LA IMPORTANCIA DE LA LA IMPORTANCIA DE LA ACUSTICA EN LA INGENIERIAACUSTICA EN LA INGENIERIA

EXPOSITOR

ING. ISAIAS LIZARAZU IZQUIERDO

OBJETIVO:OBJETIVO:

Facilitar la tarea comprensiva de algunos de los numerosos problemas que la acústica nos plantea.

Definición de AcústicaDefinición de Acústica

La acústica es la parte de la física que estudia la naturaleza del sonido, su forma de propagarse y los fenómenos que lo producen, y significa que esta íntimamente asociado con las ondas sonoras o los medios, fenómenos, aparatos, cantidades o unidades, individuales que son temas de la ciencia de las ondas sonoras.

Un poco de historia:Un poco de historia:

La acústica está entrando en una nueva era: la era de la ingeniería de precisión. Hace cien años la acústica era un arte. Como instrumentos de medición, los ingenieros utilizaban en este campo especialmente sus oídos. Las únicas fuentes de ruido controladas disponibles eran silbatos, gongs y sirenas.

¿Qué es el Sonido?¿Qué es el Sonido?

El estudiante debe pretender formarse una imagen mental (y conservarla) de lo que ocurre cuando el diafragma de un altavoz, o cualquier otra superficie, para este caso, se pone en vibración las ondas sonoras al contacto con el aire.

Propagación del sonido.Propagación del sonido.

La velocidad del sonido sólo depende del medio de propagación y su valor es constante para cada medio. Con los experimentos realizados para medir la velocidad del sonido en el aire, el agua y algunos cuerpos sólidos se han obtenido los siguientes resultados: en el aire 340 m/s, en el agua 1.400 m/s y en el hierro 5.100 m/s. El sonido se propaga más rápido en los sólidos que en los líquidos y los gases.

Propiedades físicas y mecánicas de Propiedades físicas y mecánicas de los materiales:los materiales:Pesos específicos en Kilogramos por

metros cúbicos (Kg./m3)Módulos de elasticidad en Newton

por metro cuadrado (N/m3)

Aspectos teóricos específicos de la Aspectos teóricos específicos de la Ley de Masas.Ley de Masas. Con anterioridad se había establecido la Ley de

Masas, por la cual la insonoridad de cerramientos aumenta en 4 decibeles, cada vez que la masa se duplica.

La ley vista para las frecuencias, establecía tal como la de masas un aumento de 4 decibeles, cada vez que se duplica la frecuencia.

Actualmente, algunos autores proponen una expresión teórica que permite calcular la insonoridad en función de la masa y frecuencia a la vez.

Ley Teórica de masa y frecuenciasLey Teórica de masa y frecuencias

Donde: m = Masa en kilogramos por metro cuadrado (kg/m2) w = Pulsación para la frecuencia en estudio

(w=frecuencia = 2 * 3.1416) =Angulo de incidencia del sonido con el

cerramiento D = Densidad del aire en kilogramos por metro

cúbico (Kg./m3) V = Velocidad del sonido en el aire en metros por

segundo (M/seg.) db= Abreviatura del decibel

2

**2

cos**log10

VD

wmaritmodInsonoridaR

Apoyo teórico:Apoyo teórico:

“la insonoridad para un cerramiento dado y una frecuencia determinada, disminuye cuando el ángulo de incidencia aumenta, pues las ondas rasantes se transmiten mejor que las normales”.

Frecuencia critica:Frecuencia critica:(cerramientos homogéneos)(cerramientos homogéneos)

V= Velocidad del sonido en el aire 2*3.1416 = 2 * = 6.2832= 6.28 (para los cálculos) h= Espesor en metros del cerramiento = Peso específico en Kg/m3 1/ = m = Coeficiente de Poisson E = Módulo elástico o Módulo de Young.

)1(*12

*1416.3*22

2

Eh

Vf critica

Importancia de Frecuencia Critica en Importancia de Frecuencia Critica en la Insonoridad.la Insonoridad.La insonoridad de un vidrio (de 12

milímetros de espesor en este caso), aumenta según la frecuencia.

Sin embargo, a la frecuencia crítica disminuye, provocando un “Pozo”. En este ejemplo a 1.200 Hertz, aproximadamente.

Frecuencia de resonancia:Frecuencia de resonancia:

Los cerramientos dobles tienen una cierta frecuencia llamada resonancia, a partir de la cual suceden fenómenos acústicos, que afectan su capacidad de insonorización

Rigidez “K”

21

21

*1416.3*2

1

mm

mmKf critica

Insonoridad de un tabique doble:Insonoridad de un tabique doble:

R = Insonoridad en decibeles = 10 logaritmo 1/ Siendo = Coeficiente de transmisión dado por:

Donde: D= Densidad del aire Kg/m3 V= Velocidad del sonido m/seg K = Rigidez del aire m1 y m2 =Masas en kg/m2

2

2221 ..*

...2

wwwmm

KVD

o

Cerramientos múltiples:Cerramientos múltiples:(pared sándwich)(pared sándwich)Cuando entre las láminas de un

cerramiento se coloca un material elástico, bien adherido a aquellas (por ejemplo mediante adhesivos), el conjunto toma unas características diferentes de los casos anteriores en lo que respecta a la frecuencia de resonancia.

Insonoridad de cerramientos mixtos:Insonoridad de cerramientos mixtos:

Respecto a estos cerramientos mixtos, cabe acotar que la presencia de partes de abrir (puertas o ventanas), exigen una buen aislamiento de las zonas de contacto (simple o doble), ya que por las hendijas, agujero de llaves y otros, se cuelan las ondas sonoras por efecto de difracción. Esto se advierte desde un automóvil en marcha con los vidrios cerrados. Apenas se baja uno de ellos, por poco que sea se sienten fuertemente los ruidos de la calle

Absorción de ruidos:Absorción de ruidos:

Todos los materiales de construcción pueden absorber ruidos, en mayor o menor grado, lo que además, se vincula a la frecuencia. La reducción de tales ruidos, se puede determinar en base a estas consideraciones.

El ruido en los conductos de aire El ruido en los conductos de aire acondicionado:acondicionado: Los conductos transmiten los ruidos

provocados por el turboventilador, los que finalmente se perciben en las bocas de inyección, y en consecuencia en los locales acondicionados. Otras veces puede ser la excesiva velocidad del aire en circulación la causa de tales ruidos.

Para atenuarlos, se recurre al revestimiento de las caras internas de los conductos, con materiales que posean elevados coeficientes de absorción. También se opta por placas deflectoras revestidas con el mismo material.

Propagación de ruidos al aire libre:Propagación de ruidos al aire libre:

Los ruidos que repropagan al aire libre, se ven afectados en cuanto a su alcance, por las distancias que recorren y por la acción de los vientos.

El conocimiento de este tema tiene importancia en el estudio de la propagación de ruidos de aviones.

Absorción, reflexión y transmisión:Absorción, reflexión y transmisión:

Cuando un lienzo o paramento se interpone el avance del sonido. La energía de éste queda repartida en partes variables entre el sonido que atraviesa la pared, el sonido reflejado y disipado.

Coeficientes de absorción:Coeficientes de absorción:

Unidad 1 sabine = 1 unidad de absorción

identeEnergiaInc

orbidaEnergiaAbsa absorción de eCoeficient

identeEnergiaInc

flejadaEnergiar

Re reflexión de eCoeficient

identeEnergiaInc

nsmitidaEnergiaTrat ón transmiside eCoeficient