02002L0049 — PT — 26.07.2019 — 004.001


Este texto constitui um instrumento de documentação e não tem qualquer efeito jurídico. As Instituições da União não assumem qualquer responsabilidade pelo respetivo conteúdo. As versões dos atos relevantes que fazem fé, incluindo os respetivos preâmbulos, são as publicadas no Jornal Oficial da União Europeia e encontram-se disponíveis no EUR-Lex. É possível aceder diretamente a esses textos oficiais através das ligações incluídas no presente documento

►B

DIRECTIVA 2002/49/CE DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO

de 25 de Junho de 2002

relativa à avaliação e gestão do ruído ambiente

(JO L 189 de 18.7.2002, p. 12)

Alterada por:

 

 

Jornal Oficial

  n.°

página

data

 M1

REGULAMENTO (CE) N.o 1137/2008 DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 22 de Outubro de 2008

  L 311

1

21.11.2008

►M2

DIRETIVA (UE) 2015/996 DA COMISSÃO Texto relevante para efeitos do EEE de 19 de maio de 2015

  L 168

1

1.7.2015

►M3

REGULAMENTO (UE) 2019/1010 DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 5 de junho de 2019

  L 170

115

25.6.2019

►M4

REGULAMENTO (UE) 2019/1243 DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 20 de junho de 2019

  L 198

241

25.7.2019


Retificada por:

►C1

Rectificação, JO L 005, 10.1.2018, p.  35 (2015/996)




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DIRECTIVA 2002/49/CE DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO

de 25 de Junho de 2002

relativa à avaliação e gestão do ruído ambiente



Artigo 1.o

Objectivos

1.  O objectivo da presente directiva é definir uma abordagem comum para evitar, prevenir ou reduzir, numa base prioritária, os efeitos prejudiciais da exposição ao ruído ambiente, incluindo o incómodo dela decorrente. Para esse efeito, serão progressivamente postas em prática as seguintes acções:

a) Determinação da exposição ao ruído ambiente, através da elaboração de mapas de ruído, com base em métodos de avaliação comuns aos Estados-Membros;

b) Informação do público sobre o ruído ambiente e seus efeitos;

c) Aprovação, pelos Estados-Membros, de planos de acção baseados nos resultados da elaboração de mapas de ruído, a fim de prevenir e reduzir o ruído ambiente, sempre que necessário e em especial quando os níveis de exposição forem susceptíveis de provocar efeitos nocivos para a saúde humana, e preservar a qualidade do ambiente acústico, quando seja boa.

2.  A presente directiva destina-se também a fornecer a base para desenvolver medidas comunitárias de redução do ruído emitido pelas principais fontes, nomeadamente veículos e infra-estruturas rodoviárias e ferroviárias, aeronaves, equipamento industrial e de exterior e maquinaria móvel. Para o efeito, a Comissão apresentará ao Parlamento Europeu e ao Conselho, o mais tardar em 18 de Julho de 2006, propostas legislativas adequadas. Ao fazê-lo, deverá ter em consideração os resultados do relatório a que se refere o n.o 1 do artigo 10.o

Artigo 2.o

Âmbito de aplicação

1.  A presente directiva é aplicável ao ruído ambiente a que os seres humanos se encontram expostos, em especial em áreas construídas, parques públicos ou noutras zonas tranquilas de uma aglomeração, em zonas tranquilas em campo aberto, nas imediações de escolas, hospitais e outros edifícios e zonas sensíveis ao ruído.

2.  A presente directiva não é aplicável a ruídos produzidos pela própria pessoa exposta, a ruídos provenientes de actividades domésticas, a ruídos produzidos por vizinhos, a ruídos em locais de trabalho ou dentro dos meios de transporte ou ainda devidos a actividades militares em zonas militares.

Artigo 3.o

Definições

Para efeitos da presente directiva, entende-se por:

a) «Ruído ambiente», um som externo indesejado ou prejudicial, criado por actividades humanas, incluindo o ruído emitido por meios de transporte, tráfego rodoviário, ferroviário, aéreo e instalações utilizadas na actividade industrial, tais como as definidas no anexo I da Directiva 96/61/CE do Conselho, de 24 de Setembro de 1996, relativa à prevenção e controlo integrados da poluição ( 1 );

b) «Efeitos prejudiciais», efeitos nocivos para a saúde humana;

c) «Incómodo», o grau de incómodo gerado pelo ruído ambiente sobre a população, determinado por meio de levantamentos no terreno;

d) «Indicador de ruído», uma escala física para a descrição do ruído ambiente que tenha uma relação com um efeito prejudicial;

e) «Avaliação», qualquer método para calcular, prever, estimar ou medir o valor de um indicador de ruído, ou os efeitos prejudiciais a ele associados;

f) Lden (indicador de ruído dia-fim-de-tarde-noite): o indicador de ruído associado ao incómodo geral, conforme definido mais pormenorizadamente no anexo I;

g) Lday (indicador de ruído diurno): o indicador de ruído associado ao incómodo durante o período diurno, conforme definido mais pormenorizadamente no anexo I;

h) Levening (indicador de ruído do fim-de-tarde): o indicador de ruído associado ao incómodo durante o período vespertino, conforme definido mais pormenorizadamente no anexo I;

i) Lnight (indicador de ruído nocturno): o indicador de ruído associado a perturbações do sono, conforme definido mais pormenorizadamente no anexo I;

j) «Relação dose-efeito», a relação entre o valor de um indicador de ruído e um efeito prejudicial;

k) «Aglomeração», uma parte do território, delimitada pelo Estado-Membro, com uma população superior a 100 000 habitantes e uma densidade populacional que esse Estado-Membro considera como zona urbanizada;

l) «Zona tranquila de uma aglomeração», uma zona, delimitada pela autoridade competente, por exemplo, que não está exposta a um Lden ou a outro indicador de ruído adequado superior a determinado valor estabelecido pelo Estado-Membro, a partir de nenhuma fonte de ruído;

m) «Zona tranquila em campo aberto», uma zona, delimitada pela autoridade competente, que não é perturbada pelo ruído do tráfego, da indústria ou de actividades recreativas;

n) «Grande eixo rodoviário», uma estrada regional, nacional ou internacional, designada pelo Estado-Membro, onde se verificam mais de 3 milhões de passagens de veículos por ano;

o) «Grande eixo ferroviário», uma via férrea, designada pelo Estado-Membro, onde se verificam mais de 30 000 passagens de comboios por ano;

p) «Grande aeroporto», um aeroporto civil, designado pelo Estado-Membro, com mais de 50 000 movimentos por ano (sendo um movimento uma descolagem ou uma aterragem), com excepção dos que se destinam exclusivamente a acções de formação em aeronaves ligeiras;

q) «Elaboração de mapas de ruído», uma compilação de dados sobre uma situação de ruído existente ou prevista em termos de um indicador de ruído, demonstrando a ultrapassagem de qualquer valor-limite pertinente em vigor, o número de pessoas afectadas em determinada zona, o número de habitações expostas a determinados valores de um indicador de ruído em determinada zona;

r) «Mapa estratégico de ruído», um mapa para fins de avaliação global da exposição ao ruído em determinada zona, devido a várias fontes de ruído, ou de estabelecimento de previsões globais para essa zona;

s) «Valor-limite», um valor Lden ou Lnight, e, se adequado, Lday e Levening, tal como determinado pelo Estado-Membro, que, caso seja excedido, dá ou pode dar origem a medidas de redução do ruído por parte das autoridades competentes; os valores-limite podem ser diferentes em função dos diversos tipos de ruído (tráfego rodoviário, ferroviário ou aéreo, ruído industrial, etc.), das imediações e do grau de sensibilidade da população ao ruído; podem também ser diferentes para situações existentes e para situações novas (quando se verifica uma mudança da situação no que se refere à fonte de ruído ou à utilização das imediações);

t) «Planos de acção», os planos destinados a gerir os problemas e efeitos do ruído, incluindo a redução do ruído, se necessário;

u) «Planeamento acústico», o controlo do ruído futuro através de medidas programadas, tais como o ordenamento do território, a engenharia de sistemas para a gestão do tráfego, o planeamento da circulação, a redução do ruído por medidas adequadas de isolamento sonoro e de controlo do ruído na fonte;

v) «Público», uma ou mais pessoas singulares ou colectivas e, de acordo com a legislação ou práticas nacionais, as suas associações, organizações ou grupos;

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w) «Repositório de dados», um sistema de informação, gerido pela Agência Europeia do Ambiente, que contém informações sobre o ruído ambiental e dados disponibilizados através dos nós nacionais de comunicação de informações e intercâmbio de dados, sob controlo dos Estados-Membros.

▼B

Artigo 4.o

Aplicação e responsabilidades

1.  Os Estados-Membros designarão, aos níveis adequados, as autoridades competentes e os organismos responsáveis pela aplicação da presente directiva, incluindo as autoridades responsáveis pela:

a) Elaboração e, se for caso disso, aprovação dos mapas de ruído e dos planos de acção para aglomerações, grandes eixos rodoviários ou ferroviários e grandes aeroportos;

b) Recolha dos mapas de ruído e dos planos de acção.

2.  Os Estados-Membros porão ao dispor da Comissão e do público as informações referidas no n.o 1, o mais tardar em 18 de Julho de 2005.

Artigo 5.o

Indicadores de ruído e respectiva aplicação

1.  Os Estados-Membros aplicarão os indicadores de ruído Lden e Lnight, tal como se refere no anexo I, para a preparação e revisão da elaboração de mapas estratégicos de ruído de acordo com o estabelecido no artigo 7.o

Até que se torne obrigatória a utilização de métodos comuns de avaliação para a determinação de Lden e Lnight, os indicadores de ruído nacionais existentes e os dados associados podem ser utilizados pelos Estados-Membros para este efeito e deverão ser convertidos nos indicadores acima referidos. Estes dados acústicos não deverão ter mais de três anos.

2.  Os Estados-Membros podem utilizar indicadores de ruído suplementares para casos especiais, tais como os estabelecidos no ponto 3 do anexo I.

3.  Para o planeamento acústico e a zonagem acústica, os Estados-Membros poderão utilizar indicadores de ruído diferentes do Lden e do Lnight.

4.  O mais tardar em 18 de Julho de 2005, os Estados-Membros comunicarão à Comissão eventuais valores-limite pertinentes, expressos em termos de Lden e Lnight, e, se for caso disso, Lday e Levening, em vigor nos seus territórios ou em preparação, no que se refere ao ruído do tráfego rodoviário e ferroviário, ao ruído de aeronaves nas imediações dos aeroportos e ao ruído em instalações de actividade industrial, juntamente com explicações sobre a implementação dos valores-limite.

Artigo 6.o

Métodos de avaliação

1.  Os valores de Lden e Lnight serão determinados pelos métodos de avaliação definidos no anexo II.

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2.  A Comissão fica habilitada a adotar atos delegados nos termos do artigo 12.o-A no que diz respeito a alterar o anexo II a fim de estabelecer métodos comuns de avaliação para a determinação de Lden e Lnight.

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3.  Os efeitos prejudiciais poderão ser avaliados com base nas relações dose-efeito referidas no anexo III.

▼M4

A Comissão fica habilitada a adotar atos delegados nos termos do artigo 12.o-A no que diz respeito a alterar o anexo III a fim de estabelecer métodos comuns de avaliação para determinar os efeitos prejudiciais.

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Artigo 7.o

Elaboração de mapas estratégicos de ruído

1.  Os Estados-Membros assegurarão que, até 30 de Junho de 2007, sejam elaborados e, se for caso disso, aprovados pelas autoridades competentes, mapas estratégicos de ruído relativos à situação no ano civil anterior, para todas as aglomerações com mais de 250 000 habitantes, todos os grandes eixos rodoviários com mais de seis milhões de passagens de veículos por ano, os grandes eixos ferroviários com mais de 60 000 passagens de comboios por ano e os grandes aeroportos situados nos seus territórios.

Até 30 de Junho de 2005, e daí por diante de cinco em cinco anos, os Estados-Membros informarão a Comissão sobre os grandes eixos rodoviários com mais de seis milhões de passagens de veículos por ano, os grandes eixos ferroviários com mais de 60 000 passagens de comboios por ano, os grandes aeroportos e aglomerações com mais de 250 000 habitantes, situados no seu território.

2.  Os Estados-Membros aprovarão as medidas necessárias para garantir que, até 30 de Junho de 2012 e, daí por diante de cinco em cinco anos, sejam elaborados e, se for caso disso, aprovados pelas autoridades competentes mapas estratégicos de ruído relativos à situação no ano civil anterior para todas as aglomerações e para todos os grandes eixos rodoviários e ferroviários.

O mais tardar em 31 de Dezembro de 2008, os Estados-Membros informarão a Comissão sobre todas as aglomerações e todos os grandes eixos rodoviários e ferroviários situados no seu território.

3.  Os mapas estratégicos de ruído devem obedecer aos requisitos mínimos estabelecidos no anexo IV.

4.  Os Estados-Membros vizinhos cooperarão na elaboração de mapas estratégicos de ruído das zonas fronteiriças.

5.  Os mapas estratégicos de ruído serão reanalisados e, se necessário, revistos, pelo menos de cinco em cinco anos a contar da data da sua elaboração.

Artigo 8.o

Planos de acção

1.  Os Estados-Membros assegurarão que, o mais tardar em 18 de Julho de 2008, as autoridades competentes definam planos de acção destinados a gerir, nos seus territórios, os problemas e efeitos do ruído, incluindo a redução do ruído, se necessário em relação a:

a) Locais situados perto de grandes eixos rodoviários, com mais de seis milhões de passagens de veículos por ano, de grandes eixos ferroviários com mais de 60 000 passagens de comboios por ano e de grandes aeroportos;

b) Aglomerações com mais de 250 milhares de habitantes. Esse plano deve igualmente ter por objectivo preservar zonas tranquilas em relação ao aumento do ruído.

As medidas a adoptar no âmbito dos planos de acção ficarão à discrição das autoridades competentes, mas deverão nomeadamente determinar prioridades que poderão ser identificadas quando é ultrapassado qualquer valor-limite relevante ou por outros critérios escolhidos pelos Estados-Membros e aplicar-se especialmente às áreas mais importantes estabelecidas na elaboração dos mapas estratégicos de ruído.

2.  Os Estados-Membros assegurarão que, o mais tardar em 18 de Julho de 2013, as autoridades competentes elaborem planos de acção, nomeadamente para determinar prioridades que poderão ser identificadas quando é ultrapassado qualquer valor-limite relevante, ou por outros critérios escolhidos pelos Estados-Membros para as aglomerações e todos os grandes eixos rodoviários e ferroviários situados no seu território.

3.  Os Estados-Membros informarão a Comissão dos outros critérios pertinentes referidos nos n.os 1 e 2.

4.  Os planos de acção obedecerão aos requisitos mínimos estabelecidos no anexo V.

▼M3

5.  Os planos de ação são reanalisados e, se necessário, revistos, sempre que surja um acontecimento significativo que afete a situação existente em termos de ruído, e no mínimo de cinco em cinco anos a contar da data da aprovação desses planos.

As reanálises e revisões, que, nos termos d do primeiro parágrafo, deveriam ser efetuadas em 2023, são adiadas, devendo ser realizadas até 18 de julho de 2024.

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6.  Os Estados-Membros vizinhos cooperarão na elaboração de planos de acção para as zonas fronteiriças.

7.  Os Estados-Membros assegurarão que o público seja consultado sobre as propostas de planos de acção e tenha a oportunidade de participar precoce e efectivamente na preparação e revisão dos planos de acção, que os resultados dessa participação sejam tomados em consideração e que o público seja informado das decisões tomadas. Serão estabelecidos prazos razoáveis, que permitam dar tempo suficiente a cada fase da participação do público.

Se a obrigação de executar um procedimento de participação pública resultar simultaneamente da presente directiva e de qualquer outra legislação comunitária, os Estados-Membros poderão prever procedimentos conjuntos, a fim de evitar a duplicação de esforços.

Artigo 9.o

Informação do público

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1.  Os Estados-Membros asseguram que os mapas estratégicos de ruído que elaboraram, e se tiver sido caso disso adotaram, e os planos de ação que elaboraram, sejam disponibilizados e divulgados ao público nos termos dos atos legislativos da União aplicáveis, nomeadamente as Diretivas 2003/4/CE ( 2 ) e 2007/2/CE ( 3 ) do Parlamento Europeu e do Conselho, e em conformidade com os anexos IV e V da presente diretiva, nomeadamente através das tecnologias da informação disponíveis.

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2.  Estas informações devem ser claras, compreensíveis e acessíveis. Deve ser elaborada uma síntese que ponha em destaque os elementos essenciais.

Artigo 10.o

Recolha e publicação de dados pelos Estados-Membros e pela Comissão

1.  Até 18 de Janeiro de 2004 a Comissão apresentará ao Parlamento Europeu e ao Conselho um relatório que passe em revista as medidas comunitárias em vigor relativamente a fontes de ruído ambiente.

▼M3

2.  Os Estados-Membros asseguram que a informação fornecida pelos mapas estratégicos de ruído e os resumos dos planos de ação referidos no anexo VI são enviados à Comissão no prazo de seis meses a contar das datas referidas, respetivamente, nos artigos 7.o e 8.o. Para esse efeito, os Estados-Membros enviam apenas as informações por via eletrónica para o repositório de dados obrigatório a estabelecer pela Comissão por meio de atos de execução. Os referidos atos de execução são adotados pelo procedimento de exame a que se refere o artigo 13.o, n.o 2. No caso de um Estado-Membro pretender atualizar a informação, descreve as diferenças entre a informação atualizada e a informação inicial, assim como as razões para a atualização, ao disponibilizar as informações atualizadas ao repositório de dados.

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3.  A Comissão criará uma base de dados com informações sobre os mapas estratégicos de ruído para facilitar a compilação do relatório referido no artigo 11.o e outros trabalhos de carácter técnico e informativo.

4.  A Comissão publicará, de cinco em cinco anos, um relatório de síntese dos dados fornecidos pelos mapas estratégicos de ruído e pelos planos de acção. O primeiro relatório será apresentado até 18 de Julho de 2009.

Artigo 11.o

Apreciação e relatórios

1.  O mais tardar em 18 de Julho de 2009, a Comissão apresentará ao Parlamento Europeu e ao Conselho um relatório sobre a aplicação da presente directiva.

2.  Esse relatório incluirá nomeadamente uma apreciação da necessidade de promover mais acções comunitárias em matéria de ruído ambiente e, se adequado, proporá estratégias de execução sobre aspectos tais como:

a) Objectivos a longo e a médio prazo para a redução do número de pessoas negativamente afectadas pelo ruído ambiente, tendo especialmente em conta as diferenças de clima e de cultura;

b) Medidas suplementares de redução do ruído ambiente emitido por fontes específicas, nomeadamente equipamento para utilização no exterior, meios e infra-estruturas de transportes e certas categorias de actividade industrial, com base nas medidas já implementadas ou em fase de aprovação;

c) A protecção de zonas tranquilas em campo aberto.

3.  O relatório incluirá uma análise da qualidade acústica do ambiente na Comunidade, baseada nos dados referidos no artigo 10.o, e terá em conta o progresso científico e técnico e outras informações pertinentes. Os principais critérios de selecção das estratégias e medidas propostas serão a redução dos efeitos prejudiciais e a relação custo-eficácia.

4.  A Comissão, depois de recebido o primeiro conjunto de mapas estratégicos de ruído, voltará a analisar:

 a possibilidade de uma altura de medição de 1,5 metros no ponto 1 do anexo I, relativamente a zonas com casas de 1 piso,

 o limite inferior para a estimativa de pessoas expostas a várias gamas de Lden e Lnight no anexo VI.

5.  O relatório será revisto de cinco em cinco anos ou a intervalos mais curtos, se necessário. Conterá uma avaliação da execução da presente directiva.

6.  O relatório será acompanhado, quando apropriado, de propostas de alteração da presente directiva.

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Artigo 12.o

Adaptação ao progresso técnico e científico

A Comissão fica habilitada a adotar atos delegados nos termos do artigo 12.o-A no que diz respeito a alterar o anexo I, ponto 3 e os anexos II e III a fim de adaptá-los ao progresso técnico e científico.

▼M4

Artigo 12.o-A

Exercício da delegação

1.  O poder de adotar atos delegados é conferido à Comissão nas condições estabelecidas no presente artigo.

2.  O poder de adotar atos delegados referido no artigo 6.o, n.os 2 e 3, e no artigo 12.o, é conferido à Comissão por um prazo de cinco anos a contar de 26 de julho de 2019. A Comissão elabora um relatório relativo à delegação de poderes pelo menos nove meses antes do final do prazo de cinco anos. A delegação de poderes é tacitamente prorrogada por períodos de igual duração, salvo se o Parlamento Europeu ou o Conselho a tal se opuserem pelo menos três meses antes do final de cada prazo.

3.  A delegação de poderes referida no artigo 6.o, n.os 2 e 3, e no artigo 12.o pode ser revogada em qualquer momento pelo Parlamento Europeu ou pelo Conselho. A decisão de revogação põe termo à delegação dos poderes nela especificados. A decisão de revogação produz efeitos a partir do dia seguinte ao da sua publicação no Jornal Oficial da União Europeia ou de uma data posterior nela especificada. A decisão de revogação não afeta os atos delegados já em vigor.

4.  Antes de adotar um ato delegado, a Comissão consulta os peritos designados por cada Estado-Membro de acordo com os princípios estabelecidos no Acordo Interinstitucional, de 13 de abril de 2016, sobre legislar melhor ( 4 ).

5.  Assim que adotar um ato delegado, a Comissão notifica-o simultaneamente ao Parlamento Europeu e ao Conselho.

6.  Os atos delegados adotados nos termos do artigo 6.o, n.os 2 e 3, e do artigo 12.o só entram em vigor se não tiverem sido formuladas objeções pelo Parlamento Europeu ou pelo Conselho no prazo de dois meses a contar da notificação do ato ao Parlamento Europeu e ao Conselho, ou se, antes do termo desse prazo, o Parlamento Europeu e o Conselho tiverem informado a Comissão de que não têm objeções a formular. O referido prazo é prorrogável por dois meses por iniciativa do Parlamento Europeu ou do Conselho.

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Artigo 13.o

Comité

1.  A Comissão será assistida pelo comité instituído pelo artigo 18.o da Directiva 2000/14/CE.

2.  Nos casos em que se remete para o presente número, serão aplicáveis os artigos 5.o e 7.o da Decisão 1999/468/CE, tendo em conta o disposto no seu artigo 8.o

O prazo previsto no n.o 6 do artigo 5.o da Decisão 1999/468/CE é fixado em três meses.

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▼B

Artigo 14.o

Transposição

1.  Os Estados-Membros porão em vigor as disposições legislativas, regulamentares e administrativas necessárias para darem cumprimento à presente directiva o mais tardar em 18 de Julho de 2004. Do facto informarão a Comissão.

Quando os Estados-Membros adoptarem essas disposições, estas deverão incluir uma referência à presente directiva ou ser acompanhadas dessa referência aquando da sua publicação oficial. As modalidades dessa referência serão adoptadas pelos Estados-Membros.

2.  Os Estados-Membros comunicarão à Comissão o texto das disposições do direito interno que adoptarem no domínio regulado pela presente directiva.

Artigo 15.o

Entrada em vigor

A presente directiva entra em vigor no dia da sua publicação no Jornal Oficial das Comunidades Europeias.

Artigo 16.o

Destinatários

Os Estados-Membros são destinatários da presente directiva.




ANEXO I

INDICADORES DE RUÍDO

a que se refere o artigo 5.o

1.   Definição do indicador de ruído dia-fim-de-tarde-noite (Lden)

O nível dia-fim-de-tarde-noite Lden, em decibéis (dB), é definido pela seguinte fórmula:image

em que:

 Lday é o nível sonoro médio de longa duração, ponderado A, conforme definido na norma ISO 1996-2: 1987, determinado durante todos os períodos diurnos de um ano,

 Levening é o nível sonoro médio de longa duração, ponderado A, conforme definido na norma ISO 1996-2: 1987, determinado durante todos os períodos vespertinos de um ano,

 Lnight é o nível sonoro médio de longa duração, ponderado A, conforme definido na norma ISO 1996-2: 1987, determinado durante todos os períodos nocturnos de um ano;

em que:

 o dia corresponde a 12 horas, o fim-de-tarde a 4 horas e a noite a 8 horas. Os Estados-Membros poderão encurtar de 1 ou 2 horas o período vespertino e, por conseguinte, aumentar o período diurno e/ou nocturno, desde que a escolha seja a mesma para todas as fontes e que forneçam à Comissão as informações sobre a diferença sistemática em relação à opção por defeito,

 o início do dia (e, por conseguinte, o início do fim-de-tarde e da noite) será escolhido pelo Estado-Membro (essa escolha é válida para todas as fontes de ruído); os valores por omissão são 07.00 — 19.00 horas, 19.00 — 23.00 horas e 23.00 — 07.00 horas, hora local,

 um ano corresponde ao ano em questão no que se refere à emissão sonora, e a um ano médio no que diz respeito às condições meteorológicas;

e em que

 é considerado o som incidente, o que significa que se ignora o som reflectido pela fachada da habitação em causa (regra geral, isso implica uma correcção de 3 dB em caso de medição).

A altura do ponto de avaliação do Lden depende da aplicação:

 em caso de cálculo, para fins da elaboração de mapas de ruído estratégicos no que se refere à exposição ao ruído dentro dos edifícios e na sua proximidade, os pontos de avaliação são fixados a uma altura de 4,0 ± 0,2 m (3,8 a 4,2 m) acima do solo e na fachada mais exposta. Para este efeito, a fachada mais exposta será a parede exterior em frente da fonte sonora específica e mais próxima da mesma; para outros fins, podem ser feitas outras escolhas,

 em caso da medição, para fins da elaboração de mapas de ruído estratégicos de exposição acústica dentro dos edifícios e na sua proximidade, poderão ser escolhidas outras alturas, que todavia não poderão nunca ser inferiores a 1,5 m acima do solo e os resultados deverão ser corrigidos de acordo com uma altura equivalente a 4 m,

 para outros fins, como planeamento acústico ou zonagem acústica, poderão ser escolhidas outras alturas, que todavia nunca poderão ser inferiores a 1,5 m acima do solo. São exemplos:

 

 zonas rurais com casas de um piso,

 a concepção de medidas locais destinadas a reduzir o impacto do ruído em habitações específicas,

 um mapa de ruído pormenorizado de uma zona limitada, mostrando a exposição ao ruído de cada uma das habitações.

2.   Definição de indicador de ruído nocturno

O indicador de ruído para o período nocturno Lnight é o nível sonoro médio de longa duração, ponderado A, conforme definido na ISO 1996-2: 1987, determinado durante todos os períodos nocturnos de um ano;

em que:

 a duração da noite é de oito horas, conforme definido no ponto 1 do presente anexo,

 um ano corresponde ao ano em questão no que se refere à emissão sonora e a um ano médio no que diz respeito às condições meteorológicas, tal como definido no ponto 1 do presente anexo,

 é considerado o som incidente, tal como descrito no ponto 1 do presente anexo,

 o ponto de avaliação é idêntico ao utilizado para o Lden.

3.   Indicadores de ruído suplementares

Em alguns casos, para além do Lden e do Lnight e, se for caso disso, o Lday e o Levening, poderá justificar-se a utilização de indicadores de ruído especiais e dos respectivos valores-limite. A título de exemplo, citam-se os seguintes casos:

 a fonte de ruído em causa funciona apenas durante uma pequena parte do tempo (por exemplo menos de 20 % do tempo no total dos períodos diurnos durante um ano, no total dos períodos vespertinos durante um ano, ou no total dos períodos nocturnos durante um ano),

 verifica-se, em média, num ou mais dos períodos, um número muito baixo de acontecimentos acústicos (por exemplo, menos de um acontecimento acústico por hora, podendo um acontecimento acústico ser definido como um ruído que dura menos de cinco minutos; são exemplos, o ruído provocado pela passagem de um comboio ou de uma aeronave),

 a componente de baixa frequência do ruído é significativa,

 Lamax ou SEL (nível de exposição sonora) para protecção do período nocturno em caso de picos de ruído,

 protecção suplementar durante o fim-de-semana ou num período específico do ano,

 protecção suplementar no período diurno,

 protecção suplementar no período vespertino,

 combinação de ruídos de diferentes fontes,

 zonas tranquilas em campo aberto,

 o ruído contém fortes componentes tonais,

 o ruído tem características impulsivas.

▼M2




ANEXO II

MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DOS INDICADORES DE RUÍDO

(referidos no artigo 6.o da Diretiva 2002/49/CE)

1.   INTRODUÇÃO

Os valores de Lden e Lnight determinam-se por cálculo nos pontos de avaliação, de acordo com o método estabelecido no capítulo 2 e com os dados referidos no capítulo 3. As medições podem ser efetuadas de acordo com o capítulo 4.

2.   MÉTODOS COMUNS DE AVALIAÇÃO DO RUÍDO

2.1.    Generalidades — ruído industrial e ruído gerado pelos tráfegos rodoviário e ferroviário

2.1.1.    Definições de indicadores e de gama e banda de frequências

Os cálculos do ruído incidem ►C1  nas bandas de oitava da gama de frequências compreendida entre 63 Hz e 8 kHz ◄ . Devem ser fornecidos resultados por banda de frequências nos intervalos de frequências correspondentes.

Os cálculos efetuam-se em bandas de oitava no caso do ruído industrial e do ruído gerado pelos tráfegos rodoviário e ferroviário, com exceção da potência sonora das fontes de ruído ferroviário, caso em que se utilizam bandas de terço de oitava. No caso do ruído industrial e do ruído gerado pelos tráfegos rodoviário e ferroviário, calcula-se, com base nesses resultados por bandas de oitava, o nível sonoro médio, ponderado A, de longa duração para os períodos diurno, do entardecer e noturno, conforme definido no anexo I e referido no artigo 5.o da Diretiva 2002/49/CE, efetuando o seguinte somatório estendido a todas as frequências:



image

(2.1.1)

em que:

Ai indica a correção através da ponderação pelo fator A de acordo com a norma IEC 61672-1,

i é o índice da banda de frequências

e T é o período diurno, do entardecer ou noturno.

Parâmetros de ruído:



Lp

Nível instantâneo de pressão sonora

[dB]

(ref.a: 2 × 10– 5 Pa)

LAeq,LT

Nível sonoro médio, L Aeq, de longa duração devido a todas as fontes e fontes imagem, no ponto R

[dB]

(ref.a: 2 × 10– 5 Pa)

LW

Nível de potência sonora «in situ» de uma fonte pontual (em movimento ou estacionária)

[dB]

(ref.a: 10– 12 W)

LW,i,dir

Nível de potência sonora direcional «in situ» para a banda de frequências

[dB]

(ref.a: 10– 12 W)

LW'

Nível de potência sonora médio «in situ» por metro de fonte linear

[dB/m]

(ref.a: 10– 12 W)

Outros parâmetros físicos



p

valor eficaz da pressão sonora instantânea

[Pa]

p 0

Pressão sonora de referência = 2 × 10– 5 Pa

[Pa]

W 0

Potência sonora de referência = 10– 12 W

[watt]

2.1.2.    Qualidade

Exatidão dos dados de entrada

Os valores que afetem o nível de emissão de uma fonte devem ser determinados com, pelo menos, a exatidão correspondente a uma incerteza de ± 2 dB(A) no nível de emissão da fonte (mantendo inalterados os outros parâmetros).

Utilização de valores predefinidos

Na aplicação do método, os dados de entrada devem refletir a realidade. Em geral, não deve recorrer-se a valores predefinidos para os dados de entrada nem a assunções, que só são aceitáveis se a obtenção dos dados reais implicar custos desproporcionadamente elevados.

Qualidade do software utilizado nos cálculos

O software utilizado nos cálculos deve ser comprovadamente conforme, por meio da certificação dos resultados obtidos em casos ensaiados, com os métodos aqui descritos.

2.2.    Ruído gerado pelo tráfego rodoviário

2.2.1.    Descrição da fonte

Classificação dos veículos

A fonte do ruído gerado pelo tráfego rodoviário determina-se por combinação da emissão sonora de cada veículo integrante do fluxo de tráfego. Agrupam-se os veículos rodoviários em cinco categorias de emissão sonora:

Categoria 1

:

Veículos a motor ligeiros;

Categoria 2

:

Veículos pesados médios;

Categoria 3

:

Veículos pesados;

Categoria 4

:

Veículos a motor de duas rodas;

Categoria 5

:

Categoria aberta.

No caso dos veículos a motor de duas rodas, são definidas uma subclasse para ciclomotores e uma subclasse para motociclos mais potentes, dado que o modo de circulação é muito diferente e que o número de veículos de cada tipo é normalmente muito diverso.

As primeiras quatro categorias são obrigatórias; a quinta é facultativa. Destina-se a novos veículos que venham a ser desenvolvidos no futuro e cujas emissões sonoras sejam suficientemente diferentes para necessitarem da definição de uma categoria adicional. Esta categoria pode abranger, por exemplo, os veículos elétricos ou híbridos ou qualquer veículo substancialmente diferente dos classificados nas categorias 1 a 4 que venha a ser desenvolvido.

O quadro [2.2.a] caracteriza cada classe de veículos.



Quadro [2.2.a]

Classes de veículos

Categoria

Nome

Descrição

Categoria de veículo na homologação CE de veículos completos (1)

1

Veículos a motor ligeiros

Automóveis, furgonetas ≤ 3,5 t, SUV (2), MPV (3), incluindo reboques e caravanas

M1 e N1

2

Veículos pesados médios

Veículos pesados médios, furgonetas > 3,5 t, camionetas e autocarros, autocaravanas etc. com dois eixos e pneus duplos no eixo da retaguarda

M2, M3, N2 e N3

3

Veículos pesados

Veículos pesados, autocarros de turismo, camionetas e autocarros com três ou mais eixos

M2 e N2 com reboque, M3 e N3

4

Veículos a motor de duas rodas

4a

Ciclomotores de duas, três e quatro rodas

L1, L2, L6

4b

Motociclos com ou sem carro lateral, triciclos e quadriciclos

L3, L4, L5, L7

5

Categoria aberta

A definir em função das necessidades futuras.

ND

(1)   Diretiva 2007/46/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 5 de setembro de 2007, que estabelece um quadro para a homologação dos veículos a motor e seus reboques, e dos sistemas, componentes e unidades técnicas destinados a serem utilizados nesses veículos (JO L 263 de 9.10.2007, p. 1).

(2)    Sport Utility Vehicles (veículos utilitários desportivos).

(3)    Multi-Purpose Vehicles (veículos para fins múltiplos).

Número e localização das fontes sonoras equivalentes

Neste método, cada veículo (das categorias 1, 2, 3, 4 e 5) é representado por uma fonte pontual única que irradia uniformemente para o semiespaço 2π acima do piso. A primeira reflexão no piso da estrada é tratada implicitamente. Conforme se ilustra na figura [2.2.a], esta fonte pontual é localizada 0,05 m acima da superfície da estrada.

image

O fluxo de tráfego é representado por uma fonte em linha. Ao construir um modelo de uma estrada com várias vias, idealmente cada via deve ser representada por uma fonte em linha localizada no eixo central da via. Também são, no entanto, aceitáveis modelos com uma fonte em linha na linha média de uma estrada com dois sentidos ou, no caso das estradas com várias vias em cada sentido, com uma fonte em linha por faixa de rodagem, na via exterior de cada sentido.

Emissão de potência sonora

Define-se a potência sonora da fonte em «campo semilivre», pelo que a potência sonora inclui o efeito da reflexão do solo imediatamente por debaixo da fonte modelada onde não haja objetos perturbadores na vizinhança imediata desta, exceto no tocante à reflexão no piso da estrada não situado imediatamente por debaixo da fonte modelada.

Representa-se o ruído emitido por um fluxo de tráfego por uma fonte em linha caracterizada pela sua potência sonora direcional por metro e por frequência. Corresponde isto à soma das emissões sonoras de todos os veículos que constituem o fluxo de tráfego, tendo em conta o tempo que os veículos passam no troço de estrada em causa. A integração de cada veículo no fluxo de tráfego requer a aplicação de um modelo de fluxo de tráfego.

Admitindo um fluxo de tráfego constante de Qm veículos da categoria m por hora, com a velocidade média vm (km/h), define-se do seguinte modo a potência sonora direcional da fonte em linha por metro na banda i de frequências, LW′, eq,line,i,m :



image

(2.2.1)

em que LW,i,m é a potência sonora direcional de cada veículo. LW′,m é expressa em dB (ref.a: 10–12 W/m). Calculam-se os níveis de potência sonora para ►C1  cada banda i de oitava entre 63 Hz e 8 kHz ◄ .

Os dados de fluxo de tráfego, Qm , são expressos em média horária anual, por período (diurno, entardecer e noturno), por classe de veículo e por fonte linear. Utilizam-se para todas as categorias dados de entrada de fluxo de tráfego provenientes de contagens de tráfego ou de modelos de tráfego.

A velocidade vm é uma velocidade representativa por categoria de veículos. Na maior parte dos casos, é a menor de duas velocidades: a velocidade máxima legal no troço de estrada em causa e a velocidade máxima legal para a categoria de veículos. Caso não se disponha de dados medidos localmente, deve utilizar-se a velocidade máxima legal para a categoria de veículos em causa.

Considera-se que todos os veículos da categoria m que integram o fluxo de tráfego circulam à mesma velocidade vm , a velocidade média do fluxo de veículos da categoria em causa.

Estabelece-se um modelo de veículo rodoviário por meio das equações matemáticas representativas das duas principais fontes de ruído:

1. Ruído de rolamento devido à interação entre o pneu e a estrada;

2. Ruído de propulsão gerado pelo grupo motopropulsor (motor, escape etc.) do veículo.

O ruído aerodinâmico é incorporado na fonte de ruído de rolamento.

No caso dos veículos a motor ligeiros, médios e pesados (categorias 1, 2 e 3), a potência sonora total corresponde à soma energética do ruído de rolamento e do ruído de propulsão. O nível total de potência sonora das fontes em linha m = 1, 2 ou 3 define-se, portanto, do seguinte modo:



image

(2.2.2)

em que LWR,i,m é o nível de potência sonora correspondente ao ruído de rolamento e LWP,i,m é o nível de potência sonora correspondente ao ruído de propulsão. Esta equação é válida para todas as gamas de velocidade. No caso de velocidades inferiores a 20 km/h, o nível de potência sonora a considerar é o resultante da aplicação da fórmula para vm = 20 km/h.

No caso dos veículos de duas rodas (categoria 4), apenas se considera para a fonte o ruído de propulsão:



LW,i,m = 4 (vm = 4 ) = LWP,i,m = 4 (vm = 4 )

(2.2.3)

Esta equação é válida para todas as gamas de velocidade. No caso de velocidades inferiores a 20 km/h, o nível de potência sonora a considerar é o resultante da aplicação da fórmula para vm = 20 km/h.

2.2.2.    Condições de referência

Os coeficientes e as equações da fonte são válidos para as seguintes condições de referência:

 velocidade dos veículos constante,

 estradas planas,

 temperatura do ar τref = 20 °C,

 piso de estrada de referência virtual, constituído por uma média de betão betuminoso denso 0/11 e de mistura betuminosa do tipo SMA (stone mastic asphalt) 0/11, com 2 a 7 anos, em condições de manutenção representativas,

 piso seco,

 pneus sem pregos (pneus não adaptados à neve).

2.2.3.    Ruído de rolamento

Equação geral

Define-se do seguinte modo o nível de potência sonora associado ao ruído de rolamento na banda de frequências i de um veículo da classe m = 1, 2 ou 3:



image

(2.2.4)

Os coeficientes AR,i,m e BR,i,m são indicados em bandas de oitava para cada categoria de veículos e para a velocidade de referência vref = 70 km/h. ΔLWR,i,m corresponde à soma dos coeficientes de correção a aplicar à emissão de ruído de rolamento devido a condições específicas da estrada ou dos veículos distintas das condições de referência:



ΔLWR,i,m = ΔLWR,road,i,m + ΔLstuddedtyres,i,m + ΔLWR,acc,i,m + ΔLW,temp

(2.2.5)

ΔLWR,road,i,m contabiliza o efeito, no ruído de rolamento, de um piso de estrada com propriedades acústicas diferentes das do piso de referência virtual definidas no ponto 2.2.2. Inclui o efeito na propagação e na geração.

ΔLstudded tyres,i,m é um coeficiente de correção que contabiliza o acréscimo de ruído de rolamento dos veículos ligeiros equipados de pneus com pregos (adaptados à neve).

ΔLWR,acc,i,m contabiliza o efeito, no ruído de rolamento, dos cruzamentos e entroncamentos com semáforos e das rotundas. Integra o efeito da variação de velocidade no ruído.

