Coeficiente de Ruido

CLCULO DEL COEFICIENTE DE REDUCCIN DE RUIDO (NRC), DE MATERIALES, UTILIZANDO UNA CMARA DE INSONORIZACIN

EDWIN GIOVANNY SALAZAR NARVAEZ

CHRISTIAN HEMERSON CABRERA CASTAO

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGAS

ESCUELA DE TECNOLOGA MECNICA PEREIRA RISARALDA

AGOSTO DE 2007

CLCULO DEL COEFICIENTE DE REDUCCIN DE RUIDO (NRC), DE MATERIALES, UTILIZANDO UNA CMARA DE INSONORIZACION

EDWIN GIOVANNY SALAZAR NARVAEZ Cod: 13067974

[email protected]

CHRISTIAN HEMERSON CABRERA CASTAO Cod: 82260175

[email protected]

Proyecto de grado para optar al ttulo de Tecnlogo Mecnico

Director de Proyecto de grado: HECTOR ALVARO GONZALEZ

Ingeniero Mecnico

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGAS

ESCUELA DE TECNOLOGA MECNICA PEREIRA RISARALDA

AGOSTO DE 2007

3

Pereira, Agosto de 2007

Nota de aceptacin

Firma del Presidente del Jurado

Firma del Jurado

Firma del Jurado

4

PGINA DEDICATORIA

A Dios que es el dueo de la sabidura infinita, que me a permitido ser lo que soy, a mis padres que han luchado con esfuerzo para lograr superar una etapa ms en mi ciclo educativo, a mi hermana Maryury que tambin a colaborado con un granito de arena para que sea posible esta grande causa, a los profesores que tuvieron la paciencia para labrar en mi ser y forjar el hombre del futuro.

Christian Cabrera.

A las mujeres de mi familia, por trascender en el tiempo y el espacio dando importancia a cada cosa que hago:

A mi madre Maria Eugenia Narvez, mujer emprendedora y trabajadora dedicada a su familia como ninguna otra, un modelo a seguir y persona que ms admiro en el mundo por su inteligencia y perseverancia. A mi hermana Sonia, mujer correcta y dedicada a su hogar. A mi hermana Raquel, mujer guerrera y siempre alegre. A mi hermana Karen, mujer delicada y soadora.

A mi padre Nelson Eduardo Salazar, por hacerme entender los devenires de la vida. A mi hermano Hernn, por compartir momentos muy especiales. A mi sobrino Camilo Ernesto, por darme la alegra que slo un infante puede hacer sentir.

A mi abuela Victoria, a quien considero mi segunda mam y especialmente a la memoria de quien ya no est ahora con nosotros mi abuelo, pap Gerardo, hombre bondadoso e incansable luchador de quien herede muchos de los valores que un hombre puede tener.

A mis dems familiares y amigos quienes con su afecto y tolerancia ayudaron a forjar la persona que soy.

Giovanny Salazar.

5

PGINA DE AGRADECIMIENTO

Los autores del presente trabajo, presentamos nuestro agradecimiento a:

La Universidad Tecnolgica de Pereira quin a travs de los conocimientos compartidos oriento y encauso todo el proceso educativo.

Al Ing. Hctor lvaro Gonzles, de quien surgi la idea del proyecto de grado, y con su colaboracin y conocimientos fue posible la realizacin del mismo.

Al Ing. Osiel Arbelaez Salazar.

Al Ing. Edgar A. Salazar Marin.

Al Ing. Yamid A. Carranza Sanchez.

Al Tecnlogo. Wilson Prez Castro.

A la secretaria. Alba Lucy Franco Franco. Escuela de Tecnologa Mecnica.

A la empresa Colombit S.A. Por apoyar este trabajo con la donacin de las placas de Superboard.

A la empresa Fiberglass S.A. Por apoyar este trabajo con la donacin del material sonoacustic.

A todos los dems que por alguna razn se vieron involucrados en el desarrollo del trabajo.

6

CONTENIDO

Pag.

