DOCUMENTO RAE
Mediante el siguiente documento usted como lector de este texto comprenderá la importancia del control de ruido en el ambiente de trabajo o diversión del ser humano.
El proyecto de grado que a continuación usted leerá comprende como línea principal de investigación la Línea de Acústica. La cual es parte primordial en el desarrollo como profesional del Ingeniero(a) de Sonido.
El proyecto de grado que se presenta en el siguiente trabajo comprende, cómo objeto de análisis el ruido generado por sistemas de refrigeración a base de ventiladores tipo hélice estos aplicados en el la CPU o unidad Centra de Procesos. Son estos elementos electromecánicos los que generan la mayor cantidad de ruido debido en parte al paso del aire por sus alabes lo cual generara un campo de presión que varia de un punto a otro del espacio.
Originando así ondas acústicas que interaccionan entre si y que tendrán como finalidad el generar un ruido con contenido tonal y la generación después de estabilizarse en su funcionamiento, de un ruido constante.
El plantear la solución a un problema como el que se presenta en
este electrodoméstico llamado computador y en consecuencia al
dispositivo de estudio que recibe como nombre CPU es algo que
permite al ser humano hacer grandes cosas para mejorar el estado de salud de quien utilice este elemento de trabajo tan cotidiano.
Entrando a resumir las conclusiones y alcances logrados con el desarrollo de este proyecto se puede concluir que el proyecto logro el objetivo general el cual era reducir el nivel de ruido generado por los componentes que me generan esta molestia auditiva y acústica.
La reducción del nivel de presión sonora y por consiguiente el correcto diseño acústico de la caja, que ara parte primordial para la solución a este problema arroja valores de reducción de ruido que comprende desde 2dBA hasta llegar casi a los 20 dBA. Claro en el ancho de banda de interés del estudio. Esto de acuerdo a los lineamientos que se requieren para el desarrollo de los objetivos específicos y por ende del general.
Con respecto al producto final se puede observar que las
dimensiones del prototipo final y su peso no son grandes
contribuyentes a generar otro tipo de molestia como lo podría ser la
estética. Por el contrario se logro un producto que tiene una
agradable presentación y a parte de conseguir un nivel de reducción
de Ruido considerable también se brindo una mejor interacción
entre el usuario y el producto, esto debido a que se amplio el
numero de dispositivos USB los cuales eran dos y ahora pasaron a
ser cuatro y la entrada y salida frontal de Audio.
Esto se debe a que se coloco a la nueva CPU un Display digital el cual me permitirá controlar la temperatura de tres elementos que son de importancia en el interior de una CPU como lo son : La temperatura interna ambiente dentro del chasis, lugar donde esta la Board Y demás dispositivos de Hardware del computador. Como segundo elemento esta el controlar la temperatura del procesador la cual cuando exceda el límite tolerado previo a ocasionar que se queme o funda dará una alarma que avisara este suceso para su solución por parte del usuario. Y ahora como tercer elemento encontramos el registro de temperatura del Disco duro.
Las variaciones de temperatura no excederán los límites permitidos por parte de los fabricantes y por consiguiente no se pondrá en riesgo la salud física del usuario de estas CPUs con este tipo de tratamiento acústico.
Finalizando el estudio se llega a la conclusión que el prototipo final ha logrado satisfacer todas las expectativas y se ha obtenido un resultado de absorción y reducción del ruido muy satisfactorio.
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CAJA ATX QUE PERMITA LA DISMINUCIÓN DEL NIVEL DE RUIDO GENERADO POR SUS
COMPONENTES
DURANTE SU FUNCIONAMIENTO EN UNA CPU
RAÚL ADRIÁN SÁNCHEZ ACOSTA Código: 2000179012
JUAN CARLOS FERNÁNDEZ DOCENTE ING. DE SONIDO
JOSE MORALES DOCENTE ING. DE SONIDO
OLGA LUCIA
DOCENTE ING.DE SONIDO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SEDE BOGOTA FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA DE SONIDO SANTAFE DE BOGOTA D.C.
DICIEMBRE 18 DE 2007
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN 4
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 5
FORMULACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 6
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 7
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 8
ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 9
MARCO DE REFERENCIA 10
MARCO CONCEPTUAL 10
MARCO CONCEPTUAL AREA DE ACÚSTICA 10
MARCO CONCEPTUAL AREA DE SISTEMAS 29
MARCO LEGAL O NORMATIVO 35
MARCO TEÓRICO 36
MARCO TEÓRICO AREA DE ACÚSTICA 36
METODOLOGÍA 74
PRESENTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS 79
MEDICIONES BAJO CRITERIO DE MEDICION PROPIO CORRESPONDIENTES AL EQUIPO NUMERO 1. 104
MEDICION CUANDO EL EQUIPO NUMERO 1 ESTA EN PROCESO DE 112
APAGADO. MEDICION CUANDO EL EQUIPO NUMERO 1 ESTA EN PROCESO DE ENCENDIDO. 114
MEDICION DEL NIVEL DE RUIDO GENERADO POR EL EQUIPO NUMERO 2. 116
MEDICIONES BAJO CRITERIO DE MEDICION PROPIO CORRESPONDIENTES AL EQUIPO NUMERO 2. 138
MEDICION CUANDO EL EQUIPO NUMERO 2 ESTA EN PROCESO DE APAGADO 146
MEDICION CUANDO EL EQUIPO NUMERO 2
ESTA EN PROCESO DE ENCENDIDO. 148
ANALISIS DE PRIMEROS RESULTADOS 150
ELEMENTOS CON LOS CUALES SE REALIZO LAS MEDICIONES 154
ANALISIS PREVIO AL DESARROLLO INGENIERIL 157
DESARROLLO INGENIERIL 160
DISEÑO DEL PRODUCTO 170
MEDICIONES DEL PROTOTIPO FINAL 175
MEDICIONES BAJO CRITERIO PROPIO CORRESPONDIENTES AL PRODUCTO FINAL. 196
MEDICION CUANDO EL PRODUCTO FINAL ESTA EN PROCESO DE APAGADO. 204
MEDICION CUANDO EL PRODUCTO FINAL ESTA EN PROCESO DE ENCENDIDO. 206
MEDICIONES CON LOS MATERIALES PUESTOS EN LOS DOS PANELES EN LA POSICION NUMERO 1 PARA EL PRODUCTO FINAL 208
ANALISIS DE LOS RESULTADOS FINALES. 212
ANALISIS GLOBAL DEL PROCESO DE ENCENDIDO Y APAGADO DE LOS DOS EQUIPOS Y DEL PRODUCTO FINAL 214
ANALISIS ESPECIFICO DEL PROCESO DE ENCENDIDO Y APAGADO DE LOS DOS EQUIPOS Y DEL PRODUCTO FINAL. 216
DATOS OBTENIDOS CON RESPECTO A LA TEMPERATURA. 219
UBICACIÓN DE LOS SENSORES EN EL PRODUCTO FINAL. 220
FOTOGRAFIAS DE MATERIALES 222
FOTOGRAFIAS DEL PRODUCTO FINAL 226
CONCLUSIONES 230
RECOMENDACIONES 232
BIBLIOGRAFÍA 233
ANEXOS 235
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Pág.