ΔLW,temp é um termo de correção devido a temperaturas médias τ diferentes da temperatura de referência τref = 20 °C.

Correção aplicável aos pneus com pregos (adaptados à neve)

Nas situações em que seja significativo o número de veículos ligeiros no fluxo de tráfego que utilizam pneus com pregos durante vários meses do ano, deve ser tido em conta o efeito induzido correspondente no ruído de rolamento. Para cada veículo da categoria m = 1 equipado de pneus com pregos, contabiliza-se do seguinte modo o aumento do ruído de rolamento em função da velocidade:



Δstud,i (v) = left accolade

a i + b i × lg(50/70) para v < 50 km/h

(2.2.6)

a i + b i × lg(v/70) para 50 ≤ v ≤ 90 km/h

a i + b i × lg(90/70) para v > 90 km/h

em que os coeficientes ai e bi são indicados para cada banda de oitava.

O acréscimo de emissão de ruído de rolamento circunscreve-se à proporção de veículos ligeiros equipados de pneus com pregos e a um período limitado Ts (em meses) do ano. Sendo Qstud,ratio a proporção média de veículos ligeiros equipados de pneus com pregos por hora, durante o período Ts (em meses), a proporção média anual desses veículos, ps , é expressa do seguinte modo:



image

(2.2.7)

A correção resultante a aplicar à potência sonora de rolamento devido à utilização de pneus com pregos nos veículos da categoria m = 1, na banda de frequências i, é a seguinte:



image

(2.2.8)

Nenhuma correção se aplica aos veículos das outras categorias:



ΔLstuddedtyres,i,m ≠ 1 = 0

(2.2.9)

Correção devida ao efeito da temperatura do ar no ruído de rolamento

A temperatura do ar afeta a emissão de ruído de rolamento: o nível de potência sonora de rolamento diminui à medida que aumenta a temperatura do ar. Este efeito é contabilizado na correção devida ao piso da estrada. Em geral, as correções devidas ao piso da estrada são determinadas à temperatura do ar de τref = 20 °C. Se a temperatura média anual do ar for diferente, o ruído associado ao piso da estrada é corrigido por aplicação da seguinte expressão:



ΔLW,temp,m (τ) = Km × (τref – τ)

(2.2.10)

A correção é positiva (ou seja, o ruído aumenta) a temperaturas inferiores a 20 °C e negativa (ou seja, o ruído diminui) a temperaturas superiores a 20 °C. O coeficiente K depende das características dos pneus e do piso da estrada e, em geral, evidencia uma certa dependência da frequência. Aplica-se a todos os pisos de estrada um coeficiente genérico Km=1 = 0,08 dB/°C, no caso dos veículos ligeiros (categoria 1), e Km=2 = Km=3 = 0,04 dB/°C, no caso dos veículos pesados (categorias 2 e 3). Os coeficientes de correção aplicam-se do mesmo modo a todas as bandas de oitava entre 63 Hz e 8 000 Hz.

2.2.4.    Ruído de propulsão

Equação geral

A emissão de ruído de propulsão inclui todas as contribuições do motor, do sistema de escape, da caixa de velocidades, da alimentação de ar etc. Define-se do seguinte modo o nível de potência sonora associado ao ruído de propulsão na banda i de frequência de um veículo da classe m:



image

(2.2.11)

Os coeficientes AP,i,m e BP,i,m são indicados em bandas de oitava para cada categoria de veículos e para a velocidade de referência vref = 70 km/h.

ΔLWP,i,m corresponde à soma dos coeficientes de correção a aplicar à emissão de ruído de propulsão devido a condições específicas de circulação ou regionais distintas das condições de referência:



ΔLWP,i,m = ΔLWP,road,i,m + ΔLWP,grad,i,m + ΔLWP,acc,i,m

(2.2.12)

ΔLWP,road,i,m contabiliza o efeito, por via de absorção, do piso da estrada no ruído de propulsão. O cálculo é efetuado de acordo com o ponto 2.2.6.

ΔLWP,acc,i,m e ΔLWP,grad,i,m contabilizam o efeito dos declives da estrada e da aceleração e desaceleração dos veículos nos cruzamentos e entroncamentos. Estes coeficientes são calculados de acordo com os pontos 2.2.4 e 2.2.5, respetivamente.

Efeito dos declives da estrada

O declive da estrada tem dois efeitos no ruído emitido por um veículo: em primeiro lugar, afeta a velocidade do veículo e, consequentemente, o ruído de rolamento e de propulsão por ele emitidos; em segundo lugar, afeta a carga e a velocidade do motor por via da mudança escolhida e, consequentemente, o ruído de propulsão emitido pelo veículo. Neste ponto apenas se atende ao efeito no ruído de propulsão, considerando-se a velocidade constante.

O efeito do declive da estrada no ruído de propulsão é contabilizado por um termo de correção, ΔLWP,grad , m , que é função do declive, s (em percentagem), da velocidade do veículo, vm (em km/h), e da classe de veículo, m. No caso de o fluxo de tráfego decorrer nos dois sentidos, é necessário dividir esse fluxo em duas componentes e corrigir metade do fluxo em função de um declive ascendente e a outra metade em função de um declive descendente. O termo de correção é atribuído do mesmo modo a todas as bandas de oitava.

Para m = 1:



ΔLWP,grad,i,m = 1 (vm ) = left accolade

image

para s < – 6 %

(2.2.13)

0

para – 6 % ≤ s ≤ 2 %

image

para s > 2 %

Para m = 2:



ΔLWP,grad,i,m = 2 (vm ) = left accolade

image

para s < – 4 %

(2.2.14)

0

para – 4 % ≤ s ≤ 0 %

image

para s > 0 %

Para m = 3:



ΔLWP,grad,i,m = 3 (vm ) = left accolade

image

para s < – 4 %

(2.2.15)

0

para – 4 % ≤ s ≤ 0 %

image

para s > 0 %

Para m = 4:



ΔLWP,grad,i,m = 4 = 0

(2.2.16)

A correção ΔLWP,grad,m inclui implicitamente o efeito do declive na velocidade.

2.2.5.    Efeito da aceleração e da desaceleração dos veículos

Antes e depois dos cruzamentos e entroncamentos com semáforos e das rotundas é necessário atender ao efeito da aceleração e da desaceleração, aplicando a correção que a seguir se descreve.

Os termos de correção devidos ao ruído de rolamento, ΔLWR,acc,m,k , e ao ruído de propulsão, ΔLWP,acc,m,k , são funções lineares da distância x (em m) entre a fonte pontual e a intersecção mais próxima da correspondente fonte linear com outra fonte linear. Estes termos de correção são aplicados do mesmo modo a todas as bandas de oitava:



image

(2.2.17)

image

(2.2.18)

Os coeficientes CR,m,k e CP,m,k dependem do tipo de confluência, k (k = 1 para os cruzamentos e entroncamentos com semáforos e k = 2 para as rotundas) e são indicados por categoria de veículo. A correção inclui o efeito da mudança de velocidade na aproximação a um cruzamento, entroncamento ou rotunda ou no afastamento desses pontos de confluência.

Note-se que, para distâncias |x| ≥ 100 m, ΔLWR,acc,m,k = ΔLWP,acc,m,k = 0.

2.2.6.    Efeito do tipo de piso da estrada

Princípios gerais

No caso dos pisos de estrada cujas propriedades acústicas difiram das do piso de referência, é necessário aplicar um termo de correção espetral ao ruído de rolamento e ao ruído de propulsão.

O termo de correção devido ao piso da estrada a aplicar à emissão de ruído de rolamento é o seguinte:



image

(2.2.19)

em que:

αi,m é a correção espetral, em dB, à velocidade de referência vref , para a categoria m (1, 2 ou 3) e a banda espetral i;

βm é o efeito da velocidade na redução de ruído de rolamento para a categoria m (1, 2 ou 3); é idêntico para todas as bandas de frequência.

O termo de correção devido ao piso da estrada a aplicar à emissão de ruído de propulsão é o seguinte:



ΔLWP,road,i,m = min{αi,m ;0}

(2.2.20)

Os pisos absorventes reduzem o ruído de propulsão; os pisos não absorventes não o aumentam.

Efeito da idade nas propriedades acústicas dos pisos de estrada

As características acústicas dos pisos de estrada variam com a idade e com o grau de manutenção do piso, tendendo o piso a tornar-se mais ruidoso à medida que envelhece. No presente método, estabeleceram-se os parâmetros dos pisos de estrada de modo a serem representativos do desempenho acústico médio de cada tipo de piso ao longo do tempo de vida útil representativo do mesmo e pressupondo manutenção adequada.

2.3.    Ruído gerado pelo tráfego ferroviário

2.3.1.    Descrição da fonte

Classificação dos veículos

Para efeitos deste método de cálculo do ruído, define-se «veículo» como sendo qualquer subunidade ferroviária de um comboio (normalmente uma locomotiva, uma carruagem automotora, uma carruagem rebocada ou um vagão de mercadorias) que possa ser movimentada de modo independente e ser separada do resto do comboio. Em determinadas circunstâncias, pode haver subunidades de um comboio que façam parte de um conjunto não separável, por exemplo quando compartilhem um bogie. Para efeitos deste método de cálculo, essas subunidades são agrupadas num veículo único.

Para efeitos deste método de cálculo, um comboio consiste numa série de veículos acoplados.

Define-se no quadro [2.3.a] uma terminologia comum para a descrição dos tipos de veículos incluídos na base de dados de fontes. São indicados os descritores relevantes a utilizar para classificar completamente os veículos. Estes descritores correspondem a propriedades do veículo que afetam a potência sonora direcional por metro de comprimento da fonte linear equivalente modelada.

É necessário determinar o número de veículos de cada tipo em cada troço de via para cada período utilizado no cálculo do ruído, expresso em número médio de veículos por hora. Obtém-se este número dividindo o número de veículos que circulam num determinado período pela duração deste em horas (por exemplo, 24 veículos em 4 horas corresponde a 6 veículos por hora). Devem considerar-se todos os tipos de veículos que circulam em cada troço de via.



Quadro [2.3.a]

Classificação e descritores dos veículos ferroviários

Número

1

2

3

4

Descritor

Tipo de veículo

Número de eixos por veículo

Tipo de freio

Medida aplicada às rodas

Explicação do descritor

Letra identificativa do tipo de veículo

Número efetivo de eixos

Letra identificativa do tipo de freio

Letra identificativa do tipo de medida de redução do ruído

Possíveis descritores

h

veículo de alta velocidade (>200 km/h)

1

c

cepos de ferro fundido

n

nenhuma medida

m

carruagem automotora

2

k

cepos de metais sinterizados ou compósitos

d

amortecedores de ruído

p

carruagem rebocada

3

n

frenagem sem cepos, nomeadamente por discos, tambores ou efeito magnético

s

painéis

c

carruagem automotora ou carruagem não-automotora de elétrico urbano ou de metropolitano ligeiro

4

 

o

outra

d

locomotiva diesel

etc.

 

 

e

locomotiva elétrica

 

 

 

a

qualquer veículo de mercadorias genérico

 

 

 

o

outro (veículos de manutenção etc.)

 

 

 

Classificação das vias e da estrutura de suporte

As vias podem apresentar diferenças porque há vários elementos que contribuem para as suas propriedades acústicas e as caracterizam. Os tipos de vias considerados neste método são enumerados no quadro [2.3.b]. Alguns elementos influenciam fortemente as propriedades acústicas, enquanto outros têm apenas efeitos secundários. Em geral, os elementos que mais influenciam a emissão de ruído ferroviário são os seguintes: rugosidade da cabeça do carril, rigidez das patilhas de carril, assentamento da via, juntas entre carris e raio de curvatura da via. Em alternativa, podem definir-se as propriedades globais da via. Nesse caso, os dois parâmetros acústicos essenciais são a rugosidade da cabeça do carril e a taxa de atenuação das vibrações da via de acordo com a norma ISO 3095, além do raio de curvatura da via.

Define-se «troço de via» como sendo uma parte de uma via única, numa linha férrea, estação ou parque de material circulante, na qual os componentes básicos e as propriedades físicas da via se mantêm.

Define-se no quadro [2.3.b] uma terminologia comum para a descrição dos tipos de vias incluídos na base de dados de fontes.



Quadro [2.3.b]

Número

1

2

3

4

5

6

Descritor

Assentamento da via

Rugosidade da cabeça do carril

Tipo de palmilha de carril

Medidas adicionais

Juntas entre carris

Curvatura

Explicação do descritor

Tipo de assentamento da via

Indicador de rugosidade

Indicação da «rigidez acústica»

Letra identificativa do dispositivo acústico

Existência de juntas e espaçamento

Indicação do raio de curvatura, em metros

Códigos admitidos

B

balastro

E

manutenção boa e muito liso

S

baixa rigidez

(150-250 MN/m)

N

nenhuma

N

nenhuma

N

via direita

S

via assente em laje de betão

M

manutenção normal

M

rigidez média

(250-800 MN/m)

D

amortecedor de ruído

S

junta ou agulha únicas

L

reduzida

(1 000 -500 m)

L

ponte com balastro

N

manutenção insuficiente

H

rigidez elevada

(800-1 000  MN/m)

B

barreira baixa

D

duas juntas ou agulhas por 100 m

M

média

(menos de 500 m e mais de 300 m)

N

ponte sem balastro

B

sem manutenção e em mau estado

 

A

placa de absorção em via assente em laje de betão

M

mais de duas juntas ou agulhas por 100 m

H

elevada

(menos de 300 m)

T

via embebida

 

 

E

carril embebido

 

 

O

outro

 

 

O

outras

 

 

Número e localização das fontes sonoras equivalentes

image

As várias fontes lineares equivalentes de ruído localizam-se a alturas diversas no eixo central da via. As alturas referem-se ao plano tangente à superfície superior de cada um dos dois carris.

As fontes equivalentes compreendem diversas fontes físicas (índice p). As fontes físicas dividem-se em diversas categorias, em função do mecanismo de geração, e são as seguintes: 1) ruído de rolamento (inclui a vibração dos carris, do assentamento da via e das rodas, mas também, se for o caso, o ruído da superestrutura dos veículos de mercadorias); 2) ruído de tração; 3) ruído aerodinâmico; 4) ruído de impacto (proveniente dos cruzamentos, agulhas e junções); 5) ruído de chiado e 6) ruído devido a outros efeitos, como pontes e viadutos.

1) O ruído de rolamento é gerado pela rugosidade das rodas e das cabeças de carril através de três vias de transmissão para as superfícies irradiantes (carris, rodas e superestrutura). Associa-se a h = 0,5 m (superfícies irradiantes A) de modo a representar a contribuição das vias, incluindo os efeitos da superfície destas, em especial das vias assentes em laje de betão (de acordo com a parte de propagação), a contribuição das rodas e a contribuição da superestrutura do veículo (nos comboios de mercadorias) para o ruído.

2) As alturas das fontes equivalentes para o ruído de tração variam entre 0,5 m (fonte A) e 4,0 m (fonte B), consoante a localização do componente em causa. Fontes como as transmissões e os motores elétricos estão frequentemente localizadas num eixo à altura de 0,5 m (fonte A). As fendas de arejamento e as saídas de arejamento podem estar a diversas alturas; o escape do motor dos veículos com motor diesel está frequentemente a uma altura de tejadilho de 4,0 m (fonte B). Outras fontes de ruído de tração, como ventiladores ou blocos de motores diesel, podem estar localizadas a 0,5 m de altura (fonte A) ou a 4,0 m de altura (fonte B). Se a altura exata a que se situa uma fonte estiver situada entre as alturas consideradas no modelo, distribui-se a energia sonora proporcionalmente pelas alturas de fontes adjacentes mais próximas.

Por esta razão, o método prevê duas alturas de fontes, a 0,5 m (fonte A) e 4,0 m (fonte B), sendo a potência sonora equivalente associada a cada uma das fontes distribuída pelas duas alturas em função da configuração específica das fontes no tipo de unidade em causa.

3) Associam-se efeitos de ruído aerodinâmico à fonte situada a 0,5 m (que representa as coberturas e os painéis, fonte A) e à fonte situada a 4,0 m (que integra no modelo todos os dispositivos situados acima do tejadilho e o pantógrafo, fonte B). É sabido que a escolha de uma altura de 4,0 m para os efeitos associados ao pantógrafo é um modelo simplificado, tendo de ser cuidadosamente ponderada caso se pretenda escolher uma altura adequada para barreiras acústicas.

4) Associa-se o ruído de impacto à fonte situada a 0,5 m de altura (fonte A).

5) Associa-se o ruído de chiado à fonte situada a 0,5 m de altura (fonte A).

6) Associa-se o ruído das pontes à fonte situada a 0,5 m de altura (fonte A).

2.3.2.    Emissão de potência sonora

Equações gerais

Tal como para o ruído gerado pelo tráfego rodoviário, o modelo utilizado para o ruído gerado pelo tráfego ferroviário descreve a emissão de potência sonora de ruído de combinações específicas de tipo de veículo e tipo de via que preenchem a série de requisitos descritos na classificação dos veículos e das vias, em termos de um somatório de potência sonora por veículo (LW,0).

Representa-se o ruído emitido por um fluxo de tráfego em cada via por um conjunto de duas fontes lineares caracterizadas pela sua potência sonora direcional por metro e por banda de frequências. Corresponde isto a somar as emissões sonoras de todos os veículos que constituem o fluxo de tráfego, tendo em conta, no caso dos veículos parados, o tempo que os veículos passam no troço de via férrea em causa.

Define-se do seguinte modo a potência sonora direcional por metro e por banda de frequências devida aos veículos que circulam em cada troço do tipo de via (j):

 para cada banda de frequências (i),

 para cada altura de fonte considerada (h) (para fontes situadas a 0,5 m, h = 1; para fontes situadas a 4,0 m, h = 2),

constituindo a soma energética das contribuições de todos os veículos que circulam no troço de via j em causa. As contribuições em questão são as seguintes:

 de todos os tipos de veículos (t),

 às diversas velocidades dos mesmos (s),

 nos estados de circulação específicos (velocidade constante) (c),

 provenientes de cada tipo de fonte física (fontes de rolamento, de impacto, de chiado, de tração, aerodinâmicas e com outros efeitos, por exemplo o ruído das pontes) (p).

Calcula-se do seguinte modo a potência sonora direcional por metro (a contabilizar na parte de propagação) devida à combinação média de tráfego no troço de via j:



image

(2.3.1)

em que:

Tref

=

período de referência a que diz respeito o tráfego médio;

X

=

número de combinações de i, t, s, c, p existente em cada troço de via j;

t

=

índice dos tipos de veículo no troço de via j;

s

=

índice da velocidade dos comboios; o número destes índices é igual ao número de velocidades médias diferentes dos comboios no troço de via j;

c

=

índice dos estados de circulação: 1 (velocidade constante) ou 2 (composição parada com os motores em funcionamento);

p

=

índice dos tipos de fonte física: 1 (ruído de rolamento e de impacto), 2 (chiado nas curvas), 3 (ruído de tração), 4 (ruído aerodinâmico), 5 (outros efeitos);

LW′,eq,line,x

=

potência sonora direcional x por metro numa fonte em linha correspondente a uma combinação de t, s, c, p em cada troço de via j.

Considerando um fluxo constante de Q veículos por hora, com a velocidade média v em cada momento, o número de veículos por unidade de comprimento do troço de via férrea é dado por Q/v. O ruído emitido pelo fluxo de veículos, em termos de potência sonora direcional por metro, LW′,eq,line (expressa em dB/m (ref.a: 10–12 W)) é integrado do seguinte modo:



image (para c = 1)

(2.3.2)

em que:

  Q é o número médio de veículos por hora no troço de via j para o tipo de veículo t , a velocidade média dos comboios s e o estado de circulação c ;

  v é a velocidade dos mesmos no troço de via j para o tipo de veículo t e a velocidade média dos comboios  s ;

  LW,0,dir é o nível de potência sonora direcional do ruído específico (rolamento, impacto, chiado, frenagem, tração, aerodinâmico, outros efeitos) de um veículo nas direções ψ e φ, definidas em relação à direção de movimento do veículo (ver a figura [2.3.b]).

No caso das fontes estacionárias, como nas situações de paragem com os motores em funcionamento, considera-se que o veículo permanecerá durante o tempo global T idle num local de comprimento L do troço de via. Sendo Tref o período de referência para a avaliação do ruído (por exemplo 12 horas, 4 horas ou 8 horas), a potência sonora direcional por unidade de comprimento nesse troço de via é, portanto, definida do seguinte modo:



image

(para c = 2)

(2.3.4)

Em geral, obtém-se a potência sonora direcional para cada fonte específica através do seguinte cálculo:



LW,0,dir,i (ψ,φ) = LW,0,i + ΔLW,dir,vert,i + ΔLW,dir,hor,i

(2.3.5)

em que:

  ΔLW,dir,vert,i é a correção da diretividade vertical, função (adimensional) de ψ (figura [2.3.b]);

  ΔLW,dir,hor,i é a correção da diretividade horizontal, função (adimensional) de φ (figura [2.3.b]).

Após ter sido determinado em bandas de terço de oitava, exprime-se LW,0,dir,i (ψ,φ) em bandas de oitava, calculando, para o efeito, a soma energética das bandas de terço de oitava correspondentes.

image

Para efeitos de cálculo, a intensidade da fonte é em seguida especificamente expressa em termos de potência sonora direcional por metro de comprimento de via, LW′,tot,dir,i , para contabilizar a diretividade das fontes nas correspondentes direções vertical e horizontal, por meio das correções adicionais.

Consideram-se várias LW,0,dir,i (ψ,φ) para cada combinação veículo-via-velocidade-condição de circulação:

 por banda de frequências de terço de oitava ( i );

 para cada troço de via ( j );

 em função da altura da fonte ( h ) (para fontes situadas a 0,5 m, h = 1; para fontes situadas a 4,0 m, h = 2);

 em função da diretividade ( d ) da fonte.

Considera-se um conjunto de LW,0,dir,i (ψ,φ) para cada combinação veículo-via-velocidade-condição de circulação, cada troço de via, as alturas correspondentes a h = 1 e h = 2 e a diretividade.

Ruído de rolamento

A contribuição do veículo e a contribuição da via para o ruído de rolamento são separadas em quatro elementos essenciais: rugosidade das rodas, rugosidade dos carris, função de transferência do veículo para as rodas e para a superestrutura (do veículo) e função de transferência da via. A rugosidade das rodas e a rugosidade dos carris representam a causa da excitação da vibração no ponto de contacto entre o carril e a roda; as funções de transferência são dois modelos de função ou duas funções empíricas que visam representar completamente o fenómeno complexo da vibração mecânica e da geração de som nas superfícies das rodas, dos carris, das travessas e da subestrutura da via. Esta separação reflete a evidência física de que a rugosidade dos carris pode excitar a vibração destes, mas também a das rodas e vice-versa. A não-inclusão de algum destes quatro parâmetros inviabilizaria a classificação repartida das vias e dos comboios.

Rugosidade das rodas e dos carris

O ruído de rolamento é excitado pela rugosidade dos carris e das rodas sobretudo nos comprimentos de onda compreendidos entre 5 mm e 500 mm.

Define-se o nível de rugosidade Lr como 10 vezes o logaritmo decimal do resultado da divisão do quadrado do valor quadrático médio, r2 , da rugosidade da superfície de rolamento de um carril ou de uma roda na direção do movimento (nível longitudinal), medida em μm num determinado comprimento de carril ou na totalidade do diâmetro da roda, pelo quadrado do valor de referência,
image :



image

dB

(2.3.6)

em que:

r 0

=

1 μm;

r

=

valor quadrático médio da diferença, em termos de afastamento medido na vertical, entre a superfície de contacto e o nível médio.

O nível de rugosidade, Lr , é normalmente obtido sob a forma de um espetro de comprimento de onda, λ, sendo necessário convertê-lo num espetro de frequências f = v/λ, em que f é a frequência central de uma dada banda de terço de oitava, em Hz, λ é o comprimento de onda, em metros, ►C1  e v é a velocidade do comboio, em m/s ◄ . O espetro da rugosidade, sendo função da frequência, desloca-se ao longo do eixo de frequências consoante a velocidade. Nos casos gerais, após a conversão num espetro de frequências por meio da velocidade, é necessário obter novos valores espetrais de bandas de terço de oitava, efetuando para o efeito a média dos pares de bandas de terço de oitava correspondentes no domínio de comprimentos de onda. Para estimar o espetro de frequências da rugosidade efetiva total correspondente à velocidade em causa do comboio, é necessário determinar a média, energética e proporcional, dos pares de bandas de terço de oitava correspondentes no domínio de comprimentos de onda.

O nível de rugosidade dos carris (rugosidade do lado da via) correspondente à banda de número de onda i é definido por Lr,TR,i .

Por analogia, o nível de rugosidade das rodas (rugosidade do lado do veículo) correspondente à banda de número de onda i é definido por Lr,VEH,i .

Define-se o nível de rugosidade efetivo total , em dB, correspondente à banda de número de onda i (LR,tot,i ) como a soma energética dos níveis de rugosidade do carril e da roda, mais o filtro de contacto ►C1  A3 (λ) ◄ , para ter em conta o efeito filtrante da zona de contacto entre o carril e a roda:



image

(2.3.7)

quando expresso como uma função da banda de número de onda i correspondente ao comprimento de onda λ.

O filtro de contacto depende do tipo de carril, do tipo de roda e da carga.

Utiliza-se neste método a rugosidade efetiva total correspondente ao troço de via j e a cada tipo de veículo t, à velocidade respetiva v.

Funções de transferência do veículo, da via e da superestrutura

Definem-se três funções de transferência independentes da velocidade, LH,TR,i , LH,VEH,i e LH,VEH,SUP,i , a primeira para cada troço de via j e as outras duas para cada tipo de veículo t. Estas funções relacionam o nível de rugosidade efetivo total com a potência sonora da via, das rodas e da superestrutura, respetivamente.

A contribuição da superestrutura só é considerada no caso dos vagões de mercadorias, ou seja, só no caso do tipo de veículo «a».

No caso do ruído de rolamento, as contribuições da via e do veículo são completamente descritas por estas funções de transferência e pelo nível de rugosidade efetivo total. Quando um comboio está parado com os motores em funcionamento, exclui-se o ruído de rolamento.

Relativamente à potência sonora por veículo, calcula-se o ruído de rolamento à altura dos eixos, tendo como dados de entrada o nível de rugosidade efetivo total, LR,TOT,i , função da velocidade do veículo, v, as funções de transferência da via, do veículo e da superestrutura, LH,TR,i , LH,VEH,i e LH,VEH,SUP,i , respetivamente, e o número total de eixos, Na :

para h = 1:



LW,0,TR,i = LR,TOT,i + LH,TR,i + 10 × lg(Na )

dB

(2.3.8)

LW,0,VEH,i = LR,TOT,i + LH,VEH,i + 10 × lg(Na )

dB

(2.3.9)

LW,0,VEHSUP,i = LR,TOT,i + LH,VEHSUP,i + 10 × lg(Na )

dB

(2.3.10)

em que Na é o número de eixos por veículo para o tipo de veículo t.

image

Para determinar a rugosidade efetiva total e, portanto, a potência sonora dos veículos, deve utilizar-se uma velocidade mínima de 50 km/h (apenas 30 km/h no caso dos elétricos urbanos e do metropolitano ligeiro), para compensar o erro potencialmente introduzido pela simplificação da definição de ruído de rolamento, da definição de ruído de frenagem e da definição de ruído de impacto gerado nos cruzamentos e agulhas (esta velocidade não afeta o cálculo do fluxo de veículos).

Ruído de impacto (proveniente dos cruzamentos, agulhas e junções)

Pode ser gerado ruído de impacto nos cruzamentos, nas agulhas e nas juntas dos carris. A intensidade deste ruído pode variar, podendo exceder a do ruído de rolamento. No caso das vias cujos carris estejam unidos por juntas deve considerar-se o ruído de impacto. Em troços de via nos quais a velocidade seja inferior a 50 km/h (inferior a 30 km/h no caso dos elétricos urbanos e do metropolitano ligeiro), deve evitar-se modelar o ruído de impacto devido a agulhas, cruzamentos e juntas, dado que os efeitos destes já são considerados na modelação de ruído de rolamento (conforme se explica no item relativo ao ruído de rolamento). No estado de circulação c=2 (composições paradas com os motores em funcionamento), também deve evitar-se a modelação de ruído de impacto.

O ruído de impacto é incluído no termo correspondente ao ruído de rolamento adicionando (soma energética) um nível de rugosidade de impacto fictício ao nível de rugosidade efetivo total em cada troço de via j na qual ocorra ruído de impacto. Nesse caso, é necessário utilizar um novo LR,TOT+IMPACT,i , em vez de LR,TOT,i , passando a ser:



image

dB

(2.3.11)

LR,IMPACT,i é um espetro de bandas de terço de oitava (função da frequência). Para obter este espetro de frequências, é necessário converter o espetro disponível em função do comprimento de onda λ no espetro requerido em função da frequência, utilizando a relação λ = v/f, em que f é a frequência central de uma dada banda de terço de oitava, em Hz, ►C1  e v é a velocidade s do veículo do tipo t, em m/s ◄ .

O ruído de impacto depende da intensidade e do número dos impactos por unidade de comprimento ou da densidade de juntas. Por conseguinte, em caso de multiplicidade de impactos, o nível de rugosidade de impacto a utilizar na equação supra calcula-se do seguinte modo:



image

dB

(2.3.12)

em que LR,IMPACT–SINGLE,i é o nível de rugosidade de impacto correspondente a um impacto e nl é a densidade de juntas.

Está preestabelecido que o nível de rugosidade de impacto corresponda a uma densidade de juntas nl = 0,01 m– 1, ou seja, uma junta por 100 m de via. As situações nas quais o número de juntas seja diferente devem ser corrigidas por ajustamento da densidade de juntas nl . Ao estabelecer-se um modelo da configuração e segmentação da via, há que ter em conta a densidade de juntas de carril, pelo que pode ser necessário considerar segmentos de fonte distintos para troços de via com mais juntas. O termo LW,0 referente à contribuição da via, das rodas/dos bogies e da superestrutura é incrementado por meio da LR,IMPACT,i nos 50 m anteriores e posteriores a cada junta de carril. No caso das séries de juntas, prolonga-se este aumento, ficando o mesmo compreendido entre – 50 m antes do primeira junta e + 50 m após a última junta.

Normalmente, é necessário verificar no local a aplicabilidade destes espetros de potência sonora.

No caso das vias cujos carris estejam unidos por juntas, utiliza-se para nl o valor predefinido 0,01.

Chiado

O chiado em curva é uma fonte especial unicamente associada às curvas, sendo, pois, um ruído localizado. Uma vez que pode ser significativo, é necessário descrevê-lo convenientemente. Este chiado depende geralmente da curvatura, das condições de fricção, da velocidade do comboio e da geometria e dinâmica do conjunto via-rodas. Determina-se o nível de emissão a utilizar para as curvas de raio inferior ou igual a 500 m e para as curvas mais apertadas e as ramificações em agulhas de raio inferior a 300 m. A emissão deste ruído é específica de cada tipo de material circulante. Certos tipos de rodas e de bogies geram bastante menos chiado do que outros tipos.

Normalmente, é necessário verificar no local a aplicabilidade destes espetros de potência sonora, sobretudo no caso dos elétricos urbanos.

Numa abordagem simplificada, tem-se em conta o ruído de chiado somando 8 dB, se R<300 m, e 5 dB, se R estiver compreendido entre 300 m e 500 m, ao espetro de potência sonora de ruído de rolamento, em todas as frequências. A contribuição do chiado aplica-se aos troços de via férrea cujo raio de curvatura esteja compreendido entre os limites acima referidos numa extensão de, pelo menos, 50 m de via.

Ruído de tração

Embora o ruído de tração seja geralmente específico de cada estado de circulação característico dentre «velocidade constante», «desaceleração», «aceleração» e «composição parada com os motores em funcionamento», os dois únicos estados modelados são «velocidade constante» (válido igualmente quando o comboio acelera ou desacelera) e «composição parada com os motores em funcionamento». A modelação da intensidade da fonte corresponde unicamente às condições de carga máximas, daí resultando a igualdade das quantidades LW,0,const,i e LW,0,idling,i . Além disso, o termo LW,0,idling,i corresponde à contribuição de todas as fontes físicas de um dado veículo associáveis a uma determinada altura, como se explica no ponto 2.3.1.

O termo LW,0,idling,i é expresso como uma fonte de ruído estática no local onde a composição está parada com os motores em funcionamento, enquanto este estado se mantiver, e destina-se a ser utilizada como modelo de uma fonte pontual fixa, como se explica no capítulo relativo ao ruído industrial. Só deve ser tida em conta se os comboios se mantiverem parados mais de 0,5 horas com os motores em funcionamento.

Estas quantidades podem ser obtidas quer através da medição de todas as fontes em cada estado de circulação, quer da caracterização individual de cada fonte, determinando a dependência paramétrica e a intensidade relativa de cada uma delas. Isto pode ser feito efetuando medições num veículo parado, recorrendo às mudanças de velocidade do equipamento de tração, de acordo com a norma ISO 3095:2005. Pode ser necessário caracterizar várias fontes de ruído de tração, as quais podem não depender todas diretamente da velocidade do comboio:

 ruído proveniente do grupo motopropulsor, abrangendo, por exemplo, os motores diesel (incluindo a alimentação, o escape e o bloco do motor), a transmissão e os geradores elétricos, sobretudo dependentes da velocidade de rotação do motor por minuto (rpm), e de fontes elétricas, como os conversores, que podem depender fundamentalmente da carga;

 ruído proveniente de ventiladores e de sistemas de arrefecimento, dependente da velocidade de rotação dos ventiladores por minuto (em alguns casos, os ventiladores podem estar diretamente acoplados ao grupo motopropulsor);

 fontes intermitentes, como compressores, válvulas e outros dispositivos, com duração de funcionamento característica e uma correção correspondente a cada ciclo de funcionamento para a emissão de ruído.

Dado que cada uma destas fontes pode comportar-se de modo diferente em cada estado de circulação, o ruído de tração correspondente deve ser especificado em conformidade. Obtém-se a intensidade da fonte efetuando medições em condições controladas. Em geral, as locomotivas têm tendência a evidenciar maiores variações de carga, pois o número de veículos rebocados e, consequentemente, a potência desenvolvida pode variar significativamente. Já as formações fixas, como as unidades com motorização elétrica (EMU), as unidades com motorização diesel (DMU) e os comboios de alta velocidade têm uma carga mais bem definida.

A potência sonora destas fontes não está associada a priori a nenhuma altura de fonte, dependendo a escolha desta do ruído e veículo específicos em avaliação. O modelo deve situá-la na fonte A (h = 1) e na fonte B (h = 2).

Ruído aerodinâmico

O ruído aerodinâmico só é importante a velocidades superiores a 200 km/h, pelo que deve verificar-se previamente se é, de facto, necessário contemplá-lo na prática. Se a rugosidade geradora de ruído de rolamento e as correspondentes funções de transferência forem conhecidas, pode efetuar-se uma extrapolação para velocidades mais elevadas e comparar-se com dados de alta velocidade disponíveis, para verificar se o ruído aerodinâmico gera níveis mais elevados de ruído. Se a velocidade dos comboios numa rede exceder 200 km/h, mas não 250 km/h, em alguns casos pode não ser necessário incluir o ruído aerodinâmico, dependendo do desenho dos veículos.

A contribuição do ruído aerodinâmico é função da velocidade:



image

dB

para h = 1,

(2.3.13)

image

dB

para h = 2,

(2.3.14)

em que:

v 0 é a velocidade à qual predomina o ruído aerodinâmico, fixada em 300 km/h;

LW,0,1,i é uma potência sonora de referência determinada para dois ou mais pontos de medição, para fontes situadas a alturas de fonte conhecidas, por exemplo o primeiro bogie;

LW,0,2,i é uma potência sonora de referência determinada para dois ou mais pontos de medição, para fontes situadas a alturas de fonte conhecidas, por exemplo as alturas da cavidade do pantógrafo;

α1,i é um coeficiente determinado para dois ou mais pontos de medição, para fontes situadas a alturas de fonte conhecidas, por exemplo o primeiro bogie;

α2,i é um coeficiente determinado para dois ou mais pontos de medição, para fontes situadas a alturas de fonte conhecidas, por exemplo as alturas da cavidade do pantógrafo;

Diretividade das fontes

A diretividade horizontal , ΔLW,dir,hor,i , exprime-se em dB no plano horizontal, podendo ser predefinido que constitui um dipolo para os efeitos de rolamento, impacto (juntas dos carris etc.), chiado, frenagem, ventilação e aerodinâmico; calcula-se pela seguinte equação para cada banda i de frequências:



ΔLW,dir,hor,i = 10 × lg(0,01 + 0,99 · sin2 φ)

(2.3.15)

A diretividade vertical , ΔLW,dir,ver,i , exprime-se em dB no plano vertical, para a fonte A (h = 1), em função da frequência central, fc,i , de cada banda i de frequências, sendo dada pela seguinte equação no intervalo – π/2<ψ<π/2:



image

(2.3.16)

O efeito aerodinâmico é o seguinte para a fonte B (h = 2):



ΔLW,dir,ver,i = 10 × lg(cos2 ψ)

para ψ < 0

(2.3.17)

ΔLW,dir,ver,i = 0 em qualquer outro ponto.

A diretividade ΔLdir,ver,i não é considerada para outros efeitos relativamente à fonte B (h = 2), pois considera-se que, nessa posição, as fontes em causa são omnidirecionais.

2.3.3.    Outros efeitos

Correção devida à irradiação estrutural (pontes e viadutos)

No caso de o troço de via se situar numa ponte, é necessário considerar o ruído adicional gerado pela vibração da ponte devida à excitação causada pela presença do comboio. Por não ser fácil modelar a emissão de uma ponte como fonte adicional, dadas as formas complexas das pontes, recorre-se a um acréscimo de ruído de rolamento para contabilizar o ruído das pontes. A modelação deste aumento consiste exclusivamente na adição de um valor fixo à potência sonora de ruído associada a cada banda de terço de oitava. Ao considerar-se esta correção, apenas é alterada a potência sonora do ruído de rolamento, passando a utilizar-se o novo LW,0,rolling–and–bridge,i em vez de LW,0,rolling-only,i :



LW,0,rolling–and–bridge,i = LW,0,rolling–only,i + Cbridge

dB

(2.3.18)

em que Cbridge é uma constante que depende do tipo de ponte e LW,0,rolling–only,i é a potência sonora de ruído de rolamento na ponte em causa, apenas dependente das propriedades do veículo e da via.

Correção devida a outras fontes de ruído ligadas aos caminhos de ferro

São várias as fontes associadas ao ruído gerado pelos caminhos de ferros que podem estar presentes: parques de material circulante, áreas de cargas e descargas, estações, sinetas, altifalantes das estações etc. Estas fontes são tratadas como fontes de ruído industrial (fontes fixas de ruído) e, se for caso disso, a respetiva modelação deve ser estabelecida de acordo com o capítulo seguinte, relativo ao ruído industrial.

2.4.    Ruído industrial

2.4.1.    Descrição da fonte

Classificação dos tipos de fonte (ponto, linha, superfície)

As fontes industriais são de dimensão muito variável. Podem ser grandes unidades industriais ou pequenas fontes concentradas, como pequenas ferramentas ou máquinas utilizadas em fábricas. É, pois, necessário, utilizar uma técnica adequada para estabelecer um modelo da fonte específica em avaliação. Consoante as dimensões de cada fonte pertencente a uma instalação industrial e o modo como essas fontes se distribuem no terreno, podem associar-se-lhes modelos de fontes pontuais, fontes lineares e fontes planas. Na prática, os cálculos do efeito de ruído baseiam-se sempre em fontes pontuais, mas podem utilizar-se várias fontes dessas para representar fontes complexas, que geralmente se estendem por uma linha ou ocupam uma superfície.

Número e localização das fontes sonoras equivalentes

Estabelecem-se modelos de fontes sonoras reais recorrendo a fontes sonoras equivalentes, representadas por uma ou mais fontes pontuais, de modo que a potência sonora total da fonte real corresponda à soma das potências sonoras atribuídas a cada uma das fontes pontuais.

As regras gerais a aplicar na definição das fontes pontuais a utilizar são as seguintes:

 No caso das fontes lineares e das fontes planas cuja maior dimensão seja inferior a metade da distância entre a fonte e o recetor, podem estabelecer-se modelos de uma só fonte pontual;

 No caso das fontes cuja maior dimensão exceda metade da distância entre a fonte e o recetor, podem estabelecer-se modelos constituídos por uma série de fontes pontuais incoerentes dispostas em linha ou por uma série de fontes pontuais incoerentes espalhadas numa superfície, de modo que a condição da metade da distância seja cumprida por cada fonte utilizada. A distribuição numa superfície pode compreender fontes pontuais distribuídas em altura;

 No caso das fontes cuja maior dimensão em altura exceda 2 m ou a confine junto ao solo, é necessário ter especial cuidado com a altura da fonte. A duplicação do número de fontes e a distribuição das fontes suplementares apenas na componente z podem não melhorar significativamente os resultados para este tipo de fontes;

 A duplicação do número de fontes na superfície abrangida pela fonte (em todas as dimensões) pode não melhorar significativamente os resultados, seja qual for o tipo de fonte.