RESUMEN 16

INTRODUCCION 17

1. FUNDAMENTOS GENERALES DEL SONIDO 20

1.1 SONIDO 20

1.2 CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO 21

1.3 UNIDAD DE MEDIDA DEL SONIDO 22

1.4 CARACTERISTICAS DEL SONIDO 23

1.4.1 Presin acstica y nivel de presin acstica 23

1.4.2 Intensidad acstica y nivel de intensidad acstica 24

1.4.3 Potencia acstica y nivel de potencia acstica 25

1.5 BANDAS DE OCTAVA 27

1.6 EL SONIDO EN ESPACIOS CERRADOS 27

1.7 CONTROL DEL RUIDO 28

1.7.1 Perdida de transmisin sonora 28

1.7.2 Absorcin sonora 29

7

1.8 CONSTRUCCION DE BARRERAS ACUSTICAS 29

1.8.1 Barreras de sonido 29

1.8.2 Barreras absorbedores de sonido 31

1.8.3 Barreras compuestas 32

2. DISEO Y CONSTRUCCION DE LA CAMARA DE INSONORIZACIN 34

2.1 DISEO 34

2.1.1 Criterios para el diseo 36

2.1.2 Materiales y elementos utilizados 39

2.1.3 Herramientas utilizadas 42

2.2 CONSTRUCCIN 43

2.2.1 Armazn Metlico 43

2.2.2 Preparacin de las piezas de fibrocemento 45

2.2.3 Primer recubrimiento con fibrocemento 46

2.2.4 Primer recubrimiento con acustifibra 47

2.2.5 Recubrimiento con frescasa 48

2.2.6 Segundo recubrimiento con acustifibra 49

2.2.7 Recubrimiento exterior de la estructura metlica 50

2.2.8 Tapa o cubierta 51

2.2.9 Porta parlante 51

2.2.10 Base de la cmara 51

2.2.11 Acabados 51

8

2.2.12 Accesorios 52

3. PROCEDIMIENTO DE MEDICIN 56

3.1 SISTEMA DE MEDICIN DEL NDICE DE ATENUACIN DE SONIDO (SM) 56

3.1.1 Elementos que conforman el SM 56

3.1.2 Descripcin y funcionamiento de los elementos del SM 56

3.1.3 Modelo de montaje del SM 60

3.2 RESUMEN DEL FUNCIONAMIENTO 61

4. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA Y REGISTRO DE LA INFORMACON 62

4.1 PUNTO DE MEDICIN 63

4.2 MANEJO DEL SONMETRO 63

4.2.1 Ponderacin de frecuencia 64

4.2.2 Ponderaciones exponenciales en el tiempo 64

4.2.3 Interfaz para PC 64

4.3 METODOLOGIA DE LA MEDICIN 66

4.3.1 Preparacin y ubicacin de la muestra 66

4.3.2 Preparacin del generador y sonmetro 67

4.4 DATOS A REGISTRAR 68

4.4.1 Recoleccin de datos del ruido de fondo 69

4.4.2 Recoleccin de datos del NPS sin aislante en bandas de octava 70

9

4.4.3 Recoleccin de datos con Superlon I 71

4.4.4 Recoleccin de datos con Sonoacustic tipologa Cubos 73

4.4.5 Recoleccin de datos con Sonoacustic tipologa Pirmide 75

4.4.6 Recoleccin de datos con Sonoacustic tipologa Ondas 77

4.4.7 Recoleccin de datos con Sonoacustic tipologa Domos 79

4.4.8 Recoleccin de datos con Superlon II 81

4.4.9 Recoleccin de datos con Poliuretano densidad 60 83

4.4.10 Recoleccin de datos con Caucho Eva 85

5. ANLISIS DE DATOS 87

5.1 CLCULO DEL NIVEL DE POTENCIA SONORA (NPS) DE LOS MATERIALES 88

5.2 CLCULO DE LA PERDIDA DE TRASMISSIN DE SONIDO STL Y DEL COEFICIENTE DE TRANSMISSION DE SONIDO STC 90

5.3 CLCULO DEL COEFICIENTE DE REDUCCIN DE RUIDO NRC 91

5.4 OBSERVACIONES GENERALES SOBRE LOS RESULTADOS DE LOS DATOS 92

6. EVALUACIN ECONMICA DEL PROYECTO 94

7. CONCLUSIONES 96

8. RECOMENDACIONES 99

BIBLIOGRAFIA 100

10

LISTA DE FIGURAS

Fig.

