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Grupo Trivalor: Área modular para protecção acústica de espaços de refeições de grandes dimensões.

Cláudia de Lima Mestrado em Design Industrial e de Produto U.C. Projecto Design Industrial

Docente: Bárbara Rangel

Janeiro de 2017

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Resumo O presente dossier destina-se a dar a conhecer todo o processo de desenvolvimento de um equipamento modular de abosrção acustica para o aumento do conforto acústico de espaços de refeições de grandes dimensões no âmbito da unidade curricular de projeto de design industrial. A importânia da existência de boas condições acústicas em espaço coletivos tem sido alvo de vários estudos ao longo do tempo e é considerado estratégico, neste sector de mercado. São aqui expressos o resulta da pesquisa e da investigação desenvolvida antes e durante a conceção do equipamento proposto. A cantina social da trivalor, situada na sede da empresa, foi alvo de estudo, sendo analisadas as condições acústicas e espaciais da mesma, e sendo aplicado o equipamento numa simulação feita em CAD. Este dossier poderá ser utilizado como base e recurso para a produção e aplicação da solução apresentada, sendo que também se propõem sugestões para desenvolvimentos futuros. Palavras-chave: acústica, cantinas, espaços de refeição, tempo de reverberação, absorção sonora, equipamento acústico

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Índice geral

Resumo................................................................... 3 Índice Geral............................................................ 5 1. Introdução............................................................7 1.1 Enquadramento geral e objetivos 1.2 Estado de arte 2. Definição de conceitos e diagnóstico..................9 2.1 Conceitos gerais 2.2 Use case model 2.3 Normas aplicáveis: legislação e ISO 2.4 Dimensionamento 2.5 Sistemas semelhantes 2.6 Moodboard 3. Caso de estudo:................................................... 17 3.1 Catina Trivalor: características e área de intervenção 3.2 Catina FEUP: características e área de intervenção 4. Tricustic - Solução Acústica.............................. 20 4.1 Conceito 4.2 Modo de funcionamento 4.3 Componentes 4.4 Sistema construtivo 4.5 Simulações 3D 4.6 Seleção de materiais para componentes 5. Maquetização..................................................... 38 5.1 Maquetes experimentais 5.2 Maquete de apresentação 6. Desenhos técnicos.............................................. 39 7. Referências ......................................................... 45

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1.Introdução

1.1 Enquadramento geral e objectivos Todos os seres humanos estão constantemente, no quotidiano, e até sem se aperceberem, a receber elevadas quantidade de ruído. O ruído pode ser uma das causas para uma série de problemas de saúde quando expostos a eles durante demasiado tempo ou a intensidade elevada. A ciência que estuda todos estes ruídos denomina-se acústica e, é com recurso a esta ciência que este projeto foi desenvolvido. A faculdade de engenharia em parceria com a empresa Trivalor [7] lançou o desafio de desenvolver um equipamento modular que aumente a qualidade e o conforto acústico de um espaço de refeições de grandes dimensões, no âmbito da unidade curricular de projeto de design industrial. Este equipamento deverá responder a uma lista de requisitos definidos no design brief, e.g. adaptabilidade, modularidade, etc, e é proposta a possibilidade de este equipamento ser utilizado como estratégia de comunicação da identidade visual de uma empresa. Entende-se cantina por área de um estabelecimento, frequentado por várias pessoas (coletividade), onde se preparam e vendem refeições geralmente servidas em bandejas ou tabuleiros. Num espaço de refeição o desconforto acústico, ou seja o ruído provém essencialmente de quatro focos: 1. o barulho dos talheres, pratos e copos, nas mesas, na área de serviço e na copa, 2. o barulho da fala – entendido como o som de conversa e som aéreo -, 3. o barulho do movimento das cadeiras e das mesas, e 4. o barulho do movimento dos fluxos de pessoas a se movimentarem no espaço. A conceção de um equipamento para um espaço deste tipo está condicionada por regulamentos quer por parte do departamento de qualidade e controlo da própria empresa, quer por parte da legislação dentro do país. O grupo Trivalor envolvido no projeto é um grupo que atua no seguimento de business facilities services, ativa há cerca de 50 anos. A empresa está envolvida

em oito grandes áreas: 1. restauração social e pública, 2. catering, 3. eventos, 4. comercialização e logística de produtos alimentares, 5. exploração de máquinas de venda automática de produtos alimentares, 6. emissão e gestão de tickets de serviço, limpeza e desinfestação, 7. segurança humana e eletrónica e 8. serviços partilhados e gestão documental. O grupo é considerado líder no mercado português no que toca a prestação de serviços outsourcing*. A Trivalor guia-se por uma série de valores - solidez, confiança, credibilidade, profissionalismo, experiência e segurança -, mantêm elevados padrões de segurança, sustenta a máxima satisfação dos clientes e é um grupo que recorre a processos e técnicas modernas. Como estratégias de mercado oferecem serviços de forma individualizada ou integrada com excelência como eixo central da atuação, rapidez e eficácia nas respostas às solicitações dos clientes. Assim o seguinte dossier entende dar a conhecer todo o processo de desenvolvimento, incluindo definição de conceitos relacionados com acústica e o diagnóstico resultado de pesquisa e investigação relacionados com todos os fatores que contribuem para a conceção do equipamento. No capítulo 3 apresenta-se a proposta do produto final na qual se especifica o conceito, modo de funcionamento, sistema construtivo, componente que constituem o equipamento apresentado e finalmente os materiais selecionados a respetiva justificação. Em paralelo com o processo de investigação, foram desenvolvidas uma série de maquetes para testar os materiais, movimento e comportamento dos materiais e das formas. Estão incluídos ainda deste dossier todos os desenhos técnicos necessários para a reprodução do equipamento – capitulo 6 - e propõe-se no capitulo 7 sugestões para futuros desenvolvimento da solução proposta.