Fotografía 1.Medicion Ruido de fondo del Recinto # 1. 83 Fotografía 2.Como se realizo la medición de la posición número 1. 85 Fotografía 3.Como se realizo la medición de la posición numero 2. 87 Fotografía 4.Como se realizo la medición de la posición numero 3. 89 Fotografía 5.Como se realizo la medición de la posición numero 4. 91 Fotografía 6.Como se realizo la medición de la posición numero 5. 93 Fotografía 7.Como se realizo la medición de la posición numero 6 95 Fotografía 8.Como se realizo la medición de la posición numero 7. 97 Fotografía 9.Como se realizo la medición de la posición numero 8. 99 Fotografía 10.Como se realizo la medición de la posición numero 9. 101 Fotografía 11.Como se realizo la medición de la posición numero 10. 103 Fotografía 12.Posición # 1.Criterio de medición de la pagina 104. 104 Fotografía 13. Posición # 2. Criterio de medición de la pagina 104. 106 Fotografía 14.Posición # 3. Criterio de medición de la pagina 104. 108 Fotografía 15. Posición # 4. Criterio de medición de la pagina 104. 110 Fotografía 16.Posición 1. Medición cuando el equipo numero 1
Esta en proceso de apagado. 112
Fotografía 17. Posición 1. Medición cuando el equipo numero 1
Esta en proceso de encendido. 114
Fotografía 18. Medición Ruido de Fondo del Recinto numero 2 117 Fotografía 19. Como se realizo la medición de la posición numero 1. 119 Fotografía 20. Como se realizo la medición de la Posición numero 2. 121 Fotografía 21.Como se realizo la medición de la Posición numero 3. 123 Fotografía 22.Como se realizo la medición de la Posición numero 4 125 Fotografía 23.Como se realizo la medición de la posición numero 5. 127 Fotografía 24.Como se realizo la medición de la posición numero 6. 129 Fotografía 25.Como se realizo la medición de la posición numero 7. 131 Fotografía 26.Como se realizo la medición de la posición numero 8 133
Fotografía 27.Como se realizo la medición de la posición numero 9 135 Fotografía 28.Como se realizo la medición de la posición numero 10. 137 Fotografía 29.Posición # 1. Criterio de medición de la pagina 138. 138 Fotografía 30.Posición # 2. Criterio de medición de la pagina 138 140 Fotografía 31 Posición # 3. Criterio de medición de la pagina 138. 142 Fotografía 32 - Posición # 4. Criterio de medición de la pagina 138. 144 Fotografía 33.Posición # 1. Medición cuando el equipo numero 2
Esta en proceso de apagado. 146
Fotografía 34.Posición # 1. Medición cuando el equipo numero 2
Esta en proceso de encendido 148
Fotografía 35. Elementos usados para el desarrollo del proyecto. 154 Fotografía 35a. Elementos usados para el desarrollo del proyecto. 154 Fotografía 35b. Elementos usados para el desarrollo del proyecto. 155 Fotografía 35c. Elementos usados para el desarrollo del proyecto. 155 Fotografía 36. Se observa la fotografía de cómo se realizo la grabación
De audio y de este mismo modo se realizo la medición con el sonómetro. 159 Fotografía 37.Lamina de aluminio de 0.9mm de espesor. 167 Fotografía 37a.Lamina de aluminio de 0.9mm de espesor. 167 Fotografía 38. En la parte superior Black Theather. De 2” De espesor,
En la parte inferior la Acustifibra de 1” de espesor. 168 Fotografía 39.Frescasa de 3 1 /2 “ de espesor. 168 Fotografía 40. Membrana Acústica de 3mm de espesor. 169 Fotografía 41.Medición Ruido de Fondo Del Recinto de medición del
Producto. 176 Fotografía 42.Como se realizo la medición de la posición número 1 178
Fotografía 43.Como se realizo la medición de la posición número 2. 180 Fotografía 44.Como se realizo la medición de la posición número 3 182 Fotografía 45.Como se realizo la medición de la posición número 4. 184 Fotografía 46.Como se realizo la medición de la posición numero 5. 186 Fotografía 47.Como se realizo la medición de la posición numero 6. 188 Fotografía 48.Como se realizo la medición de la posición numero 7 190
Fotografía 49.Como se realizo la medición de la posición número 8 192 Fotografía 50.Como se realizo la medición de la posición número 9 194 Fotografía 51.Posición #1. Criterio de medición de la pagina 196 196 Fotografía 52.Posición # 2. Criterio de medición de la pagina 196 198 Fotografía 53.Posición # 3 Criterio de medición de la pagina 196 200 Fotografía 54.Posición # 4. Criterio de medición de la pagina 196 202 Fotografía 55. Medición cuando el producto final esta en proceso de
apagado. 205 Fotografía 56. Medición cuando el producto final esta en proceso de
encendido. 207 Fotografía 57.Ubicacion de Sensores de Temperatura. 220
Fotografía 58.Parte Frontal del Sensor de temperatura 220 Fotografía 59.Materiales usados en el proyecto 221 Fotografía 59a. Panel ya doblado y cortado sin material absorbente a su
interior. 221 Fotografía 60. Panel ya doblado y cortado Con material absorbente a su
interior 222
Fotografía 61. Frescasa 222
Fotografía 62.La membrana acústica. 223
Fotografía 63. Acustifibra 223
Fotografía 64. Black theather 224
Fotografía 65. ACUSTIFIBRA. 224
Fotografía 66. Paneles de aluminio ya doblado y cortado 225 Fotografía 67. Paneles de aluminio ya doblado y cortado 225
Fotografía 68.Producto Final. 226
Fotografía 69.Producto Final 226
Fotografía 70.Producto Final. 227
Fotografía 71.Producto Final. 227
Fotografía 72.Producto Final. 228
Fotografía 73.Producto Final. 228
Fotografía 74.Producto Final. 229
Fotografía 75.Producto Final. 229
LISTA DE GRAFICAS
Pag
Grafica 1.Dimensiones de la Cpu’s. 79
Grafica 1a. Ruido de Fondo - Correspondiente al Recinto #1. 82 Grafica 1b.Valores numéricos de la grafica 1a, correspondiente al
Ruido de Fondo. 83
Grafica 2. Posición # 1 - Correspondiente al Equipo #1. 84
Grafica 2a.Valores numéricos de la grafica 2. 84
Grafica 3. Posición # 2 - Correspondiente al Equipo #1 86
Grafica 3a.Valores numéricos de la grafica 3. 86
Grafica 4 Posición # 3 - Correspondiente al Equipo #1. 88
Grafica 4a.Valores numéricos de la grafica 4. 88
Grafica 5.Posición # 4 - Correspondiente al Equipo #1. 90 Grafica 5a.Valores numéricos de la grafica numero 5. 90 Grafica 6.Posición # 5 - Correspondiente al Equipo #1. 92
Grafica 6a.Valores numéricos de la grafica 6. 92
Grafica 7.Posición # 6 - Correspondiente al Equipo #1. 94
Grafica 7a.Valores numéricos de la grafica 7. 94
Grafica 8.Posición # 7 - Correspondiente al Equipo #1. 96
Grafica 8a.Valores numéricos de la grafica 8. 96
Grafica 9.Posición # 8 - Correspondiente al Equipo #1. 98
Grafica 9a.Valores numéricos de la grafica 9. 98
Grafica 10.Posición # 9 - Correspondiente al Equipo #1. 100 Grafica 10a.Valores numéricos de la grafica 10. 100 Grafica 11.Posición # 10 - Correspondiente al Equipo #1. 102 Grafica 11a.Valores numéricos de la grafica 11. 102
Grafica12.Posición#1 105 Grafica 12a.Valores numéricos de la grafica 12. 105
Grafica 13.Posición # 2. 106
Grafica13a.Valores numéricos de la grafica 13. 107
Grafica 14.Posición # 3. 108
Grafica 14a.Valores numéricos de la grafica 14. 109
Grafica 15. Posición # 4. 110
Grafica 15a.Valores numéricos de la grafica 15. 111
Grafica 16.Posición # 1. 112
Grafica 16a.Valores numéricos de la grafica 16. 113
Grafica 17.Posición # 1. 115
Grafica 17a.Valores numéricos de la grafica 17. 115 Grafica 18.Ruido de Fondo.- Correspondiente al Recinto # 2 116 Grafica 18a. Valores numéricos de la grafica 18. 116 Grafica 19.Posición #1.- Correspondiente al Equipo #2. 118 Grafica 19a. Valores numéricos de la grafica 19. 118 Grafica 20. Posición # 2.- Correspondiente al Equipo #2. 120 Grafica 20a.Valores numéricos de la grafica 20. 120 Grafica 21.Posición # 3 - Correspondiente al Equipo #2. 122 Grafica 21a.Valores numéricos de la grafica 21. 122 Grafica 22. Posición # 4 – Correspondiente al Equipo #2. 124 Grafica 22a.Valores numéricos de la grafica 22. 124 Grafica 23.Posición # 5 - Correspondiente al Equipo #2. 126 Grafica 23a. Valores numéricos de la grafica 23. 126 Grafica.24. Posición # 6 - Correspondiente al Equipo #2. 128 Grafica 24a.Valores numéricos de la grafica 24. 128 Grafica.25. Posición # 7 - Correspondiente al Equipo #2. 130 Grafica 25a.Valores numéricos de la grafica 25. 130 Grafica.26. Posición # 8 - Correspondiente al Equipo #2. 132 Grafica 26a.Valores numéricos de la grafica 26. 132 Grafica.27. Posición # 9 - Correspondiente al Equipo # 2. 134 Grafica 27a.Valores numéricos de la grafica 27. 134 Grafica.28.Posición # 10 - Correspondiente al Equipo # 2. 136 Grafica 28a.Valores numéricos de la grafica 28. 136 Grafica 29.Posición # 1. Correspondiente al Equipo # 2 139 Grafica 29a.Valores numéricos de la grafica 29. 139
Grafica 30.Posición # 2 Correspondiente al Equipo # 2 140 Grafica 30a.Valores numéricos de la grafica 30. 141 Grafica.31 - Posición # 3. Correspondiente al Equipo # 2 142 Grafica 31a.Valores numéricos de la grafica 31. 143 Grafica.32 - Posición # 4. Correspondiente al Equipo # 2 144 Grafica 32a.Valores numéricos de la grafica 32. 145 Grafica 33. Posición # 1 Proceso de apagado Correspondiente al
Equipo # 2 147
Grafica 33a.Valores numéricos de la grafica 33. 147 Grafica 34.Posición # 1 Proceso de encendido Correspondiente al
Equipo # 2 149
Grafica 34b.Valores numéricos de la grafica 34. 149 Grafica 35. Resultados de mediciones vs posición tabla
De Coordenadas. Presentada como grafica de barras 150 Grafica 35a.Resultados de mediciones vs posición tabla de
Coordenadas. Presentada como grafica de línea. 151 Grafica 36. Resultados de mediciones vs posición.