Figura 1. Onda seno 20

Figura 2. Niveles de presin sonora 24

Figura 3. Niveles de Intensidad sonora 25

Figura 4. Nivel de potencia sonora 26

Figura 5. Reflexin de Ondas 28

Figura 6. Barrera de sonido 30

Figura 7. Barrera absorbedora 31

Figura 8. Barrera compuesta 32

Figura 9. Barreras mltiples 33

Figura 10. Mecanismo para la medicin de prdida de ruido 34

Figura 11. Banco de Pruebas para medir la reduccin en la transmisin del ruido 35

Figura 12. Vista seccionada de la cmara de insonorizacin 36

Figura 13. Componentes de las paredes de la Cmara de Insonorizacin 38

Figura 14. Cmara de Insonorizacin 38

Figura 15. Perfil Canal Metlico calibre 26 X 2.44 40

Figura 16. ngulos Plsticos 41

Figura 17. Materiales de Acabado 42

Figura18. Herramientas Utilizadas 43

Figura 19. Partes de la base del armazn 44

11

Figura 20. Armazn metlico de la cmara 44

Figura 21. Placa de fibrocemento con las trazas 45

Figura 22. Cubrimiento del ducto con las piezas de fibrocemento 46

Figura 23. Primer recubrimiento con acustifibra 47

Figura 24. Recubrimiento con frescasa 48

Figura 25. Segundo recubrimiento con acustifibra 49

Figura 26. Recubrimiento de las paredes laterales de la estructura metlica 50

Figura 27. Proceso de pulido y lijado 52

Figura 28. Marco de caucho y marco metlico 53

Figura 29. Porta Muestras 54

Figura 30. Mecanismo de sujecin completo 55

Figura 31. Generador de onda 57

Figura 32. Amplificador de seal 58

Figura 33. Altoparlante 59

Figura 34. Sonmetro Extech 407764 59

Figura 35. Esquema del montaje del SM 60

Figura 36. Ubicacin del punto de medicin 63

Figura 37. Conexin del sonmetro al PC 65

Figura 38. Pantalla del simulador del sonmetro 65

Figura 39. Colocacin de la muestra en el porta muestras 67

Figura 40. Elementos usados en el registro de datos 68

Figura 41. Proceso de medicin 68

12

Figura 42. Superlon I 71

Figura 43. Superlon I VS sin aislante 72

Figura 44. Sonoacustic tipologia cubos 73

Figura 45. Sonoacustic tipologia cubos VS sin aislante 74

Figura 46. Sonoacustic tipologia Pirmide 75

Figura 47. Sonoacustic tipologia Pirmide VS sin aislante 76

Figura 48. Sonoacustic tipologia ondas 77

Figura 49. Sonoacustic tipologia Ondas VS sin aislante 78

Figura 50. Sonoacustic tipologia Domos 79

Figura 51. Sonoacustic tipologia Domos VS sin aislante 80

Figura 52. Superlon II 81

Figura 53. Superlon II VS sin aislante 82

Figura 54. Poliuretano densidad 60 83

Figura 55. Poliuretano densidad 60 VS sin aislante 84

Figura 56. Caucho Eva 85

Figura 57. Caucho Eva VS sin aislante 86

Figura 58. Comparacin del NPS de los materiales 89

13

LISTA DE TABLAS

Pag.

Tabla 1. Coeficiente de Transmisin de Sonido 30

Tabla 2. Coeficiente de absorcin de sonido 31

Tabla 3. NPS del ruido de fondo 69

Tabla 4. NPS a diferentes frecuencias sin aislante 70

Tabla 5. NPS de Superlon I 72

Tabla 6. NPS de Sonoacustic tipologia cubos 74

Tabla 7. NPS de Sonoacustic tipologia Pirmide 76

Tabla 8. NPS de Sonoacustic tipologia Ondas 78

Tabla 9. NPS de Sonoacustic tipologia Domos 80

Tabla 10. NPS de Superlon II 82

Tabla 11. NPS de Poliuretano densidad 60 84

Tabla 12. NPS de Caucho Eva 86

Tabla 13. Medida del NPS con cada material 88

Tabla 14. Calculo del STL y STC 90

Tabla 15. Calculo del NRC 92

Tabla 16. Resumen de atenuacin en dB (A) de los materiales por bandas de octava 93

14

LISTA DE CUADROS

Pag.

Cuadro 1. Especificaciones de la acustifibra 39

Cuadro 2. Especificaciones de la frescasa 40

Cuadro 3. Condiciones de medida Superlon I 71

Cuadro 4. Condiciones de medida Sonoacustic tipologia cubos 73

Cuadro 5. Condiciones de medida Sonoacustic tipologia Pirmide 75

Cuadro 6. Condiciones de medida Sonoacustic tipologia Ondas 77

Cuadro 7. Condiciones de medida Sonoacustic tipologia Domos 79

Cuadro 8. Condiciones de medida Superlon II 81

Cuadro 9. Condiciones de medida Poliuretano densidad 60 83

Cuadro 10. Condiciones de medida Caucho Eva 85

Cuadro 11. Evaluacin econmica 94

15

RESUMEN

La medicin del ndice de atenuacin de ruido (Noice Reduction Coefficient. NRC), en los materiales requiere del desarrollo de un mecanismo y metodologa apropiados, lo que conduce a una revisin en la literatura de posibles modelos y sistemas de medicin utilizados hasta el momento.