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1.2 Estado de arte Como parte vital do processo de investigação foram localizados, analisados, sintetizados e entendidos uma série de artigos, trabalhos e projetos relevantes relacionados com o conforto acústico, ou seja, fez-se uma investigação e análise bibliográfica geral prévia, referente à acústica aplicada em espaços de refeição de grandes dimensões. Primeiramente, sustenta-se a ideia que o conforto acústico é uma característica importante, que influencia o bem-estar e o ambiente num espaço de refeição. O conforto acústico de um espaço de refeição tem influência na avaliação do conforto geral do ambiente de um almoço ou jantar, e o ruído é um fator importante (Chen, X., & Kang, J., 2017) [1]. A causa deste desconforto é a existência de valores de tempos de reverberação inadequados, prejudicando a inteligibilidade da palavra.[5] Para além disto de fatores relativos ao conforto, comprova-se que o conforto acústico numa cantina influência a satisfação dos clientes relativamente ao restaurante/espaço de refeição e que influência na decisão de voltar ou não a frequentar este espaço. [2] Em investigação desenvolvida por Zheng & Zhang [3] encontra-se que em cantinas escolares o ambiente sonoro é muito pobre relativamente ao tempo de reverberação por este ser longo e à baixa inlitegibilidade da palavra. Mais concretamente, Kang & Lok encontram que o nível de pressão sonora do ruído de fundo num espaço de refeição ronda entre os 80 a 90 dBA [4]. Os estudos existentes sobre o ambiente em espaços para refeições foram, na sua maioria direcionados para a problemática do ruído gerado pelas conversas entre os utilizadores destes espaços. Investigação e trabalho de campo desenvolvido por Zheng & Zhang comprovou que o som ambiente desconfortável, como o da conversa traduz-se numa reverberação relativamente longa em cantinas universitárias e apresenta estratégias

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de melhoria. (Zheng & Zhang, 2013) [3]. Atendendo à situação no mercado nacional, existe uma série de empresas especializadas na área da absorção e isolamentos acústico com produtos e serviços que englobam soluções de equipamento, como é o caso das espumas, dos painéis acústicos, material de isolamento, etc. Empresas como a LogAcústica [9], Som e Acústica [10], AudioDesigner [11], Viscoustic [12], Artnovion [13], são alguns exemplos de empresas que apresentam o tipo de soluções em cima descritas. Para além disto elaboram estudos e projetos de forma mais individualizada. No âmbito de espaços de refeições de grandes dimensões existem no mercado as seguintes soluções: painéis absorvente, painéis difusores, cortinas acústicas, portas acústicas, painéis resilientes, apoios anti vibráteis, cabines audiométricas e atenuadores acústicos. O material absorvente acústico mais presente e mais acessível no mercado são as espumas acústicas – espumas de poliuretano - podendo ser encontrada até numa loja de ferragens como o Leroy Merlin [14]. Para além destas opções no mercado foram descobertas soluções de absorção acústica que apresentavam um bom design, como é o caso das soluções apresentadas pela empresa alemã acousticpearls [15]. Esta empresa tem soluções para o teto, paredes e biombos que demostram grande qualidade estética. As referências apresentadas foram indispensáveis, não somente para auxiliar na definição clara do problema em questão, mas também para obter uma ideia mais precisa sobre o estado atual dos conhecimentos sobre o tema da acústica em espaços de refeição, as lacunas e tendências que existem e a possível contribuição que o projeto pode ter para esta área de conhecimento.


