lunes, 28 de junio de 2010
Aislamiento acústico de cerramientos ligeros de doble hoja
El comportamiento de estos sistemas se rige por el principio de masa-muelle-masa. Según este modelo la frecuencia de coincidencia o frecuencia natural del sistema viene dada por la siguiente expresión:
- m1 y m2 son las masas por unidad de superficie de cada una de las hojas.
- s' es la rigidez dinámica del elemento de relleno en MN/m3.
Como puede observarse la elasticidad del material de relleno es un factor determinante a la hora de calcular la frecuencia de coindicencia del sistema, así valores de s' inferiores a 5 MN/m3 permiten garantizar que su valor se encuentre por debajo de los 100 Hz y que el sistema funcione eficazmente en todo el espectro audible.
Por tanto si se utiliza un material excesivamente rígido el conjunto no se comporta según el principio de masa-muelle-masa.
Por otro lado otro efecto a ser considerado es el de la formación de ondas estacionarias en la cámara de aire entre las dos hojas ligeras. Estas ondas se forman a las frecuencias múltiplos de:
fc=c/2d
Donde:
- c es la velocidad de propagación del sonido en el medio (340 m/s en el caso del aire).
- d es la distancia de separación entre las dos hojas.
El material de relleno de la cámara tiene como misión la disipación de estas ondas estacionarias. Esta disipación se da como consecuencia del rozamiento entre partículas, convirtiendo la energía sonora en energía calorífica. El parámetro que garantiza este comportamiento es el de la resistencia específica al paso del aire. Su valor debe estar entre los 5 kPa s/m2 y los 30 kPa s/m2.
Así un buen material de relleno debe ser elástico por un lado y porosidad abierta para permitir el paso del aire.
Frecuencias inferiores a fo | El sistema masa-muelle-masa no actúa, el comportamiento es como un sistema laminar |
Frecuencias entre fo y fc | Los aislamientos se suman: R=R1+R2+20 log (f d)-29 |
Frecuencias superiores a fc | Los aislamientos se suman y se atenúa la resonancia de a cavidad gracias a la resistencia al paso del aire de aislante R = R1 + R2 + + 0.86 (0.0978 (1.2 f/rs)^(-0.7) + +2 log(0.189(1.2 f/rs))^-0.595 |
- d es la separación entre hojas
- f es la banda de frecuencia
- rs es la resistencia al paso del flujo de aire
- R1 y R2 son los índices de reducción sonora de cada una de las hojas consideradas como particiones simples
Cómo funciona una vuvuzela
Si por algo va a ser recordado la Copa del Mundo de fútbol 2010 es un instrumento, querido por unos y odiado por otros, llamado vuvuzela.
Se trata de un instrumento de viento utilizado durante muchos años y cuyo origen proviene de los antiguos cuernos de caza empleados por las tribus africanas.
Desarrollaremos en este post su principio de funcionamiento.
Este instrumento actúa como un tubo resonador. Mediante el soplido en el extremo más estrecho de la misma se genera una onda longitudinal en su interior que se propaga hasta llegar al extremo del mismo.
Al llegar al extremo de la vuvuzela está onda es reflejada desplazándose por el tubo a la misma frecuencia que la onda incidente y generando nuevas reflexiones. Las ondas reflejadas están desfasadas entre sí y con respecto a la onda incidente, de manera que se superponen entre sí a determinadas frecuencias generando ondas estacionarias con una enorme amplitud.
El perfil de la vuvuzela influye en las frecuencias resonantes y en la amplitud de las ondas estacionarias que se crean en el interior del tubo.
Mediciones acústicas del nivel sonoro emitido por las vuvuzelas aseguran que pueden emitir hasta 115 dBA medidos a 2 m de distancia del extremo de su boca en un espectro de frecuencias entre 250 Hz y 8000 Hz. Estos niveles pueden ser muy dañinos para el oído humano.
Al llegar al extremo de la vuvuzela está onda es reflejada desplazándose por el tubo a la misma frecuencia que la onda incidente y generando nuevas reflexiones. Las ondas reflejadas están desfasadas entre sí y con respecto a la onda incidente, de manera que se superponen entre sí a determinadas frecuencias generando ondas estacionarias con una enorme amplitud.
El perfil de la vuvuzela influye en las frecuencias resonantes y en la amplitud de las ondas estacionarias que se crean en el interior del tubo.
Mediciones acústicas del nivel sonoro emitido por las vuvuzelas aseguran que pueden emitir hasta 115 dBA medidos a 2 m de distancia del extremo de su boca en un espectro de frecuencias entre 250 Hz y 8000 Hz. Estos niveles pueden ser muy dañinos para el oído humano.
domingo, 27 de junio de 2010
Aislamiento acústico en paredes simples
Se considera una pared simple la formada por una sola capa de material o por varias capas rígidamente unidas entre sí de foma que se comporten como un único cuerpo vibratorio.
Para cualquier pared simple existe una determinda frecuencia, denominada frecuencia natural o de coincidencia, a la que tiende a vibrar libremente cundo es excitado por una onda sonora. Esta frecuencia es función del tipo de material y de su espesor.
La frecuencia natural se puede estimar con la siguiente expresión:
En la siguiente tabla se indican las velocidades de propagación del sonido en distintos materiales:
| Materiales | Velocidad de propagación (m/s) |
Ladrillo hueco | 2000 |
Ladrillo perforado | 2500 |
Hormigón armado | 3500 |
Placa de yeso laminado | 2000 |
Acero | 5200 |
Vidrio | 5000 |
Poli metacrilato | 1600 |
Plomo | 1200 |
A la hora de diseñar es conveniente que esta frecuencia de coincidencia no se encuentra en la zona de bajas y medias frecuencias, ya que estas frecuencias son las más perjudiciales desde el punto de vista del aislamiento acústico.
Según el caso resultará más interesante aumentar el espesor del cerramiento para disminuir la frecuencia crítica(hormigón, ladrillo...) o disminuirlo para que se presente en la zona de altas frecuencias (placas de yeso laminado, vidrios..).
Así las frecuencias de resonancia de algunos elementos comunes en la construcción son:
| Elemento | Frecuencia crítica (Hz) |
Ladrillo perforado 12cm | 215 |
Tabicón ladrillo hueco 7 cm | 458 |
Hormigón armado de 12 cm | 152 |
Placa de yeso laminado de 15 mm | 2140 |
Vidrio de 6 mm | 2140 |
Doble placa de yeso de 15 mm | 2140 |
A la hora de establecer un modelo para la predicción del aislamiento acústico a ruido aéreo en paredes simples se distinguen tres zonas de evaluación:
Frecuencias inferiores a fc | R=20 log(m f)-48 |
Frecuencias próximas de fc | El aislamiento disminuye sensiblemente tanto como más bajo sea el factor de pérdidas del material (fp) |
Frecuencias superiores a fc | R=20 log(m f)-48+10 lof(f/fc)+ 10 log(fp)+5.5 |
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