DIMENSIONAMENTO E CALIBRAÇÃO DE DISPOSITIVO PARA DETERMINAÇÃO DA PERDA DE TRANSMISSÃO EM SILENCIADORES.

R.J.A. Vieira (1), N.S. Soeiro (1)

(1) Departamento de Engenharia Mecânica, Centro Tecnológico, Universidade Federal do Pará, Rua Augusto Corrêa, 1, Campus Universitário do Guamá, Belém PA, CEP: 66.020-020

Palavras-chave: Tubo de Impedância, Acústica, Silenciadores, Função de Transferência.

RESUMO

Uma das fontes sonoras mais predominantes no ruído global de um veículo é o ruído proveniente da explosão do combustível dentro da câmara de combustão do motor de combustão interna. Desta maneira torna-se fundamental o uso de silenciadores capazes de atenuar este ruído para níveis mais aceitáveis. Estes produtos, por sua vez, reduzem-se basicamente a dispositivos de controle que podem ser altamente eficazes e assumir baixos custos, se corretamente dimensionados. Entretanto, os silenciadores são dimensionados e construídos, pela maioria dos fabricantes, através de métodos parcialmente teóricos e largamente empíricos, o que leva a uma dificuldade no desenvolvimento e otimização dos silenciadores, os quais acabam não atendendo completamente os requisitos de qualidades exigidos pelos consumidores e legislação pertinente. Assim, pretende-se neste trabalho dimensionar e construir um dispositivo simples de atenuação sonora para ser utilizado no laboratório em teste de silenciador, objetivando a determinação da perda de transmissão, a partir da técnica da função de transferência. Obtidos estes resultados pode-se então compara-los com os obtidos através dos modelos numéricos de silenciadores, que utilizaram o método da matriz de transferência e as mesmas configurações, validando assim os resultados em questão. Com isso será possível otimizar as características acústicas dos silenciadores para motores de combustão interna através do desenvolvimento de novos modelos.

Para a determinação da Perda de Transmissão Experimental, foi necessária a utilização dos seguintes materiais e equipamentos: Analisador FFT 35665A - Dynamic Signal Analizer; Microfone ½" B&K, modelo 4166; Amplificador de Potência (Power Amplifier) B&K Modelo 2706; Pré-amplificador B&K modelo 2619; Fornecedor de Potência do Microfone (Measuring Amplifier) B&K, modelo 2636; Medidor de nível de pressão sonora B&K, modelo 2230; Bancada de teste; Caixa com alto-falante; Protótipo de configuração simplificada, feitos em chapa de aço 1010 com espessura de 1,5 mm.

Para o desenvolvimento e estudo de silenciadores, tendo como base a caracterização dos mesmos através da Perda de Transmissão, é necessário verificar a confiabilidade do procedimento de medição que será adotado. Para tanto, preparou-se uma bancada de testes, com todos os equipamentos e dispositivos necessários para a realização dos ensaios propostos. A Figura 1 demonstra esquematicamente o sistema de medição adotado.

Finalizado a montagem do sistema, pode-se então iniciar um procedimento de aquisição de dados. Para tanto, construiu-se um protótipo simples, contendo apenas uma câmara de expansão (Figura 2), medindo-se então a perda de transmissão gerada pelo método da função transferência. Para o posicionamento do microfone, foram construídos dois suportes de madeira, contendo dois furos distanciados em 50 mm. Estes suportes foram fabricados de tal forma a possibilitar a colagem dos mesmos em dois tubos de aço SAE 1010 galvanizados de 2" de diâmetro. Assim, cada tubo, contendo o suporte colado, foi acoplado anteriormente e posteriormente ao silenciador, sendo o acoplamento feito através de um sistema de bolsa de encaixe, vedado com "massa de vedação" .

Cabe lembrar que, para minimizar os possíveis erros associados à montagem e à aquisição de dados, foram seguidas as sugestões e a norma ISO/FDIS 10534-2, além de se utilizar uma terminação anecóica no duto de saída. Outro aspecto importante a ser observado é quanto à freqüência de corte do silenciador em questão que foi determinada. A distância entre os microfones dita a faixa de validação do método da função de transferência. Desta maneira, considerando igual a 50 mm, tem-se: 343 Hz < f < 2744 Hz.

Finalizada a etapa de aquisição de dados experimentais, iniciou-se uma segunda etapa, voltada à comparação dos resultados ensaiados com os resultados de obtidos de dissertação de mestrado de Thieme (2000) como visto na figura 3. Para desenvolver-se os modelos e obter resultados confiáveis, Thieme (2000) utilizou o método da matriz de transferência. Assim, foi possibilitada uma perfeita simulação da configuração interna do silenciador (Câmara de Expansão) em questão, cujos resultados puderam então ser comparados aos resultados experimentais.

Assim foi possível ampliar e consolidar os elos de cooperação com o Laboratório de Vibrações e Acústica da Universidade Federal de Santa Catarina, permitindo o desenvolvimento e consolidação da metodologia de calibração de modelos numéricos a partir de técnicas experimentais. Em relação ao setor produtivo o trabalho de pesquisa permitirá a construção de silenciadores otimizados, de modo que o atendimento das necessidades do consumidor e da legislação vigente seja uma realidade, obtendo-se atenuação significativa dos ruídos gerados, contribuindo para a diminuição da poluição sonora nos ambientes urbanos e ofertando um produto de alta qualidade técnica. Por outro lado, pode-se desenvolver uma relação de cooperação ou parceria de utilidade de mão dupla, ou seja, que tanto as empresas quanto o DEM-UFPA sejam beneficiados.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

THIEME, F. A. Atenuação de ruído em silenciadores automotivos : análise numérica pelo método das matrizes de transferência e verificação experimental. Dissertação de Mestrado defendida na Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Agosto, 2000
PEREIRA, M. L. e GERGES, S. N. Y., Experimental e Numerical Analysis of Dissipative Silencers In : INTER-NOISE, 1999, Liverpool . Inter-noise 99. Liverpool. P. 911-914.
SEYBERT, A. F. e ROSS, D. F., Experimental determination of Acoustic properties using a two-microphone random-excitation technique. Journal of the Acoustic Society of America, Vol. 61, n. 5, maio de 1977, p. 1362-1370.
CHU, W. T. Transfer function technique for impedance and absortion measurements in an impedance tube using a single microphone. Journal of the Acoustic Society of America, Vol. 80, n. 2, Agosto de 1986, p. 555-560.