Presentada como grafica de barras de la tabla 8. 152 Grafica 36a.Resultados de mediciones vs posición.
Presentada como grafica de línea de la tabla 8. 153 Grafica 37.Posición para Toma de Nivel de Ruido generado por ventilador 158 Grafica 37a.Valores numéricos de la grafica 37. 158
Grafica 38.Curvas NRC Generales. 160
Grafica 39. Coeficiente de Absorción de Posibles materiales a ser usados en el Proyecto 161
Grafica 40.Lista de Materiales de la empresa FiberGlass Colombia. 163 Grafica 41.Materiales Escogidos para el desarrollo del Proyecto. 165 Grafica 42.Perdida por transmisión de la Membrana Acústica. 166 Grafica 43 Vista Frontal Producto Final en AutoCad 170 Grafica 44.Vista Lateral Producto Final en AutoCad. 171
Grafica 45.Vista Superior Producto Final en AutoCad. 172 Grafica 45a.Vista Axonométrica Producto Final en AutoCad 173 Grafica 45b.Vista Renderizada Producto Final en AutoCad. 174 Grafica.46 Ruido de Fondo del Recinto de medición del Producto. 175 Grafica 46a.Valores numéricos de la grafica 46. 175 Grafica.47 - Posición # 1 - Correspondiente al Producto Final. 177 Grafica 47a.Valores numéricos de la grafica 47. 178 Grafica.48.Posición # 2 - Correspondiente al Producto Final. 179 Grafica 48a.Valores numéricos de la grafica 48. 179 Grafica.49.Posición # 3 - Correspondiente al Producto Final. 181 Grafica 49a.Valores numéricos de la grafica 49 181 Grafica.50.Posición # 4 - Correspondiente al Producto Final. 183 Grafica 50a.Valores numéricos de la grafica 50. 183 Grafica.51.Posición # 5 - Correspondiente al Producto Final. 185 Grafica 51a.Valores numéricos de la grafica 51. 185 Grafica.52.Posición # 6 - Correspondiente al Producto Final. 187 Grafica 52a.Valores numéricos de la grafica 52. 187 Grafica.53.Posición # 7. - Correspondiente al Producto Final. 189 Grafica 53a.Valores numéricos de la grafica 53. 189 Grafica.54.Posición # 8 - Correspondiente al Producto Final. 191 Grafica 54a.Valores numéricos de la grafica 54. 191 Grafica.55.Posición # 9 - Correspondiente al Producto Final. 193 Grafica 55a.Valores numéricos de la grafica 55. 193 Grafica.56.Posición # 10 - Correspondiente al Producto Final. 195 Grafica 56a.Valores numéricos de la grafica 56. 195 Grafica.57.Posición # 1. Correspondiente al Producto Final. 197 Grafica 57a.Valores numéricos de la grafica 57. 197 Grafica.58.Posición # 2. Correspondiente al Producto Final. 198 Grafica 58a.Valores numéricos de la grafica 58. 199 Grafica.59.Posición # 3. Correspondiente al Producto Final. 200 Grafica 59a.Valores numéricos de la grafica 59. 201
Grafica 60.Posición # 4. Correspondiente al Producto Final. 202 Grafica 60a.Valores numéricos de la grafica 60. 203 Grafica 61.Posición # 1. Medición cuando el producto
Final esta en proceso de apagado. 204
Grafica 61a.Valores numéricos de la grafica 61. 204 Grafica.62 - Posición # 1. Medición cuando el producto
Final esta en proceso de encendido 206
Grafica 62a.Valores numéricos de la grafica 62. 206 Grafica.63.Posición # 1. Medición con Frescasa a los dos lados. 208 Grafica 63a.Valores numéricos de la grafica 63. 208 Grafica.64.Posición # 1. Medición con Acustifibra de 1” a los dos lados. 209 Grafica 64a.Valores numéricos de la grafica 64. 209 Grafica.65 Posición # 1 Medición con Black Theather de 2” a los dos lados. 210 Grafica 65a.Valores numéricos de la grafica 65. 210 Grafica.66.Posición # 1. Sin Paneles Puestos. 211 Grafica 66a.Valores numéricos de la grafica 66. 211 Grafica 67.CPU sin tratamiento y Con tratamiento. 212 Grafica 67a. CPU sin tratamiento y Con tratamiento - Rango de datos 213 Grafica.68.Ruido generado y Atenuación Obtenida Apagándose y
Encendiendo 214 Grafica.68a.Ruido Generado y Atenuación Obtenida
Apagándose y Encendiendo. 215
Grafica.69.Equipos en Proceso de Apagado. 216
Grafica.69a.Equipos en Proceso de Apagado. Rango de datos 217
Grafica 70.Equipos en Proceso de Encendido. 218
Grafica 70a.Equipos en Proceso de Encendido. Rango de Datos. 218
LISTA DE TABLAS
Pag Tabla 1 Nivel de potencia sonora media para varias fuentes acústicas 18
Tabla 2.Máximas temperaturas permitidas para procesadores con Velocidad superior a 866MHz hasta 1.8GHz. 32 Tabla 3 Equipos Trabajando al máximo rendimiento
VS Temperatura 33 Tabla 4 Equipos Trabajando a bajo rendimiento
VS Temperatura 33 Tabla 5. Características técnicas de una fuente de poder Para la Cpu 65 Tabla 6. Resultados de coordenadas para realizar de medición de ruido. 82 Tabla 7. Resultados de mediciones vs posición tabla de Coordenadas. 150 Tabla 8. Resultados de mediciones vs posición. Criterio personal
pagina 138. 152
Tabla 9. La cual contiene los valores de la Grafica 39. 162
Tabla 10.Datos equipos Apagándose y Encendiendo. 214
LISTA DE FIGURAS
Pag
Figura 1.Contenido tonal 13
Figura 2. Transición 14
Figura 3 Coeficiente de atenuación con relación a humedad 17
Figura 4 Comportamiento Sonido 20
Figura 5. Recintos de ejemplo para aplicación de la formula de TL 22
Figura 6.Frecuencia crítica de distintos Materiales. 25 Figura 7.Tabla ponderaciones 27
Figura 8. Unidades de temperatura 31
Figura 9. Diseño de Espumas 37
Figura 9a. Muestra de material absorbente a base de espumas poliuretánicas con terminación superficial en cuñas anecoicas. 37
Figura 9b.Mecanismo por el cual las cuñas anecoicas logran la absorción sonora. 37
Figura 10.Lana de Vidrio 39 Figura 11. Paneles. 39 Figura 12.Relación del espesor de un material absorbente Vs Frecuencia 40
Figura 12 a. Onda incidente Vs Longitud de Onda en materiales absorbentes 40
Figura 13.Densidad Materiales y la relación de absorción 41 Figura 14. Esponja de celda abierta al lado izquierdo y Sonex al lado
derecho. 42 Figura 15 Placa Fonoabsorbente con cuñas anecoicas 44
Figura 16. Variación del coeficiente de absorción con la frecuencia
Para fieltro con diferentes porosidades (1,2 y 3) 45 Figura 17. Recintos de ejemplo para aplicación de la formula de SPL 47 Figura 18. Componentes para la colocación de un disipador 49
Figura 19. Colocación de ventilador encima del disipador 50 Figura 20. Ventiladores convencionales para uso en una cpu 50 Figura 20 - b. Ventiladores convencionales para uso en una cpu 51
Figura 21 Tipos de ventilador de hélice. 51
Figura 22 Ventilador de Flujo Axial 52
Figura 23 Ventilador Centrífugo 53
Figura. 24 Rodetes y triángulos de salida de los ventiladores centrífugos. 54 Figura 25 Muestra las formas más corrientes de
admisión de los ventiladores 55
Figura 27. Ventilador parte superior – disipador parte inferior 59
Figura 28. Disco Duro 61
Figura 29 Partes del disco duro 63
Figura 30 Fuente de poder 66
Figura 31. Board 67
