Propiedades acústicas
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Propiedades acústicas y sus pruebas
Debido a que la mayoría de los plásticos tienen factores de pérdida mecánica relativamente altos (al menos dos órdenes de magnitud más altos que la mayoría de los metales), pueden usarse para atenuar el sonido transmitido por sólidos. Esta aplicación es sin duda la más interesante en el campo de la acústica, especialmente para la supresión de ruido. Los plásticos dimensionalmente estables con alta amortiguación interna (es decir, alto factor de pérdida mecánica) incluyen polipropileno y poliamida. Ejemplos de aplicaciones de amortiguación acústica son cubiertas, engranajes y rodillos fabricados con estos materiales. Desafortunadamente, el refuerzo de fibra de vidrio reduce en gran medida el factor de pérdida, por lo que los plásticos reforzados con fibra de vidrio no son adecuados para la atenuación del sonido. El zumbido generado por las placas de metal se puede suprimir con revestimientos viscoelásticos. Se trata de termoplásticos amorfos especiales, en particular copolímeros de acetato de vinilo o sistemas de dos componentes a base de poliuretano o resinas epoxi. Estos recubrimientos se mejoran aún más con rellenos activos como la vermiculita, un material arcilloso similar a la mica o el grafito. Para evaluar las propiedades de amortiguamiento de tales recubrimientos, se debe conocer la rigidez dinámica a la flexión y la tasa de onda de flexión. Estas cantidades se derivan del módulo dinámico de elasticidad, que a su vez se determina en pruebas de vibración de flexión realizadas en frecuencias de audio. La chapa de acero no amortiguada tiene un factor de pérdida d 0,0001; el máximo con amortiguación de borde fuerte es 0,001. Los laminados presentan valores d de hasta 1,0. Los plásticos sólidos homogéneos no atenúan el sonido transportado por el aire porque incluso los sólidos más livianos no satisfacen el requisito de adaptación de la impedancia de onda entre el aire y el medio absorbente. Los plásticos tienen una impedancia de onda varios órdenes de magnitud mayor que la del aire. Para suprimir el sonido aéreo, por lo tanto, se emplean materiales fibrosos o espumas de poro abierto. La absorción tiene lugar por fricción entre las partículas de aire y los componentes del esqueleto. Los plásticos espumados de poro abierto utilizados en esta función absorbente incluyen urea espumada: resina de formaldehído y espuma de PVC no rígida. Las losas de poliestireno espumado, aunque tengan el poro cerrado, pueden utilizarse con fines acústicos si la superficie está perforada. Si se va a bloquear el sonido transmitido por sólidos (en lugar de atenuarlo), se requieren materiales blandos de baja rigidez dinámica a la flexión. Sin embargo, las vibraciones de baja frecuencia de la maquinaria no pueden bloquearse con plásticos; en su lugar, se emplean elementos metálicos recubiertos de goma, resortes de acero o resortes de aire. Otra aplicación representa un uso mucho más importante de los plásticos para bloquear el sonido transmitido por sólidos: la supresión del ruido de pisadas mediante los llamados pisos flotantes. Los requisitos acústicos de los edificios se cumplen con losas aislantes a base de espuma de poliestireno expandido, cuya resiliencia se mejora con el procesamiento posterior. Los plásticos, incluso los materiales rellenos (por ejemplo, con vidrio expandido o arcilla), no son muy adecuados para bloquear el sonido del aire. No son considerados para este fin por los constructores, porque este tipo de insonorización requiere siempre masas pesadas con la menor rigidez a la flexión posible. Los plásticos con rellenos pesados (PbO o BaSO4) cumplen con el requisito de masa y también tienen la alta frecuencia de corte de coincidencia necesaria para la insonorización. Las películas plásticas pesadas y no rígidas se utilizan en automóviles y maquinaria.
Absorción del sonido
La absorción del sonido es la medida de la cantidad de energía eliminada de la onda de sonido a medida que la onda pasa a través de un grosor de material dado. Mientras se propaga del aire a un material absorbente, la onda de sonido podría experimentar reflejo o absorción, perdiendo energía, experimentando efectos de amortiguación. En un material polimérico, la absorción del sonido tiene lugar transformando las ondas de sonido en calor. La absorción acústica es necesaria para la insonorización. Los materiales con su impedancia característica similar al aire se consideran los mejores materiales de insonorización, por lo que los plásticos espumados son los materiales preferidos para tales aplicaciones. Típicamente, los elastómeros y los polímeros amorfos muestran propiedades de absorción acústica más altas en comparación con los materiales semicristalinos o cristalinos.
Reflejo de sonido
Similar a la absorción del sonido, la reflexión del sonido es una propiedad vital especialmente para reducir el ruido. Como parte de la onda sonora es reflejada por el medio aislante, reduciendo así la energía que necesita ser absorbida para proporcionar aislamiento acústico. El aire y la pared de aislamiento acústico son los dos medios. La cantidad de onda reflejada en el medio 1 (R) se puede calcular utilizando la impedancia característica (Z) de cada medio.
Absorbedores de sonido porosos
Los materiales con alta porosidad tienden a tener un alto coeficiente de absorción acústica.
Doblar absorbedores de sonido
Estos tipos de materiales son generalmente materiales no porosos y elásticos que se flexionan debido a la excitación de la presión de energía / sonido. Los amortiguadores de sonido de flexión suelen ser más eficaces para absorber bajas frecuencias, a diferencia de los materiales porosos.
Atenuadores de sonido de alta densidad
Estos materiales acústicos se pueden usar junto con materiales porosos de baja densidad para crear un entorno de grabación / escucha efectivo. Los materiales de alta densidad generalmente atenúan la energía del sonido de manera efectiva, pero no pueden estar en contacto directo con otros materiales estructurales si se requiere un aislamiento acústico total. La energía del sonido resonará este tipo de materiales, lo que reduce la transmisión general del sonido, pero cuando entra en contacto con otra superficie, puede producir vibraciones no deseadas.