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Ato Original
Análise Jurídica
Jornal Oficial da República Portuguesa
Portaria n.º 42/2023, de 9 de fevereiro
Emitente:
Informação da publicação
SUMÁRIO
Regulamenta o regime de avaliação e gestão do ruído ambiente e transpõe para a ordem jurídica interna a Diretiva (UE) n.º 2020/367, da Comissão, de 4 de março de 2020, a Diretiva Delegada (UE) n.º 2021/1226, da Comissão, de 21 de dezembro de 2020, e dá execução ao Regulamento (UE) n.º 2019/1010, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 5 de junho de 2019
TEXTO
Portaria n.º 42/2023
de 9 de fevereiro
O Decreto-Lei n.º 84-A/2022, de 9 de dezembro, procedeu à segunda alteração ao Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, com a redação que lhe foi introduzida pelo Decreto-Lei n.º 136-A/2019, de 6 de setembro, assegurando a transposição para a ordem jurídica interna das alterações introduzidas na Diretiva n.º 2002/49/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 25 de junho de 2002, pelo Regulamento (UE) n.º 2019/1010, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 5 de junho de 2019, relativo à harmonização das obrigações de comunicação de informações no âmbito da legislação no domínio do ambiente, bem como, da Diretiva (UE) n.º 2020/367, da Comissão, de 4 de março de 2020, que alterou os métodos de avaliação dos efeitos prejudiciais do ruído ambiente e, ainda, da Diretiva Delegada (UE) n.º 2021/1226, da Comissão, de 21 de dezembro de 2020, que altera, para efeitos de adaptação ao progresso científico e técnico, o anexo ii da Diretiva n.º 2002/49/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 25 de junho de 2002, relativo aos métodos comuns de avaliação do ruído.
Nos termos do disposto no artigo 4.º do Decreto-Lei n.º 84-A/2022, de 9 de dezembro, devem ser fixados através de portaria dos membros do Governo das áreas da economia, do ambiente, das infraestruturas e da administração local e do ordenamento do território, os indicadores de ruído, os métodos de avaliação dos indicadores de ruído, os métodos de avaliação dos efeitos prejudicais do ruído sobre a saúde, os requisitos mínimos para os mapas estratégicos de ruído e para os planos de ação, bem como, a identificação dos dados a enviar à Comissão Europeia.
Assim, ao abrigo do disposto nos n.os 1 e 2 do artigo 5.º, nos n.os 1 e 2 do artigo 6.º, n.º 2 do artigo 7.º, no n.º 1 do artigo 8.º, nos n.os 9 e 10 do artigo 9.º, nos n.os 9 e 10 do artigo 10.º, e nos n.os 3 e 5 do artigo 15.º do Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, com a redação que lhe foi introduzida pelo Decreto-Lei n.º 84-A/2022, de 9 de dezembro, bem como no artigo 4.º do Decreto-Lei n.º 84-A/2022, de 9 de dezembro, manda o Governo, através do Ministro da Economia e do Mar, do Ministro do Ambiente e da Ação Climática, do Ministro das Infraestruturas e da Ministra da Coesão Territorial, o seguinte:
Artigo 1.º
Objeto
A presente portaria procede à definição dos indicadores de ruído, dos métodos de avaliação dos indicadores de ruído, dos métodos de avaliação dos efeitos prejudicais do ruído sobre a saúde, dos requisitos mínimos para os mapas estratégicos de ruído e para os planos de ação, bem como, a identificação dos dados a enviar à Comissão Europeia, de acordo com o disposto no artigo 4.º do Decreto-Lei n.º 84-A/2022, de 9 de dezembro, que altera o regime jurídico de avaliação e gestão do ruído ambiente e transpõe para a ordem jurídica interna a Diretiva (UE) n.º 2020/367, da Comissão, de 4 de março de 2020, a Diretiva Delegada (UE) n.º 2021/1226, da Comissão, de 21 de dezembro de 2020, e dá execução ao Regulamento (UE) n.º 2019/1010, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 5 de junho de 2019.
Artigo 2.º
Indicadores de ruído e indicadores de ruído suplementares
A definição dos indicadores de ruído L(índice den), L(índice d), L(índice e) e L(índice n), a que se refere o artigo 5.º do Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, na sua redação atual, consta do anexo i da presente portaria, da qual faz parte integrante.
Artigo 3.º
Métodos de avaliação dos indicadores de ruído
A determinação dos valores dos indicadores de ruído L(índice den) e L(índice n) para elaboração dos mapas estratégicos de ruído e dos planos de ação, a que se refere o n.º 1 do artigo 6.º do Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, na sua redação atual, é efetuada de acordo com os métodos que constam do anexo ii da presente portaria, da qual faz parte integrante.
Artigo 4.º
Métodos de avaliação dos efeitos prejudicais do ruído
A avaliação dos efeitos prejudiciais do ruído ambiente sobre as populações, a que se refere o n.º 2 artigo 6.º do Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, na sua redação atual, pode ser efetuada de acordo com os métodos que constam do anexo iii da presente portaria, da qual faz parte integrante.
Artigo 5.º
Requisitos mínimos dos mapas estratégicos de ruído
Os requisitos mínimos dos mapas estratégicos de ruído, a que se refere o n.º 2 do artigo 7.º do Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, na sua redação atual, constam do anexo iv da presente portaria, da qual faz parte integrante.
Artigo 6.º
Requisitos mínimos dos planos de ação
Os requisitos mínimos dos planos de ação, a que se refere o n.º 1 do artigo 8.º do Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, na sua redação atual, constam do anexo v da presente portaria, da qual faz parte integrante.
Artigo 7.º
Dados a enviar à Comissão Europeia
Os dados a enviar à Comissão Europeia, a que se referem os n.os 3 e 5 do artigo 15.º do Decreto-Lei n.º 146/2006, de 31 de julho, na sua redação atual, constam do anexo vi da presente portaria, da qual faz parte integrante.
Artigo 8.º
Entrada em vigor
A presente portaria produz efeitos no dia seguinte ao da sua publicação.
O Ministro da Economia e do Mar, António José da Costa Silva, em 19 de janeiro de 2023. - O Ministro do Ambiente e da Ação Climática, José Duarte Piteira Rica Silvestre Cordeiro, em 1 de fevereiro de 2023. - O Ministro das Infraestruturas, João Saldanha de Azevedo Galamba, em 25 de janeiro de 2023. - A Ministra da Coesão Territorial, Ana Maria Pereira Abrunhosa Trigueiros de Aragão, em 26 de janeiro de 2023.
ANEXO I
Indicadores de Ruído
(a que se refere o artigo 2.º)
1 - Definição do indicador de ruído diurno-entardecer-noturno Lden - o nível diurno-entardecer-noturno Lden em decibel [dB(A)] é definido pela seguinte fórmula:
em que:
- L(índice d) é o nível sonoro médio de longa duração, conforme definido na norma NP 1730-1:1996, ou na versão atualizada correspondente, determinado durante uma série de períodos diurnos representativos de um ano;
- L(índice e) é o nível sonoro médio de longa duração, conforme definido na norma NP 1730-1:1996, ou na versão atualizada correspondente, determinado durante uma série de períodos do entardecer representativos de um ano;
- L(índice n) é o nível sonoro médio de longa duração, conforme definido na norma NP 1730-1:1996, ou na versão atualizada correspondente, determinado durante uma série de períodos noturnos representativos de um ano;
em que:
- O período diurno corresponde a treze horas (das 7 às 20 horas), o período do entardecer a três horas (das 20 às 23 horas) e o período noturno a oito horas (das 23 às 7 horas);
- A unidade um ano corresponde a um período com a duração de um ano no que se refere à emissão sonora e a um ano médio no que diz respeito às condições meteorológicas;
e em que:
Nos casos em que existam superfícies refletoras (por exemplo, fachadas) é considerado o som incidente, o que significa que se despreza o acréscimo de nível sonoro devido à reflexão que aí ocorre [regra geral, isso implica uma correção de -3 dB(A) em caso de medição a menos de 3,5 m da referida superfície].
A altura do ponto de avaliação do indicador L(índice den) depende da respetiva aplicação:
- Em caso de cálculo para fins da elaboração de mapas estratégicos de ruído relativamente à exposição ao ruído na proximidade dos edifícios, os pontos de avaliação são fixados a uma altura de 4 m (mais ou menos) 0,2 m (de 3,8 m a 4,2 m) acima do solo e na fachada mais exposta: para este efeito, a fachada mais exposta é a parede exterior em frente da fonte sonora específica e mais próxima da mesma. Para outros fins, podem ser feitas outras escolhas;
- Em caso de medição para fins da elaboração de mapas estratégicos de ruído relativamente à exposição ao ruído na proximidade dos edifícios, podem ser escolhidas outras alturas, que, todavia, nunca podem ser inferiores a 1,5 m acima do solo, devendo os resultados obtidos ser corrigidos de acordo com uma altura equivalente a 4 m;
- Para outros fins, como planeamento ou zonamento acústico, podem ser escolhidas outras alturas, nunca inferiores a 1,5 m acima do solo. São exemplos:
. Zonas rurais com casas de um piso;
. A conceção de medidas locais destinadas a reduzir o impacte 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 noturno L(índice n) - o indicador de ruído para o período noturno L(índice n), é o nível sonoro médio de longa duração, conforme definido na NP 1730-1:1996, ou na versão atualizada correspondente, determinado durante todos os períodos noturnos de um ano, em que:
- A duração do período noturno é de oito horas, conforme definido no n.º 1 do presente anexo;
- A unidade um ano corresponde a um período com a duração de um ano no que se refere à emissão sonora e a um ano médio no que diz respeito às condições meteorológicas;
- É considerado o som incidente, tal como descrito no n.º 1 do presente anexo;
- O ponto de avaliação é o mesmo que o utilizado para o indicador L(índice den).
3 - Indicadores de ruído suplementares - em alguns casos, para além dos indicadores L(índice den) e L(índice n) pode justificar-se a utilização de indicadores de ruído suplementares e dos respetivos valores limite. Referem-se, de seguida, alguns exemplos:
- A fonte de ruído funciona apenas durante uma pequena parte do tempo (por exemplo, menos de 20% do tempo total dos períodos diurnos durante um ano, dos períodos do entardecer durante um ano ou dos períodos noturnos 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 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 é significativa;
- L(índice Amax), ou SEL (nível de exposição sonora) para proteção em caso de picos de ruído;
- Proteção suplementar durante o fim-de-semana ou num período específico do ano;
- Proteção suplementar no período diurno;
- Proteção suplementar no período do entardecer;
- Combinação de ruídos de diferentes fontes;
- Zonas tranquilas em campo aberto;
- O ruído tem fortes componentes tonais;
- O ruído tem características impulsivas.
ANEXO II
Métodos de avaliação dos indicadores de ruído
(a que se refere o artigo 3.º)
1. INTRODUÇÃO
Os valores de L(índice den) e L(índice night) 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 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 n.º 2002/49/CE do Parlamento Europeu e do Conselho no respeitante aos métodos comuns de avaliação do ruído, aplicando o método descrito nos pontos 2.1.2, 2.2, 2.3, 2.4 e 2.5. Determina-se o nível sonoro médio, ponderado A, de longa duração, gerado pelos tráfegos rodoviário e ferroviário nas aglomerações, com base nas contribuições dos segmentos rodoviário e ferroviário para esse ruído, grandes eixos rodoviários e ferroviários incluídos.
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 (mais ou menos) 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
Número e localização das fontes sonoras equivalentes
Neste modelo, cada veículo (das categorias 1, 2, 3, 4 e 5) é representado por uma fonte pontual única que irradia uniformemente. A primeira reflexão no piso da estrada é tratada implicitamente. Conforme se ilustra na figura 2.2.a, esta fonte pontual é localizada 0,05m acima da superfície da estrada.
Figura [2.2.a]
Localização de fontes pontuais equivalentes em veículos ligeiros (categoria 1), veículos pesados (categorias 2 e 3) e veículos de duas rodas (categoria 4)
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
Considerações gerais
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.
Fluxo de tráfego
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 Q(índice m) veículos da categoria m por hora, com a velocidade média v(índice m) (km/h), define-se do seguinte modo a potência sonora direcional da fonte em linha por metro na banda i de frequências, L(índice W', eq,line,i,m) :
Os dados de fluxo de tráfego, Q(índice m) , 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 v(índice m) 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.
Por veículo
Considera-se que todos os veículos da categoria m que integram o fluxo de tráfego circulam à mesma velocidade v(índice m) .
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:
No caso dos veículos de duas rodas (categoria 4), apenas se considera para a fonte o 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 v(índice m) = 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 (tau)(índice ref) = 20 ºC,
- 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:
Os coeficientes A(índice R,i,m) e B(índice R,i,m) são indicados em bandas de oitava para cada categoria de veículos e para a velocidade de referência v(índice ref) = 70 km/h. (Delta)L(índice WR,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:
(Delta)L(índice WR,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.
(Delta)L(índice studded 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).
(Delta)L(índice WR,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.
(Delta)L(índice W,temp) é um termo de correção devido a temperaturas médias (tau) diferentes da temperatura de referência (tau)(índice ref) = 20 ºC.
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:
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 T(índice s) (em meses) do ano. Sendo Q(índice stud,ratio) a proporção média de veículos ligeiros equipados de pneus com pregos por hora, durante o período T(índice s) (em meses), a proporção média anual desses veículos, p(índice s) , é expressa do seguinte modo:
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:
Nenhuma correção se aplica aos veículos das outras categorias:
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 (tau)(índice ref) = 20 ºC. Se a temperatura média anual do ar for diferente, o ruído associado ao piso da estrada é corrigido por aplicação da seguinte expressão:
A correção é positiva (ou seja, o ruído aumenta) a temperaturas inferiores a 20 ºC e negativa (ou seja, o ruído diminui) a temperaturas superiores a 20 ºC. 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 K(índice m=1) = 0,08 dB/ºC, no caso dos veículos ligeiros (categoria 1), e K(índice m=2) = K(índice m=3) = 0,04 dB/ºC, 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:
Os coeficientes A(índice P,i,m) e B(índice P,i,m) são indicados em bandas de oitava para cada categoria de veículos e para a velocidade de referência v(índice ref) = 70 km/h.
(Delta)L(índice WP,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:
(Delta)L(índice WP,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.
(Delta)L(índice WP,acc,i,m) e (Delta)L(índice WP,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, (Delta)L(índice WP,grad) ,(índice m) , que é função do declive, s (em percentagem), da velocidade do veículo, v(índice m) (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.