A localização das fontes sonoras equivalentes não pode ser predefinida, dado o grande número de configurações que as instalações industriais podem ter. Normalmente, aplicam-se boas práticas.

Emissão de potência sonora

As informações seguintes constituem os dados necessários para os cálculos de propagação de som pelos métodos utilizados para elaborar mapas de ruído:

 Espetro de nível de potência sonora emitido, em bandas de oitava;

 Horas de funcionamento (período diurno, do entardecer ou noturno, em média anual);

 Localização (coordenadas x e y) e elevação (coordenada z) da fonte de ruído;

 Tipo de fonte (ponto, linha, superfície);

 Dimensões e orientação;

 Condições de funcionamento da fonte;

 Diretividade da fonte.

É necessário definir a potência sonora da fonte pontual, fonte linear ou fonte plana do seguinte modo:

 No caso das fontes pontuais, através da potência sonora, LW , e da diretividade em função das três coordenadas ortogonais (x, y, z);

 Para os dois tipos de fontes lineares que podem definir-se:

 no caso das fontes em linha representativas de cintas transportadoras, condutas de transporte tubular etc., através da potência sonora por metro de comprimento, LW′ , e da diretividade, em função das duas coordenadas ortogonais, em relação ao eixo da fonte;

 no caso das fontes em linha representativas de veículos em movimento, associando cada um deles à correspondente potência sonora, LW , e à diretividade, em função das duas coordenadas ortogonais, em relação ao eixo da fonte e através da potência sonora por metro, LW′ , determinada com base no número e na velocidade dos veículos que percorrem a linha em causa nos períodos diurno, do entardecer e noturno. A correção, CW , devida às horas de funcionamento, a somar à potência sonora da fonte para definir a potência sonora corrigida a utilizar nos cálculos relativos a cada período, é calculada em dB do seguinte modo:

 



image

(2.4.1)

 em que:

 

V

é a velocidade do veículo [km/h],

N

é o número de passagens de veículos por período [-],

L

é o comprimento total da fonte [m];

 No caso das fontes planas, através da potência sonora por metro quadrado, LW/m2 , e sem diretividade (podendo esta ser horizontal ou vertical).

As horas de funcionamento são um dado essencial para o cálculo dos níveis de ruído. Deve dispor-se das horas de funcionamento correspondentes aos períodos diurno, do entardecer e noturno. Se, para a propagação, se definirem classes meteorológicas diferentes para os períodos diurno, do entardecer e noturno, deve dispor-se de uma distribuição mais fina das horas de funcionamento, em subperíodos coincidentes com a distribuição das classes meteorológicas. Deve dispor-se destas informações em média anual.

A correção, CW , devida às horas de funcionamento, a somar à potência sonora da fonte para definir a potência sonora corrigida a utilizar nos cálculos relativos a cada período, é calculada em dB do seguinte modo:



image

(2.4.2)

em que:

T é o tempo, em horas, que a fonte está ativa em cada período, em média anual;

T ref é o período de referência, em horas (por exemplo, o período diurno corresponde a 12 horas, o período do entardecer a 4 horas e o período noturno a 8 horas).

No caso das fontes mais dominantes, a correção, em média anual, devida às horas de funcionamento deve ser estimada com uma tolerância de, pelo menos, 0,5 dB, para garantir uma exatidão aceitável (equivalente a uma incerteza inferior a 10 % na definição do período ativo da fonte).

Diretividade das fontes

A diretividade de uma fonte depende fortemente da posição da fonte sonora equivalente em relação às superfícies circundantes. Dado que o método de propagação considera a reflexão das superfícies vizinhas e a absorção sonora destas, é necessário atender cuidadosamente à localização das superfícies circundantes. Em geral, distinguem-se sempre os dois casos seguintes:

 determinou-se e dispõe-se da potência sonora e da diretividade de uma determinada fonte real em campo livre (efeito do terreno excluído), o que está de acordo com os conceitos relativos à propagação, caso possa considerar-se que não existe nenhuma superfície a menos de 0,01 m da fonte e as superfícies situadas a 0,01 m ou mais da fonte sejam incluídas no cálculo da propagação;

 determinou-se e dispõe-se da potência sonora e da diretividade de uma determinada fonte real numa localização específica, pelo que a potência sonora e a diretividade da fonte em causa são, de facto, «equivalentes», visto serem determinadas nomeadamente com base num modelo do efeito das superfícies circundantes. Trata-se, neste caso, do «campo semilivre», de acordo com os conceitos relativos à propagação, e excluem-se do cálculo da propagação as superfícies circundantes modeladas.

A diretividade é expressa no cálculo por um fator, ΔLW,dir,xyz (x, y, z), que se adiciona à potência sonora para obter a potência sonora direcional correta de uma fonte sonora de referência, ao propagar-se na direção dada. Este fator pode ser expresso em função do vetor direcional definido por (x,y,z), com
image . Esta diretividade também pode ser expressa por meio de outros sistemas de coordenadas, como sistemas de coordenadas angulares.

2.5.    Cálculo da propagação do ruído gerado por fontes rodoviárias, ferroviárias e industriais

2.5.1.    Âmbito e aplicabilidade do método

Este documento descreve um método de cálculo da atenuação do ruído durante a propagação deste no exterior. Conhecidas as características da fonte, o método prevê o nível sonoro contínuo equivalente num ponto de receção, para dois tipos de condições atmosféricas:

 condições de propagação com refração descendente (gradiente vertical positivo da velocidade do som efetiva) entre a fonte e o recetor;

 condições atmosféricas homogéneas (gradiente vertical nulo da velocidade do som efetiva) em toda a zona de propagação.

O método de cálculo descrito neste documento aplica-se às infraestruturas industriais e às infraestruturas de transporte terrestre. Aplica-se, portanto, nomeadamente, às infraestruturas rodoviárias e ferroviárias. O transporte aéreo só é abrangido pelo método no respeitante ao ruído gerado durante as operações em terra, ficando excluídas as descolagens e as aterragens.

Não são abrangidas pelo método as infraestruturas industriais que emitem ruídos tonais fortes ou impulsivos, descritos na norma ISO 1996-2:2007.

O método de cálculo não fornece resultados em condições de propagação com refração ascendente (gradiente vertical negativo da velocidade do som efetiva), mas, ao calcular-se Lden, utilizam-se condições homogéneas como aproximação.

Para calcular a atenuação devida à absorção atmosférica no caso das infraestruturas de transporte, determinam-se as condições de temperatura e humidade de acordo com a norma ISO 9613-1:1996.

O método fornece resultados por banda de oitava, entre 63 Hz e 8 000 Hz. Efetuam-se os cálculos para cada frequência central.

Estão excluídos do âmbito de aplicação deste método de cálculo as coberturas parciais e os obstáculos cujo modelo esteja inclinado mais de 15° em relação à vertical.

Efetuam-se os cálculos relativos a um ecrã único considerando uma difração simples. A existência de dois ou mais ecrãs num determinado percurso é tratada como uma sequência de difrações simples, por aplicação do método descrito mais adiante.

2.5.2.    Definições utilizadas

As distâncias, alturas, dimensões e altitudes utilizadas neste método são expressas em metros (m).

A notação MN indica a distância em três dimensões (3D) entre os pontos M e N, medida no segmento de reta que os une.

A notação ^MN indica a distância segundo um percurso curvo entre os pontos M e N, em condições favoráveis.

As alturas reais são normalmente medidas na vertical, numa direção perpendicular ao plano horizontal. Para as alturas de pontos acima do solo local usa-se a notação h; para as alturas absolutas de pontos e a altura abssoluta do solo usa-se a notação H.

Para ter em conta o relevo real do terreno ao longo do percurso de propagação, introduz-se a noção de «altura equivalente», com a notação z. Substitui as alturas reais nas equações que dão conta do efeito do solo.

Os níveis sonoros, aos quais se atribui a notação L, são expressos em decibéis (dB) por banda de frequências quando o índice A é omitido. Aos níveis sonoros em decibéis dB(A) é atribuído o índice A.

À soma dos níveis sonoros de fontes incoerentes entre si corresponde a notação , de acordo com a seguinte definição:



image

(2.5.1)

2.5.3.    Considerações geométricas

Segmentação das fontes

Descrevem-se as fontes reais por meio de uma série de fontes pontuais ou, no caso dos tráfegos ferroviário ou rodoviário, por linhas de fontes incoerentes. O método de propagação pressupõe que as fontes lineares e as fontes planas foram previamente subdivididas de modo a serem representadas por uma série de fontes pontuais equivalentes. Isto pode inserir-se num pré-tratamento dos dados das fontes ou pode integrar-se na componente exploratória do software de cálculo. O modo como tal se processa está fora do âmbito do presente método.

Percursos de propagação

O método utiliza um modelo geométrico constituído por uma série de superfícies interligadas do solo e dos obstáculos. Define-se um percurso de propagação vertical num ou mais planos verticais relativamente ao plano horizontal. No caso das trajetórias que incluam reflexões em superfícies verticais não perpendiculares ao plano de incidência, consideram-se também outros planos verticais, que incluem as partes refletidas do percurso de propagação. Nesses casos, quando se utilizam mais planos verticais para descrever completamente a trajetória entre a fonte e o recetor, espalmam-se em seguida os mesmos, como se do abrir de um biombo se tratasse.

Alturas significativas acima do solo

Obtêm-se as alturas equivalentes a partir do plano médio do solo entre a fonte e o recetor, substituindo-se o solo real por um plano fictício representativo do perfil médio do terreno.

image

1

:

Relevo real;

2

:

Plano médio.

A altura equivalente de um ponto é a altura ortogonal deste em relação ao plano médio do solo. Podem assim definir-se a altura equivalente da fonte, zs, e a altura equivalente do recetor, zr. A distância entre a fonte e o recetor, em projeção no plano médio do solo, recebe a notação d p.

Se a altura equivalente de um ponto for negativa, ou seja, se o ponto se situar abaixo do plano médio do solo, considera-se uma altura nula e o ponto equivalente coincide então com a sua hipotética imagem.

Cálculo do plano médio

No plano do percurso de propagação, pode descrever-se a topografia (incluindo a do terreno, aterros e outros obstáculos construídos, edifícios etc.) por uma série ordenada de pontos discretos (xk, Hk ); k є {1,…, n}. Esta série de pontos define uma linha poligonal ou, o que é equivalente, uma sequência de segmentos de reta, Hk = akx + bk , x є [xk , xk+ 1 ]; k є {1,….n}, em que:



left accolade

ak = (Hk + 1 – Hk )/(xk + 1 – xk )

(2.5.2)

bk = (Hk · xk + 1 – Hk + 1 · xk )/(xk + 1 – xk )

O plano médio é representado pela reta Z = ax + b; x є [x 1, xn ], que se ajusta à linha poligonal recorrendo a uma aproximação pelo método dos mínimos quadrados. A equação da linha média pode ser determinada analiticamente.

Utilizando:



left accolade

image

(2.5.3)

image

os coeficientes da linha reta são dados pelas seguintes expressões:



left accolade

image

(2.5.4)

image

Os segmentos com xk + 1 = xk são ignorados na equação 2.5.3.

Reflexão por fachadas de edifícios e por outros obstáculos verticais

A contribuição das reflexões é tida em conta mediante a introdução de fontes imagem, conforme se explica adiante.

2.5.4.    Modelo de propagação sonora

Os cálculos efetuam-se para o recetor R de acordo com as seguintes etapas:

1) Em cada percurso de propagação:

 cálculo da atenuação em condições favoráveis;

 cálculo da atenuação em condições homogéneas;

 cálculo do nível sonoro a longo prazo para cada percurso.

2) Acumulação dos níveis sonoros a longo prazo correspondentes a todos os percursos que afetam o recetor, de modo a calcular-se o nível sonoro total no ponto de receção.

Apenas são afetadas pelas condições meteorológicas as atenuações devidas ao efeito do solo (Aground ) e à difração (Adif ).

2.5.5.    Processo de cálculo

Para uma fonte pontual, S, de potência sonora direcional Lw,0,dir e uma dada banda de frequências, obtém-se o nível equivalente de pressão sonora contínua num ponto de receção, R, em condições atmosféricas determinadas, por meio das equações a seguir explicitadas.

Nível sonoro em condições favoráveis (LF) para um percurso (S,R)



LF = LW,0,dir – AF

(2.5.5)

O termo AF representa a atenuação total ao longo do percurso de propagação em condições favoráveis, subdividindo-se do seguinte modo:



LF = Adiv + Aatm + Aboundary,F

(2.5.6)

em que:

Adiv é a atenuação devida à divergência geométrica;

Aatm é a atenuação devida à absorção atmosférica;

Aboundary,F é a atenuação devida à fronteira do meio de propagação, em condições favoráveis. Pode conter os seguintes termos:

Aground,F : atenuação devida ao solo, em condições favoráveis;

Adif,F : atenuação devida à difração, em condições favoráveis.

São possíveis os seguintes dois cenários para um dado percurso e uma dada banda de frequências:

 ou se calcula Aground,F sem difração (Adif,F = 0 dB) e Aboundary,F = Aground,F ;

 ou se calcula Adif,F , sendo o efeito do solo tido em conta na equação de Adif,F (Aground,F  = 0 dB). Consequentemente, Aboundary,F = Adif,F .

Nível sonoro em condições homogéneas (LH) para um percurso (S,R)

O processo é estritamente idêntico ao caso de condições favoráveis apresentado no item anterior.



LH = LW,0,dir – AH

(2.5.7)

O termo AH representa a atenuação total ao longo do percurso de propagação, em condições homogéneas, subdividindo-se do seguinte modo:



AH = Adiv + Aatm + Aboundary,H

(2.5.8)

em que:

Adiv é a atenuação devida à divergência geométrica;

Αatm é a atenuação devida à absorção atmosférica;

Aboundary,H é a atenuação devida à fronteira do meio de propagação, em condições homogéneas. Pode conter os seguintes termos:

Αground,H : atenuação devida ao solo, em condições homogéneas;

Adif,H : atenuação devida à difração, em condições homogéneas.

São possíveis os seguintes dois cenários para um dado percurso e uma dada banda de frequências:

 ou se calcula Αground,H sem difração (Adif,H = 0 dB) e Aboundary,H = Αground,H ;

 ou se calcula Adif,H (Αground,H = 0 dB), sendo o efeito do solo tido em conta na equação de Adif,H . Consequentemente, Aboundary,H = Adif,H .

Abordagem estatística de um percurso (S,R) em zonas urbanas

Nas zonas urbanas, também se admite uma abordagem estatística para o cálculo da propagação sonora além da primeira linha de edifícios, desde que o método utilizado esteja devidamente documentado, incluindo informações pertinentes sobre a qualidade do mesmo. Este método pode substituir o cálculo de Aboundary,H e Aboundary,F por uma aproximação da atenuação total no percurso direto e nas reflexões. O cálculo baseia-se na densidade média de edifícios e na altura média dos edifícios da zona.

Nível sonoro de longa duração para um percurso (S,R)

Obtém-se o nível sonoro «de longa duração» ao longo de um percurso com início numa dada fonte pontual através da soma logarítmica da energia sonora ponderada em condições homogéneas e da energia sonora ponderada em condições favoráveis.

Estes níveis sonoros são ponderados pela ocorrência média, p, de condições favoráveis na direção do percurso (S,R):



image

(2.5.9)

Nota: Os valores de ocorrência p são expressos em percentagem. Portanto, se o valor da ocorrência for 82 %, figurará na equação (2.5.9) p = 0,82.

Nível sonoro de longa duração no ponto R, resultante de todos os percursos de propagação

Obtém-se o nível sonoro total a longo prazo correspondente a uma determinada banda de frequências no recetor através da soma energética das contribuições de todos os percursos N, todos os tipos incluídos:



image

(2.5.10)

em que:

n é o índice dos percursos entre S e R.

Explica-se adiante como devem ser tidas em conta as reflexões, por meio de fontes imagem. Considera-se que a percentagem de ocorrência de condições favoráveis no caso de um percurso refletido num obstáculo vertical é idêntica à da ocorrência no percurso direto.

Sendo S′ a fonte imagem de S, considera-se que a ocorrência, p′, no percurso (S′,R) é igual à ocorrência, p, no percurso (Si , R).

Nível sonoro de longa duração no ponto R em decibéis A (dBA)

Obtém-se o nível sonoro total, em decibéis A (dBA), somando os níveis correspondentes a cada banda de frequências:



image

(2.5.11)

em que i é o índice da banda de frequências. AWC é a correção pela ponderação A de acordo com a norma internacional IEC 61672-1:2003.

O nível LAeq,LT constitui o resultado final, isto é, o nível de pressão sonora com ponderação A a longo prazo no ponto de receção num período de referência específico (período diurno, período do entardecer, período noturno ou um subperíodo mais curto de algum destes).

2.5.6.    Cálculo da propagação do ruído gerado por fontes rodoviárias, ferroviárias e industriais

Divergência geométrica

A atenuação devida a divergência geométrica, Adiv, corresponde a uma redução do nível sonoro devido à distância de propagação. No caso de uma fonte sonora pontual em campo livre, a atenuação em dB é dada por:



Adiv = 20 × lg(d) + 11

(2.5.12)

em que d é a distância oblíqua tridimensional direta entre a fonte e o recetor.

Absorção atmosférica

A atenuação, em dB, devida à absorção atmosférica, A atm, durante a propagação ao longo de uma distância d é dada pela seguinte equação:



Aatm = αatm · d/1 000

(2.5.13)

em que:

d é a distância oblíqua tridimensional direta, em metros, entre a fonte e o recetor;

αatm é o coeficiente de atenuação atmosférica, em dB/km, à frequência central nominal para cada banda de frequências, em conformidade com a norma ISO 9613-1.

Os valores do coeficiente αatm reportam-se à temperatura de 15 °C, à humidade relativa de 70 % e à pressão atmosférica de 101 325 Pa. Calculam-se para as frequências centrais exatas das bandas de frequências, em conformidade com a norma ISO 9613-1. Caso se disponha de dados meteorológicos, devem utilizar-se médias meteorológicas a longo prazo.

Efeito do solo

A atenuação devido ao efeito do solo resulta, sobretudo, da interferência entre o som refletido e o som que se propaga diretamente da fonte para o recetor. Está fisicamente ligado à absorção acústica do solo acima do qual se propaga a onda sonora. Porém, também depende significativamente das condições atmosféricas durante a propagação, dado que o encurvamento dos raios modifica a altura do percurso de propagação acima do solo, conferindo maior ou menor importância aos efeitos do solo e ao terreno nas imediações da fonte.

Se a propagação entre a fonte e o recetor for afetada por algum obstáculo situado no plano de propagação, calcula-se separadamente o efeito do solo do lado da fonte e do lado do recetor. Nesse caso, zs e zr referem-se, respetivamente, à posição equivalente da fonte e do recetor, conforme se indica adiante na apresentação do cálculo da difração, Adif .

Caracterização acústica do solo

As propriedades de absorção acústica do solo estão sobretudo ligadas à porosidade do mesmo. Os terrenos compactos são geralmente refletores e os terrenos porosos absorventes.

Por razões operacionais de cálculo, a absorção acústica de um solo é representada por um coeficiente adimensional G, compreendido entre 0 e 1 e independente da frequência. Indicam-se no quadro 2.5.a os valores de G para os diversos tipos de solos no exterior. Em termos gerais, a média do coeficiente G num percurso de propagação varia entre 0 e 1.



Quadro 2.5.a

Valores de G para diversos tipos de solo

Descrição

Tipo

(kPa·s/m2)

Valor de G

Muito brandos (nevados ou musgosos)

A

12,5

1

Cobertos florestais brandos (charnecas rasteiras densas ou musgos espessos)

B

31,5

1

Solos não-compactados soltos (turfeiras, erva, solos soltos)

C

80

1

Solos não-compactados normais (cobertos florestais, pastagens)

D

200

1

Gravilhas e campos compactados (parques recreativos e relvados compactados)

E

500

0,7

Solos compactados densos (estradas de gravilha e parques de estacionamento)

F

2 000

0,3

Superfícies rígidas (a maioria dos asfaltos e betões)

G

20 000

0

Superfícies muito rígidas e muito densas (asfaltos e betões densos, água)

H

200 000

0

Define-se Gpath como a fração de solo absorvente existente na totalidade do percurso de propagação.

Quando a fonte e o recetor estão próximos um do outro, de modo que dp ≤ 30(zs + zr ), a distinção entre o tipo de solo situado junto da fonte e o tipo de solo situado junto do recetor é negligenciável. Nessa perspetiva, o fator do solo Gpath é, portanto, ainda corrigido como segue:



G′path = left accolade

image

, se d p ≤ 30(z s + z r)

(2.5.14)

Gpath

nas outras situações,

em que Gs é o fator do solo da zona da fonte. Gs = 0 para plataformas de estradas ( 5 ) e vias férreas assentes em laje de betão. Gs = 1 para vias férreas sobre balastro. Não existe uma resposta geral para as fontes e instalações industriais.

G pode relacionar-se com a resistividade ao fluxo.

image

image

Os dois itens seguintes, relativos aos cálculos em condições homogéneas Gw e Gm em condições favoráveis, apresentam as notações genéricas e para a absorção do solo. O quadro 2.5.b apresenta a correspondência entre essas notações e as variáveis Gpath e G′path .



Quadro 2.5.b

Correspondência entre G w e G m e (Gpath, G′path)

 

Condições homogéneas

Condições favoráveis

Aground

Δground(S,O)

Δground(O,R)

Ag round

Δground(S,O)

Δground(O,R)

Gw

G′path

Gpath

Gm

G′path

Gpath

G′path

Gpath

Cálculos em condições homogéneas

A atenuação devida ao efeito do solo em condições homogéneas calcula-se pelas seguintes equações:

Se Gpath ≠ 0



image

(2.5.15)

em que:

image

fm é a frequência central nominal, em Hz, da banda de frequências considerada, c é a velocidade do som no ar, considerada de 340 m/s, e Cf é definido do seguinte modo:



image

(2.5.16)

em que os valores de w são dados pela seguinte equação:



image

(2.5.17)

pode ser igual a Gpath ou G′path , consoante o efeito do solo seja calculado com ou sem difração e de acordo com a natureza do solo por debaixo da fonte (fonte real ou fonte difratada). Isto é resumido no quadro 2.5.b e explicado nos itens seguintes.



image

(2.5.18)

Gw é o limite inferior de Aground,H .

Num percurso (S i,R) em condições homogéneas, sem difração:

Gw = G′path

Gm = G′path

Havendo difração, ver as definições de Gw e Gm no item sobre difração.

Se Gpath = 0: Aground,H = – 3 dB.

O termo – 3(1 – Gm ) tem em conta o facto de que, quando a fonte e o recetor estão muito afastados um do outro, a primeira reflexão do lado da fonte já não é na plataforma, mas em terreno natural.

Cálculos em condições favoráveis

Calcula-se o efeito do solo em condições favoráveis recorrendo à equação de Aground,H , com as seguintes alterações:

Se Gpath ≠ 0

a) Na equação de Aground,H , as alturas z s e z r são substituídas por z s + δ z s + δ z T e z r + δ z r + δ z T, respetivamente, em que:



left accolade

image

(2.5.19)

image

sendo a o = 2 × 10–4 m–1 o inverso do raio de curvatura

image

b) O limite inferior de Aground,F depende da geometria do percurso de propagação:



►C1  image  ◄

(2.5.20)

Se Gpath = 0

A ground,F, =Aground,F,min .

As correções de altura δz s e δz r traduzem o efeito do encurvamento dos raios sonoros. δz T traduz o efeito da turbulência.

Gm também pode ser igual a Gpath ou G′path , consoante o efeito do solo seja calculado com ou sem difração e de acordo com a natureza do solo por debaixo da fonte (fonte real ou fonte difratada). Isto é explicado nos itens seguintes.

Num percurso (S i,R) em condições favoráveis, sem difração:

Gw = Gpath na equação (2.5.17);

Gm = G′path .

Havendo difração, ver as definições de Gw e Gm no item seguinte.

Difração

Regra geral, é necessário estudar a difração no topo de cada obstáculo situado no percurso de propagação. Se o percurso passar «suficientemente acima» do bordo difrator, pode considerar-se Adif = 0 e calcular-se uma vista direta, designadamente determinando Aground .

Na prática, para cada frequência central de banda de frequências, compara-se a diferença de percursos, δ, com a quantidade – λ/20. Se um obstáculo não gerar difração — a determinar, por exemplo, de acordo com o critério de Rayleigh –, não é necessário calcular Adif para a banda de frequências em causa. Por outras palavras, nesse caso Adif = 0. Caso contrário, calcula-se Adif como se descreve adiante neste item. Esta regra aplica-se às condições homogéneas e às condições favoráveis e à difração simples e múltipla.

Ao efetuar-se um cálculo para uma determinada banda de frequências conforme se descreve neste item, considera-se Aground igual a 0 dB no cálculo da atenuação total. O efeito do solo é tido em conta diretamente na equação geral de cálculo da difração.

As equações propostas neste documento são utilizadas para tratar a difração em ecrãs finos, ecrãs espessos, edifícios, bermas de terra (naturais ou artificiais) e bordos de aterros, escavações e viadutos.

Caso haja vários obstáculos geradores de difração num percurso de propagação, os mesmos são tratados como difração múltipla por aplicação do método descrito no item relativo ao cálculo da diferença de percursos, infra.

Os métodos descritos neste documento utilizam-se para calcular atenuações em condições homogéneas e condições favoráveis. O encurvamento dos raios é tido em conta no cálculo da diferença de percursos e no cálculo dos efeitos do solo antes e depois da difração.

Princípios gerais

A figura 2.5.c ilustra o método geral de cálculo da atenuação devida à difração. O método baseia-se na subdivisão do percurso de propagação em duas partes: o percurso «do lado da fonte», entre a fonte e o ponto de difração, e o percurso «do lado do recetor», entre o ponto de difração e o recetor.

Calcula-se o seguinte:

 o efeito do solo, do lado da fonte, Δ ground(S,O) ,

 o efeito do solo, do lado do recetor, Δ ground(O,R) ,

 e três difrações:

 

 entre a fonte, S, e o recetor, R: Δ dif(S,R) ,

 entre a fonte imagem, S′, e R: Δ dif(S′,R) ,

 entre S e o recetor da imagem, R′: Δ dif(S,R′) .

image

1

:

Lado da fonte;

2

:

Lado do recetor.

Legenda:

S é a fonte;

R é o recetor;

S′ é a fonte imagem, em relação ao plano médio do solo do lado da fonte;

R′ é o recetor da imagem, em relação ao plano médio do solo do lado do recetor;

O é o ponto de difração;

z s é a altura equivalente da fonte S em relação ao plano médio do solo do lado da fonte;

z o,s é a altura equivalente do ponto de difração O em relação ao plano médio do solo do lado da fonte;

z r é a altura equivalente do recetor R em relação ao plano médio do solo do lado do recetor;

z o,r é a altura equivalente do ponto de difração O em relação ao plano médio do solo do lado do recetor.

A irregularidade do solo entre a fonte e o ponto de difração, por um lado, e entre o ponto de difração e o recetor, por outro, é tida em conta por meio das alturas equivalentes calculadas em relação ao plano médio do solo, primeiro do lado da fonte, depois do lado do recetor (dois planos médios do solo), de acordo com o método descrito no item relativo às alturas significativas acima do solo.

Difração pura

No caso da difração pura, sem efeitos do solo, a atenuação é dada pela seguinte equação:



Δdif = left accolade

image

se image

(2.5.21)

0

nas outras situações

em que:



Ch = 1

(2.5.22)

λ é o comprimento de onda correspondente à frequência central nominal da banda de frequências em causa;

δ é a diferença de percursos entre o percurso difratado e o percurso direto (ver o próximo item, relativo ao cálculo da diferença de percursos);

C″ é um coeficiente utilizado para ter em conta difrações múltiplas:

C″ = 1 para difrações simples;

No caso das difrações múltiplas e sendo e a distância total ao longo do percurso, O1 a O2 + O2 a O3 + O3 a O4 no «método do elástico» (ver as figuras 2.5.d e 2.5.f), se e exceder 0,3 m, este coeficiente é definido do seguinte modo (caso contrário C″ = 1):



image

(2.5.23)

Os valores de Δdif estão limitados como segue:

 Se Δ dif < 0: Δ dif = 0 dB;

 Se Δ dif > 25: Δ dif = 25 dB em caso de difração num bordo horizontal, mas apenas no termo Δdif que figura no cálculo de Adif . Este limite superior não se aplica aos termos Δdif que intervêm no cálculo de Δ ground nem às difrações em bordos verticais (difração lateral), no caso da elaboração de mapas de ruído industrial.

Cálculo da diferença de percursos

Calcula-se a diferença de percursos, δ, num plano vertical que passa pela fonte e pelo recetor, numa aproximação em relação ao princípio de Fermat. Esta aproximação é aplicável nos casos em apreço (linhas de fontes). Calcula-se a diferença de percursos δ como se indica nas figuras seguintes, com base nas situações encontradas.

Condições homogéneas

image

Nota: Apresenta-se a expressão de δ para cada configuração.

Condições favoráveis

image

Em condições favoráveis, considera-se que os três raios sonoros encurvados ►C1  image, image e image  ◄ têm raio de curvatura, Γ, idêntico, definido por:



Γ = max(1 000,8 d)

(2.5.24)

A notação do comprimento de um raio sonoro MN encurvado é ^MN, em condições favoráveis. Este comprimento é igual a:



image

(2.5.25)

Em princípio, seriam três os cenários a considerar no cálculo da diferença de percursos em condições favoráveis, δF (ver a figura 2.5.e). Na prática, são suficientes duas equações:

 se a propagação direta do raio sonoro retilíneo SR for impedida pelo obstáculo (primeiro e segundo casos na figura 2.5.e):

 



image

(2.5.26)

 se a propagação direta do raio sonoro retilíneo SR não for impedida pelo obstáculo (terceiro caso na figura 2.5.e):

 



image

(2.5.27)

em que A é a intersecção do raio sonoro retilíneo SR com o prolongamento do obstáculo gerador da difração.

No caso de difrações múltiplas em condições favoráveis:

 determina-se o contorno convexo definido pelos vários bordos de difração potenciais;

 eliminam-se os bordos de difração que não atingem esse contorno;

 calcula-se δF com base no comprimento dos segmentos que compõem o raio sonoro encurvado, subdividindo o percurso difratado nos segmentos necessários (ver a figura 2.5.f).

 



image

(2.5.28)

image

No caso ilustrado na figura 2.5.f, a diferença de percursos é a seguinte:



image

(2.5.29)

Cálculo da atenuação Adif

Para calcular a atenuação devida à difração, tendo em conta os efeitos do solo do lado da fonte e do lado do recetor, utilizam-se as seguintes equações gerais:



image

(2.5.30)

em que:

 Δ dif (S,R) é a atenuação devida à difração entre a fonte S e o recetor R;

 Δground(S,O) é a atenuação devida ao efeito do solo do lado da fonte, ponderada com a difração do lado da fonte; subentende-se que, em caso de difração múltipla, como na figura 2.5.f, O = O1;

 Δground(O,R) é a atenuação devida ao efeito do solo do lado do recetor, ponderada com a difração do lado do recetor (ver o cálculo do termo Δground(O,R) no item seguinte).

Cálculo do termo Δground(S,O)



image

(2.5.31)

em que:

  Aground(S,O) é a atenuação devida ao efeito do solo entre a fonte S e o ponto de difração O. Calcula-se este termo conforme se indicou nos itens anteriores relativos ao cálculo em condições homogéneas e ao cálculo em condições favoráveis, com os seguintes pressupostos:

  z r = zo,s ;

 Calcula-se Gpath entre S e O;

 Em condições homogéneas: Gw = G′path na equação (2.5.17), Gm = G′path na equação (2.5.18);

 Em condições favoráveis: Gw = Gpath na equação (2.5.17), Gm = G′path na equação (2.5.20);

 Δ dif(S′,R) é a atenuação devida à difração entre a fonte imagem, S′, e R, calculada como se descreveu no item anterior relativo à difração pura;

 Δ dif(S,R) é a atenuação devida à difração entre S e R, calculada como se descreveu no item anterior relativo à difração pura.

Cálculo do termo Δground(O,R)



image

(2.5.32)

em que:

  Aground (O,R) é a atenuação devida ao efeito do solo entre o ponto de difração O e o recetor R. Calcula-se este termo conforme se indicou nos itens anteriores relativas ao cálculo em condições homogéneas e ao cálculo em condições favoráveis, com os seguintes pressupostos:

  z s = z o,r;

 Calcula-se Gpath entre O e R.

Uma vez que a fonte considerada é o ponto de difração, não é necessário ter em conta a correção G′path . Portanto, na realidade utiliza-se Gpath no cálculo dos efeitos do solo, incluindo para o termo de limite inferior da equação, que passa a ser – 3(1 – Gpath ).

 Em condições homogéneas, Gw =Gpath na equação (2.5.17) e Gm = Gpath na equação (2.5.18);

 Em condições favoráveis, Gw = Gpath na equação (2.5.17) e Gm = Gpath na equação (2.5.20);

 Δ dif(S,R′) é a atenuação devida à difração entre S e o recetor da imagem, R′, calculada como se descreveu no item anterior relativo à difração pura;

 Δ dif(S,R) é a atenuação devida à difração entre S e R, calculada como se descreveu no item anterior relativo à difração pura;

Cenários de bordo vertical

Pode utilizar-se a equação (2.5.21) para calcular difrações em bordos verticais (difrações laterais), no caso do ruído industrial. Se assim for, considera-se Adif = Δ dif(S,R) e utiliza-se o termo Aground . Por outro lado, calculam-se Aatm e Aground a partir do comprimento total do percurso de propagação. Adiv continua a ser calculado a partir da distância direta d. As equações (2.5.8) e (2.5.6) tomam o seguinte aspeto, respetivamente:



image

(2.5.33)

image

(2.5.34)

Δ dif é efetivamente utilizado em condições homogéneas na equação (2.5.34).

Reflexões em obstáculos verticais

As reflexões em obstáculos verticais são tratadas por meio de fontes imagem. As reflexões em fachadas de prédios e em barreiras sonoras são, portanto, tratadas deste modo.

Considera-se um obstáculo vertical se a inclinação do mesmo em relação à vertical for inferior a 15°.

Ao tratar das reflexões em objetos, não se consideram aqueles cuja inclinação relativamente à vertical seja igual ou superior a 15°.

Ignoram-se no cálculo das reflexões os obstáculos que possuam pelo menos uma dimensão inferior a 0,5 m, exceto em caso de configurações especiais ( 6 ).

As reflexões no solo não são tratadas neste item. São tidas em conta nos cálculos da atenuação de fronteira (solo, difração).

Sendo LWS o nível de potência da fonte S e αr o coeficiente de absorção da superfície do obstáculo, conforme definido na norma EN 1793-1:2013, o nível de potência da fonte imagem S′ é o seguinte:



LWS′ = LWS + 10 · lg(1 – αr ) = LWS + Arefl

(2.5.35)

em que 0 ≤ αr < 1.

As atenuações de propagação acima descritas aplicam-se a este percurso (fonte imagem, recetor) tal como a um percurso direto.

image

No estudo geométrico de percursos sonoros, no tocante à reflexão em obstáculos verticais (barreiras, edifícios), a posição do ponto de impacto do raio em relação ao bordo superior do obstáculo determina que proporção, mais ou menos significativa, da energia é efetivamente refletida. Esta perda de energia acústica quando o raio é refletido denomina-se «atenuação por retrodifração».

Em caso de reflexão múltipla potencial entre duas paredes verticais, deve considerar-se, pelo menos, a primeira reflexão.

No caso de uma vala (ver, por exemplo, a figura 2.5.h), a atenuação por retrodifração aplica-se a cada reflexão nas paredes de suporte.

image

Nesta representação, o raio sonoro atinge o recetor após «atravessar sucessivamente» as paredes de suporte da vala, as quais podem, portanto, equiparar-se a aberturas.

Ao calcular a propagação através de uma abertura, o campo sonoro do recetor resulta da soma do campo direto e do campo difratado pelos bordos da abertura. O campo difratado assegura continuidade de transição entre a zona clara e a zona de sombra. Quando o raio se aproxima do bordo da abertura, o campo direto é atenuado. O cálculo é idêntico ao da atenuação por uma barreira na zona clara.

A diferença de percursos, δ′, associada a cada retrodifração constitui o oposto da diferença de percursos entre S e R correspondente a cada bordo superior, O, conforme a vista em corte estendido infra (ver a figura 2.5.i).



δ′ = – (SO + OR – SR)

(2.5.36)

image

O sinal menos na equação (2.5.36) significa que se considera que o recetor está na zona clara.

Obtém-se a atenuação por retrodifração, Δ retrodif , através da equação (2.5.37), que é semelhante à equação (2.5.21), com as notações adaptadas.



Δretrodif = left accolade

image

se image

(2.5.37)

0

nao outras situações

Aplica-se esta atenuação ao raio direto de cada vez que este «atravessa» (é refletido por) uma parede ou um edifício. O nível de potência da fonte imagem S′ é então o seguinte:



LW′ = LW + 10 × lg(1 – αr ) – Δretrodif

(2.5.38)

Em configurações de propagação complexas, podem existir difrações entre reflexões ou entre o recetor e as reflexões. Nesse caso, estima-se a retrodifração pelas paredes considerando o percurso entre a fonte e o primeiro ponto de difração, R′ (considerado, portanto, o recetor na equação (2.5.36)). Este princípio é ilustrado na figura 2.5.j.

image

Em caso de reflexão múltipla, somam-se as reflexões correspondentes a cada reflexão.

2.6.    Disposições gerais — Ruído gerado pelas aeronaves

2.6.1.    Definições e símbolos

Definem-se alguns termos importantes com base no significado geral que lhes é atribuído neste documento. A lista não é exaustiva. Só contempla as expressões e os acrónimos mais frequentemente utilizados. São definidos outros na primeira ocorrência no texto.

Os símbolos matemáticos cuja lista figura após a dos termos são os principais utilizados nas equações integradas no texto principal. Os restantes símbolos, utilizados pontualmente no texto principal e nos apêndices, são definidos quando ocorrem.

Recorda-se várias vezes ao leitor a intermutabilidade neste documento dos termos som e ruído. Embora o termo ruído tenha conotações subjetivas — os acústicos definem-no, normalmente, como «som indesejado» —, no domínio do controlo do ruído gerado pelas aeronaves significa habitualmente apenas «som» — energia transmitida pelo movimento de ondas acústicas no ar. O símbolo → remete para outros termos da lista.

Termos

Ações de pilotagem

Prescrições para voo segundo determinado perfil — compreendem variações da velocidade e/ou da altitude.

AIP

Publicação de informação aeronáutica.

Altitude

Altura acima do nível médio das águas do mar.

Altura

Distância vertical entre a aeronave e o → plano do solo.

Atenuação do som

Decréscimo da intensidade do som com a distância, ao longo de um percurso de propagação. No caso do ruído gerado pelas aeronaves, deve-se, normalmente, à propagação esférica das ondas, à absorção atmosférica e à → atenuação lateral.

Atenuação lateral

Atenuação suplementar do som com a distância, atribuível, direta ou indiretamente, à presença da superfície do solo. É significativa para ângulos de elevação baixos (da aeronave acima do plano do solo).

Atmosfera de referência

Quadro de taxas de absorção sonora utilizado para normalizar dados NPD (ver o apêndice D).

Base de dados ANP

Base de dados de ruído e desempenho das aeronaves incluída no apêndice I.

Configuração da aeronave

Posição dos slats, dos flaps e do trem de aterragem.

Configuração de voo

= → Configuração da aeronave + → Parâmetros de voo.

Curva de ruído

Linha que une os pontos nos quais o valor de um índice ou nível de ruído cumulativo das aeronaves em redor de um aeroporto é constante.

Dados de ruído e de desempenho da aeronave

Dados descritivos das características acústicas e de desempenho dos diferentes tipos de aeronaves que são necessários para se estabelecerem os modelos. Compreendem as → relações NPD e as informações que permitem calcular a força propulsora/potência dos motores em função da → configuração de voo. Estes dados são geralmente facultados pelos construtores das aeronaves, mas, se isso não for possível, podem ser obtidos de outras fontes. Se não se dispuser destes dados, é habitual representar a aeronave em causa adaptando dados de uma aeronave similar adequada — processo dito de substituição.

