Insonorización

Los materiales fonoabsorbentes controlan los niveles de presión sonora reverberante dentro de una cavidad, recinto o sala. Los materiales de absorción sintéticos son porosos, como la 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 pared, suelo o techo), cumpliendo una doble función además de sus propiedades de aislamiento térmico . Tanto los materiales de absorción fibrosos como los porosos se utilizan para crear paneles acústicos , que absorben las reflexiones del sonido en una sala, mejorando la inteligibilidad del habla. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La amortiguación sirve para reducir la resonancia en la sala , ya sea por absorción o por redirección a través de la reflexión o la difusión. La absorción reduce el nivel sonoro general, mientras que la redirección neutraliza o incluso beneficia los sonidos no deseados al reducir la coherencia . La amortiguación puede aplicarse por separado para reducir la resonancia acústica en el aire o la resonancia mecánica en la estructura de la sala o en los objetos que contiene.

Crear una separación entre una fuente de sonido y cualquier forma de masa adyacente, dificultando la transmisión directa del sonido.

La densidad energética de las ondas sonoras disminuye a medida que se alejan, por lo que aumentar la distancia entre el receptor y la fuente resulta en una intensidad sonora progresivamente menor en el receptor. En un entorno tridimensional normal, con una fuente y un receptor puntuales, la intensidad de las ondas sonoras se atenúa en proporción inversa al cuadrado de la distancia a la fuente.

Agregar material denso al tratamiento acústico ayuda a impedir que las ondas sonoras salgan de la pared, el techo o el piso que produce el sonido. Entre los materiales utilizados se incluyen vinilo de alta densidad (MLV), placas de yeso o cartón yeso insonorizantes, madera contrachapada, tableros de fibra , hormigón o caucho. Los diferentes anchos y densidades del 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 diferencia entre los materiales con los que entran en contacto. ^{[ 8 ]} El sonido que incide sobre una superficie de hormigón produce una reflexión muy diferente a la que se produciría si incidiera sobre un material más blando, como la fibra de vidrio. En entornos exteriores, como en la ingeniería vial, a menudo se utilizan terraplenes o paneles para reflejar el sonido hacia arriba.

Si la reflexión especular de una superficie plana y dura produce un eco problemático, se puede aplicar un difusor acústico a dicha superficie. Este 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; posteriormente, se emiten ondas sonoras con polaridad opuesta (fase de 180° en todas las frecuencias) a través de un altavoz, lo que provoca interferencia destructiva y cancela gran parte del ruido.

Los programas de insonorización residencial buscan disminuir o eliminar los efectos del ruido exterior. El enfoque principal de un programa de insonorización residencial en estructuras existentes son las ventanas y puertas. Las puertas de madera maciza son una mejor barrera acústica que las puertas huecas. ^{[ 9 ]} Las cortinas pueden usarse 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 de amortiguación acústica relativamente mayores. La principal limitación de insonorización de las cortinas es la falta de un sellado en el borde de la cortina, aunque esto puede mitigarse con el uso de elementos de sellado, como cierres de velcro, adhesivos, imanes u otros materiales. El grosor del vidrio influye en el diagnóstico de fugas de sonido. Las ventanas de doble panel logran un aislamiento acústico 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 ]}

Sin embargo, el doble acristalamiento térmico estándar suele tener un rendimiento deficiente frente al ruido de tráfico de baja frecuencia debido a la resonancia. El vidrio acústico laminado, que incorpora una capa intermedia amortiguadora de vibraciones, se utiliza para mejorar la clasificación de la Clase de Transmisión Exterior-Interior (OITC), una métrica diseñada específicamente para medir el aislamiento frente a las fuentes de ruido del transporte (aeronaves, trenes y automóviles) ^{[ 11 ].}

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 abatible dentro de las mismas aberturas de la pared. ^{[ 12 ]}