A correção (Delta)L(índice WP,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, (Delta)L(índice WR,acc,m,k) , e ao ruído de propulsão, (Delta)L(índice WP,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:
Os coeficientes C(índice R,m,k) e C(índice P,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| (igual ou maior que) 100 m, (Delta)L(índice WR,acc,m,k) = (Delta)L(índice WP,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:
O termo de correção devido ao piso da estrada a aplicar à emissão de ruído de propulsão é o seguinte:
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
Definição de veículo e de comboio
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
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 e localização das fontes sonoras equivalentes
Figura [2.3.a]
Localização das fontes sonoras equivalentes
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
Por veículo
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 (L(índice W,0).
Fluxo de tráfego
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 viajem 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:
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, L(índice W',eq,line) (expressa em dB/m (ref.ª: 10(elevado a - 12) W)) é integrado do seguinte modo:
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 (índice idle) num local de comprimento L do troço de via. Sendo T(índice ref) 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:
Em geral, obtém-se a potência sonora direcional para cada fonte específica através do seguinte cálculo:
Após ter sido determinado em bandas de terço de oitava, exprime-se L(índice W,0,dir,i) (índice (psi),(fi)) em bandas de oitava, calculando, para o efeito, a soma energética das bandas de terço de oitava correspondentes.
Figura [2.3.b]
Definição geométrica
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, L(índice W',tot,dir,i) , para contabilizar a diretividade das fontes nas correspondentes direções vertical e horizontal, por meio das correções adicionais.
Consideram-se várias L(índice W,0,dir,i) (psi),(fi) 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 L(índice W,0,dir,i) (psi),(fi) 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.
Definição
Define-se o nível de rugosidade L(índice r) como 10 vezes o logaritmo decimal do resultado da divisão do quadrado do valor quadrático médio, r(elevado a 2) , da rugosidade da superfície de rolamento de um carril ou de uma roda na direção do movimento (nível longitudinal), medida em (mi)m num determinado comprimento de carril ou na totalidade do diâmetro da roda, pelo quadrado do valor de referência, (ver documento original):
O nível de rugosidade, L(índice r) , é normalmente obtido sob a forma de um espetro de comprimento de onda, (lambda), sendo necessário convertê-lo num espetro de frequências f = v/(lambda), em que f é a frequência central de uma dada banda de terço de oitava, em Hz, (lambda) é o comprimento de onda, em metros, 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 L(índice r,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 L(índice r,VEH,i) .
Define-se o nível de rugosidade efetivo total , em dB, correspondente à banda de número de onda i (L(índice R,tot,i) ) como a soma energética dos níveis de rugosidade do carril e da roda, mais o filtro de contacto A(índice 3)(lambda), para ter em conta o efeito filtrante da zona de contacto entre o carril e a roda:
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, L(índice H,TR,i) , L(índice H,VEH,i) e L(índice H,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, L(índice R,TOT,i) , função da velocidade do veículo, v, as funções de transferência da via, do veículo e da superestrutura, L(índice H,TR,i) , L(índice H,VEH,i) e L(índice H,VEH,SUP,i) , respetivamente, e o número total de eixos, N(índice a):
para h = 1:
Figura [2.3.c]
Ilustração da utilização das diversas definições de rugosidade e de funções de transferência
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 L(índice R,TOT+IMPACT,i) , em vez de L(índice R,TOT,i) , passando a ser:
L(índice R,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 (lambda) no espetro requerido em função da frequência, utilizando a relação (lambda) = v/f, em que f é a frequência central de uma dada banda de terço de oitava, em Hz, 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:
Está preestabelecido que o nível de rugosidade de impacto corresponda a uma densidade de juntas n(índice l) = 0,01 m(elevado a - 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 n(índice l) . 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 L(índice W,0) referente à contribuição da via, das rodas/dos bogies e da superestrutura é incrementado por meio da L(índice R,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 n(índice l) o valor predefinido 0,01.
Chiado
O chiado em curva é uma fonte especial unicamente associada às curvas, sendo, pois, um ruído localizado. Este chiado depende geralmente da curvatura, das condições de fricção, da velocidade do comboio e da geometria e dinâmica do conjunto via-rodas. Uma vez que pode ser significativo, é necessário descrevê-lo convenientemente. Nos pontos em que ocorra este chiado - geralmente em curvas ou em agulhas de desvio -, é necessário adicionar à potência da fonte o espetro de potência sonora adequado correspondente ao acréscimo de ruído. O acréscimo de ruído pode ser específico de cada tipo de material circulante. Certos tipos de rodas e de bogies geram bastante menos chiado do que outros tipos. Podem utilizar-se medições de acréscimo de ruído eventualmente disponíveis que tenham suficientemente em conta a natureza estocástica do chiado.
Caso não se disponha de valores medidos adequados, pode optar-se por uma abordagem simplificada, na qual se tem em conta o ruído de chiado adicionando ao espetro de potência sonora de ruído de rolamento, em todas as frequências, os seguintes acréscimos:
É normalmente necessário verificar no local a aplicabilidade destes espetros de potência sonora ou acréscimos de valores, sobretudo no caso dos elétricos urbanos e dos pontos nos quais as curvas ou as agulhas de desvio sejam objeto de medidas antichiado.
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 L(índice W,0,const,i) e L(índice W,0,idling,i) . Além disso, o termo L(índice W,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 L(índice W,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:
Diretividade das fontes
A diretividade horizontal , (Delta)L(índice W,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:
Modela-se o ruído nas pontes na fonte A (h = 1), caso em que se considera existir omnidirecionalidade.
A diretividade vertical, (Delta)L(índice W,dir,ver,i) , exprime-se em dB no plano vertical, para a fonte A (h = 1), em função da frequência central, f(índice c,i) , de cada banda i de frequências, sendo:
O efeito aerodinâmico é o seguinte para a fonte B (h = 2):
(Delta)L(índice W),(índice dir,ver,i) = 0 em qualquer outro ponto.
A diretividade (Delta)L(índice dir,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. Modela-se o ruído das pontes como fonte adicional, cuja potência sonora é dada pela seguinte equação, por veículo:
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
Generalidades
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, L(índice W) , 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, L(índice W') , 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, efetuando o cálculo de acordo com a equação (2.2.1);
- No caso das fontes planas, através da potência sonora por metro quadrado, L(índice W/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, C(índice W) , 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:
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.
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 L(índice den), 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.
Os objetos com inclinação superior a 15º em relação à vertical não são considerados refletores, mas são tidos em conta em todos os outros aspetos da propagação, como os efeitos do solo e a difração.
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 M^N 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 absoluta 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 (ver documento original), de acordo com a seguinte definição:
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.
Figura 2.5.a
Alturas equivalentes em relação ao solo
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, z(índice s), e a altura equivalente do recetor, z(índice r). A distância entre a fonte e o recetor, em projeção no plano médio do solo, recebe a notação d (índice 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 (x(índice k), H(índice k) ); k (euro) {1,..., n}. Esta série de pontos define uma linha poligonal ou, o que é equivalente, uma sequência de segmentos de reta, H(índice k) = a(índice k)x + b(índice k) , x (euro) [x(índice k) , x(índice k+ 1) ]; k (euro) {1,...n}, em que:
O plano médio é representado pela reta Z = ax + b; x (euro) [x (índice 1), x(índice n) ], 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:
os coeficientes da linha reta são dados pelas seguintes expressões:
Os segmentos com x(índice k + 1) = x(índice k) 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 (A(índice ground) ) e à difração (A(índice dif) ).
2.5.5. Processo de cálculo
Para uma fonte pontual, S, de potência sonora direcional L(índice w,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 (L(índice F) para um percurso (S,R)
O termo A(índice F) representa a atenuação total ao longo do percurso de propagação em condições favoráveis, subdividindo-se do seguinte modo:
São possíveis os seguintes dois cenários para um dado percurso e uma dada banda de frequências:
- ou se calcula A(índice ground,F) sem difração (A(índice dif,F) = 0 dB) e A(índice boundary,F) = A(índice ground,F) ;
- ou se calcula A(índice dif,F) , sendo o efeito do solo tido em conta na equação de A(índice dif,F) (A(índice ground,F) = 0 dB). Consequentemente, A(índice boundary,F) = A(índice dif,F) .
Nível sonoro em condições homogéneas (L(índice H) para um percurso (S,R)
O processo é estritamente idêntico ao caso de condições favoráveis apresentado no item anterior.
O termo A(índice H) representa a atenuação total ao longo do percurso de propagação, em condições homogéneas, subdividindo-se do seguinte modo:
São possíveis os seguintes dois cenários para um dado percurso e uma dada banda de frequências:
- ou se calcula A(índice ground,H) sem difração (A(índice dif,H) = 0 dB) e A(índice boundary,H) = A(índice ground,H) ;
- ou se calcula A(índice dif,H) (A(índice ground,H) = 0 dB), sendo o efeito do solo tido em conta na equação de A(índice dif,H) (índice .) Consequentemente, A(índice boundary,H) = A(índice dif,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 A(índice boundary,H) e A(índice boundary,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):
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:
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 (S(índice i) , 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:
O nível L(índice Aeq,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, A(índice div), 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:
Absorção atmosférica
A atenuação, em dB, devida à absorção atmosférica, A (índice atm), durante a propagação ao longo de uma distância d é dada pela seguinte equação:
Os valores do coeficiente (alfa)(índice atm) reportam-se à temperatura de 15 ºC, 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, z(índice s) e z(índice r) referem-se, respetivamente, à posição equivalente da fonte e do recetor, conforme se indica adiante na apresentação do cálculo da difração, A(índice dif) .
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
Define-se G(índice path) 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 d(índice p) (igual ou menor que) 30(z(índice s) + z(índice r) ), 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 G(índice path) é, portanto, ainda corrigido como segue:
Figura 2.5.b
Determinação do coeficiente do solo, G(índice path), num percurso de propagação
As distâncias d(índice n) determinam-se por projeção bidimensional no plano horizontal.
Os dois itens seguintes, relativos aos cálculos em condições homogéneas (ver documento original) e (ver documento original) 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 G(índice path) e G'(índice path) .
Quadro 2.5.b
Correspondência entre (ver documento original) e (ver documento original) e (G(índice path), G'(índice path)
Cálculos em condições homogéneas
A atenuação devida ao efeito do solo em condições homogéneas calcula-se pelas seguintes equações:
Cálculos em condições favoráveis
Calcula-se o efeito do solo em condições favoráveis recorrendo à equação de A(índice ground,H) , com as seguintes alterações:
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 A(índice dif) = 0 e calcular-se uma vista direta, designadamente determinando A(índice ground) .
Na prática, consideram-se as seguintes especificações no plano vertical único que contém a fonte e o recetor (um biombo espalmado, caso o percurso inclua reflexões). O raio direto da fonte para o recetor é uma linha reta em condições de propagação homogéneas e uma linha curva (um arco cujo raio depende do comprimento do raio retilíneo) em condições de propagação favoráveis.
Se o raio direto não for bloqueado, procura-se o bordo D do qual resulta a maior diferença (delta) na extensão do percurso (o menor valor absoluto, porque estas diferenças de extensão de percurso são negativas). Tem-se em conta a difração se:
- esta diferença na extensão do percurso exceder -(lambda)/20 e
- o critério de Rayleigh for cumprido.
Será assim se (delta) exceder (lambda)/4 - (delta)*, em que (delta)* é a diferença na extensão do percurso calculada com o mesmo bordo D, mas relacionada com a fonte espelho S*, calculada com o plano médio do solo do lado da fonte, e com o recetor espelho R*, calculado com o plano médio do solo do lado do recetor. No cálculo de (delta)*, apenas os pontos S*, D e R* são tidos em conta - não se têm em conta outros bordos de bloqueio do percurso S*-(maior que)D-(maior que)R*.
Para efeito destas considerações, calcula-se o comprimento de onda (lambda) utilizando a frequência central nominal e 340 m/s para velocidade do som.
Se estas duas condições forem satisfeitas, o bordo D separa o lado da fonte do lado do recetor, calculam-se dois planos médios do solo distintos e calcula-se A (índice dif) como se descreve a seguir. Caso contrário, não se considera nenhuma atenuação por difração para este percurso, calcula-se um plano médio do solo comum para o percurso S -(maior que) R e calcula-se A (índice ground) sem difração (A (índice dif) = 0 dB). Esta regra aplica-se tanto a condições homogéneas como a condições favoráveis.
Ao efetuar-se um cálculo para uma determinada banda de frequências conforme se descreve neste item, considera-se A(índice ground) 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, (Delta)(índice ground(S,O) ,
- o efeito do solo, do lado do recetor, (Delta)(índice ground(O,R) ,
- e três difrações:
- entre a fonte, S, e o recetor, R: (Delta)(índice dif(S,R) ,
- entre a fonte imagem, S', e R: (Delta)(índice dif(S',R) ,
- entre S e o recetor da imagem, R': (Delta)(índice dif(S,R') .
Figura 2.5.c
Geometria de um cálculo da atenuação devida à difração
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:
No caso das difrações múltiplas e sendo e a distância correspondente à extensão total do percurso entre o primeiro e o último pontos de difração (utilizar raios curvos em caso de condições favoráveis), se e exceder 0,3 m, este coeficiente é definido do seguinte modo (caso contrário, C" = 1):
Os valores de (Delta)(índice dif) estão limitados como segue:
- Se (Delta)(índice dif) (menor que) 0: (Delta)(índice dif) = 0 dB;
- Se (Delta)(índice dif) (maior que) 25: (Delta)(índice dif) = 25 dB em caso de difração num bordo horizontal, mas apenas no termo (Delta)(índice dif) que figura no cálculo de A(índice dif) . Este limite superior não se aplica aos termos (Delta)(índice dif) que intervêm no cálculo de (Delta)(índice 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, (delta), 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 (delta) como se indica nas figuras seguintes, com base nas situações encontradas.
Condições homogéneas
Figura 2.5.d
Cálculo da diferença de percursos em condições homogéneas. O, O(índice 1) e O(índice 2) são os pontos de difração
Nota: Apresenta-se a expressão de (delta) para cada configuração.
Condições favoráveis
Figura 2.5.e
Cálculo da diferença de percursos em condições favoráveis (difração simples)
Em condições favoráveis, os três raios sonoros encurvados , e têm raio de curvatura, (Gama), idêntico, definido por:
A notação do comprimento de um raio sonoro MN encurvado é M^N, em condições favoráveis. Este comprimento é igual a:
Em princípio, seriam três os cenários a considerar no cálculo da diferença de percursos em condições favoráveis, (delta)(índice F) (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):
- se a propagação direta do raio sonoro retilíneo SR não for impedida pelo obstáculo (terceiro caso na figura 2.5.e):
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 (delta)(índice F) 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).