2. Definição de conceitos e objectivos 2.1 Conceitos gerais

O som e o ruído é uma ligeira variação da pressão no ar captada por um sistema auditivo. Uma variação de pressão no ar só pode ser considerada um som ou um ruído se existir nessa algum ser, com sistema auditivo, capaz de a captar. Existem diferenças entre o que é entendido como um som e no que é entendido como ruído. Som é uma variação de pressão agradável ou com significado para o ouvinte, captada pelo sistema auditivo, que é suposto ser ouvido. É exemplo disto o som de um toque de telemovel ou o som de alguém a chamar uma pessoa. Um ruído é também uma variação de pressão captada pelo sistema auditivo mas este último é desagradável ou inútil para o ouvinte. É exemplo disto o toque de telemóvel de outra pessoa, ou um carro a passar na rua. Desta forma compreendese que uma ligeira variação de pressão pode ser algo positivo para determinadas pessoas (som), mas ao mesmo tempo pode ser negativo para muitas outras pessoas (ruído) [5]. O som é caracterizado pelo seu nivel de pressão sonora e caracteriza se o som ouvido é mais ou menos intenso – medido em decibel (dB). O som é também caracterizado pela sua frequência. A frequência define se o som é mais grave ou mais agudo e é medido em hetz (Hz), sendo que os sons graves correspondem a valores baixos e os sons agudos correspondem a sons agudos. Os seres humanos com uma audição normal conseguem ouvir sons de frequências entre os 20 Hz e os 20.000 Hz, sendo que, qualquer som de frequência abaixo dos 20 Hz é denominado de infrasom e qualquer som com frequência acima dos 20.000 Hz é denominado de ultrasom. A absorção sonora é uma propriedade acústica dos materiais, sendo possível de ser calculada sengo a seguinte expressão: A=Sxα

Sendo: A - Absorção sonora do material (m^2) S - Àrea da superfície do material exposto (m^2) α - Coeficiente de absorção sonora O coficiente de absorção sonora (α) relaciona a quantidade de energia sonora que incide sobre o material e a energia que é absorvida por este. A energia incidente pode ser refletida, absorvaida ou transmitida. A energia absorvida normalmente transforma-se em energia calorífica devido à fricção nas partículas do ar com o material.

O valor do coeficiente de absorção sonora está compreendido entre 0 e 1. Se o coeficiente de absorção sonora for por exemplo igual a 0,20 significa que o material em questão absorve 20% da energia que sobre ele incide. Um material poroso tem associado a ele um coeficiente de absorção sonora elevado quando comparado com um material pouco poroso, como por exemplo uma pedra de mármore polida. Em geral, um material só se considera acusticamente absorvente quando o seu coeficiente de absorção sonora é superior a 0,5, ou seja, se absorver igual ou mais que 50%. As ondas sonoras propagam-se em todas as direções a partir da fonte, logo no interior de um espaço fechado existirá ondas diretas e ondas refletidas em direção ao recetor. A onda direta é a que chega sempre em primeiro lugar e com maior nível de pressão sonora, pois a sua distância percorrida é menor, originando o mínimo de atenuação. Posteriormente, serão recebidas as várias ondas sonoras que provem de reflexões nos vários planos do espaço – ondas refletidas.

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O tempo de reverberação (TR) de um compartimento é o tempo que demora desde a chegada da onda direta até a chegada da última onda refletida. Como todos os ambientes estão sujeitos a um ruído de fundo, ou seja, a um nível de pressão sonora muito superior a 0 dB, definiu-se o tempo de reverberação como sendo o tempo que demora um ruído a decair em 60 dB, apos ser interrompida a sua emissão. Várias fórmulas foram criadas para prever o tempo de reverberação de um espaço, sendo que a formula que foi utilizada para testar este equipamento foi a fórmula de Sabine. A fórmula de Sabine é a primeira fórmula que determina o tempo de reverberação de um espaço, na qual relaciona o volume, a absorção sonora e o tempo de reverberação.

Sendo: TR – Tempo de reverberação (s) V – Volume do espaço em análise (m^3) A – Absorção sonora (m^2) O coeficiente 0,16 está relacionado com a temperatura do ar (fator que influencia na velocidade de propagação das ondas sonoras). Este pode ser calculado com mais rigor com a equação do coeficiente da fórmula de Sabine. Sempre que existe comunicação verbal de uma mensagem entre um emissor e um recetor, é possível que a mensagem chegue ao recetor não completamente clara, ou seja, pouco inteligível. Se numa determinada sala existir demasiado ruído de fundo torna-se necessário que o emissor eleve o seu tom de voz para que a mensagem possa ser ouvida pelo recetor. Por inteligibilidade da palavra entende-se a capacidade de perceber e compreender bem a palavra através da fala.

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2.2 Use case model

TRIVALOR

ESPAÇOS DE REFEIÇÕES DE GRANDES DIMENSÕES OUTROS FACTORES

ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS

GEOMETRIA (CAIXA DE OVOS) PROFUNDIDADE (CAMADAS) TEXTURAS RUÍDO BRANCO

CONDIÇÕES HIGIENO-SANITÁRIAS ACOLHER UM GRANDE Nº DE PESSOAS ESPAÇOS GRANDES LOCAL DE PASSAGEM (+/- 20 MIN) TEMPERTURA E HUMIDADE ACÚSTICA

MATERIAIS

DESAFIO

PROBLEMA/CONSTRANGIMENTOS:

CORTIÇA (POROSIDADE) ESPUMA (SONEX) PAPEL BORRACHA TECIDO PAINÉIS FURADOS POLIURETANO (FLEXÍVEL)

