Insonorización

La insonorización es cualquier medio para impedir la propagación del sonido. Existen varias formas básicas de reducir el sonido: 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 amortiguadoras como deflectores de sonido para la absorción o utilizar generadores de sonido antirruido activos.

El silenciamiento acústico y el control de ruido se pueden utilizar para limitar el ruido no deseado. La insonorización puede reducir la transmisión de ondas de sonido directas no deseadas desde la fuente a un oyente involuntario mediante el uso de la distancia y los objetos que intervienen en la ruta del sonido (consulte la clase de transmisión de sonido y el índice de reducción de sonido).

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

Absorción

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, refiriéndose a la espuma de celda abierta (espuma acústica, espuma insonorizada). El material de absorción fibroso, como la celulosa, la lana mineral, la fibra de vidrio, la lana de oveja, se usa más comúnmente para amortiguar las frecuencias resonantes dentro de una cavidad (aislamiento de pared, piso o techo), y tiene un doble propósito junto con sus propiedades de aislamiento térmico.. Tanto el material de absorción fibroso como el poroso se utilizan para crear paneles acústicos que absorben los reflejos del sonido en una habitación y mejoran la inteligibilidad del habla.

Absorbedores porosos

Los absorbentes porosos, normalmente espumas de goma de celda abierta o esponjas de melamina, absorben el ruido por fricción dentro de la estructura de la celda. Las espumas porosas de celda abierta absorben el ruido de forma muy eficaz en una amplia gama de frecuencias medias-altas. El rendimiento puede ser menos impresionante a frecuencias más bajas. El perfil de absorción exacto de una espuma porosa de celda abierta estará determinado por una serie de factores que incluyen el tamaño de la celda, la tortuosidad, la porosidad, el espesor y la densidad.

El aspecto de absorción en la insonorización no debe confundirse con los paneles fonoabsorbentes 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 que reduce los reflejos que hacen que el sonido general en la sala de origen sea más fuerte, después de que las paredes, los techos y los pisos hayan sido insonorizados.

Absorbedores de resonancia

Los paneles resonantes, los resonadores de Helmholtz y otros absorbentes de resonancia funcionan amortiguando una onda de sonido a medida que la reflejan. A diferencia de los absorbentes porosos, los absorbentes resonantes son más efectivos a frecuencias bajas y medias y la absorción de los absorbentes resonantes se adapta a un rango de frecuencia estrecho.

Amortiguación

La amortiguación sirve para reducir la resonancia en la habitación, mediante absorción o redirección mediante reflexión o difusión. La absorción reduce el nivel de sonido 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 las cosas en la habitación.

Desacoplamiento

Crear una separación entre una fuente de sonido y cualquier forma de masa contigua, lo que dificulta el camino directo para la transferencia del sonido.

Distancia

La densidad de energía de las ondas de sonido disminuye a medida que se alejan, por lo que aumentar la distancia entre el receptor y la fuente da como resultado una intensidad de sonido progresivamente menor 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 inverso del cuadrado de la distancia desde la fuente.

Masa

Agregar material denso al tratamiento ayuda a evitar que las ondas de sonido salgan de una pared, techo o piso fuente. Los materiales incluyen vinilo cargado en masa, paneles de yeso, placas de yeso insonorizadas, madera contrachapada, tableros de fibra, hormigón o caucho. Diferentes anchos y densidades en el material de insonorización reducen el sonido dentro de un rango de frecuencia variable.

Reflexión

Cuando las ondas de sonido golpean un medio, el reflejo de ese sonido depende de la diferencia del material con el que entra en contacto. 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 la ingeniería de carreteras, los terraplenes o los paneles se utilizan a menudo para reflejar el sonido hacia el cielo.

Difusión

Si un reflejo especular de una superficie dura y plana produce un eco problemático, se puede aplicar un difusor acústico a la superficie. Dispersará el sonido en todas las direcciones.

Cancelación de ruido

Los generadores de cancelación de ruido para el control activo del ruido son una innovación relativamente moderna. Se utiliza un micrófono para captar el sonido que luego es analizado por una computadora; luego, las ondas de sonido con polaridad opuesta (fase de 180° en todas las frecuencias) se emiten a través de un altavoz, lo que provoca una interferencia destructiva y cancela gran parte del ruido.

Residencial

Los programas de sonido residencial tienen como objetivo disminuir o eliminar los efectos del ruido exterior. El enfoque principal del programa de sonido residencial en estructuras existentes son las ventanas y puertas. Las puertas de madera maciza son una mejor barrera contra el sonido que las puertas huecas. 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 se puede aliviar con el uso de características de sellado, como sujetadores de velcro, adhesivo, imanes u otros materiales. El grosor del vidrio jugará un papel en el diagnóstico de 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.

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.

En los EE. UU., la FAA ofrece reducción de sonido para hogares que se encuentran dentro de un contorno de ruido donde el nivel promedio de decibelios es de 65 decibelios. Es parte de su Programa de Aislamiento Acústico Residencial. El programa proporciona puertas de entrada de madera maciza además de ventanas y contrapuertas.

Techos

• Los huecos de sellado y las grietas alrededor del cableado eléctrico, tuberías de agua y conductos usando caulk acústico o espuma de pulverización reducirán significativamente el ruido no deseado como un paso preliminar para la insonorización del techo.
• Aislamiento de lana mineral es más comúnmente utilizado en la insonorización por su densidad y bajo costo en comparación con otro material insonorizante. Aislamiento de espuma de pulverización sólo debe utilizarse para llenar las brechas y las grietas o como una capa de 1-2 pulgadas antes de instalar lana mineral. La espuma de pulverización curvada y otra espuma de células cerradas pueden ser un conductor de sonido. La espuma de chorro no es lo suficientemente porosa como para absorber el sonido, tampoco es lo suficientemente densa como para detener el sonido.
• Un método eficaz para reducir el ruido de impacto es el canal de aislamiento resistente. Los canales decoran el muro seco de los joists, reduciendo la transferencia de vibración.
• Al terminar el techo, el caulk acústico debe ser utilizado a lo largo del perímetro de la pared y alrededor de todos los accesorios y registros del conducto para sellar el tratamiento. Evite las luces recesadas o cualquier dispositivo que requiera agujeros grandes en el techo. Un pequeño agujero puede comprometer la eficiencia de todo el tratamiento.