Em condições favoráveis, o percurso de propagação no plano de propagação vertical consiste sempre de segmentos de um círculo cujo raio é dado pela distância, no espaço tridimensional, entre a fonte e o recetor, ou seja, todos os segmentos do percurso de propagação têm o mesmo raio de curvatura. Se o arco de ligação direta entre a fonte e o recetor estiver bloqueado, define-se o percurso de propagação como a mais curta combinação convexa de arcos que envolve todos os obstáculos. Entende-se por «convexo» neste contexto que, em cada ponto de difração, o segmento de raio que sai é defletido para baixo, em relação ao segmento de raio que entra.
Figura 2.5.f
No caso ilustrado na figura 2.5.f, a diferença de percursos é a seguinte:
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:
Cálculo do termo (Delta)ground(S,O)
No caso especial em que a fonte está situada abaixo do plano médio do solo: (Delta) dif(S,R)= (Delta) dif(S',R) e (Delta) ground(S,O) = A ground(S,O)
Cálculo do termo (Delta) ground(O,R)
No caso especial em que o recetor está situado abaixo do plano médio do solo: (Delta) dif(S,R') = (Delta) dif(S,R) e (Delta) ground ( O,R ) = A ground ( O,R ).
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 = (Delta)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:
(Delta)dif é efetivamente utilizado em condições homogéneas na equação (2.5.34).
Apenas se considera a difração lateral nos casos em que as condições a seguir enunciadas sejam satisfeitas:
. A fonte é uma fonte pontual real - não gerada por segmentação de uma fonte extensa, como uma fonte linear ou uma fonte plana;
. A fonte não é uma fonte espelho, construída para calcular uma reflexão;
. O raio direto entre a fonte e o recetor está totalmente acima do perfil do terreno;
. No plano vertical que contém S e R, a diferença (delta) na extensão do percurso excede 0, ou seja, o raio direto está bloqueado. Portanto, em algumas situações, pode ter-se em conta difração lateral em condições de propagação homogéneas, mas não em condições de propagação favoráveis.
Satisfeitas todas estas condições, podem ser tidos em conta, em acréscimo ao percurso de propagação difratado no plano vertical que contém a fonte e o recetor, até dois percursos de propagação com difração lateral. Define-se "plano lateral" como o plano, perpendicular ao plano vertical, que também contém a fonte e o recetor. As superfícies de intersecção com este plano lateral são construídas a partir de todos os obstáculos penetrados pelo raio direto da fonte até ao recetor. No plano lateral, a ligação convexa mais curta entre a fonte e o recetor, constituída por segmentos de reta e envolvente dessas superfícies de intersecção, define os bordos verticais tidos em conta na construção do percurso de propagação com difração lateral.
Para calcular a atenuação do solo para um percurso de propagação com difração lateral, calcula-se o plano médio do solo entre a fonte e o recetor tendo em conta o perfil do solo situado por baixo, na vertical, do percurso de propagação. Se, na projeção num plano horizontal, um percurso de propagação lateral cortar a projeção de um edifício, tem-se isto em conta no cálculo de Gpath (normalmente com G = 0) e no cálculo do plano médio do solo considerando a altura do edifício.
Reflexões em obstáculos verticais
Atenuação por absorção
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.
As superfícies de objetos só são consideradas refletoras se a inclinação das mesmas em relação à vertical for inferior a 15o. Só se consideram as reflexões referentes a percursos no plano de propagação vertical, isto é, excluem-se os percursos com difração lateral. Partindo do princípio de que a superfície refletora é vertical, o ponto de reflexão (situado no objeto refletor) dos percursos incidente e refletido é construído utilizando linhas retas, em condições de propagação homogéneas, e linhas curvas, em condições de propagação favoráveis. O refletor deve ter, pelo menos, 0,5 m de altura, medida ao nível do ponto de reflexão e observada segundo a direção do raio incidente. Deve ter também, pelo menos, 0,5 m de largura, projetada num plano horizontal, medida ao nível do ponto de reflexão e observada segundo a direção do raio incidente.
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 (5).
As reflexões no solo não são tratadas neste item. São tidas em conta nos cálculos da atenuação de fronteira (solo, difração).
Sendo L(índice WS) o nível de potência da fonte S e (alfa)(índice r) 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:
As atenuações de propagação acima descritas aplicam-se a este percurso (fonte imagem, recetor) tal como a um percurso direto.
Figura 2.5.g
Reflexão especular num obstáculo tratada pelo método da fonte imagem (S: fonte, S': fonte imagem, R: recetor)
Atenuação por retrodifração
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.
Figura 2.5.h
Reflexão de quarta ordem de um raio sonoro numa via em vala: corte real (em cima) e corte estendido (em baixo)
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, (delta)', 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).
Figura 2.5.i
Diferença de percursos para a segunda reflexão
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, (Delta)(índice retrodif) , através da equação (2.5.37), que é semelhante à equação (2.5.21), com as notações adaptadas.
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:
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.
Figura 2.5.j
Diferença de percursos na presença de difração: corte real (em cima) e corte estendido (em baixo)
Em caso de reflexão múltipla, somam-se as reflexões correspondentes a cada reflexão.
Se existir um obstáculo ou uma barreira acústica refletora nas proximidades da via-férrea, os raios sonoros provenientes da fonte são sucessivamente refletidos por esse obstáculo e pela face lateral do veículo ferroviário. Nessas condições, os raios sonoros passam entre o obstáculo e a estrutura do veículo ferroviário antes da difração no bordo superior do obstáculo.
A fim de ter em conta as múltiplas reflexões entre o veículo ferroviário e o obstáculo existente nas proximidades, calcula-se a potência sonora de uma fonte equivalente única, ignorando, nesse cálculo, os efeitos do solo.
Para determinar a potência sonora da fonte equivalente, aplica-se o seguinte:
- A origem do sistema de coordenadas é a cabeça de carril exterior;
- A fonte real está situada em S (ds = 0, hs ), em que hs é a altura da fonte em relação à cabeça do carril;
- O plano h = 0 define a estrutura dos veículos ferroviários;
- Considera-se um obstáculo vertical com topo em B (dB , hb );
- Considera-se um recetor situado a uma distância dR (maior que) 0 por detrás do obstáculo, em que as coordenadas de R são (dB+dR , hR ).
O lado interno do obstáculo tem coeficientes de absorção (alfa)(f) por banda de oitava. A estrutura do veículo ferroviário tem um coeficiente de reflexão equivalente Cref , normalmente igual a 1. Apenas no caso dos vagões de mercadorias abertos de plataforma se pode utilizar o valor 0. Se dB (maior que) 5hB ou (alfa)(f) (maior que) 0,8, nenhuma interação entre comboio e barreiras é tida em conta.
Nesta configuração, as múltiplas reflexões entre a estrutura do veículo ferroviário e o obstáculo podem ser calculadas utilizando fontes imagem localizadas em Sn (dn = -2n. dB, hn = hs ), sendo n = 0, 1, 2,...N, como ilustra a figura 2.5.k.
A potência sonora da fonte equivalente é expressa do seguinte modo:
A correção devida à divergência esférica é dada por:
A correção devida à difração pelo topo do obstáculo é dada por:
(2.5.42)
A correção devida à absorção do lado interno do obstáculo é dada por:
A correção devida à reflexão pela estrutura do veículo ferroviário é dada por:
A correção devida à altura finita do obstáculo refletor é tida em conta por meio de retrodifração. O raio correspondente a uma imagem de ordem N (maior que) 0 será refletido pelo obstáculo n vezes no seu percurso. Na secção transversal, estas reflexões ocorrem às distâncias di = - (2i-q)db, i = 1,2,..n, sendo Pi (d = di, h = hb ), i = 1,2,..n, os topos das superfícies refletoras em causa. Calcula-se do seguinte modo um termo de correção em cada um desses pontos:
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
Símbolos
Índices
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 (mais ou menos) 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
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 (6), 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 (7). 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 contém coeficientes de desempenho de aeronaves e de motores, perfis de partida e de aproximação e relações NPD para parte substancial das aeronaves civis que operam nos aeroportos da União Europeia. Os tipos ou versões de aeronaves ainda não contemplados nesta lista podem ser representados pelos dados dela constantes, referentes a outras aeronaves, normalmente similares, que melhor se lhes adequem.
Estes dados foram determinados para se calcularem as curvas de ruído correspondentes a combinações médias ou representativas de frota ou de tráfego em cada aeroporto. Podem não se adequar à previsão de níveis absolutos de ruído de determinado modelo de aeronave e não servem para comparar as características e o desempenho, em termos de ruído, de tipos, modelos ou frotas específicos de aeronaves. Para determinar que tipos, modelos ou frotas de aeronaves contribuem mais para o ruído, há que consultar, em vez disso, os certificados de ruído.
A base de dados ANP compreende um ou mais perfis de descolagem e de aterragem predefinidos para cada tipo de aeronave indicado na lista. É necessário verificar a aplicabilidade desses perfis ao aeroporto em causa, determinando o perfil de pontos fixos ou as ações de pilotagem que melhor representem as operações de voo nesse aeroporto.
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 (8).
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).
Condições de referência dos dados NPD
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 (9).
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 ºC;
- Produto da temperatura do ar (ºC) 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.
Condições de referência dos dados aerodinâmicos e dos motores das aeronaves
1) Elevação da pista: Nível médio das águas do mar;
2) Temperatura do ar: 15 ºC;
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 (10). 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 (11) 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 (X(índice ARP),Y(índice ARP),Z(índice ARP) ). Z(índice ARP) 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, (csi), 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 (12).
Figura 2.7.b
Sistema local de coordenadas (x,y,z) e coordenada fixa da rota no solo (s)
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, (gama), o rumo do voo, (csi), e o ângulo de pranchamento, (épsilo) (ver a figura 2.7.c).
Figura 2.7.c
Sistema de coordenadas fixo da aeronave (x',y',z')
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 - z(índice o) (em que z(índice o) 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 (lambda) nos pontos 2.7.14 a 2.7.19 (13).
Figura 2.7.d
Elevação do solo ao longo da rota no solo (à esquerda) e lateralmente a esta última (à direita)
(O plano nominal do solo, z = 0, passa no ponto de referência do aeroporto. O é o ponto de observação)
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.
Figura 2.7.e
Geometria da rota no solo em termos de viragens e de segmentos retilíneos
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, (épsilo), 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 (épsilo) no início da curva e adquire o valor seguinte de (épsilo) no final desta (14).
Dispersão lateral das rotas
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 (mais ou menos) 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)
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 45º:
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.
Inserem-se as fontes do ruído associado a aeronaves a altura não inferior a 1,0 m (3,3 ft) acima, consoante o caso, do nível do aeroporto ou do nível correspondente de elevação da pista.
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. Procede-se, em seguida, à subsegmentação para a aeronave na pista (rolagem para descolagem ou rolagem à aterragem) e para a aeronave próxima da pista (subida inicial ou aproximação final). Segue-se a subsegmentação dos segmentos de voo aos quais corresponda uma velocidade no ponto inicial substancialmente diferente da velocidade no ponto final. Para construir os segmentos tridimensionais da trajetória de voo, determinam-se as coordenadas bidimensionais dos segmentos da rota no solo (*) e combinam-se as mesmas com o perfil de voo bidimensional. Por fim, eliminam-se os pontos da trajetória de voo que estejam demasiado próximos de outros pontos.
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);
(épsilo)1, (épsilo) 2 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 os 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 (menor que) s (menor que) 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, (épsilo), 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:
Note-se que se considera que z e (épsilo) variam linearmente com a distância e que V e P variam linearmente com o tempo (aceleração constante (**)).
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.
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 (Delta)V 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 V1 e a velocidade de descolagem VTO , o número nTO de segmentos da rolagem para descolagem é o seguinte:
O comprimento, sTO,k, do segmento k (1 (igual ou menor que) k (igual ou menor que) nTO) da rolagem para descolagem é dado pela seguinte equação:
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):
Figura 2.7.g
Tal como sucede com as variações de velocidade, a força propulsora exercida sobre a aeronave varia de um incremento constante (Delta)P em cada segmento, calculado da seguinte forma:
Utiliza-se este incremento constante de força propulsora (em vez de recorrer à equação quadrática 2.7.6) por razões de coerência com a relação linear entre força propulsora e velocidade no caso das aeronaves de motor de reação.
Nota importante: As equações e o exemplo acima pressupõem implicitamente que a velocidade inicial da aeronave no início da fase de descolagem é zero. É esta a situação comum na qual a aeronave começa a rolagem e inicia a aceleração a partir do ponto de destravagem. Todavia, há também situações em que a aeronave inicia a aceleração a partir da sua velocidade de circulação em pista, sem se deter na cabeceira da pista. Nesses casos de velocidade inicial, Vinit , diferente de zero, utilizam-se as seguintes equações, ditas «generalizadas», em vez das equações (2.7.8), (2.7.9), 2.7.10 e 2.7.11.
Neste caso, para a fase de descolagem, V1 é a velocidade inicial Vinit , V2 é a velocidade de descolagem VTO , n é o número de segmentos de descolagem nTO , s é a distância de descolagem equivalente sTO e sk é o comprimento sTO,k do segmento k (1[Symbol] k [Symbol] n).
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.1):
Figura 2.7.h.1
A aeronave ultrapassa a cabeceira da pista de aterragem (à qual corresponde a coordenada s = 0 na rota de aproximação no solo) à altitude de 50 pés e continua a descer a sua rampa de planeio até tocar a pista. Para uma rampa de planeio de 3o, o ponto em que a aeronave toca na pista situa-se 291 m adiante da cabeceira da pista de aterragem (como se ilustra na figura 2.7.h.1). A aeronave é, em seguida, desacelerada 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 generalizadas (2.7.13) (pois a velocidade de circulação em pista não começa por ser igual a zero). 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 da aeronave 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, (Delta)L, ao nível do acontecimento determinado a partir de dados NPD. Este variará de zero até ao valor (Delta)Lrev (5 dB é o valor provisoriamente recomendado (***)) ao longo da distância 0,1.sstop , diminuindo depois, linearmente, até zero no restante da distância de paragem.
