 – Campo Acústico da sala na banda de 4000 Hz.
A partir das informações obtidas através da análise computacional desta sala
foi possível realizar a simulação numérica do galpão da ETDUFPA apresentada no
Capítulo V. A análise no galpão tem por objetivo entender o seu comportamento
acústico para comparar com os resultados obtidos após a reforma arquitetônica e da
introdução dos materiais acústicos.
CAPÍTULO V
ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS NUMÉRICOS E
ANALÍTICOS DO GALPÃO DO ETDUFPA
5.1 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO GALPÃO
A proposta do Teatro experimental da Escola de Teatro e Dança da UFPA
(ETDUFPA) diz respeito ao imóvel tombado pelo Departamento de Patrimônio
Histórico, Artístico e Cultural da Secretaria Executiva de Cultura do Estado, sendo
este, cedido por acordo entre o Centro Federal de Ensino Tecnológico – instituição
responsável pela manutenção do imóvel – e a UFPA.
Tal como mencionado no Capítulo 1 um teatro experimental é indispensável
para uma escola de teatro e dança, em virtude da necessidade de um espaço em
que os alunos possam desenvolver os mais diversos exercícios. Em Belém,
atualmente, encontra-se apenas um teatro com esta característica: o Teatro
Experimental do Pará Waldemar Henrique, cuja fachada é mostrada na Fig. 5.1 e
aspectos internos na Fig. 5.2..
Figura 5.1 – Vista externa do Teatro Experimental do Pará – Waldemar Henrique.
Fonte: Arquivo da UFPA.
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
46
Figura 5.2 – Vista interna do Teatro Experimental do Pará – Waldemar Henrique.
Fonte: Arquivo da UFPA.
A grande carência de um espaço experimental em Belém fez com que a
ETDUFPA apresentasse uma proposta desafiadora de construir um teatro
experimental na própria escola. Entretanto, para isso seria necessário adaptar o
galpão existente na escola em um espaço flexível capaz de atender às exigências
de seus usuários. A Fig. 5.3 apresenta uma vista aérea do galpão anexo ao prédio
da escola.
GALPÃO
Figura 5.3 – Ortofoto da Escola de Teatro e Dança da UFPA.
Fonte: Depto. de Arquitetura e Urbanismo da UFPA.
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
47
O galpão em estudo apresenta superfícies extremamente refletoras como:
paredes em reboco liso pintado, com espessa alvenaria; piso cimentado; e forro em
madeira envernizada, com um grande vazio por trás. Possui base retangular de
34,60 m de comprimento, 8,36 m de largura e 5,65 m de altura até o forro, com um
volume equivalente a 1.632 m3 e 1.063 m2 de área total das superfícies. A Fig. 5.4
apresenta a geometria tridimensional do galpão. Esta figura foi extraída do software
RAYNOISE, sendo que cada uma das cores observadas destaca um tipo diferente
de material das superfícies.
Figura 5.4 – Geometria do galpão da Escola de Teatro e Dança da UFPA.
Os materiais das superfícies do galpão são similares aos existentes na sala
utilizada para calibração do modelo, com exceções do piso, forro e portas, conforme
listado na Tab. 5.1.
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
48
Tabela 5.1 – Materiais existentes nas superfícies da sala, com seus respectivos coeficientes de
absorção sonora.
COEF. DE ABSORÇÃO POR FREQUÊNCIA (Hz)
SUPERFÍCIES
MATERIAL
125
250
500
1000
2000
4000
PAREDES
Reboco liso
0,02
0,02
0,02
0,02
0,03
0,06
PISO
Concreto ou cerâmico
0,01
0,01
0,02
0,02
0,02
0,02
FORRO
Madeira
0,15
0,11
0,10
0,07
0,06
0,06
JANELAS
Vidraça de janela
0,04
0,04
0,03
0,02
0,02
-
PORTAS
Em aço
0,05
0,10
0,10
0,10
0,07
0,02
DIVISÓRIA
Compensado
0,28
0,22
0,17
0,09
0,10
0,11
Fonte: NBR 12 179 e Toro, (2005).
5.2 SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO GALPÃO DA ETDUFPA
Similarmente ao modelo de calibração apresentado no Capítulo IV, o modelo
geométrico do galpão foi criado no software AutoCAD e armazenado no formato .dxf
para, posteriormente, ser importado para o software Comercial RAYNOISE.
A análise computacional do modelo seguiu a mesma metodologia de análise
usada na calibração e a excitação ficou por conta de uma única fonte sonora que
irradia a mesma quantidade de energia em todas as bandas de freqüência, com o
objetivo de avaliar a resposta de freqüência da sala investigada.
O ruído de fundo usado para a simulação computacional foi obtido através da
Norma NBR 10.152, que fixa os níveis de ruído compatíveis com o conforto acústico
em ambientes diversos. A análise foi realizada a partir dos valores de NC (Nível
Critério) recomendados para as atividades que serão desenvolvidas no espaço. O
NC de uma sala de uso múltiplo fica em torno de NC 30 – 35, onde, 30 é o nível
sonoro para conforto e 35 o nível sonoro aceitável para tal atividade. A Tab. 5.2 lista
os níveis de pressão sonora que correspondem às curvas de avaliação (NC), as
quais foram usadas para definir os valores aceitáveis de ruído de fundo para o teatro
experimental.
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
49
Tabela 5.2 – Níveis de Pressão Sonora (NPS) correspondentes às curvas de avaliação (NC).
63 Hz
125 Hz
(dB)
(dB)
15
47
36
20
50
41
25
54
44
30
57
48
35
60
52
40
64
57
45
67
60
50
71
64
55
74
67
60
77
714
65
80
75
70
83
79
Fonte: Norma NBR 10152.
Curva
250 Hz
(dB)
29
33
37
41
45
50
54
58
62
67
71
75
500 Hz
(dB)
22
26
31
36
40
45
49
54
58
63
68
72
1000 Hz
(dB)
17
22
27
31
36
41
46
51
56
61
66
71
2000 Hz
(dB)
14
19
24
29
34
39
44
49
54
59
64
70
4000 Hz
(dB)
12
17
22
28
33
38
43
48
53
58
63
69
8000 Hz
(dB)
11
16
21
27
32
37
42
47
52
57
62
68
A Fig. 5.5 mostra a geometria do galpão com a fonte sonora e uma malha
plana de microfones virtuais na altura média do ouvido de uma pessoa em pé (1,60
m), para a obtenção do campo acústico.
Figura 5.5 – Geometria do galpão com posicionamento da fonte e da malha de microfones virtuais.
Sendo assim, os parâmetros de entrada no software RAYNOISE para a
simulação do galpão totalmente vazio foram:
ƒ Importação do modelo geométrico;
ƒ Ruído de Fundo (Tab. 5.2);
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
50
ƒ Uma mesma potência em cada banda de freqüência e posição de cada
fonte;
ƒ Constante de atenuação do ar (valores contidos no software RAYNOISE),
temperatura de 30 °C e umidade relativa de 85%;
ƒ Os materiais das superfícies com seus respectivos coeficientes de
absorção sonora ver (Tab. 5.1);
ƒ Convergência: o número de raios utilizado foi de 20000, enquanto a ordem
de reflexões foi de 356;
ƒ O método utilizado foi o de raios cônicos (ver seção 4.4).
5.3 COMPARAÇÃO ENTRE RESULTADOS NUMÉRICOS E ANALÍTICOS DO
GALPÃO
Os resultados de tempo de reverberação obtidos no galpão através da
simulação numérica foram comparados aos resultados do tempo de reverberação
analítico obtidos através de uma rotina para cálculo de tempo de reverberação
(“Tempo de Reverberação – TR 60”) desenvolvido no software LabVIEW. O
LabVIEW é um software baseado na linguagem G (linguagem de programação
gráfica) que emprega ícones ao invés de texto para criar aplicativos trazendo
algumas vantagens para aplicações científicas e de engenharia, principalmente em
aplicações de aquisição e manipulação de dados. A rotina para obtenção de tempo
de reverberação criado através do LabVIEW calcula o tempo de reverberação pelas
equações de Sabine e Eyring, apresentando um gráfico de RT60 nas bandas de
freqüências de 125 Hz a 4.000 HZ. Os resultados de tempo de reverberação
analítico do galpão, assim como, a descrição do programa, podem ser encontrados
no Apêndice desta dissertação.
A Fig. 5.6 mostra uma comparação entre os resultados analíticos e os
resultados numéricos a partir da Equação de Sabine, enquanto que a Fig. 5.7 mostra
uma comparação dos resultados a partir da Equação de Eyring.