CONCEPÇÃO DE UM EQUIPAMENTO OU SISTEMA QUE SOLUCIONE OU DIMINUA SIGNIFICATIVAMENTE O DESCONFORTO ACÚSTICO

MUITO RUÍDO POUCO CONFORTO ACÚSTICOS

IDEIAS/CONCEITOS

OBJECTIVOS

PLACAS COM DUPLA FUNÇÃO (INFORMATIVA) ÀREA DE VENDING ONDE A ESTRUTURA SERIA FEITA COM MATERIAIS ABSORVENTES “CHAPÉU ACÚSTICO” (LÂMPADAS/ILUMINAÇÃO)

OPTIMIZAR O AMBIENTE E O CONFORTO ACÚSTICO DE FORMA EFICAZ NÃO POR EM CAUSA A ORGANIZAÇÃO DOS ESPAÇOS (INTEGRAÇÃO) SOLUÇÃO VIÁVEL SEGUIR OS VALORES DA TRIVALOR

ACÇÕES ESTUDANTES, DOCENTES, FUNCIONÁRIOS, OUTROS

FALAR COMER BEBER ESTUDAR TRABALHAR (FUNCIONÁRIOS)

RESULTADOS BARULHO DE TALHERES, PRATOS E OUTRA LOIÇA CONVERSA CADEIRAS EM MOVIMENTOS AGITAÇÃO E FLUXOS

SOM AÉREO + SOM DE PERCUSÃO

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2.3 Normas aplicáveis: legislação e ISO O “Regulamento Geral do Ruído”, pelo decreto-lei 251/87 [8] define a prevenção e controlo da poluição sonora. Dentro dos inúmeros artigos inerentes a este regulamento destacam-se sete documentos legais específicos, atualmente em vigor, sendo que o mais relevante para o projeto em questão será o Regulamento de Requisitos Acústicos dos Edifícios (RRAE), aprovado inicialmente pelo Decreto de Lei n.º 129/2002 de 11 de maio e alterado pelo Decreto de Lei n.º 96/2008 de 9 de junho. Dito isto, o RRAE aplica-se aos seguintes tipos de edifícios, atendendo à usabilidade dos mesmos: a) Edifícios habitacionais, mistos e unidades hoteleiras b) Edifícios comerciais e de serviços e partes similares em edifícios industriais c) Edifícios escolares e similares e de investigação d) Edifícios hospitalares e similares e) Recintos desportivos f ) Estações de transporte de passageiros g) Auditórios e salas No caso particular de espaços de refeição apresentamse as seguintes regras para diferentes tipos de situações. Ao intervir em espaços de refeição, é necessário atender a alguns aspetos como materiais, equipamentos selecionados e ainda normas estabelecidas no ramo de alimentação. Entre vários capítulos presentes nos diversos Decretos de Lei, serão de salientar os seguintes tópicos do Regulamento (CE) n.º 852/2004: Capítulo I: Requisitos gerais aplicáveis às instalações do setor alimentar (com exeção das especificadas no capítulo III) 1. As instalações do setor alimentar devem ser mantidas limpas e em boas condições 2. Pela sua disposição relativa, conceção, localização e dimensões, as instalações do setor alimentar devem: a) Permitir a manutenção e a limpeza e/ou desinfeção adequadas, evitar ou minimizar a contaminação por

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via atmosférica e facultar um espaço de trabalho adequado para permitir a execução higiénica de todas as operações; b) Permitir evitar a acumulação de sujidade, o contacto com materiais tóxicos, a queda de partículas nos géneros alimentícios e a formação de condensação e de bolores indesejáveis nas superfícies; c) Possibilitar a aplicação de boas práticas de higiene e evitar nomeadamente a contaminação e, em especial, o controlo dos parasitas. 5. Deve ser prevista uma ventilação natural ou mecânica adequada e suficiente. Deve ser evitado o fluxo mecânico de ar de zonas contaminadas para zonas limpas. Os sistemas de ventilação devem ser construídos de forma a proporcionar um acesso fácil aos filtros e a outras partes que necessitem de limpeza ou de substituição. (...) 7. As instalações do setor alimentar devem dispor de luz natural e/ou artificial adequada. No Decreto de Lei n.º 243/86 de 20 de agosto existem ainda outras informações relevantes atendendo às instalações gerais e práticas do ramo da alimentação, especificadas no Regulamento Geral de Higiene e Segurança do Trabalho nos Estabelecidos Comerciais, de Escritórios e Serviços: Artigo 7º 2 - Devem ser limpos periodicamente: a) Paredes e tetos; b) Fontes de luz natural e artificial; c) Os utensílios ou equipamentos de uso não diário (...) Artigo 16.º A tonalidade das paredes e tetos deve ser de modo a não absorver demasiada luz.


