A norma francesa XP S31-131 [AFNOR XP S31-133, 2001] descreve o mesmo procedimento de cálculo para a emissão sonora que o método francês NMPB-Routes 96 (Nouvelle Méthode de Prevision du Bruit des Routes) [CERTU et al., 1997], sendo estes dois documentos referenciados na Directiva de gestão e avaliação do ruído ambiente [Portugal. Leis, Decretos-Lei, 2006], como métodos de computação interinos.
A grandeza básica que descreve o ambiente sonoro nas proximidades de uma infra- estrutura rodoviária é o nível sonoro contínuo equivalente, de longa duração, ponderado A. Para a determinação deste descritor de ruído deve tomar-se em consideração o fluxo anual de tráfego (subdividido em fluxo contínuo, pulsado contínuo, pulsado acelerado e pulsado desacelerado) e respectiva composição (veículos ligeiros ou veículos pesados), velocidades de circulação médias anuais, perfis longitudinais da via (horizontal, subida e descida) e as condições meteorológicas (gradientes verticais da velocidade do vento e da temperatura) que prevalecem durante o período de um ano. Para a determinação do nível sonoro de longa duração, LLT, são considerados dois tipos de propagação sonora: a propagação sonora com condições favoráveis da fonte para o receptor e a propagação sonora com condições homogéneas, às quais são associadas as respectivas probabilidades de ocorrência durante um ano, tendo-se:
(
)
⎟⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
=
10 10 1010
1
10
101
H F L L LTog
p
p
L
(3.6)em que
L
F eL
H representam os níveis sonoros calculados, respectivamente paracondições de propagação favoráveis e homogéneas, e
p
a correspondente probabilidadede ocorrência. Assim, para a caracterização da influência das condições meteorológicas na propagação sonora (no método NMPB refere-se que, para distâncias entre a fonte e o receptor superiores a 100 m, esta influência já se faz notar), deve-se conhecer a probabilidade de ocorrência das condições favoráveis e das condições homogéneas (usualmente conhecida a distribuição angular em sectores de 20º) durante 1 ano. No entanto, se tal não for conhecido, são utilizados os valores por defeito: 50% de ocorrência de condições favoráveis durante o dia; 75% no período do entardecer e 100% durante a
noite, os quais conduzem usualmente a valores dos níveis sonoros no receptor sobrestimados.
No que respeita à obtenção dos valores de emissão sonora, é necessário, em primeiro lugar, decompor a via a modelar num conjunto de secções uniformes do ponto de vista acústico (fontes elementares), que são modeladas por um conjunto de fontes pontuais. Para a realização desta segmentação, podem-se utilizar diversas abordagens, dependendo da uniformidade de factores que afectam a emissão e a propagação de ruído, tais como a utilização de uma técnica de divisão angular partindo do ponto receptor (separação máxima de 5º), ou da técnica de divisão uniforme (com comprimento máximo de 20 m), em que cada fonte é subdividida num conjunto de fontes pontuais com iguais equidistâncias, ou então utilizando uma técnica de divisão variável. No entanto, em qualquer das técnicas, é necessário que, em todo o sector angular abrangido entre o receptor e a fonte pontual, o tipo de solo, a topografia do terreno e os obstáculos tenham características similares. Para cada fonte elementar, que se considera situada a uma altura de 0,5 m do pavimento e localizada no meio da secção, é necessário calcular a intensidade sonora, por bandas de oitava (com frequências centrais entre 125 Hz e 4000 Hz) e com a ponderação A.
O nível sonoro contínuo equivalente, para uma hora, na isófona de referência e para diferentes fluxos de tráfego, é determinado a partir da expressão:
(
10log
1010log
1050)
20
1
,h
=
AW−
−
−
=
Awm−
Aeq
L
n
L
L
ν
(3.7)em que
L
AW representa o nível de potência sonora do veiculo em dB(A), v a respectivavelocidade média, em km/h, n o número de veículos, e
L
Aw/m é o nível de potênciasonora para cada secção da via. O nível sonoro continuo equivalente para a isófona de referência representa o nível de potência sonora da via por metro, ao qual se subtraiu 20 dB(A).