Figura 32 Tipos de placas para el montaje de la Board.* 68 Figura 33. Coordenadas para realizar la medición de emisión de Ruido. 76
LISTA DE ECUACIONES
Pag
Ecuación 1 Velocidad del sonido 12
Ecuación 2. Densidad 12
Ecuación 3. Coeficientes 15 Ecuación 4.Coeficiente de Absorción 15
Ecuación 5 Intensidad de Sonido. 20
Ecuación 6. Perdida por transmisión 22
Ecuación 7.Transmisión por Flancos 23
Ecuación 8.Transmisión teniendo en cuenta densidad 23 Ecuación 9.Ley de Masa teniendo en cuenta densidad superficial 48
Ecuación 10. Segunda ley de la Termodinámica. 60
LISTA DE ANEXOS
Pag
ANEXO1.TABLA DE SISTEMAS DE UNIDADES SUB-MULTIPLOS 235
ANEXO2. TABLA DE ALFABETO GRIEGO 235
ANEXO 3.TABLA DE CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
SOLIDOS 236 ANEXO 4. TABLA DE CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
SOLIDOS 237 ANEXO 5.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES 238
ANEXO 6.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES 239 ANEXO 7.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES 240 ANEXO 8.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES 241 ANEXO 9.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES
EN CONSTRUCCION 242
ANEXO 10.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE CORTINAS
Y ALFOMBRAS 243
ANEXO 11.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE OBJETOS 244 ANEXO 12.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES
ESPECIALES 245 ANEXO 13.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES
ESPECIALES 246 ANEXO 14.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES
ESPECIALES 247
ANEXO 15.TABLA COEFICIENTES DE ABSORCION DE MATERIALES
ESPECIALES 248 ANEXO 16.TABLA EN LA QUE SE ESPECIFICA LA FRECUENCIAS
CENTRALES ESTABLECIDAS POR LA NORMA ISO 249
ANEXO 17.TABLA DE COEFICIENTES DE ABSORCION. 250
ANEXO 18.Tabla Coeficientes de absorción de diversos materiales En función de la frecuencia (según varias fuentes). Los valores no
Suministrados no estaban disponibles 251
ANEXO 19.Tabla pérdida de transmisión de diversos materiales en función de la frecuencia, y clase de transmisión sonora
(Según varias fuentes) 252
ANEXO 20.Tabla Coeficiente de absorción de materiales 253
INTRODUCCIÓN
Hoy en día, el control de ruido ofrece soluciones a problemas de contaminación acústica, que en años pasados no eran tenidos en cuenta o no eran una de las prioridades en el diseño y construcción de productos de uso doméstico o industrial. Como lo son los computadores y específicamente la CPU “unidad central de procesos”, el cual, es la parte mas importante de un centro de computo, esto debido a que en el se encuentra la tarjeta madre o board, en ella están conectados todos los dispositivos conocidos como hardware y por ende, los dispositivos que han de ser analizados y que son así de gran interés para el desarrollo del proyecto. Como bien se sabe, el computador es una importante herramienta de trabajo para el desarrollo de nuestras actividades académicas, laborales o de diversión. Por esta razón es importante darle solución a un problema que nos genera el uso de este electrodoméstico, el cual, es la generación de ruido por parte de algunos de sus dispositivos y sistemas de refrigeración basados en el uso de ventiladores.
En el siguiente documento se encontrará el desarrollo de un proyecto que plantea una solución al problema generado por el ruido, que genera este electrodoméstico cuando esta en uso.
Se desarrolla una serie de mediciones, las cuales se llevan a cabo siguiendo la norma NTC 4650, en esta se especifica el modo de realizar la medición de ruido, transmitido en el aire emitido por computadores y equipos de oficina, cabe decir, que esta medición se realiza en campo libre o real.
El seguimiento y desarrollo de esta norma, tiene como objetivo analizar el ruido generado por estos electrodomésticos. Brindando un diseño que ofrece una solución eficiente y a bajo costo. En el diseño y construcción del modelo, se utilizan materiales absorbentes comunes, con propiedades acústicas relevantes.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES
En cuanto a la reducción de ruido en una CPU “UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS” hay que reconocer que los fabricantes de PCs han comenzado a tomar en cuenta la acústica cuando diseñan sus sistemas. Pero todavía se fabrican demasiadas PCs con componentes de enfriamiento baratos que pueden producir un sistema ruidoso.1 Pero en si, no se han realizado estudios para diseñar una caja, dispositivo o material con el fin de reducir el ruido que estos electrodomésticos generan. Se fijan parámetros de construcción del electrodoméstico más no de control de ruido o vibración. Aunque en algunos casos el fabricante pone "n" dB a "n" Rpms.
Las fuentes principales de ruido son los motores y los componentes giratorios, como el disco duro y los ventiladores de la CPU, la cubierta y la fuente de alimentación. Casi siempre, los más ruidosos son los ventiladores de la fuente de alimentación y de la CPU. Los ventiladores y los discos duros también producen vibraciones que son amplificadas por la cubierta de la PC, o por la superficie donde ésta reposa, A medida que los procesadores, los discos duros y las tarjetas de gráficos aumentan en velocidad, también producen más calor;
por lo tanto, es necesario incluir un sistema de enfriamiento más robusto, y con el enfriamiento viene el ruido 1.
Son varios los electrodomésticos que tienen el problema de generación de ruido sin que este sea tratado generando así problemas de contaminación acústica. Hay empresas como Apple que han tratado de corregir este aspecto mediante el constante avance tecnológico, pero este no está a disposición del publico en general debido a su alto costo.
_____________________________________________________________________________________________
1 http:// www.siliconacoustics.com visitada el jueves 26 de abril de 2007
1.2 FORMULACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La principal fuente de ruido en una CPU “UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS”
se encuentra en las siguientes partes físicas:
FUENTE DE ENERGÍA, la cual encontramos adherida a la caja o torre; ésta es la encargada de repartir corriente a todos los dispositivos, a través de cables que dependiendo de su forma se conectaran a las unidades de almacenamiento y a la board.
Dispositivos de procesos de datos: Procesador, sobre los procesadores se puede apreciar fácilmente el DISIPADOR de calor el cual es un ventilador generalmente de 8x8 cm.
Dispositivo de almacenamiento de datos: Disco duro.