Despus de analizar las experimentaciones realizadas en este campo se toma como base los modelos implementados por la empresa Colombit S.A. [2], y el modelo expuesto en el texto CHAPMAN Y HALL. The Measurement and Suppresion of Noice. Publishers [1], los cuales se adaptan a los requerimientos deseados para esta investigacin de carcter acadmico.

Teniendo unas bases establecidas, se comienza con un anlisis fsico del comportamiento del sonido en ciertos tipos de espacios cerrados, lo que conlleva al clculo matemtico de las propiedades y caractersticas relevantes necesarias para la elaboracin de un modelo previo.

El diseo de la cmara de insonorizacin, que es un cubculo con un alto grado de aislamiento el cual contiene en su interior un mecanismo emisor de sonidos que se comunica al exterior por una pequea abertura, lugar en donde se coloca la muestra de material a analizar, se hace teniendo en cuenta los clculos previamente realizados, as como tambin las propiedades de los materiales a utilizar en su construccin.

El modelo de anlisis se complementa con el mecanismo de medicin, que es la interconexin entre un generador de ondas, un amplificador de sonido y un parlante, este ultimo alojado dentro de la cmara de insonorizacin. Este mecanismo finaliza con el elemento de medicin, en este caso un sonmetro el cual se ubica fuera de la cmara de insonorizacin y que se encarga de registrar el nivel de potencia sonora (NPS), que pasa a travs de la muestra de material y que es emitido por el parlante.

La etapa final del trabajo consiste en la recoleccin de los datos de presin sonora NPS, de cada material para posteriormente por medio de tablas, grficos, y clculos matemticos, y a travs de su anlisis, determinar el valor del coeficiente de reduccin de ruido NRC, que es el valor que indica la capacidad de atenuacin de ruido que posee cada material.

16

INTRODUCCIN

Esta investigacin es un ejercicio acadmico, la cual por tener este carcter, no esta en su totalidad sometido al seguimiento de una norma en particular.

La importancia de este trabajo consiste en la creacin de un mecanismo para determinar las propiedades de atenuacin de ruido que poseen cierto tipo de materiales. Las emanaciones excesivas de ruido, causan interferencia en las actividades cotidianas como: el estudio, el trabajo, el sueo y la recreacin, tambin son causantes de esfuerzo y fatiga. El ruido de alta intensidad tiene un efecto acumulativo adverso sobre el mecanismo de audicin humano; psicolgicamente afecta negativamente la productividad en los trabajadores y causa desgastes y daos irreversibles. Por todo esto es importante eliminar o reducir gradualmente el ruido.

El control de ruido se ha transformado en las ltimas dcadas en algo esencial para todo nuevo emprendimiento en cualquier rea de la tecnologa aplicada, desde proyectos relativamente pequeos, hasta instalaciones industriales de gran envergadura, como tambin proyectos arquitectnicos de todo tipo y alcance. Es por ello que la Universidad Tecnolgica de Pereira a travs de la Escuela de Tecnologa Mecnica aborda la problemtica del control del ruido, desde un punto de vista acadmico y de investigacin, el cual inicia con el enfoque de los aspectos fsicos del ruido, el diseo y construccin de un mecanismo adecuado para medir los ndices de atenuacin y el clculo del coeficiente de reduccin de ruido (NRC), de distintos materiales.

Este proyecto tiene como objetivo principal, calcular el Coeficiente de Reduccin de Ruido de los materiales (NRC). Este objetivo se divide en los siguientes objetivos especficos:

o Conocer por medio de la literatura existente los pormenores en cuanto a la contaminacin ambiental causada por el ruido, adems de analizar el comportamiento fsico de los fenmenos de sonido en espacios cerrados y determinar cual es la mejor manera de disminuir las emanaciones de ruido.

o Determinar los requerimientos necesarios para el diseo del sistema de medicin y de la cmara de insonorizacin, segn la necesidad y la disponibilidad de elementos, equipos y lugar de trabajo.

o Con base en la literatura existente del tema, calcular tericamente las dimensiones de la cmara de insonorizacin, as como el posicionamiento y montaje de los elementos que conforman el mecanismo de medicin.

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o Seleccionar los componentes necesarios para la construccin de la cmara y el ensamble del mecanismo de medicin a partir de los datos obtenidos en el diseo.

o Siguiendo los parmetros del diseo, realizar la construccin de la cmara de insonorizacin y realizar el montaje del sistema de medicin.

o Realizar la medicin de los ndices de atenuacin de ruido en diferentes materiales, consiguiendo as despus de su anlisis, el valor del coeficiente de reduccin de ruido NRC, que es la finalidad del proyecto.

