As paredes duplas, com um espaço intermediário preenchido por ar, podem produzir um isolamento sonoro maior que paredes simples, que seguem a lei da massa, para uma mesma espessura. Tal montagem é chamada de sanduíche (SILVA, 1997).
Segundo GERGES (1992), quando as duas paredes estão bem afastadas e isoladas uma da outra, a perda de transmissão é igual ou maior do que a soma aritmética das perdas de transmissão das duas paredes. A incorporação de um espaço de ar de 15 a 200 mm entre os painéis, fornece um aumento de aproximadamente 6 dB acima da soma aritmética das perdas de transmissão de cada uma das paredes.
De acordo com SANCHO & SANCHERMES (1982), o isolamento acústico total da parede dupla não é a soma dos isolamentos acústicos individuais, devido à complexidade das vias de transmissão da energia sonora entre os painéis. Somente no
caso limite, quando a cavidade de ar apresenta uma espessura suficientemente grande, e os dois painéis estão isolados entre si, atuando independentemente, é que o isolamento acústico da parede dupla é igual à soma aritmética da perdas de transmissão individuais. A eficiência da parede dupla depende da ligação entre os painéis; se esta união for muito rígida, o conjunto passa a funcionar como um único painel.
Para se descrever o mecanismo de transmissão sonora em paredes duplas, pode-se imaginar uma parede formada por dois painéis acoplados entre si, de maneira elástica, por meio de uma camada de ar (FIG.5.7). A energia acústica transmitida pela primeira parede incide sobre a segunda, que, por sua vez, transmite parte desta energia ao ar que a rodeia e reflete outra grande parte. Ocorre, dessa forma, uma sucessão de reflexões na camada de ar e, em cada uma dessas reflexões, parte da energia é dissipada (MENDEZ, 1991).
FIGURA 5.7 – Reflexão e transmissão sonora em uma parede dupla
Assim como para paredes simples, o isolamento de uma parede dupla varia em função da freqüência e do ângulo de incidência do som. Teoricamente seria de se esperar um aumento de 12 dB por cada duplicação de freqüência, porém, na prática, devido a problemas no contorno e pontes acústicas (caminhos alternativos de transmissão sonora) (FIG5.8), se obtém um aumento, na perda de transmissão sonora, compreendido entre 6 e 8 dB por oitava (MENDEZ et al., 1991).
FIGURA 5.8 – Perda de transmissão sonora em paredes duplas 1) Transmissão pela conexão das extremidades 2) Transmissão através da cavidade
3) Transmissão através dos elementos de ligação
Em sistemas com paredes duplas e camada intermediária preenchida por ar, segundo GERGES (1992), a perda de transmissão pode ser determinada pela equação:
( )
dB c fd PT PT PT + + + = 1 2 6,0 20log sen2π (5.11)onde PT1 e PT2 são as perdas de transmissão das paredes simples 1 e 2, d é o espaçamento entre as paredes (m), f é a freqüência (Hz) e c é a velocidade do som (c = 343 m/s no ar), (FIG.5.8).
Um esquema de variação da perda de transmissão de uma parede dupla, em função da freqüência, é apresentado na FIGURA 5.9, onde se distinguem os fenômenos que predominam em cada região (SANCHO & SENCHERMES, 1982).
parede 1 parede 2
FIGURA 5.9 – Variação da PT em função da f para parede dupla FONTE – SANCHO & SENCHERMES, 1982
O primeiro fenômeno, identificado na figura 5.9, é o da ressonância massa-ar-massa, o qual ocorre em uma freqüência em que as duas paredes formam um sistema mecânico ressonante com a rigidez do volume de ar, e o valor de PT cai (GERGES, 1992). O sistema funciona como um sistema massa-mola-massa e a ligação elástica entre os elementos de vedação possibilita a ressonância do sistema. A freqüência de ressonância é dada por:
(5.12)
onde m1 e m2 são as densidades superficiais das paredes (kg/m2), d é o espaçamento entre as paredes e fmam é a freqüência massa-ar-massa.
De acordo com a equação 5.12, a espessura da cavidade entre os painéis tem grande importância, e se os painéis forem pesados a freqüência de ressonância será baixa. Se a freqüência de incidência do som é inferior à freqüência de ressonância, o ar (a mola) não tem nenhuma eficácia e a parede se comporta como uma parede simples de massa equivalente. Se a freqüência do som incidente é superior à freqüência de ressonância, a
( )
Hz m m d fmam + × = 2 1 1 1 1 60parede dupla é eficaz, o ar (a mola) transmite mal o movimento de um painel para o outro, e o isolamento da parede dupla é superior ao de uma parede simples, de mesma massa (MENDEZ, 1991).
Outro fenômeno indicado na figura 5.9 é o das ressonâncias na cavidade. O termo contendo a função seno, na equação 5.11, pode apresentar valores nulos, significando fisicamente a possibilidade de ocorrência de ressonância acústica na cavidade de ar entre as paredes duplas, o que redundará em baixas perdas de transmissão. Neste caso PT tende a - ∞. Portanto, é recomendado o preenchimento deste espaço com material de absorção acústica para eliminar as ressonâncias da cavidade (GERGES, 1992). Segundo PUJOLLE (1978), esse efeito ocorre geralmente nas freqüências agudas do espectro e está associado à relação entre a espessura da cavidade e o comprimento de onda do som incidente.
Outra região mostrada na figura 5.9 é a que indica o efeito de coincidência. Já que cada parede simples componente da parede dupla tem uma freqüência crítica, o isolamento acústico do conjunto diminui em cada uma destas freqüências. Se os dois elementos têm freqüências críticas diferentes, a curva de isolamento apresenta duas falhas diferentes e, quando um dos elementos não isola, o outro proporciona isolamento. Se as duas paredes têm a mesma freqüência crítica, se produz somente uma falha muito acentuada, limitando o isolamento pelas perdas internas das paredes e pela camada de ar intermediária (MENDEZ, 1991). Dessa forma, é recomendado usar paredes de diferentes espessuras e/ou materiais para evitar a coincidência das freqüências críticas.
MENDEZ et. al. (1991) fazem algumas considerações acerca do comportamento de paredes duplas, cuja cavidade é preenchida por materiais absorventes:
a) O material absorvente modifica o acoplamento elástico entre os dois elementos, tornando-o mais rígido e, em conseqüência, elevando a freqüência fundamental de ressonância da parede dupla.
b) O material absorvente dissipa uma parte da energia sonora, permitindo diminuir a queda de isolamento, nas freqüências críticas, dos elementos que compõem a parede dupla.
c) O material absorvente dissipa parte da energia contida entre as paredes, diminuindo o efeito das freqüências de ressonância da camada de ar.
No entanto, deve-se ter extremo cuidado com o uso dos diversos materiais nos painéis duplos, principalmente quanto aos isolantes. Se o isolante é relativamente rígido, poliestireno, por exemplo, a freqüência de ressonância poderá estar mal situada, provocando uma queda no índice de isolamento global da partição. Ao contrário, se for muito flexível, lã mineral, por exemplo, o índice de isolamento poderá ser reforçado (SILVA, 2000).