Isolamento acústico das grelhas: como se calcula o D_n,e,w

Uma grelha de ventilação é uma abertura permanente na fachada. Deixa entrar o ar, e também algum ruído. Por isso o isolamento sonoro é, a par do caudal, o critério que mais pesa na escolha de uma grelha numa rua com tráfego. A Portaria n.º 138-I/2021 exige que a ventilação respeite os requisitos acústicos dos edifícios (Anexo II, ponto 1.1, alínea c)).

O que é o D_n,e,w

Os elementos pequenos da fachada, com 1 m² ou menos, como as grelhas de ventilação, não se caracterizam pelo índice de redução sonora $R$ das paredes e janelas. Caracterizam-se pela diferença de níveis sonoros normalizada para elementos pequenos, $D_{n,e}$, medida em laboratório segundo a norma EN ISO 10140-2 (Buildwise, 2023):

$D_{n,e} = L_1 - L_2 + 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{A_0}{A}\right)$

em que $D_{n,e}$ é a diferença de níveis normalizada do elemento (dB), $L_1$ é o nível médio de pressão sonora na sala emissora (dB), $L_2$ é o nível médio de pressão sonora na sala recetora (dB), $A$ é a área de absorção sonora equivalente da sala recetora (m²) e $A_0$ é a área de absorção de referência, igual a 10 m².

O valor $D_{n,e}$ mede-se por bandas de frequência. O índice ponderado $D_{n,e,w}$ é o número único que resulta da norma EN ISO 717-1, acompanhado dos termos de adaptação espetral $C$ e $C_{tr}$. É assim que aparece nas fichas técnicas, por exemplo $D_{n,e,w}\,(C;C_{tr}) = 34\,(0;-1)$ dB para a Invisivent AIR Basic aberta (Renson). As especificações técnicas da Renson indicam como normas de ensaio a EN ISO 140-10, que a EN ISO 10140 veio substituir, e a EN ISO 717-1.

Quanto mais alto o $D_{n,e,w}$, mais som a grelha trava.

O valor de referência: 1 metro

Nas grelhas lineares, o ensaio faz-se com um comprimento de referência. Os catálogos da Renson apresentam o $D_{n,e,w}$ das Invisivent por metro de grelha (Renson, Window ventilators). Os valores de 1 metro são estes:

Invisivent	Aberta	Fechada
AIR Light	31 dB	51 dB
AIR Basic	34 dB	51 dB
AIR High	40 dB	51 dB
COMFORT Basic	35 dB	51 dB
COMFORT High	39 dB	51 dB
COMFORT Ultra	42 dB	51 dB
COMFORT Extreme	48 dB	62 dB

Na Transivent, a referência é uma grelha de 700 mm: 29 dB aberta e 45 dB fechada. A de 950 mm tem 28 dB aberta e 44 dB fechada.

Como se calcula para qualquer comprimento

O ponto de partida é a forma como a norma EN ISO 12354-3 combina os elementos de uma fachada. A transmissão sonora de cada elemento soma-se em energia (Buildwise, 2023):

$R_{fachada} = -10 \cdot \log_{10}\left(\sum_i \frac{S_i}{S} \cdot 10^{-R_i/10} + \sum_j \frac{A_0}{S} \cdot 10^{-D_{n,e,j}/10}\right)$

em que $R_{fachada}$ é o índice de redução sonora da fachada (dB), $S_i$ e $R_i$ são a área (m²) e o índice de redução sonora (dB) de cada elemento grande, como paredes e janelas, $D_{n,e,j}$ é a diferença de níveis normalizada de cada elemento pequeno (dB), $A_0 = 10$ m² e $S$ é a área total da fachada (m²).

Cada elemento pequeno entra com uma parcela de energia $\frac{A_0}{S} \cdot 10^{-D_{n,e}/10}$. Uma grelha com $n$ metros comporta-se como $n$ grelhas de 1 metro lado a lado, e a sua parcela é $n$ vezes maior:

$n \cdot \frac{A_0}{S} \cdot 10^{-D_{n,e,1m}/10} = \frac{A_0}{S} \cdot 10^{-\left(D_{n,e,1m} - 10 \log_{10} n\right)/10}$

Ou seja, a grelha de $n$ metros tem $D_{n,e} = D_{n,e,1m} - 10 \cdot \log_{10} n$. Com o comprimento $L$ em milímetros, $n = L/1000$, e chega-se à fórmula que a calculadora de ventilação do archivent usa para as Invisivent:

$D_{n,e,w}(L) = D_{n,e,w,1m} + 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{1\,000}{L}\right)$

em que $D_{n,e,w}(L)$ é o isolamento sonoro da grelha com o comprimento $L$ (dB), $D_{n,e,w,1m}$ é o valor de 1 metro da ficha técnica (dB) e $L$ é o comprimento da grelha (mm).