Dados/relações de ruído-potência-distância (NPD)

Quadros de níveis de acontecimentos ruidosos em função da distância, abaixo de uma aeronave em voo plano estabilizado a uma velocidade de referência, numa atmosfera de referência, especificados para uma série de → regulações da potência dos motores. Estes dados têm em conta os efeitos de atenuação sonora resultantes da propagação esférica das ondas (lei do inverso do quadrado da distância) e da absorção atmosférica. A distância é definida perpendicularmente à trajetória de voo da aeronave e ao eixo das asas (ou seja, é medida na vertical, por baixo da aeronave em voo sem rolamento).

Destravagem

Início da rolagem para descolagem.

Dia de referência

Série de condições atmosféricas com base nas quais são normalizados os dados de ruído e desempenho das aeronaves (ANP).

Duração de referência

Período nominal utilizado para normalizar as medições de nível de exposição sonora de um acontecimento isolado; é de 1 segundo no caso do → SEL.

Exposição sonora

Medida da imissão de energia sonora total num determinado período.

Extensão da etapa/do trajeto

Distância a que uma aeronave em descolagem está do primeiro destino. Constitui um indicador do peso da aeronave.

Força propulsora líquida

Força de propulsão exercida por um motor sobre a estrutura de uma aeronave.

Força propulsora líquida corrigida

A uma dada regulação de potência (por exemplo, EPR ou N 1), a potência líquida diminui com a densidade do ar e, portanto, com a altitude da aeronave; a força propulsora líquida corrigida é o valor correspondente ao nível do mar.

Fração energética, F

Razão entre a energia sonora recebida de um segmento e a energia recebida de uma trajetória de voo infinita.

Impacto do ruído

Efeitos indesejáveis do ruído nos recetores. Note-se que as métricas do ruído são implicitamente indicadores do impacto do ruído.

Índice de ruído

Medida de um som cumulativo ou a longo prazo, correlacionada com os efeitos desse som nas pessoas (isto é, considera-se que permite prever esses efeitos). Pode ter de alguma forma em conta outros fatores, além da intensidade do som (especialmente o período do dia). Um exemplo é o nível diurno-entardecer-noturno, LDEN .

Início da rolagem para descolagem, SOR (Start of Roll)

Ponto da pista no qual uma aeronave que vai partir inicia a descolagem. Também se designa por «destravagem».

Intensidade sonora

Intensidade de imissão sonora num determinado ponto — relaciona-se com a energia acústica e é indicada pelos níveis sonoros medidos.

ISA

Atmosfera-padrão internacional (International Standard Atmosphere) definida pela ICAO. Define a variação da temperatura, da pressão e da densidade do ar com a altura acima do nível médio das águas do mar. Serve para normalizar os resultados dos cálculos de projeto de aeronaves e as análises de dados provenientes de ensaios.

Métrica de ruído

Expressão que serve para designar qualquer medida da quantidade de ruído no ponto de observação do recetor, quer se trate de um acontecimento isolado ou da acumulação de ruído ao longo de um período prolongado. São duas as medidas do ruído de um acontecimento isolado habitualmente utilizadas: o nível máximo atingido durante o acontecimento e o nível de exposição sonora associado ao acontecimento, o qual mede a energia sonora total do acontecimento, determinada por integração no tempo.

Movimento da aeronave

Uma chegada, partida ou qualquer outra ação da aeronave que afeta a exposição ao ruído em redor de um aeroporto.

Nível de base de um acontecimento acústico

Nível de um acontecimento acústico obtido de uma base de dados NPD.

Nível de exposição sonora de um acontecimento isolado

Nível sonoro que um acontecimento teria se toda a energia sonora dele proveniente fosse concentrada uniformemente no período normalizado denominado → duração de referência.

Nível de exposição sonora, LAE

(acrónimo SEL) Métrica normalizada pela norma ISO 1996-1 ou ISO 3891; corresponde ao nível de exposição sonora de um acontecimento isolado, com ponderação A, concentrado no período de referência de 1 segundo.

Nível de ruído

Medida, em decibéis, do som numa escala que indica a intensidade desse som ou o grau de ruído que lhe está associado. No caso do ruído ambiente gerado pelas aeronaves, são geralmente utilizadas duas escalas: o nível sonoro com ponderação A e o nível de ruído sentido. Estas escalas aplicam ponderações diferentes aos sons de diferentes frequências, para simular a perceção humana.

Nível médio das águas do mar

Elevação normalizada da superfície da Terra à qual refere a definição da → atmosfera-padrão internacional (ISA).

Nível sonoro

Medida, em decibéis, da energia sonora. O som recebido é medido com ou sem uma ponderação em função da frequência. Os níveis medidos com uma ponderação são frequentemente denominados → níveis de ruído.

Nível sonoro (contínuo) equivalente, Leq

Medida sonora a longo prazo. Nível de um som constante hipotético que, ao longo de um determinado período, contém a mesma energia total que o som variável real.

Nível sonoro com ponderação A, LA

Escala básica de nível de som/ruído utilizada para medir o ruído ambiente, incluindo o gerado pelas aeronaves, na qual se baseiam a maior parte das métricas de curvas de ruído.

Nível sonoro equivalente ponderado, Leq,W

Versão modificada de Leq , na qual se atribuem ponderações diferentes ao ruído gerado em diferentes períodos do dia (geralmente os períodos diurno, do entardecer e noturno).

Nível sonoro integrado

Igualmente designado por → nível de exposição sonora de um acontecimento isolado.

Nível sonoro/de ruído cumulativo

Medida, em decibéis, do ruído recebido ao longo de um determinado período, num ponto situado nas proximidades de um aeroporto, proveniente do tráfego de aeronaves segundo trajetórias de voo e em condições operacionais normais. Calcula-se acumulando, de algum modo, os níveis sonoros/de ruído dos acontecimentos verificados nesse ponto.

Nível sonoro/de ruído de um acontecimento

Medida, em decibéis, da quantidade finita de som (ou de ruído) recebida da passagem de uma aeronave → nível de exposição sonora.

Nível sonoro/de ruído máximo

Nível sonoro máximo atingido durante um acontecimento.

Observador

Recetor.

Parâmetro de potência ligado ao ruído

Parâmetro que descreve ou indica o esforço de propulsão gerado pelo motor de uma aeronave, ao qual pode ser logicamente associada uma emissão de potência acústica. Considera-se normalmente a → força propulsora líquida corrigida. É livremente designado por «potência» ou «regulação da potência» ao longo do texto.

Parâmetros de voo

Regulação de potência, velocidade, ângulo de pranchamento e peso da aeronave.

Perfil de voo

Variação da altura da aeronave ao longo da rota no solo (compreende, por vezes, também modificações da → configuração de voo) — é descrito por uma série de → pontos de perfil.

Plano do solo

(ou «plano nominal do solo») Superfície horizontal no solo, que passa no ponto de referência do aeroporto, na qual são normalmente calculadas as curvas de ruído.

Ponto de perfil

Altura do ponto final de um segmento de trajetória de voo — no plano vertical acima da rota no solo.

Procedimentos de voo

Sequência de etapas operacionais executada pela tripulação da aeronave ou pelo sistema de gestão de voo: é expressa pelas modificações da configuração de voo em função da distância percorrida ao longo da rota no solo.

Recetor

Aquele que recebe o ruído proveniente de uma fonte, principalmente num ponto situado à superfície do solo ou nas proximidades desta.

Regulação de potência dos motores.

Valor do → parâmetro de potência ligado ao ruído utilizado para determinar a emissão de ruído a partir da base de dados NPD.

Rota central no solo

Rota no solo representativa ou nominal que define o eixo central de um feixe de trajetórias.

Rota no solo

Projeção vertical da trajetória de voo no plano do solo.

Ruído

Som indesejado. Porém, métricas como o nível sonoro com ponderação A (LA ) e o nível efetivo de ruído sentido (EPNL, effective perceived noise level) convertem eficazmente níveis sonoros em níveis de ruído. Apesar da consequente falta de rigor que tal gera, os termos som e ruído são, por vezes, utilizados indistintamente neste e noutros documentos, sobretudo associados ao termo nível.

Segmento de trajetória de voo

Parte da trajetória de voo de uma aeronave representada, para efeitos do estabelecimento de modelos de ruído, por uma linha reta de comprimento finito.

SEL

Nível de exposição sonora (Sound Exposure Level).

Significância ruidosa

Considera-se que a contribuição de um segmento de trajetória de voo tem significado em termos de ruído se afetar, em grau apreciável, o nível de ruído do acontecimento. Não considerar os segmentos sem significância ruidosa permite aligeirar fortemente o tratamento informático.

Solo brando

Superfície do solo «branda» no plano acústico, geralmente herbácea, que circunda a maior parte dos aeroportos. Entre as superfícies «duras» no plano acústico, isto é, fortemente refletoras, contam-se o betão e a água. A metodologia das curvas de ruído descrita neste documento aplica-se a condições de solo brando.

Som

Energia transmitida no ar por movimento ondulatório (longitudinal) sentida pelos ouvidos.

Soma ou média decibélica

Valores por vezes denominados «energéticos» ou «logarítmicos» (por oposição a «aritméticos»). Utiliza-se quando é necessário somar ou calcular a média de quantidades relacionadas com a energia; por exemplo,

image

.

Trajetória de voo

Trajetória tridimensional de uma aeronave em voo, cuja origem normalmente coincide com o início da rolagem para descolagem ou com a cabeceira da pista de aterragem.

Velocidade de referência

Velocidade da aeronave em relação ao solo com base na qual são normalizados os dados NPD → SEL.

Velocidade em relação ao solo

Velocidade da aeronave em relação a um ponto fixo no solo.

Velocidade real em relação ao ar

Velocidade verdadeira da aeronave em relação ao ar (= velocidade, sem vento, em relação ao solo).

Símbolos

d

Distância mais curta entre o ponto de observação e um segmento da trajetória de voo;

dp

Distância entre o ponto de observação e a trajetória de voo, medida na perpendicular a esta (distância oblíqua);

dl

Distância graduada;

Fn

Força propulsora líquida real por motor;

Fn/δ

Força propulsora líquida corrigida por motor;

h

Altitude da aeronave (acima do nível médio das água do mar);

L

Nível de ruído de um acontecimento (escala indefinida);

L(t)

Nível sonoro no momento t (escala indefinida);

LA, LA(t)

Nível de pressão sonora com ponderação A (no momento t) — medido na escala lenta de um sonómetro;

LAE

Nível de exposição sonora (SEL, sound exposure level);

LAmax

Valor máximo de LA(t) durante um acontecimento;

LE

Nível de exposição sonora de um acontecimento isolado;

LE∞

Nível de exposição sonora de um acontecimento isolado, determinado a partir da base de dados NPD;

LEPN

Nível efetivo de ruído sentido;

Leq

Nível sonoro (contínuo) equivalente;

Lmax

Valor máximo de L(t) durante um acontecimento;

Lmax,seg

Nível máximo gerado por um segmento;

Distância entre o ponto de observação e a rota no solo, medida na perpendicular a esta;

lg

Logaritmo de base 10;

N

Número de segmentos ou subsegmentos;

NAT

Número de acontecimentos cujo Lmax excede um determinado limiar;

P

Parâmetro de potência na variável NPD L(P,d);

Pseg

Parâmetro de potência associado a um determinado segmento;

q

Distância do início do segmento ao ponto de aproximação mais próximo;

R

Raio de viragem;

S

Desvio-padrão;

s

Distância ao longo da rota no solo;

sRWY

Comprimento da pista;

t

Tempo;

te

Duração efetiva de um acontecimento sonoro isolado;

t 0

Tempo de referência para um nível sonoro integrado;

V

Velocidade em relação ao solo;

Vseg

Velocidade em relação ao solo equivalente no segmento;

Vref

Velocidade em relação ao solo de referência para a qual são definidos os dados NPD;

x,y,z

Coordenadas locais;

x′,y′,z′

Coordenadas da aeronave;

XARP,YARP,ZARP

Localização, em coordenadas geográficas, do ponto de referência de um aeroporto;

z

Altura da aeronave acima do plano do solo/do ponto de referência do aeroporto;

a

Parâmetro utilizado no cálculo da correção do segmento finito, Δ F ;

β

Ângulo de elevação da aeronave em relação ao plano do solo;

ε

Ângulo de pranchamento da aeronave;

γ

Ângulo de subida/descida;

φ

Ângulo de depressão (parâmetro da diretividade lateral);

λ

Comprimento total do segmento;

ψ

Ângulo entre a direção de movimento da aeronave e a direção desta até ao observador;

ξ

Rumo da aeronave, medido no sentido dos ponteiros do relógio, em relação ao norte magnético;

Λ(β,ℓ)

Atenuação lateral ar-solo;

Λ(β)

Atenuação lateral ar-solo a longa distância;

Γ(ℓ)

Fator de distância da atenuação lateral;

Δ

Variação de valor de uma quantidade, ou correção (conforme indicado no texto);

Δ F

Correção do segmento finito;

Δ I

Correção ligada à implantação dos motores;

Δ i

Ponderação correspondente ao período i do dia, dB;

Δ rev

Inversão de força propulsora;

Δ SOR

Correção do início da rolagem para descolagem;

Δ V

Correção da duração (velocidade).

Índices

1, 2

Índices indicativos dos valores inicial e final de um intervalo ou de um segmento;

E

Exposição;

i

Índice cumulativo de tipos/categorias de aeronaves;

j

Índice cumulativo de rotas/sub-rotas no solo;

k

Índice cumulativo de segmentos;

max

Máximo;

ref

Valor de referência;

seg

Valor específico do segmento;

SOR

Relacionado com o início da rolagem para descolagem;

TO

Descolagem.

2.6.2.    Qualidade

Exatidão dos valores utilizados

Os valores que afetem o nível de emissão de uma fonte, incluindo a posição desta, devem ser determinados com, pelo menos, a exatidão correspondente a uma incerteza de ± 2 dB(A) no nível de emissão da fonte (mantendo inalterados os outros parâmetros).

Utilização de valores predefinidos

Na aplicação do método, os dados utilizados devem refletir a realidade. Em geral, não deve recorrer-se a hipóteses ou valores predefinidos. Em particular, devem utilizar-se trajetórias de voo definidas a partir de dados de radar que sirvam para esse efeito, sempre que tais dados existam e tenham qualidade suficiente. São aceitáveis hipóteses e valores predefinidos — por exemplo, para estabelecer modelos de rotas em vez de definir trajetórias de voo a partir de dados de radar — se a obtenção dos dados reais implicar custos desproporcionadamente elevados.

Qualidade do software utilizado nos cálculos

O software utilizado nos cálculos deve ser comprovadamente conforme, por meio da certificação dos resultados obtidos em casos ensaiados, com os métodos aqui descritos.

2.7.    Ruído gerado pelas aeronaves

2.7.1.    Objetivo e domínio de aplicação do documento

Utilizam-se mapas de curvas de ruído para indicar a incidência geográfica e a intensidade do impacto do ruído gerado pelas aeronaves em redor dos aeroportos, sendo esse impacto representado por valores de um determinado índice ou métrica de ruído. Uma curva de ruído é uma linha ao longo da qual o valor do índice é constante. O valor do índice agrega, de algum modo, todos os acontecimentos ruidosos gerados por aeronaves em determinado período, normalmente dias ou meses.

O ruído gerado por aeronaves a aterrar ou a descolar num aeroporto que é sentido em pontos do solo vizinhos depende de muitos fatores. Os principais são o tipo de aeronave e o tipo de motor, os procedimentos de gestão da potência, da posição dos flaps e da velocidade em relação ao ar nas próprias aeronaves, a distância dos pontos em causa às várias trajetórias de voo, a topografia local e as condições meteorológicas verificadas. As operações aeroportuárias incluem, em geral, diversos tipos de aeronaves, vários procedimentos de voo e uma diversidade de pesos operacionais.

As curvas de ruído são geradas pelo cálculo matemático de superfícies de valores locais de índice de ruído. Este documento explica pormenorizadamente como se calculam, num ponto de observação, os níveis dos acontecimentos ruidosos gerados pelas aeronaves, para cada voo ou tipo de voo correspondente, dos quais se calcula depois, de algum modo, a média, ou os quais são depois acumulados, para se obterem os valores do índice escolhido no ponto em causa. A superfície pretendida de valores do índice é gerada simplesmente repetindo os cálculos, tantas vezes quantas as necessárias, para os diversos movimentos de aeronaves, tendo o cuidado de maximizar a eficiência excluindo os acontecimentos sem significado em termos de ruído (ou seja, que não contribuem significativamente para o total).

Se determinadas atividades geradoras de ruído associadas às operações aeroportuárias praticamente não contribuírem para a exposição global da população ao ruído gerado pelas aeronaves nem para as curvas de ruído conexas, as atividades em causa podem ser excluídas. É o caso da utilização de helicópteros, da circulação em pista, dos ensaios de motores e da utilização de unidades auxiliares de energia. Tal não significa, necessariamente, que o impacto respetivo seja insignificante. Caso as circunstâncias o justifiquem, estas fontes podem ser avaliadas conforme se descreve nos pontos 2.7.21 e 2.7.22.

2.7.2.    Estrutura do documento

O processo de geração de curvas de ruído é ilustrado na figura 2.7.a. Geram-se curvas de ruído para várias finalidades, que normalmente condicionam os requisitos aplicáveis às fontes e ao pré-tratamento dos dados utilizados. Podem gerar-se curvas de ruído descritivas do impacto de ruído histórico a partir dos registos reais das operações das aeronaves — movimentos, pesos, trajetórias de voo medidas por radar etc. As curvas de ruído utilizadas para finalidades de planificação futura assentam mais em previsões — de tráfego, das trajetórias de voo e do desempenho e das características de ruído das futuras aeronaves.

Figura 2.7.a

Processo de geração de curvas de ruído

image

Seja qual for a fonte dos dados de voo, define-se cada movimento de uma aeronave, de aterragem ou de descolagem, em termos da geometria da trajetória de voo e da emissão de ruído da aeronave ao percorrer essa trajetória (os movimentos essencialmente idênticos, em termos de ruído e de trajetória de voo, são contabilizados por simples multiplicação). A emissão de ruído depende das características da aeronave — em especial da potência gerada pelos motores. A metodologia recomendada compreende a divisão da trajetória de voo em segmentos. Os pontos 2.7.3 a 2.7.6 resumem os elementos metodológicos e explicam o princípio de segmentação no qual assenta o método: o de que o nível de ruído observado de um acontecimento resulta da agregação das contribuições de todos os segmentos com significado em termos de ruído da trajetória de voo, cada um dos quais calculável independentemente dos outros. Os pontos 2.7.3 a 2.7.6 resumem igualmente os requisitos dos dados necessários para gerar uma série de curvas de ruído. O apêndice A especifica pormenorizadamente os dados operacionais necessários.

Os pontos 2.7.7 a 2.7.13 descrevem o modo como se calculam os segmentos de trajetória de voo a partir de dados pré-tratados. Este cálculo compreende a análise do desempenho das aeronaves em voo, cujas equações constam do apêndice B. As trajetórias de voo estão sujeitas a grande variabilidade: as aeronaves que percorrem uma rota dispersam-se num feixe, devido aos efeitos das variações ao nível das condições atmosféricas, do peso das aeronaves, dos procedimentos operacionais, dos constrangimentos impostos pelo controlo do tráfego aéreo etc. Esta variabilidade é tida em conta pela descrição de cada trajetória de voo em termos estatísticos — compreendendo uma trajetória central e uma série de trajetórias para ambos os lados desta. Este aspeto é igualmente explicado nos pontos 2.7.7 a 2.7.13, incluindo-se informações adicionais no apêndice C.

Os pontos 2.7.14 a 2.7.19 definem as etapas a seguir para calcular o nível de ruído de um acontecimento isolado — ruído gerado num ponto do solo pelo movimento de uma aeronave. O apêndice D trata do recálculo de dados NPD para condições diferentes das condições de referência. O apêndice E explica a fonte acústica dipolar utilizada no modelo para definir a radiação sonora proveniente de segmentos de trajetória de voo de comprimento finito.

As aplicações dos modelos de relações descritos nos capítulos 3 e 4 necessitam, além das trajetórias de voo correspondentes, de dados adequados de ruído e de desempenho referentes à aeronave em questão.

O cálculo fundamental é a determinação do nível do acontecimento correspondente a um movimento de uma aeronave que é sentido no ponto de observação, repetindo-se este cálculo para todos os movimentos de aeronaves em cada ponto da matriz que necessariamente cobre a área geográfica prevista para o traçado das curvas de ruído. Em cada ponto, agregam-se os níveis dos acontecimentos, ou calcula-se de algum modo uma média desses níveis, a fim de se determinar um «nível acumulado» ou o valor de um índice de ruído. Esta parte do processo é descrita nos pontos 2.7.20 e 2.7.23 a 2.7.25.

Os pontos 2.7.26 a 2.7.28 resumem as opções e requisitos para a adaptação de curvas de ruído a matrizes de valores de índices de ruído. Estes pontos dão orientações sobre a geração dessas curvas e o pós-tratamento.

2.7.3.    Conceito da segmentação

A base de dados contém relações de ruído-potência-distância (NPD) básicas para qualquer aeronave. Estas relações definem, para voo retilíneo estabilizado a uma velocidade de referência, em condições atmosféricas de referência especificadas e numa configuração de voo especificada, os níveis sonoros máximo e integrado no tempo de cada acontecimento recebidos diretamente por debaixo da aeronave ( 7 ), em função da distância. Para efeitos de modelos de ruído, a potência de propulsão, aspeto determinante, é representada por um parâmetro de potência ligado ao ruído, geralmente a força propulsora líquida corrigida. Ajustam-se os níveis de base dos acontecimentos, determinados a partir da base de dados, em primeiro lugar para atender às diferenças entre as condições atmosféricas reais (do modelo) e de referência e, no caso dos níveis de exposição sonora, à velocidade da aeronave e, em segundo lugar, no tocante aos pontos de receção não situados diretamente por debaixo da aeronave, para ter em conta as diferenças entre o ruído emitido para baixo e o ruído irradiado lateralmente. Esta última diferença deve-se à diretividade lateral (efeitos ligados à implantação dos motores) e à atenuação lateral. Porém, os níveis de acontecimento assim ajustados apenas se aplicam ao ruído total gerado por aeronaves em voo plano estabilizado.

A segmentação é o processo segundo o qual o modelo de curvas de ruído recomendado adapta os dados NPD e laterais correspondentes a uma trajetória infinita para calcular o ruído que atinge um recetor, proveniente de uma trajetória de voo não-uniforme, isto é, ao longo da qual a configuração de voo da aeronave vai variando. Para calcular o nível sonoro de acontecimento associado a um movimento de uma aeronave, representa-se a trajetória de voo por uma série de segmentos de reta contíguos, cada um dos quais pode ser encarado como uma parte finita de uma trajetória infinita para a qual se conhecem uma relação NPD e os ajustamentos laterais. O nível máximo do acontecimento é simplesmente o maior dos valores correspondentes aos segmentos da série. Calcula-se o nível integrado no tempo do acontecimento ruidoso total somando o ruído recebido de um número suficiente de segmentos, ou seja, dos segmentos cuja contribuição para o ruído total do acontecimento é significativa.

O método de estimativa da contribuição, em termos de ruído, de um segmento finito para o nível integrado do acontecimento é puramente empírico. Define-se a fração energética, F — expressão do ruído associado ao segmento como proporção do ruído total associado à trajetória infinita –, por uma expressão relativamente simples, que permite ter em conta a diretividade longitudinal do ruído da aeronave e da «vista» do segmento por parte do recetor. Uma das razões pelas quais um método empírico simples se revela geralmente adequado é que, em regra, a maior parte do ruído provém do segmento mais próximo, normalmente adjacente — situação para a qual o ponto de aproximação máxima (closest point of approach, CPA) do recetor se situa algures no segmento e não numa das extremidades deste. Significa isto que as estimativas do ruído proveniente de segmentos não-adjacentes podem ser cada vez mais aproximadas à medida que aumenta a distância em relação ao recetor, sem com isso comprometer significativamente a exatidão.

2.7.4.    Trajetórias de voo: rotas e perfis

No contexto dos modelos, entende-se por trajetória de voo uma descrição completa, no tempo e no espaço, do movimento de uma aeronave ( 8 ). Juntamente com a força propulsora (ou outro parâmetro de potência ligado ao ruído), constituem as informações necessárias para calcular o ruído gerado. A rota no solo é a projeção vertical da trajetória de voo em solo plano. É combinada com o perfil de voo vertical para construir uma trajetória de voo tridimensional. O modelo de segmentação passa pela descrição da trajetória de voo de cada movimento distinto de uma aeronave por uma série de segmentos de reta contíguos. A maneira como se procede à segmentação rege-se pela necessidade de equilibrar exatidão e eficiência — há que obter uma aproximação suficientemente coincidente com a curva real da trajetória de voo, minimizando ao mesmo tempo a complexidade dos cálculos e os dados necessários. Cada segmento tem de ser definido pelas coordenadas geométricas das suas extremidades, assim como pela velocidade da aeronave e pelos parâmetros de potência do motor associados (dos quais depende a emissão sonora). As trajetórias de voo e a potência dos motores podem ser determinadas de várias maneiras. As principais compreendem a) um processo de síntese a partir de uma série de ações de pilotagem e b) um processo de análise de dados de perfil de voo medidos.

A síntese da trajetória de voo (a) exige o conhecimento (ou que sejam estabelecidos pressupostos acerca) das rotas no solo e da dispersão lateral das mesmas, bem como do peso e dos procedimentos de gestão da velocidade, da posição dos flaps e da força propulsora da aeronave e ainda da elevação do aeroporto, do vento e da temperatura do ar. As equações a utilizar no cálculo do perfil de voo, com base nos parâmetros aerodinâmicos e de propulsão necessários, figuram no apêndice B. Cada equação compreende coeficientes (e/ou constantes) baseados em dados empíricos para cada tipo de aeronave. As equações de desempenho aerodinâmico constantes do apêndice B permitem ter em conta qualquer combinação razoável de peso operacional e procedimentos de voo da aeronave, incluindo operações a diferentes pesos totais à descolagem.

A análise de dados medidos (b), provenientes, por exemplo, de registadores de dados de voo, de radares ou de outros equipamentos de seguimento de aeronaves, implica, na realidade, um processo de sentido inverso ao da síntese (a). Em vez de se estimarem os estados da aeronave e dos motores no final de cada segmento de voo através da integração dos efeitos das forças propulsora e aerodinâmica exercidas na estrutura da aeronave, estimam-se essas forças com base nas variações de altura e de velocidade da estrutura. Os procedimentos necessários ao tratamento das informações relativas à trajetória de voo são descritos no ponto 2.7.12.

Numa aplicação muito aperfeiçoada dos modelos de ruído, teoricamente cada voo poderia ser representado de modo independente, o que garantiria uma contabilização exata da dispersão espacial das trajetórias de voo — que pode ser muito significativa. Porém, para que a preparação dos dados e o tempo de cálculo informático se mantenham dentro de limites razoáveis, é prática normal representar os feixes de trajetórias de voo por um pequeno número de «sub-rotas» desviadas lateralmente umas das outras. (Normalmente, a dispersão vertical é representada de modo satisfatório contabilizando os efeitos da variação do peso das aeronaves nos perfis verticais.)

2.7.5.    Ruído e desempenho das aeronaves

A base de dados ANP constante do apêndice I abrange a maior parte dos tipos de aeronave atuais. Os tipos ou versões de aeronaves ainda não contemplados nessa lista podem ser representados pelos dados dela constantes, referentes a outras aeronaves, normalmente similares, que melhor se lhes adequem.

A base de dados ANP compreende «ações de pilotagem» predefinidas que possibilitam a construção de perfis de voo para, pelo menos, um procedimento comum de partida com diminuição do ruído. As entradas mais recentes da base de dados abrangem dois procedimentos diferentes de partida com diminuição do ruído.

2.7.6.    Operações aeroportuárias e das aeronaves

Indicam-se a seguir os dados, a particularizar no caso concreto, com base nos quais se podem calcular as curvas de ruído correspondentes a um determinado cenário aeroportuário.

Dados aeroportuários gerais

 Ponto de referência do aeroporto (simplesmente para localizar o aeroporto num sistema adequado de coordenadas geográficas). Constitui a origem do sistema local de coordenadas cartesianas utilizado no processo de cálculo.

 Altitude de referência do aeroporto (altitude do ponto de referência do aeroporto). Constitui a altitude do plano nominal do solo no qual, caso não haja correções topográficas, se definem as curvas de ruído.

 Parâmetros meteorológicos médios no ponto de referência do aeroporto ou próximo deste ponto (temperatura, humidade relativa, velocidade média do vento e sentido de sopro do vento).

Dados das pistas

Relativamente a cada pista:

 Designação da pista;

 Ponto de referência da pista (centro da pista, expresso em coordenadas locais);

 Comprimento, orientação e declive médio da pista;

 Localização do ponto de início da rolagem para descolagem e da cabeceira da pista de aterragem ( 9 ).

Dados relativos às rotas no solo

As rotas das aeronaves no solo são descritas por uma série de coordenadas no plano do solo (horizontal). A fonte dos dados relativos às rotas no solo depende da disponibilidade de dados de radar pertinentes. Caso se disponha de tais dados, estabelecem-se, por análise estatística dos mesmos, uma rota central fiável e uma série adequada de sub-rotas (dispersas) associadas. Caso contrário, definem-se geralmente as rotas centrais a partir de informações adequadas relativas a determinados procedimentos, por exemplo recorrendo aos procedimentos normalizados de partida por instrumentos constantes das publicações de informação aeronáutica. Convencionalmente, esta descrição de uma rota no solo compreende as seguintes informações:

 Designação da pista de origem da rota;

 Indicação da origem da rota (início da rolagem para descolagem, cabeceira da pista de aterragem);

 Comprimento dos segmentos (no caso das curvas, raio e mudança de direção).

Estas informações são as mínimas necessárias para definir a rota central. O cálculo de níveis médios de ruído com base no pressuposto de que as aeronaves percorrem exatamente as rotas nominais pode gerar erros locais de vários decibéis. Por conseguinte, é necessário representar a dispersão lateral, com base nas seguintes informações adicionais:

 Largura do feixe de rotas (ou outro dado estatístico da dispersão) no final de cada segmento;

 Número de sub-rotas;

 Distribuição dos movimentos perpendicularmente à rota central.

Dados relativos ao tráfego aéreo

Trata-se dos seguintes dados:

 período abrangido pelos dados;

 número de movimentos (chegadas ou partidas) de cada tipo de aeronave segundo cada trajetória de voo, subdividido em função (1) da hora do dia, conforme mais se adeque aos descritores de ruído especificados, (2) dos pesos operacionais ou da extensão das etapas, no caso das partidas, e (3) dos procedimentos operacionais, se necessário.

Na sua maior parte, os descritores de ruído necessitam que os acontecimentos (os movimentos das aeronaves) sejam definidos por valores médios correspondentes a determinados períodos do dia (por exemplo, períodos diurno, do entardecer e noturno) — ver os pontos 2.7.23 a 2.7.25.

Dados topográficos

O terreno que circunda a maior parte dos aeroportos é relativamente plano. Porém, nem sempre é assim, pelo que pode, por vezes, ser necessário ter em conta variações da elevação do terreno em relação à elevação de referência do aeroporto. O efeito da elevação do terreno pode ser especialmente importante na vizinhança das rotas de aproximação, que as aeronaves percorrem a altitudes relativamente baixas.

Normalmente, os dados relativos à elevação do terreno são apresentados sob a forma de séries de coordenadas (x,y,z) numa grelha retangular com uma determinada malha. Porém, é provável que os parâmetros da grelha de elevação sejam diferentes dos parâmetros da grelha utilizada no cálculo do ruído, caso em que pode recorrer-se a interpolação linear para estimar as coordenadas z adequadas desta última.

Uma análise exaustiva dos efeitos de um terreno acidentado na propagação do som é matéria complexa que transcende o âmbito do presente método. Os desvios moderados de elevação relativamente a terreno plano podem ser tidos em conta considerando um terreno «pseudonivelado»: ou seja, simplesmente subindo ou descendo o plano correspondente ao solo plano até à elevação local do solo (relativamente ao plano do solo de referência) em cada ponto de receção (ver o ponto 2.7.4).

Condições de referência

Os dados internacionais de ruído e desempenho das aeronaves (ANP) são normalizados em função de condições de referência padrão amplamente utilizadas nos estudos do ruído associado aos aeroportos (ver o apêndice D).

1)

Pressão atmosférica : 101,325 kPa (1 013,25 mb);

2)

Absorção atmosférica : taxas de atenuação indicadas no quadro D-1 do apêndice D;

3)

Precipitação : nenhuma;

4)

Velocidade do vento : menos de 8 m/s (15 nós);

5)

Velocidade em relação ao solo : 160 nós;

6)

Terreno local : solo plano e acusticamente brando, sem estruturas de grandes dimensões nem outros objetos refletores num perímetro de vários quilómetros em redor das rotas das aeronaves no solo.

As medições normalizadas do som emitido pelas aeronaves são efetuadas 1,2 m acima do solo. Porém, esta condição não tem de ser especialmente tida em conta, dado que, para efeitos dos modelos, pode considerar-se que o nível dos acontecimentos é relativamente insensível à altura a que está o recetor ( 10 ).

A comparação dos níveis estimados e medidos de ruído aeroportuário indica que os dados NPD podem considerar-se aplicáveis quando as condições médias próximas da superfície do solo se enquadram nas seguintes:

 Temperatura do ar inferior a 30 °C;

 Produto da temperatura do ar (°C) pela humidade relativa ( %) superior a 500;

 Velocidade do vento inferior a 8 m/s (15 nós).

Estas condições abrangem presumivelmente as condições verificadas na maior parte dos principais aeroportos do mundo. O apêndice D descreve um método de conversão de dados NPD em função de condições médias locais que o apêndice não abranja, mas, em casos extremos, é conveniente consultar os construtores da aeronave.

1)

Elevação da pista : Nível médio das águas do mar;

2)

Temperatura do ar : 15 °C;

3)

Peso total à descolagem : Definido na base de dados ANP em função da extensão da etapa;

4)

Peso total à aterragem : 90 % do peso máximo total à aterragem;

5)

Motores geradores de força propulsora : Todos.

Embora os dados ANP dos motores e aerodinâmicos se baseiem nestas condições, podem ser utilizados conforme constam dos quadros, para elevações de pista e temperaturas médias do ar nos Estados da ECAC (Conferência Europeia da Aviação Civil) distintas dos valores de referência, sem que isso afete significativamente a exatidão das curvas calculadas de nível sonoro médio cumulativo. (ver o apêndice B.)

A base de dados ANP contém tabelas de dados aerodinâmicos para os pesos totais à descolagem e à aterragem referidos nos itens 3 e 4 supra. Se bem que, para cálculos de ruído cumulativo, não seja necessário ajustar os dados aerodinâmicos em função de outros pesos totais, o cálculo dos perfis de voo de descolagem e de subida conforme se descreve no apêndice B deve basear-se nos pesos totais operacionais à descolagem adequados.

2.7.7.    Descrição da trajetória de voo

O modelo de ruído necessita que cada movimento de aeronave distinto seja descrito pela trajetória de voo tridimensional correspondente e pelas variações de potência dos motores e de velocidade da aeronave ao longo dessa trajetória. Regra geral, o modelo de um movimento representa um subconjunto do tráfego total do aeroporto, ou seja, uma série de movimentos (considerados) idênticos, com o mesmo tipo de aeronave, o mesmo peso e os mesmos procedimentos operacionais, ao longo de uma rota no solo única. Essa rota pode representar uma de várias «sub-rotas» dispersas, sendo utilizada para estabelecer um modelo do que, na realidade, é um feixe de trajetórias correspondente a uma determinada rota. Os feixes de rotas no solo, os perfis verticais e os parâmetros operacionais das aeronaves são determinados a partir dos dados correspondentes ao cenário considerado — juntamente com os dados das aeronaves provenientes da base de dados ANP.

Os dados de ruído-potência-distância (da base de dados ANP) definem o ruído gerado por aeronaves que percorrem, com velocidade e potência constantes, trajetórias de voo horizontais idealizadas de comprimento infinito. Para adaptar esses dados às trajetórias de voo junto dos aeroportos, caracterizadas por variações frequentes de potência e de velocidade, subdivide-se cada trajetória em segmentos de reta finitos, após o que se somam as contribuições sonoras de todos os segmentos sentidas no ponto de observação.

2.7.8.    Relações entre a trajetória de voo e a configuração de voo

A trajetória de voo tridimensional dos movimentos da aeronave determina os aspetos geométricos da irradiação sonora e da propagação do som entre a aeronave e o observador. Para um dado peso da aeronave e em determinadas condições atmosféricas, a trajetória de voo é totalmente condicionada pela sequência de variações de potência, posição dos flaps e altitude aplicadas pelo piloto (ou sistema automático de gestão de voo) a fim de seguir rotas e manter as alturas e velocidades especificadas pelo controlo do tráfego aéreo — em observância dos procedimentos operacionais normalizados estabelecidos pelo operador da aeronave. Estas ações e instruções dividem a trajetória de voo em fases distintas, que geram uma segmentação natural. No plano horizontal, traduzem-se em trechos retilíneos — correspondentes à distância entre curvas consecutivas — e curvas, definidas pelo raio das mesmas e pela mudança de rumo. No plano vertical, os segmentos são definidos pelo tempo e/ou pela distância necessários para obter as variações pretendidas de velocidade de progressão e/ou de altura correspondentes às regulações de potência e de posição dos flaps especificadas. As coordenadas verticais correspondentes são frequentemente designadas por pontos de perfil.

Para efeitos de modelos de ruído, as informações relativas às trajetórias de voo são geradas por síntese, a partir de uma série de ações de pilotagem (ou seja, executadas pelo piloto), ou por análise de dados de radar — medições físicas das trajetórias de voo realmente percorridas. Seja qual for o método utilizado, convertem-se os traçados horizontal e vertical da trajetória de voo em séries de segmentos. O traçado horizontal (isto é, a correspondente projeção bidimensional no solo) constitui a rota no solo definida pelos itinerários de partida ou de chegada. O traçado vertical, dado pelos pontos de perfil, e os parâmetros de voo associados velocidade, ângulo de pranchamento e regulação da potência, definem conjuntamente o perfil de voo, o qual depende dos procedimentos de voo normalmente recomendados pelo construtor e/ou pelo operador da aeronave. Obtém-se a trajetória de voo combinando o perfil bidimensional de voo com a rota bidimensional no solo, de modo a obter uma sequência de segmentos de trajetória tridimensional de voo.

Importa referir que, para uma determinada série de ações de pilotagem, o perfil depende da rota no solo. Por exemplo, para a mesma força propulsora e a mesma velocidade, a velocidade ascensional de uma aeronave é menor nas curvas do que em voo retilíneo. Embora as presentes orientações expliquem como pode ter-se em conta esta dependência, é certo que isso implicaria, normalmente, uma sobrecarga de cálculo muito importante, pelo que os utilizadores podem preferir considerar que, para efeitos de modelos de ruído, o perfil de voo e a rota no solo podem ser tratados como entidades independentes, ou seja, que o perfil ascensional não é afetado pelas curvas. Porém, é importante determinar as variações de ângulo de pranchamento necessárias para curvar, dado que este aspeto influencia bastante a direcionalidade da emissão sonora.

O ruído recebido de um segmento de trajetória de voo depende da geometria do segmento em relação ao observador e da configuração de voo da aeronave. Dado que estes parâmetros são interdependentes — a variação de um deles faz variar o outro –, é necessário garantir que, em todos os pontos da trajetória, a configuração da aeronave é coerente com o movimento da mesma ao longo daquela.

Ao proceder-se a uma síntese de trajetória de voo, isto é, ao construir-se uma trajetória de voo a partir de uma série de «ações de pilotagem» que descrevem as regulações do piloto ao nível da potência dos motores, do ângulo dos flaps e da aceleração/velocidade vertical, é o movimento que tem de ser calculado. Numa análise de trajetória de voo, passa-se o contrário: é necessário estimar as regulações de potência dos motores a partir do movimento observado da aeronave — determinado a partir de dados de radar ou, por vezes, em estudos especiais, a partir de dados do registador de voo das aeronaves (embora, neste último caso, a potência dos motores faça normalmente parte dos dados). Em qualquer das situações, são necessários para os cálculos de ruído as coordenadas e os parâmetros de voo no final de todos os segmentos.

O apêndice B apresenta as equações que relacionam as forças exercidas sobre uma aeronave com o movimento da mesma e explica o modo de resolvê-las para definir as propriedades dos segmentos constituintes das trajetórias de voo. Os diferentes tipos de segmentos (abordados nas secções respetivas do apêndice B) correspondem às fases seguintes: rolagem para descolagem (B5), subida a velocidade constante (B6), redução da potência (B7), subida em aceleração e recolha dos flaps (B8), subida em aceleração após recolha dos flaps (B9), descida e desaceleração (B10) e aproximação final para aterragem (B11).