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
51
Comparação entreTr de Sabine
Analítico x Numérico
7,5
Tr (s)
6
4,5
3
1,5
0
125
250
500
1000
2000
4000
Tr ANALÍTICO
4,46
5,51
5,59
7,01
6,82
4,93
Tr NUMÉRICO
4,44
5,33
5,24
6,3
5,39
3,54
Freq (Hz)
Figura 5.6 - Comparação entre o Tr de Sabine, analítico e numérico do Galpão.
Comparação entreTr de Eyring
Analítico x Numérico
7,5
Tr (s)
6
4,5
3
1,5
0
125
250
500
1000
2000
4000
Tr ANALÍTICO
4,34
5,38
5,46
6,89
6,69
4,81
Tr NUMÉRICO
4,32
5,21
5,13
6,21
5,39
3,54
Freq (Hz)
Figura 5.7 – Comparação entre o Tr de Eyring, analítico e numérico do Galpão.
Os resultados de tempo de reverberação apresentados no software
RAYNOISE foram satisfatórios quando comparados aos resultados analíticos,
principalmente na banda de 125 Hz. Nas demais bandas, no entanto, percebe-se
certa diferença entre os mesmos, onde, os resultados numéricos apresentaram
tempos de reverberação menores que os analíticos.
O campo acústico do galpão é visualizado através de um diagrama de cores
que apresenta o nível de pressão sonora global em dB(A) e nas bandas de
freqüência de 125 a 4.000 Hz. Nas Figs. 5.8 a 5.14 pode-se visualizar como o
galpão está se comportando acusticamente e observar que, apesar de apresentar
um alto tempo de reverberação, há uma queda significativa do NPS, de
aproximadamente 6 dB, do início ao final da malha de microfones virtuais ao longo
do galpão.
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
Figura 5.8 – Campo acústico global do galpão.
Figura 5.9 – Campo acústico do galpão na banda de 125 Hz.
52
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
Figura 5.10 – Campo acústico do galpão na banda de 250 Hz.
Figura 5.11 – Campo acústico do galpão na banda de 500 Hz.
53
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
Figura 5.12 – Campo acústico do galpão na banda de 1000 Hz.
Figura 5.13 – Campo acústico do galpão na banda de 2000 Hz.
54
Capítulo V – Análise e Discussão dos Resultados Numéricos e Analíticos do Galpão da ETDUFPA
55
Figura 5.14 – Campo acústico do galpão na banda de 4000 Hz.
A proposta arquitetônica do Teatro Experimental da UFPA (TEUFPA) foi
desenvolvida visando promover um espaço capaz de satisfazer às mais diversas
necessidades de seus usuários. Sendo assim, o maior objetivo era construir um
espaço com qualidade acústica sem utilizar equipamentos eletroacústicos para isso.
Dessa forma, o Capítulo VI apresenta de forma objetiva a análise numérica da
proposta arquitetônica do teatro experimental, bem como de três propostas de
configurações de palco/platéia usadas em um teatro experimental.
CAPÍTULO VI
PROPOSTA ACÚSTICA PARA PROVÁVEIS POSIÇÕES DE PALCO E
PLATÉIA DO TEATRO EXPERIMENTAL DA UFPA
6.1 DISCUSSÃO
DA
PROPOSTA
ARQUITETÔNICA
DO
TEATRO
EXPERIMENTAL DA UFPA
A proposta arquitetônica do Teatro Experimental da UFPA (TEUFPA), por ser
desenvolvida para um prédio tombado pelo Patrimônio Público, não pode envolver
grandes alterações, principalmente na fachada do prédio. As modificações mais
evidentes realizadas no prédio foram nas janelas e portas. As janelas atuais do
galpão não são as originais da construção, por isso puderam ser retiradas. Algumas
foram totalmente vedadas e outras transformadas em portas, tal como a
configuração original da edificação. A porta de entrada foi fechada para
reconstituição de seus vãos originais.
O prédio possui dimensões acusticamente inadequadas, ou seja, comprido e
estreito demais, o que pode ocasionar defeitos acústicos na sala, tais como
reflexões prolongadas e ecos palpitantes. Assim, visando evitar a ocorrência destes
defeitos, foi feita a proposição da criação de um hall de acesso que possibilitasse
melhores proporções para a sala de espetáculos.
A Fig. 6.1 apresenta uma planta baixa do galpão. As linhas em vermelho são
paredes a serem construídas no prédio referentes ao WC feminino e masculino com
acesso externo pelas laterais, hall de entrada com recepção e vedação de portas e
janelas. Os novos acessos da sala estão indicados com uma seta.
Figura 6.1 – Planta Baixa do Galpão com modificações.
Fonte: Depto. de Arquitetura e Urbanismo da UFPA.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 57
Experimental da UFPA
A Fig. 6.2 ajuda a entender a redução obtida no volume do prédio. Além do
hall de acesso, também foi criado um mezanino, onde será instalada a sala de
iluminação e som, as passarelas que contornam todas as paredes internas da sala e
uma passarela central acompanhando o comprimento do recinto. Tais passagens
servem não apenas para circulação dos técnicos e atores, mas também de apoio na
utilização de materiais cenotécnicos, som e iluminação.
Figura 6.2 – Proposta Arquitetônica para o Teatro Experimental da UFPA.
Fonte: Depto. de Arquitetura e Urbanismo da UFPA.
O objetivo da proposta arquitetônica não é apenas apresentar uma sala bela e
inovadora para apresentações audaciosas, mas uma sala com atributos que
realmente satisfaçam as necessidades e expectativas de seus usuários, sejam eles
atores, técnicos ou espectadores. A Fig. 6.3 apresenta uma vista interna
tridimensional da sala. Nesta figura pode-se observar a disposição das passarelas
laterais e o posicionamento da passarela central apoiada em estruturas metálicas
que vão de um pilar a outro, mostrando também a inclinação do forro que
acompanha a declividade da cobertura e a parte central paralela ao piso.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 58
Experimental da UFPA
Figura 6.3 – Vista interna tridimensional da sala de espetáculos vazia.
Fonte: Depto. de Arquitetura e Urbanismo da UFPA.
As etapas do projeto do teatro experimental da UFPA, assim como, as vistas
das fachadas do teatro após a execução podem ser encontradas no Anexo.
6.2 SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO TEATRO VAZIO
As simulações realizadas para o teatro foram semelhantes àquelas para o
galpão, ou seja, foram usados os mesmos níveis de ruído de fundo, a mesma
potência sonora em cada banda de freqüência, a mesma localização da fonte e a
mesma malha plana de microfones virtuais (ver Capítulo V). Porém, fez-se
necessário considerar os novos materiais introduzidos na sala, como o piso em
madeira, o forro acústico, as passarelas metálicas e as portas em madeira
(totalmente vedadas). Os materiais das superfícies do teatro estão listados na Tab.
6.1. A sala permanece com base retangular, porém, com novas dimensões de 29,84
m de comprimento, 8,36 m de largura e 7,95 m de altura no ponto mais alto do forro,
com um volume de 1785 m3 e 1186,90 m2 de área total das superfícies.
A Fig. 6.4 mostra a geometria tridimensional da sala de espetáculo do
TEUFPA com a inserção de malha de microfones virtuais e fonte sonora.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 59
Experimental da UFPA
Figura 6.4 – Vista interna tridimensional da sala de espetáculos vazia.
Tabela 6.1 – Materiais existentes nas superfícies da sala, com seus respectivos coeficientes de
absorção sonora.
SUPERFÍCIES
MATERIAL
PAREDES
COEF. DE ABSORÇÃO POR FREQUÊNCIA (Hz)
125
250
500
1.000
2.000
4.000
Reboco liso
0,02
0,02
0,02
0,02
0,03
0,06
PISO
Madeira
0,15
0,11
0,10
0,07
0,06
0,07
FORRO
Forro Acústico
0,45
0,60
0,59
0,73
0,67
0,53
JANELAS
Vidraça de janela
0,04
0,04
0,03
0,02
0,02
-
PORTAS
Em madeira
0,14
-
0,06
-
0,10
-
DIVISÓRIAS
Gesso Acartonado
0,29
0,10
0,05
0,04
0,07
0,09
PASSARELAS
Aço
0,05
0,10
0,10
0,10
0,07
0,02
Fonte: NBR 12.179 e Toro, 2005.
