La insonorización es cualquier medio para impedir la propagación del sonido . Hay varias formas básicas de reducir el sonido: aumentar la distancia entre fuente y receptor, desacoplar, utilizar barreras acústicas para reflejar o absorber la energía de las ondas sonoras , utilizar estructuras amortiguadoras como deflectores de sonido para la absorción , o utilizar generadores de sonido activos antirruido . [1] [2]
Se puede utilizar el silenciamiento acústico y el control del ruido para limitar el ruido no deseado. La insonorización puede reducir la transmisión de ondas sonoras directas no deseadas desde la fuente a un oyente involuntario mediante el uso de distancias y objetos intermedios en la trayectoria del sonido (consulte clase de transmisión de sonido e índice de reducción de sonido ).
La insonorización puede suprimir ondas sonoras indirectas no deseadas , como reflejos que provocan ecos y resonancias que provocan reverberación .
El material absorbente de sonido controla los niveles de presión del sonido reverberante dentro de una cavidad, recinto o habitación. Los materiales de absorción sintéticos son porosos y se refieren a la espuma de células abiertas (espuma acústica, espuma insonorizada). Los materiales de absorción fibrosa, como la celulosa, la lana mineral, la fibra de vidrio y la lana de oveja, se utilizan más comúnmente para amortiguar las frecuencias resonantes dentro de una cavidad (aislamiento de paredes, pisos o techos), y cumplen un doble propósito junto con sus propiedades de aislamiento térmico . Para crear paneles acústicos se utilizan materiales de absorción tanto fibrosos como porosos , que absorben los reflejos del sonido en una habitación, mejorando la inteligibilidad del habla. [3] [4]
Los absorbentes porosos, normalmente espumas de caucho de células abiertas o esponjas de melamina , absorben el ruido mediante la fricción dentro de la estructura celular. [5] Las espumas porosas de células abiertas son absorbentes de ruido muy eficaces en una amplia gama de frecuencias medias-altas. El rendimiento puede ser menos impresionante en frecuencias más bajas. El perfil de absorción exacto de una espuma porosa de células abiertas estará determinado por una serie de factores que incluyen el tamaño de las células, la tortuosidad , la porosidad, el espesor y la densidad.
No se debe confundir el aspecto de absorción en insonorización con los paneles fonoabsorbentes utilizados en tratamientos acústicos. La absorción en este sentido se refiere a reducir una frecuencia de resonancia en una cavidad mediante la instalación de aislamiento entre paredes, techos o pisos. Los paneles acústicos pueden desempeñar un papel en el tratamiento para reducir los reflejos que hacen que el sonido general en la sala de origen sea más fuerte, una vez que las paredes, los techos y los pisos han sido insonorizados.
Los paneles resonantes, los resonadores de Helmholtz y otros absorbentes resonantes funcionan amortiguando una onda sonora a medida que la reflejan. [6] A diferencia de los absorbentes porosos, los absorbentes resonantes son más efectivos en frecuencias bajas-medias y la absorción de los absorbentes resonantes se adapta a un rango de frecuencia estrecho.
La amortiguación sirve para reducir la resonancia en la habitación , mediante absorción o redirección mediante reflexión o difusión. La absorción reduce el nivel sonoro general, mientras que la redirección hace que el sonido no deseado sea inofensivo o incluso beneficioso al reducir la coherencia . La amortiguación se puede aplicar por separado para reducir la resonancia acústica en el aire o para reducir la resonancia mecánica en la estructura de la habitación misma o en los elementos de la habitación.
Crear separación entre una fuente de sonido y cualquier forma de masa adyacente, dificultando el camino directo para la transferencia de sonido.
La densidad de energía de las ondas sonoras disminuye a medida que se alejan, por lo que al aumentar la distancia entre el receptor y la fuente se produce una intensidad progresivamente menor del sonido en el receptor. En un entorno tridimensional normal, con una fuente puntual y un receptor puntual, la intensidad de las ondas sonoras se atenuará según el cuadrado inverso de la distancia desde la fuente.
