Portaria n.º 42/2023 — Regulamenta o regime de avaliação e gestão do ruído ambiente e transpõe para a ordem jurídica interna a Diretiva (UE)…

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

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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:

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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:

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os coeficientes da linha reta são dados pelas seguintes expressões:

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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)

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O termo A(índice F) representa a atenuação total ao longo do percurso de propagação em condições favoráveis, subdividindo-se do seguinte modo:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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.

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O termo A(índice H) representa a atenuação total ao longo do percurso de propagação, em condições homogéneas, subdividindo-se do seguinte modo:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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):

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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:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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:

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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:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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

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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:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

Figura 2.5.b

Determinação do coeficiente do solo, G(índice path), num percurso de propagação

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf)) e ([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf)) 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](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf)) e ([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf)) e (G(índice path), G'(índice path)

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

Cálculos em condições homogéneas

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

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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

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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:

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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):

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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

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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)

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Em condições favoráveis, os três raios sonoros encurvados , e têm raio de curvatura, (Gama), idêntico, definido por:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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):

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

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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).

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

Cálculo do termo (Delta)ground(S,O)

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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)

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

(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:

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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)

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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)

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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).

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Figura 2.5.i

Diferença de percursos para a segunda reflexão

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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.

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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:

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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)

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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.

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A potência sonora da fonte equivalente é expressa do seguinte modo:

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A correção devida à divergência esférica é dada por:

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A correção devida à difração pelo topo do obstáculo é dada por:

(2.5.42)

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A correção devida à absorção do lado interno do obstáculo é dada por:

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

A correção devida à reflexão pela estrutura do veículo ferroviário é dada por:

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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:

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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

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Símbolos

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Índices

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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

([ver documento original](https://files.diariodarepublica.pt/1s/2023/02/02900/0000301010.pdf))

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.