Como nas simulações anteriores, os parâmetros de entrada no Software
Comercial RAYNOISE para a simulação do teatro experimental totalmente vazio
foram:
ƒ Importação do modelo geométrico do galpão;
ƒ Ruído de Fundo (ver Capítulo V, Tab. 5.2);
ƒ Uma mesma potência em cada banda de freqüência e posição de cada
fonte;
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 60
Experimental da UFPA
ƒ Constante de atenuação do ar (valores contidos no programa RAYNOISE),
Temperatura de 30 °C e umidade relativa de 85%;
ƒ Os materiais das superfícies com seus respectivos coeficientes de
absorção sonora (Tab. 6.1);
ƒ Convergência: o número de raios utilizado foi de 20000, enquanto a ordem
de reflexões foi de 84;
ƒ O método utilizado foi o de raios cônicos (ver seção 4.4).
A Fig. 6.5 mostra um gráfico comparativo entre os resultados das simulações
numéricas de tempo de reverberação (Tr) de Eyring do galpão e do teatro
experimental, ambos vazios. Através dele pode-se observar uma grande diferença
entre os tempos de reverberação em cada banda de freqüências, devido às
mudanças nas dimensões da sala e nos tipos de materiais utilizados, mesmo que a
sala ainda não apresente um tempo de reverberação ótimo. É importante ressaltar,
entretanto, que o modelo da sala ainda não conta com a absorção resultante da
platéia, até esta fase do desenvolvimento do trabalho.
Apesar de a sala apresentar boa distribuição sonora ao longo da audiência
resultando em uma queda de aproximadamente 7 dB(A) entre o inicio e o final da
platéia, pode-se observar na Fig. 6.5 que mesmo a sala tendo sido simulada com o
forro totalmente absorvedor, o Tr continua alto, com um tempo de 1,23 s na banda
de freqüências de 500 Hz.
A Fig. 6.6 mostra o campo acústico do teatro, onde o NPS global, em dB(A),
pode ser visualizado através do diagrama de cores obtido numericamente.
Comparação entre Tr Numérico de Eyring
Tr Galpão x Tr Teatro
6
Tr (s)
5
4
3
2
1
0
125
250
500
1000
2000
4000
Tr GALPÃO
4,32
5,21
5,13
6,21
5,39
3,54
Tr TEATRO
1,43
1,22
1,23
1,07
1,12
1,26
Figura 6.5 – Curvas de Tr do Galpão e do Teatro Experimental.
FREQ (Hz)
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 61
Experimental da UFPA
Figura 6.6 – Campo Acústico global do Teatro Experimental.
6.3 SIMULAÇÃO NUMÉRICA CONSIDERANDO PALCO E PLATÉIA
Após a análise computacional da sala de espetáculos do teatro experimental
vazio, a qual foi apresentada com resultados satisfatórios em virtude da introdução
de materiais que viabilizassem um melhor conforto acústico desta sala, fez-se
necessária analisá-la com a introdução da platéia. Contudo, um teatro experimental
implica em uma variedade de configurações de palco e platéia. Assim, realizou-se
um estudo com três destas disposições das muitas outras configurações propostas
para este teatro. O objetivo é alcançar uma configuração que melhor satisfaça as
múltiplas necessidades acústicas da sala.
As simulações numéricas apresentadas nesta seção foram realizadas
utilizando os mesmos parâmetros utilizados na simulação numérica da sala de
espetáculos do teatro experimental vazio, mudando-se apenas a ordem de reflexão,
que passou para 75. Sendo que, esta é ordem de reflexão máxima usada pelo
software RAYNOISE.
A Tab. 6.2 apresenta a lista de materiais, com seus respectivos coeficientes
de absorção sonora, utilizados nas simulações apresentadas nesta seção. O
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 62
Experimental da UFPA
coeficiente de absorção sonora da audiência foi obtido através de tabela, oferecida
no próprio software RAYNOISE para valores típicos de audiência.
Tabela 6.2 – Materiais existentes nas superfícies da sala, com seus respectivos coeficientes de
absorção sonora.
SUPERFÍCIES
MATERIAL
PAREDES
COEFICIENTE DE ABSORÇÃO POR FREQUÊNCIA (Hz)
125
250
500
1.000
2.000
4.000
Reboco liso
0,02
0,02
0,02
0,02
0,03
0,06
PISO
Madeira
0,15
0,11
0,10
0,07
0,06
0,07
FORRO
Acústico
0,45
0,60
0,59
0,73
0,67
0,53
JANELAS
Vidraça de janela
0,04
0,04
0,03
0,02
0,02
-
PORTAS
Em madeira
0,14
-
0,06
-
0,10
-
Gesso Acartonado
0,29
0,10
0,05
0,04
0,07
0,09
Aço
0,05
0,10
0,10
0,10
0,07
0,02
PLATÉIA
2 pessoas por m2
0,28
0,40
0,78
0,98
0,96
0,87
REFLETOR
Compensado
0.28
0.22
0.17
0.09
0.10
0.11
PASSARELAS
Sonex – Placa Soft
(3ª Simulação)
(Illbruck)
0.07
0.15
0.51
0.91
0.82
0.84
DIVISÓRIAS
E FORRO
PASSARELAS
E ESCADAS
Fonte: NBR 12.179 e Toro, 2005.
Na seção seguinte serão apresentadas as três configurações utilizadas neste
trabalho, assim como os resultados numéricos obtidos para as seguintes condições:
a) Sala com audiência e com forro acústico;
b) Sala com audiência e com forro acústico apenas na parte inclinada, sendo
que na parte central do forro foi utilizado gesso acartonado com o objetivo
de aplicá-lo como painel refletor;
c) Sala com audiência e com forro acústico apenas na parte inclinada, gesso
acartonado na parte central do forro e material de absorção sonora nas
passarelas de apoio técnico;
d) Sala com audiência, com forro acústico e com painéis refletores.
Nesta seção, serão apresentados os resultados de NPS em dB(A) e o Tr de
Eyring em segundos (s) nas bandas de 125 a 4.000 Hz para todos os modelos.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 63
Experimental da UFPA
6.3.1 Modelo 1 (Palco Italiano)
O palco Italiano é caracterizado pela disposição frontal da platéia em relação
ao palco e é o mais utilizado nos teatros tradicionais, dentre as tipologias existentes.
A Fig. 6.7 mostra uma das configurações de palco Italiano proposto para o
teatro experimental da UFPA. Em outra proposta, com esta mesma configuração, os
corredores seriam nas laterais e os assentos centralizados. Entretanto, esta é a
proposta menos aplicada em um teatro experimental, o que não invalida o estudo
realizado, pois é importante conhecer o comportamento acústico da sala em um
caso em que uma grande parte da audiência se encontra distante da fonte. Por ser
experimental, este modelo descarta a caixa cenográfica, a boca de cena e as
cortinas. A configuração de palco italiano será nomeada neste trabalho como
MODELO 1.
O MODELO 1, dentre as propostas sugeridas, apresenta assentos ao nível do
chão e em cima de praticáveis, totalizando 128 pessoas na audiência.
Figura 6.7 – Configuração de Palco Italiano proposto para ETUFPA, MODELO 1.
A Fig. 6.8 apresenta a geometria da sala de espetáculos do TEUFPA com
fonte sonora em frente à platéia e as malhas de microfones virtuais na altura média
do ouvido de uma pessoa sentada na audiência, que dista do chão 1,10 m. Estas
condições foram utilizadas em todas as simulações realizadas nesta sala para a
obtenção do campo acústico do MODELO 1.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 64
Experimental da UFPA
Figura 6.8 – Geometria do MODELO 1 com fonte e audiência.
Uma simulação considerando a sala vazia foi realizada para este modelo,
com a malha de microfones virtuais situada na mesma localização das demais
aplicadas nas simulações com audiência. A Fig. 6.9 mostra o campo acústico da
sala de espetáculos do TEUFPA com NPS em dB(A) através de um diagrama de
cores.
Figura 6.9 – Campo Acústico do MODELO 1 sem audiência na sala.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 65
Experimental da UFPA
O tempo de reverberação da sala vazia pode ser visualizado na Fig. 6.4 onde
é feita a comparação entre o Tr de Eyring do teatro experimental com o Tr do
galpão. Apesar desta simulação ser a mesma apresentada na seção 6.2, ao se
analisar a distribuição sonora da sala com as malhas de microfones virtuais na
mesma posição das malhas do MODELO 1, observa-se que há uma atenuação do
NPS com a distância de aproximadamente 5 dB(A) ), o que é bastante favorável aos
ouvintes, os quais não serão prejudicados pela distância à fonte.
a) Simulação 1 – Sala com audiência e aplicação de forro acústico
Nesta primeira simulação, a sala foi analisada com o forro totalmente
absorvedor e considerando a absorção da audiência. A Fig. 6.10 apresenta o
resultado de Tr de Eyring para este modelo. É importante ressaltar que, para esta
sala possuir uma boa inteligibilidade, é necessário um tempo de reverberação ótimo
de aproximadamente 0,85 s na banda de 500 Hz. Isso, em virtude, do volume da
sala, (ver subseção 3.1.3) que apresenta os valores recomendados de Tr em função
do volume na banda de freqüências de 500 Hz. Além de Tempo de Reverberação
Ótimo, a sala precisa de uma distribuição sonora uniforme (ver Fig. 6.11).
