Controle Ativo de Ruído

Active Noise Control Hércules Araújo Oliveira1

Jhowberth Heronnes Pereira Rodrigues1

Denner Robert Rodrigues Guilhon2

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1 Discentes do Curso de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual do Maranhão - UEMA 2 Professor do Departamento de Engenharia Mecânica. Curso de Engenharia Mecânica – UEMA Endereço do autor responsável: Jhowberth Heronnes Pereira Rodrigues E-mail: heronnestg@hotmail.com Resumo O controle ativo de ruído (‘ Active Noise Control’) ou cancelamento ativo de ruído (‘Active Noise Cancelation’) é uma nova tecnologia para controlar ruídos a partir da produção de interferência destrutiva de ondas sonoras. O controle Ativo de Ruído trabalha em circunstâncias específicas, não sendo uma tecnologia a prova total de som, mas é, em princípio, um som modificado, trabalhado para cancelar um distúrbio através de meios eletroacústicos. De maneira mais simplificada, trata-se de um sistema de controle no qual alto-falantes produzem um som assimétrico, atingindo o ruído e cancelando-o. Palavras-chave: Controle ativo, ruído.

Abstract

The active noise control or active noise canceling is a new technology to control noise from the production of destructive interference of sound waves. The Active Noise Control works in specific circumstances, it is not a total tech soundproofing, but it is, in principle, a modified sound, worked to cancel a disturbance by electroacoustic means. More simply, it is a control system in which speakers produce an asymmetrical sound, reaching the noise and canceling it. Keywords: Active control, noise.

Introdução

Com o surgimento do controle ativo de ruído muitas perguntas são feitas: pode esta nova tecnologia controlar o barulho vindo das crianças jogando futebol na rua? Cancelará o som da guitarra do garoto que a toca ensurdecendo toda a vizinhança? A resposta para estas perguntas é negativa, pois esta tecnologia não é à prova total de som. Existem dois tipos de controle ativo de ruído. O primeiro é denominado cancelamento ativo de ruído ( CAR ), no qual os acionadores são dispositivos acústicos (alto-falantes), responsáveis pela emissão do sinal, fora de fase, para cancelar o distúrbio. O segundo controle é denominado controle ativo de ruído em estrutura acústica ( ‘Active Structural- Acustical Noise’). O controle ativo de ruído na estrutura acústica ( CAREA ) é empregado para reduzir os ruídos vindos de uma estrutura. Seus acionadores são fontes de vibrações, modificando o meio de irradiação do ruído. A distinção entre CAR e CAREA é algo arbitrário, pois ambos visam ao controle de ruído através de dispositivos acionadores para reduzir o mapa de resposta. Controle Ativo de Ruído As aplicações mais bem sucedidas do controle ativo são aquelas usadas no controle de ruído em espaços fechados como dutos, cabines de veículo, sistemas de exaustão, fones de ouvido, entre outras. Contudo, a maioria dos experimentos não se tornaram ainda um produto de sucesso comercial, pois geralmente, tem custos elevados. Os itens relacionados a seguir mostram algumas das diversas aplicações do CAR. Na Aeronáutica O CAR em fones de ouvidos teve um grande sucesso comercial, pois os fones ativos de ouvidos usam o fenômeno físico chamado interferência destrutiva para cancelar ruídos de baixa frequência, enquanto permitem ao usuário escutar sons de média e alta frequência como conversas e sirenes de alarme. O sistema compreende um par de protetores de ouvidos, contendo um alto-falante e um ou mais circuitos pequenos. Alguns contêm uma bateria embutida, outros até permitem a entrada de um sinal de áudio externo como uma música ou uma comunicação de vez. Este tipo de fone ativo está sendo utilizado em larga escala por pilotos de aeronaves. Atualmente, os fones ativos são considerados indispensáveis em helicópteros e também em propulsores de aeronaves. São de dois tipos os fones de ouvido com controle ativo existentes no mercado, porém, só um usa o cancelamento ativo de ruído. O fone de ouvido ativo tem a estrutura constituída, em alguns casos de um microfone interno em cada fone, com a função de monitorar o erro ( parte do sinal não cancelada pelos alto-falantes). Por exemplos, no fone de ouvido do piloto existe um microfone de eco, responsável pela transmissão da voz do piloto. Existe ainda um amplificador de sinal de entrada, para transmitir sinais de comunicação entre os