Estos elementos generaran un Ruido constante: Producido por los alabes de los ventiladores y el paso del aire por estos a si también se conoce que los elementos con partes rotativas como (motores, ventiladores, etc.) o flujo de gases y líquidos generan este ruido.
Así el desarrollo de este proyecto responde a la pregunta:
¿Cómo reducir el ruido que emiten las CPU “UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS” durante su funcionamiento mediante el diseño de una caja ATX con tratamiento acústico?
1.3 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
La importancia de esta investigación es comenzar a implementar una cultura que permita el control ambiental, enfocada particularmente al control de ruido que emiten los dispositivos de uso común, como los electrodomésticos y en caso puntual el computador y así lograr extender esta importante área del control de ruido en la industria, la cual vera este aspecto como un valor agregado a sus productos.
El ruido generado por los sistemas de refrigeración basados en el uso de ventiladores es incomodo, por tal motivo se ocasiona o genera inconvenientes tales como: estrés, conciliar el sueño, concentrarse, hipertensión y efectos sobre el sistema nervioso; entre otras molestias ocasionadas por el constante ruido emitido durante el funcionamiento de la cpu.
Para un ingeniero(a) de sonido es fundamental desempeñar un buen papel en el ámbito de la salud poniendo sus conocimientos a prueba para plantear soluciones eficientes en el tratamiento y control de ruido en equipos de uso doméstico, médico y de oficina. Y De este modo marcar un precedente para que las industrias dedicadas al área de ensamble o de diseño de electrodomésticos requieran en un futuro al ingeniero de sonido. Es importante que los seres humanos mejoren su calidad de vida y de esta forma tratar un problema de salud y de forma puntual con este proyecto deseo brindar un aporte al bienestar de una sociedad que requiere mejoras en su calidad de vida tanto en el ámbito laboral como en el hogar.
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar y construir caja ATX que permita la disminución del nivel de ruido que generan las CPU “UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS” durante su funcionamiento.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
¾ Definir que tipos de ruido generan las fuentes encontradas dentro de las CPU.
¾ Realizar mediciones cumpliendo las normas NTC 4650 y 4660 y Analizar los resultados obtenidos.(La normativa de medición permite hacer dichas mediciones en campo libre o real)
¾ Realizar el análisis frecuencial de los tipos de ruido hallados.
¾ Diseñar mediante AutoCad el prototipo de la caja que permitirá disminuir el ruido.
¾ Construir el prototipo definitivo de la caja ATX que permitirá la disminución del ruido emitido por la cpu durante su funcionamiento.
¾ Realizar la medición del prototipo definitivo y compararla con las mediciones iníciales cuando la caja se encontraba sin tratamiento acústico.
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1 ALCANCES
Con el desarrollo de este proyecto se espera que se inicie una cadena de proyectos, encaminados a solucionar problemas de ruido emitido por equipos y en general productos que sean para uso laboral o domestico.
Los resultados que genere el desarrollo de este proyecto, pueden llegar a despertar el interés de organizaciones gubernamentales, en cuanto al estudio de los efectos del ruido en las personas o el interés de las empresas para buscar el tratar el control de ruido en sus productos.
Teniendo en cuenta lo anteriormente descrito se logre plantear una legislación que reglamente el uso de las cajas “Chasis” con tratamiento acústico y que permitan mejorar la calidad de vida del ser humano en cualquier ámbito.
1.5.2 LIMITACIONES
El desconocimiento de las características acústicas de algunos materiales para el desarrollo del proyecto.
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1 MARCO CONCEPTUAL
2.1.2 MARCO CONCEPTUAL AREA DE ACÚSTICA
A continuación presento algunas definiciones de acústica y lo que en esta área planteo como algo definitivo para su posterior estudio científico, que tanto repercutió en la sociedad.
La problemática desde los primeros tiempos.
El estudio científico de la acústica, particularmente la acústica de teatros se remonta a los teatros griegos como el de Epidauro. Hunt (1978 p9) sitúa los orígenes del estudio del sonido en Pitágoras (ca. 570-497 BC).2
Posteriormente serán los romanos los que desarrollarán un sistema más complejo de estudio de la acústica en los teatros al aire libre.
La primera referencia escrita se la debemos como casi siempre al arquitecto romano Vitrubio en su obra De Architectura (Liber V, chapter VII: De locis consonantibus ad theatra eligendis) 3
“El sonido es un disturbio que se propaga a través de un medio elástico, causando una alteración de la presión o un desplazamiento de partículas que forman el material y que puede ser reconocido por una persona o instrumentos específicos”. 4
_______________________________________________________________________________________________
2. Epidauro. Hunt (1978 p9) , Pitágoras (ca. 570-497 BC. presentación curso ingeniero Francisco Ruffa
3. Arquitecto romano Vitrubio en su obra De Architectura (Liber V, chapter VII: De locis consonantibus ad theatra eligendis. presentación curso ingeniero Francisco Ruffa
4 .BERANEK, Leo. Acoustics. Presentación curso ingeniero Francisco Ruffa
“Físicamente, el ruido es una mezcla compleja de vibraciones diferentes, las cuales producen, generalmente, una sensación desagradable”. 5
Cyril Harris En su "Manual de control de ruido", dice: “A la gente no le gusta el ruido (por definición sonido no deseado), es molesto e interfiere con la palabra”. “A muy alto nivel produce pérdidas temporarias de la audición y la prolongación en el tiempo, provocará pérdidas permanentes”. 6
Normalmente se considera al ruido como algo molesto. Los conocimientos adquiridos sobre el comportamiento del oído, nos permite interpretar que no interesa mayormente hablar de sonido o ruido, sino simplemente de sonidos, su nivel, espectro y en cuanto esto afecta al ser humano.
_______________________________________________________________________________________________
5. Ayuntamiento de Madrid (España). Ruido en la Ciudad. Gestión y Control. Presentación curso ingeniero Francisco Ruffa
6. Cyril Harris En su "Manual de control de ruido", presentación curso ingeniero Francisco Ruffa
La velocidad del sonido
Se expresa en metros por segundo y esta se halla mediante la siguiente ecuación.
Ecuación 1. Velocidad del sonido.*
Donde :
t (oC) es la temperatura ambiente.
La atmósfera no es un medio estable y uniforme para la propagación del sonido. A distintas alturas, el aire experimenta diferentes temperaturas de gradientes positivos o negativos, dependiendo de las condiciones climáticas. El sonido, al propagarse y encontrar un medio de distintas velocidades, dejará de hacerlo en forma rectilínea y se curvará.
Ecuación 2. Densidad *
* Htttp: pagina web de google.com/visitada el mes de abril de 2007.
[ m seg ] t [ ] C
Vs / = 20 273 + º
TIPOS DE RUIDO
Ruido continuo: Producido por maquinaria de proceso ininterrumpido o por circulación vehicular.
Ruido intermitente: Producido por maquinaria de operación cíclica, paso de vehículos, aviones, etc.
Ruido impulsivo: Producido por impactos, explosiones, disparos de armas, etc.
Ruido con contenido tonal: Producido por maquinarias de proceso ininterrumpido o con partes rotativas (motores, ventiladores, etc.) o flujo de gases y líquidos.
Figura 1.Contenido tonal *
Cambio que experimenta el sonido durante su propagación y el efecto sobre las superficies.
Cuando la onda de presión sonora encuentra un obstáculo (ej: una pared), el choque que se produce a nivel molecular hace que parte de esa energía vuelva en forma de energía reflejada y que el resto continúe hacia los otros medios como absorción y transmisión.
_______________________________________________________________
* Presentacion del ing.Francisco Ruffa /curso de Acustica/2003
En la figura 2 se esquematiza el proceso energético en tres medios diferentes.
Dada una cantidad de energía incidente (Ei), parte de ella será absorbida por la pared (Ea) y parte reflejada (Er) . Parte de esta energía absorbida es disipada en forma de calor (Ed), otra parte vuelve al medio inicial sumándose con la onda reflejada y el resto de la energía contenida en la vibración de la propia pared producirá una vibración en el aire del lado opuesto, funcionando como una nueva fuente sonora que generará una onda sonora en el tercer medio (Et).7
Figura 2. Transición *
Se tendrá:
E incidente = E reflejada + E absorbida E absorbida = E disipada + E trasmitida donde:
Ei = Er + Ed + Et
A su vez, si dividimos cada uno de los tres términos entre la Ei definiremos tres coeficientes que llamaremos: ver ecuación 3 coeficientes.