Tr (s) - Simulação 1
1,60
Tr (s)
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
Simulação 1 - Tr (s)
125
250
500
1000
2000
4000
1,33
1,06
0,89
0,73
0,76
0,86
FREQ. (Hz)
Figura 6.10 – Resultado de Tr do MODELO 1 na Simulação 1.
A introdução do coeficiente de absorção sonora na sala possibilitou um
resultado de Tr menor que o observado neste mesmo ambiente, quanto vazio,
porém, pode ser observado no diagrama de cores que o NPS nos últimos assentos,
reduziu aproximadamente de 2 dB(A), o que não é positivo para a qualidade
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 66
Experimental da UFPA
acústica do teatro, onde o objetivo é obter-se uma distribuição o mais homogênea
possível em toda a audiência. Em todo caso, uma variação de apenas 7 dB(A) ainda
pode ser considerada muito boa.
Figura 6.11 – Campo Acústico do MODELO 1 com audiência e com forro acústico.
Em virtude dos resultados obtidos na Simulação 1, uma segunda simulação
foi realizada na sala com o objetivo de melhorar os resultados, fazendo-se apenas
pequenas alterações nos modelos.
b) Simulação 2 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico na parte
inclinada e gesso acartonado na parte central do forro
Na Simulação 2 a sala foi analisada considerando a audiência e o forro
acústico apenas na parte inclinada do teto; na parte central do teto, ao longo de toda
a sala, foi aplicado gesso acartonado, que possui coeficiente de absorção sonora
menor (ver Tab. 6.2). Portanto, a parte central do teto poderia ser utilizada como
refletor sonoro, aumentado assim a energia sonora refletida para o fundo da sala. A
Fig. 6.12 apresenta os resultados de Tr da sala na Simulação 2 comparado aos
resultados obtidos na Simulação 1.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 67
Experimental da UFPA
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1 e 2
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,33
1,06
0,89
0,73
0,76
0,86
Simulação 2 - Tr (s)
1,42
1,27
1,05
0,88
0,89
0,98
FREQ. (Hz)
Figura 6.12 – Resultados de Tr do MODELO 1 nas Simulações 1 e 2.
Observa-se que houve um aumento no Tr da sala em virtude da redução do
coeficiente de absorção sonora de uma grande área no teto, o que conduziu á
realização de uma terceira simulação objetivando a correção do Tr da sala, além da
tentativa de se obter uma melhor distribuição sonora no ambiente, visto a mínima
diferença entre o resultado da primeira e segunda simulações (ver Figura 6.13).
Figura 6.13 – Campo Acústico do MODELO 1 com audiência e forro refletor na parte central do teto.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 68
Experimental da UFPA
c) Simulação 3 – Sala com audiência e aplicação de forro acústico na parte
inclinada, gesso acartonado na parte central do forro e material de absorção
sonora nas passarelas de apoio técnico
A sala de espetáculos do TEUFPA possui passarelas metálicas de 0,6 m para
apóio técnico que contornam as paredes internas da sala.
Através do estudo do percurso dos raios nas simulações anteriores,
observou-se que muitos raios que incidem nas passarelas são desviados de maneira
aleatória, o que possivelmente estaria interferindo na distribuição sonora da sala.
Sendo assim, com o propósito de reduzir a energia acústica contida nestes raios, foi
introduzido um material de absorção sonora tipo SONEX® nas passarelas (ver Tab.
6.2). Dessa forma, o Tr da sala também pode ser controlado.
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1, 2 e 3
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,33
1,06
0,89
0,73
0,76
0,86
Simulação 2 - Tr (s)
1,42
1,27
1,05
0,88
0,89
0,98
Simulação 3 - Tr (s)
1,10
0,96
0,83
0,67
0,69
0,77
FREQ. (Hz)
Figura 6.14 – Resultados Tr do MODELO 1 nas Simulações 1, 2 e 3.
A Fig. 6.14 apresenta os resultados de Tr obtidos através da Simulação 3.
Das três simulações realizadas para este modelo, esta foi a que mais se aproximou
do Tempo de Reverberação Ótimo da sala, citado na subseção (a), sendo o valor de
Tr em 500 Hz de 0,83 segundos. Mesmo assim, a distribuição sonora na sala não
mudou significativamente em relação às simulações anteriores (ver Fig. 6.15).
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 69
Experimental da UFPA
Figura 6.15 – Campo Acústico do MODELO 1 com audiência, forro refletor na parte central do teto e
material de absorção sonora nas passarelas.
d) Simulação 4 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico e painéis
refletores
A quarta simulação realizada para este modelo considerou as mesmas
condições da primeira simulação, no entanto, foram introduzidos na sala painéis
refletores suspensos com o objetivo de conduzir as reflexões sonoras em direção
aos últimos assentos da audiência. Dessa forma, poderia se esperar uma elevação
do NPS nesta área, tornando a distribuição sonora mais homogênea ao longo da
audiência.
A introdução dos painéis refletores na sala foi realizada como é mostrado na
Fig. 6.16, que apresenta uma seção longitudinal da sala, onde pode ser observada a
disposição dos painéis refletores no MODELO 1, a localização da audiência, da
fonte sonora (F) e da fonte imagem (F’). Percebe-se, também, uma ligeira inclinação
dos painéis, visto a necessidade de conduzir o som para as últimas filas da
audiência.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 70
Experimental da UFPA
Figura 6.16 – Secção Longitudinal do MODELO 1 destacando os painéis refletores suspensos.
Neste modelo foram inseridos 4 painéis em compensado de 10 mm de
espessura, sendo dois painéis com 2,90 m de comprimento por 2,60 m de largura e
dois painéis com 2,90 m de comprimento por 2,80 m de largura. Os coeficientes de
absorção sonora dos painéis podem ser encontrados na Tab. 6.2.
A Fig. 6.17 apresenta um confrontamento dos resultados de Tr entre as
Simulações 1 e 4, visto que a diferença entre os testes ocorrem apenas pela
introdução dos painéis. Nesta mesma figura, pode-se observar que o resultado de
Tr, já adequados na Simulação 3, apresentaram-se um pouco melhores nas baixas
freqüências com a introdução dos painéis, chegando a 0,85 s na banda de
freqüência de 500 Hz. Na Fig. 6.18, entretanto, observa-se que a distribuição do
NPS da sala não variou em relação à Simulação 1, como poderia ser esperado.
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1 e 4
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,33
1,06
0,89
0,73
0,76
0,86
Simulação 4 - Tr (s)
1,21
0,99
0,85
0,71
0,74
0,84
FREQ (Hz)
Figura 6.17 – Resultados de Tr do MODELO 1 nas Simulações 1 e 4.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 71
Experimental da UFPA
Figura 6.18 – Campo Acústico do MODELO 1 com audiência, com forro acústico e painéis refletores.
Através das análises realizadas do percurso dos raios sonoros obtidos pelo
programa de simulação, pôde-se observar que:
ƒ Os painéis estavam sendo visualizados pelo programa. As Figs. 6.19 e
6.20 mostram dois diferentes pontos de microfone, um em cada lado da
platéia e posicionados nos últimos assentos, onde é possível constatar-se
a reflexão de raios acústicos nos painéis refletores;
ƒ Ao se analisarem outros raios que atingiram estes pontos, observou-se que
a maioria destes raios, antes de chegarem ao ponto de medição, ficaram
ricocheteando na parte superior do teto e entre o teto e os painéis
refletores. Sendo assim, quando este raio chega no microfone virtual, sua
energia é insignificante, não alterando assim a distribuição sonora na sala
(ver Fig. 6.21).
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 72
Experimental da UFPA
Figura 6.19 – Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 53 do MODELO 1.
Figura 6.20 – Análise do percurso dos raios no ponto 128 do MODELO 1.