O NMPB-Routes 96 [CERTU et al., 1997] publica um conjunto de nomogramas com os valores de emissão em função da velocidade do veículo, das categorias, dos tipos de gradientes das vias e das características de tráfego. Para uma secção da via, o nível de potência sonora, por metro, é calculado a partir da soma energética das contribuições devidas a todos os veículos no intervalo de tempo de referência. Estes nomogramas
foram obtidos a partir dos resultados de campanhas de medição exaustivas. Neste modelo, são considerados como veículos ligeiros os que pesam menos de 3,5 toneladas, sendo os restantes considerados como veículos pesados.
Os valores constantes nos referidos ábacos [CERTU et al., 1997] permitem a dedução da seguinte expressão: ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = 0 10 0 log v v a E E (3.8)
em que E0 e a, são valores que se encontram tabulados, dependendo das características do tráfego, e v0 = 20 km/h. Os ábacos anteriormente referenciados foram obtidos sem se fazer a distinção entre as características dos pavimentos rodoviários, utilizando-se valores correspondentes a características médias. No entanto, o modelo básico de emissão de ruído é calculado para um pavimento de referência, que é compatível com o pavimento de referência da norma ISO 11819-1 [ISO 11819-1, 1997], sugerindo a utilização de correcções de modo a ter-se em conta as várias propriedades dos tratamentos de superfície. Assim, são incluídas neste modelo as correcções apresentadas na Tabela 3.1.
Tabela 3.1 – Correcções para os pavimentos no modelo estabelecido na norma francesa XPS 31-133 Pavimento rodoviário Correcção para o nível sonoro (dB)
v < 80 km/h v > 80 km/h
Pavimento poroso -1 dB -3 dB
Betão betuminoso (betão ou mástique) 0 dB
Betão cimento + 2 dB
Empredrado + 4 dB
A emissão devida ao tráfego deve ser determinada pelo menos para cada período de referência (diurno, entardecer e nocturno), baseada nas respectivas características anuais. Caso estas características sejam variáveis dentro dos períodos de referência, deve ser efectuada uma amostragem mais fina, a partir da subdivisão do período de referência em períodos onde as características sejam similares, ou seja, o mesmo tipo de
tráfego, mesma composição, e diferenças na velocidade dos veículos desprezáveis face à exactidão pretendida.
Para cada percurso de propagação, considerando-se condições meteorológicas entre a fonte e o receptor favoráveis e uniformes, é necessário ter em conta a contribuição resultante da atenuação devida à divergência geométrica, Ageo, a atenuação devida à
absorção atmosférica, Aatm, e a atenuação devida ao efeito do solo, Asolo, para essas
mesmas condições meteorológicas. É também necessário ter em conta um factor de difracção, que considere a proporção do som difractado pelos vários obstáculos e um factor que tenha em conta o efeito das reflexões.
A atenuação sonora devida à divergência geométrica,
A
geo, é calculada com base napropagação de ondas esféricas. A atenuação sonora devido ao efeito do solo, Asolo,
causada pela interferência entre o som reflectido no solo e o som directo entre a fonte e o receptor, esta é calculada tendo em conta os dois tipos de efeitos das condições meteorológicas: condições favoráveis e homogéneas. A atenuação nas condições favoráveis é calculada de acordo com o método descrito na norma ISO 9613-2, enquanto que a atenuação na presença de condições homogéneas (
A
solo,H) é calculada tendo emconta o coeficiente de absorção do solo G. A norma distingue dois tipos de solos, solos para os quais G = 0 (solos reflectores, como por exemplo o betão, ou os revestimentos rodoviários) e solos para os quais G = 1 (solos absorventes, como, por exemplo, solos agrícolas ou pradarias), podendo o coeficiente G ter valores intermédios entre 0 e 1, no caso de se pretender uma representação de um solo cujo coeficiente de absorção seja variável ao longo do percurso de propagação. Se G = 0 (solo reflector), considera-se que a atenuação devido ao solo é igual a -3 dB.