_______________________________________________________________________________________________
7. http:// www. Apuntes del Curso de Acústica Musical del año 2006
* Materias de Acustica/ing Frnacisco Ruffa / año 2003
Ecuación 3. Coeficientes *
Er / Ei = r coeficiente de reflexión Et / Ei = τ coeficiente de trasmisión Ea / Ei = α coeficiente de absorción r + α = 1 ; r + τ + d =1
ABSORCIÓN
El coeficiente de absorción de un material es la relación entre la energía absorbida por el material y la energía reflejada por el mismo.
Dada esta formulación su valor siempre esta comprendido entre 0 y 1. El máximo coeficiente de absorción esta determinado por un valor de 1 donde toda la energía que incide en el material es absorbida por el mismo, y el mínimo es 0 donde toda la energía es reflejada.
El coeficiente de absorción varía con la frecuencia y por tanto los fabricantes de materiales acústicos dan los coeficientes de absorción por lo menos en resolución de una octava. El coeficiente de absorción se da mediante la letra griega a (alfa), como el cociente entre la energía absorbida y la energía incidente.
Ecuación 4.Coeficiente de Absorción E absorbida
α = E incidente
_______________________________________________________________________________________________
* http:// www. Apuntes del Curso de Acústica Musical del año 2006
El coeficiente de absorción tiene una gran importancia para el comportamiento Acústico de un ambiente, y por esa razón se han medido y tabulado los coeficientes de absorción para varios materiales y objetos. En general, los materiales duros, como el hormigón o el mármol, son muy reflectores y por lo tanto poco absorbentes del sonido, y en cambio los materiales blandos y porosos, como la lana de vidrio, son poco reflectores y por consiguiente muy absorbentes
El coeficiente de absorción se proporciona para varias frecuencias, ya que a depende bastante de la frecuencia. En general la absorción aumenta con la frecuencia, debido a que para frecuencias altas la longitud de onda es pequeña y entonces las irregularidades de la superficie o el propio espesor del material son más comparables con la longitud de onda. En algunos casos, sin embargo, algún fenómeno de resonancia entre el material y la pared puede mejorar la absorción en bajas frecuencias
Materiales resonantes:
Presentan la máxima absorción a frecuencias determinadas que es la frecuencia propia del material. Actúan como filtro pasabanda y se utilizan para recortar la respuesta de la sala en determinadas frecuencias.
EL SONIDO EN ESPACIOS CERRADOS CON RESPECTO A LA HUMEDAD Valores del coeficiente total de atenuación m en función del porcentaje de humedad relativa del aire a 20 °C y presión atmosférica normal, para frecuencias entre 2000 y 12.500 Hz. Los valores de m se presentan tanto en unidades del SI como en las habituales del sistema estadounidense. (De acuerdo con C. M. Harris1’2.)
Figura 3 Coeficiente de atenuación con relación a humedad.*
NIVEL SPL
El término nivel indica que se emplea la escala logarítmica y que las unidades
se expresan en decibelios*.
El decibelio (dB) es una unidad de nivel que denota la relación entre dos cantidades que son proporcionales en su potencia. El número de decibelios que corresponde a esta relación es 10 veces el logaritmo (de base 10) de la razón de las dos cantidades. Las razones de presión sonora no siempre son proporcionales a las razones de potencia correspondientes, pero es práctica habitual ampliar el uso de esta unidad (dB) a tales casos.
_______________________________________________________________________________________________
* Existe una excepción a esta afirmación. El nivel de emisión de la potencia sonora se expresa a menudo en belios, en lugar de en decibelios (1 belio es igual a 10 decibelios), como se describe en «Nivel de potencia sonora».
Nivel de potencia sonora
La potencia sonora de una fuente se expresa en vatios o en alguna fracción de un vatio. A menudo, resulta mas cómodo expresar la potencia sonora sobre una escala logarítmica. Entonces, se emplea el nivel de potencia sonora. El nivel de potencia sonora, L, de una fuente, en decibelios, se obtiene mediante la expresión
L 10 logio (W/W0) dB (1.5)
Donde W potencia de la fuente en vatios y W0 = potencia de referencia en vatios. La referencia habitual de potencia sonora es 1 picovatio (1 micro-micro vatio o 1012 vatios); el símbolo de la unidad es pW. Sustituyendo este valor en la Ecuación (1.5) se obtiene 8
L = 10 logio (W/10’2) = (10 logio W + 120) dB
donde W es la potencia sonora de la fuente en vatios.
Tabla 1 Nivel de potencia sonora media para varias fuentes acústicas*
_______________________________________________________________________________________________
8. microvatio = 1 millonésima de 1 vatio; 1 picovatio (lpW) = 1 millonésima de un microvatio.
* manual de medidas acusticas
La Tabla 1 muestra los niveles de potencia sonora de varias fuentes típicas de sonido, expresada en decibelios. El término nivel de potencia sonora no debe confundirse con el nivel de presión sonora. El primero es una medida de la potencia acústica irradiada por una fuente; el segundo depende no sólo de la potencia de la fuente, sino también de la distancia a ésta y de las características acústicas del espacio que la rodea. Para evitar esta confusión, el nivel de potencia sonora se expresa a menudo en belios (1 belio =10 decibelios). Así el nivel de potencia sonora de un gran cohete en la Tabla 1 puede expresarse también como 20 belios.
Nivel de presión sonora
El nivel de presión sonora, L, en decibelios, correspondiente a una presión sonora p, se define por
L = 10 log1o (p/p0)2 = 20 log10 (p/p0) dB donde P8 es la presión sonora de referencia.
Al expresar la presión sonora sobre una escala logarítmica, es costumbre comparar la presión sonora de todos los sonidos en el aire con un valor de referencia de 20 micropascales (μPa).
INTENSIDAD DEL SONIDO
El paso de las ondas sonoras se acompaña de un flujo de energía acústica. La intensidad del sonido 1 en una dirección específica en un punto del campo sonoro es igual al flujo de energía sonora a través de una unidad de área en ese punto (potencia por unidad de área que fluye a través del punto), siendo la unidad de área perpendicular a la dirección especificada. Por ejemplo, considérese una fuente puntual (una fuente de sonido cuyas dimensiones son pequeñas comparadas con la longitud de onda del sonido irradiado); esta fuente irradia uniformemente en todas direcciones. Suponogamos que esta fuente está en un campo libre (alejada de todas las superficies re (10
flectantes). La fuente emite una potencia sonora de W vatios, como ilustra la Figura 4 Consideremos una esfera imaginaria rodeando esta fuente, con un radio de r0.
Figura 4 Comportamiento Sonido.*
En la figura 4 .Una fuente puntual de potencia acústica W en campo libre. La intensidad de cualquier punto varía ínversamente al cuadrado de la distancia desde la fuente, de manera que cuando se dobla la distancia, la intensidad se reduce a un cuarto de su valor; esto es igual a una reducción de 6 dB en el nivel de intensidad. Así, a una distancia r desde la fuente, la intensidad I, es W/(4’πr2), y a una distancia de 2r, la intensidad es W/(l6πr2). la superficie del área de la esfera S es igual a (4πr0). Luego la intensidad del sonido en la dirección radial es igual a la ecuación 5.
Ecuación 5 Intensidad de Sonido. *
_______________________________________________________________
* Manual de medidas acusticas.
Así, para una fuente puntual en un campo libre, la intensidad, en la dirección radial, varía inversamente al cuadrado de la distancia de la fuente; esta relación se denomina ley inversa del cuadrado. La intensidad es cero para la dirección perpendicular a la dirección de propagación. Por tanto, resulta obvio que el término intensidad sólo tiene significado si se especifica la dirección.
Si la fuente de sonido no irradia uniformemente en todas direcciones, la intensidad del sonido puede medirse en cualquier dirección.
