Propiedades de transmisión de sonido
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Propiedades de transmisión de sonido
Los ensamblajes retardadores de sonido (acústicos) son uno de los más utilizados en la construcción comercial. Un conjunto acústico es una puerta o ventana acústica que mantiene su función operativa básica y, al mismo tiempo, está diseñada para ser una barrera significativa para el paso del sonido. Se llama ensamblaje acústico porque se trata de un sistema completo. Un conjunto retardador de sonido abarca no solo la puerta o ventana en sí, sino todos los componentes que la rodean. La pared, el marco que rodea la puerta, la puerta en sí, los componentes de hardware y finalmente el sistema de sellado, mediante el cual se minimiza el paso del ruido, se combinan para crear un conjunto acústico. Las calificaciones de sonido se basan típicamente en el sistema de escala de la clase de transmisión de sonido (STC). Este sistema de clasificación única permite al diseñador hacer coincidir productos arquitectónicos que, cuando se combinan, crearán una clasificación STC para todo el conjunto, controlando el ruido y la vibración en la habitación, la oficina o incluso un edificio completo.
Método de medición
El método preferido para determinar la clasificación STC de un producto es una prueba llamada ASTM E-90, “Método estándar para la medición de laboratorio de la transmisión del sonido en el aire”, que se resume a continuación. ASTM E90-09 proporciona un método que cubre la medición de laboratorio de la pérdida de transmisión de sonido en el aire de particiones de edificios, tales como paredes de todo tipo, particiones operables, ensamblajes de piso-techo, puertas, ventanas, techos, paneles y otros elementos que dividen el espacio (ASTM E90 2009). Los laboratorios están diseñados para que la muestra de prueba constituya la ruta de transmisión de sonido principal entre las dos salas de prueba, por lo que existen campos de sonido aproximadamente difusos en las salas. La pérdida de transmisión del sonido se refiere a la respuesta de las muestras expuestas a un campo sonoro incidente difuso. Por lo tanto, los resultados de la prueba son más directamente relevantes para el rendimiento de muestras similares expuestas a campos de sonido similares. Sin embargo, proporcionan una medida general útil de rendimiento para la variedad de campos de sonido a los que una partición o un elemento pueden estar expuestos típicamente. En los laboratorios diseñados para satisfacer los requisitos de este método de prueba, la intención es que la única ruta significativa para la transmisión de sonido entre las salas sea a través de la muestra de prueba. Los laboratorios están diseñados para que la muestra de prueba constituya la ruta de transmisión de sonido principal entre las dos salas de prueba y, por lo tanto, existen campos de sonido aproximadamente difusos en las salas. Esta norma no pretende abordar todos los problemas de seguridad. Es importante conocer la pérdida de transmisión de sonido de paredes y pisos para poder comparar diferentes construcciones, calcular la privacidad acústica entre apartamentos o los niveles de ruido de fuentes externas como el tráfico rodado, y diseñar soluciones óptimas a los problemas de control del ruido. Se pueden realizar mediciones de laboratorio para muchos tipos diferentes de particiones, pero no es práctico probar todos los diseños posibles, por lo que es necesario tener métodos confiables para predecir la pérdida de transmisión del sonido de las construcciones típicas de edificios. Existen varios métodos para predecir la pérdida de transmisión de sonido de paredes y pisos que pueden utilizar los ingenieros de control de ruido. Es importante saber qué tan precisos son estos métodos para las construcciones típicas utilizadas en la acústica de edificios. A medida que el estándar crece en experiencia a lo largo de los años, revela las complejas variables que deben abordarse para igualar las condiciones que tienen el potencial de afectar los resultados.
Factores que afectan la transmisión del sonido
Durante una prueba ASTM E-90, se monta una muestra de prueba entre una habitación que contiene una fuente aislada de ruido y una sala de recepción. La pérdida de transmisión de sonido, la diferencia entre el nivel de sonido en la sala de origen y la sala de recepción, se mide a frecuencias de sonido específicas y se utiliza para llegar a la clasificación STC. Cuanto más alta sea la calificación STC calculada, más silencioso será en la sala de recepción. Cuando las ondas sonoras entran en contacto con un obstáculo límite, como una pared o una puerta, una parte de la energía de la onda sonora se refleja, una parte se transmite a través del obstáculo y el resto es absorbido por el obstáculo. Uno de los métodos estándar para medir el coeficiente de absorción de sonido efectivo de un material acústico es encontrar su efecto sobre el tiempo de reverberación, o tasa de decaimiento, del nivel de presión sonora en la cámara de sonido. Se requiere la absorción acústica total en la sala de recepción para determinar la reducción de ruido de la muestra que se está probando. La clave aquí es descartar la absorción de ondas sonoras dentro de la cámara que puedan atribuirse a la puerta que se está probando. Las pruebas en laboratorios con diferentes niveles de absorción pueden resultar en diferentes clasificaciones STC. Otra variable que la norma no aborda actualmente es la diferencia entre una puerta y una partición. Si bien la norma establece que una puerta debe ciclarse (abrirse y cerrarse) varias veces, antes de comenzar la prueba, no se aborda la fuerza operativa o la presión requerida para liberar una puerta herméticamente sellada. Los valores STC se utilizan para definir los requisitos de rendimiento para lograr una reducción específica en la transmisión de sonido desde una sala fuente a una sala receptora. La clasificación STC de una puerta instalada también determina cuánta reducción de ruido es posible entre una sala fuente y una sala receptora determinadas.
