2.5.1 Condicionamento Acústico
Substituir um forro refletivo por um forro com um alto coeficiente de absorção sonora, adicionar painéis nas paredes ou elementos absorventes são maneiras típicas de aumentar a quantidade total de absorção sonora (REINTEN et al., 2017).
A inteligibilidade da fala é influenciada pela acústica da sala. Reduzir a reverberação adicionando absorção do som melhorará a inteligibilidade da fala para situações de distâncias curtas entre o receptor e a fonte (considerando um campo sonoro direto), enquanto para distâncias mais longas, a inteligibilidade de fala piorará devido a uma deterioração mais acentuada da amplitude do som (REINTEN et al., 2017).
Outro efeito do aumento da quantidade de absorção em uma sala é a redução do ruído de fundo, o que aumenta a inteligibilidade da fala se o ouvinte estiver próximo da fonte de som, ou seja, quando o som direto é predominante sobre o som reverberante. Segundo Reiten et al. (2017) utilizar a variação dos índices de transmissão de fala para condicionamento acústico é uma tarefa complexa, e relatam que são poucos os estudos que relacionam a acústica de salas com a capacidade de realização de tarefas pelos seres humanos.
Os painéis de absorção sonora para aplicações em acústica de salas são geralmente compostos de materiais sintéticos porosos, como lã de rocha, lã de vidro, poliuretano ou poliéster, que possuem um alto custo de produção e geralmente são baseados em derivados do petróleo (BERARDI; IANNANCE, 2015).
Nos dias atuais tem sido difundida a atenção para o uso de materiais sustentáveis, ou seja, materiais que no final de sua vida útil podem ser descartados sem poluir o meio ambiente. Os materiais sustentáveis são produtos obtidos pela transformação de materiais de origem vegetal; e eles têm esta vantagem no final de sua vida útil. Dentre os materiais sustentáveis, alguns que podem ser utilizados com a finalidade acústica são o cânhamo-brasileiro (hibiscus cannabinus), a maconha (cannabis ruderalis), a madeira, a juta (corchorus capsularis), e materiais obtidos da lã de ovelha (TREMATERRA et al., 2013).
A madeira sólida e alguns compósitos à base de madeira podem ser considerados como materiais acústicos devido à sua capacidade de absorver uma quantidade importante de som incidente, podendo reduzir o nível de pressão sonora ou o tempo de reverberação em uma sala. Os materiais de madeira são aplicados em paredes e superfícies de teto (podendo ser também forros suspensos) no volume da sala, dependendo dos requisitos de desempenho do espaço da sala conforme sua finalidade (para fala, música, escritórios, edifícios industriais, residências etc.) (BUCUR, 2006).
Trematerra et al. (2013) condicionaram uma sala de aula com 15,0 m² de painéis feitos juncos de água doce moídos. A sala escolhida possuía uma grande reverberação (volume de 240,0 m³) e após a adição dos painéis foi verificada uma melhora na D50 (Definição), uma diminuição no tempo de reverberação e um aumento no RASTI (índice de transmissão de fala medido de forma rápida que utiliza apenas as bandas de 500 e 2000 Hz para a modulação) de 0,40 para 0,50.
Sala e Viljanen (1995) colocaram painéis absorventes nas dimensões de 0,60 x 1,20 metros em uma sala de aula com dimensões de 7,60 x 10,0 metros e altura de 3,00 metros. Foram realizadas 20 combinações de posições de painéis, ou seja, foram colocados painéis apenas no forro; em seguida no forro e em parte de uma lateral; depois em ambas as laterais e
assim por diante. Os autores também variaram o percentual de área a ser preenchida em cada face da sala, e o material utilizado foi uma lã mineral. Dentre os resultados da pesquisa, verificou-se que adição de painéis nas vedações verticais do lado direito e do fundo resultou em um TR de 1,28 segundos e um valor de RASTI de 0,76, com uma área total absorvente igual à 25,0% de toda a área do forro e paredes existente. A adição de painéis em toda a área do forro (o que corresponde à 40% de toda a área de paredes e forro), por sua vez, resultou em um mesmo valor de TR, porém em um valor de RASTI igual à 0,69. Sala e Viljanen (1995) perceberam, portanto, que a colocação dos painéis nas vedações verticais proporcionou uma melhor inteligibilidade de fala se comparado com um forro de mesmo material, que ainda utilizou mais material absorvente.