TRANSMISIÓN Y AISLAMIENTO
Se define como pérdida de transmisión (TL), a la medida del aislamiento al sonido intrusivo que produce una pared, un piso, un cielorraso o una ventana, actuando en forma separada o en conjunto.
La TL será función de:
Las diferencias de niveles SPL entre el exterior y el interior.
Las superficies de los tabiques expuestos y sus características constructivas.
El tratamiento acústico del recinto receptor (su absorción).
La frecuencia.
La perdida por transmisión estará dada por la siguiente ecuación tl:
La pérdida de transmisión TL, es la relación logarítmica entre la potencia incidente sobre la pared de área SW y la potencia acústica que “radia” la pared hacia el recinto 2.
Figura 5. Recintos de ejemplo para aplicación de la formula de TL.*
Ecuación 6. Perdida por transmisión *
En ella, podemos observar que la atenuación dependerá de:
El material utilizado en la pared, función de la frecuencia (TL).
La superficie del tabique divisorio (SW).
El tratamiento acústico del recinto receptor (A).
En la práctica, siempre existirá transmisión lateral de un recinto al otro, por lo que deberemos tenerla en cuenta.
TRANSMISIÓN POR FLANCOS.
Es el sonido que se filtra a través de fisuras, intersticios o juntas mal selladas, o que se propaga por la estructura en forma de vibraciones, o que se transmite por tuberías de ventilación o aire acondicionado, o por los caños de distribución de energía eléctrica.
Para ello, definimos una potencia W3 en el recinto receptor que contemple los pasos laterales.
_______________________________________________________________
* Curso de acústica / Ing.Francisco Ruffa/año 2003
Al ser W3 mayor que W2 (potencia transmitida al recinto 2 sin considerar los pasos laterales), el aislamiento real será menor que el expresado anteriormente. Teniendo en cuenta la transmisión lateral, también llamada flanqueo. Ver Ecuación 7.
Ecuación 7.Transmisión por Flancos *
Teniendo en cuenta la ley de masa la formula para obtener el TL es ver la ecuación 8.
Ecuación 8.Transmisión teniendo en cuenta densidad.*
STC clase de transmisión sonora (sound transmission class)
La STC, es una especie de valor promedio de la pérdida de transmisión a varias frecuencias. Es un valor único que permite evaluar rápidamente la calidad del aislamiento que ofrece un tabique, especialmente en lo referido a la privacidad de la palabra.
* Materias de acústica / Ing Francisco Ruffa/año 2003
AISLAMIENTO
Es un estudio que se realiza a un recinto para Aislar acústicamente un recinto significa impedir que los sonidos generados dentro del mismo trasciendan hacia el exterior y, recíprocamente, que los ruidos externos se perciban desde su interior.
El aislamiento acústico es muy importante en todo lo que tenga que ver con sonido profesional. Si el recinto es una sala de concierto o de espectáculos en la cual se ejecuta o propala música a alto nivel sonoro, es preciso evitar que los sonidos trasciendan convirtiéndose en ruidos molestos al vecindario. Si se trata de una sala de grabación o un estudio radiofónico, cualquier ruido proveniente del exterior contaminará el sonido que se desea difundir o grabar, en desmedro de su calidad, lo cual también debe evitarse.
FRECUENCIA CRÍTICA:
Todos los materiales tienen fallas en su comportamiento, por las cuales, a cierta frecuencia disminuye el comportamiento deseado y presenta una frecuencia a la cual el material entrara en resonancia, por sus propias cualidades físicas.9. Normalmente se expresa la frecuencia crítica por centímetro de espesor del material que se trata. A continuación se da los valores de frecuencia crítica para distintos materiales utilizados habitualmente ver figura 6.
9. http:// www. Principios de acústica e insonorización de ambientes. Com. Visitada el mes de abril de 2007
Figura 6.Frecuencia crítica de distintos Materiales. *
RUIDO DE FONDO:
En la medición de ruido y vibraciones siempre habrá componentes en el espectro que no son de interés y que pueden ser causados por procesos ajenos a la máquina, recinto o lugar que se analiza.
Estos componentes se llaman colectivamente el ruido de fondo y pueden enmascarar los datos de interés. Se puede hacer una estimación del ruido de fondo realizando una medición con la maquina apagada o en su defecto con el recinto procurando la menor cantidad de ruido posible.
* tabla de www.google.com/tabla de frecuencia critica./visitada el mes de mayo2007
NIVEL SONORO CONTINUO EQUIVALENTE (LEQ).
Definimos Leq como: “el nivel sonoro medido en dba de un ruido supuesto continuo y constante durante toda la jornada, cuya energía sonora sea igual a la del ruido variable medido a lo largo de la misma”.
Desde el punto de vista matemático, esto se expresa como una sumatoria:
laeq = 10 log.[1/t x Σn1 (ti) x 10 li/10 ] donde t = Σ ti
Esta sumatoria expresa que: ”el nivel equivalente leq , será igual al nivel integrado (li) en el intervalo de tiempo de medición”.
SPL: nivel de presión sonora (sound presure level)
La presión sonora constituye la manera mas habitual de expresar la magnitud de un campo sonoro. la unidad de medida es el newton / m2 ( n/m2) o pascal (pa) y esta dado por la siguiente formula:
SPL = 20 log. (p / pref)
Siendo la Pref = 20 micro Pascales (20 μP)
Ahora el nivel de presión sonora ponderado a se basa en el comportamiento auditivo del oído humano. En los sistemas de medición existen filtros de compensación que: Son los encargados de "imitar" las curvas de respuesta del oído. ya vimos que de ninguna manera, éste responde en forma lineal a diferentes niveles de estímulos y frecuencias, por lo que, si no compensamos la medición, adaptándolas a la respuesta subjetiva del oído, todas las frecuencias participarán con igual peso. El oído tiene una importante pérdida en bajas
Frecuencias y una menor en altas. la figura muestra tres curvas de ponderación normalizadas ansi, con las nomenclaturas "a", "b" y "c". las mismas fueron trazadas para compensar la medición, mediante tres bandas (a, b y c), que cubren el total de variaciones de los contornos de igual sonoridad según sus niveles y frecuencias. Ver Figura 7.
Figura 7.Tabla ponderaciones.*
Una medición ponderada se expresa agregando al término "dB", la letra de dicha ponderación. Por lo tanto, la expresión dBA indicará que el valor del nivel de presión sonora fue obtenido con la compensación "A".
_______________________________________________________________
* Materias de acústica del ing.Francisco Ruffa/año 2003
ANÁLISIS DE ESPECTRO.
Es una técnica que consiste en descomponer los sonidos en las frecuencias que lo forman ,mostrando en un grafico el peso relativo de cada una, sirve para saber cuales están mas presentes ,ya que a igualdad de nivel sonoro, resultan menos molestos los ruidos predominantemente graves, que aquellos con mayoría de agudos. Un análisis de espectro también facilita las fuentes de emisión de ruido no deseadas o analizar cual es el comportamiento de la fuente que nos genera esa molestia y que ha de ser tratada.
2.1.3 MARCO CONCEPTUAL INGENIERIA DE HARDWARE.
TARJETA GRÁFICA
Una tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora personal, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.10
Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy altas. Si no es tenido en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el dispositivo. Para evitarlo, se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminen el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen dos tipos:
Disipador: dispositivo pasivo (sin partes móviles y, por tanto, silencioso);
compuesto de material conductor del calor, extrae este de la tarjeta. Su eficiencia va en función de la estructura y la superficie total, por lo que son bastante voluminosos.
Ventilador: dispositivo activo (con partes móviles); aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano. Es menos eficiente que un disipador y produce ruido al tener partes móviles.
_______________________________________________________________________________________________
10. http:// www. Wikipedia, la enciclopedia libre.com visitada el mes de abril de 2007
TEMPERATURA
La temperatura es un parámetro termodinámico del estado de un sistema que caracteriza el calor, o transferencia de energía.11
Temperatura seca
Temperatura seca del aire de un entorno, o más sencillamente, temperatura seca, a la del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente concreto y de los efectos de la humedad relativa y de la velocidad del aire.
Unidades de temperatura Se dividen en absolutas y relativas.