Subsegmentação dos segmentos da subida inicial e dos segmentos da aproximação final
A geometria dos segmentos em relação ao recetor altera-se rapidamente ao longo dos segmentos de voo na subida inicial e na aproximação final, em especial no tocante aos pontos de observação situados para os lados da trajetória de voo, nos quais o ângulo de elevação (ângulo beta) também varia rapidamente à medida que a aeronave se eleva ou desce ao percorrer os segmentos iniciais ou finais em causa. A comparação com cálculos realizados com segmentos muito pequenos revela que a utilização de um segmento de voo único, ou de um pequeno número de segmentos de voo, na subida ou na aproximação, abaixo de determinada altura (em relação à pista), se traduz numa aproximação deficiente do ruído sentido lateralmente à trajetória de voo, para métricas de integração. Deve-se isto à aplicação de um ajustamento de atenuação lateral único a cada segmento, correspondente a um valor único de ângulo de elevação para o segmento em causa, ao passo que a rápida variação deste parâmetro se traduz em variações significativas do efeito de atenuação lateral ao longo de cada segmento. Pode melhorar-se a exatidão do cálculo subsegmentando os segmentos da subida inicial e da aproximação final. O número de subsegmentos e a extensão de cada um deles determinam o grau de decomposição da variação de atenuação lateral tido em conta. 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, os segmentos de subida e de aproximação a altura inferior a 1 289,6 m (4 231 ft) em relação à pista devem ser subsegmentados 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 cada segmento original abaixo de 1 289,6 m (4 231 ft), aplicam-se as alturas acima indicadas identificando que altura da série é mais próxima da altura do ponto final (segmentos de subida), ou da altura do ponto inicial (segmentos de aproximação), originais. Calculam-se, em seguida, as alturas reais dos subsegmentos, zi, utilizando a seguinte relação:
Exemplo do segmento inicial de subida:
Se a altura do ponto final do segmento original for ze = 304,8 m, obtém-se, da série de valores de altura, 214,9 m (menor que) ze (menor que) 334,9 m, pelo que, da série, a altura mais próxima de ze é z'7 = 334,9 m. Calculam-se, em seguida, as alturas dos pontos finais dos subsegmentos:
zi = 304,8 [z'i / 334,9] (i = 1 a 7)
(neste caso, por se tratar de um segmento inicial de subida, k = 1)
Portanto, z1 seria 17,2 m, z2 seria 37,8 m e assim por diante.
Subsegmentação em voo
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:
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 (Delta)(csi) definidos).
Para a construção de um modelo de segmentação, representam-se os arcos por sequências de segmentos retilíneos correspondentes a subarcos. Embora os subarcos 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 viragens, 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 subarcos (Delta)(csi)trans das extremidades de uma viragem dependem da variação do ângulo de pranchamento. Divide-se o resto do arco, correspondente à mudança de rumo (Delta)(csi) - 2·(Delta)(csi)trans graus, em nsub subarcos por meio da seguinte equação:
Figura 2.7.h.2
Uma vez os segmentos da rota no solo estabelecidos no plano x-y, sobrepõem-se-lhes os segmentos do perfil de voo (no plano s-z), para gerar os segmentos da rota tridimensional (x, y, z).
A rota no solo deve prolongar-se sempre da pista até para além da extensão da grelha de cálculo. Para isso, em caso de necessidade, pode adicionar-se um segmento retilíneo de comprimento adequado ao último segmento da rota no solo.
Uma vez combinado o perfil de voo com a rota no solo, aquele também deve prolongar-se da pista até para além da extensão da grelha de cálculo. Para isso, em caso de necessidade, pode acrescentar-se um ponto de perfil extra:
- ao final de um perfil de partida, com valores de velocidade e de força propulsora idênticos aos do último ponto desse perfil e altura obtida por extrapolação linear do último e do penúltimo pontos desse mesmo perfil; ou
- ao início de um perfil de chegada, com valores de velocidade e de força propulsora idênticos aos do primeiro ponto desse perfil e altura obtida por extrapolação linear do primeiro e do segundo pontos desse mesmo perfil.
Ajustamentos da subsegmentação em voo
Uma vez obtidos os segmentos tridimensionais da trajetória de voo como se descreveu no ponto 2.7.13, podem ser necessários alguns ajustamentos, para eliminar pontos da trajetória de voo demasiado próximos de outros pontos.
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.
(*) Nessa perspetiva, o comprimento total da rota no solo deve exceder sempre o do perfil de voo. Para isso, em caso de necessidade, podem adicionar-se segmentos retilíneos de comprimento adequado ao último segmento da rota no solo.
(**) Mesmo que a regulação da potência dos motores se mantenha constante ao longo de um segmento, a força de propulsão e a aceleração podem variar, devido a variações da densidade do ar e de altura. Todavia, para efeitos dos modelos de ruído, essas variações são normalmente negligenciáveis.
(***) Este valor foi recomendado na edição anterior do documento n.º 29 da ECAC, mas continuará a ser considerado provisório enquanto não se obtiverem dados experimentais suficientemente corroborantes.
(****) Definido desta forma simples, o comprimento total da trajetória segmentada é ligeiramente menor do que o comprimento da trajetória de arco de círculo. Porém, o erro correspondente nas curvas de ruído é negligenciável se os incrementos angulares forem inferiores a 30º.
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, L(índice A) .
A métrica mais habitualmente utilizada para caracterizar acontecimentos completos é a dos «níveis de exposição sonora (ou ao ruído) de um acontecimento isolado», L(índice E) , 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 L(índice max) , que constitui o nível instantâneo máximo verificado durante o acontecimento. L(índice E) 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 L(índice max) como L(índice E) . 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, L(índice AE) e L(índice Amax).
O nível de exposição sonora (ou ao ruído) de um acontecimento isolado é expresso rigorosamente pela equação seguinte:
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, L(índice AE) (acrónimo SEL):
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 (*).
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 (infinito)(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
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:
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:
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:
Distâncias maiores:
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 de referência (temperatura de 25 oC 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:
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 (p0 = 101,325 kPa e T0 = 15,0 ºC), 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.
(*) Embora a noção de uma trajetória de voo infinita seja importante para a definição de nível de exposição sonora de um acontecimento, LE, esta noção tem menos importância no caso do nível máximo de um acontecimento, Lmax, que é dominado pelo ruído emitido pela aeronave quando esta se encontra numa posição determinada, o ponto de aproximação mais próximo do observador (ou perto desse ponto). Para efeitos dos modelos, considera-se que o parâmetro de distância NPD é a distância mínima entre o observador e o segmento.
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, L(índice max,seg) , do seguinte modo:
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:
(Delta)(índice 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 L(índice max,seg) ).
(Delta)(índice I) (fi) 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.
(beta), (lambda) 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.
(Delta)(índice 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:
(Delta)'(índice F) Forma particular da correção do segmento;
(Delta)(índice SOR) 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, L(índice max) , é simplesmente o maior dos valores L(índice max,seg) associados aos segmentos, (ver as equações 2.7.25 e 2.7.27).
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 L(índice max,seg)(P,d) e L(índice E(infinito)(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 S(índice 1)S(índice 2), sendo o sentido de voo de S(índice 1) para S(índice 2) . Nestes diagramas:
Figura 2.7.j
Geometria de um segmento de trajetória de voo quando o observador está situado para trás do segmento
Figura 2.7.k
Geometria de um segmento de trajetória de voo quando o observador está situado para o lado do segmento
Figura 2.7.l
Geometria de um segmento de trajetória de voo quando o observador está situado para a frente do segmento
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, L(índice E) , o parâmetro NPD «distância», d, é a distância, d(índice p) , entre S(índice p) 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 d(índice s) , 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 d(índice s) , 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 quadrática 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:
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 (21). 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, (Delta)V (unicamente para os níveis de exposição L(índice E)
Esta correção (*) 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 de trajetória de voo (de VT1 a VT2, que são as velocidades extraídas do apêndice B ou de um perfil de voo calculado anteriormente).
No caso dos segmentos de voo, Vseg é a velocidade no segmento no ponto de aproximação mais próximo, S, obtida por interpolação entre os valores correspondentes às extremidades do segmento, admitindo que a velocidade varia quadraticamente com o tempo. Ou seja, se o observador estiver situado para o lado do segmento:
(*) É designada por correção de duração porque tem em conta os efeitos da velocidade da aeronave na duração do acontecimento sonoro - admitindo a hipótese simples segundo a qual, mantendo-se idênticos os outros fatores, a duração e, portanto, a energia sonora recebida do acontecimento, é inversamente proporcional à velocidade da fonte.
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, V(índice 1) ou V(índice 2) .
No caso dos segmentos de pista (partes da rolagem para descolagem ou da rolagem à aterragem para as quais (gama) = 0), considera-se V(índice seg) simplesmente a média das velocidades inicial e final no segmento, ou seja:
Em qualquer caso, a correção aditiva de duração é, portanto:
Geometria da propagação sonora
A figura 2.7.m 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 (épsilo), 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.
Figura 2.7.l
Ângulos entre a aeronave e o observador no plano perpendicular à trajetória de voo
Correção ligada à implantação dos motores, (Delta)I
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:
No caso das aeronaves a hélice, as variações de diretividade são negligenciáveis e pode considerar-se:
A figura 2.7.n mostra a variação de (Delta)(índice I) (fi) 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 (fi) negativo, (Delta)(índice I)(fi) = (Delta)(índice I)(0) para os três casos referidos.
Figura 2.7.n
Diretividade lateral dos efeitos da implantação
Considera-se que (Delta)(índice I) (fi) 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 (beta) correspondente a (Delta)(índice I) (fi) é definido por (beta) = tan(elevado a - 1)(z/(lambda). 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 (ver documento original)(beta),(lambda) (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 (24) 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 (25). 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, (beta), medido no plano vertical e ii) do afastamento lateral, (lambda), em relação à rota da aeronave no solo, analisaram-se os dados de modo a obter uma função empírica do ajustamento lateral total, (ver documento original)(índice T) (beta),(lambda) (= nível do acontecimento em posição lateral menos o nível do acontecimento à mesma distância por debaixo da aeronave).
Dado que o termo (ver documento original)(índice T) (beta),(lambda) (fi) substituído por (beta) (o que se adequa aos voos sem viragens), obtém-se, para a atenuação lateral:
A figura 2.7.o ilustra graficamente a expressão da atenuação lateral (ver documento original)(beta),(lambda), 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), (beta) pode ser inferior a zero. Nesses casos, recomenda-se que (ver documento original)(beta) = 10,57.
Figura 2.7.o
Variação da atenuação lateral, (ver documento original)(beta),(lambda), com o ângulo de elevação e com a distância
Atenuação lateral para segmentos finitos
As equações 2.7.41 a 2.7.44 descrevem a atenuação lateral, (ver documento original)(beta),(lambda), 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, (beta), adequado.
A determinação da atenuação lateral para segmentos finitos difere bastante para as métricas L(índice max) e L(índice E) . O nível máximo correspondente a um segmento, L(índice max) , 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 L(índice max) 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 L(índice E) .
O nível de base do acontecimento, L(índice E)(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, L(índice E,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 OS(índice 1)S(índice 2) 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 (Delta)(índice V) e (Delta)(índice I) e da subtração da atenuação lateral, (ver documento original)(beta),(lambda), 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, S(índice 1)S(índice 2) - a aeronave está a subir com um determinado ângulo (gama) -, mas as considerações são muito semelhantes para uma chegada. Não se mostra o restante da trajetória de voo real. É suficiente indicar que S(índice 1)S(índice 2) 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 (épsilo) em relação ao eixo horizontal lateral. O ângulo de depressão, (fi), em relação ao plano das asas, do qual o efeito da implantação, (Delta)(índice I) , é função (equação 2.7.39), situa-se no plano normal à trajetória de voo no qual se define (épsilo). Por conseguinte, (fi) = (beta) - (épsilo), em que (beta) = tan(elevado a - 1)(h/(lambda) e (lambda) é a distância OR entre o observador e a rota no solo, medida perpendicularmente a esta, ou seja, é o afastamento lateral do observador (26). Define-se o ponto de aproximação mais próximo da aeronave em relação ao observador, S, pela perpendicular OS, de comprimento (distância oblíqua) d(índice p) . O triângulo OS(índice 1)S(índice 2) é concordante com a figura 2.7.k, relativa à geometria para cálculo da correção do segmento (Delta)(índice F) .
Figura 2.7.p
Observador situado para o lado do segmento
Para calcular a atenuação lateral por meio da equação (2.7.40) (na qual (beta) é medido num plano vertical), recomenda-se uma trajetória de voo plana estendida, definida 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 (gama) 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 (beta) = tan-1(h/ ) ( mantém-se inalterado). Neste caso, para um observador situado para o lado do segmento, o ângulo (beta) e a atenuação lateral resultante, (ver documento original)(beta), ), são idênticos 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 (Delta) F. Porém, neste caso, os parâmetros correspondentes à diretividade e à atenuação laterais são menos óbvios.
Figura 2.7.q
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 (infinito) (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 (ver documento original)(beta),
Ao calcular a atenuação lateral apenas para segmentos de voo e para a métrica do nível de exposição, continua a ser o afastamento lateral mais curto em relação à extensão do segmento (OC). Porém, para definir um valor adequado de (beta), continua a ser necessário visualizar uma trajetória de voo plana equivalente (infinita) da qual possa considerar-se o segmento 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 (gama) 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 (beta) = cos -1( /d). Embora esta transformação possa parecer bastante retorcida, importa salientar que a geometria básica da fonte (definida por d1 , d2 e (fi) 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 (beta) p , o ângulo de elevação da trajetória estendida, mas sim com (beta), o ângulo de elevação da trajetória plana equivalente.
Recordando que, para efeitos dos modelos, se considerou o efeito da implantação dos motores, (Delta) I , bidimensional, o ângulo de depressão (fi) que o 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, (fi) = (beta) p - (épsilo), em que (beta) p é o ângulo SpOC.
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 (beta) passa a ser o mesmo que para a métrica do nível máximo.
Para trás dos segmentos da rolagem para descolagem:
Para a frente dos segmentos da rolagem à aterragem:
As razões da utilização destas expressões relacionam-se com a aplicação da função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem, para trás dos segmentos da rolagem para descolagem, e com a hipótese considerada de diretividade semicircular, para a frente dos segmentos da rolagem à aterragem.
Correção do segmento finito, (Delta) F (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 (épsilo), incompatível com voo retilíneo). A aplicação da correção (negativa) do segmento finito, (Delta) 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 (Delta) F abaixo indicada baseia-se num modelo dipolar a 90o 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:
sendo:
em que d(lambda) é a designada "distância graduada" (ver o apêndice E) e Vref = 270,05 ft/s (velocidade de referência de 160 nós). 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 (Delta) 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, utiliza-se uma forma reduzida da fração do ruído expressa pela equação (2.7.45), correspondente ao caso específico em que q = 0.
