Estudo de erros de medição da resistividade de materiais de absorção: simulação computacional e método experimental

Study of measurement errors of the resistivity of absorption materials: computer simulation and experimental method

Datsch Jr., S. P. Engenharia Acústica, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil, sadi.datsch@eac.ufsm.br

Mareze, P. H. Engenharia Acústica, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil, paulo.mareze@eac.ufsm.br

Fonseca, W. D’A. Engenharia Acústica, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil, will.fonseca@eac.ufsm.br

Resumo

A resistividade ao fluxo de ar é um dos parâmetros macroscópicos mais importantes na caracterização de materiais de absorção. Neste trabalho será abordado o método experimental proposto por Dragonetti, Ianniello e Romano e o método normatizado pela ISO 9053-2:2020. O primeiro apresenta limitações quanto a faixa de frequência útil e os limites de obtenção da resistividade. O segundo propõe medidas usando um fluxo alternado na frequência de 2 Hz, que podem conter erros devido à baixa sensibilidade dos transdutores (microfones e acelerômetros). Assim, um dos objetivos deste trabalho é mapear os citados erros de obtenção da resistividade ao fluxo em relação à escolha da espessura do material usando modelagem numérica com a frequência de 25 Hz. Os métodos experimentais supracitados foram simulados computacionalmente pelo Método de Elementos Finitos (FEM). O mapeamento dos erros de ambos os métodos permite identificar qual deles é mais indicado para realizar a medição de resistividade ao fluxo de acordo com diferentes tipos de materiais (porosos ou perfurados), observando as limitações de espessura e resistividade ao fluxo de cada método. Bancadas experimentais foram construídas pelos autores para avaliar os dois métodos, observando as regiões de maior confiabilidade previamente simuladas. Dois tipos diferentes de materiais (Material A e Material B) foram medidos com as duas bancadas e uma análise estatística dos dados foi realizada para avaliar as variações entre corpos de prova e também na própria influência da montagem do material nos tubos. As bancadas apresentaram razoável estabilidade de dados, sendo que o Material A (melamina) apresentou resistividade média de 10,94 kNs/m2 pelo método normatizado e 11,12 kNs/m2 para o Método de Dragonetti, os quais corroboram com dados da literatura.

Palavras-chaves:

método de Dragonetti

ISO 9053-2

mapeamento de erro

resistência ao fluxo de ar.

Abstract

Airflow resistivity is one of the most important macroscopic parameters in the characterization of absorption materials. In this work, the experimental method proposed by Dragonetti, Ianniello, and Romano and the method standardized by ISO 9053-2:2020 is discussed. The first has limitations regarding the useful frequency range and the limits for obtaining resistivity. While the second proposes measurements using an alternating flow at a frequency of 2 Hz, which may contain errors due to the low sensitivity of the transducers (microphones and accelerometers). Thus, one of the objectives of this work is to map the aforementioned errors in obtaining the flow resistivity in relation to the choice of material thickness using numerical modeling with a frequency of 25 Hz. The aforementioned experimental methods were computationally simulated by the Finite Element Method (FEM). The mapping of the errors of both methods allows identifying which one is more suitable to carry out the measurement of flow resistivity according to different types of materials (porous or perforated), observing the limitations of thickness and flow resistivity of each method. Experimental benches were built by the authors to evaluate the two methods, observing the regions of greater reliability previously simulated. Two different types of materials (Material A and Material B) were measured with the two benches and statistical analysis of the data was performed to evaluate the variations among specimens and also the influence of the material assembly in the tubes. The benches performed reasonable data stability. Material A (melamine) have shown an average resistivity of 10,94 kNs/m4 for the standardized method and 11,12 kNs/m4 for Dragonetti's method, which corroborates, with literature data.

Keywords:

Dragonetti method

ISO 9053-2

error mapping

airflow resistance.

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