Inevitavelmente, o recurso a modelos implica, na prática, vários graus de simplificação — na dependência da natureza da aplicação, do significado dos resultados e dos recursos disponíveis. Uma hipótese simplificadora geral, mesmo nas aplicações mais elaboradas, consiste em considerar que, no tocante à dispersão da trajetória de voo, os perfis e configurações de voo de todas as sub-rotas são idênticos aos da rota central. Dado que são recomendadas pelo menos seis sub-rotas (ver o ponto 2.7.11), esta aproximação reduz enormemente o volume de cálculo, praticamente sem prejuízo da fidelidade.

2.7.9.    Fontes dos dados de trajetórias de voo

Dados de radar

Embora os registadores de dados de voo das aeronaves possam fornecer dados de qualidade muito elevada, esses dados são difíceis de obter para efeitos de modelos de ruído e os dados de radar são considerados a fonte de informações mais facilmente acessível sobre as trajetórias de voo efetivamente seguidas nos aeroportos ( 11 ). Uma vez que estão normalmente disponíveis graças aos sistemas de monitorização das trajetórias de voo e do ruído dos aeroportos, os dados de radar são cada vez mais utilizados nos modelos de ruído.

O radar secundário de vigilância apresenta a trajetória de voo de uma aeronave como uma sequência de coordenadas de posição a intervalos iguais ao período de varrimento do radar, normalmente cerca de 4 segundos. Determina-se a posição da aeronave acima do solo em coordenadas polares — distância e azimute — a partir do reflexo gerado pelo radar, embora o sistema de monitorização normalmente as converta em coordenadas cartesianas. A altura da aeronave ( 12 ) é medida pelo altímetro do próprio aparelho e transmitida ao computador do controlo do tráfego aéreo por um emissor-respondedor (transponder) ativado pelo radar. Porém, registam-se erros de posição inerentes significativos, devido a interferências radioelétricas e à resolução limitada dos dados (embora sem consequências para as finalidades do controlo do tráfego aéreo). Por conseguinte, se for necessário obter a trajetória de voo de um determinado movimento de uma aeronave, é necessário alisar os dados recorrendo a uma técnica adequada de ajustamento de curvas. Todavia, para efeitos dos modelos de ruído, a exigência habitual é uma descrição estatística de um feixe de trajetórias de voo, por exemplo para todos os movimentos segundo uma rota ou apenas para os movimentos de um determinado tipo de aeronave. Nestas circunstâncias, os processos de cálculo de valores médios permitem reduzir à insignificância os erros de medição associados ao tratamento estatístico utilizado.

Ações de pilotagem

Em muitos casos, não é possível estabelecer um modelo de trajetórias de voo com base em dados de radar, porque os recursos necessários não estão disponíveis ou porque se trata de um cenário futuro, para o qual não existem dados de radar adequados.

Na falta de dados de radar, ou quando não for adequado utilizar dados dessa proveniência, é necessário estimar as trajetórias de voo com base em elementos de orientação operacional, por exemplo as instruções dadas às tripulações nas publicações de informação aeronáutica e nos manuais técnicos das aeronaves — designados neste documento por ações de pilotagem. Se necessário, pode solicitar-se aconselhamento sobre a interpretação destes elementos às autoridades de controlo do tráfego aéreo e aos operadores das aeronaves.

2.7.10.    Sistemas de coordenadas

Sistema de coordenadas local

O sistema de coordenadas local (x,y,z) é um sistema de coordenadas cartesianas cuja origem (0,0,0) é o ponto de referência do aeroporto (XARP,YARP,ZARP ). ZARP é a altitude de referência do aeroporto e z = 0 define o plano nominal do solo no qual normalmente se calculam as curvas de ruído. Mede-se o rumo, ξ, da aeronave no plano xy, no sentido horário, em relação ao norte magnético (ver a figura 2.7.b). Os pontos de observação, a grelha de cálculo básica e os pontos das curvas de ruído são todos expressos em coordenadas locais ( 13 ).

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Sistema de coordenada fixa da rota no solo

Esta coordenada é específica de cada rota no solo e representa a distância, s, medida ao longo da rota, no sentido do voo. Nas rotas de partida, mede-se s a partir do início da rolagem para descolagem; nas rotas de aproximação, a partir da cabeceira da pista de aterragem. Por conseguinte, s é negativo nas seguintes zonas:

 no tocante às partidas, antes do início da rolagem para descolagem;

 no tocante às aproximações, antes de transposta a cabeceira da pista de aterragem.

Exprimem-se em função de s parâmetros operacionais de voo como a altura, a velocidade e a regulação de potência.

Sistema de coordenadas da aeronave

O sistema de coordenadas cartesianas fixo da aeronave (x′,y′,z′) tem origem na posição real da aeronave. O sistema de eixos é definido pelo ângulo de subida, γ, o rumo do voo, ξ, e o ângulo de pranchamento, ε (ver a figura 2.7.c).

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Consideração da topografia

Nos casos em que é necessário atender à topografia (ver o ponto 2.7.6), há que substituir a coordenada z da altura da aeronave por z′ = z – zo (em que zo é a coordenada z do ponto de observação O) ao estimar a distância de propagação d. A figura 2.7.d ilustra a geometria entre a aeronave e o observador. Ver as definições de d e de ℓ nos pontos 2.7.14 a 2.7.19 ( 14 ).

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2.7.11.    Rotas no solo

Rotas centrais

A rota central define o eixo central do feixe das rotas percorridas pelas aeronaves que utilizam um determinado itinerário. No contexto dos modelos do ruído gerado pelas aeronaves, define-se a rota central i) com base em dados operacionais obrigatórios, como as instruções dadas aos pilotos nas publicações de informação aeronáutica, ou ii) por análise estatística de dados de radar, conforme se explica no ponto 2.7.9 (quando disponíveis e caso se adequem às necessidades do modelo em estudo). A definição da rota a partir de instruções operacionais é, normalmente, bastante simples, pois estas prescrevem uma sequência de trechos que, ou são retilíneos (definidos pela extensão e pelo rumo), ou são arcos de círculo (definidos pela velocidade de viragem e pela mudança de rumo). Ver uma ilustração na figura 2.7.e.

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A definição de uma rota central a partir de dados de radar é mais complexa, em primeiro lugar porque, na realidade, as viragens se efetuam a velocidade variável, em segundo lugar porque a linha de rota é esbatida pela dispersão dos dados. Como se referiu, ainda não se desenvolveram procedimentos formalizados sobre esta matéria e é prática comum fazer coincidir os segmentos, retilíneos e curvos, com as posições médias calculadas a partir de secções transversais das trajetórias traçadas por radar, efetuadas a determinados intervalos ao longo da rota. É crível que sejam futuramente desenvolvidos algoritmos informáticos que realizem esta tarefa, mas, de momento, cabe ao construtor do modelo decidir a melhor maneira de utilizar os dados disponíveis. Um fator importante é o facto de a velocidade e o raio de viragem da aeronave determinarem o ângulo de pranchamento. Ora, como se verá no ponto 2.7.19, o ruído sentido no solo é condicionado, não só pela posição da trajetória de voo, mas também pelas assimetrias da radiação sonora em redor desta.

Em teoria, uma transição sem descontinuidade entre um voo retilíneo e uma curva com raio fixo exigiria a aplicação instantânea de um ângulo de pranchamento, ε, o que é fisicamente impossível. Na realidade, é necessário um tempo finito para que o ângulo de pranchamento atinja o valor necessário para manter uma determinada velocidade e um determinado raio de viragem, r, período durante o qual este último diminui de um valor infinito para r. Para efeitos dos modelos, não é necessário ter em conta a transição do raio de viragem e pode considerar-se que o ângulo de pranchamento aumenta uniformemente de zero (ou outro valor inicial) para ε no início da curva e adquire o valor seguinte de ε no final desta ( 15 ).

Sempre que possível, a definição da dispersão lateral e das sub-rotas representativas deve basear-se no histórico pertinente relativo ao aeroporto em estudo, normalmente através da análise de amostras de dados de radar. A primeira etapa consiste em agrupar os dados por rota. As rotas de partida caracterizam-se por dispersão lateral substancial, que é necessário ter em conta para aumentar a exatidão dos modelos. As rotas de chegada normalmente coalescem num feixe muito estreito em redor da trajetória de aproximação final, pelo que, em geral, é suficiente representar todas as chegadas por uma trajetória única. Porém, se os feixes de aproximação forem largos na zona das curvas de ruído, pode ser necessário representá-los por sub-rotas, do mesmo modo que as rotas de partida.

É habitual tratar os dados de uma rota como uma amostra de uma população única, isto é, a representar por uma rota central ou por um conjunto de sub-rotas dispersas. Todavia, no caso de se verificarem diferenças significativas entre os dados relativos a diferentes categorias de aeronaves ou de operações (por exemplo, se as aeronaves grandes e pequenas tiverem raios de viragem bastante diferentes), pode ser conveniente subdividir mais os dados, em feixes diferentes. Para cada feixe, determina-se a dispersão lateral das rotas em função da distância à origem. Em seguida, com base numa estatística de distribuição, repartem-se os movimentos entre uma rota central e um número adequado de sub-rotas dispersas.

Dado que, normalmente, é pouco recomendável não ter em conta os efeitos da dispersão das rotas, na falta de dados de medição dos feixes deve definir-se, por meio de uma função de distribuição convencional, uma dispersão lateral nominal, transversal e perpendicularmente à rota central. Os valores calculados dos índices de ruído não são especialmente sensíveis à forma precisa da distribuição lateral: a distribuição normal (curva de Gauss) descreve adequadamente muitos dos feixes medidos por radar.

Geralmente recorre-se a uma aproximação discreta de 7 pontos (ou seja, representa-se a dispersão lateral por 6 sub-rotas igualmente espaçadas de um lado e do outro da rota central). O espaçamento das sub-rotas depende do desvio-padrão da função de dispersão lateral.

No caso de uma distribuição normal de rotas com desvio-padrão S, 98,8 % das rotas situam-se num corredor com fronteiras definidas por ± 2,5 · S. Indicam-se no quadro 2.7.a o espaçamento das seis sub-rotas referidas e a percentagem de movimentos atribuída a cada uma delas. No apêndice C indicam-se valores para outros números de sub-rotas.



Quadro 2.7.a

Percentagens de movimentos correspondentes a uma função de distribuição normal com desvio-padrão S, para 7 sub-rotas (a rota central é a sub-rota 1)

Número da sub-rota

Localização da sub-rota

Percentagem de movimentos na sub-rota

7

– 2,14 × S

3 %

5

– 1,43 × S

11 %

3

– 0,71 × S

22 %

1

0

28 %

2

0,71 × S

22 %

4

1,43 × S

11 %

6

2,14 × S

3 %

O desvio-padrão, S, é função da coordenada s ao longo da rota central. Este parâmetro pode ser especificado — juntamente com a descrição da rota central — na folha de dados da rota de voo constante do apêndice A3. Na falta de qualquer indicação relativa ao desvio-padrão — obtida, por exemplo, a partir de dados de radar descritivos de rotas de voo comparáveis –, recomendam-se os seguintes valores:

Rotas que compreendam viragens de ângulo inferior a 45°:



S(s) = 0,055 · s – 150

para 2 700 m ≤ s ≤ 30 000 m

(2.7.1)

S(s) = 1 500

para s > 30 000 m

Rotas que compreendam viragens de ângulo superior a 45°:



S(s) = 0,128 · s – 420

para 3 300 m ≤ s ≤15 000 m

(2.7.2)

S(s) = 1 500 m

para s > 15 000 m

Por razões práticas, considera-se S(s) igual a zero entre o início da rolagem para descolagem e s = 2 700  m ou s = 3 300  m, consoante o ângulo de viragem. Às rotas com mais de uma curva deve aplicar-se a equação (2.7.2). No que respeita às chegadas, pode negligenciar-se a dispersão lateral nos 6 000  m anteriores ao toque no solo.

2.7.12.    Perfis de voo

O perfil de voo constitui uma descrição do movimento da aeronave no plano vertical acima da rota no solo, em termos de posição da aeronave, de velocidade, de ângulo de pranchamento e de regulação da potência dos motores. Uma das tarefas mais importantes do utilizador de um modelo é a definição de perfis de voo das aeronaves que satisfaçam com eficiência os requisitos do modelo aplicado sem consumo excessivo de tempo ou de recursos. Naturalmente, para garantirem uma exatidão elevada, os perfis têm de refletir com fidelidade as operações das aeronaves que se pretende que representem. Para isso, são necessárias informações fiáveis sobre as condições atmosféricas, os tipos e versões de aeronaves, os pesos operacionais e os procedimentos operacionais — variações de força propulsora e da regulação dos flaps e interdependência das mudanças de altitude e de velocidade –, havendo que calcular para todas elas as médias adequadas no(s) período(s) pertinentes. É frequente não estarem disponíveis informações tão detalhadas, o que não constitui necessariamente um obstáculo. Mesmo que disponha destas informações, o construtor do modelo tem de procurar equilibrar judiciosamente a exatidão e o pormenor das informações utilizadas, por um lado, e as necessidades e utilizações associadas às curvas de ruído a determinar com base nelas, por outro.

A síntese de perfis de voo a partir de «ações de pilotagem» provenientes da base de dados ANP ou obtidas dos operadores das aeronaves é descrita no ponto 2.7.13 e no apêndice B. Este processo, normalmente o único recurso à disposição do construtor do modelo quando não dispõe de dados de radar, permite obter tanto a geometria da trajetória de voo como as variações de velocidade e de força propulsora conexas. Pode, normalmente, considerar-se que todas as aeronaves (idênticas) que voam num determinado feixe, quer associadas à rota central quer associadas às sub-rotas dispersas, seguem o perfil da rota central.

Além da base de dados ANP, que fornece informações normalizadas sobre as ações de pilotagem, os operadores das aeronaves são a melhor fonte de informações fiáveis, no tocante aos procedimentos que seguem e aos pesos com que as aeronaves normalmente voam. Quanto aos voos concretos, a melhor fonte de informações é o registador de dados de voo da aeronave, do qual podem ser obtidas todas as informações pertinentes. Porém, mesmo que se disponha destas informações, o pré-tratamento é uma tarefa de envergadura. Por conseguinte, para não sobrecarregar os modelos, como se impõe, a solução prática normalmente adotada consiste em adotar hipóteses fundamentadas acerca dos pesos médios e dos procedimentos operacionais.

É necessária alguma precaução ao adotar ações de pilotagem predefinidas constantes da base de dados ANP (o que normalmente sucede quando se desconhecem os procedimentos reais). Trata-se de procedimentos normalizados que são amplamente seguidos, mas que, em determinados casos, os operadores podem utilizar ou não. Um aspeto importante é a definição da força propulsora dos motores à descolagem (e, por vezes, na subida), a qual, em certa medida, pode depender das circunstâncias. Em particular, é prática comum reduzir a força propulsora dos motores (relativamente ao máximo disponível) durante a partida, para prolongar o tempo de vida útil dos mesmos. O apêndice B contém orientações sobre a representação da prática habitual, o que normalmente gera curvas de ruído mais realistas do que pressupor a aplicação da força propulsora total. Porém, se, por exemplo, a pista for curta e/ou a temperatura média do ar for elevada, é provável que considerar a aplicação da força propulsora total constitua hipótese mais realista.

Ao estabelecer modelos de cenários reais, pode aumentar-se a exatidão utilizando dados de radar em suplemento ou em substituição das informações nominais a que se aludiu. Podem ser determinados perfis de voo a partir de dados de radar de modo análogo para rotas centrais laterais — mas apenas depois de repartido o tráfego por tipo e versão de aeronave e, por vezes, por peso e extensão de etapa (mas não em função da dispersão) –, a fim de obter, para cada subgrupo, um perfil médio de altura e velocidade em função da distância percorrida no solo. Ao ser depois combinado com as rotas no solo, cada perfil único assim obtido é, de novo, normalmente associado tanto à rota central como às sub-rotas.

Conhecendo o peso da aeronave, pode calcular-se a variação de velocidade e de força propulsora através de uma solução passo a passo das equações de movimento. Antes disso, é útil pré-tratar os dados de modo a minimizar os efeitos dos erros de radar, que podem retirar fiabilidade às estimativas de aceleração. A primeira coisa a fazer consiste em redefinir o perfil por meio de segmentos de reta representativos das fases importantes do voo, classificando adequadamente cada um deles: rolagem para descolagem, subida ou descida a velocidade constante, redução de força propulsora ou aceleração/desaceleração com ou sem movimentação dos flaps. Outros dados necessários são o peso da aeronave e as condições atmosféricas.

O ponto 2.7.11 deixa claro que é necessário ter em conta a dispersão lateral das trajetórias de voo de um lado e do outro dos itinerários nominal ou central. As amostras de dados de radar caracterizam-se por dispersões semelhantes das trajetórias de voo no plano vertical. Todavia, não é prática habitual considerar a dispersão vertical como variável independente nos modelos. Esta dispersão deve-se, sobretudo, a diferenças nos pesos e nos procedimentos operacionais das aeronaves que são tidas em conta no pré-tratamento dos dados de tráfego.

2.7.13.    Construção dos segmentos da trajetória de voo

É necessário definir cada trajetória de voo por uma série de coordenadas de segmentos (nós) e de parâmetros do voo. Em primeiro lugar, há que determinar as coordenadas dos segmentos da rota no solo. Calcula-se seguidamente o perfil de voo, tendo presente que, para uma determinada série de ações de pilotagem, o perfil depende da rota no solo. Por exemplo, para a mesma força propulsora e a mesma velocidade, a velocidade ascensional de uma aeronave é menor nas curvas do que em voo retilíneo. Por fim, constroem-se os segmentos tridimensionais da trajetória de voo por combinação do perfil de voo bidimensional com a rota no solo bidimensional ( 16 ).

Rota no solo

Define-se uma rota no solo, quer se trate de uma rota central ou de uma sub-rota dispersa, por uma série de coordenadas (x,y) no plano do solo (provenientes, por exemplo, de informações de radar) ou por uma sequência de comandos vetoriais descritivos de segmentos retilíneos e de arcos de círculo (curvas de raio r e mudança de rumo Δξ definidos).

Para a construção de um modelo de segmentação, representam-se os arcos por sequências de segmentos retilíneos correspondentes a sub-arcos. Embora os sub-arcos não apareçam explicitamente nos segmentos da rota no solo, o rolamento da aeronave durante as viragens influencia a definição dos mesmos. O apêndice B4 explica como calcular ângulos de pranchamento durante uma viragem em condições estabilizadas, mas é evidente que, na realidade, esses ângulos não são aplicados nem removidos instantaneamente. Não está definida nenhuma maneira de tratar as transições entre voo retilíneo e voo em curva nem entre viragens consecutivas. Regra geral, os pormenores, que são deixados ao critério do utilizador (ver o ponto 2.7.11), terão provavelmente um efeito negligenciável nas curvas de ruído finais. O importante é, sobretudo, evitar descontinuidades pronunciadas nas extremidades das curvas, o que pode ser conseguido, simplesmente, por exemplo, através da inserção de segmentos de transição curtos ao longo dos quais o ângulo de pranchamento varia linearmente com a distância. Apenas no caso especial de uma determinada viragem ser suscetível de ter um efeito dominante nas curvas de ruído finais será necessário construir um modelo mais realista da dinâmica da transição, relacionar o ângulo de pranchamento com o tipo de aeronave e adotar velocidades de rolamento adequadas. Neste item, é suficiente indicar que os sub-arcos Δξtrans das extremidades de uma curva dependem da variação do ângulo de pranchamento. Divide-se o resto do arco, correspondente à mudança de rumo Δξ — 2·Δξtrans graus, em nsub sub-arcos por meio da seguinte equação:



nsub = int(1 + (Δξ – 2 · Δξtrans )/30)

(2.7.3)

em que int(x) é uma função que retém apenas a parte inteira de x. Em seguida, calcula-se a mudança de rumo, Δξ sub , correspondente a cada sub-arco:



Δξsub = (Δξ – 2 · Δξtrans )/nsub

(2.7.4)

em que nsub tem de ser suficientemente grande para garantir que Δξ sub ≤ 30 graus. Ilustra-se na figura 2.7.f a segmentação de um arco (com exceção dos subsegmentos de transição das extremidades) ( 17 ).

image

Perfil de voo

Os parâmetros descritivos de cada segmento do perfil de voo no início (sufixo 1) e no final (sufixo 2) de cada segmento são os seguintes:

s1 , s2

distância ao longo da rota no solo;

z1 , z2

altura da aeronave;

V1 , V2

velocidade em relação ao solo:

P1 , P2

parâmetro de potência ligado ao ruído (coincidente com aquele para o qual são definidas as curvas NPD);

ε1, ε2

ângulo de pranchamento.

Para definir um perfil de voo a partir de uma série de ações de pilotagem (síntese da trajetória de voo), constroem-se segmentos sequencialmente de modo que os pontos finais destes correspondam às condições requeridas. Os parâmetros do ponto final de cada segmento constituem os parâmetros do ponto inicial do segmento seguinte. No cálculo de cada segmento, conhecem-se os parâmetros iniciais. As condições requeridas no final são especificadas pela ação de pilotagem. As ações de pilotagem correspondem aos dados predefinidos da base ANP ou são definidas pelo utilizador (por exemplo, a partir dos manuais de voo da aeronave). As condições finais são geralmente a altura e a velocidade. A construção do perfil passa pela determinação da distância percorrida pela aeronave na sua trajetória até atingir essas condições. Determinam-se os parâmetros indefinidos por meio dos cálculos de desempenho em voo descritos no apêndice B.

Se a rota no solo for retilínea, podem determinar-se independentemente dela os pontos de perfil e os parâmetros de voo que lhe estão associados (o ângulo de pranchamento é sempre nulo). Todavia, as rotas no solo raramente são retilíneas. Normalmente incluem curvas, as quais, para obter melhores resultados, têm de ser tidas em conta na determinação do perfil de voo bidimensional, se necessário subdividindo o segmentos do perfil junto dos nós da rota no solo, para inserir as variações do ângulo de pranchamento. Regra geral, o comprimento do segmento seguinte é inicialmente desconhecido, sendo calculado provisoriamente admitindo que o ângulo de pranchamento não varia. Caso se verifique, em seguida, que o segmento provisório abarca um ou mais nós da rota no solo, situando-se o primeiro à distância s (s1 < s < s2 ), trunca-se o segmento em s e calculam-se os parâmetros nesse ponto por interpolação (ver abaixo). Esses parâmetros passam a constituir os parâmetros do ponto final do segmento atual e os parâmetros do ponto inicial de um novo segmento, que conserva as mesmas condições finais visadas. Se não se interpuser nenhum nó da rota no solo, confirma-se o segmento provisório.

Caso não se pretenda ter em conta os efeitos das viragens no perfil de voo, adota-se a solução do voo retilíneo e de um segmento único, embora se conservem as informações relativas ao ângulo de pranchamento para utilização ulterior.

Quer os efeitos das viragens sejam ou não integrados no modelo, gera-se cada trajetória tridimensional de voo combinando o perfil de voo bidimensional e a rota no solo bidimensional correspondentes. O resultado é uma sequência de trios de coordenadas (x,y,z), correspondendo cada um deles a um nó da rota no solo segmentada, a um nó do perfil de voo ou a ambos e sendo os pontos do perfil acompanhados dos valores correspondentes de altura, z, velocidade em relação ao solo, V, ângulo de pranchamento, ε, e potência dos motores, P. Os parâmetros de voo correspondentes a um ponto da rota com as coordenadas (x,y), situado entre as extremidades de um segmento do perfil de voo, obtêm-se por interpolação do seguinte modo:



z = z1 + f · (z2 – z1)

(2.7.5)

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(2.7.6)

ε = ε1 + f · (ε2 – ε1)

(2.7.7)

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(2.7.8)

em que:



f = (s – s1)/(s2 – s1)

(2.7.9)

Note-se que se considera que z e ε variam linearmente com a distância e que V e P variam linearmente com o tempo (aceleração constante ( 18 )).

Ao definir segmentos de perfil de voo com base em dados de radar (análise da trajetória de voo), determinam-se todas as distâncias, alturas, velocidades e ângulos de pranchamento dos pontos finais diretamente a partir desses dados. Só as regulações de potência têm de ser calculadas por meio das equações de desempenho. Dado que é possível estabelecer uma correspondência adequada entre as coordenadas da rota no solo e do perfil de voo, os cálculos são normalmente bastante simples.

Segmentação da rolagem para descolagem

Ao descolar, dado que a aeronave acelera entre o ponto de destravagem (também designado por «início da rolagem para descolagem», SOR) e o ponto de descolagem, a velocidade varia enormemente ao longo de uma distância de 1 500  m a 2 500  m, entre zero e cerca de 80 a 100 m/s.

Divide-se, portanto, a rolagem para descolagem em segmentos de comprimento variável, em cada um dos quais a velocidade da aeronave varia de um incremento ΔV não superior a 10 m/s (cerca de 20 kt). Embora a aceleração na realidade varie durante a rolagem para descolagem, a hipótese de aceleração constante é adequada para este efeito. Nestas circunstâncias, para a fase de descolagem, V1 é a velocidade inicial, V2 é a velocidade de descolagem, nTO é o número de segmentos de descolagem e sTO é a distância de descolagem equivalente. Para a distância de descolagem equivalente sTO (ver o apêndice B), a velocidade inicial V 1 e a velocidade de descolagem V2 , o número nTO de segmentos da rolagem para descolagem é o seguinte:



nTO = int(1 + (V2 – V1 )/10)

(2.7.10)

e, portanto, a variação de velocidade ao longo de um segmento é a seguinte:



ΔV = (V2 – V1)/nTO

(2.7.11)

sendo o tempo, Δt, correspondente a cada segmento (considera-se a aceleração constante):



image

(2.7.12)

O comprimento, sTO,k, do segmento k (1 ≤ k ≤ nTO) da rolagem para descolagem é dado pela seguinte equação:



image

(2.7.13)

Exemplo:

Para uma distância de descolagem sTO  = 1 600  m, V1 = 0 m/s e V2 = 75 m/s, nTO  = 8 segmentos de comprimento compreendido entre 25 m e 375 m (ver a figura 2.7.g):

image

Tal como sucede com as variações de velocidade, a força propulsora exercida sobre a aeronave varia de um incremento constante ΔP em cada segmento, calculado da seguinte forma:



ΔP = (PTO – Pinit)/nTO

(2.7.14)

em que PTO e P init designam, respetivamente, a força propulsora exercida sobre a aeronave no ponto de descolagem e a força propulsora exercida sobre a aeronave no início da rolagem para descolagem.

Utiliza-se este incremento constante de força propulsora (em vez de recorrer à equação quadrática 2.7.8) por razões de coerência com a relação linear entre força propulsora e velocidade no caso das aeronaves de motor de reação (equação B-1).

Subsegmentação do segmento da subida inicial

A geometria varia rapidamente no segmento da subida inicial, sobretudo no tocante aos pontos de observação situados lateralmente em relação à trajetória de voo, nos quais o ângulo beta varia rapidamente à medida que a aeronave se eleva neste segmento. A comparação com cálculos realizados com segmentos muito pequenos revela que a utilização de um segmento único de subida se traduz numa aproximação deficiente do ruído sentido lateralmente à trajetória de voo, para métricas de integração. A exatidão do cálculo aumenta subsegmentando o primeiro segmento a seguir ao ponto de descolagem. O comprimento de cada subsegmento e o número de subsegmentos são fortemente influenciados pela atenuação lateral. Tendo em atenção a expressão da atenuação lateral total para aeronaves com motores instalados na fuselagem, pode mostrar-se que, para uma variação da atenuação lateral limitada a 1,5 dB por subsegmento, o segmento da subida inicial deve ser subsegmentado com base na seguinte série de valores de altura:

z = {18,9, 41,5, 68,3, 102,1, 147,5, 214,9, 334,9, 609,6, 1 289,6 } metros ou

z = {62, 136, 224, 335, 484, 705, 1 099 , 2 000 , 4 231 } pés.

Para utilizar estas alturas, identifica-se a altura da série que mais se aproxima do ponto final do segmento original. Calculam-se, em seguida, as alturas reais dos subsegmentos utilizando a seguinte relação:



z′i = z [zi/zN] (i = 1…N)

(2.7.15)

em que z é a altura final do segmento original, zi é a altura i da série de valores de altura e zN é, dentre aquelas alturas, a altura imediatamente superior a z. Procedendo deste modo, a variação da atenuação lateral em cada subsegmento mantém-se constante, o que permite gerar curvas de ruído mais exatas sem necessidade de recorrer a segmentos muito curtos.

Exemplo:

Se a altura do ponto final do segmento original for z = 304,8 m, obtém-se, da série de valores de altura, 214,9 < 304,8 < 334,9, pelo que o limite superior mais próximo de z = 304,8 m é z7 = 334,9 m. Calculam-se, em seguida, as alturas dos pontos finais dos subsegmentos:

zi′ = 304,8 [zi/334,9] (i = 1…N)

Assim, z1′ seria de 17,2 m, z2′ seria de 37,8 m e assim por diante.

Os valores da velocidade e da potência dos motores nos pontos inseridos determinam-se por interpolação, utilizando as equações (2.7.11) e (2.7.13), respetivamente.

Subsegmentação em voo

Obtida a trajetória de voo segmentada conforme se explicou no ponto 2.7.13 e aplicada a subsegmentação acima descrita, podem ser ainda necessários outros ajustamentos de segmentação, nomeadamente:

 a eliminação dos pontos da trajetória de voo demasiado próximos entre eles;

 a inserção de pontos adicionais quando a variação de velocidade no segmento for excessiva.

Se pontos adjacentes distarem um do outro menos de 10 metros e as velocidades e forças propulsoras correspondentes forem iguais, elimina-se um dos pontos.

No caso dos segmentos de voo, se a variação de velocidade num segmento for apreciável, subdivide-se o segmento tal como se procedeu em relação à rolagem para descolagem, ou seja:



image

(2.7.16)

em que V1 e V2 são, respetivamente, as velocidades inicial e final no segmento. Calculam-se os parâmetros correspondentes aos subsegmentos tal como se calcularam em relação à rolagem para descolagem, utilizando as equações 2.7.11 a 2.7.13.

Rolagem à aterragem

Embora a rolagem à aterragem seja essencialmente o inverso da rolagem para descolagem, é necessário ter especialmente em conta o seguinte:

 a inversão de força propulsora por vezes aplicada para desacelerar a aeronave;

 a saída das aeronaves da pista de aterragem depois da desaceleração (as aeronaves que saem da pista de aterragem deixam de contribuir para o ruído aéreo, pois não se considera o ruído gerado pela circulação em pista).

Em contraste com a distância de rolagem para descolagem, que se determina a partir dos parâmetros de desempenho da aeronave, a distância de paragem, sstop (isto é, a distância entre o ponto de toque no solo e o ponto no qual a aeronave sai da pista de aterragem), não depende apenas da aeronave. Embora se possa determinar uma distância mínima de paragem a partir da massa e do desempenho da aeronave (e da inversão de força propulsora disponível), a distância efetiva de paragem também depende da localização das vias de circulação, da situação de tráfego e das regras estabelecidas no aeroporto para inversão da força propulsora.

O recurso à inversão de força propulsora não é um procedimento normalizado — a inversão só é utilizada se não for possível obter a desaceleração necessária por aplicação dos travões das rodas. (A inversão de força propulsora pode ser excecionalmente incomodativa, pois a mudança rápida do regime do motor da potência mínima regulável para uma força propulsora de sentido inverso gera um pico de ruído intenso).

Porém, na sua maior parte, as pistas são utilizadas tanto para partidas como para chegadas, pelo que a inversão de força propulsora tem um efeito muito pequeno nas curvas de ruído, dado que a energia sonora total nas proximidades da pista é dominada pelo ruído gerado pelas operações de descolagem. A contribuição da inversão da força propulsora para as curvas de ruído só poderá ser significativa se a pista for utilizada unicamente para operações de aterragem.

O ruído gerado pela inversão da força propulsora é um processo físico muito complexo. Todavia, dado ter relativamente pouco significado para as curvas de ruído aéreo, pode ser integrado nos modelos de um modo simplista: a rápida mudança de regime do motor é tida em conta por uma segmentação adequada.

É evidente que a construção de um modelo para o ruído gerado na rolagem à aterragem é mais complicada do que para o ruído gerado na rolagem para descolagem. Quando não se dispõe de informações pormenorizadas, recomenda-se a adoção das seguintes hipóteses simplificadas para uso geral na construção de modelos (ver a figura 2.7.h):

image

O avião toca no solo 300 m após a cabeceira da pista (cuja coordenada na rota de aproximação no solo é s = 0). É, em seguida, desacelerado ao longo de uma distância de paragem sstop — a base de dados ANP fornece valores específicos para cada aeronave –, desde a velocidade de aproximação final, Vfinal , até 15 m/s. Dado que a velocidade varia rapidamente ao longo deste segmento, o segmento deve ser subdividido da mesma maneira que no caso da rolagem para descolagem (ou dos segmentos de voo nos quais se verificam rápidas mudanças de velocidade), utilizando as equações 2.7.10 a 2.7.13.

O regime dos motores varia da potência de aproximação final, no momento do toque no solo, até à regulação de potência correspondente à inversão da força propulsora, Prev , numa distância de 0,1 · sstop , decrescendo em seguida até 10 % da potência máxima disponível ao longo dos 90 % restantes da distância de paragem. A velocidade do avião mantém-se depois constante até ao final da pista (em s = – s RWY).

A base de dados ANP não contém, de momento, curvas NPD correspondentes à inversão da força propulsora, pelo que é necessário recorrer às curvas convencionais para estabelecer um modelo deste efeito. Normalmente, a regulação de potência correspondente à inversão da força propulsora, Prev , representa cerca de 20 % da regulação «potência total», sendo aquele o valor que se recomenda considerar quando não se dispõe de informações operacionais. Porém, para uma determinada regulação de potência, o regime com inversão da força propulsora tende a gerar bastante mais ruído do que o regime com força propulsora positiva, pelo que deve aplicar-se um incremento, ΔL, ao nível do acontecimento determinado a partir de dados NPD. Este variará de zero até ao valor ΔLrev (5 dB é o valor provisoriamente recomendado ( 19 )) ao longo da distância 0,1 · sstop , diminuindo depois, linearmente, até zero no restante da distância de paragem.

2.7.14.    Cálculo do ruído associado a um acontecimento isolado

O aspeto central do processo de construção do modelo, descrito na íntegra neste ponto, é o cálculo do nível de ruído de um acontecimento a partir das informações relativas à trajetória de voo descritas nos pontos 2.7.7 a 2.7.13.

2.7.15.    Métricas de acontecimentos isolados

Exprime-se o som gerado pelo movimento de uma aeronave que atinge o local onde se encontra o observador como «nível sonoro (ou de ruído) de um acontecimento isolado», quantidade que constitui um indicador do impacto desse som (ou ruído) nas pessoas. Mede-se o som recebido em termos de ruído utilizando uma escala decibélica básica L(t), que aplica uma ponderação (ou um filtro) em função da frequência para simular as características da audição humana. A escala mais importante no contexto dos modelos de curvas do ruído gerado pelas aeronaves é a do nível sonoro com ponderação A, LA .

A métrica mais habitualmente utilizada para caracterizar acontecimentos completos é a dos «níveis de exposição sonora (ou ao ruído) de um acontecimento isolado», LE , que contabiliza a totalidade (ou a maior parte) da energia sonora dos acontecimentos. A integração no tempo que este processo requer gera as principais complexidades dos modelos de segmentação (ou de simulação). É mais fácil estabelecer um modelo da métrica alternativa Lmax , que constitui o nível instantâneo máximo verificado durante o acontecimento. LE constitui a componente principal da maior parte dos índices modernos do ruído gerado pelas aeronaves, mas é de prever que, no futuro, os modelos práticos incorporem tanto Lmax como LE . Ambas as métricas podem ser medidas em diferentes escalas de ruído. Neste documento, apenas se consideram níveis sonoros com ponderação A. Em geral, esta escala é indicada simbolicamente por extensão do sufixo indicativo da métrica em causa, ou seja, LAE e LAmax .

O nível de exposição sonora (ou ao ruído) de um acontecimento isolado é expresso rigorosamente pela equação seguinte:



image

(2.7.17)

em que t 0 indica um tempo de referência. Escolhe-se o intervalo de integração, [t1,t2], de modo a garantir que (praticamente) toda a emissão sonora significativa do acontecimento é abrangida. É frequente escolher os limites t1 e t2 de modo a corresponderem ao período durante o qual o nível L(t) não se afasta mais de 10 dB de Lmax . Designa-se este período por «tempo com decréscimo limitado a 10 dB». Os níveis de exposição sonora (ao ruído) constantes da base de dados ANP são valores com decréscimo limitado a 10 dB ( 20 ).

No contexto dos modelos de curvas do ruído gerado pelas aeronaves, a principal aplicação da equação 2.7.17 é a métrica normalizada Nível de exposição sonora, LAE (acrónimo SEL):



image sendo t 0 = 1 s.

(2.7.18)

As equações do nível de exposição supra podem ser utilizadas para determinar níveis de acontecimentos quando é integralmente conhecida a função do tempo L(t). Na metodologia recomendada para a construção de modelos de ruído, não se define essa função; em vez disso, calculam-se os níveis de exposição associados a acontecimentos somando valores correspondentes a segmentos — isto é, somando níveis correspondentes a acontecimentos parciais, cada um dos quais contabiliza a contribuição de um só segmento finito da trajetória de voo.

2.7.16.    Determinação de níveis de acontecimentos a partir de dados NPD

A fonte principal de dados relativos ao ruído gerado pelas aeronaves é a base de dados internacional de ruído e desempenho das aeronaves (ANP). Esta base apresenta quadros de valores Lmax e LE em função da distância de propagação, d, por tipo e versão de aeronave, configuração de voo (aproximação, partida, regulação dos flaps) e regulação de potência, P. Estes dados referem-se a voos em condições estabilizadas a velocidades de referência específicas, Vref , ao longo de trajetórias retilíneas teoricamente infinitas ( 21 ).

A maneira como se determinam as variáveis independentes P e d é descrita mais adiante. Dispondo-se dos valores de P e d, os valores a obter por correspondência simples (single look-up) são os níveis de base Lmax (P,d) e/ou LE∞ (P,d) (aplicável a uma trajetória de voo infinita). A menos que se disponha de valores tabelados exatamente correspondentes para P e/ou d, em geral é necessário estimar o nível ou níveis de ruído do acontecimento por interpolação. Utiliza-se uma interpolação linear entre valores tabelados de regulações de potência e uma interpolação logarítmica entre distâncias tabeladas (ver a figura 2.7.i).

Figura 2.7.i

Interpolação em curvas de ruído-potência-distância

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Sendo Pi e Pi + 1 valores de potência dos motores para os quais se dispõe de valores tabelados de nível de ruído em função da distância, o nível de ruído, L(P), a uma dada distância, correspondente à potência intermédia P, compreendida entre Pi e Pi+ 1 , é dado por:



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(2.7.19)

Sendo di e di + 1 distâncias para as quais se dispõe de dados tabelados de nível de ruído em função da regulação de potência, o nível de ruído, L(d), correspondente a uma dada regulação de potência, à distância intermédia d, compreendida entre di e di + 1 , é dado por:



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(2.7.20)

Utilizando as equações (2.7.19) e (2.7.20), pode obter-se o nível de ruído, L(P,d), correspondente a qualquer regulação de potência, P, e a qualquer distância, d, compreendidas no universo de dados da base NPD.

Para distâncias, d, fora do universo de dados da base NPD, utiliza-se a equação 2.7.20 para efetuar extrapolações a partir dos dois últimos valores, ou seja: para distâncias menores, a partir de L(d1) e L(d2); para distâncias maiores, a partir de L(dI – 1) e L(dI), sendo I o número total de pontos NPD da curva. Por conseguinte:



Distâncias menores:

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(2.7.21)

Distâncias maiores:

image

(2.7.22)

Dado que, a distâncias d curtas, os níveis de ruído aumentam muito rapidamente à medida que a distância de propagação diminui, recomenda-se a imposição a d de um limite inferior, de 30 m; ou seja, d = max(d, 30 m).

Ajustamento, em função da impedância, dos dados NPD normalizados

Os dados NPD constantes da base de dados ANP estão normalizados a condições atmosféricas específicas (temperatura de 25 °C e pressão de 101,325 kPa). Antes de se aplicar o método de interpolação/extrapolação descrito, é necessário efetuar um ajustamento, em função da impedância acústica, destes dados NPD normalizados.