Relativas
Grados Celsius (toma 100 divisiones entre los puntos de congelación (0) y evaporación (100) del agua)
Sistema Imperial
Grados Fahrenheit (toma divisiones entre los puntos de congelación y evaporación de disoluciones de cloruro amónico). Es una unidad arcaica e internacionalmente se acordó desplazarla progresivamente.
Otras
Grados Réaumur (usada para procesos industriales específicos, como el almíbar)
_______________________________________________________________________________________________
11. http:// www.google.com/ enciclopedia l/visitada el mes de abril de 2007
Absolutas
Parten del cero absoluto, no se les antepone la palabra 'grado' (ni su símbolo) y obviamente por lo primero, no tienen escala negativa.
Sistema Internacional
Kelvin (escala absoluta con grados Celsius) Sistema Imperial
Rankine (escala absoluta con grados Fahrenheit)
Figura 8. Unidades de temperatura *
Unidades de Temperatura
°C | °F | K | R | °Re
Muchas personas y expertos en computadoras hablan con gran preocupación acerca de las elevadas temperaturas de sus procesadores, Se detalla a continuación en la tabla 1 las temperaturas máximas de los procesadores comunes. Una vez superados estos valores, el chip corre el riesgo de dejar de funcionar o, como suele decirse de "quemarse".
_______________________________________________________________
*.Información de pagina web sobre computadores encontrada en el motor de busqueda www.google.com
Tabla 2.Máximas temperaturas permitidas para procesadores con velocidad superior a 866MHz hasta 1.8GHz. *
Lo primero que se debe hacer es un estudio de las temperaturas a las que funciona un procesador en diferentes situaciones.10 Para esto es extremadamente importante tener en cuenta que ésta puede variar dependiendo de los siguientes factores:
• Temperatura ambiente
• Porcentaje de uso de la CPU y tiempo que esta sometida a grandes cargas
• Uso intensivo de discos duros y lectores de CD (lo cuales suelen producir mucho calor)
• Condiciones de la habitación (humedad, ventilación, etc...)
_______________________________________________________________
* Información de pagina web sobre computadores encontrada en el motor de busqueda www.google.com
Las siguientes tablas muestran las temperaturas de trabajo de un equipo; se debe tener en cuenta que estas pueden variar según la época del año y del tipo de procesador que se utilice.
Tabla 3 Equipos Trabajando al máximo rendimiento VS Temperatura.*
Uso Tipo de operación Temperatura
Uso moderado Trabajo habitual con escritorio, editores, ... 50ºC a 55ºC Uso alto Por ejemplo recompilar el kernel 50ºC a 60ºC Uso muy alto Por ejemplo comprimir Divx de un DVD 55ºC a 68ºC
Tabla 4 Equipos Trabajando a bajo rendimiento VS Temperatura.*
Uso Tipo de operación Temperatura
Uso moderado Trabajo habitual con escritorio, editores, ... 50ºC a 55ºC Uso alto Por ejemplo recompilar el kernel 50ºC a 55ºC Uso muy alto Por ejemplo comprimir Divx de un DVD 55ºC
Como se puede observar en estas tablas, cuando se hace trabajar a la máquina a máxima carga durante un tiempo muy largo, la temperatura tiende a subir mucho. Esto puede provocar que la máquina alcance temperaturas no deseadas, y que el procesador se ponga a 68ºC, aunque según sus especificaciones técnicas esta no se considere una temperatura excesiva para su funcionamiento. 12
_______________________________________________________________
12. Información de página web sobre computadores encontrada en el motor de busqueda www.google.com
FLUJO DE CALOR Y AISLAMIENTO TERMICO.
El calor generalmente se mide en unidades térmicas británicas (Btu). En la práctica, una Btu es la cantidad de calor requerido para elevar la temperatura de 1 libra de agua en 1ºF. El flujo de calor se mide en términos de conductividad térmica, K. Esta se define como el número de Btu que fluyen en una hora a través de 1 pie2 de material de 1 pulgada de espesor, debido a un diferencial de temperatura de 1ºF. De la misma manera, la conductancia térmica C se define como el flujo de calor a través de un espesor dado de 1 pie2 de material con un diferencial de temperatura de 1ºF. Las unidades básicas no incluyen los valores aislantes de las películas de aire en la superficie del material, sino únicamente el flujo de superficie a superficie. La resistencia R es el recíproco de la conductancia.
En vista de que los componentes para la construcción están hechos de diversos materiales, incluyendo los espacios de aire y las películas superficiales, la conductancia total U de una construcción es necesaria para los cálculos de transmisión de calor. Este factor se define como el número de Btu que fluirán en una hora a través de 1 pie2 de la estructura, aire a aire, con una diferencia de temperatura de 1ºF. Se han determinado experimentalmente los valores de k, C y U o R para muchos materiales y tipos de construcción.13
_____________________________________________________________________________________
13. Tratado de construcción. H. Schmitt. Manual del ingeniero civil. Merritt. Catalogo Chileno de la construcción.
Cámara Chilena de la Construcción.
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO
La normativa que rige el estudio y desarrollo del proyecto se enuncia a continuación:
NTC 4650 Acústica. Medición del Ruido Transmitido en el aire emitido por Computadores y Equipos de Oficina.
NTC 4660 Acústica. Valores Declarados de Emisión de Ruidos de Computadores y Equipos de Oficina.
Norma Básica de La edificación NBE-CA 88, Sobre condiciones Acústicas en Los edificios.
Norma ICONTEC NTC 1486 (Quinta Actualización) Presentación de tesis, Trabajos de grado y Otros Trabajos de Investigación.
2.3 MARCO TEÓRICO
2.3.1 MARCO TEÓRICO AREA DE ACÚSTICA
DISIPACIÓN DE LA ENERGÍA SONORA
La ley de conservación de la energía dice que ésta no puede desaparecer ni destruirse, por lo que es lógico que cambie de forma, en el caso de la energía sonora, las vibraciones de las moléculas de aire, se transformarán en calor, que es en definitiva, otra forma de energía.
MATERIALES ABSORBENTES ACÚSTICOS.
Los materiales de construcción y los revestimientos tienen propiedades absorbentes muy variables. A menudo es necesario, tanto en salas de espectáculo como en estudios de grabación y monitoreo realizar tratamientos específicos para optimizar las condiciones acústicas. Ello se logra con materiales absorbentes acústicos, es decir materiales especialmente formulados para tener una elevada absorción sonora.
Existen varios tipos de materiales de esta clase. El más económico es la lana de vidrio, que se presenta en dos formas: como fieltro, y como panel rígido. La absorción aumenta con el espesor, y también con la densidad. Permite absorciones sonoras muy altas. El inconveniente es que debe ser separada del ambiente acústico mediante paneles protectores cuya finalidad es doble:
proteger la lana de vidrio de las personas, y a las personas de la lana de vidrio (ya que las partículas que se podrían desprender no sólo lastiman la piel sino que al ser respiradas se acumulan irreversiblemente en los pulmones, con el consecuente peligro para la salud). Los protectores son en general planchas perforadas de Eucatex u otros materiales celulósicos. Es de destacar que salvo las planchas perforadas de gran espesor, no tienen efecto propio en la
absorción, por lo tanto las planchas perforadas aplicadas directamente sobre la pared son poco efectivas.
Otro tipo de material son las espumas de poliuretano (poliéster uretano, y poliéter uretano) o de melamina. Son materiales que se fabrican facetados en forma de cuñas anecoicas (Figura a). Esta estructura superficial se comporta como una trampa de sonido, ya que el sonido que incide sobre la superficie de Una cuña se refleja varias veces en esa cuña y en la contigua. El resultado es un aumento de la superficie efectiva de tres veces o más (Figura b). 14
Figura 9. Diseño de Espumas.
Figura 9a.
Muestra de material absorbente a base de espumas poliuretánicas con terminación superficial en cuñas anecoicas.
Figura 9b.
Mecanismo por el cual las cuñas anecoicas logran la absorción sonora.
_______________________________________________________________________________________________
14. http:// www. Google..com visitada el mes de abril de 2007/Acústica y Sistemas de Sonido Capítulo 4 Acústica Arquitectónica