Agregar material denso al tratamiento ayuda a evitar que las ondas sonoras salgan de la pared, el techo o el piso fuente. Los materiales incluyen vinilo cargado en masa, paneles de yeso, placas de yeso insonorizadas, madera contrachapada, tableros de fibra , hormigón o caucho. Los diferentes anchos y densidades del material de insonorización reducen el sonido dentro de un rango de frecuencia variable.
Cuando las ondas sonoras golpean un medio, el reflejo de ese sonido depende de la diferencia del material con el que entra en contacto. [7] El sonido que golpea una superficie de concreto dará como resultado un reflejo muy diferente que si el sonido golpeara un medio más blando como la fibra de vidrio. En un entorno al aire libre, como en la ingeniería de carreteras, a menudo se utilizan terraplenes o paneles para reflejar el sonido hacia el cielo.
Si una reflexión especular de una superficie dura y plana produce un eco problemático, entonces se puede aplicar un difusor acústico a la superficie. Dispersará el sonido en todas direcciones.
En el control activo de ruido , se utiliza un micrófono para captar el sonido que luego es analizado por una computadora; luego, ondas sonoras con polaridad opuesta (fase de 180° en todas las frecuencias) salen a través de un altavoz, lo que provoca interferencias destructivas y cancela gran parte del ruido.
Los programas de sonido residencial tienen como objetivo disminuir o eliminar los efectos del ruido exterior. El foco principal del programa de sonido residencial en estructuras existentes son las ventanas y puertas. Las puertas de madera maciza son una mejor barrera acústica que las puertas huecas. [8] Las cortinas se pueden utilizar para amortiguar el sonido, ya sea mediante el uso de materiales pesados o mediante el uso de cámaras de aire conocidas como panales . Los diseños de panal simple, doble y triple logran grados relativamente mayores de amortiguación del sonido. El principal límite de insonorización de las cortinas es la falta de un sello en el borde de la cortina, aunque esto puede aliviarse con el uso de elementos de sellado, como cierres de gancho y bucle, adhesivos, imanes u otros materiales. El grosor del vidrio influirá en el diagnóstico de fugas de sonido. Las ventanas de doble panel logran una amortiguación del sonido algo mayor que las de un solo panel cuando están bien selladas en la abertura del marco de la ventana y la pared. [9]
También se puede lograr una reducción significativa del ruido instalando una segunda ventana interior. En este caso, la ventana exterior permanece en su lugar mientras se instala una ventana corrediza o colgada dentro de las mismas aberturas de la pared. [10]
En los EE. UU., la FAA ofrece reducción de sonido para hogares que se encuentran dentro de un contorno de ruido donde el nivel de sonido promedio es65 dB SPL o más. Es parte de su Programa de Aislamiento Acústico Residencial. El programa proporciona puertas de entrada de madera maciza, además de ventanas y puertas contra tormentas. [11]
Sellar huecos y grietas alrededor del cableado eléctrico, tuberías de agua y conductos con masilla acústica o espuma en aerosol reducirá significativamente el ruido no deseado como paso preliminar para la insonorización del techo. Se debe usar masilla acústica a lo largo del perímetro de la pared y alrededor de todos los accesorios y registros de conductos para sellar aún más el tratamiento. El aislamiento de lana mineral se utiliza más comúnmente en insonorización por su densidad y bajo coste en comparación con otros materiales de insonorización. El aislamiento de espuma en aerosol solo debe usarse para rellenar huecos y grietas o como una capa de 1 a 2 pulgadas antes de instalar lana mineral. La espuma en aerosol curada y otras espumas de células cerradas pueden ser conductoras del sonido. La espuma en aerosol no es lo suficientemente porosa como para absorber el sonido, ni tampoco lo suficientemente densa como para detenerlo. Evite las luces empotradas o cualquier accesorio que requiera grandes agujeros en el techo. Un pequeño agujero puede comprometer la eficacia de todo el tratamiento. [ cita necesaria ]
Un método eficaz para reducir el ruido de impacto es el canal de aislamiento resiliente . [12] Los canales desacoplan el panel de yeso de las vigas, reduciendo la transferencia de vibraciones.