Russo e Ruggiero (2019) realizaram medições de descritores acústicos – Claridade, STI e tempo de reverberação – em uma sala de aula com dimensões de 7,10 x 5,80 x 3,80 metros (volume aproximado de 174 m³) assim como identificaram os modos acústicos da mesma em baixas frequências, porém os negligenciaram pois as frequências de interesse foram de 500 a 2000 Hz. O objetivo era propor um condicionamento acústico com painéis absorventes. Os autores então realizaram três simulações com 32,0 m² (𝑆. 𝛼 - área equivalente absorvente) de painéis de poliuretano expandido (em formato conhecido com colmeia) distribuídos no forro e na parte superior das vedações verticais. O software utilizado foi o CadnaR com o método de traçado de raios com 100000 partículas. Os pesquisadores aplicaram a solução simulada no ambiente, e por meio de medições, verificaram o atendimento aos valores mínimos dos descritores sugeridos por normas técnicas, juntamente com depoimentos satisfatórios de docentes.
Amlani e Russo (2016) estudaram a influência de painéis acústicos no esforço realizado para o entendimento do som em salas de aula que não atendiam às orientações das normas ANSI/ASA S12.60 (2010). Doze painéis (compostos de algodão reciclado, fibras de celulose e poliéster) medindo 0,60 x 1,20 metros com 50,0 mm de espessura foram colocados em uma sala de aula, de modo a adequar o tempo de reverberação e a relação sinal-ruído conforme a norma norte-americana. O índice de transmissão de fala (STI) foi medido em quatro posições na sala de aula e testes subjetivos com Índices Percentuais de Reconhecimento de Fala (IPRF) e de memorização de números foram realizados, utilizando uma amostra de 27 pessoas (12 homens e 15 mulheres). Os resultados mostraram que o esforço para o entendimento do som aumentou com o tratamento acústico realizado com os painéis. Isto ocorreu pois os painéis absorveram energia em altas frequências que são essenciais para o entendimento do som.
Shimizu e Onaga (2018) mediram a inteligibilidade de fala em duas salas de vídeo- conferência (sala de emissão e recepção) com e sem painéis de absorção sonora (feitos de tecido não tecido – TNT – de poliéster) em ambas as salas. Os parâmetros avaliados em função da resposta ao impulso foram o STI, a Claridade (C50)e o tempo de reverberação. Os pesquisadores também aplicaram um teste subjetivo baseado em 20 palavras japonesas, ouvidas por meio de um fone de ouvido e escritas pelas ouvintes com uma escala de diferentes níveis de dificuldade de audição. Os resultados encontrados foram que a dificuldade para o entendimento foi reduzida à medida que foram sendo adicionados painéis de absorção sonora em ambas as salas (emissão e recepção).
2.5.2 Acústica de Salas de Aula
Rennies et al. (2014) pesquisaram sobre o esforço auditivo afetado pelo ruído e pelo tempo de reverberação em situações de escuta de fala. Eles usaram um teste subjetivo com palavras alemãs foneticamente balanceadas em 16 sujeitos. Os pesquisadores também calcularam a STI com diferentes respostas ao impulso. Os autores descobriram que o esforço de escuta diminui uniformemente com o aumento da STI para diferentes combinações da relação sinal-ruído com tempo de reverberação. Por outro lado, aumentar a STI também aumenta a inteligibilidade da fala, mas um valor máximo foi encontrado em valores intermediários de STI. Conseqüentemente, uma estimativa do esforço de escuta como sendo em escala, baseando-se no STI, é imprecisa.
O método mais direto de medir a inteligibilidade é a utilização de sentenças que contenham palavras individuais ou sílabas sem sentido (LONG, 2014), utilizando listas de palavras ou frases fonemicamente balanceadas lidas para os ouvintes para quem são solicitadas as identificações das mesmas (GALBRUN; KITAPCI, 2016). As listas podem ser apresentadas em vários níveis, na presença de reverberação ou ruído de fundo. Os testes podem ser realizados por falantes em tempo real ou com listas gravadas, mas as vozes gravadas são mais consistentes e controláveis (LONG, 2014).