El estudio en que se basa esta investigacin es de tipo exploratorio y descriptivo por las razones que se citan a continuacin:

Es exploratorio porque por medio de esta investigacin se acerca por primera vez al conocimiento del problema que se plantea. Tambin se har una recopilacin de tipo terico para explicar la metodologa que se debe aplicar en la construccin de la cmara de insonorizacin.

El estudio es descriptivo, porque propone identificar elementos y caractersticas que estn involucradas en cada una de las fases que conforman los procesos. En estas fases se enunciar los mtodos y la forma como se construye la cmara de insonorizacin.

El mtodo empleado en el proyecto es deductivo, porque el estudio est apoyado en marco terico general ya consolidado. Las explicaciones que se encuentran en la teora servirn para aplicarlas de manera particular al modelo de investigacin que se est realizando.

El proyecto no contiene hiptesis porque utiliza un mtodo de estudio descriptivo; por lo tanto se plantea una pregunta de investigacin, la cual est contenida en el objetivo general.

Adems de la principal razn para controlar los niveles de ruido, que es la salud y el bienestar para el ser humano, tambin se deben tener en cuenta criterios tales como cumplimento de las normas, disposiciones y reglamentos de regulacin de las emisiones de ruido, para si evitar acciones legales, que pueden conllevar al rechazo de un producto, el rediseo y modificaciones sobre las construcciones, lo que causan el desperdicio de recursos y el sobre costo que involucran este tipo de situaciones.

El control del ruido obedece tambin al afn de la toma de conciencia por parte de la sociedad acerca del problema de la contaminacin del ambiente en general y sonora en lo especfico. Con este trabajo se pretende por medio del conocimiento

18

contribuir al mantenimiento del medio ambiente y del bienestar humano, al crear una herramienta que posibilita la determinacin de las propiedades acsticas, de los materiales.

19

1. FUNDAMENTOS GENERALES DEL SONIDO

En este capitulo se dar la definicin del trmino sonido y su diferencia con el trmino ruido. Tambin se har la descripcin de sus principales caractersticas, al igual que de su comportamiento en espacios cerrados, su unidad de medida y la manera de controlar la propagacin del ruido por medio de la construccin de barreras aislantes acsticas.

1.1 SONIDO

El trmino sonido tiene un doble sentido: por un lado se emplea para designar la sensacin que experimenta un observador cuando las terminaciones de su nervio auditivo reciben un estmulo, pero tambin se emplea para describir las ondas producidas por compresin del aire que pueden estimular el nervio auditivo de un observador. Acstica es la parte de la fsica y de la tcnica que estudia el sonido en toda la amplitud, ocupndose as de su produccin y propagacin, de su registro y reproduccin, de la naturaleza del proceso de audicin, de los instrumentos y aparatos para la medida, por ello se hace necesario estas dos interpretaciones:

El concepto fisiolgico. Hace referencia al estimulo del mecanismo auditivo que resulta en la percepcin del sonido: el movimiento en forma de vibracin del aire se transmite hasta el odo del receptor y las partculas de aire prximas a la superficie del tmpano, lo hace vibrar, convirtiendo un esfuerzo mecnico en uno elctrico que es analizado y convertido en sensacin de sonido por el cerebro.

El concepto fsico. Define el sonido como la propagacin de ondas mecnicas en el aire o en otros medios elsticos. Para estudiar el sonido en una dimensin, se utiliza la forma de onda sinusoidal simple [2].

Figura 1. Onda seno

Fuente: www3.uji.es/~agrandio/ tesis/35dce272.jpg

20

1.2 CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO

Longitud de onda. Es la distancia que una onda viaja a travs del tiempo hasta completar un ciclo. Puede ser medida en los picos o en los valles. Esta situacin se aplica para ondas senoidales y peridicas:

l= c/ f (1)

En donde:

c = Velocidad del sonido en m/s f = frecuencia de la onda sonora en Hz l = longitud de onda en m

Amplitud. La amplitud es la distancia por encima y por debajo de la lnea central de la onda de sonido. La lnea central es la lnea horizontal, llamada cero grados. La flecha vertical en la figura 1 denota la amplitud. La mayor distancia arriba y debajo de la lnea central nos da el volumen del sonido.