fones. Nota-se que o CAR trabalha melhor em tons ou ruídos periódicos, como aqueles emitidos pelo propulsor do avião. Outra aplicação é o cancelamento ativo de ruídos de baixa frequência dentro de cabines de aeronaves . Os principais fabricantes de aviões estão desenvolvendo tais sistemas especialmente para as turbinas das aeronaves. Com esse objetivo, alto-falantes são colocados nos painéis para emitir um anti-som, reduzindo os barulhos vindos dos propulsores na fuselagem. A maior vantagem deste sistema é a economia que se faz em relação ao tratamento passivo deste ruído. Na Indústria Na aplicação do controle ativo para a atenuação de ruídos de baixa frequência, emitido por fontes de ruídos industriais, tais como: bombas de vácuo, ventoinhas de ar, torres de refrigeração e turbinas exaustoras de gases. É, a baixa frequência, obtida através da aplicação de fontes de controle acústico. As ventoinhas industriais também são beneficiadas pelo controle ativo,pois há uma melhora no rendimento das mesmas. A princípio, a instalação do equipamento é bastante simples. O aparato consiste na instalação de alto-falantes ao redor das ventoinhas, diminuindo assim o ruído de suas baixas frequências, por consequência, diminui também os gastos com a manutenção destas. Dessa maneira, o custo dispendido com o sistema é recuperado em um ou 2 anos. Não só nas ventoinhas, como em exaustores, verifica-se a redução do ruído, através do uso de fontes de controle acústico na saída do exaustor, ou pela aplicação de fontes acústicas de alta intensidade, montadas nos tubos do exaustor, irradiadas a uma certa distância da saída. Fabricantes de automóveis estão utilizando o CAR dentro dos carros para eliminar ruídos de baixa frequência, utilizando os próprios alto-falantes do rádio do automóvel, os quais emitem um anti-som para cancelar os ruídos indesejáveis. Estes ruídos, após serem captados por acionadores de baixa intensidade de vibração, localizados no painel. Outro benefício possível que reflete o amplo alcance do controle ativo está nos automóveis. No silenciados, há uma demanda de energia extra para expelir os gases provenientes do motor, em contrapartida, quando se usa o silenciador com tratamento ativo, atinge-se a mesma performance, porém com uma menor restrição ao escoamento, melhorando-a e também a eficiência do silencioso, incluindo as seguintes vantagens:

Maior durabilidade do material e maior vida útil;

Menor custo de operação, devida à facilidade de instalação e redução da manutenção;

Menor fadiga do operador e maior ergonomia; Estes dois itens citados acima receberam uma maior ênfase nos últimos anos. Contudo, os benefícios podem se estender bem mais além desses mencionadores. O tamanho compacto é a modularidade dos sistemas ativos

propiciam uma flexibilidade adicional ao design do produto, chegando ao ponto completo de renovação do lay-out. Na Marinha As aplicações nesta área tiveram um grande sucesso quando se aplicou o isolamento ativo de vibração, no interior das embarcações, para diminuição do ruído irradiado nos navios e submarinos. Isto graças à combinação de elementos passivos com ativos. A redução da transmissão da vibração, ao longo do casco, deve-se ao emprego de acionadores de vibração no mesmo. Conclusão

A maioria dos benefícios práticos da tecnologia do controle ativo de ruído não são tão claros à primeira vista, pois a principal vantagem é a atenuação de baixas frequências. Esta atenuação, quando feita por meios passivos, torna-se inviável e inconveniente, devido a seu alto custo. Um exemplo disso é o isolamento de cabines de aeronaves com o tratamento ativo em contra posição ao isolamento acústico (controle passivo). Ambos têm a mesma eficácia, porém o controle ativo é mais barato e não altera tanto na construção da cabine.

Referências Bibliográficas

1. FULLER, C.R,VON FLOTOW, A.H. Active control of sound an vibration. IEEE control system, New York, v.15, n.6, p.9-19, Dec.1995.

2. Pan, Jie, HANSEN, COLIN H. An experimental study of the active noise control of multiplesuave types in an elastic beam. Journal Acoust. Soc. Of America, Blacksburg, Estados Unidos, v,92, n.2.pt.1, p.871-875, Aug.1992.

3. http://www.lps.usp.br/vitor/artigos/aes07.pdf