Este método contempla a difracção pelo bordo de qualquer obstáculo, desde que a diferença de percurso entre a linha que une directamente a fonte e o receptor, relativamente à linha que une a fonte ao receptor via o bordo do obstáculo, seja superior a
λ
20 (em queλ
é o comprimento de onda para a frequência de 500 Hz, ou seja, -0,034 m). O cálculo dos efeitos de difracção pelo bordo de obstáculos é efectuado de modo distinto, para as condições de propagação favoráveis (em que se simula o efeito da curvatura dos raios sonoros) e homogéneas.
As reflexões em obstáculos verticais (objectos para os quais a correspondente inclinação relativamente ao plano vertical é inferior a 15º) são consideradas recorrendo ao conceito de fonte imagem. Para o cálculo do nível de potência sonora das fontes imagens é necessário ter em conta o coeficiente de absorção da superfície reflectora. No caso de não existir informação sobre os coeficientes de absorção, pode-se utilizar os seguintes valores (v. Tabela 3.2).
Tabela 3.2 - Correcções para a absorção do solo no modelo estabelecido na norma francesa XPS 31-133 Material Coeficiente de absorção
Parede reflectora 0,0
Barreira sonora reflectora 0,2 Parede em edifício com varandas 0,4
Barreira absorvente 0,6
Parede muito absorvente ou barreira 0,8
Na Figura 3.1 pode ser visualizado um esquema representativo da metodologia utilizada no modelo Francês para o cálculo do ruído de tráfego rodoviário [AFNOR XP S31-133, 1996]. Este modelo possui as seguintes limitações: o ponto receptor tem de estar 2 metros acima do solo, os resultados obtidos são válidos até distâncias de 800 m da via a modelar, a velocidade mínima dos veículos é de 20 km/h e, próximo dos edifícios, os cálculos são efectuados a uma distância mínima de 2 m destes. Acrescente-se ainda o facto de os valores individuais de emissão dos veículos definidos no documento NMPB- Routes 96 [CERTU et al., 1996] , corresponderem a medições realizadas nos anos 70 do séc. XX. No entanto, foi recentemente estabelecido um programa de investigação com a finalidade de actualizar os valores de emissão sonora, de modo a ter-se em conta os novos desenvolvimentos na indústria automóvel e na indústria de construção de pavimentos rodoviários. Este documento deu origem a uma nova publicação, designada por NMPB-Routes-2008 [Dutilleux et al., 2008].
Figura 3.1 – Representação esquemática do modelo Francês para o calculo do ruído de tráfego rodoviário, adaptada de [NF S31-133, 2001]
No documento anterior, a metodologia adoptada para a determinação dos valores de emissão sonora dos veículos, considera o descritor LAmax como a soma da contribuição de duas fontes: a contribuição devida ao ruído do motor que varia com a velocidade, aceleração e o gradiente da via, e a contribuição devida à interacção pneu pavimento, que varia com a velocidade e tipo de pavimento, para duas categorias de veículos (ligeiros, e pesados, correspondendo estes últimos a veículos com peso superior a 3,5 toneladas). As velocidades de circulação para cada tipo de veículos variam entre os 5
km/h e 130 km/h, para veículos ligeiros, e entre os 5 km/h e os 100 km/h, para veículos pesados. O procedimento para a obtenção dos novos valores de emissão baseou-se em resultados de medições obtidas com a utilização dos métodos de passagem estatística de veículos (conhecido pela sigla anglo-saxônica SPB), de acordo com a metodologia de ensaio descrita na ISO 11819-1, edição de 1997 [ISO 11819-1, 1997], considerando-se três categorias de pavimentos: pavimentos rodoviários com características de absorção sonora (representados por camadas de desgaste do tipo betuminosas delgada, ou do tipo de porosas), pavimentos rodoviários de características intermédias (betão betuminoso denso) e pavimentos rodoviários de características ruidosas (betão cimento, por exemplo). Espera-se que, em breve, esta nova base de dados seja integrada no modelo francês [XP S31-133, 2001] para a previsão de ruído de tráfego rodoviário.