Figura 6.21 – Raios colidindo na parte superior do painel refletor e no teto antes de chegar no ponto
(microfone virtual) 128 do MODELO 1.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 73
Experimental da UFPA
6.3.2 Modelo 2 (Palco Totalmente Centralizado)
Um teatro experimental é, na realidade, um grande espaço multi-uso, por
isso a diversidade de configurações possíveis. Assim, uma outra disposição muito
utilizada neste tipo de sala é o palco totalmente centralizado, o qual ocupa toda a
largura do recinto e a platéia se divide em duas partes, uma para cada lado do
palco. Assim como o Palco Italiano, esta configuração não possui caixa cênica, nem
boca de cena, deixando toda a estrutura cenográfica visível aos olhos do
espectador. A Fig. 6.22 mostra a disposição proposta de palco totalmente
centralizado para o TEUFPA analisado neste trabalho. Esta configuração será
denominada de MODELO 2 e apresenta apenas uma fileira de cada lado com
assentos ao nível do chão, estando os outros assentos em cima de praticáveis,
totalizando uma capacidade de 105 pessoas na audiência.
Figura 6.22 – Configuração de palco totalmente centralizado proposto para TEUFPA.
A geometria da sala de espetáculos do TEUFPA, com a configuração do
MODELO 2, pode ser observada na Fig. 6.23, que apresenta a localização da fonte
sonora no meio da sala, onde estaria localizado o palco, além das malhas de
microfones virtuais, simulando a altura média do ouvido de uma pessoa sentada na
audiência, que dista do chão 1,10 m. Assim como no MODELO 1, estas condições
também foram utilizadas em todas as simulações realizadas nesta sala para a
obtenção do campo acústico do MODELO 2.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 74
Experimental da UFPA
Figura 6.23 – Geometria do MODELO 2 com fonte e audiência.
Uma simulação, considerando o ambiente vazio, também foi realizada para
este modelo, com o posicionamento das malhas de microfones virtuais na mesma
localização das demais simulações com audiência. A Fig. 6.24 mostra o campo
acústico da sala de espetáculos do TEUFPA com NPS global em dB(A), através do
diagrama de cores obtido no software RAYNOISE.
Figura 6.24 – Campo acústico do MODELO 2 sem audiência na sala.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 75
Experimental da UFPA
O valor do tempo de reverberação para a sala vazia pode ser visualizado na
Fig. 6.4. Apesar desta simulação ser equivalente àquela apresentada na seção 6.2,
ao se analisar a distribuição sonora na sala observa-se que, neste caso, a
atenuação com a distância foi de apenas 3 dB(A) ao longo da malha de microfones
virtuais.
a) Simulação 1 – Sala com audiência e aplicação de forro acústico
Na Simulação 1 do MODELO 2, a sala foi analisada com o forro totalmente
absorvedor e considerando a absorção da audiência, assim como foi realizado no
MODELO 1. A Fig. 6.25 apresenta o resultado de Tr de Eyring para este modelo, o
qual apresentou um Tr de 0,94 s na banda de 500 Hz (maior que o obtido para o
MODELO 1).
Tr (s) - Simulação 1
1,60
1,40
Tr (s)
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
FREQ (Hz)
0,20
0,00
Simulação 1 - Tr (s)
125
250
500
1000
2000
4000
1,35
1,09
0,94
0,77
0,80
0,91
Figura 6.25 – Resultado de Tr do MODELO 2 na Simulação 1.
A diferença entre o NPS do início ao final da platéia, apresentou uma variação
de aproximadamente 3,5 dB(A) (ver Fig. 6.26). Contudo a distribuição de nível
sonoro na sala tornou-se mais homogênea que a apresentada na Fig. 6.24, a que
mostra a distribuição para a sala vazia.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 76
Experimental da UFPA
Figura 6.26 – Campo acústico do MODELO 2 com audiência e aplicação de forro acústico.
b) Simulação 2 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico na parte
inclinada e gesso acartonado na parte central do forro
A Simulação 2 para este modelo foi realizada utilizando-se os mesmos
procedimentos aplicados à simulação do MODELO 1. A Fig. 6.27 mostra uma
comparação entre as Simulações 1 e 2. Neste caso, em virtude das reflexões
provenientes da parte central do teto, os resultados de Tr foram maiores que os
obtidos na Simulação 1, chegando a um valor superior a 1 s na banda de
freqüências de 500 Hz.
Assim como o que aconteceu com o MODELO 1, não houve grande
diferença na distribuição de nível de pressão sonora da sala, uma vez que a
diferença entre os níveis no início e no final da audiência permaneceu praticamente
a mesma (ver Fig.6.28).
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 77
Experimental da UFPA
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1 e 2
Tr (s)
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,35
1,09
0,94
0,77
0,80
0,91
Simulação 2 - Tr (s)
1,44
1,30
1,12
0,94
0,95
1,04
FREQ (Hz)
Figura 6.27 – Resultado Tr do MODELO 1 na Simulação 2.
Figura 6.28 – Campo acústico do MODELO 2 com audiência e aplicação de forro refletor na parte
central do teto.
c) Simulação 3 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico na parte
inclinada, gesso acartonado na parte central do forro e material de absorção
sonora nas passarelas de apoio técnico
A introdução de absorção na sala fez com que os resultados de Tr
apresentassem uma melhora significativa em todas as bandas de freqüências
analisadas. Isso pode ser observado na Fig. 6.29, onde os valores da Simulação 3
são comparados aos obtidos nas simulações anteriores. Assim como nas
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 78
Experimental da UFPA
simulações realizadas no MODELO 1, as simulações para o MODELO 2 não
apresentaram mudanças significativas na distribuição sonora da sala.
Na Fig. 6.30, pode-se visualizar no diagrama de cores que a diferença de
NPS entre o início e final das malhas de microfones virtuais permanece com um
valor aproximado de 3,5 dB(A). Isto se deve principalmente às propriedades de
reflexão sonora das paredes laterais da sala de espetáculos, resultando em grande
quantidade de raios refletidos chegando das laterais para a maior parte dos
assentos.
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1, 2 e 3
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,35
1,09
0,94
0,77
0,80
0,91
Simulação 2 - Tr (s)
1,44
1,30
1,12
0,94
0,95
1,04
Simulação 3 - Tr (s)
1,13
0,98
0,87
0,71
0,73
0,82
FREQ (Hz)
Figura 6.29 – Resultados de Tr do MODELO 2 na Simulações 1, 2 e 3.
Figura 6.30 – Campo acústico do MODELO 1 com audiência e aplicação de forro refletor na parte
central do teto e material de absorção sonora nas passarelas.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 79
Experimental da UFPA
A simulação descrita neste item foi necessária para controlar o Tr da sala,
pois a distribuição sonora já apresenta um resultado satisfatório.
d) Simulação 4 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico e painéis
refletores
A introdução dos painéis refletores na Simulação 4 foi realizada levando-se
em consideração o esquema mostrado na Fig. 6.31, que apresenta uma seção
longitudinal da sala onde podem ser observadas a disposição dos painéis refletores
no MODELO 2, a localização da audiência, da fonte sonora (F) e da fonte imagem
(F’).
Figura 6.30 – Seção longitudinal do MODELO 2 destacando os painéis refletores.
No MODELO 2 foram inseridos 4 painéis em compensado de 10 mm de
espessura, sendo dois painéis com 6,03 m de comprimento, (um com 2,60 m e outro
com 2,80 m de largura) e dois painéis com 3,70 m de comprimento (um com 2,60 m
e outro com 2,80 m de largura).
Os resultados de Tr para o no MODELO 2 não foram tão bem adequados
como os obtidos nesta mesma simulação para o MODELO 1. Entretanto, quando
comparados à Simulação 1, como mostra a Fig.6.32, observa-se que há uma
redução no Tr da sala nas baixas freqüências.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 80
Experimental da UFPA
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1 e 4
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,35
1,09
0,94
0,77
0,80
0,91
Simulação 4 - Tr (s)
1,17
1,00
0,90
0,77
0,80
0,90
FREQ (Hz)
Figura 6.32 – Resultados de Tr do MODELO 2 nas Simulações 1 e 4.
Como observado no MODELO 1, a distribuição sonora na sala com painéis
refletores apresentou resultados menos satisfatórios que os obtidos da sala sem os
painéis refletores. A Fig. 6.33 apresenta, através de um diagrama de cores, a
distribuição sonora da sala.
Apesar dos painéis refletores serem visualizados na simulação, como pode
ser constatado nas Figs. 6.34 e 6.35, observou-se que, para os pontos de medição
(microfones virtuais) escolhidos no estudo do percurso dos raios, pequenas parcelas
destes colidem nos painéis. Contudo, o número de raios que colidem entre o teto e
os painéis é muito maior que aquele verificado no MODELO 1.