2.4 Dimensionamento Os espaços de refeições – cantina, bar, área de restauração - planeados segundo a lotação máxima de utilizadores, consideram um grupo entre 75 a 300 pessoas, atendendo ao espaço que cada utilizador necessita para o ato de refeição e para se movimentar confortavelmente. Tendo em conta a lotação máxima de utilizadores que possam frequentar em simultâneo o espaço, sabe-se que um grupo de 75 a 149 pessoas necessitam de uma área de 50 m2 e um grupo de 300 pessoas ou mais, precisam de 255 m2, sendo que o espaço pessoal de um indivíduo, ronda os 0,60 m2. A cantina em estudo possui uma lotação de 96 lugares numa àrea de 166,8m^2. No que toca ao pé direito de este tipo de espaço, variam de estabelecimento para estabelecimento, sendo que a altura média admisível é de 3m, admitindo-se uma tolerância de até 2,70. A cantina em estudo tem um pé direito de 3,20m.

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2.5 Sistemas semelhantes Como sistemas semelhantes entende-se a pesquisa referente a sistemas de otimização e absorção sonora. Apresentam-se soluções como salas de espetáculos, estúdios de gravação, escritórios e ainda restauração. No exemplo da Sala Suggia da Casa da Música do Porto, apresenta-se com materiais de revestimento (contraplacado de pinho para paredes e teto, vidro curvo para a compensação e divergência de ondas sonoras, tecido para as cadeiras que replica a presença humana até 70% de ocupação da sala) e foi selecionado pelas preocupações acústicas particulares. Para este exemplo a qualidade de som é particularmente tratada com muito cuidado e altamente ajustável conforme o tipo de música e os efeitos pretendidos. No Grande

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Auditório do Conservatório de Música do Porto o palco delimitado por painéis permite uma distribuição uniforme das ondas sonoras pelos diferentes naipes da orquestra evitando simultaneamente um excesso de absorção. Novamente neste exemplo, a qualidade do som dentro do espaço é ajustado com especial atenção ao tipo de som presente na sala. Quanto aos estúdios de gravação observamos a preferência pela espuma acústica ou até outros materiais pouco convencionais como madeira, enquanto as soluções para escritório se definem principalmente como divisórias do espaço de trabalho. Na parte da restauração existem inúmeras soluções para teto, parede entre outras.


2.6 Exemplificação De modo a identificar as soluções existentes no mercado e de perceber os diferentes tipos de equipamentos com objetivo de absorver o som e as diversas aplicações foi feita uma análise de mercado e pesquisa. A maior parte dos equipamentos existentes tratam-se de painéis revestidos por um material com um bom coeficiente de absorção acústica fixados ou na parede ou no teto. A alguns destes painéis é lhes atribuída uma função estético-funcional. A grande maioria dos exemplos encontrados são aplicações para

teto. Isto pode ser explicado pelo facto de o teto ser uma das maiores áreas de intervenção disponível e logo possível de ter grande potencial. A segunda àrea de aplicação dentro de espaços interiores foi a parede, que apresenta também um bom potencial, não só funcional, mas também decorativo. Foram encontrados também dispositivos eletrónicos que produzem som branco, capaz de reduzir o ruído emitido numa sala.

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2.6 Moodboard.

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3. Caso de estudo

3.1 Catina Trivalor: características e área de intervenção

Com o intuito de haver uma cantina modelo, para ser utilizada como caso de estudo, foi selecionada a cantina: restaurante social Trivalor, situada na sede da empresa. Foi realizado trabalho de campo no estabelecimento em questão de modo a fazer um levantamento de características espaciais, entendimento de fluxos de movimento de pessoas, manchas de ruído mais críticas e menos críticas e constrangimentos. Este espaço de refeição de grandes dimensões possui uma área total de 345,0 m^2 sendo que a sala em estudo tem 166,8m^2 (13,95 x 11.95m). A sala tem uma lotação de 96 lugares e as mesas estão organizadas horizontalmente (ver figura). Possui uma parede de vidro para o exterior na qual se observa que a grande parte da iluminação é feita naturalmente – luz natural. O teto falso é de placas de gesso de 60x60 da cor branca. O pé direito desta sala é de aproximadamente 3,20.

11,95

13,95

2,79

2,98

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3.2 Catina FEUP: características e área de intervenção Com o intuito de ter uma cantina modelo, mais próxima físicamente, para poder estudar melhor alguns aspetos comuns a todos os espaços de refeição de grandes dimensões foi também selecionada a cantina da FEUP para servir de modelo para o estudo das mesmas. Foi feito um trabalho de campo no qual se fez um levantamento de características dos espaços, fluxos de movimento, manchas de ruído e constrangimentos espaciais. A cantina modelo tem um pé direito de 3,5 a 4m, uma lotação de 324 lugares sentados e uma organização de mesas muito homogênea e simétrica. Este espaço é iluminado com luz natural e está envolvido por vidro laminado e uma varanda metálica. Entre outros aspetos, este espaço está aberto para almoço entre as 11h30 e às 14h00, sendo que a hora de afluência se detém entre as 12h30 e a 13h30, funcionando apenas em

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dias úteis. Podemos dividir este espaço em seis zonas: 1. Zona de refeição, 2. Zona de comida, 3. Cozinha, 4. Área de pagamento, 5. Zona de triagem e 6. Estação de tabuleiros. Os utilizadores do espaço têm acesso apenas às áreas 1,2,4 e 5. Ao observar os fluxos de movimento das entradas e saídas dos utilizadores deste espaço concluímos que o fluxo de entrada (representada por um traço interrompido a vermelho) é maior no que toca a quantidade de pessoas e ruído do que no fluxo de saída (representada por um traço interrompido a azul claro). Para além dos fluxos de movimento fez-se o levantamento de zonas críticas de ruído, traduzidas em manchas de ruído. Conclui-se que existem três zonas cruciais: zona 1, que corresponde à zona de refeição, zona 2, que corresponde à zona de triagem e zona 3, que corresponde à zona na qual se cruzam os fluxos de momento de entrada e saída do exterior para o espaço de refeição.


