1. MARCO TEÓRICO
1.7. Aislamiento de paredes múltiples
El aislamiento del sonido de un elemento simple de separación puede incrementarse si el elemento se coloca en una división de dos paneles separados por una cámara de aire. A frecuencias bajas, la pared doble puede ser vista como dos masas (m1 y m2),
que actúan juntas como un solo panel, en el cual la cámara de aire tiene un efecto despreciable, y este elemento se comporta como un elemento simple, con la misma masa total m m1 *m2 (Tadeu & Mateus, 2000).
Como la frecuencia se incrementa, el elemento de separación puede verse como dos cuerpos de masa, separados por una masa de aire. Este sistema puede resolverse si es considerado como un sistema dinámico constituido por dos masas (m1 y m2), conectadas por un resorte con rigidez k ρ0 c2 / d 〖 cosθ 〗2 , donde d es la distancia entre las superficies internas de la doble pared, y θ es el ángulo de incidencia de una onda de sonido plana (Tadeu & Mateus, 2000).
Si se ignoran la rigidez y amortiguamiento de los paneles, la frecuencia de resonancia puede obtenerse mediante la ecuación (Blanco, 2017):
7@A4BBCCDBBEE (7) Para condiciones de humedad normal, una temperatura de 20°C y una incidencia normal del sonido, la frecuencia de resonancia en Hz, puede obtenerse por la ecuación (9):
FG 59.8 JAKLB
C*B
EMN (8) En donde FG es la frecuencia de resonancia y d es la distancia entre la distancia entre las superficies internas de los paneles. Si la frecuencia del sonido incidente, en un elemento doble, es más grande que la frecuencia de resonancia, la cámara de aire absorbe parte de la energía del sonido, lo que resulta en un aislamiento acústico más grande que el que se tendría con un elemento de un solo panel de la misma masa (Figura 1.12.).
Figura 1.12. Aislante acústico formado por dos paneles y un material absorbente interior.
1.7.1. Índice de reducción del sonido para dos capas
(London, 1950) ha resuelto el caso de la transmisión de sonido a través de paredes de aislamiento dobles idénticas, excitados más debajo de su frecuencia crítica con masa controlada (esto es, no se requiere considerar la resonancia del panel) Goesle propuso un método simplificado de predecir la pérdida de transmisión del sonido por doble pared, sin correcciones estructurales y con el espacio entre paredes lleno con material poroso de absorción, cuando se tienen disponibles las transmisiones de sonido de dos particiones R1 y R2:
* 7* 20 LO@ PQ´ M (9) Donde
9´ S T 7 ./0/ < 2+
2U ./0/ > 2+
Si no se tienen datos medidos para la pérdida de sonido por transmisión, la pérdida de sonido por transmisión para la doble pared puede aproximarse por:
V 20 W 6 * 67 47X < 2 FG /3
* 7* 20 + 29 FG < <
* 7* 6 > (10) Donde y son los índices de aislamiento para cada capa de la pared doble calculada separadamente.
1.7.2. Número de aislamiento acústico (STC)
Es un número que indica el aislamiento acústico STC (Sound Transmissión Class) de una estructura y es determinado a través de la comparación entre la pérdida de transmisión medida en bandas de 1/3 de octava entre las frecuencias de 125Hz y 4000Hz y una curva patrón (Lehman Fernández, 2007), ver Figura 1.13.
Figura 1.13. Curva de pérdida de transmisión de sonido STC (Universidad Simon Bolivar, s.f.)
1.7.3. Índice de aislamiento acústico ponderado
Para tener un solo número que indique el nivel de aislamiento acústico o pérdida por transmisión, se usa el índice ponderado de reducción sonora Rw para cada configuración de las variables a partir de la curva de aislamiento acústico para cada frecuencia.
Esta pérdida por transmisión, también se representa en una curva en función de la frecuencia, esta curva se la compara con una curva de referencia normalizada, las cual está en bandas de tercios de octava, esta curva de referencia se muestra en la Figura 1.14. Para la obtención de Rw se aplica la metodología definida en ISO 717.
Figura 1.14. Valores de la curva de referencia para aislamiento a ruido aéreo, en bandas de octava, según ISO 717.
El valor de índice Rw, es el valor correspondiente a la banda de 500Hz de la curva de referencia para aislamiento acústico. Este número único no toma en consideración la
frecuencia, por lo que no es muy exacto, sin embargo, otorga un valor estimado de la configuración de las capas de aislamiento para poder comparar entre ellas.
1.7.4. Ondas de pliegue
Las ondas de pliegue son aquellas que se propagan en una placa delgada cuando se la somete a fuerzas perpendiculares al plano de la placa (Lethman, 2007). La velocidad de propagación (Cp) de las ondas de pliegue es:
( 11) En donde ω es la frecuencia angular en rad/s, ρs es densidad superficial de la pared en kg/m², B es rigidez al pliegue en N.m y s es el área de la pared en m2. La rigidez al pliegue en placas sólidas esta daba por:
(12) Donde E es el módulo de Young en N/m² y h es el espesor de la placa en m. Cuando Cp = c, ocurre el efecto de coincidencia, obteniéndose la ecuación (13).
(13)
De esta ecuación se deduce la frecuencia crítica fc, que es la frecuencia a la cual la velocidad de propagación de la onda de pliegue iguala a la velocidad del sonido en el aire (Lethman , 2007), esta frecuencia está dada por:
(14)
A esta frecuencia el nivel de aislamiento acústico se reduce debido al fenómeno de resonancia. Cada pared tiene su propia frecuencia crítica. Por otro lado, la velocidad del sonido en sólidos está dada por (Thomas D. Rossing, 2007):
^ A_P (15)