Diseñan nueva barrera acústica de altas prestaciones para la atenuación de ruido
Un equipo de investigadores del Centro de Tecnologías Físicas: Acústica, Materiales y Astrofísica de la Universitat Politècnica de València (UPV) ha diseñado un nuevo modelo de pantalla acústica de altas prestaciones y bajo coste que permite absorber o reflejar de forma muy eficiente el ruido.
Sus resultados, publicados recientemente por la revista AIP Advances, pueden aplicarse en la reducción del ruido procedente del tráfico de carretera o ferroviario, en el aislamiento y separación de ambientes de un edificio, o en la disminución del sonido generado por instalaciones industriales como máquinas refrigeradoras, centros de transformación, compresores, etc.
Un modelo modular, transportable y más versátil que las pantallas tradicionales .
Patentada por la UPV y desarrollada por un equipo del Centro de Tecnologías Físicas: Acústica, Materiales y Astrofísica, la ventaja más importante de la nueva pantalla es el reducido espesor de los postes que la componen. Así, con un grosor de apenas 30 centímetros, se obtienen atenuaciones de 25 dB en el rango de 600-1000 Hz.
Además, el modelo destaca también por ser modular y transportable, lo que hace que su construcción sea muy sencilla y ajustable en frecuencia, dotándolo de una mayor versatilidad que las pantallas tradicionales.
Facilita la necesaria ventilación de las máquinas refrigeradoras
Constanza Rubio, investigadora del Centro de Tecnologías Físicas: Acústica, Materiales y Astrofísica de la UPV, afirma que, «en el mercado, la mayoría de productos son barreras consistentes en muros o pantallas rígidas y continuas, que no dejan pasar el aire y que para determinadas aplicaciones no resultan adecuadas, como por ejemplo las máquinas refrigeradoras, que necesitan ventilación».
«Nuestra pantalla es abierta», explica la investigadora UPV, «con lo que además, desde el punto de vista visual, el impacto es mucho menor, y desde el punto de vista constructivo, al ser modular, resulta fácilmente instalable y adaptable al uso que se le desee dar».
La separación de los elementos, mucho menor que la longitud de onda del sonido
La pantalla se compone de, al menos, dos filas de postes, dispuestos de manera periódica con una separación -entre los elementos de la misma fila- subsónica, es decir, mucho menor que la longitud de onda del sonido.
Con respecto al material, el prototipo desarrollado en los laboratorios del Centro de Tecnologías Físicas: Acústica, Materiales y Astrofísica de la UPV está construido con tableros de madera, si bien podría realizarse con múltiples tipos de material sólido, incluso a partir de desechos de obra, residuos cerámicos o vegetales.
A este respecto, Antonio Uris, investigador del centro UPV, indica que, «simplemente habría que compactar todo el material y conformar así los postes para posteriormente distribuirlos en el espacio en el que se desee conseguir una atenuación acústica».
Su objetivo actual: la mejora del rendimiento de la pantalla
Ahora, los investigadores del entro de Tecnologías Físicas: Acústica, Materiales y Astrofísica de la UPV centran sus esfuerzos en la mejora del rendimiento de la pantalla diseñada. Entre sus objetivos, buscan reducir más aún -si cabe- el espesor de los postes, e introducir nuevos mecanismos que los doten de mayor versatilidad.
Fuente: Universitat Politècnica de València
Desarrollan nuevo material capaz de transmitir ondas acústicas «sin pérdidas»
Cuando una onda de sonido se topa con un obstáculo y sufre una dispersión, la señal se puede degradar o incluso perder. Pero ¿qué ocurriría si pudiéramos guiar la señal alrededor del obstáculo, evitando la actuación de este, de tal modo que la situación resultante fuese la misma que si dicha barrera no existiera? Unos científicos de la Universidad de Nanjing en China han creado un material, a partir de membranas de polietileno, que hace exactamente eso.
El producto final creado por el equipo de Xiaojun Liu es un metamaterial (material con estructura trabajada a escala microscópica) con efectos acústicos y con una densidad efectiva cercana a cero.
Este avance tecnológico podría dar lugar a una red de transmisión acústica con propiedades históricamente codiciadas y que hasta ahora eran esencialmente exclusivas de la ciencia-ficción. Entre estas propiedades, estaría la de conseguir una buena transmisión acústica en lugares con obstáculos, haciendo girar el sonido por esquinas y llevándolo a rodear otros obstáculos. Pero también es destacable la propiedad de poder dividir de modo muy eficiente ondas sonoras, y la de volver a un objeto “invisible” para los sonidos.
En prototipos anteriores ya se intentó lograr una densidad cercana a cero mediante el uso de cristales fonónicos y otras estructuras para crear lo que se conoce como «conos de Dirac», pero alcanzar el nivel de eficiencia apropiado exigía grandes tamaños, estructuras geométricas complejas, y realizar la difícil hazaña de enlentecer el avance de las ondas de sonido hasta velocidades extremadamente bajas dentro de cilindros dispersores, todo lo cual limitó mucho sus aplicaciones prácticas.
En el nuevo diseño, en cambio, se apuesta por algo más pequeño y directo. La estructura clave consta de membranas de polietileno de 0,125 milímetros de espesor perforadas con agujeros de 9 milímetros de radio en una cuadrícula situada dentro de una guía de ondas metálica, una estructura física para guiar las ondas de sonido. Las resonancias intensivas de las membranas reducen significativamente la densidad de masa efectiva de la estructura, que es una medida de su respuesta dinámica a las ondas de sonido incidentes.
Cuando a un sonido con una frecuencia de 990 Hz se le conduce y acelera con rapidez a través del material, las membranas actúan como un túnel para el sonido, encapsulando las ondas dentro de regiones locales con sublongitudes de onda. Esta disposición permite que las ondas sonoras pasen a través sin acumular un cambio de fase o distorsionar el frente de onda, algo análogo al efecto de túnel cuántico, en el que una partícula atraviesa una barrera de energía potencial que de otro modo resultaría insuperable por las limitaciones derivadas de la mecánica clásica.
Representación esquemática de sonido pasando a través de la membrana con densidad cercana a cero. (Imagen: Liu / Nanjing University). Fuente: http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/118/2/10.1063/1.4922669