Pesquisadores criam sensor de baixo custo para medir ruído urbano com precisão nas cidades brasileiras n361j
Projeto de sonômetro desenvolvido na PUC-Rio surgiu a partir de uma disputa judicial entre moradores e a concessionária de energia local 415bk
A poluição sonora é um problema cotidiano nas áreas urbanas. Buzinas, obras, tráfego de veículos - às vezes agravados por escapamentos adulterados -, e até mesmo alguns serviços públicos, como transformadores de energia elétrica, geram níveis de ruído que frequentemente extrapolam os limites legais. Isso afeta a saúde da população e torna-se, cada vez mais, alvo de disputas judiciais. No entanto, medir com precisão esse tipo de poluição exige equipamentos comerciais sofisticados e caros, iníveis para grande parte das populações afetadas, especialmente em comunidades de baixa renda. 2tb24
Diante desse desafio, pesquisadores do Programa de Pós-Graduação em Metrologia (PósMQI) da PUC-Rio desenvolveram um sonômetro de baixo custo, capaz de garantir confiabilidade ao resultado das medições. O protótipo foi validado em testes rigorosos. Os resultados foram apresentados em 2024 no Congresso Mundial de Metrologia, na Alemanha, e acabam de ser publicados no periódico científico "Measurement: Sensors".
Quando o barulho afeta a saúde humana 6b6e6v
Ruído é qualquer som que se torna incômodo e os efeitos da exposição constante geram muito mais do que um simples desconforto. Estudos mostram que o excesso de ruído pode causar perda auditiva, estresse, distúrbios do sono e até impactos psicológicos mais profundos. Por isso, a legislação ambiental brasileira estabelece limites para o nível da pressão sonora (NPS). Essa grandeza indica a intensidade do som (ou seja, da onda acústica) que incide em um instrumento, ou no ouvido humano.
Esses níveis são medidos em decibels (dB). Para se ter uma ideia: 0 dB representa o limiar da audição humana, 60 dB corresponde a uma conversa normal e 70 dB já é considerado incômodo, como o som de uma máquina de lavar louça ou da descarga do vaso sanitário. Sons acima de 90 dB, como o de motocicletas, entram na faixa de ruído muito alto. A partir de 120 dB, comum em sirenes, podem causar dor e até danos auditivos imediatos. Já sons acima de 150 dB são considerados intoleráveis, como tiros de armas de fogo e explosões. A tolerância legal para esses limites varia entre cidades, zonas urbanas e rurais, e também entre períodos do dia.
Mas um ruído incômodo não se resume apenas à sua intensidade (volume). Zumbidos, apitos ou chiados constantes, que se destacam no ambiente, também podem gerar desconforto. São os chamados "ruídos tonais" e sua classificação varia. Por exemplo, segundo a norma técnica brasileira ABNT NBR 10151:2019, se um som grave (entre 25 Hz e 125 Hz) estiver 15 dB acima dos demais, ele é considerado tonal. Já sons agudos (de 500 Hz a 10 kHz) são classificados como tonais se estiverem apenas 5 dB acima do restante do ambiente sonoro.
O caso das subestações elétricas 6r6m3t
A inspiração para o desenvolvimento do sonômetro surgiu em 2020, durante um projeto que envolvia uma disputa judicial entre moradores de um bairro do Rio de Janeiro e a concessionária de energia local.
O motivo do litígio era o ruído perturbador provocado por uma subestação de energia elétrica, que opera transformadores de alta potência. O problema começou após o Comitê Organizador dos Jogos Olímpicos de 2016, realizados na cidade, exigir que a concessionária praticamente dobrasse a capacidade da subestação. O objetivo era atender à alta demanda energética da Arena de Vôlei de Praia, na zona sul da cidade. Mas, infelizmente, isso resultou no aumento do ruído acústico na vizinhança, ultraando os níveis aceitáveis pela legislação ambiental vigente. Esta subestação foi denunciada ao Ministério Público, que acionou a concessionária exigindo que reduzisse o ruído.
Um agravante no caso de subestações elétricas é o fenômeno chamado de magnetostricção, que são vibrações geradas pelas placas de aço dos transformadores, quando submetidas a campos magnéticos alternados. O resultado é um zumbido contínuo em 120 Hz que, por fazer parte intrínseca do funcionamento do equipamento, não pode ser completamente eliminado.
Sem soluções prontas no mercado, a concessionária buscou a orientação técnica do nosso grupo de pesquisa em Metrologia da PUC-Rio para desenvolver, validar e implementar uma proposta de solução acústica inovadora. O trabalho começou com um mapeamento detalhado da emissão e propagação sonora no interior da subestação de energia e na vizinhança. Como o estudo coincidiu com o início da pandemia de COVID-19 — período de circulação mínima de pessoas e veículos — foi possível medir e monitorar com exatidão o impacto acústico provocado pela subestação.