Quanto ao gênero do locutor para a gravação das listas, De Conto (2003) concluiu em sua pesquisa que uma lista de palavras balanceadas eram mais inteligíveis em um material de fala repetido pela voz masculina do que quando reproduzidas por uma voz feminina.
Galbrun e Kitapci (2016) estudaram o impacto da acústica de salas na inteligibilidade da fala em quatro idiomas: inglês, polonês, árabe e mandarim. Eles descobriram uma grande diferença entre os escores de inteligibilidade das palavras entre estes idiomas, sob o mesmo
tempo de reverberação e relação sinal-ruído. Isso significa que o design acústico ideal da sala usada para atividades de escuta pode mudar conforme o idioma falado naquela sala.
Nos Estados Unidos da América existe uma norma que limita o nível de ruído e tempo de reverberação em escolas. A norma ANSI/ASA S12.60 (2010) fornece orientação útil para engenheiros, arquitetos, designers e para o público em geral sobre instalações educacionais. Os parâmetros da norma auxiliam na otimização da capacidade das crianças de aprenderem no ambiente da sala de aula (ASHA LEADER, 2005).
No Brasil a norma ABNT NBR 10152:2017 apresenta valores de referência para níveis de pressão sonora em ambientes internos de edificações, sendo de 35 dB(A) para salas de aula (descritor apresentado como RLAeq). A norma brasileira também estabelece os procedimentos técnicos a serem adotados na execução das medições. Outra comparação que a norma brasileira apresenta é quanto às curvas NC (em inglês Noise Criterion). As curvas NC foram desenvolvidas por Beranek (1957) para estabelecer condições satisfatórias para a inteligibilidade da fala e valores de referência de ruídos para diferentes tipos de ambiente. As curvas são designadas NC-30, NC-35 e assim por diante, de acordo com o ponto em que a curva cruza a linha de freqüência de 1750 Hz em uma antiga (agora obsoleta) classificação de bandas de oitava (LONG, 2014). O nível NC representativo de um ambiente (descritor apresentado como LNC) é determinado a partir da curva NC mais baixa que pode ser definida dentre as frequências de 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz e 8kHz, de tal forma que valor em um espectro de banda de oitava medido está acima dela. Como as curvas NC são definidas em Intervalos de 5 dB, entre estes valores o nível NC é interpolado. A curva NC recomendada pela norma brasileira para salas de aula é a NC-30 (RLNC).
Yang e Bradley (2009) realizaram gravações binaurais de listas de palavras foneticamente balanceadas e simularam o ambiente de uma sala de aula para gravá-las com o objetivo de verificar os níveis de inteligibilidade de fala na sala. Os autores descobriram que em um condicionamento acústico de salas o correto não é visar um tempo de reverberação máximo, e sim um intervalo de valores aceitáveis, pois poucas reflexões sonoras podem levar à sérios problemas. O trabalho foi realizado tendo como base estudantes de no máximo 11 anos de idade.
Berg et al. (1996) sugeriram algumas modificações em uma sala de aula com o objetivo de melhorar o desempenho acústico da mesma, tais como: fazer das paredes laterais e do forro uma superfície refletiva, com o intuito de aumentar a intensidade do som; instalar carpetes no piso para cobrir reflexões inúteis e reduzir o ruído e inserir painéis absorventes na parede de fundo para minimizar o tempo de reverberação. Os autores ressaltaram que combinações de
tratamentos acústicos que utilizem forro e piso ao mesmo tempo devem ter um estudo mais aprofundado.
A literatura científica não apresenta um consenso de elementos a serem rigidamente seguidos a fim de conceber uma sala de aula ideal, pois mais do que um ambiente padronizado e único, é preciso considerar a necessidade dos usuários (BERNARDES et al, 2020).
3 METODOLOGIA
Este capítulo apresenta como foram realizadas as etapas da pesquisa, seus métodos e procedimentos. Ele descreve as ações realizadas para a obtenção dos objetivos definidos, bem como as organiza de forma sistemática.