Designa-se por , em que "d" deixa claro que se destina a operações de partida (departure), e calcula-se do seguinte modo:
em que: (alfa)2 = (lambda)/d(lambda).
Utiliza-se esta forma particular da fração do ruído em conjugação com a função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem, cujo método de aplicação se explica na rubrica seguinte.
No caso particular em que o observador se situa para a frente de todos os segmentos da rolagem à aterragem, utiliza-se uma forma reduzida da fração do ruído expressa pela equação (2.7.45), correspondente ao caso específico em que q = (lambda). Designa-se por (Delta)'F,a , em que "a" deixa claro que se destina a operações de chegada (arrival), e calcula-se do seguinte modo:
em que: (alfa)1 = -(lambda)/d(lambda).
Ao recorrer-se a esta equação, sem aplicação de nenhum ajustamento adicional de diretividade horizontal (ao contrário do que sucede relativamente às posições situadas para trás dos segmentos da rolagem para descolagem - ver a rubrica da diretividade associada ao início da rolagem para descolagem), admite-se implicitamente a hipótese de diretividade horizontal semicircular para a frente dos segmentos da rolagem à aterragem.
Função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem, (Delta) SOR
O ruído gerado pelas aeronaves - sobretudo as aeronaves com motores de reação 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, (Delta) SOR .
Deduziu-se a função (Delta) SOR no seguimento 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, (Psi), entre o eixo longitudinal da aeronave e o vetor do observador:
A distância relativa q é negativa (ver a figura 2.7.j), de modo que (Psi) varia entre 90º em relação ao avanço da aeronave e 180º, correspondentes ao sentido oposto.
Figura 2.7.r
A função (Delta) 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, (psi) = LTGR(dSOR,90º) +(Delta)SOR(dSOR,(psi) (2.7.48)
em que LTGR (dSOR ,90º) é o nível de ruído total gerado na rolagem para descolagem, num ponto que dista lateralmente dSOR do início da rolagem para descolagem. (Delta) SOR constitui um ajustamento ao nível de ruído proveniente de um segmento de trajetória de voo (por exemplo Lmax,seg ou LE,seg ), conforme consta da equação (2.7.28).
No caso das aeronaves com motores turboventilados, a função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem é dada, em decibéis, pela seguinte equação:
No caso das aeronaves com motores de turbo-hélice, a função de diretividade associada ao início da rolagem para descolagem é dada, em decibéis, pela seguinte equação:
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:
A distância de normalização dSOR,0 é de 762 m (2 500 ft).
A função (Delta) 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 (Delta) SOR assim estabelecida aos pontos situados para trás de qualquer segmento de rolagem para descolagem e não apenas para trás do ponto de início da rolagem para descolagem). A função (Delta) SOR assim estabelecida não se aplica a pontos situados para a frente de segmentos da rolagem para descolagem nem a pontos situados para trás ou para a frente de segmentos da rolagem à aterragem.
Calculam-se os parâmetros dSOR e (Psi) em relação ao início de cada segmento de rolagem. Calcula-se o nível do acontecimento, LSEG , num qualquer ponto situado para trás de um determinado segmento de rolagem para descolagem de modo a respeitar o formalismo da função (Delta) SOR : essencialmente, calcula-se para o ponto de referência situado para o lado do ponto inicial do segmento considerado, à mesma distância, dSOR , que o ponto real, ajustando-se depois por meio de (Delta) SOR , a fim de obter o nível do acontecimento no ponto real.
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:
O somatório abrange todos os N acontecimentos ruidosos verificados no período T (índice 0) ao qual se aplica o índice de ruído; L(índice E,i) é o nível de exposição ao ruído de um acontecimento isolado correspondente ao acontecimento ruidoso i; g(índice i) é um fator de ponderação dependente do momento do dia (normalmente definido para os períodos diurno, do entardecer e noturno); na realidade, g(índice i) 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
em que (Delta)(índice i) é a ponderação decibélica do período i, pode reescrever-se a equação 2.7.56:
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, g(índice i) (equações 2.7.56 e 2.7.57).
Pode simplificar-se o somatório introduzindo um «número de operações ponderado».
Os valores N(índice ij) representam o número de operações do tipo/categoria de aeronave i na trajetória (ou subtrajetória) j durante os períodos diurno, do entardecer ou noturno (27).
Com base na equação (2.7.57), o nível sonoro equivalente cumulativo (genérico), L(índice eq) , no ponto de observação (x,y) é dado por:
T (índice 0) é o período de referência. Tal como os fatores de ponderação g(índice i) , depende da definição específica do índice ponderado utilizado (por exemplo L(índice DEN) ). L(índice E,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 L(índice E,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), (Delta)(índice G) , 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
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, (Delta)L(índice R) , do índice de ruído para limiar de aperfeiçoamento.
2. Cálculo da grelha básica para um espaçamento (Delta)(índice G) .
3. Verificação das diferenças, (Delta)L, entre os valores do índice em nodos adjacentes da grelha.
4. Caso haja diferenças (Delta)L (maior que) (Delta)L(índice R,) definição de uma nova grelha com espaçamento (Delta)(índice G) /2 e estimativa dos níveis correspondentes aos novos nodos, do seguinte modo:
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
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
A primeira etapa consiste na localização de um primeiro ponto, P(índice 1) , 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 L(índice C) . Ao ser cruzada essa curva, a diferença (delta) = L(índice C) - 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 (delta) 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 L(índice C) - situado a uma distância retilínea especificada, r, do ponto anterior. Para isso, calculam-se os níveis do índice de ruído e as diferenças (delta) 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
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 (Delta)c (distância entre dois pontos da curva de ruído) dentro de um determinado intervalo [(Delta)c(índice min), (Delta)c(índice max) ], por exemplo [10 m, 200 m].
2. Limitação da razão dos comprimentos de duas cordas adjacentes de comprimento (Delta)c(índice n) e (Delta)c(índice n + 1) , por exemplo 0,5 (menor que) (Delta)c(índice n) /(Delta)c(índice n + 1) (menor que) 2.
3. Quanto à adaptação do comprimento das cordas à curvatura da curva de ruído, observância da seguinte condição:
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. Exposição ao ruído
A avaliação da área exposta ao ruído baseia-se em pontos de avaliação do ruído situados 4 m (mais ou menos) 0,2 m acima do solo, correspondentes aos pontos de receção definidos em 2.5, 2.6 e 2.7 e efetuando os cálculos numa grelha de fontes individuais.
Para determinar o nível de ruído correspondente a pontos da grelha situados no interior de edifícios, associam-se-lhes os pontos de receção de ruído menos ruidosos situados nas proximidades fora do edifício em causa. Constitui exceção o ruído gerado por aeronaves, caso em que se realiza o cálculo sem considerar a presença de edifícios e se utilizam diretamente os pontos de receção de ruído situados no interior de edifícios.
A área associada a cada ponto de cálculo da grelha depende da resolução desta. Por exemplo, numa grelha de 10 m x 10 m, cada ponto de avaliação representa uma área de 100 metros quadrados exposta ao nível de ruído calculado.
Associação de pontos de avaliação de ruído a edifícios não habitacionais
A avaliação da exposição de edifícios não habitacionais, tais como escolas e hospitais, ao ruído baseia-se em pontos de avaliação do ruído situados 4 m (mais ou menos) 0,2 m acima do solo, correspondentes aos pontos de receção definidos em 2.5, 2.6 e 2.7.
Para avaliar edifícios não habitacionais expostos ao ruído gerado por aeronaves, associa-se cada edifício ao ponto de receção de ruído mais ruidoso situado no próprio edifício ou, na falta de um ponto com essas características, situado na rede circundante do edifício.
Para avaliar edifícios não habitacionais expostos a fontes de ruído terrestres, situam-se os pontos de receção a aproximadamente 0,1 m das fachadas dos mesmos. Excluem-se dos cálculos as reflexões nas fachadas em causa. Por fim, associa-se o edifício ao ponto de receção mais ruidoso das suas fachadas.
Determinação dos fogos, e dos residentes, expostos ao ruído
Para avaliar a exposição de fogos e residentes ao ruído, apenas se consideram os edifícios habitacionais. Aos edifícios sem utilização habitacional, caso dos edifícios utilizados exclusivamente como escolas, hospitais, edifícios ou fábricas, não se associam habitações nem residentes. A associação de fogos e residentes aos edifícios habitacionais é feita com base nos últimos dados oficiais (dependentes da regulamentação aplicável no Estado-Membro).
O número de fogos e o número de residentes dos edifícios habitacionais são parâmetros intermédios importantes para a estimativa da exposição ao ruído. Porém, nem sempre se dispõe de dados relativos a estes parâmetros. Explica-se a seguir como podem determinar-se com base em dados mais facilmente acessíveis.
Símbolos utilizados a seguir:
BA = área construída do edifício
DFS = área habitacional
DUFS = área habitacional por fogo
H = altura do edifício
FSI = área habitacional por residente
Dw = número de fogos
Inh = número de residentes
NF = número de pisos
V = volume do edifício habitacional
Para calcular o número de fogos e o número de residentes, 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 fogos e o número de residentes.
1A:
O número de residentes é conhecido ou foi estimado com base no número de fogos. Neste caso, o número de residentes de um edifício é a soma do número de residentes de todos os fogos do edifício:
1B:
Conhece-se o número de fogos ou o número de residentes apenas para entidades maiores do que o edifício, por exemplo zonas de recenseamento, quarteirões, bairros ou mesmo municípios inteiros. Neste caso, estima-se o número de fogos e o número de residentes do edifício com base no volume deste:
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:
Se for desconhecida, pode estimar-se a altura do edifício com base no número de pisos, NFbuilding , considerando uma altura média de 3 m por piso:
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:
(2.8.5)
Caso 2: não estão disponíveis dados sobre o número de residentes.
Neste caso, estima-se o número de residentes com base no valor médio da área habitacional por residente, FSI. Se este valor for desconhecido, utiliza-se um valor predefinido.
2A:
Conhece-se a área habitacional, com base no número de fogos.
Neste caso, o número de residentes por fogo é estimado do seguinte modo:
O número de residentes 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, o número de residentes é estimado do seguinte modo:
2C:
Conhece-se a área habitacional apenas para entidades maiores do que o edifício, por exemplo zonas de recenseamento, quarteirões, bairros ou mesmo municípios inteiros.
Neste caso, estima-se o número de residentes do edifício com base no volume do edifício, como se descreveu no caso 1B, sendo o número total de residentes estimado do seguinte modo:
2D:
Desconhece-se a área habitacional.
Neste caso, estima-se o número de residentes do edifício como se descreveu no caso 2B, sendo a área habitacional estimada do seguinte modo:
(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 for desconhecido, pode estimar-se o número de pisos do edifício com base na altura do edifício, Hbuilding , daí resultando, normalmente, um número não inteiro de pisos.
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 avaliação de ruído a fogos e às pessoas neles residentes
A avaliação da exposição de fogos e das pessoas neles residentes ao ruído baseia-se em pontos de avaliação do ruído situados 4 m (mais ou menos) 0,2 m acima do solo, correspondentes aos pontos de receção definidos em 2.5, 2.6 e 2.7.
Para calcular o número de fogos e o número de pessoas neles residentes para efeitos do ruído gerado pelas aeronaves, associam-se todos os fogos do edifício, e todas as pessoas neles residentes, ao ponto de receção de ruído mais ruidoso situado no próprio edifício ou, na falta de um ponto com essas características, situado na rede circundante do edifício.
Para calcular o número de fogos e o número de pessoas neles residentes para efeitos de fontes de ruído terrestres, situam-se os pontos de receção a aproximadamente 0,1 m das fachadas dos edifícios habitacionais. Excluem-se dos cálculos as reflexões nas fachadas em causa. Para localizar os pontos de receção, utiliza-se o processo descrito para o caso 1 ou o processo descrito para o caso 2.
Caso 1: Subdivisão de cada fachada a intervalos regulares.
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).
Caso 2: Subdivisão das fachadas a intervalos determinados, desde o início do polígono.
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.
Associação de fogos e das pessoas neles residentes a pontos de receção
Caso se disponha de informações sobre a localização dos fogos na planta baixa do edifício, associam-se cada fogo e as pessoas que nele residem ao ponto de receção da fachada mais exposta do fogo em causa. É o caso das casas isoladas, das casas geminadas e dos blocos de casas, assim como dos edifícios de apartamentos, se a divisão interna do edifício for conhecida, ou dos edifícios nos quais a dimensão de cada piso seja indicativa de um único fogo por piso, ou ainda dos edifícios cuja altura e cuja dimensão por piso sejam indicativas da existência de um único fogo.
Caso não se disponha de informações sobre a localização dos fogos na planta baixa do edifício como acima se explicou, recorre-se ao mais adequado dos dois métodos a seguir descritos, edifício a edifício, para obter uma estimativa da exposição dos fogos de cada edifício, e das pessoas que neles residem, ao ruído.
a) As informações disponíveis revelam que o edifício está organizado em apartamentos de tal modo que cada fogo tem uma única fachada exposta ao ruído.
Neste caso, a associação de um número de fogos e de um número de pessoas neles residentes a pontos de receção é ponderada em função do comprimento da fachada representada de acordo com o método do caso 1 ou do caso 2, de modo que os somatórios correspondentes à totalidade dos pontos de receção representem o número total de fogos e o número total de pessoas associados ao edifício em causa.
b) As informações disponíveis revelam que o edifício está organizado em apartamentos de tal modo que os fogos têm mais do que uma fachada expostas ao ruído ou não se dispõe de informações sobre o número de fachadas dos fogos que estão expostas ao ruído.
Neste caso, subdivide-se o conjunto de pontos de receção associado a cada edifício numa metade superior e numa metade inferior, com base no valor da mediana (*) dos níveis calculados na avaliação da exposição do edifício em causa ao ruído. Se o número de pontos de receção for ímpar, exclui-se deste método o ponto de receção cujo nível de ruído seja mais baixo.
Para cada ponto de receção na metade superior do conjunto de dados, distribui-se uniformemente o número de fogos e o número de residentes nesses fogos, de modo que os somatórios correspondentes à totalidade dos pontos de receção integrados na metade superior do conjunto de dados representem o número total de fogos e o número total de residentes nos fogos em causa. Não se associa nenhum fogo nem residente aos pontos de receção da metade inferior do conjunto de dados (**).
