Insonorización

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La insonorización es cualquier medio que impida la propagación del sonido . Existen varios métodos que se emplean, entre ellos, aumentar la distancia entre la fuente y el receptor, desacoplar, utilizar barreras acústicas para reflejar o absorber la energía de las ondas sonoras , utilizar estructuras de amortiguación como deflectores de sonido para la absorción o utilizar generadores de sonido antirruido activos. ^{[1] [2]}

La insonorización y el control del ruido pueden utilizarse 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 la distancia y la intervención de objetos en la trayectoria del sonido (consulte la clase de transmisión del sonido y el índice de reducción del sonido ).

La insonorización puede suprimir las ondas sonoras indirectas no deseadas , como los reflejos que provocan ecos y las resonancias que causan reverberación .

Los materiales absorbentes del sonido controlan los niveles de presión sonora reverberante dentro de una cavidad, recinto o habitación. Los materiales de absorción sintéticos son porosos, es decir, espuma de celda abierta (espuma acústica, espuma insonorizante). ^[3] Los materiales de absorción fibrosos, como la celulosa, la lana mineral, la fibra de vidrio y la lana de oveja, se utilizan con mayor frecuencia para amortiguar las frecuencias resonantes dentro de una cavidad (aislamiento de paredes, suelos o techos), y cumplen una doble función junto con sus propiedades de aislamiento térmico . Tanto los materiales de absorción fibrosos como los porosos se utilizan para crear paneles acústicos , que absorben los reflejos del sonido en una habitación, mejorando la inteligibilidad del habla. ^{[4] [5]}

Los absorbentes porosos, típicamente espumas de caucho de celdas abiertas o esponjas de melamina , absorben el ruido por fricción dentro de la estructura celular. ^[6] Las espumas de celdas abiertas porosas son absorbentes de ruido altamente efectivos 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 de celdas abiertas porosas estará determinado por una serie de factores que incluyen el tamaño de la celda, la tortuosidad , la porosidad, el grosor y la densidad.

El aspecto de absorción en la insonorización no debe confundirse con los paneles absorbentes de sonido utilizados en los tratamientos acústicos. La absorción en este sentido se refiere a la reducción de 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 al reducir las reflexiones que hacen que el sonido general en la sala de origen sea más fuerte, después de que se hayan insonorizado paredes, techos y pisos.

Los paneles resonantes, los resonadores de Helmholtz y otros absorbentes resonantes funcionan amortiguando una onda de sonido a medida que la reflejan. ^[7] A diferencia de los absorbentes porosos, los absorbentes resonantes son más efectivos en frecuencias bajas a 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 sala , mediante absorción o redirección a través de la reflexión o difusión. La absorción reduce el nivel general del sonido, 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 sala en sí o en las cosas que se encuentran en ella.

Creando separación entre una fuente de sonido y cualquier forma de masa adyacente, obstaculizando la vía directa de 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, la intensidad del sonido en el receptor es cada vez menor. En un entorno tridimensional normal, con una fuente puntual y un receptor puntual, la intensidad de las ondas sonoras se atenuará de acuerdo con el cuadrado inverso de la distancia a la fuente.

La adición de material denso al tratamiento ayuda a evitar que las ondas sonoras salgan de una pared, un techo o un piso fuente. Los materiales incluyen vinilo con carga de masa, placas de yeso o paneles de yeso insonorizados, madera contrachapada, tableros de fibra , hormigón o caucho. Los diferentes anchos y densidades en el material insonorizante reducen el sonido dentro de un rango de frecuencia variable.

Cuando las ondas sonoras chocan contra un medio, la reflexión de ese sonido depende de la disimilitud del material con el que entra en contacto. ^[8] El sonido que choca contra una superficie de hormigón produce una reflexión muy diferente a la que se produce si choca contra un medio más blando, como la fibra de vidrio. En un entorno exterior, como la ingeniería de carreteras, se suelen utilizar terraplenes o paneles para reflejar el sonido hacia el cielo.

Si una reflexión especular de una superficie plana y dura genera un eco problemático, se puede aplicar un difusor acústico a la superficie. Este dispersará el sonido en todas las direcciones.

En el control activo del ruido , se utiliza un micrófono para captar el sonido que luego es analizado por una computadora; luego, las ondas sonoras con polaridad opuesta (fase de 180° en todas las frecuencias) se emiten a través de un altavoz, lo que causa interferencia destructiva 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 de un programa de sonido residencial en estructuras existentes son las ventanas y puertas. Las puertas de madera maciza son una mejor barrera de sonido que las puertas huecas. ^[9] 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 límite principal de insonorización de las cortinas es la falta de un sello en el borde de la cortina, aunque esto se puede aliviar con el uso de características de sellado, como cierres de velcro, adhesivos, imanes u otros materiales. El grosor del vidrio jugará un papel al diagnosticar fugas de sonido. Las ventanas de doble panel logran una amortiguación del sonido algo mayor que las ventanas de un solo panel cuando están bien selladas en la abertura del marco de la ventana y la pared. ^[10]

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 suspendida dentro de las mismas aberturas de la pared. ^[11]

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 ofrece puertas de entrada de madera maciza, además de ventanas y puertas contra tormentas. ^[12]