Paredes

• Las salidas, interruptores de luz y cajas eléctricas son puntos débiles en cualquier tratamiento de insonorización dado. Las cajas eléctricas deben ser envueltas en arcilla o putty y respaldadas con MLV. Después de la instalación de placas de conmutación, tapas de salida y luces, se debe aplicar caulking acústico alrededor del perímetro de las placas o accesorios.
• La misa es la única manera de dejar de sonar. La masa se refiere al muro seco, madera contrachapada o hormigón. MLV (Mass Loaded Vinyl) se utiliza para humedecer o debilitar las ondas de sonido entre capas de masa. El uso de un Compuesto Viscoelastic Damping o MLV convierte las ondas sonoras en calor, debilitando las ondas antes de llegar a la siguiente capa de masa.
• Las paredes están llenas de aislamiento de lana mineral. Dependiendo del nivel deseado de tratamiento, se pueden requerir dos capas de aislamiento.
• Se recomienda la instalación de la pared seca insonorizada para su mayor valor STC. La pared seca insonorizada en combinación con un compuesto viscoelástico puede lograr una reducción de ruido de STC 60+. Es importante utilizar múltiples capas de masa, en diferentes anchos y densidad, para optimizar cualquier tratamiento de insonorización dado.

Suelos

Dejar un espacio entre la viga y el contrachapado del subsuelo es la forma más eficiente de instalar pisos insonorizados. La cinta de neopreno para vigas o los espaciadores de goma en forma de U ayudan a desacoplar el contrapiso de la viga. 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.

Habitación dentro de una 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 resultar indeseable.

La mayor parte de la transferencia de vibraciones/sonido de una habitación al exterior se produce por medios mecánicos. La vibración pasa directamente a través del ladrillo, carpintería y otros elementos estructurales sólidos. Cuando se encuentra con un elemento como una pared, techo, piso 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 quizás más fácil de amplificar que una transmisión aérea de la misma fuerza inicial.

El uso de espuma acústica y otros medios absorbentes es menos efectivo contra esta vibración transmitida. Se aconseja al usuario que rompa la conexión entre la habitación que contiene la fuente de ruido y el mundo exterior. Esto se llama desacoplamiento acústico. El desacoplamiento ideal consiste en eliminar la transferencia de vibraciones tanto en materiales sólidos como en el aire, por lo que el flujo de aire en la habitación suele controlarse. Esto tiene implicaciones de seguridad: dentro del espacio desacoplado, se debe garantizar una ventilación adecuada y no se pueden usar calentadores de gas.

Comercial

Los restaurantes, las escuelas, las oficinas y los 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.

Los negocios comerciales a veces usan tecnología de insonorización, especialmente cuando tienen un diseño de oficina abierta. Hay muchas razones por las que una empresa podría implementar la insonorización de su oficina. Uno de los mayores obstáculos en la productividad de los trabajadores son los ruidos molestos que provienen de las personas que hablan, por ejemplo, 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 de su proyecto de trabajo. También es importante mantener las conversaciones confidenciales seguras para los oyentes previstos.

Al intentar encontrar lugares para instalar insonorización, se deben instalar paneles acústicos en áreas de oficinas donde se conectan 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, posicionado para evitar otros servicios o bloquear la luz.

Para educadores y estudiantes, mejorar la calidad del sonido de un entorno mejorará posteriormente el aprendizaje de los estudiantes, la concentración y la intercomunicación entre maestros 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 experimentar niveles más altos de concentración después de incorporar materiales absorbentes de sonido en el aula.

Automoción

La insonorización automotriz 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 frecuencias. Cuando se construye un vehículo que incluye insonorización, se coloca un material de amortiguación de panel 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 se generan cuando el vehículo está en uso. 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. Se pueden lograr reducciones de ruido significativas de hasta 8 dB instalando una combinación de diferentes tipos de materiales.

El entorno automotriz limita el grosor de los materiales que se pueden usar, pero las combinaciones de amortiguadores, barreras y absorbentes son comunes. Los materiales comunes incluyen materiales de mezcla de fieltro, espuma, poliéster y polipropileno. La impermeabilización puede ser necesaria en función de los materiales utilizados. 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 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 decibelios.

Los materiales de amortiguación de superficies son muy efectivos para reducir el ruido propagado por estructuras. Los materiales de amortiguación pasiva se han utilizado desde principios de la década de 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, las almohadillas amortiguadoras viscoelásticas múltiples generalmente se unen a 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 amortiguamiento. En particular, las pruebas de tipo vibrómetro láser a menudo se realizan en el cuerpo 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 que vibra. Varios estudios han revelado el potencial de los sensores de velocidad de partículas para caracterizar las vibraciones estructurales, lo que acelera notablemente todo el proceso de prueba cuando se combina con técnicas de escaneo.

Barreras acústicas

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 requiere que cada estado adopte su propia política con respecto a la reducción del ruido del tráfico en las carreteras. Se han desarrollado técnicas de ingeniería para predecir una geometría efectiva para el diseño de la barrera contra el ruido en una situación particular del mundo real. Las barreras contra el ruido pueden construirse de madera, mampostería, tierra o una combinación de los mismos.