Frecuencia. La frecuencia se mide en Hercios (Hertz, Hz) y permite saber a cuantos ciclos por segundo va esa onda. Un ciclo es cuando la onda sube hasta un punto mximo de amplitud, baja hasta atravesar la lnea central y llega hasta el punto de amplitud mximo negativo y vuelve a subir hasta alcanzar la lnea central. El tono o altura de un sonido depende de su frecuencia, es decir, del nmero de oscilaciones por segundo. Cuanto mayor sea la frecuencia, ms agudo ser el sonido. Cuantos ms ciclos por segundo, ms elevado ser el tono. La altura de un sonido corresponde a nuestra percepcin del mismo como ms grave o ms agudo.

Velocidad del sonido. La velocidad del sonido es independiente de la frecuencia y la intensidad del sonido, dependiendo nicamente de la densidad y la elasticidad del medio. As, es mayor en los slidos que en los lquidos y en stos mayor que en los gases. En el aire, y en condiciones normales, es de 344 m/s.

En el aire se tiene que:

(2)

21

En donde:

c = velocidad del sonido Po = Presin atmosfrica. = Densidad del aire a 22 C se tiene que: Po = 105 Newton/m2. = 1,18 Kg/m3

Por lo cual c = 344 m/s [4].

1.3 UNIDAD DE MEDIDA DEL SONIDO

Decibelio dB. El decibelio es una unidad logartmica de medida utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia. En todos los casos se usa para comparar una cantidad con otra llamada de referencia. En acstica la mayora de las veces el decibelio se utiliza para comparar la presin sonora, en el aire, con una presin de referencia. Este nivel de referencia tomado en Acstica, es una aproximacin al nivel de presin mnimo que hace que el odo humano sea capaz de percibirlo. El nivel de referencia vara segn el tipo de medida que se realice. No es el mismo nivel de referencia para la presin acstica, que para la intensidad acstica o para la potencia acstica. A continuacin se dan los valores de referencia:

Nivel de Referencia para la Presin Sonora (en el aire) = 0.00002 = 2E-5 Pa (rms)

Nivel de Referencia para la Intensidad Sonora (en el aire) = 0.000000000001 = 1E-12 w/m^2

Nivel de Referencia para la Potencia Sonora (en el aire) = 0.00000000001 = 1E-12 w

Como su nombre indica el decibelio es la dcima parte del Bel. El Bel es el logaritmo en base 10 de la relacin de dos potencias o intensidades. No obstante esta unidad resulta demasiado grande por lo que se ha normalizado el uso de la dcima parte del Bel, siendo el decibel o decibelio.

dB(A) o la ponderacin A. El dB es un valor, lineal, quiere decir que los valores medidos son los valores tomados como validos sin que sufran ninguna alteracin. Si los valores de presin acstica se miden de esta forma, linealmente, an siendo cierta dicha medida, tendr poco valor en cuanto a la percepcin del odo humano. El odo no se comporta igual para el mismo nivel de presin en diferentes frecuencias. Por ejemplo si se toma un sonido lineal

22

en toda la banda de 20 Hz a 20 kHz se obtiene en todas las bandas un nivel de 30 dB, si el odo fuese lineal se oira lo mismo o mejor con la misma intensidad auditiva las frecuencias ms bajas, que las medias y que las agudas. Sin embargo sto no es cierto, el odo humano tiene una menor sensibilidad en las frecuencias ms graves, y en las ms agudas frente a las medias. Lo que ms omos por tanto son las frecuencias medias, y las que menos las ms graves seguidas de las ms agudas.

Suma de los niveles de sonido. El decibelio es una funcin logartmica y por tanto cuando se habla de dB de presin sonora no es posible sumarlos simplemente. Por ejemplo 30 dB + 30 dB no es igual a 60 dB si no a 33 dB.

Para sumar dos decibelios se emplea la siguiente ecuacin:

Suma dB1 + dB2 = 10 Log (10^ (dB1/10) + 10^ (dB2/10))

30 dB + 30 dB = 10 Log (10^ (30/10) + 10^ (30/10) = 10 Log (10^3 + 10^3) = 10 Log (1000 + 1000) = 33 dB

La suma de dos dB nunca puede ser mas de 3 dB ms que el mayor de los dos. Si la diferencia que hay entre los dos valores a sumar es mayor de 10 dB la suma no tiene valor prctico y se toma el valor del mayor de los dos. Por ejemplo si se suman 20 dB + 10 dB el resultado ser igual a 20 dB (aproximado). Solamente son significativos para la suma los valores que tienen una diferencia menor a 10 dB [11].

1.4 CARACTERSTICAS DEL SONIDO

1.4.1 Presin acstica y nivel de presin acstica.

Al aplicar una fuerza sinusoidal a las partculas de aire, stas se comprimen y se expanden alternadamente, lo que se refleja en pequeas variaciones de la presin atmosfrica lo cual se mide en unidades llamadas Pascal (1 Pascal = 1 Newton/m2). Adems se tiene que 105 Pascal = 1 atmsfera. El mnimo sonido que se puede percibir es de 2x10-5 Pascal.