Figura 6.33 – Campo acústico do MODELO 2, com audiência, aplicação de forro acústico e painéis
refletores.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 81
Experimental da UFPA
Figura 6.34 – Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 8 do MODELO 2.
Figura 6.35 – Analise do percurso dos raios no ponto 73 do MODELO 2.
Figura 6.36 – Raios colidindo na parte superior do painel refletor e no teto antes de chegar no ponto
(microfone virtual) 8 do MODELO 2.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 82
Experimental da UFPA
6.3.3 Modelo 3 (Palco tipo Arena)
Um palco tipo arena não poderia ficar de fora das propostas de palco/platéia
mais utilizadas em teatros experimentais. Esta configuração pode ser aplicada tanto
em ambientes externos, no caso de anfiteatros, como em ambientes internos.
O palco tipo arena é inserido no meio da platéia, a qual é distribuída em
todos os lados ou na circunferência do palco, podendo sua forma ser circular,
triangular, retangular, trapezoidal, etc. Nas propostas de utilização sugeridas para o
TEUFPA, constatou-se que a maioria é caracterizada como palco tipo arena, com as
mais variadas formas de palco, sendo que, na proposta analisada neste trabalho, o
palco é retangular como pode ser observado na Fig. 6.37.
Tal como nas outras propostas, toda a estrutura cenográfica fica à vista do
espectador como, por exemplo, a grelha para iluminação. Esta configuração será
denominada neste trabalho de MODELO 3. A mesma é disposta com todos os
assentos em cima de praticáveis, totalizando 128 pessoas para audiência máxima.
Figura 6.37 – Configuração do palco tipo Arena, proposta para o TEUFPA.
A geometria da sala de espetáculos do teatro, mostrada na Fig. 6.38, indica
a localização da fonte sonora no meio do ambiente e malhas de microfones virtuais
na altura média do ouvido de uma pessoa sentada na audiência, que dista do chão
1,10 m. Através desta geometria pode-se perceber como a platéia está distribuída na
sala. Diferente do que se poderia esperar dos outros dois modelos analisados
anteriormente, o palco e a platéia no MODELO 3 apresentam uma maior interação,
misturando-se como se fossem um só.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 83
Experimental da UFPA
Figura 6.38 – Geometria do MODELO 3 com fonte e audiência.
Assim como nos modelos anteriores, a simulação considerando a sala vazia
também foi realizada para este modelo, com o posicionamento das malhas de
microfones virtuais na mesma localização das demais simulações com audiência. A
Fig. 6.39 mostra o campo acústico da sala de espetáculos do TEUFPA com NPS
global em dB(A) através do diagrama de cores obtido no programa comercial
RAYNOISE.
Figura 6.39 – Campo acústico do MODELO 3 sem audiência na sala.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 84
Experimental da UFPA
O tempo de reverberação da sala vazia pode ser obtido na Fig. 6.4. Ao se
analisar a distribuição sonora na sala, observa-se que, para este modelo, a
atenuação com a distância foi de aproximadamente 6 dB(A), o qual é um valor
perfeitamente aceitável.
a) Simulação 1 – Sala com audiência e aplicação de forro acústico
Na Simulação 1 do MODELO 3, assim como em outros modelos, a sala foi
analisada com o forro totalmente absorvedor e considerando a absorção da
audiência. A Fig. 6.40 mostra o resultado de Tr de Eyring para esta simulação, a
qual apresentou um Tr menor que o obtido para os outros modelos, principalmente
quando comparado ao MODELO 2, chegando a um valor de 0,86 s na banda de
freqüências de 500 Hz.
Tr (s) - Simulação 1
1,60
1,40
Tr (s)
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
Simulação 1 - Tr (s)
FREQ (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
1,31
1,04
0,86
0,70
0,72
0,82
Figura 6.40 – Resultado de Tr do MODELO 3 na Simulação 1.
A diferença entre o NPS do início ao final das malhas de microfones virtuais,
no entanto, não apresentou resultados plenamente satisfatórios quanto os obtidos
na sala sem a audiência, chegando a um valor aproximado de 7 dB(A) (ver Fig.
6.41).
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 85
Experimental da UFPA
Figura 6.41 – Campo acústico do MODELO 3 com audiência e aplicação de forro acústico.
b) Simulação 2 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico na parte
inclinada e gesso acartonado na parte central do forro
A Simulação 2 para este modelo foi realizada aplicando-se os mesmos
procedimentos utilizados nas simulações dos modelos anteriores. A Fig. 6.42 mostra
uma comparação entre os resultados das Simulações 1 e 2, neste caso, em virtude
das reflexões provenientes da parte central do teto. Os resultados de Tr também
foram maiores que os obtidos na Simulação 1.
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1 e 2
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,31
1,04
0,86
0,70
0,72
0,82
Simulação 2 - Tr (s)
1,40
1,24
1,01
0,83
0,85
0,93
FREQ (Hz)
Figura 6.42 – Resultados de Tr do MODELO 3 nas Simulações 1 e 2.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 86
Experimental da UFPA
Outra semelhança com os demais modelos pode ser observada na
distribuição sonora da sala. A máxima variação de NPS observada na audiência
permaneceu praticamente a mesma, como pode ser visto na Fig. 6.43. A malha (de
microfones virtuais) localizada entre as escadas de acesso e a passarela de apoio
técnico apresenta o menor valor de NPS, por estar próxima de uma meia-parede,
que separa a sala de espetáculos do acesso principal (nesta área encontra-se um
grande espaço vazio).
Figura 6.43 – Campo Acústico do MODELO 3 com audiência, aplicação de forro refletor na parte
central do teto.
c) Simulação 3 – Sala com audiência, aplicação de forro acústico na parte
inclinada, gesso acartonado na parte central do forro e material de absorção
sonora nas passarelas de apoio técnico
Com a introdução de absorção na sala, os resultados de Tr apresentaram
uma melhora significativa em todas as bandas de freqüências analisadas.
Observando a Fig. 6.44, que compara os valores obtidos na Simulação 3 com os
valores obtidos nas simulações anteriores, pode-se perceber que os resultados
foram satisfatórios. Contudo, o mesmo não aconteceu na distribuição sonora da
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 87
Experimental da UFPA
sala. Na Fig. 6.45, pode-se visualizar no diagrama de cores, que a diferença de NPS
apresentou uma variação de aproximadamente 7 dB(A).
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1, 2 e 3
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,31
1,04
0,86
0,70
0,72
0,82
Simulação 2 - Tr (s)
1,40
1,24
1,01
0,83
0,85
0,93
Simulação 3 - Tr (s)
1,10
0,94
0,80
0,65
0,66
0,75
FREQ (Hz)
Figura 6.44 – Resultados de Tr do MODELO 3 nas Simulações 1, 2 e 3.
Figura 6.45 – Campo acústico do MODELO 3 com audiência e aplicação de forro refletor na parte
central do teto e material de absorção sonora nas passarelas.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 88
Experimental da UFPA
d) Simulação 4 – Sala com audiência e aplicação de forro acústico e painéis
refletores
A introdução dos painéis refletores na sala foi realizada de acordo com o
esquema apresentado na Fig. 6.46, a qual apresenta uma seção transversal da sala
onde podem ser observadas a disposição dos painéis refletores no MODELO 3, a
localização da audiência, da fonte sonora (F) e da fonte imagem (F’). Neste modelo,
os painéis foram inseridos com o objetivo de valorizar os assentos localizados nas
extremidades da sala, ou seja, nos pontos mais distantes da fonte.
Figura 6.46 – Secção Transversal do MODELO 3 destacando os painéis refletores.
No MODELO 3 foram inseridos 2 painéis em compensado de 10 mm de
espessura, sendo um com 2,40 m de comprimento por 6,51 m de largura e os outros
com 1,82 m de comprimento por 6,51 m de largura.
Os resultados de Tr no MODELO 3 foram melhores que os obtidos nesta
mesma simulação com os outros modelos, principalmente quando comparado com
ao MODELO 1.
Na Fig. 6.47 observa-se que há uma redução do Tr da sala nas baixas
freqüências e, do mesmo modo que ocorreu com os outros modelos, os resultados
em altas freqüências foram bem próximos.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 89
Experimental da UFPA
Tr (s)
Tr (s) - Comparação entre Simulações 1 e 4
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Simulação 1 - Tr (s)
1,31
1,04
0,86
0,70
0,72
0,82
Simulação 4 - Tr (s)
1,21
0,98
0,82
0,68
0,71
0,80
FREQ (Hz)
Figura 6.47 – Resultados de Tr do MODELO 3 nas Simulações 1 e 4.