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4. Tricustic - Solução Acústica 4.1 Conceito

Tricustic é um sistema de painel acústico inovador que oferece possibilidades incomparáveis para o design de interiores de forma conveniente, flexível e eficaz. Este sistema é baseado num módulo triangular equilátero de incorporado num tecido acústico, a ser suspenso no teto. Para além disto é possível retirar e colocar triângulos, assim possibilita a criação de qualquer conjunto de triângulos, combinados para atender às suas necessidades e alterar a configuração mais tarde, se necessário. O conceito Tricustic resulta da coordenação, integração e articulação de todos os fatores relativos ao uso, fricção e consumo social do equipamento em questão, ou seja o resultado é o compromisso de fatores funcionais, simbólicos e estéticos. O equipamento descreve-se como um painel de absorção acústica, colocado no teto, cujo módulo é um triângulo equilátero. Assim a identidade criada para o equipamento denominase Tricustic (sendo Tri de triangulo [sendo que também pode ser entendida por Tri de Trivalor] e custic de acustic[a]), resumindo num único nome a sua formalidade e a sua funcionalidade. A nível formal, o módulo triangular equilátero, para além de ser altamente ajustável, é também a figura mais presente na identidade visual do grupo Trivalor. Assim, a segunda intenção de utilizar um triângulo como forma modular do equipamento, foi a possibilidade de criar uma intervenção por parte da empresa num espaço de refeição onde a identidade da própria empresa fosse visível. Este equipamento atua no teto, e justifica-se pelo facto de que o teto é a maior área possível de intervenção, criando a possibilidade de uma maior área de absorção. Sendo o painel modular, é possível retirar módulos no caso em que o equipamento interfira com a iluminação ou com a ventilação. Relativamente a área de implantação, o equipamento abrange apenas a área das mesas.

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4.2 Modo de funcionamento O equipamento apresenta-se como um painel de absorção acústica aplicado no teto, uma vez focalizada a fonte de ruído dentro de uma determinada área. O Tricustic é um painel capaz de se desenvolver numa grande área, por outras palavras, possui uma grande área de absorção pela sua tridimensionalidade. Para além disto, este equipamento foi desenhado de forma a criar caixas de absorção acústica, com o objetivo reter o som produzido pela conversação, diminuindo o tempo de reverberação e aumentando a inteligibilidade da palavra, criando assim um ambiente acusticamente mais confortável para uma refeição. O sistema de fixação ao viona da seguinte forma: todos os vértices dos triângulos do painel possuem

uma peça que pode estar ligada ou não ao teto. Estrategicamente só alguns pontos estão fixos ao teto. No teto estão colocadas buchas de expansão metálicas nesses pontos estratégicos, que fazem ligação com um cabo de polyamide de 2mm de diâmetro através de pitões de gola. Este cabo de aço está seguro com dois manguitos de alumínio. Para ligar o painel com o cabo foi colocada uma peça denominada de rebite, sendo que é um rebite ajustado para este painel. Esta peça possibilita segurar os vértices dos triângulos e ligados ao sistema de fixação. Este sistema é um sistema fixo, sendo que carece de um estudo prévio da área de implantação, para que o equipamento seja usufruído da melhor forma.

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4.3 Componentes

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4.4 Sistema construtivo O equipamento apresentado é composto por 6 componentes. O módulo é constituído por seis triângulos – peça A – que vão ser cobertos pela peça B formando um hexágono. No centro do hexágono existe uma peça de ligação – peça F - com um sistema de aparafusamento, que atravessa a peça B. Um cabo faz a ligação do módulo com o teto e ao mesmo tempo este cabo é apertado com dois manguitos de alumínio – peça E. No teto falso estará colocada um bucha de extensão metálica – peça C, que vai aguentar o peso do painel através de um pitão de gola – peça D. A adição ou subtração de módulos no painel é feita através de fechos invisíveis de ligação – peça G.

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4.5 Simulações 3D

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4.6 Seleção de materiais para componentes OBJETIVO GERAL: Seleccionar o material para produzir cada componente de um painel de absorção acústica composto por oito elementos. A figura 1 ilustra as partes que constituem um módulo + elementos de ligação, sendo que dependo da àrea em questão, através da peça g, poderão ser adicionados mais módulos. Este equipamento tem como fim ser montado num espaço de refeição de grandes dimensões de modo a absorver som e diminuir o tempo de reveberação da àrea.