Nivel de presin sonora (SPL), (Sound Presure Level). Es una medida que relaciona el valor RMS de la presin acstica con el mnimo audible promedio.

23

Figura 2. Niveles de presin sonora

Fuente: http://www.labc.usb.ve/

La frmula para su aplicacin es la siguiente:

SPL = 10log (P^2/Pr) = 20 log P/Pr (3)

En donde:

SPL = Nivel de Presin sonora (Sound Presure Level). P = presin medida Pr = presin de referencia (2E-5 Pa) El nivel de referencia siempre se corresponde con el nivel de 0 dB:

Lp = 20 Log (0.00002/0.00002) = 20 Log (1) = 20 * 0 = 0 dB

Por la tanto en 0 dB tenemos el umbral de audicin del odo humano.

1.4.2 Intensidad acstica y nivel de intensidad acstica

Es el valor medio de la energa que cruza una unidad de rea perpendicular a la direccin de propagacin. Su rango est entre 0,000000000001 w por metro cuadrado, hasta 1 w.

24

Figura 3. Niveles de Intensidad sonora


El nivel de intensidad sonora se mide en w/m2. El nivel de intensidad acstica o sonora (IL), en decibelios, es igual a:

(4)

En donde:

(5)

1.4.3 Potencia acstica y nivel de potencia acstica.

La potencia acstica es la cantidad de energa radiada por una fuente determinada. La potencia acstica es un valor intrnseco de la fuente y no depende del local donde se halle. Es como una bombilla, puede tener 100 w y siempre tendr 100 w la pongamos en nuestra habitacin o la pongamos dentro de un recinto enorme su potencia siempre ser la misma. Al contrario de la presin acstica vara segn vare las caractersticas del local en donde se mida, la distancia de la fuente emisora al elemento de medicion etc.

25

La potencia acstica de una fuente se expresa en vatios o en alguna fraccin de un vatio. Resulta ms cmodo expresar la potencia acstica sobre una escala logartmica. Entonces, se emplea el nivel de potencia acstica (PWL).

Figura 4. Nivel de potencia sonora


El nivel de potencia acstica (PWL) en dB que se obtiene mediante la expresin:

(6)

En donde:

(7)

W = Es la potencia irradiada por la fuente en vatios Wo = Potencia de referencia en vatios [11].

26

1.5 BANDAS DE OCTAVA

El trmino de octava se toma de una escala musical, se considera el intervalo entre dos sonidos que tienen una relacin de frecuencias igual a 2 y que corresponde a ocho notas de dicha escala musical. Por ejemplo: si se comienza con una nota como DO, la octava completa ser: DO-RE-MI-FA-SOL-LA-SI-DO. Si el primer DO estaba afinado en 440 Hz el segundo estar en 880 Hz. En el caso de un ecualizador grfico de una octava, las frecuencias centrales de los filtros podan ser las siguientes: 16 Hz - 31,5 Hz - 63 Hz - 125 Hz - 250 Hz - 500 Hz - 1kHz - 2 kHz - 4 kHz - 8 kHz - 16 kHz. En algunos casos la relacin de 2:1 de la octava no se cumple exactamente.

Cuando se necesitan filtros de mayor precisin, de un ancho de banda mas estrecho, se puede dividir la octava en valores mas pequeos, por ejemplo: la media octava divide cada octava en dos, y por tanto se tendr el doble de puntos que en una octava, siguiendo con el ejemplo empleado en una octava se tendr: 16 Hz - 22,4 Hz - 31,5 Hz - 45 Hz - 63 Hz - 90 Hz - 125 Hz - 180 Hz - 250 Hz etc.

En el caso de un tercio de octava, cada intervalo de la octava se divide en tres partes con lo que se tiene tres veces mas de filtros para poder ajustar, quedando los cortes como siguen: 16 Hz - 20 Hz - 25 Hz - 31,5 Hz - 40 Hz - 50 Hz - 63 Hz - 80 Hz - 100 Hz - 125 Hz - 160 Hz - 200 Hz - 250 Hz etc [11].

1.6 EL SONIDO EN ESPACIOS CERRADOS

El comportamiento espacial del sonido alrededor de una fuente en un espacio cerrado, como una habitacin, es distinto de lo que seria si la misma fuente estuviera localizada al aire libre, lejos de cualquier superficie reflectante, esto se debe a que el sonido se refleja sobre los limites del cerramiento y sobre los objetos del interior. En los lmites del cerramiento, parte de la energa sonora incidente se refleja, parte es absorbida y parte es transmitida a travs de las paredes del mismo.