La masa es la única forma de detener el sonido. Masa se refiere a paneles de yeso, madera contrachapada u hormigón. El vinilo cargado en masa (MLV) se utiliza para amortiguar o debilitar las ondas sonoras entre capas de masa. El uso de un compuesto amortiguador viscoelástico [13] o MLV convierte las ondas sonoras en calor, debilitándolas antes de que alcancen la siguiente capa de masa. Es importante utilizar múltiples capas de masa, de diferentes anchos y densidades, para optimizar cualquier tratamiento de insonorización. [14] Se recomienda la instalación de paneles de yeso insonorizados por su mayor valor de clase de transmisión de sonido (STC). Los paneles de yeso insonorizados en combinación con un compuesto viscoelástico pueden lograr una reducción de ruido de STC 60+.
Las paredes están rellenas de aislamiento de lana mineral. Dependiendo del nivel de tratamiento deseado, es posible que se requieran dos capas de aislamiento. Los enchufes, interruptores de luz y cajas eléctricas son puntos débiles en cualquier tratamiento de insonorización. Las cajas eléctricas deben envolverse en arcilla o masilla y respaldarse con MLV . Después de instalar las placas de interruptores, las cubiertas de los tomacorrientes y las luces, se debe aplicar calafateo acústico alrededor del perímetro de las placas o accesorios.
El desacoplamiento entre la viga y la madera contrachapada del contrapiso usando cinta de neopreno para vigas o espaciadores de goma en forma de U ayuda a crear un piso insonorizado. Se puede instalar una capa adicional de madera contrachapada con un compuesto viscoelástico. El vinilo de carga masiva, en combinación con caucho de celda abierta o una base de piso de espuma de celda cerrada, reducirá aún más la transmisión del sonido. Después de aplicar estas técnicas, se pueden instalar pisos de madera o alfombras. Las alfombras y muebles adicionales ayudarán a reducir los reflejos no deseados dentro de la habitación.
Una habitación dentro de una habitación (RWAR) es un método para aislar el sonido y evitar que se transmita al mundo exterior, donde puede ser indeseable.
La mayor parte de la transferencia de sonido de una habitación al exterior se produce por medios mecánicos. La vibración pasa directamente a través del ladrillo, la carpintería y otros elementos estructurales sólidos. Cuando se encuentra con un elemento como una pared, techo, suelo o ventana, que actúa como caja de resonancia , la vibración se amplifica y se escucha en el segundo espacio. Una transmisión mecánica es mucho más rápida, más eficiente y se amplifica más fácilmente que una transmisión aérea de la misma fuerza inicial.
El uso de espuma acústica y otros medios absorbentes es menos eficaz contra esta vibración transmitida. La transmisión se puede detener rompiendo la conexión entre la habitación que contiene la fuente de ruido y el mundo exterior. A esto se le llama desacoplamiento acústico.
Restaurantes, escuelas, oficinas y centros de atención médica utilizan la acústica arquitectónica para reducir el ruido para sus clientes. En los Estados Unidos, OSHA tiene requisitos que regulan la duración de la exposición de los trabajadores a ciertos niveles de ruido. [15]
Las empresas comerciales a veces utilizan tecnología de insonorización, especialmente cuando tienen un diseño de oficina abierta. Hay muchas razones por las que una empresa podría implementar insonorización en su oficina. Uno de los mayores obstáculos en la productividad de los trabajadores son los ruidos que distraen que provienen de las personas que hablan por teléfono, o con sus compañeros de trabajo y su jefe. La insonorización del ruido es importante para evitar que las personas pierdan la concentración y el enfoque en su proyecto de trabajo. También es importante mantener seguras las conversaciones confidenciales para los oyentes previstos.
