Uso de materiais porosos em filtros acústicos

Abstract

Materiais de absorção sonora consistem em meios porosos utilizados para reduzir o ruído em sistemas automotivos e industriais. Especialmente materiais fibrosos como a fibra de vidro, e porosos elásticos como espumas de poliuretano, são freqüentemente usados em controle de ruído, os quais transformam energia mecânica em calor através da interação entre suas fases sólida e fluida. A vantagem destes em relação aos ressonadores e outros elementos de controle consiste na atenuação numa ampla faixa de freqüência. Como os altos níveis de ruído gerados por máquinas e equipamentos industriais exigem um bom desempenho de seus filtros acústicos, propõe-se melhorar suas capacidades dissipativas a partir da inserção destes materiais em seus componentes. Desta forma, são desenvolvidos modelos numéricos que permitem identificar quais os parâmetros dominantes e quais componentes do filtro devem receber estes materiais para atenuar com eficácia o ruído gerado numa respectiva faixa de freqüência. As condições de contorno usadas nas simulações para representar a dissipação provocada pelos materiais de absorção são determinadas através da impedância acústica, calculada a partir de uma teoria que descreve o campo sonoro no interior de meios porosos de estrutura rígida a partir da determinação experimental de três parâmetros físicos característicos: a resistividade ao fluxo, a porosidade e o fator de estrutura. As avaliações dos resultados das diferentes configurações testadas são feitas a partir de uma função resposta em freqüência, que representa a razão entre a pressão sonora medida na saída e na entrada da geometria analisada. Finalmente, a comparação entre os resultados numéricos e experimentais indica que apesar das limitações presentes na teoria de propagação sonora em materiais porosos de estrutura rígida e das próprias incertezas presentes nas medições experimentais, os modelos numéricos fornecem bons resultados, constituindo uma importante, rápida e eficiente ferramenta de análise.