(*) O valor mediano separa a metade (50%) superior da metade (50%) inferior do conjunto de dados
(**) Pode considerar-se que à metade inferior do conjunto de dados correspondem fachadas relativamente calmas. Caso seja antecipadamente conhecido - por exemplo com base na localização do edifício em relação às fontes de ruído dominantes - que pontos de receção darão origem aos níveis de ruído mais elevados e mais baixos, é desnecessário calcular o ruído para a metade inferior
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.
(1) Regulamento (UE) 168/2013, de 15 de janeiro de 2013, relativo à homologação e fiscalização do mercado dos veículos de duas ou três rodas e dos quadriciclos, de 15 de janeiro de 2013.
(2) Sport Utility Vehicles (veículos utilitários desportivos).
(3) Multi-Purpose Vehicles (veículos para fins múltiplos).
(4) A absorção dos pavimentos de estrada porosos é tida em conta no modelo de emissão.
(5) Uma rede de pequenos obstáculos, a intervalos regulares, num plano constitui um exemplo de configuração especial.
(6) Na realidade, por debaixo da aeronave perpendicularmente ao eixo das asas e à direção de voo. Corresponde à projeção vertical por baixo de uma aeronave que não está a virar (isto é, sem rolamento).
(7) O tempo é tido em conta por meio da velocidade da aeronave.
(8) As cabeceiras desviadas podem ser tidas em conta definindo pistas suplementares.
(9) Por vezes são necessários níveis calculados a 4 m de altura ou mais. A comparação de medidas efetuadas a 1,2 m e a 10 m de altura e o cálculo teórico dos efeitos do solo revelam que o nível de exposição sonora com ponderação A é relativamente insensível à altura a que está o recetor. As variações verificadas são, em geral, inferiores a um decibel, exceto se o ângulo máximo de incidência sonora for inferior a 10º e se o máximo do espetro com ponderação A no recetor se situar na gama compreendida entre 200 Hz e 500 Hz. Estes espetros dominados por frequências baixas podem ocorrer, por exemplo, a longas distâncias, no caso dos motores com baixa taxa de contorno e dos motores a hélice que produzem tons de baixa frequência discretos.
(10) Os registadores de dados de voo das aeronaves fornecem um vasto leque de dados operacionais. Porém, estes dados não estão facilmente acessíveis e é dispendioso obtê-los, pelo que a sua utilização em modelos de ruído se restringe, normalmente, a projetos especiais e a estudos de desenvolvimento de modelos.
(11) Medida, em geral, como a altitude acima do nível médio das águas do mar (correspondente a 1 013 mB) e corrigida em relação à elevação do aeroporto pelo sistema de monitorização aeroportuário.
(12) Normalmente, os eixos do sistema de coordenadas local são paralelos aos eixos do mapa no qual são traçadas as curvas de ruído. Porém, é, por vezes, útil escolher um eixo dos x paralelo a uma pista, para obter curvas de ruído simétricas sem utilizar uma grelha de cálculo de malha fina (ver os pontos 2.7.26 a 2.7.28).
(13) Se o solo não for plano, pode dar-se o caso de o observador estar acima da aeronave. Se assim for, para calcular a propagação do som, considera-se z' (e o ângulo de elevação correspondente, (beta) - ver o capítulo 4) igual a zero.
(14) Cabe ao utilizador determinar a melhor maneira de aplicar estes princípios, que dependerá do modo como for definido o raio de viragem. Quando se considera uma sequência inicial de trechos retilíneos ou de arcos de círculo, uma possibilidade relativamente simples consiste em inserir segmentos de transição do ângulo de pranchamento no início da curva e no final desta, nos quais a aeronave rola a taxa constante (expressa, por exemplo, em º/m ou º/s).
(15) Nessa perspetiva, o comprimento total da rota no solo deve exceder sempre o do perfil de voo. Para isso, em caso de necessidade, podem adicionar-se segmentos retilíneos de comprimento adequado ao último segmento da rota no solo.
(16) Definido desta forma simples, o comprimento total da trajetória segmentada é ligeiramente menor do que o comprimento da trajetória de arco de círculo. Porém, o erro correspondente nas curvas de ruído é negligenciável se os incrementos angulares forem inferiores a 30º.
(17) Mesmo que a regulação da potência dos motores se mantenha constante ao longo de um segmento, a força de propulsão e a aceleração podem variar, devido a variações da densidade do ar e de altura. Todavia, para efeitos dos modelos de ruído, essas variações são normalmente negligenciáveis.
(18) Este valor foi recomendado na edição anterior do documento n.º 29 da ECAC, mas continuará a ser considerado provisório enquanto não se obtiverem dados experimentais suficientemente corroborantes.
(19) A diferença, para menos, entre os valores L(índice E) com decréscimo limitado a 10 dB e valores L(índice E) determinados durante um período mais longo pode atingir 0,5 dB. Porém, com exceção das distâncias oblíquas curtas, às quais os níveis dos acontecimentos são elevados, o ruído ambiente exógeno torna com frequência impraticáveis períodos de medição mais longos, pelo que os valores com decréscimo limitado a 10 dB constituem a norma. Como os estudos dos efeitos do ruído (utilizados para «calibrar» as curvas de ruído) também tendem a basear-se em valores com decréscimo limitado a 10 dB, consideram-se os quadros de valores ANP inteiramente adequados.
(20) Embora a noção de uma trajetória de voo infinita seja importante para a definição de nível de exposição sonora de um acontecimento, L(índice E) , esta noção tem menos importância no caso do nível máximo de um acontecimento, L(índice max) , que é dominado pelo ruído emitido pela aeronave quando esta se encontra numa posição determinada, o ponto de aproximação mais próximo do observador (ou perto desse ponto). Para efeitos dos modelos, considera-se que o parâmetro de distância NPD é a distância mínima entre o observador e o segmento.
(21) As especificações dos dados NPD exigem que os dados se baseiem em medições de voos retilíneos estabilizados, mas não necessariamente planos. Para criar as condições de voo necessárias, a trajetória de voo da aeronave em estudo pode ser inclinada em relação ao plano horizontal. Porém, como se verá adiante, as trajetórias inclinadas dificultam os cálculos, pelo que, ao utilizar dados em modelos, é conveniente visualizar as trajetórias da fonte como retilíneas e planas.
(22) É designada por correção de duração porque tem em conta os efeitos da velocidade da aeronave na duração do acontecimento sonoro - admitindo a hipótese simples segundo a qual, mantendo-se idênticos os outros fatores, a duração e, portanto, a energia sonora recebida do acontecimento, é inversamente proporcional à velocidade da fonte.
(23) No caso de terreno não-plano, o ângulo de elevação pode definir-se de várias maneiras. Neste documento, é definido pela altura da aeronave acima do ponto de observação e pela distância oblíqua - negligenciando, portanto, os declives locais do terreno e os obstáculos existentes no percurso de propagação sonora (ver os pontos 2.7.6 e 2.7.10). Se, devido à elevação do terreno, o ponto de receção se situar acima da aeronave, considera-se nulo o ângulo de elevação (beta).
(24) O «campo livre» é o campo que seria observado se a superfície do solo não estivesse lá.
(25) Os gradientes de vento e de temperatura e a turbulência dependem, em parte, das irregularidades e das características de transferência de calor da superfície.
(26) Para um observador situado à direita do segmento, (fi) é dado por (beta) + (épsilo) (ver o ponto 2.7.19).
(27) Os períodos do dia podem ser diferentes destes três, consoante a definição do índice de ruído utilizado.
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
A2 DESCRIÇÃO DA PISTA
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:
A4 TRÁFEGO AÉREO
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.
Exemplo de um perfil de procedimentos de voo baseado em dados de características das aeronaves constantes da base ANP:
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
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.
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 ºC, 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, F(índice n) /(delta).
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:
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, N(índice 1) . Quando se trata do parâmetro EPR, a equação B-1 é substituída pela seguinte:
em que K (índice 1) e K (índice 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, N(índice 1) , a equação geral da força propulsora passa a ter a seguinte forma:
Refira-se que, para uma determinada aeronave, os valores de E, F, G(índice A), G(índice B) 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 ºC 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, G(índice A), G(índice B) e H)(índice high) - para determinar o nível de força propulsora disponível. A prática normal consiste então em calcular F(índice n) /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:
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:
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, V(índice T) , estima-se a partir da velocidade em relação ao ar calibrada, V(índice C) , utilizando a seguinte relação:
em que (sigma) 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 (1). Concretamente:
em que (F(índice n) /(delta)(índice max) é a força propulsora nominal máxima, W é o peso total real à descolagem e W(índice RTOW) 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 (2). 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 ºC (109 ºF).
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, (épsilo), o qual, no caso de uma aeronave em voo plano que curve a velocidade constante numa trajetória de arco de círculo, é dado por:
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, (épsilo), da rota no solo.
Para traduzir uma ação de pilotagem, calcula-se primeiro um segmento de perfil provisório, utilizando o ângulo de pranchamento, (épsilo), no ponto inicial - definido pela equação B-8 em função do raio, (épsilo), 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 (épsilo) varia) (3), 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 (épsilo) = 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), s(índice TO8) , 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
Numa pista plana, a distância equivalente de rolagem para descolagem, s(índice TO8) , é determinada em pés do seguinte modo:
em que:
B(índice 8) 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 B(índice 8) 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:
em que:
Também se corrige a distância de rolagem para descolagem em função do gradiente da pista, do seguinte modo:
em que:
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:
Corrige-se o ângulo de subida em função da velocidade do vento frontal, w, do seguinte modo:
em que (gama)(índice w) é o ângulo de subida médio corrigido em função da velocidade do vento frontal.
A distância, (Delta)s, que a aeronave percorre ao longo da rota no solo ao subir, com o ângulo (gama)(índice w) , de uma altitude inicial h (índice 1) até uma altitude final h (índice 2) é dada por:
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, V(índice CTO) , utiliza-se a seguinte aproximação de primeira ordem:
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 (4).
O nível mínimo de «força propulsora reduzida» é, por vezes, designado por «força propulsora reduzida com perda de um motor»:
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)
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, h(índice 1) , a velocidade real em relação ao ar, V(índice T) (índice 1), e a força propulsora, (F(índice n) /(delta)(índice 1), do ponto inicial são as correspondentes ao final do segmento anterior. A velocidade em relação ao ar calibrada no ponto final, V(índice C) (índice 2), e a velocidade ascensional, ROC, média são parâmetros a determinar pelo utilizador (o ângulo de pranchamento, (épsilo), é função da velocidade e do raio de viragem). Dado que são interdependentes, a altitude final, h (índice 2), a velocidade real em relação ao ar final, V(índice T) (índice 2), a força propulsora final, (F(índice n) /(delta)(índice 2) , e o comprimento de rota no solo correspondente ao segmento, (Delta)s, têm de ser calculados por iteração. A altitude final, h (índice 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 (índice 2) = h (índice 1) + 250 ft.
Estima-se o comprimento de rota no solo correspondente ao segmento (distância percorrida na horizontal) do seguinte modo:
Utilizando a estimativa assim obtida de (Delta)s, volta a estimar-se a altitude final, h (índice 2)' do seguinte modo:
Enquanto o erro |h'(índice 2) - h(índice 2)| for superior à tolerância admitida, repetem-se as etapas B-17 e B-18 utilizando os valores de altitude, h (índice 2), velocidade real em relação ao ar, V(índice T) (índice 2), e força propulsora líquida corrigida por motor, (F(índice n) /(delta)(índice 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, (a(índice max) - G . g) (menor que) 0,02g, a aceleração pode ser demasiado fraca para se atingir a velocidade V(índice C) (índice 2) pretendida numa distância razoável. Nessa eventualidade, pode limitar-se o gradiente de subida a G = a(índice max/) g - 0,02, na realidade reduzindo a velocidade ascensional pretendida de modo a manter uma aceleração aceitável. Se G (menor que) 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 (5).
Corrige-se o comprimento do segmento de aceleração em função da velocidade do vento frontal, w, do seguinte modo:
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:
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:
em que (Delta)s é a distância percorrida ao longo da rota no solo e V (índice 1) e V (índice 2) são as velocidades inicial e final em relação ao solo, calculadas do seguinte modo:
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:
em que (E(índice idle), F(índice idle,) G(índice A,idle), G(índice B,idle) e H(índice idle) ) 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, V(índice CA) , relaciona-se com o peso total à aterragem por uma equação análoga à equação B-11:
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, (gama), da rampa de planeio. Nas aeronaves com motores de reação e nas aeronaves multimotoras a hélice, g é normalmente de - 3.º Nos monomotores a hélice, g é normalmente de - 5º.
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:
Para ventos frontais de velocidade diferente de 8 nós, o valor médio da força propulsora líquida corrigida passa a ser o seguinte:
A distância percorrida na horizontal é dada por:
(valor positivo, pois h(índice 1) (maior que) h(índice 2) e g é negativo).
(1) As autoridades responsáveis pela aeronavegabilidade estabelecem, em geral, um limite mínimo de força propulsora, frequentemente 25 % abaixo do máximo.
(2) Ao qual a força propulsora está reduzida após a subida inicial à potência de descolagem.
(3) Para evitar descontinuidades nas curvas de ruído causadas por variações instantâneas de ângulo de pranchamento no encontro entre trechos de voo retilíneo e viragens, introduzem-se nos cálculos de ruído subsegmentos destinados a salvaguardar uma transição linear do ângulo de pranchamento nos 5º iniciais e finais da curva. Estes subsegmentos são desnecessários nos cálculos de desempenho: o ângulo de pranchamento é sempre dado pela equação B-8.
(4) «Noise Abatement Procedures», documento 8168 da ICAO, «PANS-OPS», volume 1, parte V, capítulo 3, ICAO 2004.
(5) Em qualquer dos casos, o modelo informático deve ser programado para informar o utilizador das incoerências.