Al intentar encontrar lugares para instalar insonorización, los paneles acústicos deben instalarse en áreas de oficinas donde están conectados muchos corredores de tráfico, vías de circulación y áreas de trabajo abiertas. Las instalaciones exitosas de paneles acústicos se basan en tres estrategias y técnicas para absorber el sonido, bloquear la transmisión del sonido de un lugar a otro y cubrir y enmascarar el sonido, colocados para evitar otros servicios o bloquear la luz. [dieciséis]
Para educadores y estudiantes, mejorar la calidad del sonido de un entorno mejorará posteriormente el aprendizaje, la concentración y la intercomunicación profesor-alumno. En 2014, un estudio de investigación realizado por Applied Science reveló que el 86 % de los estudiantes percibían a sus instructores de manera más inteligible, mientras que el 66 % de los estudiantes informaron haber experimentado niveles más altos de concentración después de incorporar materiales absorbentes de sonido en el aula. [17]
La insonorización del automóvil tiene como objetivo disminuir o eliminar los efectos del ruido exterior, principalmente el ruido del motor, el escape y los neumáticos en un amplio rango de frecuencia. Cuando se construye un vehículo que incluye insonorización, se coloca un material amortiguador en los paneles que reduce la vibración de los paneles de la carrocería del vehículo cuando son excitados por una de las muchas fuentes de sonido de alta energía provocadas cuando el vehículo está en uso. [18] Hay muchos ruidos complejos creados dentro de los vehículos que cambian con el entorno de conducción y la velocidad a la que viaja el vehículo. [19] Se pueden lograr reducciones de ruido significativas de hasta 8 dB instalando una combinación de diferentes tipos de materiales. [20]
El entorno automovilístico limita el espesor de los materiales que se pueden utilizar, pero son comunes las combinaciones de amortiguadores, barreras y absorbentes. Los materiales comunes incluyen fieltro, espuma, poliéster y materiales de mezcla de polipropileno . Puede ser necesaria una impermeabilización según los materiales utilizados. [21] La espuma acústica se puede aplicar en diferentes áreas de un vehículo durante la fabricación para reducir el ruido de la cabina. Las espumas también tienen ventajas de costo y rendimiento en la instalación, ya que el material de espuma puede expandirse y llenar las cavidades después de la aplicación y también evitar fugas y que algunos gases entren al vehículo. La insonorización de los vehículos puede reducir el ruido del viento , del motor , de la carretera y de los neumáticos . La insonorización de vehículos puede reducir el sonido dentro de un vehículo de cinco a 20 decibeles. [22]
Los materiales amortiguadores de superficies son muy eficaces para reducir el ruido transmitido por las estructuras. Los materiales de amortiguación pasiva se han utilizado desde principios de los años 1960 en la industria aeroespacial. A lo largo de los años, los avances en la fabricación de materiales y el desarrollo de herramientas analíticas y experimentales más eficientes para caracterizar comportamientos dinámicos complejos permitieron la expansión del uso de estos materiales en la industria automotriz. Hoy en día, se suelen colocar varias almohadillas amortiguadoras viscoelásticas en la carrocería para atenuar los modos de paneles estructurales de orden superior que contribuyen significativamente al nivel general de ruido dentro de la cabina. Tradicionalmente, se utilizan técnicas experimentales para optimizar el tamaño y la ubicación de los tratamientos de amortiguación. En particular, las pruebas de tipo vibrómetro láser se realizan a menudo en el cuerpo en estructuras blancas que permiten la adquisición rápida de un gran número de puntos de medición con una buena resolución espacial. Sin embargo, probar un vehículo completo es prácticamente inviable, ya que requiere una evaluación de cada subsistema individualmente, lo que limita la usabilidad de esta tecnología de una manera rápida y eficiente. Alternativamente, las vibraciones estructurales también se pueden medir acústicamente utilizando sensores de velocidad de partículas ubicados cerca de una estructura vibratoria. Varios estudios han revelado el potencial de los sensores de velocidad de partículas para caracterizar vibraciones estructurales, lo que acelera notablemente todo el proceso de prueba cuando se combina con técnicas de escaneo. [23]
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Desde principios de la década de 1970, se ha convertido en una práctica común en los Estados Unidos y otros países industrializados diseñar barreras acústicas a lo largo de las principales carreteras para proteger a los residentes adyacentes del ruido intruso de la carretera . La Administración Federal de Carreteras (FHWA), junto con la Administración Estatal de Carreteras (SHA), adoptaron el Reglamento federal (23 CFR 772) que exige que cada estado adopte su propia política con respecto a la reducción del ruido del tráfico en las carreteras. [24] Se han desarrollado técnicas de ingeniería para predecir una geometría efectiva para el diseño de la barrera acústica en una situación particular del mundo real. Las barreras acústicas pueden construirse de madera, mampostería , tierra o una combinación de estos.