En los EE. UU., la FAA ofrece medidas de reducción de sonido para hogares que se encuentran dentro de un contorno de ruido donde el nivel de sonido promedio es65 dB SPL  o superior. Forma parte de su Programa de Aislamiento Acústico Residencial. El programa proporciona puertas de entrada de madera maciza, además de ventanas y contraventanas. ^{[ 13 ]}

El sellado de 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. La masilla acústica debe usarse a lo largo del perímetro de la pared y alrededor de todos los accesorios y rejillas de ventilación para un sellado más completo. El aislamiento de lana mineral es el más utilizado en insonorización por su densidad y bajo costo en comparación con otros materiales. El aislamiento de espuma en aerosol solo debe usarse para rellenar huecos y grietas o como una capa de 2.5 a 5 cm antes de instalar la lana mineral. La espuma en aerosol curada y otras espumas de celda cerrada pueden ser conductoras del sonido. La espuma en aerosol no es lo suficientemente porosa para absorber el sonido ni lo suficientemente densa para bloquearlo.

Un método eficaz para reducir el ruido de impacto es el "canal de aislamiento resiliente". ^{[ 14 ]} Los canales desacoplan el panel de yeso de las vigas, reduciendo la transferencia de vibraciones.

Salvo en un vacío hermético, la masa es la única forma de detener el sonido. La masa se refiere a paneles de yeso, madera contrachapada o concreto. El MLV se utiliza para amortiguar o debilitar las ondas sonoras entre capas de masa. El uso de un compuesto amortiguador viscoelástico ^{[ 15 ]} 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, con diferentes anchos y densidades, para optimizar cualquier tratamiento de insonorización. ^{[ 16 ]} Se recomienda instalar 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 se rellenan con aislamiento de lana mineral. Según el nivel de aislamiento deseado, pueden ser necesarias dos capas. Los enchufes, interruptores y cajas eléctricas son puntos débiles en cualquier tratamiento de insonorización. Las cajas eléctricas deben revestirse con arcilla o masilla y reforzarse con MLV. Tras la instalación de las placas de interruptores, tapas de enchufes y luminarias, se debe aplicar sellador acústico alrededor del perímetro de las placas o accesorios.

El desacoplamiento entre la viga y el contrachapado del subsuelo mediante cinta de neopreno o espaciadores de goma en forma de U ayuda a crear un suelo insonorizado. Se puede instalar una capa adicional de contrachapado con un compuesto viscoelástico. El MLV, en combinación con caucho de celda abierta o una base de espuma de celda cerrada, reduce aún más la transmisión del sonido. Tras aplicar estas técnicas, se puede instalar el suelo de madera o la moqueta. Las alfombras y los muebles adicionales ayudan a reducir los reflejos no deseados en la habitación.

El sistema de "habitación dentro de una habitación" (RWAR, por sus siglas en inglés) es un método para aislar el sonido e impedir que se transmita al exterior, donde podría resultar indeseable.

La mayor parte del sonido que se transmite de una habitación al exterior se produce por medios mecánicos. La vibración atraviesa directamente los ladrillos, la madera y otros elementos estructurales sólidos. Al chocar con un elemento como una pared, el techo, el suelo o una ventana, que actúa como caja de resonancia , la vibración se amplifica y se escucha en el otro espacio. La transmisión mecánica es mucho más rápida, eficiente y se amplifica con mayor facilidad que la transmisión aérea de la misma intensidad inicial.

El uso de espuma acústica y otros materiales absorbentes resulta menos eficaz contra esta vibración transmitida. La transmisión puede interrumpirse aislando la habitación que contiene la fuente de ruido del exterior. Esto se conoce como desacoplamiento acústico.