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 (mais ou menos) 2,5 x S (ou seja, num feixe de largura 5 x 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)
Pode normalmente estabelecer-se um modelo adequado de uma distribuição de Gauss utilizando 7 sub-rotas discretas uniformemente espaçadas num feixe compreendido entre (mais ou menos) 2,5xS, 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]
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]
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
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
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 método ARP-5534 da SAE para calcular os coeficientes médios de absorção atmosférica correspondentes aos valores médios de temperatura, T, e de humidade relativa, RH, do aeroporto em causa. 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, L(índice max)(d);
- nível integrado no tempo em função da distância, L(índice E)(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), L(índice n,ref)(d(índice ref), 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:
O incremento (Delta)L 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 (Delta)L dos valores NPD de L(índice max) e L(índice E) 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 90º 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
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 P(índice p) . Os parâmetros em causa são os seguintes:
Note-se que, dado que o tempo de voo, (tau), 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 P(índice 1)P(índice 2) da trajetória de voo (sendo P(índice 1) o ponto inicial e P(índice 2) o ponto final), através da multiplicação da exposição, E (índice (infinito), correspondente à trajetória infinita percorrida por um fator simples - o fator fração energética, F:
Uma vez que pode exprimir-se a exposição em termos do integral no tempo do nível quadrático médio da pressão sonora (ponderada), ou seja:
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 90º:
em que p (elevado a 2) e p(índice p) (elevado a 2) são os níveis quadráticos médios observados de pressão sonora gerados pela aeronave ao passar nos pontos P e P(índice p) .
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 d(índice p) (elevado a 2)/d(elevado a 2) 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 sin(elevado a 2)(psi). Este fator faz o valor quadrático médio da pressão sonora decrescer inversamente com d(elevado a 4) , daí a expressão «fonte à quarta potência».
Introduzindo as substituições
pode exprimir-se o valor quadrático médio da pressão sonora em função do tempo (não considerando novamente o tempo de propagação do som):
Inserindo esta explicitação na equação E-2 e efetuando a substituição
pode exprimir-se do seguinte modo a exposição do observador ao som gerado pela passagem da aeronave no período [(tau) (índice 1),(tau) (índice 2)]:
A solução deste integral é a seguinte:
A integração no intervalo [-(infinito),+(infinito)] (isto é, em toda a trajetória de voo infinita) permite obter a seguinte expressão da exposição total, E (índice (infinito):
pelo que o termo fração energética da equação E-1 é o seguinte:
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, (Delta)L, entre os níveis de ruído L(índice max) e L(índice E) 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 (alfa) (índice 1) e (alfa) (índice 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 (índice (lambda), fornece uma solução.
Pode exprimir-se do seguinte modo o nível de exposição L(índice E,(infinito) tabelado na base de dados ANP em função de d(índice p) , para uma velocidade de referência V(índice ref),:
em que p (índice 0) é uma pressão de referência padrão e t(índice ref) é um tempo de referência (= 1 s para o nível de exposição sonora, SEL). Para a velocidade real, V, a expressão é a seguinte:
Analogamente, pode exprimir-se o nível máximo do acontecimento, L(índice max) , do seguinte modo:
Para a fonte dipolar, utilizando as equações E-8, E-11 e E-12 e notando que (das
Este resultado só pode igualar-se ao valor de (Delta)L determinado a partir dos dados NPD se a distância oblíqua, d(índice p) , utilizada para calcular a fração energética for substituída por uma distância graduada, d (índice (lambda), dada por:
ou
Substituindo d(índice p) por d (índice l) na equação E-5 e utilizando a definição q = V(tau) constante da figura E-1, podem reescrever-se os parâmetros (alfa)(índice 1) e (alfa)(índice 2) da equação E-9 do seguinte modo (sendo q = q (índice 1) no ponto inicial e q - (lambda) = q (índice 2) no ponto final de um segmento de trajetória de voo de comprimento (lambda):
A necessidade de substituir a distância oblíqua real pela distância graduada diminui a simplicidade do modelo dipolar a 90º 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 A(índice R,i,m) e B(índice R,i,m) para o ruído de rolamento e A (índice P,i,m) e B (índice P,i,m) para o ruído de propulsão
Quadro F-2
Coeficientes a(índice i) e b(índice i) para pneus com pregos
Quadro F-3
Coeficientes C(índice R,m,k) e C(índice P,m,k) para a aceleração e a desaceleração
Quadro F-4
Coeficientes (alfa)(índice i,m) e (beta)(índice m) para pisos de estrada
Apêndice G - Base de dados para as fontes associadas ao tráfego ferroviário
Este apêndice contém a base de dados para a maior parte das fontes do ruído associado ao tráfego ferroviário. Destina-se a ser utilizado no cálculo do ruído gerado pelo tráfego ferroviário por aplicação do método descrito no ponto 2.3, «Ruído gerado pelo tráfego ferroviário».
Quadro G-1
Coeficientes L(índice r,TR,i) e L(índice r,VEH,i) para a rugosidade dos carris e das rodas
Quadro G-2
Coeficientes A (índice 3,i) para o filtro de contacto
Quadro G-3
Coeficientes L(índice H,TR,i), L(índice H,VEH,i) e L(índice H,VEH,SUP,i) para as funções de transferência
(Valores expressos em nível de potência sonora por eixo)
Quadro G-4
Coeficientes L (índice R,IMPACT,i) para o ruído de impacto
Quadro G-5
Coeficientes L (índice W,0,idling) para o ruído de tração
(Valores expressos em nível de potência sonora por veículo)
Quadro G-6
Coeficientes L (índice W,0,1) , L (índice W,0,2) , (alfa) (índice 1) e (alfa) (índice 2) para o ruído aerodinâmico
[Valores expressos em nível de potência sonora por veículo (veículos com 20 m de comprimento)]
Quadro G-7
Coeficientes C (índice bridge) para a irradiação estrutural
Apêndice H - Base de dados para as fontes industriais
Este apêndice contém alguns exemplos de valores relativos a algumas fontes de ruído industrial. Destina-se a ser utilizado no cálculo do ruído industrial por aplicação do método descrito no ponto 2.4, «Ruído industrial». Uma vez que as fontes de ruído industrial são extremamente específicas de cada sítio industrial, há que obter valores adequados de bases de dados locais, nacionais ou internacionais ou por meio de medições, consoante o caso.
Quadro H-1
Coeficientes L(índice W) , L(índice W') e (Delta)L(índice W,dir,xyz) (x, y, z) para a potência sonora
(Delta)L(índice W,dir,xyz) (x, y, z) = 0
Exprime-se L(índice W') em potência sonora por metro, para as fontes lineares, e em potência sonora por metro quadrado, para as fontes planas.
Apêndice I - Base de dados para as fontes associadas a aeronaves - dados de ruído e desempenho das aeronaves (ANP)
Este apêndice contém a base de dados para a maior parte das fontes do ruído associado a aeronaves. Destina-se a ser utilizado no cálculo do ruído gerado pelas aeronaves por aplicação do método descrito no ponto 2.6, «Ruído gerado pelas aeronaves».
Quadro I-1
Coeficientes aerodinâmicos
Quadro I-2
Aeronaves
Quadro I-3
Ações de pilotagem predefinidas para a aproximação
Quadro I-3 (continuação)
Quadro I-4 (parte 1)
Ações de pilotagem predefinidas para a partida
Quadro I-4 (parte 1) (continuação)
Quadro I-4 (parte 2)
Ações de pilotagem predefinidas para a partida
Quadro I-4 (parte 2) (continuação)
Quadro I-4 (parte 3)
Ações de pilotagem predefinidas para a partida
Quadro I-4 (parte 3) (continuação)
Quadro I-4 (parte 4)
Ações de pilotagem predefinidas para a partida
Quadro I-5
Perfis de pontos fixos predefinidos
Quadro I-6
Pesos predefinidos
Quadro I-7
Coeficientes dos motores a reação
Quadro I-8
Coeficientes dos motores a hélice
Quadro I-9
Dados de ruído, potência e distância (dados NPD)
Quadro I-10
Classes espetrais
(*) Nessa perspetiva, o comprimento total da rota no solo deve exceder sempre o do perfil de voo. Para isso, em caso de necessidade, podem adicionar-se segmentos retilíneos de comprimento adequado ao último segmento da rota no solo.
(**) Mesmo que a regulação da potência dos motores se mantenha constante ao longo de um segmento, a força de propulsão e a aceleração podem variar, devido a variações da densidade do ar e de altura. Todavia, para efeitos dos modelos de ruído, essas variações são normalmente negligenciáveis.
(***) Este valor foi recomendado na edição anterior do documento n.º 29 da ECAC, mas continuará a ser considerado provisório enquanto não se obtiverem dados experimentais suficientemente corroborantes.
(****) Definido desta forma simples, o comprimento total da trajetória segmentada é ligeiramente menor do que o comprimento da trajetória de arco de círculo. Porém, o erro correspondente nas curvas de ruído é negligenciável se os incrementos angulares forem inferiores a 30º.
(*) Embora a noção de uma trajetória de voo infinita seja importante para a definição de nível de exposição sonora de um acontecimento, LE, esta noção tem menos importância no caso do nível máximo de um acontecimento, Lmax, que é dominado pelo ruído emitido pela aeronave quando esta se encontra numa posição determinada, o ponto de aproximação mais próximo do observador (ou perto desse ponto). Para efeitos dos modelos, considera-se que o parâmetro de distância NPD é a distância mínima entre o observador e o segmento.
(*) É designada por correção de duração porque tem em conta os efeitos da velocidade da aeronave na duração do acontecimento sonoro - admitindo a hipótese simples segundo a qual, mantendo-se idênticos os outros fatores, a duração e, portanto, a energia sonora recebida do acontecimento, é inversamente proporcional à velocidade da fonte.
Apresentam-se dados complementares referentes às aeronaves utilizadas em aviação geral.
Dados GASEPF (General Aviation Single Engine Piston Variable pitch) e GASEPV (General Aviation Single Engine Piston Fixed pitch)
Quadro I-11
Tipos de aeronaves GASEPF e GASEPV
(Os dados espetrais correspondentes constam do quadro «Classes espetrais» da base ANP.)
Quadro I-12
Dados de perfis de voo de partida e de chegada para aeronaves dos tipos GASEPF e GASEPV
Quadro I-13
Dados NPD para aeronaves dos tipos GASEPF e GASEPV
Classes de aeronaves
Apresentam-se nos quadros seguintes os dados de ruído e desempenho das aeronaves correspondentes às quatro classes indicadas.
Quadro I-14
Dados correspondentes às classes P 1.0, P 1.1, P 1.2 e P 1.3 de aeronaves, por grupo de ruído
Quadro I-15
Dados de perfis de voo de chegada e de partida correspondentes às classes P 1.0, P 1.1, P 1.2 e P 1.3 de aeronaves
Quadro I-16
Dados dos pontos de perfil de ruído correspondentes às classes P 1.0, P 1.1, P 1.2 e P 1.3 de aeronaves
Quadro I-17
Dados NPD correspondentes às classes P 1.0, P 1.1, P 1.2 e P 1.3 de aeronaves
Série 1 de dados de ruído e desempenho de helicópteros
São apresentados dados correspondentes a cinco classes de helicópteros, baseadas na massa máxima à descolagem (MMD) dos aparelhos.
Quadro I-18
Quadro descritivo (série 1 de dados de helicópteros).
Quadro I-19
Perfis de partida (série 1 de dados de helicópteros).
Quadro I-20
Perfis de chegada (série 1 de dados de helicópteros).
Quadro I-21
Dados característicos do ruído (série 1 de dados de helicópteros).
Quadro I-22
Dados de ruído, potência e distância (NPD) (série 1 de dados de helicópteros).
Série 2 de dados de ruído e desempenho de helicópteros
São apresentados dados correspondentes a três classes de helicópteros, baseadas na massa máxima à descolagem (MMD):
1. Helicópteros ligeiros (LHEL), MMD (menor que) 3 000 kg;
2. Helicópteros médios (MHEL), 3 000 kg (menor que) MMD (menor que) 6 000 kg;
3. Helicópteros pesados (THEL), MMD (maior que) 6 000 kg.
Os perfis de voo predefinidos de chegada e de partida são perfis de pontos fixos. Nos perfis de voo de partida predefinidos considera-se para cada classe de helicópteros a subida até uma altitude de voo plano de 1 000 pés (305 m). Se o trecho de voo plano à partida ou à chegada diferir localmente deste valor, recomenda-se a adaptação dos perfis predefinidos às circunstâncias locais.
Quadro I-23
Quadro descritivo (série 2 de dados de helicópteros).
Quadro I-24
Perfis de partida (série 2 de dados de helicópteros).
Quadro I-25
Perfis de chegada (série 2 de dados de helicópteros).
Quadro I-26
Dados característicos do ruído (série 2 de dados de helicópteros).
Quadro I-27
Dados de ruído, potência e distância (NPD) para três classes de helicópteros.
ANEXO III
Métodos de avaliação dos efeitos prejudiciais
(a que se refere o artigo 4.º)
1. Conjunto de efeitos prejudiciais
Para avaliação dos efeitos prejudiciais, consideram-se:
- A doença cardíaca isquémica (DCI), correspondente aos códigos BA40 a BA6Z da classificação internacional de doenças CID-11 estabelecida pela Organização Mundial da Saúde;
- O incómodo elevado (IE);
- As fortes perturbações do sono (FPS).
2. Cálculo dos efeitos prejudiciais
Calculam-se os efeitos prejudiciais mediante a aplicação de uma das seguintes fórmulas:
- Risco relativo (RR) de um efeito prejudicial, definido como:
- Risco absoluto (RA) de um efeito prejudicial, definido como:
2.1 DCI
Para o cálculo do RR, no que se refere ao efeito prejudicial de DCI e relativamente à taxa de incidência (i), são utilizadas as seguintes relações dose-efeito:
para o ruído rodoviário.
2.2 IE
Para o cálculo do RA, no que se refere ao efeito prejudicial de IE, são utilizadas as seguintes relações dose-efeito:
para o ruído rodoviário;
para o ruído ferroviário;
para o ruído de aeronaves.
2.3 FPS
Para o cálculo do RA, no que se refere ao efeito prejudicial de FPS, são utilizadas as seguintes relações dose-efeito:
para o ruído rodoviário;
para o ruído ferroviário;
para o ruído de aeronaves.
3. Avaliação dos efeitos prejudiciais
3.1. A exposição da população deve ser avaliada separadamente para cada fonte de ruído e para cada efeito prejudicial. Se as mesmas pessoas estiverem simultaneamente expostas a diferentes fontes de ruído, os efeitos prejudiciais podem, geralmente, não ser cumulativos. No entanto, esses efeitos podem ser comparados a fim de avaliar a importância relativa de cada ruído.
3.2. Avaliação da DCI
3.2.1. Para a DCI, no caso de ruído ferroviário e de aeronaves, estima-se que a população exposta a níveis de Lden superiores aos níveis adequados está sujeita a um risco acrescido de DCI, mas o número exato (N) de casos de DCI não pode ser calculado.