Como já havia sido observado nos MODELOS 1 e 2, a introdução dos painéis
refletores na modelagem não surtiu o efeito esperado na distribuição sonora da sala
(ver Fig. 6.48).
Apesar dos painéis refletores serem visualizados na simulação, como
indicado nas Figs. 6.49 e 6.50, notou-se nesta modelagem que muitos raios colidem
entre o teto e os painéis (ver Fig. 6.51), antes de alcançarem os pontos de medição
(microfones virtuais), sendo observado o mesmo comportamento para os outros
exemplos.
Figura 6.48 – Campo acústico do MODELO 3 com audiência e aplicação de forro acústico e painéis
refletores.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 90
Experimental da UFPA
Figura 6.49 – Análise do percurso dos raios no ponto (microfone virtual) 9 do MODELO 3.
Figura 6.50 – Análise do percurso dos raios no ponto 129 do MODELO 3.
Figura 6.51 – Raios colidindo na parte superior do painel refletor e no teto antes de chegar no ponto
(microfone virtual) 9 do MODELO 3.
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 91
Experimental da UFPA
6.4 RESULTADOS GERAIS
Esta seção apresenta uma comparação entre os resultados simulados de
tempo de reverberação (Tr) obtidos para os três modelos analisados neste trabalho.
O mesmo não será realizado para os resultados de NPS em virtude de não haver
diferenças significativas no decorrer das simulações feitas para os três modelos.
6.4.1 Comparação entre os Resultados dos Três Modelos
Na Fig. 6.52 observa-se a comparação entre os valores de Tr obtidos nas
simulações realizadas para as configurações de palco e platéia estudadas neste
trabalho. Nesta figura pode-se observar que não houve diferença significativa entre
os resultados, entretanto, o MODELO 3 apresenta os melhores resultados de Tr em
todas as simulações, mesmo possuindo a mesma capacidade de assentos do
MODELO 1, além de fazer com que os ouvintes estejam o mais próximo possível do
palco. É importante ressaltar que o MODELO 2 apresentou a melhor distribuição do
NPS na sala.
Comparação entre os Resultados dos Modelos 1, 2 e 3
Tr - Simulação 2
1,60
1,40
1,40
1,20
1,20
1,00
1,00
Tr (s)
Tr (s)
Tr - Simulação 1
1,60
0,80
0,60
0,60
0,40
0,40
0,20
0,20
0,00
0,80
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
125
250
500
1000
2000
4000
MODELO 1
1,33
1,06
0,89
0,73
0,76
0,86
MODELO 1
1,42
1,27
1,05
0,88
0,89
0,98
MODELO 2
1,35
1,09
0,94
0,77
0,80
0,91
MODELO 2
1,44
1,30
1,12
0,94
0,95
1,04
MODELO 3
1,31
1,04
0,86
0,70
0,72
0,82
MODELO 3
1,40
1,24
1,01
0,83
0,85
0,93
FREQ (Hz)
Tr - Simulação 3
FREQ (Hz)
Tr - Simulação 4
1,60
1,20
1,00
0,80
Tr (s)
Tr (s)
1,40
0,60
0,40
0,20
0,00
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
125
250
500
1000
2000
4000
MODELO 1
1,10
0,96
0,83
0,67
0,69
0,77
MODELO 1
1,21
0,99
0,85
0,71
0,74
0,84
MODELO 2
1,13
0,98
0,87
0,71
0,73
0,82
MODELO 2
1,17
1,00
0,90
0,77
0,80
0,90
MODELO 3
1,10
0,94
0,80
0,65
0,66
0,75
MODELO 3
1,21
0,98
0,82
0,68
0,71
0,80
FREQ (Hz)
Figura 6.52 – Resultados numéricos de Tr (s) para os MODELOS 1, 2 e 3.
FREQ (Hz)
Capítulo VI – Proposta Acústica para Prováveis Posições de Palco e Platéia do Teatro 92
Experimental da UFPA
As quatro simulações foram realizadas para cada modelo com o objetivo de
se obter uma configuração que melhor satisfizesse as necessidades acústicas da
sala.
A Simulação 3 foi a que apresentou os melhores resultados em termos
acústicos para a finalidade deste ambiente. Vale ressaltar que o modelo em questão
considera a audiência máxima do ambiente em estudo (onde há pessoas sentadas
em assentos sobre praticáveis), forro acústico na parte inclinada do teto, forro tipo
gesso acartonado na parte central do teto e material de absorção sonora nas
passarelas. A inserção dos elementos citados (forros) ocasiona a menor
interferência física possível na sala de espetáculos.
CAPÍTULO VII
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
7.1 CONCLUSÕES
O presente trabalho visa contribuir para o avanço na qualidade de projetos
acústico-arquitetônicos de ambientes de audição crítica, tais como, salas para
palavra falada, cantada e de audição musical, como é o caso de salas com múltiplos
usos.
Através do desenvolvimento desta dissertação pôde-se perceber a dificuldade
de encontrar trabalhos relacionados com teatros experimentais. Em sua maioria, os
trabalhos encontrados são baseados em teatros clássicos, salas concerto e casas
de ópera. Porém, muitos trabalhos apresentam a mesma metodologia usada nesta
dissertação.
A predição do campo acústico em salas através de modelos geométricos,
baseados em métodos como da fonte imagem especular, de raios acústicos e
híbridos, não é apresentada aqui como uma novidade tecnológica, mas, como um
recurso que tem facilitado o cálculo numérico em ambientes, o qual tem se mostrado
favorável, em virtude de fornecer resultados satisfatórios quando comparados aos
resultados dos sistemas reais.
Assim, neste trabalho utilizou-se o software comercial RAYNOISE para
simular um ambiente destinado a funcionar como um teatro experimental, tendo
apresentado resultados muito próximos aos resultados experimentais.
Mesmo não sendo possível a realização das medições no galpão real foi
importante a utilização de um salão de dança da ETDUFPA para a calibração do
modelo computacional, o que permitiu a obtenção de ótimos resultados, tanto de
NPS quanto de Tr. Estes resultados, depois de comparados com as medições,
apresentaram pequenas diferenças, principalmente, nas bandas de 125 e 250 Hz
Isto, entretanto, já era esperado uma vez que o RAYNOISE, por ser baseado na
acústica de raios, pode apresentar resultados divergentes da realidade na região de
baixas freqüências, onde o comprimento de onda do som é grande, impedindo que
Capítulo VII – Conclusões e Recomendações
94
as ondas sonoras, nesta faixa de freqüências, sejam aproximadas satisfatoriamente
pela teoria de raios acústicos, a qual não é capaz de lidar com fenômenos tais como
a difração, por exemplo.
Assim, transformar o galpão da ETDUFPA em um teatro experimental foi um
grande desafio, não simplesmente por se tratar de prédio já existente, mas por se
tratar de uma edificação antiga que faz parte do entorno de um patrimônio público.
Por isso, a ação de desenvolver um projeto acústico para uma sala como esta
representa um desafio ainda maior, pois além dos parâmetros acústicos a serem
analisados para suprir as necessidades de seus usuários, existe também uma
limitação física, não se pode interferir na estrutura física de um prédio tombado pelo
patrimônio público.
Outra dificuldade encontrada no desenvolvimento deste estudo foi o fato de
que em um teatro experimental há grande mobilidade do palco e da platéia Além
disso, as varas de cenário e iluminação, varandas de manobra e carros
contrapesados permanecem visíveis aos olhos do espectador. Tal mobilidade chega
a ser tamanha que as estruturas de apoio técnico são usadas nos espetáculos pelos
próprios atores.
As poucas interferências propostas com o objetivo de melhorar a qualidade
acústica da sala, tais como a redução do comprimento da sala, a substituição do
piso e portas, vedação das janelas e a substituição do forro existente por forro
acústico foram suficientes para reduzir significativamente o tempo de reverberação
da mesma, ainda que um tempo de reverberação ótimo não tenha sido plenamente
alcançado.
Os três modelos apresentados no Capítulo VI, o quais foram escolhidos para
desenvolvimento das simulações computacionais, são os mais usados em teatros
experimentais, embora seja possível considerar que o MODELO 1 (palco italiano),
que por ser o mais comum dentre as possibilidades estudadas, sendo até mesmo
encontrado nos teatros tradicionais na maioria das vezes, acaba sendo a
configuração menos utilizada. No entanto, a análise desta configuração foi
importante neste estudo, pois se a sala respondesse bem nesta configuração
provavelmente responderia melhor nas outras configurações, hipótese esta que se
confirmou durante o desenvolvimento deste trabalho. A razão para isto reside no fato
de que o MODELO 1 apresenta uma configuração na qual a maior parte da
audiência está no mesmo nível e apenas os últimos assentos escalonados em cima
Capítulo VII – Conclusões e Recomendações
95
de praticáveis. Desta forma, grande parte da platéia permanece distante da fonte
sonora, passando a depender, portanto, das reflexões primárias para obter uma
distribuição sonora mais homogênea. No entanto, os resultados apresentados por
este modelo foram melhores que o esperado, apesar de a parcela final da audiência
receber um NPS aproximadamente 7 dB(A) abaixo dos ouvintes localizados nos
pontos mais próximos da fonte sonora.
