Desenvolvimento de uma metodologia de otimização paramétrica para sintonização da frequência de controle de ruído de ressonadores de Helmholtz fabricados a partir de blocos de cimento comerciais

Resumo

Os métodos tradicionais para controle de ruído são eficazes para sons de médias e altas frequências, ficando clara a necessidade do desenvolvimento e disponibilização de algum sistema que promova a atenuação do ruído em baixas frequências. Em vista disso, propôs-se neste trabalho o estudo do desempenho de blocos de cimento quando transformados em ressonadores de cavidade, ou de Helmholtz, que possuem a capacidade de absorver e atenuar ruídos de baixa frequência, além da possibilidade de sintonização na frequência de interesse, de acordo com sua geometria. Foi elaborada uma metodologia de otimização paramétrica utilizando os modelos matemáticos conhecidos para a construção de ressonadores, possibilitando a escolha da melhor geometria que o ressonador deverá ter para cada necessidade. Para tanto, fez-se uma analogia com um sistema mecânico massa-mola-amortecedor, sendo o modelamento matemático implementado em MATLAB^®. Foi feita uma análise de sensibilidade para a influência do volume da câmara e da área de abertura da cavidade na eficiência do ressonador. Conhecido este comportamento, desenvolveu-se uma rotina de otimização via Algoritmo Genético buscando a melhor geometria para uma determinada faixa de frequências a ser controlada. Na análise das superfícies de resposta, observou-se a influência da geometria na eficiência do ressonador, e a partir da função resposta em frequência estimou-se a faixa de frequência de atenuação que seria possível sintonizar. A partir da análise inicial, constatou-se que quanto menor a área de abertura e maior o volume da cavidade, melhor a atenuação proporcionada. Para a otimização, o volume total da cavidade foi dividido em dois, assim o sistema resultante apresentou duas frequências naturais com valores de atenuação distribuídos no espectro de frequências. A otimização desenvolvida retornou como resultado um sistema cujas frequências de ressonância se mantiveram dentro da faixa prevista e com atenuação significativa.