O que é o conforto acústico de um veículo?

Definir o conforto acústico de um veículo é algo tão complexo quanto desafiador. A ideia é introduzir o tema e, posteriormente, aprofundar o assunto.

Antes de mais nada, vamos começar com a definição de “o que é o som”.

Ele pode ser definido como variação de pressão em forma de onda mecânica tridimensional que faz vibrar os nossos tímpanos em várias frequências e pressões.

E na sequência, vem a próxima pergunta: o que é o ruído?

Segundo o dicionário Aurélio, ruído é um som constituído por grande número de vibrações com relações de amplitude e fase, distribuídas ao acaso.

Assim, podemos definir o conforto acústico veicular como a percepção de qualidade e nível de pressão sonora (volume) do ruído e que não gera stress auditivo a curto e médio prazo.

Em linhas gerais são quatro as principais fontes de ruído, sendo elas:

1) Motor e transmissão de potência (câmbio, semi eixos, cardã. Diferencial, etc);

2) Aerodinâmico (ruído do ar passando pela carroceria);

3) Ruído de rodagem (ruído gerado pelo piso ao andar com o veículo);

4) Rangidos, batidas geradas por painéis, chapas e outros componentes ao passar por irregularidades do piso.

Estas fontes de ruído citadas acima emitem ruídos de duas formas: pelo ar (air borne noise) ou através da estrutura (structural borne noise) da carroceria ou algum outro componente. Vale lembrar que todos os ruídos são gerados mecanicamente, portanto, através de vibração, é lícito esperar que uma fonte de ruído emita ruído das duas formas, aérea e estruturalmente.

Por exemplo, um escapamento emite ruído pela ponteira, mas poucos sabem que ele também vibra. Apesar do escapamento estar preso com coxins de borracha à carroceria, transmite vibrações para a carroceria que podem gerar ruídos elevados para o habitáculo do carro e, no pior dos casos, normalmente acontece em forma de um pico (ressonância), o que faz com que o ruído seja um “defeito”.

Dessa forma, o mesmo raciocínio se aplica ao motor, por exemplo, que por si só emite o ruído aéreo mas também excita através da suas vibrações a carroceria podendo gerar ressonâncias desagradáveis.

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Antes de falar como resolver o ruído aéreo, vamos falar rapidamente de frequências sonoras e como medí-las. Nosso ouvidos conseguem ouvir, em tese, um espectro de frequência 20 a 20.000 Hz onde frequências baixas são os sons graves (estrondo de um trovão ou os sons que saem de um sub-woffer) e as altas são os sons agudos (os pratos de uma bateria ou cantarolar de alguns pássaros). A voz humana gira em torno de 1.000Kz.

Assim, as frequências baixas são de alta energia e ondas de vibração longas, ao passo que as frequências mais altas são de baixa energia e ondas de vibração curtas. Há também de se considerar que o ruído, independente o espectro de frequências que emita, pode ter uma pressão sonora alta, ou volume alto.

Como exemplo, vamos analisar o ruído aéreo emitido por um motor de combustão interna. A princípio, o que separa os ocupantes do motor é a carroceria que é de chapa de aço com espessuras que variam entre 0,7 a 1,0 mm normalmente e claramente não suficiente para prover uma isolação adequada do ruído.

A regra geral consiste na aplicação de materiais acústicos às vezes na parte de chapa entre o motor e os passageiros (dash panel), do lado de dentro do veículo, e às vezes do lado externo onde está o motor. Há alguns tipos de materiais acústicos que podem ser usados que são absortivos, por exemplo, feltro e semelhantes e barreira ou materiais pesados como o EVA.

Os materiais absortivos têm a função de atenuar frequências mais altas, enquanto que os materiais pesados, as frequências mais baixas e médias. Normalmente, para calibrar a quantidade de materiais acústicos a serem utilizados, que vai afetar o peso do carro (ninguém quer o carro pesado…) e custos, define-se o quanto se quer “reduzir” o nível de ruído.

Esta métrica é chamado de ENR (ou engine noise reduction) e utiliza-se a unidade dBA, que representa a diferença de ruído medido, com microfones, do lado do motor e do lado interno, normalmente na posição da cabeça do motorista.

Define-se então, normalmente, o quanto se quer atenuar. Como referência, vi números que variam de 40 a 50 dBA, mas podem ser ainda maiores para veículos que sejam mais luxuosos.

A quantidade, peso e espessura pode variar de acordo com o resultado esperado. Aqui cabe uma dica: certifique-se de que os furos de passagens de componentes como chicotes elétricos, cabos e sistema de ventilação e ar condicionado estejam devidamente vedados pois, se houver algum furo aberto, haverá passagem direta do ruídos, prejudicando grandemente a qualidade sonora, bem como o nível de ruído. Esses são os chamados ruídos aéreos.

Existem, ainda, os ruídos estruturais, que são aqueles gerados através das vibrações do motor que se propagam através da carroceria. Vale dizer que parte das vibrações gerarão ruído audível e outra parte gerará vibração, portanto não audível.

Normalmente, a parcela de ruídos estruturais é pequena, pois os coxins funcionam bem em geral e o problema maior é atenuar vibrações, entretanto, alguma ressonâncias podem aparecer em determinadas rotações do motor geradas por casamento de frequências de motor com algum modo da carroceria.

Nestes casos a solução pode ser bastante complicada pois os coxins normalmente não conseguem “filtrar” o suficiente e então a solução pode ser adoção de massas adicionais para mudar frequências, filtro de ar, escapamento, etc.