Restaurantes, escuelas, oficinas y centros de salud utilizan la acústica arquitectónica para reducir el ruido para sus clientes. En Estados Unidos, la OSHA tiene requisitos que regulan la duración de la exposición de los trabajadores a ciertos niveles de ruido. ^{[ 17 ]}

Para educadores y estudiantes, mejorar la calidad del sonido en un entorno mejorará posteriormente el aprendizaje, la concentración y la comunicación entre docentes y estudiantes. En 2014, un estudio de investigación realizado por Applied Science reveló que el 86 % de los estudiantes percibían a sus instructores con mayor claridad, mientras que el 66 % reportaron mayores niveles de concentración tras la incorporación de materiales fonoabsorbentes en el aula. ^{[ 18 ]}

El aislamiento acústico automotriz tiene como objetivo disminuir o eliminar los efectos del ruido exterior, principalmente el del motor, el escape y los neumáticos, en un amplio rango de frecuencias. Se instala un material amortiguador de paneles que reduce la vibración de la carrocería cuando esta se ve afectada por alguna de las numerosas fuentes de sonido de alta energía presentes durante la conducción. Dentro de los vehículos se generan muchos ruidos complejos que varían según el entorno de conducción y la velocidad. ^{[ 19 ]} Se pueden lograr reducciones de ruido significativas de hasta 8  dB mediante la instalación de una combinación de diferentes tipos de materiales. ^{[ 20 ]}

El entorno automotriz limita el grosor de los materiales que se pueden usar, pero son comunes las combinaciones de amortiguadores, barreras y absorbentes. Los materiales comunes incluyen fieltro, espuma, poliéster y mezclas de polipropileno . La impermeabilización puede ser necesaria dependiendo de los materiales utilizados. ^{[ 21 ]} La espuma acústica se puede aplicar en diferentes áreas de un vehículo durante la fabricación para reducir el ruido en la cabina. Las espumas también tienen ventajas en costo y rendimiento en la instalación, ya que el material de espuma puede expandirse y rellenar cavidades después de la aplicación y también evitar fugas y que algunos gases entren al vehículo. El aislamiento acústico del vehículo puede reducir el ruido del viento, del motor, de la carretera y de los neumáticos. El aislamiento acústico del vehículo puede reducir el sonido dentro de un vehículo de cinco a 20 decibelios. ^{[ 22 ]}

Los materiales de amortiguación superficial son muy eficaces para reducir el ruido transmitido por la estructura. Los materiales de amortiguación pasiva se utilizan 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 extender el uso de estos materiales a la industria automotriz. Actualmente, se suelen colocar varias almohadillas de amortiguación viscoelástica en la carrocería para atenuar los modos estructurales de orden superior que contribuyen significativamente al nivel de ruido general dentro del habitáculo. Tradicionalmente, se utilizan técnicas experimentales para optimizar el tamaño y la ubicación de los tratamientos de amortiguación. En particular, se suelen realizar pruebas con vibrómetros láser en la carrocería en estructuras blancas, lo que permite la adquisición rápida de un gran número de puntos de medición con buena resolución espacial. Sin embargo, probar un vehículo completo suele ser inviable, ya que requiere la evaluación de cada subsistema individualmente, lo que limita la utilidad de esta tecnología de forma rápida y eficiente. Como alternativa, las vibraciones estructurales también pueden medirse acústicamente utilizando sensores de velocidad de partículas ubicados cerca de la estructura vibrante. Varios estudios han revelado el potencial de los sensores de velocidad de partículas para caracterizar vibraciones estructurales, lo que acelera todo el proceso de prueba cuando se combina con técnicas de escaneo. ^{[ 23 ]}

barreras acústicas

Desde principios de la década de 1970, se ha convertido en práctica común en Estados Unidos y otros países industrializados la construcción de barreras acústicas a lo largo de las principales carreteras para proteger a los residentes adyacentes del ruido vehicular . La Administración Federal de Carreteras (FHWA), junto con la Administración Estatal de Carreteras (SHA), adoptó la Regulación Federal (23 CFR 772) que exige que cada estado adopte su propia política con respecto a la reducción del ruido del tráfico vehicular. ^{[ 24 ]} Se han desarrollado técnicas de ingeniería para predecir una geometría efectiva para el diseño de barreras acústicas en una situación particular del mundo real. Las barreras acústicas pueden construirse de madera, mampostería , tierra o una combinación de estos materiales.