Para a Transivent, a referência é a grelha de 700 mm e o comprimento é a soma de todas as grelhas do vão:

$D_{n,e,w}(L_{total}) = D_{n,e,w,700} + 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{700}{L_{total}}\right)$

em que $D_{n,e,w,700}$ é o valor de uma grelha de 700 mm (45 dB fechada, 29 dB aberta) e $L_{total}$ é o comprimento total das grelhas no vão (mm).

Como a correção é a mesma em todas as bandas de frequência, o valor ponderado desloca-se do mesmo número de decibéis; por isso a fórmula se aplica diretamente ao $D_{n,e,w}$. Os termos $C$ e $C_{tr}$ mantêm-se.

A regra prática: duplicar o comprimento custa 3 dB

A fórmula tem uma consequência simples de memorizar. Se o comprimento passa de $L$ para $2L$:

$\Delta D_{n,e,w} = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{1\,000}{2L}\right) - 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{1\,000}{L}\right) = -10 \cdot \log_{10} 2 \approx -3{,}0 \text{ dB}$

Cada vez que o comprimento da grelha duplica, o $D_{n,e,w}$ desce cerca de 3 dB. A razão física é que o dobro do comprimento de grelha transmite o dobro da potência sonora, e duplicar a potência corresponde a 3 dB (10 log 2). Pelo mesmo raciocínio, metade do comprimento ganha 3 dB e dez vezes o comprimento perde 10 dB.

Exemplo (cálculo). Invisivent AIR Basic, aberta, com 34 dB a 1 metro:

Comprimento	$D_{n,e,w}$ aberta	$D_{n,e,w}$ fechada
500 mm	37,0 dB	54,0 dB
1 000 mm	34,0 dB	51,0 dB
2 000 mm	31,0 dB	48,0 dB
4 000 mm	28,0 dB	45,0 dB

Para a Transivent, duas grelhas de 700 mm no mesmo vão ($L_{total} = 1\,400$ mm) dão 26,0 dB aberta e 42,0 dB fechada.

O que isto significa no projeto

O caudal de uma grelha linear cresce em proporção com o comprimento; o isolamento desce 3 dB por cada duplicação. Daqui resultam três regras de projeto:

• Não sobredimensionar. Metros de grelha a mais custam isolamento sem necessidade. A grelha autorregulável permite dimensionar pelo caudal nominal, porque limita o caudal quando o vento aumenta (Portaria n.º 138-I/2021, Anexo II, ponto 1.1, alínea b)).
• Escolher a versão pelo ruído exterior. Da AIR Light à COMFORT Extreme, o $D_{n,e,w}$ de 1 metro aberta passa de 31 para 48 dB, mas o caudal por metro também muda: a AIR Basic dá 62,0 m³/h/m a 2 Pa, a COMFORT Extreme 15,8 m³/h/m a 10 Pa. Uma versão mais isolante pode exigir mais metros de grelha, o que devolve parte do ganho. O balanço faz-se vão a vão.
• Verificar a fachada no conjunto. No Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios (RRAE), o parâmetro regulamentar da fachada é o $D_{2m,nT,w}$, verificado por ensaio no edifício (Laboratório Nacional de Engenharia Civil, LNEC). A grelha é um dos elementos da soma da EN ISO 12354-3, ao lado da janela e da parede. O projeto de acústica decide se o valor da grelha chega.

Na calculadora

A calculadora de ventilação do archivent mostra o $D_{n,e,w}$ aberta e fechada de cada grelha, já corrigido para o comprimento do vão, com as fórmulas acima. Os valores de partida são os das fichas técnicas da Renson, medidos em laboratório; o resultado em obra depende também da instalação e dos outros elementos da fachada. Os valores por versão estão nas páginas da Invisivent e da Transivent. Para um projeto concreto, fale connosco em Contactos.

Fontes

• Buildwise (2023). Basisgrootheden gevelgeluidsisolatie. NA Akoestiek, agosto de 2023. https://www.buildwise.be/media/m4diskhx/basisgrootheden_gevelisolatie.pdf
• EN ISO 10140-2, Acoustics: laboratory measurement of sound insulation of building elements, part 2: measurement of airborne sound insulation (citada em Buildwise, 2023).
• EN ISO 717-1, Acoustics: rating of sound insulation in buildings and of building elements, part 1: airborne sound insulation (citada nas especificações técnicas Renson).
• EN ISO 12354-3, Building acoustics: estimation of acoustic performance of buildings from the performance of elements, part 3: airborne sound insulation against outdoor sound (citada em Buildwise, 2023).
• Renson. Window ventilators (catálogo, valores D_n,e,w por metro) e especificações técnicas Invisivent e Transivent. https://renson.net/pro/en/downloads?rootCategory=ventilation
• LNEC. Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios: avaliação acústica, critérios de amostragem. https://www.lnec.pt/uploads/9caabcd9-5734-4fc1-be0f-3eeb2b0eec93.pdf
• Portaria n.º 138-I/2021, de 1 de julho, Anexo II, ponto 1.1, alíneas b) e c). https://files.dre.pt/1s/2021/07/12602/0001200053.pdf