3.2.2.Para a DCI, no caso de ruído rodoviário, a proporção de casos do efeito prejudicial específico do ruído ambiente na população exposta a um RR calculado é obtida, para a fonte de ruído x (eixo rodoviário), o efeito prejudicial y (DCI) e a incidência i, aplicando a seguinte fórmula:
em que:
- FAP(índice x,y) é a fração atribuível na população;
- O conjunto de bandas de ruído j é constituído por bandas individuais, cada uma abrangendo no máximo 5 dB (por exemplo: 50-51 dB, 51-52 dB, 52-53 dB etc., ou 50-54 dB, 55-59 dB, 60-64 dB etc.);
- p(índice j) é a proporção da população total P na zona avaliada que é exposta a uma banda de exposição j, associada a um dado RR de um efeito específico na saúde RR(índice j,x,y). Calcula-se o RR(índice j,x,y.) por meio das fórmulas estabelecidas no ponto 2 do presente anexo, utilizando o valor central de cada banda de ruído (por exemplo: em função da disponibilidade dos dados, a 50,5 dB para a banda de ruído 50-51 dB, ou 52 dB para a banda de ruído 50-54 dB).
3.2.3. Para a DCI, no caso de ruído rodoviário, o número total N de casos de DCI (pessoas afetadas pelo efeito prejudicial y; número de casos atribuíveis) devido à fonte x é obtido aplicando a seguinte fórmula:
N(índice x,y) = FAP(índice x,y,i) x Iy x P (fórmula 11)
para o ruído rodoviário.
Em que:
- FAP(índice x,y,i) é calculada para a incidência i;
- Iy é a taxa de incidência de DCI na zona em avaliação, que pode ser obtida em estatísticas regionais ou nacionais da saúde;
- P é a população total da zona em avaliação (soma da população nas diferentes bandas de ruído).
3.3.Para o IE e as FPS, no caso de ruído rodoviário, ferroviário e de aeronaves, o número total N de pessoas afetadas pelo efeito prejudicial y (número de casos atribuíveis) devido à fonte x é obtido, para cada combinação de fontes de ruído x (fonte rodoviária, ferroviária ou de aeronaves) e efeito prejudicial y (IE, FPS), aplicando a seguinte fórmula:
em que:
- RA(índice x,y) é o RA do efeito prejudicial pertinente (IE, FPS), obtido por meio das fórmulas estabelecidas no ponto 2 do presente anexo, utilizando o valor central de cada banda de ruído (por exemplo: em função da disponibilidade dos dados, a 50,5 dB para a banda de ruído 50-51 dB, ou a 52 dB para a banda de ruído 50-54 dB);
- n(índice j) é o número de pessoas expostas a uma banda de exposição j.
4. Futuras revisões
As relações dose-efeito a introduzir em futuras revisões do presente anexo referir-se-ão nomeadamente:
- À relação entre o incómodo e a L(índice den) relativamente ao ruído industrial;
- À relação entre as perturbações do sono e a L(índice night) relativamente ao ruído industrial.
Poderão, se necessário, ser apresentadas relações dose-efeito específicas para:
- Habitações com especial isolamento antirruído, tal como definido no anexo VI;
- Habitações com fachada calma, tal como definido no anexo VI;
- Diferentes climas/culturas;
- Grupos vulneráveis da população;
- Ruído industrial tonal;
- Ruído industrial impulsivo e outros casos especiais.
ANEXO IV
Requisitos mínimos para os mapas estratégicos de ruído
(a que se refere o artigo 5.º)
1 - Um mapa estratégico de ruído é uma apresentação dos dados referentes a um dos seguintes aspetos:
- Situação acústica existente ou prevista em função de um indicador de ruído;
- Ultrapassagem de um valor limite;
- Número estimado de habitações, escolas e hospitais numa determinada zona que estão expostas a valores específicos de um dado indicador de ruído;
- Número estimado de pessoas localizadas numa zona exposta ao ruído.
2 - Os mapas estratégicos de ruído podem ser apresentados sob a forma de:
- Dados numéricos em quadros;
- Dados numéricos sob forma eletrónica.
3 - Os mapas estratégicos de ruído relativos às aglomerações incidem particularmente no ruído emitido por:
- Tráfego rodoviário;
- Tráfego ferroviário;
- Tráfego aéreo;
- Instalações industriais, incluindo portos.
4 - Os mapas estratégicos de ruído são utilizados para os seguintes fins:
- Proporcionar uma base de dados que sustente a informação a enviar à Comissão Europeia, de acordo com o estabelecido no artigo 15.º e no anexo VI;
- Construir uma fonte de informação para os cidadãos, de acordo com o estabelecido no artigo 13.º;
- Servir de base para elaboração dos planos de ação, de acordo com o estabelecido no artigo 10.º
Os mapas estratégicos de ruído são apresentados de acordo com o respetivo fim, com a informação tratada em função da utilização do mapa.
5 - Os requisitos mínimos para os mapas estratégicos de ruído relativos aos dados a enviar à Comissão Europeia são estabelecidos nos n.os 1.5, 1.6, 2.5, 2.6 e 2.7 do anexo VI.
6 - Para fins de informação aos cidadãos, de acordo com o estabelecido no artigo 13.º, e de elaboração dos planos de ação, de acordo com o previsto no artigo 10.º do presente decreto-lei, são necessárias informações adicionais e mais pormenorizadas, tais como:
- Uma representação gráfica;
- Mapas em que é apresentada a ultrapassagem de um valor limite (mapas de conflito);
- Mapas diferenciais em que a situação existente é comparada com diferentes situações futuras possíveis;
- Mapas em que é apresentado o valor de um indicador de ruído a uma altura diferente de 4 m, se adequado.
7 - Os mapas estratégicos de ruído para aplicação local, regional ou nacional são elaborados para uma altura de avaliação de 4 m e gamas de valores de L(índice den) e de L(índice n) de 5 dB(A), conforme definido nos n.os 1.5, 1.6, 2.5 e 2.6 do anexo VI.
8 - No que diz respeito às aglomerações, são elaborados mapas estratégicos de ruído distintos para o ruído do tráfego rodoviário, o ruído do tráfego ferroviário, o ruído do tráfego aéreo e o ruído industrial. Podem ser elaborados mapas adicionais para outras fontes de ruído.
9 - A elaboração do mapa estratégico de ruído deve seguir as orientações expressas no guia de boas práticas publicado pela Comissão Europeia, contendo no mínimo a isófona de 55 dB(A) para o indicador L(índice den) e a isófona de 45 dB(A) para o indicador L(índice n).
ANEXO V
Requisitos mínimos para os planos de ação
(a que se refere o artigo 6.º)
1 - Os planos de ação devem incluir, pelo menos, os seguintes elementos:
- Uma descrição da aglomeração ou da grande infraestrutura de transporte rodoviário, ferroviário e aéreo, tendo em conta outras fontes de ruído;
- A entidade competente pela elaboração do plano e as entidades competentes pela execução das eventuais medidas de redução de ruído já em vigor e das ações previstas;
- O enquadramento jurídico;
- Os valores limite existentes no Regulamento Geral do Ruído;
- Definição cartográfica da área de intervenção do plano;
- Um resumo dos dados que estão na base do plano de ação, os quais se devem basear nos resultados dos mapas estratégicos de ruído previamente aprovados;
- Uma avaliação do número estimado de pessoas expostas ao ruído, identificação de problemas e situações que necessitem de ser corrigidas;
- Um registo das consultas públicas, organizadas de acordo com a legislação aplicável;
- Descrição de eventuais medidas de redução do ruído já em vigor, resultantes de anteriores versões do plano de ação bem como dos projetos em curso e respetivo grau de concretização;
- Definição de novas medidas e/ou revisão das medidas indicadas no plano anterior, se necessário;
- Apresentação do planeamento temporal para a implementação das medidas de redução de ruído (cronograma), definindo objetivos de concretização a atingir ao fim de cada ano;
- Ações previstas pelas entidades competentes para os cinco anos seguintes, incluindo quaisquer ações para a preservação de zonas tranquilas;
- Estratégia a longo prazo;
- Informações financeiras (se disponíveis): orçamentos, avaliação custo-eficácia, avaliação custo-benefício;
- Plano de financiamento das medidas a implementar;
- Medidas previstas para avaliar a implementação e os resultados do plano de ação.
2 - As ações que as autoridades pretendam desenvolver no âmbito das suas competências podem incluir:
- Planeamento do tráfego;
- Ordenamento do território;
- Medidas técnicas na fonte de ruído;
- Seleção de fontes menos ruidosas;
- Redução de ruído no meio de transmissão;
- Medidas ou incentivos reguladores ou económicos.
3 - Os planos de ação devem conter estimativas em termos de redução do número de pessoas afetadas (incomodadas, que sofram de perturbações do sono ou outras).
ANEXO VI
Dados a enviar à Comissão Europeia
(a que se refere o artigo 7.º)
Os dados a enviar à Comissão Europeia são os seguintes:
1 - Relativamente às aglomerações:
1.1 - Uma descrição concisa da aglomeração: localização, dimensão, número de habitantes;
1.2 - Entidade competente para a elaboração dos mapas estratégicos de ruído e planos de ação;
1.3 - Programas de controlo do ruído executados no passado e medidas em vigor em matéria de ruído ambiente;
1.4 - Métodos de cálculo ou de medição utilizados;
1.5 - O número estimado de pessoas (em centenas) que vivem em habitações expostas a cada uma das seguintes gamas de valores L(índice den) em dB(A), a uma altura de 4 m, na fachada mais exposta:
55 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 60;
60 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 65;
65 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 70;
70 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 75;
L(índice den) (maior que) 75;
separadamente para o ruído proveniente do tráfego rodoviário, do tráfego ferroviário, do tráfego aéreo e de instalações industriais. Os valores são arredondados para a centena mais próxima (exemplo: 5200 = entre 5150 e 5249; 100 = entre 50 e 149; 0 = menos de 50).
Adicionalmente, sempre que disponível e adequado, deverá indicar-se o número de pessoas das categorias supramencionadas que vivem em habitações com:
- Isolamento sonoro específico, ou seja, um isolamento de um edifício relativamente a um ou mais tipos de ruído ambiente;
- Uma fachada pouco exposta, ou seja, fachada de uma habitação em que o valor do indicador L(índice den) obtido a 4 m acima do solo e a 2 m em frente da fachada, para o ruído emitido por uma fonte específica, está 20 dB(A) abaixo do que se verifica numa outra fachada da mesma habitação onde o valor de L(índice den) seja o mais elevado.
Há que indicar ainda em que medida as grandes infraestruturas de transporte rodoviário, ferroviário e aéreo, conforme definidas no artigo 3.º do presente decreto-lei, contribuem para os valores acima mencionados;
1.6 - O número estimado de pessoas (em centenas) que vivem em habitações expostas a cada uma das seguintes gamas de valores de L(índice n) em dB(A), obtido a uma altura de 4 m, na fachada mais exposta:
45 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 50;
50 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 55;
55 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 60;
60 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 65;
65 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 70;
L(índice n) (maior que) 70;
separadamente para o ruído proveniente do tráfego rodoviário, do tráfego ferroviário, do tráfego aéreo e de instalações industriais.
Adicionalmente, sempre que disponível e adequado, deve indicar-se o número de pessoas das categorias supramencionadas que vivem em habitações com:
- Isolamento sonoro específico relativamente ao ruído em questão, tal como definido no n.º 1.5;
- Uma fachada pouco exposta, tal como definido no n.º 1.5.
Deve indicar-se igualmente em que medida as grandes infraestruturas de transporte rodoviário, ferroviário e aéreo contribuem para os valores supramencionados;
1.7 - Em caso de apresentação gráfica, os mapas estratégicos devem, no mínimo, mostrar os contornos de 55 dB(A), 60 dB(A), 65 dB(A), 70 dB(A) e 75 dB(A);
1.8 - Um resumo do plano de ação, com 10 páginas no máximo, que abranja todos os aspetos relevantes referidos no anexo V.
2 - Relativamente às grandes infraestruturas de transporte rodoviário, ferroviário e aéreo:
2.1 - Uma descrição geral das grandes infraestruturas de transporte rodoviário, ferroviário e aéreo: localização, dimensão e dados sobre o tráfego;
2.2 - Uma caracterização das suas imediações: zonas urbanas, outras informações sobre a utilização do solo e outras grandes fontes de ruído;
2.3 - Programas de controlo do ruído executados no passado e medidas em vigor em matéria de ruído;
2.4 - Métodos de cálculo ou de medição utilizados;
2.5 - O número estimado de pessoas (em centenas) que vivem fora das aglomerações em habitações expostas a cada uma das seguintes gamas de valores de L(índice den), em dB(A), a uma altura de 4 m, na fachada mais exposta:
55 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 60;
60 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 65;
65 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 70;
70 (menor que) L(índice den) (igual ou menor que) 75;
L(índice den) (maior que) 75.
Adicionalmente, sempre que disponível e adequado, deve indicar-se o número de pessoas das citadas categorias que vivem em habitações com:
- Isolamento sonoro específico relativamente ao ruído em questão, tal como definido no n.º 1.5;
- Uma fachada pouco exposta, tal como definido no n.º 1.5.
2.6 - O número estimado de pessoas (em centenas) que vivem fora das aglomerações em habitações expostas a cada uma das seguintes gamas de valores L(índice n) em dB(A), a uma altura de 4 m, na fachada mais exposta:
45 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 50;
50 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 55;
55 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 60;
60 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 65;
65 (menor que) L(índice n) (igual ou menor que) 70;
L(índice n) (maior que) 70.
Adicionalmente, sempre que disponível e adequado, deve indicar-se o número de pessoas das citadas categorias que vivem em habitações com:
- Isolamento sonoro específico relativamente ao ruído em questão, tal como definido no n.º 1.5;
- Uma fachada pouco exposta, tal como definido no n.º 1.5.
2.7 - A área total (em quilómetros quadrados) exposta a valores de L(índice den) superiores a 55 dB(A), 65 dB(A) e 75 dB(A), respetivamente.
Adicionalmente deve indicar-se o número estimado de habitações (em centenas) e o número estimado de pessoas (em centenas) que vivem em cada uma dessas áreas. Esses valores devem incluir as aglomerações.
Os contornos correspondentes aos 55 dB(A) e 65 dB(A) são igualmente apresentados num ou mais mapas que incluem informações sobre a localização de zonas urbanas abrangidas pelas áreas delimitadas por esses contornos.
2.8 - Um resumo do plano de ação, com 10 páginas no máximo, que abranja todos os aspetos relevantes referidos no anexo V.
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