A atenuação do NPS com a distância, obtida no MODELO 2 foi melhor que
aquelas apresentadas nos MODELOS 1 e 3, porém, os resultados de Tr destes
últimos foram melhores que os obtidos nas simulações realizadas para o MODELO
2.
Tal como o MODELO 1, o MODELO 3 apresentou uma variação de NPS com
a distância de aproximadamente 7 dB(A). No entanto, este valor foi constatado
apenas para uma pequena parte da audiência, na maior parte da audiência a
atenuação com a distância não ultrapassou o valor de 5 dB(A). Este modelo também
forneceu os melhor resultados de tempo de reverberação em todas as simulações.
Finalmente, de todas as simulações realizadas neste trabalho para as três
configurações, a Simulação 3 apresentou os melhores resultados, sendo suas
características sugeridas como soluções a serem implementadas no galpão real, a
fim de satisfazer as necessidades acústicas do almejado Teatro Experimental da
UFPA.
7.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
A
análise
pós-ocupacional
do
teatro
experimental,
assim
como,
o
acompanhamento da execução da adaptação do galpão para teatro experimental,
são possibilidades de continuidade desta pesquisa. Desta forma, a análise
experimental poderia ser realizada no próprio teatro, a partir da obtenção do tempo
de reverberação e da distribuição de nível de pressão sonora da sala, seguindo a
metodologia utilizada neste trabalho. Os resultados das medições poderiam ser
então comparados àqueles obtidos neste trabalho, a fim de serem propostas
modificações que se fizessem necessárias no modelo numérico desenvolvido, o que
permitiria seu aprimoramento para a realização de estudos futuros.
Capítulo VII – Conclusões e Recomendações
96
Finalmente, propõe-se a realização de simulações de parâmetros acústicos
em outras salas da cidade de Belém-PA, tais como, aquelas de teatros tradicionais e
conceituados, como o Teatro da Paz. Este teatro, por exemplo, é o mais importante
do Estado do Pará e um dos mais conceituados do Brasil. Ostenta e simboliza a
riqueza dos tempos áureos da borracha. Possui sala de espetáculos com 1.100
lugares, obedecendo ao critério teatral italiano. E, sendo conhecido por ter a melhor
acústica das casas do gênero, é palco das mais conceituadas apresentações
(Acervo PARATUR).
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101
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APÊNDICE
Rotina Criada no software Labview para Determinação do Tempo de
Reverberação
APÊNDICE
103
DESCRIÇÃO DA ROTINA
A rotina “Tempo de Reverberação – TR 60” calcula o tempo de reverberação
[s] através das fórmulas de Sabine e Eyring, sendo necessário inserir as dimensões
da sala, isto é, comprimento [m], largura [m] e altura [m], obtendo como resultados
iniciais o volume [m3] e área total [m2]. De acordo com cada superfície do recinto, o
programa possibilita ao usuário inserir até dez tipos de materiais diferentes, com
suas respectivas áreas e coeficientes de absorção sonora em bandas de oitava, de
125 a 4000 Hz, podendo ser obtido, além dos tempos de reverberação, o coeficiente
de absorção médio e a absorção total [sabines], em cada banda de freqüência. O
programa apresenta um gráfico que possibilita a visualização das curvas referentes
aos tempos de reverberação [s], como pode ser observado na Fig A.
Figura A – Rotina “Tempo de Reverberação – TR 60”.
O tempo de reverberação calculado para o galpão e para o teatro
experimental através do programa “Tempo de Reverberação – TR 60”, ambos
vazios, pode ser observado nas Figuras B e C.
APÊNDICE
Figura B – Cálculo do Tr do Galpão através do programa “Tempo de Reverberação – TR 60”.
Figura B – Cálculo do Tr do Teatro Experimental da UFPA através do programa “Tempo de
Reverberação – TR 60
104
ANEXO
Etapas de Desenvolvimento do Projeto do Teatro Experimental da UFPA
ANEXO
106
Etapas de Desenvolvimento do Projeto do Teatro Experimental da UFPA
As fases que serão apresentadas nas Figuras D – J foram desenvolvidas
dentro do projeto intitulado “Estudo Multidisciplinar para Desenvolvimento e
Implantação do Centro de Pesquisa em Arte Cênica: Teatro-Escola da Universidade
Federal do Pará”, o qual reuniu em sua equipe de trabalho especialistas de vários
departamentos, tais como, Depto. de Arquitetura, Engenharia Mecânica, Engenharia
Elétrica, dentre outros.
O Projeto foi dividido em três fases distintas:
• FASE 01: consistirá na reforma do 1º pavimento, onde se localizam as
salas de corpo e um (1) banheiro, sala de interpretação e a sala de apoio
técnico, além do mezanino, destinado para a sala de iluminação e som (ver
Figuras D e E).
• FASE 02: o pavimento térreo será destinado a uma (1) sala de
espetáculos, 2 (dois) banheiros, um (1) hall de acesso, uma (1) sala de
marcenaria, uma (1) sala destinada ao camarim, um (1) café e uma (1)
bilheteria e no 1º pavimento localizar-se-á uma passarela percorrendo toda
a sala de espetáculo e uma (1) sala de iluminação e som (ver Figuras F e
G).
• FASE 03: referente aos banheiros externos e a área lateral esquerda livre
do galpão, que atualmente serve de estacionamento. Serão reformados os
banheiros externos e será construído um anfiteatro composto de um projeto
paisagístico (ver Figuras H e I). A Figura J apresenta a proposta de
Fachadas para o teatro Experimental.
As informações apresentadas neste anexo foram extraídas do Dossiê do
Projeto do Teatro-Escola da Universidade Federal do Pará.
ANEXO
107
FASE 1
Figura D – Planta de situação da Fase 1.
BHO
L ABO RAT Ó RIO
DE CO RPO
A= 9 2 , 7 5 m 2
D E SC E
A = 2 ,8 6 m 2
H A LL
A= 6 ,9 2 m
2
SALA DE
APOIO
T ÉC NICO
A = 1 2 ,7 0 m
L A B O R A T Ó R IO
DE VOZ
A = 7 4 ,0 4 m 2
2
P L A N T A B A IX A
1 ° P A V IM E N T O
M E Z A N IN O
(IL U M ./ S O M )
A=
3 5 ,4 6
m2
PLAN T A BAIXA
M E S A N IN O E 1 ° P A V IM E N T O
Figura E – Plantas referentes a Fase 1, salas especiais com tratamento acústico.
ANEXO
108
FASE 2
Figura F – Planta de situação da Fase 2.
PASSAR ELA
ESC ADA DE
MAR INHEI RO
DE S C E
SAL A D E
IL UM IN AÇÃO E
SO M
ESCAD A DE
MARINH EIRO
PA S SA R EL A
A =35.55m
PASSAR EL A
ESCAD A D E
MAR IN HEIRO
2
DE SC E
P LAN TA B AIXA DO T EATR O-M EZA NIN O
SOBE
T EATRO
2
A= 237,06m
P ROJ EÇÃO PASS ARELA
W C FEM .
HAL L DE
ACESSO
PR OJ EÇ ÃO MEZ A NI N O
es cad a de
m ari n h eir o
SOBE
PLA N TA BA IXA DO TEA TRO
Figura G – Plantas referentes à Fase 2, Teatro-Escola da UFPA.
W C M ASC.
ANEXO
109
FASE 3
Figura H – Planta de situação da Fase 1.
BILHETERIA
E
CAFÉ
N
ANFI-TEATRO
ANTIGA ESCOLA DE
DEPÓSITO
ARTÍFICES E
APRENDIZES
Trav. Jerônimo Pimentel
TEATRO
Trav. Dom Romualdo de Seixas
Figura I – Anfiteatro, tratamento paisagístico, programação visual e pequenas construções de apoio.
ANEXO
110
FACHADAS
FACHADA FRONTAL -PROPOSTA
FACHADA LATERAL ESQUERDA
FACHADA LATERAL DIREITA
Figura J – Fachadas do Teatro-Escola da UFPA.