A impedância acústica relaciona-se com a propagação das ondas sonoras num meio acústico e é definida como o produto da densidade do ar pela velocidade do som. A pressão sonora (utilizada para definir as métricas SEL e LAmax), associada a uma dada intensidade do som (potência por unidade de superfície) sentida a uma determinada distância da fonte, depende da impedância acústica do ar no local de medição. É função da temperatura e da pressão atmosférica (e, indiretamente, da altitude). É, pois, necessário ajustar os dados NPD normalizados da base de dados ANP para ter em conta as condições reais de temperatura e de pressão no ponto de receção, normalmente distintas das condições normalizadas dos dados da base ANP.

O ajustamento de impedância a aplicar aos níveis NPD normalizados é expresso do seguinte modo:



image

(2.7.23)

em que:

ΔImpedance

é o ajustamento de impedância em função das condições atmosféricas reais no ponto de receção (dB);

ρ · c

é a impedância acústica (newton·seconds/m3) do ar no ponto de receção (a impedância do ar associada às condições atmosféricas de referência dos dados NPD constantes da base ANP é de 409,81).

Calcula-se a impedância ρ · c do seguinte modo:



image

(2.7.24)

δ

é a razão p/po entre a pressão atmosférica ambiente à altitude do observador e a pressão atmosférica normal ao nível médio das águas do mar: po = 101,325 kPa (ou 1013,25 mb);

θ

é a razão (T + 273,15)/(T0 + 273,15) entre a temperatura do ar à altitude do observador e a temperatura normal do ar ao nível médio das águas do mar: T0 = 15,0 °C.

Em geral, o ajustamento em função da impedância acústica é inferior a algumas décimas de decibel. É conveniente referir, nomeadamente, que, nas condições atmosféricas normais (po = 101,325 kPa e T0  = 15,0 °C), o ajustamento em função da impedância é inferior a 0,1 dB (0,074 dB). Porém, este ajustamento pode ser maior, se a temperatura e a pressão atmosférica forem bastante diferentes das condições atmosféricas de referência dos dados NPD.

2.7.17.    Expressões gerais

Nível do acontecimento associado a um segmento, Lseg

Determinam-se os valores associados a cada segmento aplicando ajustamentos aos valores de base (correspondentes a uma trajetória de comprimento infinito) provenientes dos dados NPD. Em geral, pode exprimir-se o nível máximo de ruído associado a um segmento de trajetória de voo, Lmax,seg , do seguinte modo:



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(2.7.25)

sendo a contribuição de um segmento de trajetória de voo para LE dada por:



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(2.7.26)

Os «termos de correção» constantes das equações 2.7.25 e 2.7.26 são explicados pormenorizadamente no ponto 2.7.19 e dão conta dos seguintes efeitos:

Δ V

Correção de duração: os dados NPD referem-se a uma velocidade de voo de referência. Esta correção ajusta os níveis de exposição em função de velocidades distintas dessa velocidade de referência (não se aplica a Lmax,seg ).

Δ I (φ)

Efeito da implantação: descreve a variação da diretividade lateral devida aos efeitos de blindagem, de refração e de reflexão causados pela estrutura da aeronave, pelos motores e pelos campos de fluxo circundantes.

Λ(β,ℓ)

Atenuação lateral: é significativa para a propagação sonora a ângulos reduzidos em relação ao solo; dá conta da interação entre as ondas sonoras diretas e refletidas (efeito do solo), assim como dos efeitos das heterogeneidades atmosféricas (sobretudo causadas pelo solo) que refratam as ondas sonoras no percurso destas até ao observador para os lados da trajetória de voo.

Δ F

Correção do segmento finito (fração do ruído): dá conta do comprimento finito do segmento, o qual, obviamente, gera menos exposição sonora do que um segmento infinito. Aplica-se unicamente às métricas de exposição.

Se o segmento fizer parte da rolagem para descolagem ou da rolagem à aterragem e o observador estiver situado antes do segmento em causa, há que tomar medidas especiais para representar a direcionalidade pronunciada do ruído dos motores de reação observada para trás de uma aeronave prestes a descolar. Essas medidas especiais compreendem, nomeadamente, a utilização de uma forma particular do ruído no cálculo do nível de exposição:



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(2.7.27)

image

(2.7.28)

Δ′ F

Forma particular da correção do segmento;

ΔSOR

Correção de diretividade: dá conta da direcionalidade pronunciada do ruído dos motores de reação para trás do segmento correspondente à rolagem.

O tratamento específico de segmentos de rolagem é descrito no ponto 2.7.19.

Descreve-se a seguir o cálculo de níveis de ruído associados a segmentos.

Nível de ruído, L, de um acontecimento associado ao movimento de uma aeronave

O nível máximo, Lmax , é simplesmente o maior dos valores Lmax,seg associados aos segmentos, (ver as equações 2.7.25 e 2.7.27).



Lmax = max(Lmax,seg )

(2.7.29)

em que se determina o valor associado a cada segmento a partir dos dados NPD de potência P e distância d da aeronave. Estes parâmetros e os termos modificadores ΔI (φ) e Λ(β,ℓ) explicam-se adiante.

Calcula-se o nível de exposição, LE , como a soma decibélica das contribuições, LE,seg , de cada segmento com significado em termos de ruído da trajetória de voo. Ou seja:



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(2.7.30)

Efetua-se a soma segmento a segmento para todos os segmentos da trajetória de voo.

O restante deste capítulo refere-se à determinação dos níveis de ruído associados a segmentos Lmax,seg e LE,seg .

2.7.18.    Parâmetros dos segmentos da trajetória de voo

A potência, P, e a distância, d, para as quais se obtêm por interpolação, a partir dos quadros NPD, os níveis de base Lmax,seg(P,d) e LE∞(P,d), determinam-se a partir dos parâmetros geométricos e operacionais que definem o segmento. Explica-se a seguir como se faz isso, com a ajuda de ilustrações do plano que contém o segmento e o observador.

Parâmetros geométricos

As figuras 2.7.j a 2.7.l ilustram as geometrias fonte-recetor quando o observador O está situado a) para trás, b) para o lado ou c) para a frente do segmento S1S2, sendo o sentido de voo de S1 para S2 . Nestes diagramas:

O

é o ponto de observação;

S1, S2

são as extremidades inicial e final do segmento;

Sp

é o ponto do segmento ou de uma extensão do segmento mais próximo, na perpendicular, do observador;

d 1, d 2

são as distâncias entre as extremidades inicial e final do segmento e o observador;

ds

é a distância mais curta entre o observador e o segmento;

dp

é a distância entre o observador e a extensão do segmento, medida perpendicularmente a esta (distância oblíqua mínima);

λ

é o comprimento do segmento de trajetória de voo;

q

é a distância entre S1 e Sp (valor negativo se o observador se situar para trás do segmento).

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image

image

Representa-se o segmento de trajetória de voo por uma linha contínua a traço mais espesso. As linhas a pontilhado representam as extensões da trajetória de voo, que se prolongam até ao infinito em ambos os sentidos. No caso dos segmentos de voo, se a métrica do acontecimento for um nível de exposição, LE , o parâmetro NPD «distância», d, é a distância, dp , entre Sp e o observador designada por distância oblíqua mínima (distância entre o observador e o segmento ou a extensão deste, isto é, entre o observador e a trajetória de voo — hipotética — infinita da qual o segmento se considera fazer parte, medida na perpendicular à trajetória).

Todavia, no caso da métrica de nível de exposição, se o observador estiver situado para trás dos segmentos no solo, tratando-se da rolagem para descolagem, ou para a frente dos segmentos no solo, tratando-se da rolagem à aterragem, o parâmetro NPD «distância», d, passa a ser a distância ds , mais curta entre o observador e o segmento (mesma distância utilizada no caso da métrica de nível máximo).

No caso da métrica de nível máximo, o parâmetro NPD «distância», d, é ds , a distância mais curta entre o observador e o segmento.

Potência, P, num segmento

Os dados NPD tabelados descrevem o ruído gerado por uma aeronave em voo retilíneo estabilizado numa trajetória de voo infinita, ou seja, com a potência dos motores, P, constante. A metodologia recomendada subdivide as trajetórias de voo reais, ao longo das quais a velocidade e a direção variam, numa série de segmentos finitos, cada um dos quais é, em seguida, considerado parte de uma trajetória de voo uniforme infinita para a qual são válidos os dados NPD. Porém, esta metodologia prevê a variação linear da potência com a distância ao longo de cada segmento, entre o valor P1 na extremidade inicial e o valor P2 na extremidade final. É, portanto, necessário definir um valor constante equivalente, P, correspondente ao segmento. Considera-se para o efeito o valor no ponto do segmento que mais próximo se situa do observador. Se o observador estiver situado para o lado do segmento (figura 2.7.k), esse valor é obtido por interpolação pela equação 2.7.8 entre os valores das extremidades, ou seja:



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(2.7.31)

Se o observador estiver situado para trás ou para a frente do segmento, esse valor é o correspondente ao da extremidade mais próxima, P1 ou P2 .

2.7.19.    Termos de correção do nível do acontecimento associado a um segmento

Os dados NPD definem os níveis de acontecimentos ruidosos em função da distância, medida na perpendicular, a uma trajetória retilínea plana ideal de comprimento infinito, ao longo da qual a aeronave voa com uma potência constante a uma velocidade de referência fixa ( 22 ). O nível de um acontecimento obtido dos quadros NPD por interpolação, correspondente a uma regulação de potência e a uma distância oblíqua determinados, é, portanto, designado por nível de base. Estes níveis aplicam-se a trajetórias de voo infinitas e têm de ser corrigidos para ter em conta os efeitos 1) de velocidades distintas da velocidade de referência, 2) ligados à implantação dos motores (diretividade lateral), 3) da atenuação lateral, 4) do comprimento finito dos segmentos e 5) da diretividade longitudinal antes do início da rolagem para descolagem — ver as equações 2.7.25 e 2.7.26.

Correção de duração, ΔV (unicamente para os níveis de exposição LE)

Esta correção ( 23 ) contabiliza a variação dos níveis de exposição que se verifica se a velocidade real da aeronave em relação ao solo diferir da velocidade de referência, Vref , à qual se reportam os dados NPD de base. Tal como a potência dos motores, a velocidade varia ao longo do segmento (a velocidade em relação ao solo varia de V1 para V2) e é necessário definir uma velocidade equivalente no segmento, Vseg , tendo ainda presente que este é inclinado em relação ao solo. Concretamente:



Vseg = V/cosγ

(2.7.32)

em que V é a velocidade em relação ao solo equivalente no segmento (para informação, ver a equação B-22, que exprime V em termos da velocidade em relação ao ar calibrada, Vc) e



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(2.7.33)

No caso dos segmentos de voo, considera-se V a velocidade em relação ao solo no ponto de aproximação mais próximo, S — obtida por interpolação entre os valores correspondentes às extremidades do segmento, admitindo que a velocidade varia linearmente com o tempo. Ou seja, se o observador estiver situado para o lado do segmento:



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(2.7.34)

Se o observador estiver situado para trás ou para a frente do segmento, o valor a considerar é o correspondente ao da extremidade mais próxima, V1 ou V2 .

No caso dos segmentos de pista (partes da rolagem para descolagem ou da rolagem à aterragem para as quais γ = 0), considera-se Vseg simplesmente a média das velocidades inicial e final no segmento, ou seja:



V seg = (V 1 + V 2)/2

(2.7.35)

Em qualquer caso, a correção aditiva de duração é, portanto:



ΔV = 10 · lg(Vref/Vseg )

(2.7.36)

Geometria da propagação sonora

A figura 2.7.l mostra a geometria básica no plano normal à trajetória de voo da aeronave. A linha no solo é a intersecção do plano normal com o plano horizontal do solo. (Se a trajetória de voo for plana, a linha no solo corresponde a uma vista lateral do plano do solo.) A aeronave rola do ângulo ε, medido no sentido retrógrado em torno do eixo de rolamento (elevação da asa direita). Este ângulo é, portanto, positivo nas curvas à esquerda e negativo nas curvas à direita.

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 Juntamente com a inclinação da trajetória de voo e com o afastamento lateral, ℓ, do observador em relação à rota no solo, o ângulo de elevação, β (0° a 90°), entre o percurso de propagação sonora direto e a linha no solo plana ( 24 ) determina a atenuação lateral.

 O ângulo de depressão, φ, entre o plano das asas e o percurso de propagação determina os efeitos da implantação dos motores. Relativamente à convenção estabelecida para o ângulo de pranchamento, φ = β ± ε, correspondendo o sinal positivo aos observadores situados do lado direito da aeronave e o sinal negativo aos observadores situados do lado esquerdo desta.

Correção ligada à implantação dos motores, ΔI

Uma aeronave em voo constitui uma fonte sonora complexa. Não apenas o motor (e a estrutura da aeronave) constituem fontes intrinsecamente complexas, mas a configuração da estrutura, em especial a localização dos motores, influencia os padrões de irradiação sonora através dos processos de reflexão, refração e dispersão pelas superfícies sólidas e pelos campos de fluxo aerodinâmicos. Resulta disto uma direcionalidade não-uniforme do som irradiado lateralmente em torno do eixo de rolamento da aeronave, aqui designada por diretividade lateral.

Há diferenças significativas de diretividade lateral entre as aeronaves com os motores montados na fuselagem e as aeronaves com os motores montados sob as asas, as quais são contempladas na seguinte expressão:



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dB

(2.7.37)

em que Δ I (φ) é a correção, em dB, correspondente ao ângulo de depressão φ (ver a figura 2.7.m) e



a = 0,00384,

b = 0,0621,

c = 0,8786

para os motores montados nas asas e

a = 0,1225,

b = 0,3290,

c = 1

para os motores montados na fuselagem.

No caso das aeronaves a hélice, as variações de diretividade são negligenciáveis e pode considerar-se:



Δ I(φ) = 0

(2.7.38)

A figura 2.7.n mostra a variação de Δ I (φ) em torno do eixo de rolamento para os dois tipos de implantação dos motores e as aeronaves de motores a hélice. Estas relações empíricas foram deduzidas pela Society of Automotive Engineers (SAE) a partir de medições experimentais realizadas, sobretudo, debaixo das asas. Enquanto não se dispõe de resultados da análise de dados relativos a medições realizadas acima das asas, recomenda-se que, para φ negativo, ΔI(φ) = ΔI(0) para os três casos referidos.

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Considera-se que Δ I (φ) é bidimensional, ou seja, que não depende de nenhum outro parâmetro — e, nomeadamente, que não varia com a distância longitudinal entre o observador e a aeronave. Significa isto que o ângulo de elevação β correspondente a Δ I (φ) é definido por β = tan– 1(z/). Esta aproximação destina-se a facilitar a construção de modelos, até se compreenderem melhor os mecanismos. Na realidade, os efeitos ligados à implantação dos motores devem ser substancialmente tridimensionais. Apesar disso, justifica-se um modelo bidimensional, porque os níveis dos acontecimentos tendem a ser dominados pelo ruído irradiado para os lados proveniente do segmento mais próximo.

Atenuação lateral Λ(β,ℓ) (trajetória de voo infinita)

Os níveis NPD tabelados de acontecimentos reportam-se a voos planos estabilizados e geralmente baseiam-se em medições efetuadas 1,2 m acima de solo plano brando, por debaixo da aeronave. O parâmetro «distância» é, na realidade, a altura acima do solo. Considera-se que qualquer efeito da superfície nos níveis de ruído dos acontecimentos por debaixo da aeronave que pudesse provocar diferenças entre os valores tabelados e os valores em campo aberto ( 25 ) já está incorporado nos dados (isto é, nas relações entre o nível e a distância).

Para os lados da trajetória de voo, o parâmetro «distância» é a distância oblíqua mínima — comprimento da linha traçada entre o observador e a trajetória de voo, perpendicularmente a esta. Em qualquer posição lateral, o nível de ruído é, em geral, inferior ao observado à mesma distância da aeronave, mas por debaixo desta. Independentemente da diretividade lateral e dos efeitos da implantação acima descritos, isto deve-se a um excesso de atenuação lateral, que provoca uma redução do nível sonoro com a distância mais rápida do que a indicada pelas curvas NPD. A SAE desenvolveu anteriormente um método muito utilizado para a construção de modelos da propagação lateral do ruído gerado pelas aeronaves (documento AIR-1751). Os algoritmos abaixo descritos baseiam-se nos aperfeiçoamentos que essa organização agora recomenda (documento AIR-5662). A atenuação lateral é um efeito da reflexão, devido à interferência entre o som diretamente irradiado e o que é refletido pela superfície. Depende da natureza da superfície e pode reduzir significativamente os níveis sonoros observados a ângulos de elevação baixos. É muito fortemente afetada pela refração sonora, estável ou instável, provocada por gradientes de vento e de temperatura e pela turbulência, os quais são eles próprios atribuíveis à presença da superfície ( 26 ). O mecanismo da reflexão à superfície é bem compreendido e, para condições atmosféricas e de superfície uniformes, pode ser descrito teoricamente com alguma precisão. Todavia, as heterogeneidades atmosféricas e da superfície — que não se enquadram numa análise teórica simples — têm uma incidência importante no efeito de reflexão, tendendo a estendê-lo a ângulos de elevação maiores. A aplicabilidade da teoria é, portanto, limitada. O trabalho desenvolvido pela SAE com vista a uma melhor compreensão dos efeitos de superfície prossegue e espera-se que permita construir modelos melhores. Enquanto isso não sucede, recomenda-se a metodologia a seguir explicada, descrita no documento AIR-5662, para calcular a atenuação lateral. Circunscreve-se ao caso da propagação sonora por cima de terreno plano brando, o que se adequa à maior parte dos aeroportos civis. Estão ainda em desenvolvimento ajustamentos destinados a contabilizar os efeitos de superfícies de solo rígidas (ou de um plano de água, equivalentes em termos acústicos).

A metodologia assenta num volume apreciável de dados experimentais de propagação do som gerado por aeronaves com motores montados na fuselagem em voo retilíneo (sem viragens), estabilizado e plano, inicialmente publicados no documento AIR-1751. Admitindo que, para voos planos, a atenuação ar-solo depende i) do ângulo de elevação, β, medido no plano vertical e ii) do afastamento lateral, ℓ, em relação à rota da aeronave no solo, analisaram-se os dados de modo a obter uma função empírica do ajustamento lateral total, Λ T (β,ℓ) (= nível do acontecimento em posição lateral menos o nível do acontecimento à mesma distância por debaixo da aeronave).

Dado que o termo Λ T (β,ℓ) φ substituído por β (o que se adequa aos voos sem viragens), obtém-se, para a atenuação lateral:



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(2.7.39)

em que β e ℓ se medem como é ilustrado na figura 2.7.m, num plano normal à trajetória de voo infinita, o qual, para um voo plano, também é vertical.

Embora Λ(β,ℓ) pudesse calcular-se diretamente utilizando a equação 2.7.39, com Λ T (β,ℓ) extraído do documento AIR-1751, recomenda-se uma relação mais eficiente, a seguinte aproximação empírica adaptada do documento AIR-5662:



image

(2.7.40)

em que Γ(ℓ) é um fator de distância dado por:



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para 0 ≤ ℓ ≤ 914 m

(2.7.41)

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para ℓ > 914 m

(2.7.42)

e Λ(β) é a atenuação lateral ar-solo a longa distância, dada por:



Λ(β) = 1,137 – 0,0229β + 9,72 · exp(– 0,142β)

para 0° ≤ β ≤ 50°

(2.7.43)

Λ(β) = 0

para 50° ≤ β ≤ 90°

(2.7.44)

A figura 2.7.o ilustra graficamente a expressão da atenuação lateral Λ(β,ℓ), equação 2.7.40, considerada adequada para todas as aeronaves (a hélice e com motores de reação montados na fuselagem ou nas asas).

Em determinadas circunstâncias (em função do terreno), β pode ser inferior a zero. Nesses casos, recomenda-se que Λ(β) = 10,57.

image

Atenuação lateral para segmentos finitos

As equações 2.7.41 a 2.7.44 descrevem a atenuação lateral, Λ(β,ℓ), do som que chega ao observador, proveniente de uma aeronave em voo estabilizado ao longo de uma trajetória de voo plana e infinita. Ao aplicarem-se estas equações a segmentos de trajetória finitos e não-planos, é necessário calcular a atenuação para uma trajetória plana equivalente — dado que o ponto mais próximo numa simples extensão do segmento inclinado (que cruza algures a superfície do solo) geralmente não gera um ângulo de elevação, β, adequado.

A determinação da atenuação lateral para segmentos finitos difere bastante para as métricas Lmax e LE . O nível máximo correspondente a um segmento, Lmax , determina-se a partir dos dados NPD em função da distância de propagação, d, a partir do ponto mais próximo do segmento, não sendo necessárias correções para ter em conta a dimensão do segmento. Analogamente, considera-se que a atenuação lateral de Lmax depende unicamente do ângulo de elevação do mesmo ponto e da distância deste ao solo. Por conseguinte, apenas são necessárias as coordenadas desse ponto. Porém, o processo é mais complicado para LE .

O nível de base do acontecimento, LE(P,d), determinado a partir dos dados NPD, aplica-se a uma trajetória de voo infinita, apesar de se basear em parâmetros de um segmento finito. O nível de exposição proveniente do acontecimento associado ao segmento, LE,seg , é, evidentemente, inferior ao nível de base — na quantidade correspondente à correção do segmento finito definida no ponto 2.7.19. Esta correção, função da geometria dos triângulos OS1S2 nas figuras 2.7.j a 2.7.l, define que proporção da energia total do ruído associado à trajetória infinita recebida no ponto O provém do segmento. Aplica-se a mesma correção, exista ou não atenuação lateral. Porém, calcula-se a eventual atenuação lateral para uma trajetória de voo infinita, ou seja, em função do afastamento e da elevação que se lhe reportam e não dos correspondentes ao segmento finito.

Da soma das correções Δ V e Δ I e da subtração da atenuação lateral, Λ(β,ℓ), ao nível de base NPD resulta o nível de ruído ajustado do acontecimento para voo estabilizado plano equivalente numa trajetória retilínea infinita adjacente. Porém, no caso dos segmentos reais de trajetória de voo a caracterizar pelo modelo, os que afetam as curvas de ruído raramente são planos, pois a aeronave está, em geral, a subir ou a descer.

A figura 2.7.p ilustra um segmento de partida, S1S2 — a aeronave está a subir com um determinado ângulo γ –, mas as considerações são muito semelhantes para uma chegada. Não se mostra o restante da trajetória de voo real. É suficiente indicar que S1S2 representa apenas uma parte da trajetória total (normalmente curva). No caso ilustrado, o observador está situado para o lado do segmento, com o primeiro para a esquerda do segundo. A aeronave rolou (no sentido retrógrado em torno da trajetória de voo) de um ângulo ε em relação ao eixo horizontal lateral. O ângulo de depressão, φ, em relação ao plano das asas, do qual o efeito da implantação, Δ I , é função (equação 2.7.39), situa-se no plano normal à trajetória de voo no qual se define ε. Por conseguinte, φ = β – ε, em que β = tan– 1(h/ℓ) e ℓ é a distância OR entre o observador e a rota no solo, medida perpendicularmente a esta, ou seja, é o afastamento lateral do observador ( 27 ). Define-se o ponto de aproximação mais próximo da aeronave em relação ao observador, S, pela perpendicular OS, de comprimento (distância oblíqua) dp . O triângulo OS1S2 é concordante com a figura 2.7.k, relativa à geometria para cálculo da correção do segmento Δ F .

image

Para calcular a atenuação lateral por meio da equação 2.7.40 (na qual β é medido num plano vertical), define-se uma trajetória de voo plana equivalente no plano vertical por meio do segmento S1S2, com a mesma distância oblíqua, dp , determinada na perpendicular, em relação ao observador. Isto pode ser visualizado rodando de um ângulo γ o triângulo ORS, e a trajetória de voo associada, em torno do eixo OR (ver a figura 2.7.p), gerando o triângulo ORS′. O ângulo de elevação desta trajetória plana equivalente (agora num plano vertical) é β = tan– 1(h/ℓ) (ℓ mantém-se inalterado). Neste caso, em que o observador está situado para o lado do segmento, a atenuação lateral, Λ(β,ℓ), é idêntica para as métricas LE e Lmax .

A figura 2.7.q ilustra a situação em que o ponto de observação, O, se situa para trás do segmento finito e não para o lado deste. Neste caso, o segmento é observado como uma parte mais distante de uma trajetória infinita, só sendo possível traçar uma perpendicular no ponto Sp de uma extensão do segmento. O triângulo OS1S2 é concordante com a figura 2.7.j, que define a correção do segmento Δ F . Porém, neste caso, os parâmetros correspondentes à diretividade e à atenuação laterais são menos óbvios.

image

Recordando que, para efeitos dos modelos, se considerou a diretividade lateral (efeito da implantação dos motores) bidimensional, o ângulo de depressão φ que a determina continua a ser medido lateralmente, em relação ao plano das asas da aeronave. (O nível de base do acontecimento continua a ser o gerado pela aeronave ao percorrer a trajetória de voo infinita representada pelo segmento estendido.) O ângulo de depressão é, portanto, determinado no ponto de aproximação mais próximo, isto é, φ = βp – ε, em que βp é o ângulo SpOC.

No caso da métrica do nível máximo, o parâmetro NPD «distância» é a distância mais curta ao segmento, ou seja, d = d 1. No caso da métrica do nível de exposição, é a distância mais curta, dp , entre O e Sp , ponto situado na trajetória de voo estendida; ou seja, o nível obtido dos quadros NPD por interpolação é LE (P 1, dp ).

Os parâmetros geométricos da atenuação lateral também diferem para os cálculos do nível máximo e do nível de exposição. No caso da métrica do nível máximo, o ajustamento Λ(β,ℓ) é dado pela equação 2.7.40, com β = β 1 = sin–1(z1/d1) e image, em que β 1 e d1 são definidos pelo triângulo OC1S1 no plano vertical que passa por O e S1 .

Ao calcular a atenuação lateral apenas para segmentos de voo e para a métrica do nível de exposição, ℓ continua a ser o afastamento lateral mais curto em relação à extensão do segmento (OC). Porém, para definir um valor adequado de β, continua a ser necessário visualizar uma trajetória de voo plana equivalente (infinita) da qual o segmento possa considerar-se fazer parte. Esta trajetória passa em S1, à altura h acima da superfície, sendo h igual ao comprimento da linha RS1 , traçada entre a rota no solo e o segmento, perpendicularmente a este. Isto é equivalente a rodar a trajetória de voo estendida real de um ângulo γ apoiado no ponto R (ver a figura 2.7.q). Dado que R está situado na perpendicular traçada em S1 , ponto do segmento que fica mais próximo de O, a construção da trajetória plana equivalente é idêntica à do caso em que O se situava para o lado do segmento.

O ponto de aproximação mais próximo da trajetória plana equivalente em relação ao observador, O, situa-se em S′, à distância oblíqua d, de tal modo que o triângulo OCS′, assim formado no plano vertical, vem definir o ângulo de elevação β = cos– 1(ℓ/d). Embora esta transformação possa parecer bastante retorcida, importa salientar que a geometria básica da fonte (definida por d1 , d2 e φ) não sofre alterações. O som que se propaga do segmento para o observador é simplesmente o que seria se a totalidade do voo ao longo do segmento inclinado estendido até ao infinito (do qual, para efeitos do modelo, o segmento considerado faz parte) decorresse a velocidade, V, e potência, P1 , constantes. Por outro lado, a atenuação lateral do som emitido pelo segmento e recebido pelo observador relaciona-se, não com βp , o ângulo de elevação da trajetória estendida, mas sim com β, o ângulo de elevação da trajetória plana equivalente.

O caso do observador situado para a frente do segmento considerado não é descrito separadamente, pois é evidente que esta situação é essencialmente idêntica à do observador situado para trás do segmento.

Porém, no caso da métrica do nível de exposição, quando o observador está situado para trás dos segmentos da rolagem para descolagem ou para a frente dos segmentos da rolagem à aterragem, o valor de β passa a ser o mesmo que para a métrica do nível máximo, isto é, β = β1 = sin–1(z1/d1) e.image

Correção do segmento finito, ΔF (unicamente níveis de exposição LE )

O nível de exposição ao ruído de base ajustado diz respeito a aeronaves em voo retilíneo estabilizado e plano contínuo (embora com ângulo de pranchamento ε, incompatível com voo retilíneo). A aplicação da correção (negativa) do segmento finito, Δ F = 10×lg(F), em que F é a fração energética, ajusta melhor o nível ao que ocorreria se a aeronave apenas percorresse o segmento finito (ou se mantivesse completamente silenciosa no resto da trajetória de voo infinita).

O termo «fração energética» dá conta da diretividade longitudinal acentuada do ruído da aeronave e do ângulo formado pelo segmento no local onde se encontra o observador. Embora os processos responsáveis pela direcionalidade sejam muito complexos, há estudos que mostram que as curvas de ruído resultantes são bastante insensíveis às características direcionais precisas consideradas. A expressão de Δ F abaixo indicada baseia-se num modelo dipolar a 90° à quarta potência da irradiação sonora, que se considera não ser afetado pela diretividade e atenuação laterais. Explica-se no apêndice E como se calcula esta correção.

A fração energética, F, é função do triângulo OS1S2 definido nas figuras 2.7.j a 2.7.l, de modo que:



image

(2.7.45)

sendo:



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;

image

;

image

;

image

.

em que dλ é a designada «distância graduada» (ver o apêndice E). Notar que Lmax(P, dp) é o nível máximo, obtido de dados NPD, correspondente à distância perpendicular dp , e NÃO o segmento Lmax .

Aconselha-se a aplicação a Δ F de um limite inferior de – 150 dB.

No caso particular em que o observador se situa para trás de todos os segmentos da rolagem para descolagem ou para a frente de todos os segmentos da rolagem à aterragem, utiliza-se uma forma reduzida da fração energética expressa pela equação 2.7.45, correspondente ao caso específico em que q = 0. O cálculo correspondente efetua-se do seguinte modo:



image

(2.7.46)

em que: α2 = l/dl e ΔSOR é a função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem definida pelas equações 2.7.51 e 2.7.52.

Explicam-se mais detalhadamente no item seguinte as razões da utilização desta forma particular da fração do ruído, no âmbito do método de aplicação da diretividade associada ao início da rolagem para descolagem.

Tratamentos específicos dos segmentos da rolagem para descolagem e da rolagem à aterragem, incluindo a função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem, Δ SOR

Aplicam-se tratamentos específicos, a seguir descritos, aos segmentos da rolagem para descolagem e da rolagem à aterragem.

Função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem, Δ SOR

O ruído gerado pelas aeronaves com motores de reação — sobretudo as equipadas de motores com baixas taxas de contorno — apresenta um padrão de irradiação lobulado no arco à retaguarda, característico do ruído do escape dos reatores. Este padrão é tanto mais pronunciado quanto maior for a velocidade do jato de escape e menor a velocidade da aeronave. Este aspeto é especialmente importante para os pontos de observação situados para trás do início da rolagem para descolagem, nos quais ambas as condições são preenchidas. O efeito é tido em conta por uma função de diretividade, Δ SOR.

Deduziu-se a função Δ SOR a partir de várias campanhas de medição do ruído com microfones adequadamente localizados para trás e para os lados do início da rolagem para descolagem de aeronaves com motores de reação a prepararem-se para partir.

A figura 2.7.r ilustra a geometria da situação. Define-se do seguinte modo o ângulo de azimute, ψ, entre o eixo longitudinal da aeronave e o vetor do observador:



image

.

(2.7.47)

A distância relativa q é negativa (ver a figura 2.7.j), de modo que ψ varia entre 0° no sentido da aeronave a avançar e 180° no sentido oposto.

image

A função Δ SOR representa a variação do ruído total gerado pela rolagem para descolagem medido para trás do início dessa rolagem, relativamente ao ruído total proveniente da rolagem para descolagem medido para o lado do início dessa rolagem, à mesma distância desse ponto inicial:



LTGR(dSOR,ψ) = LTGR(dSOR,90°) + ΔSOR(dSOR,ψ)

(2.7.48)

em que LTGR (dSOR ,90°) é o nível de ruído total gerado na rolagem para descolagem correspondente a todos os segmentos de rolagem para descolagem, num ponto que dista lateralmente dSOR do início da rolagem para descolagem. A distâncias dSOR inferiores à distância de normalização dSOR,0 , a função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem é dada por:



image

se 90° ≤ ψ < 148,4°

(2.7.49)

image

se 148,4° ≤ ψ ≤ 180°

(2.7.50)

Se a distância dSOR exceder a distância de normalização dSOR,0 , multiplica-se a correção de diretividade por um fator de correção, para atender ao facto de a diretividade se reduzir a distâncias maiores da aeronave. Concretamente:



image

se d SORd SOR,0

(2.7.51)

image

se d SOR > d SOR,0

(2.7.52)

A distância de normalização dSOR,0 é de 762 m (2 500 ft).

Tratamento dos recetores situados para trás de qualquer segmento de rolagem para descolagem e de rolagem à aterragem

A função Δ SOR acima descrita traduz, sobretudo, o efeito pronunciado de diretividade verificado na parte inicial da rolagem para descolagem em pontos situados para trás do início dessa rolagem (porque é esse o trecho mais próximo dos recetores e é aí que se verifica a maior razão entre a velocidade do jato de escape e a velocidade da aeronave). Porém, generalizou-se a utilização da função Δ SOR assim estabelecida aos pontos situados para trás de qualquer segmento de rolagem — tanto para descolagem como à aterragem — e não apenas para trás do ponto de início da rolagem para descolagem (no caso da descolagem).

Calculam-se os parâmetros dS e ψ em relação ao início de cada segmento de rolagem (para descolagem ou à aterragem).

Calcula-se o nível do acontecimento, Lseg , num qualquer ponto situado para trás de um determinado segmento de rolagem para descolagem ou de rolagem à aterragem de modo a respeitar o formalismo da função Δ SOR: essencialmente, calcula-se para o ponto de referência situado para o lado do ponto inicial do segmento considerado, à mesma distância, dS , que o ponto real, ajustando-se depois por meio de Δ SOR, a fim de obter o nível do acontecimento no ponto real.

Significa isto que, nos diversos termos de correção constantes das equações seguintes, se utilizam os parâmetros geométricos correspondentes àquele ponto de referência situado para o lado do ponto inicial:



Lmax,seg = Lmax(P,d = ds) + ΔI(φ) – Λ(β,l = ds) + ΔSOR

(2.7.53)

LE,seg = LE,∞(P,d = ds) + ΔV + ΔI(φ) – Λ(β,l = ds) + Δ′F + ΔSOR

(2.7.54)

em que Δ′ F é a forma reduzida da fração de ruído expressa pela equação (2.7.46) para o caso em que q = 0 (dado que o ponto de referência se situa para o lado do ponto inicial) e recordando que dl se calcula utilizando dS (e não dp ):



image

(2.7.55)

2.7.20.    Nível de ruído, L, do acontecimento associado a um movimento de aviação geral de uma aeronave

O método descrito no ponto 2.7.19 aplica-se a aeronaves de motores a hélice da aviação geral, quando tratadas como aeronaves a hélice no respeitante aos efeitos da implantação dos motores.

A base de dados ANP inclui entradas correspondentes a múltiplas aeronaves da aviação geral. Embora se trate, em muitos casos, das aeronaves de aviação geral mais habitualmente utilizadas, pode haver situações em que seja adequado utilizar dados adicionais.

Quando a aeronave de aviação geral em causa não constar da base de dados ANP ou for desconhecida, recomenda-se a utilização dos dados mais genéricos relativos a aeronaves (GASEPF e GASEPV). Os dados GASEPF e GASEPV representam uma pequena aeronave monomotora de aviação geral com hélice de ângulo de ataque respetivamente fixo e variável. No anexo I (quadros I-11 a I-17) figuram quadros com os dados correspondentes.

2.7.21.    Método de cálculo do ruído gerado por helicópteros

Para calcular o ruído gerado pelos helicópteros, pode recorrer-se ao mesmo método utilizado para as aeronaves de asas fixas (descrito no ponto 2.7.14), desde que os helicópteros sejam tratados como aeronaves a hélice e os efeitos da implantação dos motores associados às aeronaves com motores de reação não sejam aplicados. No anexo I (quadros I-18 a I-27) figuram duas séries de quadros com os dados correspondentes.

2.7.22.    Ruído associado às operações de ensaio dos motores («aceleração livre» ou «run-up»), à circulação em pista e às unidades auxiliares de energia

Nos casos em que se considere necessário constituir modelos do ruído associado ao ensaio dos motores e às unidades auxiliares de energia, os modelos correspondentes são estabelecidos de acordo com o capítulo dedicado ao ruído industrial. Embora não seja normalmente o caso, o ruído gerado pelos ensaios dos motores das aeronaves (por vezes designado por «aceleração livre» ou «run-up») nos aeroportos pode contribuir para o impacto do ruído. Normalmente realizado por razões técnicas, para verificar o desempenho dos motores, as aeronaves estão em locais seguros, afastadas de edifícios e de aeronaves, veículos e/ou pessoas em circulação, a fim de evitar danos provocados pelos jatos dos reatores.

Por razões adicionais de segurança e de contenção do ruído, os aeroportos, em especial os que dispõem de instalações de manutenção onde podem realizar-se com frequência ensaios de motores, podem criar recintos antirruído («noise pens») com três dos lados especialmente projetados para defletir e dissipar o sopro e o ruído dos reatores. O estudo do impacto dessas instalações, que pode ser ainda atenuado e reduzido pelo recurso a barreiras de terra complementares ou a uma proteção substancial por meio de cercas antirruído, é favorecido pelo tratamento destes recintos como fontes de ruído industrial e pela utilização de um modelo adequado de propagação sonora e de ruído.

2.7.23.    Cálculo de níveis cumulativos

Os pontos 2.7.14 a 2.7.19 descrevem o cálculo do nível sonoro/de ruído de um acontecimento associado ao movimento de uma só aeronave num determinado ponto de observação. Calcula-se a exposição total ao ruído nesse ponto acumulando os níveis de acontecimento associados a todos os movimentos de aeronaves com significado em termos de ruído, isto é, todos os movimentos, de partida ou de chegada, que influenciam o nível cumulativo.

2.7.24.    Níveis sonoros equivalentes ponderados

Os níveis sonoros equivalentes com ponderação temporal contabilizam toda a energia sonora significativa recebida das aeronaves e são expressos genericamente pela seguinte expressão:



image

(2.7.56)

O somatório abrange todos os N acontecimentos ruidosos verificados no período T 0 ao qual se aplica o índice de ruído; LE,i é o nível de exposição ao ruído de um acontecimento isolado correspondente ao acontecimento ruidoso i; gi é um fator de ponderação dependente do momento do dia (normalmente definido para os períodos diurno, do entardecer e noturno); na realidade, gi é um multiplicador associado ao número de voos realizados em cada período definido. A constante C pode ter vários significados (constante de normalização, ajustamento sazonal etc.).

Utilizando a relação

image

em que Δi é a ponderação decibélica do período i, pode reescrever-se a equação 2.7.56:



image

(2.7.57)

ou seja, exprime-se a ponderação dependente do momento do dia por um parâmetro aditivo aplicado ao nível.

2.7.25.    Número de operações ponderado

Estima-se o nível de ruído cumulativo somando as contribuições provenientes de todos os tipos e categorias de aeronaves que percorrem os itinerários de voo que constituem o cenário aeroportuário em causa.

Para descrever este somatório, introduzem-se os seguintes índices:

i

índice do tipo ou categoria de aeronave;

j

índice da trajetória ou subtrajetória (caso sejam definidas subtrajetórias) de voo;

k

índice do segmento de trajetória de voo.

A definição de muitos índices de ruído — sobretudo os níveis sonoros equivalentes — inclui fatores de ponderação dependentes do momento do dia, gi (equações 2.7.56 e 2.7.57).

Pode simplificar-se o somatório introduzindo um «número de operações ponderado».



Mij = (gday · Nij,day + gevening · Nij,evening + gnight · Nij,night )

(2.7.58)

Os valores Nij representam o número de operações do tipo/categoria de aeronave i na trajetória (ou subtrajetória) j durante os períodos diurno, do entardecer ou noturno ( 28 ).

Com base na equação (2.7.57), o nível sonoro equivalente cumulativo (genérico), Leq , no ponto de observação (x,y) é dado por:



image

(2.7.59)

T 0 é o período de referência. Tal como os fatores de ponderação gi , depende da definição específica do índice ponderado utilizado (por exemplo LDEN ). LE,ijk é a contribuição, em termos de nível de ruído de um acontecimento isolado, do segmento k da trajetória ou subtrajetória j para a operação de uma aeronave da categoria i. A estimativa de LE,ijk descreve-se pormenorizadamente nos pontos 2.7.14 a 2.7.19.