Sellar los huecos y grietas alrededor del cableado eléctrico, las tuberías de agua y los conductos con masilla acústica o espuma en aerosol reducirá significativamente el ruido no deseado como paso preliminar para la insonorización del techo. Se debe utilizar 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 con mayor frecuencia en la insonorización por su densidad y bajo costo en comparación con otros materiales de insonorización. El aislamiento de espuma en aerosol solo se debe utilizar para rellenar huecos y grietas o como una capa de 1 a 2 pulgadas antes de instalar la lana mineral. La espuma en aerosol curada y otras espumas de celda cerrada pueden ser un conductor de sonido. La espuma en aerosol no es lo suficientemente porosa para absorber el sonido y tampoco es lo suficientemente densa para detenerlo. ^{[ cita requerida ]}

Un método eficaz para reducir el ruido de impacto es el "canal de aislamiento resiliente". ^[13] Los canales desacoplan el panel de yeso de las vigas, reduciendo la transferencia de vibración.

La masa es la única forma de detener el sonido. La 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 ^[14] 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, en diferentes anchos y densidades, para optimizar cualquier tratamiento de insonorización dado. ^[15] Se recomienda instalar paneles de yeso insonorizados por su valor de clase de transmisión de sonido (STC) más alto. Los paneles de yeso insonorizados en combinación con un compuesto viscoelástico pueden lograr una reducción de ruido de STC 60+.

Las paredes se rellenan con un aislamiento de lana mineral. Según el nivel de tratamiento deseado, pueden ser necesarias dos capas de aislamiento. Los enchufes, los interruptores de luz y las cajas eléctricas son puntos débiles en cualquier tratamiento de insonorización. Las cajas eléctricas deben envolverse en arcilla o masilla y respaldarse con lana mineral de baja temperatura . Después de instalar las placas de interruptores, las cubiertas de los enchufes y las luces, se debe aplicar masilla acústica alrededor del perímetro de las placas o los accesorios.

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La separación entre las vigas y el contrapiso de madera contrachapada mediante cinta de neopreno para vigas o espaciadores de goma en forma de U ayuda a crear pisos insonorizados. Se puede instalar una capa adicional de madera contrachapada con un compuesto viscoelástico. El vinilo cargado en masa, 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 los muebles adicionales ayudarán a reducir los reflejos no deseados dentro de la habitación.

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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 transmisión del sonido desde 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, un techo, un suelo o una ventana, que actúa como caja de resonancia , la vibración se amplifica y se oye 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 intensidad 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. Esto se llama desacoplamiento acústico.

Los restaurantes, las escuelas, las oficinas y los centros de atención sanitaria utilizan la acústica arquitectónica para reducir el ruido para sus clientes. En los Estados Unidos, la OSHA tiene requisitos que regulan la duración de la exposición de los trabajadores a determinados niveles de ruido. ^[16]

Para los educadores y los estudiantes, mejorar la calidad del sonido de un entorno mejorará el aprendizaje, la concentración y la comunicación entre profesores y estudiantes. 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 que absorbieran el sonido en el aula. ^[17]

La insonorización de los vehículos tiene como objetivo reducir o eliminar los efectos del ruido exterior, principalmente el ruido del motor, del escape y de los neumáticos en un amplio rango de frecuencias. Se instala 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 que entran en juego cuando el vehículo está en uso. Existen muchos ruidos complejos que se crean dentro de los vehículos que cambian con el entorno de conducción y la velocidad a la que se desplaza el vehículo. ^[18] Se pueden lograr reducciones de ruido significativas de hasta 8 dB instalando una combinación de diferentes tipos de materiales. ^[19]

El entorno automotriz limita el espesor de los materiales que se pueden utilizar, pero las combinaciones de amortiguadores, barreras y absorbentes son comunes. Los materiales comunes incluyen fieltro, espuma, poliéster y materiales de mezcla de polipropileno . La impermeabilización puede ser necesaria dependiendo de los materiales utilizados. ^[20] 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 cavidades después de la aplicación y también evitar fugas y que algunos gases ingresen al vehículo. La insonorización del vehículo puede reducir el ruido del viento, del motor, de la carretera y de los neumáticos. La insonorización del vehículo puede reducir el sonido dentro de un vehículo de cinco a 20 decibeles. ^[21]

Los materiales de amortiguación de superficies son muy eficaces para reducir el ruido transmitido por la estructura. Los materiales de amortiguación pasiva se han utilizado desde principios de la década de 1960 en la industria aeroespacial. Con el paso 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 a la industria automotriz. Hoy en día, se suelen colocar múltiples almohadillas de amortiguación viscoelásticas en la carrocería para atenuar los modos de panel estructural 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, a menudo se realizan pruebas de tipo vibrómetro láser en la carrocería en estructuras blancas que permiten la adquisición rápida de una gran cantidad de puntos de medición con una buena resolución espacial. Sin embargo, probar un vehículo completo es en su mayoría inviable, lo que requiere la 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 vibrante. Varios estudios han revelado el potencial de los sensores de velocidad de partículas para caracterizar las vibraciones estructurales, lo que acelera todo el proceso de prueba cuando se combina con técnicas de escaneo. ^[22]

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 carreteras principales 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 la Regulación Federal (23 CFR 772) que requiere que cada estado adopte su propia política con respecto a la reducción del ruido del tráfico de la carretera. ^[23] 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.

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