C

D

E H

G

F

B A. B. C. D. E. F. G. H.

Tr iângulo equilátero estrutural Cobertura Bucha de expansão Pitão de gola Manguito Peça de ligação Fecho de ligação Cabo

A

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C O M P O N E N T E A : T R I Â N G U L O E Q U I L ÁT E R O E S T R U T U R A L O triângulo equilátero estrutural é uma peça colocada dentro de uma cobertura selada por uma costura. A peça mede 400mm de lado e 10mm de espessura.

A

1. FUNCTION O componente A tem uma função: pretende dar estrutura ao painel, para a criação das caixas acústicas do painel. Esta é a base da área de absorção acústica, mas não é o material que vai absorver o som. 2. CONSTRAINTS • Price: Maximum 7 EUR/kg

General Properties

• Form of the material: Bulk

Material form that data applies t o

• Good machinability: Minimum 4

Processability

• Since in some cases the panel could be exposed to the sunlight, the material should have at least UV radiation durability: Fair

Durability

4 . F R E E VA R I A B L E S • Choice of material • Colour 5. DISCUSSION

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Price (EUR/kg)

10

5

Rigid polystyrene foam

Epoxies

Polystyrene (PS) Polyethylene (PE)

2

1

[1] Chart 1 Price EUR/Kg

10

Young's modulus (GPa)

Polycarbonate (PC)

Epoxies

Polystyrene (PS)

1

Polyethylene (PE) 0,1

0,01

0,001

50

100

200

Density (kg/m^3)

500

1000

2000

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COMPONENTE B: COBERTURA Por cobertura entende-se o material que vai cobrir os triângulos estruturais. O componente A é preso através de um alinhamento em todas as suas arestas (podendo ser feito através de uma prensagem, costura ou outro processo dependendo do material). O conjunto do componente A + componente B resulta no módulo-padrão do painel acústico.

B

1. FUNCTION O componente B duas funções: 1. conter os triângulos estruturais e 2. será o material que vai criar a área de absorção sonora. 2. CONSTRAINTS • Price: Maximum 7 EUR/kg

General Properties

• At least good sound absortion

Acoustic Properties

• Transparency: opaque

Optical properties

• Since in some cases the panel could be exposed to the sunlight, the material should have at least UV radiation durability: Fair

Durability

• Form of the material: Sheet

Material form that data applies to

4 . F R E E VA R I A B L E S • Choice of material 5. DISCUSSION

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Foams, fabrics and fibers

Yield strength (elastic limit) (MPa)

1000

Hemp Flax Cotton

100

Wool

10

1

0,1

0,001

0,01

0,1

1

10

Young's modulus (GPa)

100

[3] Chart 3 Yield strength (elastic limit) (MPa) e o Young’s modulus (GPa)

3,5

3

Price (EUR/kg)

2,5

2

1,5

Hemp

1

[4] Chart 4 Price

Hemp (cânhamo) é um material natural com propriedades químicas semelhantes à do algodão, mas com 1.9 EUR/kg. Como propriedades acústicas possui muito boa absorção de som e a sua aparência ótica é opaca. E ste material é utilizado para produzir c oarse fabric. E ste m aterial é muito u sado para revestir

33


COMPONENTE C: BUCHA DE EXPANSÃO COMPONENTE D: PITÃO DE GOLA

C

O sistema composto pelo componente C + D é o conjunto de duas peças standarizadas no mercado. Geralmente encontradas em aço. Como a peça é standarizada, a seleção de materiais cingiu-se a escolher uma bucha de extensão metálica, em aço e um pitão de gola do mesmo material.

D

COMPONENTE E: MANGUITO Este componente encontra-se localizado o mais próximo dos pontos de ligação, do painel ao teto, no cabo. Novamente, como é uma peça standarizada não se realizou nenhuma seleção de materiais. Este componente encontrou-se no mercado em alumínio.

E

COMPONENTE F: PEÇA DE LIGAÇÃO O componente F encontra-se localizado no ponto médio no módulo hexagonal e atravessa a cobertura. É a esta peça a que o cabo se vai ligar.

F

1. FUNCTION A função deste elemento é fazer a ligação do painel com o teto. Através de um parafusa de ligação a peça agarra o painel e através de uma argola o cabo sustentador vai ligar-se ao componente.

2. CONSTRAINTS

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• Price: Maximum 5 EUR/kg

General Properties

• Transparency: opaque

Optical properties

• Since in some cases the panel could be exposed to the sunlight, the material should have at least UV radiation durability: at least good

Durability

• Form of the material: Bulk

Material form that data applies to

• Very good machinability

Processability

• Sub-familie Metals ferrous and nonferrous

Material Universe


3. OBJECTIVE • Maximize Density • Minimize the Price 4. FREE VARIABLES • Choice of material (inside of the sub-familie metals ferrous and nonferrous)

5. DISCUSSION Selecionando o database de Arquitectura foram colocadas as restrições numa primeira fase, limitando a escolha d e materiais de 127 para 11 opções. Depois foi f eita uma Tree para a restrição r elativa ao universo dos materiais. Numa seguinte fase e cumprindo o primeiro objetivo de escolher o material com maior densidade e menor p reço. Criou-se um chart density/price e conclui-se q ue o material mais adequado para este componente seria uma lead alloy.