Na sequência, realizamos diversas intervenções técnicas: reforços e substituição de chaves comutadoras (que controlam o fluxo de eletricidade), instalação de barreiras acústicas, balanceamento de ventiladores, melhorias no sistema de lubrificação, entre outras ações. Para lidar com os ruídos tonais de baixa frequência que persistiam, implementamos ainda um sistema inovador de mascaramento sonoro. Trata-se de sons agradáveis da natureza -simulando cantos de pássaros, movimentos de água e cachoeiras - sobrepostos ao ruído original, camuflando o componente tonal do ruído.
As intervenções foram eficazes: embora esse tipo de ruído não possa ser completamente eliminado, comprovamos que é possível de ser atenuado a níveis compatíveis com os limites da rigorosa legislação ambiental aplicável, assim restaurando a paz e a qualidade de vida dos moradores. Este projeto bem-sucedido foi replicado na forma de uma pesquisa de mestrado em Metrologia, que monitorou o ruído acústico nas vizinhanças de outras nove subestações nas cidades do Rio de Janeiro e Niterói, resultados que também foram publicados em periódicos científicos.
Um sensor ível com tecnologias abertas 141213
Como resultado dessas experiências, e diante do o limitado a equipamentos de medição confiáveis — usualmente importados e com preços elevados —, nossa equipe se motivou a desenvolver um dispositivo ível, capaz de realizar medições sonoras com precisão. O objetivo era claro: atender a demandas sociais de monitoramento acústico em áreas urbanas, contribuindo para mitigar os efeitos nocivos da exposição descontrolada à poluição sonora. Assim nasceu uma nova pesquisa de mestrado em Metrologia, focada no projeto de um sonômetro de baixo custo, construído com tecnologias abertas e módulos eletrônicos integráveis, que permitem conectar e programar sensores com flexibilidade.
Na prática, o som é captado por um microfone, convertido em sinais elétricos e processado por um microcontrolador. O protótipo utiliza linguagens de programação como Node.js e Python para gerenciar a coleta e visualização dos dados, além de bibliotecas em C++ para o processamento digital do áudio. O sistema exibe os níveis de ruído em tempo real por meio de uma interface gráfica intuitiva, permitindo monitoramento contínuo de forma clara e ível.
O equipamento foi testado em um ambiente comunitário, na Igreja dos Santos Anjos, no bairro do Leblon, fora do horário de missas. O espaço tem um pé-direito alto e capacidade para mais de 400 pessoas, o que o torna um bom ambiente de teste para medições acústicas controladas.
Resultados e próximos os r1r72
Em comparação com um sonômetro comercial calibrado, o protótipo de baixo custo apresentou desempenho promissor, com diferença máxima de 12,2 % nos piores casos. Esse resultado é bastante satisfatório para uma versão inicial, especialmente por captar bem as frequências mais incômodas ao ouvido humano. Na faixa de 8000 Hz, por exemplo, a diferença foi de apenas 2,4 %. Em baixas frequências, detectamos a presença de um ruído eletrônico, que pode ser corrigido com filtros e ajustes nos componentes.
O projeto segue em evolução, com foco no aprimoramento da plataforma computacional e na inclusão de um recurso de ponderação em frequência, que simula a forma como o ouvido humano percebe o som.
Os avanços já consolidados comprovam ser possível democratizar o o à medição, em especial à medição sonora. Ao criar ferramentas íveis, consegue-se contribuir para que mais pessoas possam reivindicar seu direito à paz individual, ao silêncio, à saúde e à melhoria da sua qualidade de vida. Afinal, viver em um ambiente urbano não deve significar aceitar a poluição sonora como inevitável.
Carlos Roberto Hall Barbosa recebe financiamento das agências de fomento CNPq, FAPERJ, CAPES e FINEP. O projeto de pesquisa mencionado neste artigo foi financiado pela Light S.A. como parte de sua carteira de P&D ANEEL.
Juan José Gómez Acosta recebeu uma bolsa para desenvolver o projeto de pesquisa mencionado neste artigo, financiada pela Light Energia S/A., no âmbito do Programa de P&D regulado Light/Aneel.
Mauricio Nogueira Frota presta consultoria em projeto de P&D financiado pela Light Energia S/A., no âmbito do Programa de P&D regulado Light/Aneel.
Thiago D'Angelo da Silva Oliveira não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.
Este artigo foi publicado no The Conversation Brasil e reproduzido aqui sob a licença Creative Commons