2.7.26.    Cálculo e aperfeiçoamento da grelha normalizada

Quando se obtêm as curvas de ruído por interpolação de valores do índice considerado entre pontos de uma grelha de malha retangular, a exatidão dessas curvas depende da dimensão da malha (espaçamento de grelha escolhido), ΔG , sobretudo nas células em que se verifica forte curvatura das curvas de ruído devido a gradientes importantes na distribuição espacial do índice (ver a figura 2.7.s). Podem reduzir-se os erros de interpolação diminuindo a malha, mas, como este processo faz aumentar o número de pontos da grelha, aumenta o tempo de cálculo. A otimização de uma malha de rede regular passa por um equilíbrio entre a exatidão do modelo e o tempo de cálculo.

Figura 2.7.s

Grelha normalizada e seu aperfeiçoamento

image

O recurso a uma grelha irregular para aperfeiçoar a interpolação nas células críticas melhora muito a eficiência do cálculo, que gera resultados mais exatos. Esta técnica, ilustrada na figura 2.7.s, consiste na redução localizada da malha, mantendo-se a maior parte da grelha inalterada. Trata-se de um método simples, concretizado através das seguintes etapas:

1. Definição de uma diferença, ΔLR , do índice de ruído para limiar de aperfeiçoamento.

2. Cálculo da grelha básica para um espaçamento ΔG .

3. Verificação das diferenças, ΔL, entre os valores do índice em nodos adjacentes da grelha.

4. Caso haja diferenças ΔL > ΔLR, definição de uma nova grelha com espaçamento ΔG /2 e estimativa dos níveis correspondentes aos novos nodos, do seguinte modo:



Se left accolade

ΔLΔLR

calcular o novo valor left accolade

por interpolço linear, a partir dos valores adjacentes;

ΔL > ΔLR

recorrendo diretament a aos dados de base utilizados.

5. Repetir as etapas 1 a 4 até todas as diferenças serem inferiores ao limiar de diferença.

6. Estimar as curvas de ruído por interpolação linear.

Se uma série de valores de índice de ruído se destinar a ser agregada com outras (por exemplo, para cálculo de índices ponderados mediante o somatório das curvas correspondentes aos períodos diurno, do entardecer e noturno), é necessário que as grelhas sejam todas idênticas.

2.7.27.    Recurso à rotação de grelhas

Na prática, sucede muitas vezes que a verdadeira forma de uma curva de ruído tende a ser simétrica em relação à rota no solo. Porém, se a direção dessa rota não estiver alinhada com a grelha de cálculo, a forma da curva pode resultar assimétrica.

Figura 2.7.t

Recurso à rotação de uma grelha

image

A maneira mais direta de evitar este efeito consiste em apertar a malha da grelha. Porém, este processo aumenta o tempo de cálculo. Uma solução mais elegante consiste em rodar a grelha de cálculo de modo que a direção da mesma fique paralela às rotas no solo principais (ou seja, normalmente paralela à pista principal). A figura 2.7.t ilustra o efeito de uma rotação da grelha na forma de uma curva de ruído.

2.7.28.    Traçado de curvas de ruído

Um algoritmo que permite grandes ganhos de tempo de cálculo ao eliminar a necessidade de calcular uma grelha completa de valores do índice de ruído, embora aumente ligeiramente a complexidade dos cálculos, consiste em traçar a curva de ruído ponto-a-ponto. Esta opção implica a realização e repetição de duas etapas básicas (ver a figura 2.7.u):

Figura 2.7.u

Conceito do algoritmo de traçado

image

A primeira etapa consiste na localização de um primeiro ponto, P1 , na curva de ruído. Para isso, calculam-se os níveis do índice de ruído, L, a intervalos iguais ao longo de uma «linha de pesquisa» que se espera venha a intersetar a curva de ruído pretendida de nível LC . Ao ser cruzada essa curva, a diferença δ = LC – L muda de sinal. Quando isso suceder, reduz-se a metade o intervalo de pesquisa ao longo da referida linha e inverte-se o sentido da pesquisa. Procede-se deste modo até δ ser inferior a um limiar de exatidão predefinido.

A segunda etapa, a repetir até a curva de ruído estar suficientemente bem definida, consiste em localizar o próximo ponto da curva de ruído LC — situado a uma distância retilínea especificada, r, do ponto anterior. Para isso, calculam-se os níveis do índice de ruído e as diferenças δ na extremidade de uma série de vetores que descrevem um arco de raio r, fazendo variar sucessivamente o ângulo de rotação. Reduzindo a metade os incrementos, desta vez os que definem a direção dos sucessivos vetores, e invertendo-lhes o sentido analogamente ao referido para a primeira etapa, determina-se o próximo ponto da curva de ruído com a exatidão predefinida.

Figura 2.7.v

Parâmetros geométricos condicionantes do algoritmo de traçado

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É necessário impor certas condicionantes para que as curvas de ruído sejam estimadas com grau de exatidão suficiente (ver a figura 2.7.v):

1. Comprimento da corda Δc (distância entre dois pontos da curva de ruído) dentro de um determinado intervalo [Δcmin, Δcmax ], por exemplo [10 m, 200 m].

2. Limitação da razão dos comprimentos de duas cordas adjacentes de comprimento Δcn e Δcn + 1 , por exemplo 0,5 < Δcn cn + 1  < 2.

3. Quanto à adaptação do comprimento das cordas à curvatura da curva de ruído, observância da seguinte condição:

Φn · max(Δcn – 1 , Δcn ) ≤ ε(ε≈ 15 m)

em que fn representa a diferença de orientação (rumo) das cordas.

A experiência com este algoritmo mostrou que, em média, é necessário calcular 2 ou 3 valores do índice de ruído para determinar um ponto da curva de ruído com exatidão melhor do que 0,01 dB.

Este algoritmo diminui consideravelmente o tempo de cálculo, sobretudo quando se trata de grandes curvas de ruído. Todavia, é de referir que a sua utilização exige experiência, em especial no caso das curvas de ruído que se subdividem em ilhas separadas.

2.8.    Associação de níveis de ruído e de população a edifícios

Para avaliar a exposição da população ao ruído, apenas se consideram os edifícios habitacionais. Aos edifícios sem utilização habitacional, como escolas, hospitais, edifícios de escritórios e fábricas, não se associam pessoas. A associação de população aos edifícios habitacionais é feita com base nos últimos dados oficiais (na dependência da regulamentação aplicável nos Estados-Membros).

Uma vez que se efetuam os cálculos relativos a aeronaves numa grelha com a resolução de 100 m × 100 m, no caso específico do ruído gerado por aeronaves determinam-se níveis por interpolação com base nos níveis de ruído da grelha mais próximos.

Determinação do número de habitantes de um edifício

O número de habitantes de um edifício habitacional é um parâmetro intermédio importante para estimar a exposição ao ruído. Infelizmente, porém, nem sempre se dispõe de dados relativos a este parâmetro. Explica-se a seguir como pode determinar-se o número de habitantes de um edifício habitacional com base em dados mais facilmente acessíveis.

Símbolos utilizados:

BA

=

área construída do edifício;

DFS

=

área habitacional;

DUFS

=

área habitacional por fogo;

H

=

altura do edifício;

FSI

=

área habitacional por habitante;

Inh

=

número de habitantes;

NF

=

número de pisos;

V

=

volume do edifício habitacional.

Para calcular o número de habitantes, utiliza-se o processo descrito para o caso 1 ou o processo descrito para o caso 2 consoante a disponibilidade de dados.

CASO 1: estão disponíveis dados sobre o número de habitantes

1A :

O número de habitantes é conhecido ou foi estimado com base no número de fogos. Neste caso, o número de habitantes de um edifício é a soma do número de habitantes de todos os fogos do edifício:



image

(2.8.1)

1B :

Conhece-se o número de habitantes apenas para entidades maiores do que um edifício, por exemplo lados de quarteirões, quarteirões, bairros ou mesmo municípios inteiros. Neste caso, estima-se o número de habitantes de um edifício com base no volume do edifício:



image

(2.8.2)

O índice «total» refere-se aqui à entidade considerada em cada caso. O volume de um edifício é o produto da área construída pela altura do edifício:



Vbuilding = BAbuilding × Hbuilding

(2.8.3)

Se a altura do edifício for desconhecida, pode estimar-se com base no número de pisos, NFedifício , considerando uma altura média de 3 m por piso:



Hbuilding = NFbuilding × 3 m

(2.8.4)

Se também se desconhecer o número de pisos, utiliza-se um valor predefinido para o número de pisos representativo do bairro ou circunscrição administrativa.

Calcula-se o volume total, Vtotal , dos edifícios habitacionais da entidade considerada como a soma do volume de todos os edifícios habitacionais nela existentes:



image

(2.8.5)

CASO 2: não estão disponíveis dados sobre o número de habitantes

Estima-se o número de habitantes com base no valor médio da área habitacional por habitante, FSI. Se este valor for desconhecido, utiliza-se um valor nacional predefinido.

2A :

Conhece-se a área habitacional por fogo. Neste caso, o número de habitantes por fogo é estimado do seguinte modo:



image

(2.8.6)

O número de habitantes do edifício pode então ser estimado como no CASO 1A.

2B :

Conhece-se a área habitacional da totalidade do edifício, isto é, a soma das áreas habitacionais de todos os fogos do edifício. Neste caso, estima-se o número de habitantes do seguinte modo:



image

(2.8.7)

2C :

Conhece-se a área habitacional apenas para entidades maiores do que um edifício, por exemplo lados de quarteirões, quarteirões, bairros ou mesmo municípios inteiros.

Neste caso, estima-se o número de habitantes de um edifício com base no volume do edifício, como se descreveu no CASO 1B, sendo o número total de habitantes estimado do seguinte modo:



image

(2.8.8)

2D :

Desconhece-se a área habitacional. Neste caso, estima-se o número de habitantes de um edifício como se descreveu no CASO 2B, sendo a área habitacional estimada do seguinte modo:



DFSbuilding = BAbuilding × 0,8 × NFbuilding

(2.8.9)

O fator 0,8 é o fator de conversão área bruta → área habitacional. Caso um fator diferente seja reconhecidamente representativo da zona em causa, deve utilizar-se esse fator, que deve ser claramente documentado.

Se o número de pisos do edifício for desconhecido, pode estimar-se com base na altura do edifício, Hedifício , daí resultando, normalmente, um número não-inteiro de pisos.



image

(2.8.10)

Caso se desconheçam a altura do edifício e o número de pisos, utiliza-se um valor predefinido para o número de pisos representativo do bairro ou circunscrição administrativa.

Associação de pontos de receção às fachadas dos edifícios

A avaliação da exposição da população ao ruído assenta na determinação dos níveis de ruído em pontos de receção situados 4 m acima do nível do terreno à frente da fachada dos edifícios habitacionais.

Para calcular o número de habitantes no caso das fontes de ruído terrestres, utiliza-se o processo descrito para o caso 1 ou o processo descrito para o caso 2, infra. No caso do ruído gerado por aeronaves calculado de acordo com o ponto 2.6, associa-se a população de cada edifício ao ponto mais próximo de cálculo do ruído da grelha utilizada.

CASO 1

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a) Subdividem-se os segmentos de comprimento superior a 5 m em intervalos regulares com o maior cumprimento possível, mas inferior ou igual a 5 m. Localiza-se um ponto de receção a meio de cada intervalo regular.

b) Representam-se os segmentos restantes de comprimento superior a 2,5 m por um ponto de receção a meio de cada segmento.

c) Tratam-se os segmentos restantes adjacentes de comprimento total superior a 5 m como entidades poligonais, de modo semelhante ao descrito nas alíneas a) e b).

d) Pondera-se o número de habitantes associado a cada ponto de receção em função do comprimento da fachada representada, de modo que o somatório correspondente a todos os pontos de receção represente o número total de habitantes.

e) Apenas no caso dos edifícios em que a dimensão dos pisos indicie um único fogo por piso se utiliza diretamente o nível de ruído na fachada mais exposta no tratamento estatístico e em associação com o número de habitantes.

CASO 2

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a) Consideram-se as fachadas separadamente ou subdividem-se de cinco em cinco metros a partir do ponto inicial, localizando-se um ponto de receção a meio de cada fachada ou segmento de 5 m.

b) Localiza-se um ponto de receção no ponto médio da secção restante.

c) Pondera-se o número de habitantes associado a cada ponto de receção em função do comprimento da fachada representada, de modo que o somatório correspondente a todos os pontos de receção represente o número total de habitantes.

d) Apenas no caso dos edifícios em que a dimensão dos pisos indicie um único fogo por piso se utiliza diretamente o nível de ruído na fachada mais exposta no tratamento estatístico e em associação com o número de habitantes.

3.   DADOS NECESSÁRIOS

Os dados a utilizar em associação com os métodos acima descritos figuram nos apêndices F a I.

Nos casos em que os dados constantes dos apêndices F a I não sejam aplicáveis ou gerem desvios do valor verdadeiro que não preencham as condições apresentadas nos pontos 2.1.2 e 2.6.2, podem utilizar-se outros valores, desde que esses valores e a metodologia utilizada para os obter sejam suficientemente documentados, incluindo no tocante à demonstração da adequação dos mesmos. Essas informações devem ser públicas.

4.   MÉTODOS DE MEDIÇÃO

Nos casos em que, por alguma razão, se realizem medições, estas devem efetuar-se de acordo com os princípios orientadores das medições de valores médios de longa duração enunciados nas normas ISO 1996-1:2003, ISO 1996-2:2007 ou, para o ruído gerado pelas aeronaves, ISO 20906:2009.




Apêndice A

Dados necessários

O ponto 2.7.6 do texto principal indica, em termos gerais, que dados dos aeroportos e das operações aeroportuárias são necessários para calcular curvas de ruído em cada caso concreto. Os quadros seguintes contêm dados exemplificativos correspondentes a um aeroporto hipotético. O formato específico dos dados depende, normalmente, dos requisitos e necessidades do modelo de ruído concreto e do cenário em estudo.

Nota: Recomenda-se que as informações geográficas (pontos de referência etc.) sejam indicadas em coordenadas cartesianas. A escolha do sistema de coordenadas depende, em geral, das cartas disponíveis.

A1   DADOS AEROPORTUÁRIOS GERAIS

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A2   DESCRIÇÃO DA PISTA

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Pode repetir-se a descrição da pista para as cabeceiras desviadas ou estas podem ser descritas no item relativo à rota no solo.

A3   DADOS DA ROTA NO SOLO

Na falta de dados de radar, a descrição de uma rota no solo carece das seguintes informações:

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image

A4   TRÁFEGO AÉREO

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image

A5   QUADRO DE DADOS RELATIVOS AOS PROCEDIMENTOS DE VOO

Exemplo de aeronave do capítulo 3: Boeing 727-200. Utilização de dados de radar de acordo com as orientações constantes do ponto 2.7.9 do texto principal.

image

Exemplo de um perfil de procedimentos de voo baseado em dados de características das aeronaves constantes da base ANP:

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Apêndice B

Cálculos do desempenho em voo

Termos e símbolos

Os termos e símbolos utilizados neste apêndice são coerentes com os utilizados convencionalmente pelos técnicos de desempenho dos aviões. Explicam-se brevemente a seguir alguns termos fundamentais, para esclarecimento dos utilizadores não familiarizados com os mesmos. A fim de minimizar as discrepâncias com o texto principal do método, os símbolos utilizados no apêndice B são, na sua maior parte, definidos separadamente neste apêndice. Às quantidades também referidas no texto principal do método são atribuídos símbolos comuns, sendo indicados com um asterisco (*) aqueles (em pequeno número) cuja utilização é diferente neste anexo. Há uma certa justaposição de unidades dos EUA e do Sistema Internacional, o que novamente se destina a respeitar as convenções familiares aos utilizadores das diversas disciplinas.

Termos

Força propulsora líquida corrigida

A força propulsora líquida é a força de propulsão exercida por um motor sobre a estrutura de uma aeronave. A um dado regime de motor (por exemplo, EPR ou N 1), esta força diminui à medida que, com o aumento de altitude, a densidade do ar diminui; a força propulsora líquida corrigida é a força propulsora ao nível do mar.

Força propulsora nominal

A vida útil de um motor de aeronave depende muito das temperaturas de funcionamento dos componentes do motor. Quanto maior for a potência ou a força propulsora geradas, maiores serão as temperaturas e mais curta será a vida útil. Para equilibrar as exigências de desempenho e de vida útil, são impostos aos motores com limitação de regime («flat rated engines») forças propulsoras nominais para a descolagem, a subida e o cruzeiro, que definem os regimes de motor máximos normais em cada um desses casos.

Limiar («break point»)

Ver «limitação de regime» («flat rating»).

Limitação de regime («flat rating»)

Para temperaturas máximas específicas dos componentes do motor, a força propulsora de um motor diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta – e vice-versa. Significa isto que existe uma temperatura crítica do ar acima da qual não é possível obter a força propulsora nominal. No caso da maior parte dos motores modernos, designa-se esta temperatura por «temperatura de limitação de regime» («flat rated temperature»), dado que, a temperaturas do ar inferiores, se limita automaticamente a força propulsora à força propulsora nominal, a fim de maximizar a vida útil dos motores. A força propulsora diminui sempre a temperaturas acima da temperatura de limitação de regime – a qual também é designada por «limiar de temperatura» («break point temperature») ou «temperatura-limite» («break temperature»).

Parâmetro de regulação da força propulsora

O piloto não pode selecionar uma determinada força propulsora do motor. Em vez disso, escolhe uma regulação adequada deste parâmetro, que é mostrado na cabina de pilotagem. Normalmente, trata-se da razão de pressões do motor (EPR) ou da velocidade de rotação do rotor (ou ventilador) de baixa pressão (N 1).

Velocidade

Grandeza do vetor de velocidade da aeronave (relativamente ao sistema de coordenadas do aeroporto).

Velocidade em relação ao ar calibrada

(Também designada por velocidade em relação ao ar equivalente ou indicada.) Velocidade da aeronave em relação ao ar, indicada por um instrumento calibrado da aeronave. Sendo conhecida a densidade do ar, pode calcular-se a partir da velocidade calibrada a velocidade real em relação ao ar, que normalmente é superior.

Símbolos

As quantidades são adimensionais, a menos que se indique o contrário. Os símbolos e abreviaturas não indicados a seguir, utilizados pontualmente no texto, são definidos quando ocorrem. Os índices 1 e 2 indicam, respetivamente, as condições no início e no final de um segmento. A sobreposição de uma barra indica valores médios do segmento, isto é, a média dos valores inicial e final.

a

Aceleração média (ft/s2);

amax

Aceleração máxima disponível (ft/s2);

A, B, C, D

Coeficientes dos flaps;

E, F, GA,B, H

Coeficientes da força propulsora do motor;

Fn

Força propulsora líquida por motor (lbf);

Fn/δ

Força propulsora líquida corrigida por motor (lbf);

G

Gradiente de subida;

G′

Gradiente de subida com perda de um motor;

GR

Gradiente médio da pista (um valor positivo corresponde a uma subida);

g

Aceleração da gravidade (ft/s2);

ISA

Atmosfera padrão internacional;

N*

Número de motores que exercem força propulsora;

R

Razão entre o arrasto e a sustentação, CD/CL ;

ROC

Velocidade ascensional no segmento (ft/min);

s

Distância percorrida no solo ao longo da rota no solo (ft);

sTO8

Distância de descolagem com vento frontal de 8 nós (ft);

sTOG

Distância de descolagem corrigida em função de w e GR (ft);

sTOw

Distância de descolagem com vento frontal de velocidade w (ft);

T

Temperatura do ar (°C);

TB

Limiar de temperatura (°C);

V

Velocidade em relação ao solo (kt);

VC

Velocidade em relação ao ar calibrada (kt);

VT

Velocidade real em relação ao ar (kt);

W

Peso da aeronave (lb);

w

Velocidade do vento frontal (kt);

Δs

Projeção na rota no solo do comprimento do segmento, sem vento (ft);

Δsw

Projeção na rota no solo do comprimento do segmento, corrigida em função do vento frontal (ft);

δ

p/po , razão entre a pressão atmosférica ambiente à altitude da aeronave e a pressão atmosférica normalizada ao nível médio das águas do mar: po  = 101,325 kPa (ou 1 013,25 mb);

ε

Ângulo de pranchamento (radianos);

γ

Ângulo de subida/descida (radianos);

θ

razão (T + 273,15)/(T0 + 273,15) entre a temperatura do ar à altitude da aeronave e a temperatura normalizada do ar ao nível médio das águas do mar: T0 = 15,0 °C;

σ *

ρ/ρ0, razão entre a densidade do ar em altitude e a densidade do ar ao nível médio das águas do mar (igualmente σ = δ/θ).

B1   INTRODUÇÃO

Síntese da trajetória de voo

Em linhas gerais, este apêndice recomenda procedimentos de cálculo de perfis de voo de aeronaves, com base em determinados parâmetros aerodinâmicos e dos motores, no peso da aeronave, nas condições atmosféricas, na rota no solo e nos procedimentos operacionais (configuração de voo, regulação de potência, velocidade de progressão, velocidade vertical etc.). Os procedimentos operacionais são descritos por uma série de ações de pilotagem, que definem como se voa segundo o perfil correspondente.

O perfil de voo de descolagem ou de aproximação é representado por uma série de segmentos retilíneos cujas extremidades se designam por pontos de perfil. Calcula-se recorrendo a equações aerodinâmicas e de força propulsora que contêm numerosos coeficientes e constantes, os quais têm de estar disponíveis para a combinação de estrutura de aeronave e motor em causa. Este processo de cálculo é referido no texto como o processo de síntese da trajetória de voo.

Com exceção dos parâmetros de desempenho da aeronave, que podem ser obtidos na base de dados ANP, essas equações necessitam da especificação 1) do peso total da aeronave, 2) do número de motores, 3) da temperatura do ar, 4) da elevação da pista e 5) das ações de pilotagem (expressas em termos de regulação de potência, de ângulo de deflexão dos flaps, de velocidade em relação ao ar e, durante a aceleração, do valor médio da velocidade ascensional ou de descida) correspondentes a cada segmento da descolagem ou da aproximação. Classifica-se, em seguida, cada segmento como rolagem, descolagem ou aterragem, subida a velocidade constante, redução de potência, subida em aceleração, com ou sem recolha dos flaps, descida, com ou sem desaceleração e/ou extensão dos flaps, ou aproximação final para aterragem. Constrói-se o perfil de voo passo a passo, considerando os parâmetros iniciais de cada segmento iguais aos parâmetros finais do segmento anterior.

Os parâmetros de desempenho aerodinâmico constantes da base de dados ANP visam proporcionar representações razoavelmente exatas das trajetórias de voo reais das aeronaves nas condições de referência especificadas (ver o ponto 2.7.6 do texto principal). Porém, os parâmetros aerodinâmicos e os coeficientes dos motores revelaram-se adequados para temperaturas do ar até 43 °C, altitudes de aeroportos até 4 000  pés e toda a gama de pesos especificada na base de dados ANP. Por conseguinte, as equações podem ser utilizadas para calcular trajetórias de voo noutras condições, isto é, peso da aeronave, velocidade do vento, temperatura do ar e elevação da pista (pressão atmosférica) diferentes dos valores de referência, em geral com exatidão suficiente para calcular as curvas dos níveis sonoros médios em volta dos aeroportos.

A secção B-4 explica de que modo se têm em conta, no caso das partidas, os efeitos do voo em curva. Pode assim ter-se em conta o ângulo de pranchamento no cálculo dos efeitos da diretividade lateral (efeitos da implantação). Por outro lado, nas viragens, os gradientes de subida normalmente decrescem, em função do raio da curva e da velocidade do avião. (Os efeitos das viragens durante a aproximação para aterragem são mais complexos e ainda não são abrangidos. Porém, raramente influenciam de modo significativo as curvas de ruído.)

As secções B-5 a B-9 descrevem a metodologia recomendada para gerar perfis de voo de partida a partir dos coeficientes da base de dados ANP e das ações de pilotagem.

As secções B-10 e B-11 descrevem a metodologia utilizada para gerar perfis de voo de aproximação a partir dos coeficientes da base de dados ANP e dos procedimentos de voo.

A secção B-12 apresenta exemplos concretos dos cálculos.

Apresentam-se séries distintas de equações para determinar a força propulsora líquida gerada pelos motores de reação e pelos motores a hélice. A menos que se indique o contrário, as equações relativas ao desempenho aerodinâmico das aeronaves aplicam-se indistintamente aos aparelhos com motores de reação e aos aparelhos com motores a hélice.

Os símbolos matemáticos utilizados foram definidos no início deste apêndice e/ou são-no quando da primeira ocorrência no texto. Em todas as equações, é evidente que as unidades dos coeficientes e constantes têm de ser coerentes com as unidades dos parâmetros e variáveis correspondentes. Por razões de coerência com a base de dados ANP, seguem-se neste apêndice as convenções da engenharia do desempenho de aeronaves: distâncias e alturas em pés (ft), velocidades em nós (kt), massas em libras (lb), forças em libras-força (força propulsora líquida corrigida para temperaturas elevadas) e assim por diante; no entanto, algumas unidades de medida (por exemplo as relativas à atmosfera) são as do Sistema Internacional. Ao adaptarem as equações às suas necessidades, os construtores de modelos que utilizem outros sistemas de unidades devem ter o maior cuidado na aplicação de fatores de conversão adequados.

Análise da trajetória de voo

Em algumas aplicações de modelos, as informações relativas à trajetória de voo surgem, não como ações de pilotagem, mas como coordenadas de posição e tempo, normalmente determinadas por análise de dados de radar. Este assunto é tratado no ponto 2.7.7 do texto principal. Nesse caso, as equações apresentadas neste apêndice são utilizadas «em sentido contrário»: determinam-se os parâmetros da força propulsora dos motores a partir do movimento da aeronave e não o contrário. Em geral, depois de extraídos valores médios dos dados da trajetória de voo e de reduzidos esses valores à forma de segmentos, cada um dos quais classificado em termos de subida ou descida, de aceleração ou desaceleração e de variações de força propulsora e posição dos flaps, este processo é relativamente simples em comparação com a síntese, que, muitas vezes, implica processos iterativos.

B2   FORÇA PROPULSORA DOS MOTORES

A força de propulsão gerada por cada motor é uma das cinco quantidades que é necessário definir no final de cada segmento da trajetória de voo (as outras são a altura, a velocidade, a regulação de potência e o ângulo de pranchamento). A força propulsora líquida representa a componente da força propulsora bruta dos motores disponível para propulsão. Para os cálculos aerodinâmicos e acústicos, a força propulsora líquida reporta-se à pressão atmosférica normal ao nível médio das águas do mar. Trata-se da força propulsora líquida corrigida, Fn /δ.

Corresponde à força propulsora líquida disponível quando a aeronave opera a uma determinada força propulsora nominal ou à força propulsora líquida resultante da regulação do parâmetro de regulação da força propulsora num valor determinado. No caso dos motores dos tipos turborreator e turboventilador em funcionamento a uma determinada potência nominal, a força propulsora líquida corrigida é dada pela seguinte equação:



Fn = E + F · Vc + GA· h + GB· h2 + H · T

(B-1)

em que:

Fn

é a força propulsora líquida por motor (lbf);

δ

é a razão entre a pressão atmosférica ambiente à altitude da aeronave e a pressão atmosférica normal ao nível médio das águas do mar, isto é, 101,325 kPa (ou 1 013,25 mb) [ref.a 1];

Fn/δ

é a força propulsora líquida corrigida por motor (lbf);

VC

é a velocidade em relação ao ar calibrada (kt);

T

é a temperatura ambiente do ar no qual a aeronave opera (°C);

E, F, GA, GB, H

são constantes ou coeficientes da força propulsora do motor para temperaturas inferiores à temperatura de limitação de regime do motor e correspondem à força propulsora nominal utilizada (no segmento em causa da trajetória de descolagem/subida ou aproximação) (lb.s/ft, lb/ft, lb/ft2, lb/°C); podem ser obtidos da base de dados ANP.

A base de dados ANP também contém dados que permitem calcular forças propulsoras não-nominais em função de um parâmetro de regulação da força propulsora. Alguns construtores de aviões definem este parâmetro como sendo a razão de pressões do motor, EPR, outros como sendo a velocidade de rotação do rotor de baixa pressão ou a velocidade da ventoinha, N1 . Quando se trata do parâmetro EPR, a equação B-1 é substituída pela seguinte:



Fn = E + F · VC + GA · h + GB · h2 + H · T + K1 · EPR + K2 · EPR2

(B-2)

em que K 1 e K 2 são coeficientes, extraídos da base de dados ANP, que relacionam a força propulsora líquida corrigida e a razão de pressões do motor na vizinhança da razão de pressões em causa, para o número Mach da aeronave especificado.

Se o parâmetro utilizado pelos pilotos para regular a força propulsora for a velocidade de rotação do motor, N1 , a equação geral da força propulsora passa a ter a seguinte forma:



image

(B-3)

em que:

N1

é a velocidade de rotação do compressor (ou ventoinha) de baixa pressão e dos estágios da turbina do motor ( %);

q

é a razão (T + 273)/288,15 entre a temperatura total absoluta na admissão de ar do motor e a temperatura normal absoluta do ar ao nível médio das águas do mar [ref.a 1];

image

é velocidade de rotação do rotor de baixa pressão corrigida ( %); e

K3, K4

são constantes determinadas a partir de dados do motor instalado que abrangem as velocidades N1 em estudo.

Refira-se que, para uma determinada aeronave, os valores de E, F, GA, GB e H nas equações B-2 e B-3 podem ser diferentes dos valores correspondentes na equação B-1.

Nem todos os termos da equação serão sempre significativos. Por exemplo, no caso dos motores com limitação de regime em funcionamento a temperaturas do ar inferiores ao limiar (30 °C é uma temperatura representativa), o termo de temperatura pode não ser necessário. No caso dos motores sem limitação de regime, é necessário ter em conta a temperatura ambiente ao definir uma força propulsora nominal. Acima da temperatura de limitação de regime do motor, é necessário utilizar uma série diferente de coeficientes de força propulsora nominal do motor – E, F, GA, GB e H) high – para determinar o nível de força propulsora disponível. A prática normal consiste então em calcular Fn /d utilizando os coeficientes para baixas temperaturas e os coeficientes para altas temperaturas e em utilizar o nível de força propulsora mais elevado para temperaturas abaixo da temperatura de limitação de regime e o nível de força propulsora mais baixo para temperaturas acima da temperatura de limitação de regime.

Quando apenas se dispõe de coeficientes de força propulsora para baixas temperaturas, pode utilizar-se a seguinte relação:



(Fn/δ)high = F · VC + (E + H · TB )·(1 – 0,006 · T)/(1 – 0,006 · TB )

(B-4)

em que:

(Fn /δ) high

é a força propulsora líquida corrigida para temperaturas elevadas (lbf);

TB

é o limiar de temperatura (na falta de um valor definitivo, considera-se um valor predefinido de 30 oC).

A base de dados ANP fornece valores dos coeficientes e constantes das equações B-1 a B-4.

No caso das aeronaves a hélice, obtém-se a força propulsora líquida corrigida por motor a partir de gráficos ou calcula-se a mesma pela seguinte equação:



Fn = (326 · η · Pp/VT )/δ

(B-5)

em que:

η

é a eficiência da hélice correspondente à implantação específica desta e uma função da velocidade de rotação da hélice e da velocidade de voo do avião;

VT

é a velocidade real em relação ao ar (kt);

Pp

é a potência propulsora líquida correspondente a condições de voo determinadas, por exemplo potência máxima de descolagem ou potência máxima de subida (hp).

A base de dados ANP fornece valores dos parâmetros da equação B-5 para regulações de força propulsora máxima na descolagem e na subida.

A velocidade real em relação ao ar, VT , estima-se a partir da velocidade em relação ao ar calibrada, VC , utilizando a seguinte relação:



image

(B-6)

em que σ é a razão entre a densidade do ar à altitude da aeronave e a densidade do ar ao nível médio das águas do mar.

Orientações relativas às operações de descolagem com força propulsora reduzida

É frequente o peso das aeronaves à descolagem ser inferior ao máximo autorizado e/ou o comprimento disponível de pista exceder o mínimo necessário quando se utiliza a força propulsora máxima de descolagem. Nestes casos, é habitual reduzir a força propulsora dos motores para níveis inferiores ao máximo, a fim de prolongar a vida útil dos motores e, por vezes, para reduzir o ruído. A força propulsora dos motores só pode ser reduzida para níveis que mantenham a margem de segurança definida. O processo de cálculo utilizado pelos operadores de linhas aéreas para determinar a redução de força propulsora é regulamentado em conformidade: é um processo complexo que tem em conta numerosos fatores, nomeadamente o peso à descolagem, a temperatura do ar ambiente, as extensões declaradas da pista, a elevação da pista e os critérios de ausência de obstáculos da pista. Por conseguinte, a redução de força propulsora varia de voo para voo.

Uma vez que as operações que decorrem com força propulsora reduzida podem ter efeitos profundos nas curvas de ruído associadas às partidas, os construtores de modelos devem tê-las devidamente em conta e, tendo em vista a obtenção de resultados o mais rigorosos possível, procurar obter aconselhamento prático dos operadores.

Se não for possível obter esse aconselhamento, continua a ser recomendável ter essas operações em conta por outros meios. Na prática, não é possível reproduzir, para efeitos de modelos de ruído, os cálculos efetuados pelos operadores nem esses cálculos seriam consentâneos com as aproximações e simplificações convencionais adotadas nos cálculos de níveis médios de ruído a longo prazo. Dão-se em seguida algumas orientações, como alternativa prática. Importa salientar que estão em curso numerosos estudos neste domínio, pelo que estas orientações podem sofrer alterações.

A análise de dados dos registadores de dados de voo das aeronaves mostrou que o nível de redução da força propulsora se correlaciona fortemente com a razão entre o peso real à descolagem e o peso à descolagem regulamentado, até um limite inferior fixo ( 29 ). Concretamente:



Fn = (Fn) max · W/WRTOW

(B-7)

em que (Fn /δ) max é a força propulsora nominal máxima, W é o peso total real à descolagem e WRTOW é o peso à descolagem regulamentado.

O peso à descolagem regulamentado é o peso máximo à descolagem que pode ser utilizado com segurança, satisfeitos os requisitos de comprimento da pista de descolagem, perda de um motor e ausência de obstáculos. Este peso depende do comprimento disponível de pista, da elevação do aeroporto, da temperatura, do vento frontal e do ângulo dos flaps. Estas informações podem obter-se dos operadores, normalmente com maior facilidade do que dados relativos aos níveis reais de força propulsora reduzida. Outra possibilidade, é calcular esse peso utilizando os dados constantes dos manuais de voo das aeronaves.

Força propulsora reduzida de subida

Quando reduzem a força propulsora à descolagem, é frequente, mas não sistemático, os operadores reduzirem a força propulsora de subida a partir de um nível inferior ao máximo ( 30 ). Esta prática evita situações em que, no final da subida inicial com a força propulsora de descolagem, se tivesse de aumentar a potência, em vez de reduzi-la. Todavia, neste caso é mais difícil estabelecer uma base de entendimento comum. Alguns operadores utilizam níveis fixos abaixo da força propulsora máxima de subida, por vezes designados «subida 1» e «subida 2», reduzindo normalmente a força propulsora de subida em 10 % e 20 %, respetivamente, em relação ao máximo. Recomenda-se que, sempre que se reduza a força propulsora à descolagem, os níveis de força propulsora durante a subida também sejam reduzidos, de 10 %.

B3   PERFIS VERTICAIS DE TEMPERATURA DO AR, PRESSÃO ATMOSFÉRICA, DENSIDADE DO AR E VELOCIDADE DO VENTO

Para os efeitos deste documento, considera-se que a variação da temperatura, da pressão e da densidade com a altura acima do nível médio das águas do mar é a correspondente à atmosfera padrão internacional. As metodologias adiante descritas foram validadas para altitudes de aeroportos até 4 000  pés acima do nível do mar e temperaturas do ar até 43 °C (109 °F).

Embora, na realidade, a velocidade média do vento varie com a altura e ao longo do tempo, normalmente é inviável ter estas variações em conta nos modelos de curvas de ruído. Em vez disso, as equações de desempenho em voo a seguir apresentadas baseiam-se na hipótese comum de que o voo da aeronave se realiza sempre diretamente contra vento frontal (predefinido) de 8 nós, independentemente do rumo seguido (sendo que a velocidade média do vento não é tida explicitamente em conta nos cálculos de propagação sonora). Indicam-se métodos de adaptação dos resultados a outras velocidades do vento.

B4   EFEITOS DAS VIRAGENS

O restante deste apêndice explica como se calculam as propriedades necessárias dos segmentos traçados entre os pontos de perfil s, z que definem a trajetória de voo bidimensional no plano vertical acima da rota no solo. Definem-se os segmentos sequencialmente, no sentido do movimento. No final de cada segmento (ou no início da rolagem para descolagem, no caso do primeiro segmento das partidas), no qual se definem os parâmetros operacionais e a próxima ação de pilotagem, é necessário calcular o ângulo de subida e a distância percorrida pela aeronave na sua trajetória até ao ponto em que se atinge(m) a altura e/ou velocidade requerida(s).

Se a trajetória for retilínea, essa distância será coberta por um único segmento de perfil, cuja geometria pode determinar-se diretamente (embora, por vezes, com um certo grau de iteração). Porém, caso se inicie ou termine uma viragem, ou varie o raio ou a direção de viragem, antes de se atingirem as condições finais requeridas, apenas um segmento não será suficiente, porque o arrasto e a sustentação da aeronave variam com o ângulo de pranchamento. A fim de ter em conta os efeitos da viragem na subida, são necessários segmentos de perfil adicionais para traduzir a ação de pilotagem, como se explica a seguir.

O traçado da rota no solo é descrito no ponto 2.7.13 do texto principal. Faz-se independentemente de qualquer perfil de voo da aeronave, embora tendo o cuidado de não incluir curvas que não pudessem ser percorridas em voo devido aos condicionalismos operacionais normais. Porém, como é afetado pelas viragens, o perfil de voo – altura e velocidade em função da distância percorrida na rota no solo – não pode ser determinado independentemente da rota no solo.

Para manter a velocidade numa curva, é necessário aumentar a sustentação aerodinâmica das asas, a fim de contrabalançar a força centrífuga e o peso da aeronave. Daí resulta um aumento do arrasto e, consequentemente, é necessária maior força propulsora. Os efeitos da viragem exprimem-se nas equações de desempenho sob a forma de funções do ângulo de pranchamento, ε, o qual, no caso de uma aeronave em voo plano que curve a velocidade constante numa trajetória de arco de círculo, é dado por:



 

image

(B-8)

em que:

V

é a velocidade em relação ao solo (kt);

 

r

é o raio de viragem (ft);

e

g

é a aceleração da gravidade (ft/s2).

Considera-se que todas as curvas têm raio constante e não se têm em conta os efeitos de segunda ordem associados às trajetórias de voo não-planas. Os ângulos de pranchamento baseiam-se unicamente no raio de viragem, ε, da rota no solo.

Para traduzir uma ação de pilotagem, calcula-se primeiro um segmento de perfil provisório, utilizando o ângulo de pranchamento, ε, no ponto inicial – definido pela equação B-8 em função do raio, ε, do segmento de rota. Se o comprimento assim calculado do segmento provisório for tal que o segmento não cruza o início ou o final de nenhuma curva, confirma-se o segmento provisório e passa-se à etapa seguinte.

Porém, se o segmento provisório cruzar um ou mais inícios ou finais de curvas (pontos onde ε varia) ( 31 ), determinam-se por interpolação os parâmetros de voo no primeiro desses pontos (ver o ponto 2.7.13) – parâmetros esses que, juntamente com as suas coordenadas, passam a ser considerados valores de ponto final – e trunca-se o segmento. Aplica-se em seguida, a partir desse ponto, a segunda parte da ação de pilotagem, admitindo de novo, a título provisório, que a mesma pode ser completada num único segmento com as mesmas condições finais definidas à partida, mas com o novo ponto inicial e o novo ângulo de pranchamento. Se este segundo segmento cruzar outra variação de direção/raio de viragem, será necessário um terceiro segmento – e assim por diante, até se atingirem as condições finais.

Método aproximado

É evidente que a contabilização completa dos efeitos das curvas como se referiu implicaria grande complexidade de cálculo, pois é necessário calcular separadamente o perfil de subida de cada aeronave para cada rota no solo que a mesma percorra. Porém, as variações causadas pelas viragens no perfil vertical têm, normalmente, uma influência nas curvas de ruído substancialmente menor do que as variações de ângulo de pranchamento. Por isso, alguns utilizadores do modelo podem preferir evitar maior complexidade – embora com alguma perda de rigor –, não considerando os efeitos das viragens nos perfis, mas sem negligenciar os efeitos do ângulo de pranchamento no cálculo da emissão sonora lateral (ver o ponto 2.7.19). Com esta aproximação, calculam-se uma única vez os pontos de perfil correspondentes a uma determinada operação de uma aeronave, considerando uma rota no solo retilínea (para a qual ε = 0).