12000 10000

Metal, ferrous and non-ferrous

Density (kg/m^3)

8000

6000

4000

Aluminum, pure (1200, H4)

Aluminum alloy, wrought (6061, T4)

2000

Magnesium alloys

0,5

1

COMPONENTE G: FECHO DE LIGAÇÃO Este componente encontra-se localizado nas arestas no módulo hexagonal e tem como funcionalidade possibilitar a união e a desunião de mais ou menos módulos. Serve então como uma peça de ligação entre módulos. O material deste componente está dependente de fechos standarizados no mercado.

2

Price (EUR/kg)

5

[5] Chart 5 Price/density

G

35


H

1. FUNCTION O componente h tem duas funções: 1. fazer de elemento de ligação entre o módulo e o teto e 2. suportar o peso do módulo.

General Properties Durability

Material form that data applies to Processability

4. FREE VARIABLES • Choice of material • Optical properties 5. DISCUSSION Selecionando o database de Arquitectura foram colocadas as restrições numa primeira fase, limitando a escolha de materiais de 127 para 2 opções. Como o objetivo principal é maximizar a tolerância a falhas e escolher o material mais resistente foi feito um chart com as variáveis: fracture toughness (MPa.m^0.5)/Yield strenght (elastic limit) (MPa). Com este chart conclui-se que o material mais adequado para o cabo que sustenta o módulo tem que ser em Polyamide (PA, nylon) [6].

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Fracture toughness (MPa.m^0.5)

5

Polyamides (nylons, PA )

2

1

0,5 30

40

50

60

Yield strength (elastic limit) (MPa)

70

80

90

100

110

[6] Chart 6 fracture toughness (MPa.m^0.5)/Yield strenght (elastic limit) (MPa)

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5. Maquetização

5.1 Maquetes experimentais

5.2 Maquete de apresentação


6. Desenhos tĂŠcnicos




‘ 





 




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43


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7. Referências [1] Kang J, Dai GH. Urban sound environment. Beijing: The Science Publishing Company; 2001 [2] Ariffin HF, Bibon MF, Abdullah RPSR. Restaurant’s atmospheric elements: what the customer wants. Proc – Soc Behav Sci 2012;38:380–7. [3] Zheng XL, Zhang SY. Survey of acoustic environment of public canteens of universities. Audio Eng 2013;37(2):11–6 [4] Kang J, Lok W. Architectural acoustic environment, music and dining experience. In: INTER-NOISE and NOISE-CON congress and conference proceedings, vol. 5; 2006. p. 3132–41. [5] Silva, C. M. (julho de 2013). O tempo de reverberação e a inteligibilidade da palavra (Dissertação de mestrado, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). [6] Adams, T. (2016). Sound materials: a compendium of sound absorbing materials for architecture and design. Amsterdam: Frame. [7] Trivalor - Business & Facility Services. (n.d.). Retrieved December 06, 2017, from http://www. trivalor.pt/ [8] DL 251/87, Regulamento Geral do Ruído, Diário da República, 1987 [9] Acústica, Ruído e Vibrações | Projetos, Obras, Reabilitação, Produtos. (2013, November 13). Retrieved January 2, 2017, from http://logacustica.com/ [10] SOM E ACÚSTICA. (n.d.). Retrieved January 2, 2017, from http://www.someacustica.com/ [11] Audio Designer. (n.d.). Retrieved January 2, 2017, from http://audiodesigner.pt/ [12] Vicoustic – Products for Better Acoustics. (n.d.). Retrieved January 2, 2017, from http://www.vicoustic. com/ [13] A. (n.d.). THE STORY OF ARTNOVION. Retrieved January 2, 2017, from http://www.artnovion.com/ [14] ] Outras opções. (n.d.). Retrieved December 12,

2016, from http://www.leroymerlin.pt/Site/Produtos/ Aquecimento-e-Climatizacao/Isolamento-da-casa/ Isolamento-acustico/16332596.aspx [15] Acousticpearls. (n.d.). Retrieved January 2, 2017, from http://www.acousticpearls.de/en/acoustic-panels/acoustic-panels.html [16] CES Edupack Software. (2016). Granta Design. [17] Book 2: Material and Process Selection Charts (CES 2010 EduPack teaching resource books), Granta Design Limited, Cambridge University – UK Online version: http://www.grantadesign.com/download/pdf/teaching_resource_books/2-Materials-Charts-2010.pdf [18] M. F. Ashby, D. Cebon, Teaching Engineering Materials: the CES EduPack, GRANTA Material Inspiration; Engineering Department, Cambridge University, England, May 2007 [19] http://www.engineeringtoolbox.com/engineering-materials-properties-d_1225.html

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Tricustic Project - Acoustic Solutions