Características destacadas de la transmisión de sonido
Las ondas de sonido viajan a través de cualquier abertura con muy poca pérdida. Mientras que la cantidad de aire que fluye a través de un espacio aumenta en proporción con el tamaño del espacio. Un pequeño orificio transmite casi tanto sonido como un espacio mucho más grande. Por ejemplo, un agujero de una pulgada cuadrada en 100 pies cuadrados de partición de placa de yeso puede transmitir tanto sonido como el resto de la partición. Las vías de aire a través de huecos, grietas o agujeros plantean problemas graves. El aire atrapado en un "bloqueo de sonido" entre un par de puertas, o entre juegos de sellos en capas en una junta, es uno de los mejores absorbentes de sonido. Es importante comprender que los valores de STC no son unidades de medida proporcionales. Para lograr niveles cada vez más altos de control de sonido, cada incremento de 10 dB requiere diez veces más mejoras que el anterior. Si bien las aberturas de puertas clasificadas en el rango de STC de 30 a STC de 40 son comunes, lograr un STC de 50 y clasificaciones superiores es extraordinariamente difícil. El rendimiento acústico depende del diseño de la pared, su grosor y peso y, en última instancia, el costo. Con frecuencia, no es posible optimizar un factor sin comprometer seriamente los demás.
Revisión de las mezclas en la reducción de ruido
El ruido se ha convertido en un problema medioambiental, y la legislación sobre la regulación del ruido se está revisando y redactando en los países industrializados, especialmente en Europa. La reducción del ruido de maquinaria, automóviles y electrodomésticos se ha estudiado ampliamente. Las técnicas que utilizan materiales de aislamiento y absorción de sonido para reducir el ruido ambiental han recibido mucha atención en esta área de investigación (ASTM E413-10). El ruido del tráfico, que se encuentra dentro del rango de frecuencia de 250 y 4.000 Hz, ha sido un gran dolor de cabeza para el público, y la práctica común para lidiar con él es construir barreras acústicas de hormigón a lo largo de carreteras y autopistas. El estudio realizado por la Asociación Estadounidense de Materiales de Aislamiento y Acústicos mostró que estas barreras de hormigón tienen una reflectividad acústica muy alta (95% y más) y una baja absorción acústica. Esto significa que las barreras de hormigón no son efectivas para controlar y reducir el ruido del tráfico. La colocación de reductores de ruido en la parte superior de las barreras acústicas de las carreteras es otra forma que tiene como objetivo reducir el ruido del tráfico. También se han informado estudios numéricos y/o analíticos sobre la estimación del efecto de reducción del ruido. Estas barreras acústicas, antes mencionadas, presentan un rendimiento mucho mejor que el hormigón con absorción acústica y pérdida de transmisión. Pero la reducción del ruido no es el único criterio que domina la decisión de construir barreras acústicas. Hay otros criterios cruciales, e incluyen (1) rentabilidad, (2) madurez de la tecnología, (3) durabilidad, (4) bajo costo y conveniencia en la instalación, (5) bajo costo y conveniencia en mantenimiento y reparación, y (6) estética. Las barreras acústicas de hormigón cumplen en gran medida esos criterios. También se desarrollan mezclas de caucho granulado destinadas a la aplicación en la reducción del ruido y se ha encontrado que producen resultados alentadores.La eficiencia de aislamiento acústico de los compuestos ABS/nanotubos de carbono (CNT) se incrementó con un aumento en la cantidad de CNT. Dado que el aislamiento acústico del compuesto ABS/CNT se mejoró con una mayor rigidez debido al CNT, se podría concluir que la rigidez es uno de los principales factores que influyen en la mejora de la pérdida de transmisión de los compuestos polímero/CNT. Los tableros de partículas (PB) de la barra de yute (JS), la hoja de palmera datilera y sus mezclas ofrecieron una mayor pérdida de transmisión de sonido, mayor aislamiento térmico y menor hinchamiento en comparación con la madera contrachapada. El aumento de JS en la mezcla con la hoja de palmera datilera aumentó la pérdida de sonido y el aislamiento térmico. La pérdida de sonido aumentó con el aumento del espesor de PB. Se encuentra que la relación entre la pérdida de sonido y el espesor no es lineal. La pérdida de sonido alcanzó el máximo con un espesor de placa de 19 mm para PB. El ruido dentro de un vehículo de motor proviene de diversas fuentes. Las fuentes externas incluyen la lluvia y el viento que impactan en los paneles de la carrocería del vehículo, y las fuentes internas incluyen el motor del vehículo. La vibración de los paneles de la carrocería, como el capó, el techo y los paneles de las puertas, es la fuente de un ruido considerable dentro del vehículo. Se ha intentado amortiguar la vibración de los paneles de la carrocería y, por tanto, reducir el ruido en el interior del vehículo, uniendo capas de material amortiguador a las superficies de los paneles. Un método tradicional ha sido unir láminas de material compuesto fibroso conformadas a presión. Sin embargo, estas láminas son propensas a pudrirse cuando están húmedas, ya que el material no es resistente al agua y es muy difícil de limpiar. Más recientemente, se han utilizado materiales viscoelásticos. Uno de tales materiales es un copolímero que comprende etileno, acetato de vinilo y ácido acrílico y/o metacrílico. Otra propuesta ha sido aplicar una composición adhesiva viscoelástica que comprende un poliepóxido, una poliéter amina, una amina heterocíclica y un fenol, que se dice que es útil como material amortiguador. Otra propuesta más ha sido utilizar un material compuesto que comprende una lámina de polímero de butilo elastomérico unida a una capa delgada de material no elastomérico en la superficie. Además, no son particularmente útiles para prevenir la transmisión de ruido de otras fuentes. Se desarrollaron tejas acústicas multicapa para suprimir el ruido y también reducir su transmisión. Los materiales mejorados que no solo amortiguarán eficazmente la vibración de los paneles de la carrocería, sino que también reducirán la transmisión del sonido a través de los paneles de la carrocería, supondrían un gran avance en el arte de la insonorización de vehículos, que aún está en evolución.