B5   ROLAGEM PARA DESCOLAGEM

A força de propulsão aplicada durante a descolagem acelera o avião ao longo da pista até à descolagem se consumar. Considera-se então que a velocidade em relação ao ar calibrada se mantém constante na parte inicial da subida. Considera-se ainda que o trem de aterragem, se for retrátil, é recolhido pouco depois da descolagem.

Para os efeitos deste documento, considera-se uma aproximação da rolagem real para descolagem, que consiste numa distância equivalente de descolagem (contra vento frontal à velocidade predefinida de 8 nós), sTO8 , definida conforme se ilustra na figura B-1 e correspondente à distância percorrida ao longo da pista entre o ponto de destravagem e o ponto no qual o prolongamento retilíneo da trajetória de voo da subida inicial com o trem de aterragem recolhido interseta a pista.

Figura B-1

Distância equivalente de descolagem

image

Numa pista plana, a distância equivalente de rolagem para descolagem, sTO8 , é determinada em pés do seguinte modo:



image

(B-9)

em que:

B8

é um coeficiente adequado para uma determinada combinação aeronave/deflexão dos flaps para as condições de referência da atmosfera-padrão internacional e um vento frontal de 8 nós (ft/lbf);

W

é o peso total do avião no momento da destravagem (lbf);

N

é o número de motores geradores de força propulsora.

Nota: Uma vez que a equação B-9 tem em conta a variação da força propulsora com a velocidade em relação ao ar e a elevação da pista, para uma dada aeronave o coeficiente B8 depende apenas da deflexão dos flaps.

Se a velocidade do vento frontal a considerar não for a velocidade predefinida de 8 nós, corrige-se a distância de rolagem para descolagem do seguinte modo:



image

(B-10)

em que:

STOw

é a distância de rolagem para descolagem corrigida para a velocidade do vento frontal w (ft);

VC

é (nesta equação) a velocidade calibrada à rotação de descolagem (kt);

w

é a velocidade do vento frontal (kt).

Também se corrige a distância de rolagem para descolagem em função do gradiente da pista, do seguinte modo:



image

(B-11)

em que:

STOG

é a distância de rolagem para descolagem (ft) corrigida em função da velocidade do vento frontal e do gradiente da pista;

a

é a aceleração média ao longo da pista, dada por
image (ft/s2);

GR

é o gradiente da pista (positivo se a descolagem for a subir).

B6   SUBIDA A VELOCIDADE CONSTANTE

Define-se este tipo de segmento através da velocidade da aeronave em relação ao ar calibrada, da regulação dos flaps e da altura e do ângulo de pranchamento no final do segmento, juntamente com a velocidade do vento frontal (predefinida em 8 nós). Como para qualquer segmento, consideram-se os parâmetros iniciais do segmento, incluindo a força propulsora líquida corrigida, iguais aos parâmetros finais do segmento anterior, sem descontinuidades (exceto de ângulo dos flaps e de ângulo de pranchamento, que, nestes cálculos, se permite que variem gradualmente). Começa-se por calcular as forças propulsoras líquidas no final de cada segmento, recorrendo à equação adequada da série B-1 a B-5. O ângulo médio de subida, g (ver a figura B-1), é então dado pela seguinte equação:



image

(B-12)

na qual as barras sobrepostas indicam os valores a meio do segmento (média dos valores correspondentes aos pontos inicial e final, geralmente correspondente aos valores a meio do segmento) e

K

é uma constante dependente da velocidade, igual a 1,01 quando VC  ≤ 200 kt e a 0,95 nos outros casos. Esta constante dá conta dos efeitos, no gradiente de subida, da subida contra vento frontal de 8 nós, assim como da aceleração inerente às subidas com velocidade em relação ao ar calibrada constante (a velocidade real aumenta à medida que a densidade do ar diminui com a altura);

R

é a razão entre o coeficiente de arrasto da aeronave e o coeficiente de sustentação desta adequado à regulação dos flaps em causa. Considera-se que o trem de aterragem está recolhido;

ε

é o ângulo de pranchamento (radianos).

Corrige-se o ângulo de subida em função da velocidade do vento frontal, w, do seguinte modo:



image

(B-13)

em que γ w é o ângulo de subida médio corrigido em função da velocidade do vento frontal.

A distância, Δs, que a aeronave percorre ao longo da rota no solo ao subir, com o ângulo γ w , de uma altitude inicial h 1 até uma altitude final h 2 é dada por:



image

(B-14)

Regra geral, há duas fases distintas num perfil de partida nas quais a subida decorre a velocidade em relação ao ar constante. A primeira, por vezes designada por segmento de subida inicial, ocorre imediatamente após a descolagem e durante a mesma os requisitos de segurança exigem que a velocidade da aeronave em relação ao ar seja, no mínimo, a velocidade de descolagem de segurança. Esta velocidade está regulamentada e, em operação normal, deve ser alcançada, no máximo, 35 pés acima da pista. Todavia, é prática corrente manter uma velocidade de subida inicial ligeiramente acima da velocidade de descolagem de segurança, normalmente mais 10 a 20 nós, pois este procedimento tende a melhorar o gradiente de subida inicial. A segunda fase ocorre depois da recolha dos flaps e da aceleração inicial e é designada por continuação da subida.

Durante a subida inicial, a velocidade da aeronave em relação ao ar depende da regulação dos flaps na descolagem e do peso total do aparelho. Para calcular a velocidade de subida inicial calibrada, VCTO , utiliza-se a seguinte aproximação de primeira ordem:



image

(B-15)

na qual C é um coeficiente adequado à regulação dos flaps, obtido da base de dados ANP (kt/Ölbf).

Para a continuação da subida depois da aceleração, a velocidade em relação ao ar calibrada é um parâmetro a determinar pelo utilizador.

B7   REDUÇÃO DA POTÊNCIA (SEGMENTO DE TRANSIÇÃO)

A potência regulada para a descolagem é reduzida após a descolagem para prolongar a vida útil dos motores e, com frequência, para diminuir o ruído em certas zonas. A força propulsora é normalmente reduzida durante um segmento de subida a velocidade constante (secção B6) ou durante um segmento de aceleração (secção B8). Como se trata de um processo relativamente rápido, que normalmente dura 3 a 5 segundos, esta redução é traduzida no modelo acrescentando um «segmento de transição» ao segmento primário. Em geral, considera-se que corresponde a uma distância horizontal de 1 000 pés (305 m) percorrida no solo.

Redução da força propulsora

Em operações normais, reduz-se a força propulsora dos motores à regulação máxima de força propulsora de subida. Ao contrário do que se passa com a força propulsora de descolagem, pode manter-se a força propulsora de subida indefinidamente – na prática, em geral, até a aeronave atingir a altitude inicial de cruzeiro. Determina-se o nível máximo de força propulsora de subida por meio da equação B-1, utilizando os coeficientes de força propulsora máxima fornecidos pelo construtor. Todavia, para reduzir o ruído, pode ser necessária uma redução suplementar («aumentada») de força propulsora (por vezes designada em inglês por «deep cutback»). Por razões de segurança, a redução máxima de força propulsora está limitada a uma quantidade condicionada pelo desempenho do avião e pelo número de motores ( 32 ).

O nível mínimo de «força propulsora reduzida» é, por vezes, designado por «força propulsora reduzida com perda de um motor»:



image

(B-16)

em que:

δ2

é a razão de pressões à altitude h2;

G′

é o gradiente de subida com perda de um motor, em percentagem:

= 0 % aeronaves equipadas com sistemas de restabelecimento automático da força propulsora; caso contrário:

= 1,2 % bimotores,

= 1,5 % trimotores,

= 1,7 % quadrimotores.

Segmento de subida a velocidade constante com redução de força propulsora

Para calcular o gradiente do segmento de subida utiliza-se a equação B-12, sendo a força propulsora calculada pela equação B-1, utilizando os coeficientes máximos de subida, ou pela equação B-16, havendo redução de força propulsora. Em seguida, subdivide-se o segmento de subida em dois subsegmentos, ambos com o mesmo ângulo de subida. Este procedimento é ilustrado na figura B-2.

Figura B-2

Segmento de subida a velocidade constante com redução de força propulsora (ilustração fora de escala)

image

Ao primeiro subsegmento faz-se corresponder uma distância no solo de 1 000 pés (304 m), sendo que, no final dos 1 000  pés, se faz corresponder a força propulsora líquida corrigida por motor ao valor reduzido. (Se a distância horizontal original for inferior a 2 000  pés, utiliza-se metade desse segmento para reduzir a força propulsora.) A força propulsora final do segundo subsegmento também se faz corresponder à força propulsora reduzida. Portanto, no segundo subsegmento o voo decorre sob força propulsora constante.

B8   SUBIDA EM ACELERAÇÃO E RECOLHA DOS FLAPS

Esta fase segue-se normalmente à subida inicial. Tal como para todos os segmentos de voo, a altitude, h1 , a velocidade real em relação ao ar, VT 1, e a força propulsora, (Fn /δ)1, do ponto inicial são as correspondentes ao final do segmento anterior. A velocidade em relação ao ar calibrada no ponto final, VC 2, e a velocidade ascensional, ROC, média são parâmetros a determinar pelo utilizador (o ângulo de pranchamento, ε, é função da velocidade e do raio de viragem). Dado que são interdependentes, a altitude final, h 2, a velocidade real em relação ao ar final, VT 2, a força propulsora final, (Fn )2 , e o comprimento de rota no solo correspondente ao segmento, Δs, têm de ser calculados por iteração. A altitude final, h 2, é estimada inicialmente e, em seguida, é recalculada repetidamente, por meio das equações B-16 e B-17, até a diferença entre estimativas sucessivas ser inferior a uma tolerância especificada, por exemplo um pé (1 ft). Uma estimativa inicial prática é h 2 = h 1 + 250 ft.

Estima-se o comprimento de rota no solo correspondente ao segmento (distância percorrida na horizontal) do seguinte modo:



image

(B-17)

em que:

0,95

é um fator que dá conta do efeito do vento frontal de 8 kt numa subida à velocidade de 160 kt;

k

é uma constante de conversão de nós (kt) em ft/s (1,688 ft/s por kt);

VT 2

é a velocidade real em relação ao ar no final do segmento (kt):

image

em que σ2 é a razão de densidades do ar à altitude final h 2;

amax

é a aceleração máxima em voo plano (ft/s2)

=image

G

é o gradiente de subida,image

em que ROC é a velocidade ascensional (ft/min).

Utilizando a estimativa assim obtida de Δs, volta a estimar-se a altitude final, h 2′ do seguinte modo:



h2 = h 1 + s · G/0,95

(B-18)

Enquanto o erro
image for superior à tolerância admitida, repetem-se as etapas B-17 e B-18 utilizando os valores de altitude, h 2, velocidade real em relação ao ar, VT 2, e força propulsora líquida corrigida por motor, (Fn /δ)2, correspondentes ao final do segmento obtidos na última iteração. Quando o erro for inferior à tolerância admitida, dá-se por concluído o ciclo iterativo e define-se o segmento de aceleração por meio dos valores finais correspondentes ao fim do segmento.

Nota: Se, durante o processo iterativo, (amax – G · g) < 0,02g, a aceleração pode ser demasiado fraca para se atingir a velocidade VC 2 pretendida numa distância razoável. Nessa eventualidade, pode limitar-se o gradiente de subida a G = amax/ g – 0,02, na realidade reduzindo a velocidade ascensional pretendida de modo a manter uma aceleração aceitável. Se G < 0,01, deve concluir-se pela inexistência de força propulsora suficiente para obter a aceleração e a velocidade ascensional especificadas. Nesse caso, dão-se os cálculos por terminados e há que rever as etapas do processo ( 33 ).

Corrige-se o comprimento do segmento de aceleração em função da velocidade do vento frontal, w, do seguinte modo:



image

(B-19)

Segmento de aceleração com redução de força propulsora

Incorpora-se uma redução de força propulsora num segmento de aceleração do mesmo modo que num segmento de velocidade constante: convertendo a parte inicial num segmento de transição. Calcula-se o nível da força propulsora reduzida pelo mesmo processo utilizado para a redução da força propulsora em segmentos de velocidade constante, utilizando unicamente a equação B-1. Note-se que, em geral, não é possível acelerar e subir mantendo ao mesmo tempo a força propulsora mínima com perda de um motor. Define-se uma distância no solo de 1 000  pés (305 m) para a transição de força propulsora, sendo que, no final dos 1 000  pés, se faz corresponder a força propulsora líquida corrigida por motor ao valor reduzido. Determina-se por iteração a velocidade no final desse subsegmento de 1 000  pés. (Se a distância horizontal original for inferior a 2 000  pés, utiliza-se metade desse segmento para a variação de força propulsora.) A força propulsora final do segundo subsegmento também se faz corresponder à força propulsora reduzida. Portanto, no segundo subsegmento o voo decorre sob força propulsora constante.

B9   SEGMENTOS ADICIONAIS DE SUBIDA EM ACELERAÇÃO APÓS RECOLHA DOS FLAPS

Se forem incluídos segmentos de aceleração adicionais na trajetória de voo ascensional, voltam a utilizar-se as equações B-12 a B-19 para calcular a distância percorrida ao longo da rota no solo, o ângulo de subida médio e o ganho de altitude correspondentes a cada segmento. Como anteriormente, a altura final do segmento é estimada por iteração.

B10   DESCIDA E DESACELERAÇÃO

No voo de aproximação, normalmente a aeronave tem de descer e de desacelerar, em preparação para o segmento de aproximação final, no qual é configurada com os flaps regulados para a aproximação e o trem de aterragem extraído. A mecânica de voo é idêntica à da partida. A diferença principal é que, normalmente, se conhece o perfil de altura e velocidade, sendo necessário estimar os níveis de força propulsora dos motores para cada segmento. A equação básica de equilíbrio de forças é a seguinte:



image

(B-20)

Pode utilizar-se a equação B-20 de duas maneiras. Na primeira, podem definir-se a velocidade da aeronave no início e no final do segmento, bem como um ângulo de descida (ou a distância em segmento plano) e as altitudes inicial e final do segmento. Neste caso, pode calcular-se a desaceleração do seguinte modo:



image

(B-21)

em que Δs é a distância percorrida ao longo da rota no solo e V 1 e V 2 são as velocidades inicial e final em relação ao solo, calculadas do seguinte modo:



image

(B-22)

As equações B-20, B-21 e B-22 confirmam que, quando em desaceleração ao longo de uma determinada distância a uma velocidade de descida constante, um vento frontal mais forte exigirá mais força propulsora para manter a mesma desaceleração, ao passo que vento pela cauda necessitará de menos força propulsora para manter a mesma desaceleração.

Na prática, a maior parte, senão todas as desacelerações durante voos de aproximação decorrem com a força propulsora correspondente à potência mínima regulável dos motores («idle thrust»). Portanto, na segunda forma de aplicação da equação B-20, considera-se a força propulsora correspondente à potência mínima regulável dos motores e resolve-se a equação iterativamente, a fim de determinar 1) a desaceleração e 2) a altura no final do segmento de desaceleração – de modo análogo ao utilizado para os segmentos de aceleração da partida. Neste caso, a distância de desaceleração pode ser muito diferente com ventos frontais ou pela retaguarda, sendo por vezes necessário reduzir o ângulo de descida para obter resultados aceitáveis.

Para a maior parte das aeronaves, a força propulsora correspondente à potência mínima regulável dos motores não é zero e, em muitos casos, depende da velocidade de voo. Por conseguinte, determina-se a desaceleração a partir da equação B-20 inserindo um valor de força propulsora correspondente à potência mínima regulável dos motores calculado por meio de uma equação do seguinte tipo:



(Fn /δ) idle = Eidle + Fidle · VC + GA,idle · h + GB,idle · h2 + Hidle · T

(B-23)

em que (Eidle, Fidle, GA,idle, GB,idle e Hidle ) são coeficientes de força propulsora correspondentes à potência mínima regulável do motor disponíveis na base de dados ANP.

B11   APROXIMAÇÃO PARA ATERRAGEM

A velocidade em relação ao ar calibrada de aproximação para aterragem, VCA , relaciona-se com o peso total à aterragem por uma equação análoga à equação B-11:



image

(B-24)

em que o coeficiente D (kt/Ölbf) corresponde à regulação dos flaps para aterragem.

Calcula-se a força propulsora líquida corrigida por motor durante a descida ao longo da rampa de aproximação em planeio resolvendo a equação B-12 para o peso à aterragem, W, e uma razão entre o arrasto e a sustentação, R, adequada à regulação dos flaps com o trem de aterragem extraído. A regulação dos flaps deve ser a normalmente utilizada na realidade. Durante a aproximação para aterragem, pode considerar-se constante o ângulo, γ, da rampa de planeio. Nas aeronaves com motores de reação e nas aeronaves multimotoras a hélice, g é normalmente de – 3.° Nos monomotores a hélice, g é normalmente de – 5°.

Calcula-se o valor médio da força propulsora líquida corrigida invertendo a equação B-12 e utilizando K = 1,03 para ter em conta a desaceleração inerente ao voo em trajetória descendente, contra vento frontal de referência de 8 nós, à velocidade em relação ao ar calibrada constante dada pela equação B-24; ou seja:



image

(B-25)

Para ventos frontais de velocidade diferente de 8 nós, o valor médio da força propulsora líquida corrigida passa a ser o seguinte:



image

(B-26)

A distância percorrida na horizontal é dada por:



image

(B-27)

(valor positivo, pois h1 > h2 e g é negativo).




Apêndice C

Modelos da dispersão lateral das rotas no solo

Recomenda-se que, na falta de dados de radar, se estabeleça um modelo da dispersão lateral das rotas no solo com base no pressuposto de que a dispersão das correspondentes sub-rotas perpendicularmente à rota central segue uma distribuição normal de Gauss. A experiência tem mostrado a razoabilidade desta hipótese na maior parte dos casos.

Admitindo uma distribuição de Gauss com desvio-padrão S, ilustrada na figura C-1, cerca de 98,8 % dos movimentos ocorrem numa faixa de ± 2,5 × S (ou seja, num feixe de largura 5 × S).

Figura C-1

Subdivisão de uma rota no solo em 7 sub-rotas

(A largura do feixe é de 5 vezes o desvio-padrão da dispersão da rota no solo)

image

Pode normalmente estabelecer-se um modelo adequado de uma distribuição de Gauss utilizando 7 sub-rotas discretas uniformemente espaçadas num feixe compreendido entre ± 2,5×S, conforme se ilustra na figura C-1.

Porém, a adequação da aproximação depende da relação entre a separação das sub-rotas e a altura das aeronaves acima do solo. Podem ocorrer situações em que seja mais adequado um número diferente de sub-rotas (rotas muito concentradas ou muito dispersas). Se o número de sub-rotas for muito reduzido, as curvas de ruído surgem com protuberâncias («fingers»). Os quadros C-1 e C-2 indicam os parâmetros para subdivisões com 5 a 13 sub-rotas. No quadro C-1, indica-se a localização das sub-rotas definidas em cada caso; no quadro C-2, a percentagem de movimentos ao longo de cada sub-rota.



Quadro C-1

Localização de 5, 7, 9, 11 e 13 sub-rotas

[A largura total do feixe (que compreende 98 % dos movimentos) é 5 vezes o desvio-padrão]

Número da sub-rota

Localização das sub-rotas correspondente à subdivisão em

5 sub-rotas

7 sub-rotas

9 sub-rotas

11 sub-rotas

13 sub-rotas

12/13

 

 

 

 

± 2,31·S

10/11

 

 

 

± 2,27·S

± 1,92·S

8/9

 

 

± 2,22·S

± 1,82·S

± 1,54·S

6/7

 

± 2,14·S

± 1,67·S

± 1,36·S

± 1,15·S

4/5

± 2,00·S

± 1,43·S

± 1,11·S

± 0,91·S

± 0,77·S

2/3

± 1,00·S

± 0,71·S

± 0,56·S

± 0,45·S

± 0,38·S

1

0

0

0

0

0



Quadro C-2

Percentagem de movimentos em 5, 7, 9, 11 e 13 sub-rotas

[A largura total do feixe (que compreende 98 % dos movimentos) é 5 vezes o desvio-padrão]

Número da sub-rota

Percentagem de movimentos em cada sub-rota, correspondente à subdivisão em

5 sub-rotas

7 sub-rotas

9 sub-rotas

11 sub-rotas

13 sub-rotas

12/13

 

 

 

 

1,1 %

10/11

 

 

 

1,4 %

2,5 %

8/9

 

 

2,0 %

3,5 %

4,7 %

6/7

 

3,1 %

5,7 %

7,1 %

8,0 %

4/5

6,3 %

10,6 %

12,1 %

12,1 %

11,5 %

2/3

24,4 %

22,2 %

19,1 %

16,6 %

14,4 %

1

38,6 %

28,2 %

22,2 %

18,6 %

15,6 %




Apêndice D

Recálculo de dados NPD para condições distintas das condições de referência

Determina-se a contribuição de cada segmento da trajetória de voo para o nível de ruído recorrendo aos dados NPD constantes da base de dados internacional ANP. Porém, importa referir que esses dados foram normalizados utilizando as taxas médias de atenuação atmosférica definidas pela SAE para a atmosfera AIR-1845. Essas taxas são médias dos valores determinados durante ensaios de certificação de aeronaves no domínio do ruído realizados na Europa e nos E.U.A. A figura D-1 ilustra a grande amplitude de variação das condições atmosféricas (temperatura e humidade relativa) registadas nos ensaios realizados.

Figura D-1

Condições meteorológicas registadas nos ensaios de certificação no domínio do ruído

image

As curvas representadas na figura D-1, calculadas recorrendo ao modelo de atenuação atmosférica normalizada ARP 866A utilizado pelos profissionais do setor, mostram que, na gama de condições experimentais, é de esperar uma variação substancial da absorção de sons de alta frequência (8 kHz). A variação da absorção total seria, porém, bastante menor.

Uma vez que as taxas de atenuação indicadas no quadro D-1 são médias aritméticas, não é possível associar a série completa de dados a uma determinada atmosfera de referência (isto é, com valores fixos de temperatura e humidade relativa). Apenas podem ser encaradas como estando associadas a uma atmosfera puramente teórica – designada por «atmosfera AIR-1845».



Quadro D-1

Taxas médias de atenuação atmosférica utilizadas para normalizar os dados NPD da base de dados ANP

Frequência central da banda de 1/3 de oitava [Hz]

Taxa de atenuação [dB/100 m]

Frequência central da banda de 1/3 de oitava [Hz]

Taxa de atenuação [dB/100 m]

50

0,033

800

0,459

63

0,033

1 000

0,590

80

0,033

1 250

0,754

100

0,066

1 600

0,983

125

0,066

2 000

1,311

160

0,098

2 500

1,705

200

0,131

3 150

2,295

250

0,131

4 000

3,115

315

0,197

5 000

3,607

400

0,230

6 300

5,246

500

0,295

8 000

7,213

630

0,361

10 000

9,836

Pode considerar-se que os coeficientes de atenuação constantes do quadro D-1 são válidos em gamas razoáveis de temperatura e humidade. Todavia, para verificar se são necessários ajustamentos, há que utilizar o modelo ARP-866A para calcular os coeficientes médios de absorção atmosférica correspondentes aos valores médios de temperatura, T, e de humidade relativa, RH, do aeroporto. Se, após comparação dos valores calculados com os constantes do quadro D-1, se considerar serem necessários ajustamentos, deve utilizar-se a metodologia a seguir descrita.

A base de dados ANP fornece os seguintes dados NPD para cada regulação de potência:

 nível sonoro máximo em função da distância oblíqua, Lmax(d);

 nível integrado no tempo em função da distância, LE(d), para a velocidade de referência em relação ao ar;

 espetro sonoro de referência não-ponderado para uma distância oblíqua de 305 m (1 000  ft), Ln,ref(dref), em que n é a banda de frequências (compreendida entre 1 e 24, para bandas de 1/3 de oitava com frequência central entre 50 Hz e 10 kHz).

Todos os dados estão normalizados em relação à atmosfera AIR-1845.

O ajustamento das curvas NPD às condições T e RH especificadas pelo utilizador decorre em três etapas:

1. Em primeiro lugar, corrige-se o espetro de referência para remover a atenuação atmosférica α n,ref correspondente à atmosfera AIR-1845 da SAE:(D-1)



Ln(dref) = Ln,ref(dref) + αn,ref · dref

(D-1)

em que Ln(dref) é o espetro não atenuado correspondente a dref = 305 m e α n,ref é o coeficiente de absorção atmosférica correspondente à banda de frequências n constante do quadro D-1 (mas expresso em dB/m).

2. Em seguida, ajusta-se o espetro corrigido a cada uma das dez distâncias-padrão NPD, di, utilizando num caso (i) as taxas de atenuação correspondentes à atmosfera AIR-1845 da SAE e no outro (ii) as taxas de atenuação correspondentes à atmosfera especificada pelo utilizador (com base no documento ARP-866A da SAE).

i) Caso da atmosfera AIR-1845 da SAE:



Ln,ref(di) = Ln(dref) – 20,lg(di/dref) – αn,ref · di

(D-2)

ii) Caso da atmosfera especificada pelo utilizador:



Ln,866A(T,RH,di) = Ln(dref) – 20,lg(di/dref) – αn,866A(T,RH) · di

(D-3)

em que α n,866A é o coeficiente de absorção atmosférica correspondente à banda de frequências n (expresso em dB/m), calculado segundo o documento ARP-866A da SAE para a temperatura T e a humidade relativa RH.

3. Para cada distância NPD, di , aplica-se a cada espetro a ponderação A e efetua-se a correspondente soma decibélica, a fim de determinar os níveis com ponderação A resultantes, LA,866A e LA,ref , que em seguida se subtraem aritmeticamente:



image

(D-4)

O incremento ΔL é a diferença entre os valores NPD correspondentes à atmosfera especificada pelo utilizador e os valores NPD correspondentes à atmosfera de referência. É adicionado ao valor NPD da base de dados ANP, a fim de obter dados NPD ajustados.

O ajustamento com ΔL dos valores NPD de Lmax e LE pressupõe, na realidade, que condições atmosféricas diferentes afetam apenas o espetro de referência, não influenciando a evolução do nível em função do tempo. Esta hipótese pode considerar-se válida para as distâncias de propagação e as condições atmosféricas mais comuns.




Apêndice E

Correção do segmento finito

Este apêndice descreve o cálculo da correção do segmento finito e do algoritmo da fração energética conexo referidos no ponto 2.7.19.

E1   GEOMETRIA

O algoritmo de cálculo da fração energética baseia-se na irradiação sonora de uma fonte sonora dipolar a 90° à quarta potência. Esta fonte tem características direcionais que se assemelham às do som emitido pelas aeronaves de motor de reação, pelo menos na região angular que mais influencia os níveis dos acontecimentos sonoros por debaixo e para os lados da trajetória de voo.

Figura E-1

Geometria entre a trajetória de voo e a localização do observador, O

image

A figura E-1 ilustra a geometria da propagação sonora entre a trajetória de voo e o local onde se encontra o observador, O. No ponto P, a aeronave voa a velocidade constante, numa atmosfera uniforme e sem vento, segundo uma trajetória retilínea plana. O ponto da trajetória mais próximo do observador é o ponto Pp . Os parâmetros em causa são os seguintes:

d

distância entre o observador e a aeronave;

dp

distância («distância oblíqua») entre o observador e a trajetória de voo, perpendicularmente a esta;

q

distância entre P e Pp = – V · τ;

V

velocidade da aeronave;

t

momento no qual a aeronave se encontra no ponto P;

tp

momento no qual a aeronave se encontra no ponto de aproximação máxima, Pp ;

τ

tempo de voo = em relação ao tempo no ponto Pp = t – tp;

ψ

ângulo entre a trajetória de voo e o vetor aeronave-observador.

Note-se que, dado que o tempo de voo, τ, relativamente ao ponto de aproximação máxima é negativo quando a aeronave se encontra antes do ponto de observação (como ilustrado na figura E-1), a distância q ao ponto de aproximação máxima é positiva nesse caso. Se a aeronave já tiver ultrapassado o observador, q passa a ter valores negativos.

E2   ESTIMATIVA DA FRAÇÃO ENERGÉTICA

O conceito fundamental associado à fração energética traduz-se na expressão da exposição ao ruído, E, num ponto de observação, proveniente de um segmento P1P2 da trajetória de voo (sendo P1 o ponto inicial e P2 o ponto final), através da multiplicação da exposição, E , correspondente à trajetória infinita percorrida por um fator simples – o fator fração energética, F:



E = F · E

(E-1)

Uma vez que pode exprimir-se a exposição em termos do integral no tempo do nível quadrático médio da pressão sonora (ponderada), ou seja:



image

(E-2)

para calcular E, é necessário exprimir o valor quadrático médio da pressão sonora em função dos parâmetros geométricos e operacionais conhecidos. Para uma fonte dipolar a 90°:



image

(E-3)

em que p 2 e pp 2 são os níveis quadráticos médios observados de pressão sonora gerados pela aeronave ao passar nos pontos P e Pp .

Verificou-se que esta relação relativamente simples proporciona uma boa simulação do ruído gerado pelas aeronaves com motores de reação, mesmo se os mecanismos envolvidos são extremamente complexos. O termo dp 2/d2 na equação E-3 traduz apenas o mecanismo de propagação esférica aplicável a uma fonte pontual, a velocidade do som infinita e a uma atmosfera uniforme e não-dissipativa. Os outros efeitos físicos — diretividade da fonte, velocidade do som finita, absorção atmosférica, efeito de Doppler etc. — são implicitamente abrangidos pelo termo sin2ψ. Este fator faz o valor quadrático médio da pressão sonora decrescer inversamente com d4 , daí a expressão «fonte à quarta potência».

Introduzindo as substituições

image

e

image

pode exprimir-se o valor quadrático médio da pressão sonora em função do tempo (não considerando novamente o tempo de propagação do som):



image

(E-4)

Inserindo esta explicitação na equação E-2 e efetuando a substituição



image

(E-5)

pode exprimir-se do seguinte modo a exposição do observador ao som gerado pela passagem da aeronave no período [τ 1,τ 2]:



image

(E-6)

A solução deste integral é a seguinte:



image

(E-7)

A integração no intervalo [–∞,+∞] (isto é, em toda a trajetória de voo infinita) permite obter a seguinte expressão da exposição total, E :



image

(E-8)

pelo que o termo fração energética da equação E-1 é o seguinte:



image

(E-9)

E3   COERÊNCIA DAS MÉTRICAS DE VALOR MÁXIMO E DE VALOR INTEGRADO NO TEMPO – DISTÂNCIA GRADUADA

Uma das consequências da utilização de um modelo dipolar simples para definir a fração energética é que este modelo implica uma determinada diferença teórica, ΔL, entre os níveis de ruído Lmax e LE do acontecimento. Para garantir coerência interna ao modelo das curva de ruído, essa diferença tem de ser igual à diferença dos valores determinados a partir das curvas NPD. Um problema é que os dados NPD provêm de medições reais do ruído das aeronaves, não necessariamente concordantes com uma teoria simples. A teoria precisa, portanto, que nela seja incorporado um elemento de flexibilidade. Porém, em princípio, as variáveis α 1 e α 2 são determinadas pela geometria e pela velocidade da aeronave, sem restar qualquer outro grau de liberdade. Como se explica a seguir, o recurso ao conceito de distância graduada, d λ, fornece uma solução.

Pode exprimir-se do seguinte modo o nível de exposição LE,∞ tabelado na base de dados ANP em função de dp , para uma velocidade de referência Vref,:



image

(E-10)

em que p 0 é uma pressão de referência padrão e tref é um tempo de referência (= 1 s para o nível de exposição sonora, SEL). Para a velocidade real, V, a expressão é a seguinte:



image

(E-11)

Analogamente, pode exprimir-se o nível máximo do acontecimento, Lmax , do seguinte modo:



image

(E-12)

Para a fonte dipolar, utilizando as equações E-8, E-11 e E-12 e notando que (das equações E-2 e E-8)
image , pode exprimir-se a diferença ΔL do seguinte modo:



image

(E-13)

Este resultado só pode igualar-se ao valor de ΔL determinado a partir dos dados NPD se a distância oblíqua, dp , utilizada para calcular a fração energética for substituída por uma distância graduada, d λ, dada por:



image

(E-14a)

ou



image

, sendo

image

(E-14b)

Substituindo dp por d l na equação E-5 e utilizando a definição q = Vτ constante da figura E-1, podem reescrever-se os parâmetros α1 e α2 da equação E-9 do seguinte modo (sendo q = q 1 no ponto inicial e q – λ = q 2 no ponto final de um segmento de trajetória de voo de comprimento λ):



image

e

image

(E-15)

A necessidade de substituir a distância oblíqua real pela distância graduada diminui a simplicidade do modelo dipolar a 90° à quarta potência. Porém, uma vez que o algoritmo de cálculo da fração energética é calibrado in situ utilizando dados provenientes de medições, pode considerar-se o mesmo semiempírico e não puramente teórico.




Apêndice F

Base de dados para as fontes associadas ao tráfego rodoviário

Este apêndice contém a base de dados para a maior parte das fontes do ruído associado ao tráfego rodoviário. Destina-se a ser utilizado no cálculo do ruído gerado pelo tráfego rodoviário por aplicação do método descrito no ponto 2.2, «Ruído gerado pelo tráfego rodoviário».



Quadro F-1

Coeficientes AR,i,m e BR,i,m para o ruído de rolamento e A P,i,m e B P,i,m para o ruído de propulsão

Categoria

Coeficiente

63

125

250

500

1 000

2 000

4 000

8 000

1

AR

79,7

85,7

84,5

90,2

97,3

93,9

84,1

74,3

BR

30

41,5

38,9

25,7

32,5

37,2

39

40

AP

94,5

89,2

88

85,9

84,2

86,9

83,3

76,1

BP

– 1,3

7,2

7,7

8

8

8

8

8

2

AR

84

88,7

91,5

96,7

97,4

90,9

83,8

80,5

BR

30

35,8

32,6

23,8

30,1

36,2

38,3

40,1

AP

101

96,5

98,8

96,8

98,6

95,2

88,8

82,7

BP

– 1,9

4,7

6,4

6,5

6,5

6,5

6,5

6,5

3

AR

87

91,7

94,1

100,7

100,8

94,3

87,1

82,5

BR

30

33,5

31,3

25,4

31,8

37,1

38,6

40,6

AP

104,4

100,6

101,7

101

100,1

95,9

91,3

85,3

BP

0

3

4,6

5

5

5

5

5

4a

AR

0

0

0

0

0

0

0

0

BR

0

0

0

0

0

0

0

0

AP

88

87,5

89,5

93,7

96,6

98,8

93,9

88,7

BP

4,2

7,4

9,8

11,6

15,7

18,9

20,3

20,6

4b

AR

0

0

0

0

0

0

0

0

BR

0

0

0

0

0

0

0

0

AP

95

97,2

92,7

92,9

94,7

93,2

90,1

86,5

BP

3,2

5,9

11,9

11,6

11,5

12,6

11,1

12

5

AR

 

 

 

 

 

 

 

 

BR

 

 

 

 

 

 

 

 

AP

 

 

 

 

 

 

 

 

BP

 

 

 

 

 

 

 

 



Quadro F-2

Coeficientes ai e bi para pneus com pregos

Categoria

Coeficiente

63

125

250

500

1 000

2 000

4 000

8 000

1

ai

0,0

0,0

0,0

2,6

2,9

1,5

2,3

9,2

bi

0,0

0,0

0,0

– 3,1

– 6,4

– 14,0

– 22,4

– 11,4



Quadro F-3

Coeficientes CR,m,k e CP,m,k para a aceleração e a desaceleração

Categoria

k

Cr

Cp

1

1 = cruzamento ou entroncamento

– 4,5

5,5

2 = rotunda

– 4,4

3,1

2

1 = cruzamento ou entroncamento

– 4

9

2 = rotunda

– 2,3

6,7

3

1 = cruzamento ou entroncamento

– 4

9

2 = rotunda

– 2,3

6,7

4a

1 = cruzamento ou entroncamento

0

0

2 = rotunda

0

0

4b

1 = cruzamento ou entroncamento

0

0

2 = rotunda

0

0

5

1 = cruzamento ou entroncamento

 

 

2 = rotunda

 

 



Quadro F-4

Coeficientes αi,m e βm para pisos de estrada

Designação

Velocidade mínima de validade

[km/h]

Velocidade máxima de validade

[km/h]

Categoria

αm

(63 Hz)

αm

(125 Hz)

αm

(250 Hz)

αm

(500 Hz)

αm

(1 kHz)

αm

(2 kHz)

αm

(4 kHz)

αm

(8 kHz)

ßm

Piso de estrada de referência

1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

2

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

3

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZOAB (betão betuminoso muito aberto) monocamada

50

130

1

0,5

3,3

2,4

3,2

– 1,3

– 3,5

– 2,6

0,5

– 6,5

2

0,9

1,4

1,8

– 0,4

– 5,2

– 4,6

– 3,0

– 1,4

0,2

3

0,9

1,4

1,8

– 0,4

– 5,2

– 4,6

– 3,0

– 1,4

0,2

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZOAB (betão betuminoso muito aberto) bicamada

50

130

1

0,4

2,4

0,2

– 3,1

– 4,2

– 6,3

– 4,8

– 2,0

– 3,0

2

0,4

0,2

– 0,7

– 5,4

– 6,3

– 6,3

– 4,7

– 3,7

4,7

3

0,4

0,2

– 0,7

– 5,4

– 6,3

– 6,3

– 4,7

– 3,7

4,7

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZOAB (betão betuminoso muito aberto) bicamada (fino)

80

130

1

– 1,0

1,7

– 1,5

– 5,3

– 6,3

– 8,5

– 5,3

– 2,4

– 0,1

2

1,0

0,1

– 1,8

– 5,9

– 6,1

– 6,7

– 4,8

– 3,8

– 0,8

3

1,0

0,1

– 1,8

– 5,9

– 6,1

– 6,7

– 4,8

– 3,8

– 0,8

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SMA-NL5

40

80

1

1,1

– 1,0

0,2

1,3

– 1,9

– 2,8

– 2,1

– 1,4

– 1,0

2

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

3

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SMA-NL8

40

80

1

0,3

0,0

0,0

– 0,1

– 0,7

– 1,3

– 0,8

– 0,8

– 1,0

2

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

3

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Betão escovado

70

120

1

1,1

– 0,4

1,3

2,2

2,5

0,8

– 0,2

– 0,1

1,4

2

0,0

1,1

0,4

– 0,3

– 0,2

– 0,7

– 1,1

– 1,0

4,4

3

0,0

1,1

0,4

– 0,3

– 0,2

– 0,7

– 1,1

– 1,0

4,4

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Betão escovado otimizado

70

80

1

– 0,2

– 0,7

0,6

1,0

1,1

– 1,5

– 2,0

– 1,8

1,0

2

– 0,3

1,0

– 1,7

– 1,2

– 1,6

– 2,4

– 1,7

– 1,7

– 6,6

3

– 0,3

1,0

– 1,7

– 1,2

– 1,6

– 2,4

– 1,7

– 1,7

– 6,6

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Betão penteado fino

70

120

1

1,1

– 0,5

2,7

2,1

1,6

2,7

1,3

– 0,4

7,7

2

0,0

3,3

2,4

1,9

2,0

1,2

0,1

0,0

3,7

3

0,0

3,3

2,4

1,9

2,0

1,2

0,1

0,0

3,7

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Superfície trabalhada

50

130

1

1,1

1,0

2,6

4,0

4,0

0,1

– 1,0

– 0,8

– 0,2

2

0,0

2,0

1,8

1,0

– 0,7

– 2,1

– 1,9

– 1,7

1,7

3

0,0

2,0

1,8

1,0

– 0,7

– 2,1

– 1,9

– 1,7

1,7

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elementos rígidos em espinha

30

60

1

8,3

8,7

7,8

5,0

3,0

– 0,7

0,8

1,8

2,5

2

8,3

8,7

7,8

5,0

3,0

– 0,7

0,8

1,8

2,5

3

8,3

8,7

7,8

5,0

3,0

– 0,7

0,8

1,8

2,5

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elementos rígidos não dispostos em espinha

30

60

1

12,3

11,9

9,7

7,1

7,1

2,8

4,7

4,5

2,9

2

12,3

11,9

9,7

7,1

7,1

2,8

4,7

4,5

2,9

3

12,3

11,9

9,7

7,1

7,1

2,8

4,7

4,5

2,9

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elementos rígidos silenciosos

30

60

1

7,8

6,3

5,2

2,8

– 1,9

– 6,0

– 3,0

– 0,1

– 1,7

2

0,2

0,7

0,7

1,1

1,8