Reflexin. Cuando las ondas sonoras viajan hacia fuera en todas las direcciones a partir de la fuente. Cuando chocan con un obstculo, como una pared, su direccin de propagacin cambia, se reflejan. Las lneas rojas en la figura 5 representan ondas expandindose hacia fuera a partir de la fuente; las lneas verdes representan ondas despus que se han reflejado en el objeto.

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Refraccin. El sonido avanza en lnea recta cuando se desplaza en un medio de densidad uniforme. Sin embargo, igual que la luz, el sonido est sometido a la refraccin, es decir, la desviacin de las ondas de sonido de su trayectoria original.

Figura 5. Reflexin de Ondas

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Reflexin_

1.7 CONTROL DEL RUIDO

1.7.1 Perdida de transmisin sonora

Este concepto est relacionado directamente con el aislamiento acstico. Cuando las ondas de sonido alcanzan una cara de un elemento (muro o divisin), la presin sonora genera vibraciones que son transferidas al elemento, donde toda o parte de esta energa de vibracin, dependiendo del tipo de construccin y los materiales, se transmitir a la cara opuesta donde se reradiar como sonido. La diferencia que existe entre la potencia sonora incidente sobre la cara que recibe en el recinto fuente y la reradiada al segundo recinto o recinto receptor, en decibeles, se llama prdida de transmisin de sonido (STL, Sound transmission loss). En tanto la prdida de transmisin de sonido sea mayor (en decibeles), menor ser la cantidad de energa sonora que pasa a travs del elemento. La prdida de transmisin sonora de un elemento aumenta generalmente con la frecuencia del sonido incidente y tambin vara con la direccin de las ondas del sonido.

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1.7.2 Absorcin sonora

El coeficiente de absorcin de sonido es la fraccin de energa sonora incidente que es absorbida por un material. El sonido es absorbido cuando parte de la energa sonora que alcanza una superficie u objeto se convierte en energa calorfica en los poros del material. El coeficiente de absorcin depende de la frecuencia del sonido y del ngulo de incidencia de las ondas sonoras sobre el material.

Absorcin sonora y barreras acsticas. Si el ruido emitido es reflejado por superficies poco absorbentes, un mtodo determinante para el control del nivel de sonido dentro de un recinto, es a travs de la disipacin de la energa sonora con materiales absorbentes. El sonido se absorbe cuando una porcin de la energa sonora que alcanza una superficie no es reflejada, se pasa al material disipndose en l por reflexiones mltiples y se convierte en energa calorfica. Generalmente, las frecuencias ms altas se absorben ms fcilmente que las frecuencias bajas, debido a la longitud de onda menor de las primeras.

En ocasiones es importante construir paredes dobles combinadas con el uso de materiales absorbentes para aumentar el grado de aislamiento acstico. En estos casos debe cuidarse que elementos estructurales no unan las paredes del muro doble, ya que de lo contrario funcionara como una unidad rgida que abatira el efecto de aislamiento y amplificara el sonido [11].

1.8 CONSTRUCCIN DE BARRERAS ACSTICAS

1.8.1 Barreras de sonido

Existen varias formas de construir una barrera de sonido con el uso de materiales adecuados que no lo transmiten. La construccin ideal para una barrera de sonido, est constituida por encerramientos alrededor de la fuente de ruido con muros de masa liviana.

Los materiales generalmente usados son:

Plomo (o laminados metlicos muy livianos). Vinilos o neopreno con plomo o bario en suspensin Recubrimientos y masillas elastomricas pesadas Recubrimientos epxicos a base de plomo

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Figura 6. Barrera de sonido

Fuente: http://www.fiberglasscolombia.com.co/website/Fibergl

Efecto de una barrera de sonido sobre una fuente sonora. La diferencia entre la intensidad de la fuente sonora y el ruido transmitido STL, (Sound transmission loss), son valores numricos determinados para los diferentes materiales en las diferentes frecuencias, para facilidad es ms conveniente utilizar el promedio de estos valores, llamado generalmente Coeficiente de Transmisin de Sonido (STC, sound transmission class).

Tabla 1. Coeficiente de Transmisin de Sonido


En este cuadro se muestran las caractersticas de transmisin de sonido de un cierto material y se observa que es ms eficiente en el rango de frecuencias altas que en las bajas.

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1.8.2 Barreras absorbedores de sonido

Los materiales absorbedores bsicos son: Fibra de vidrio en lminas o rollos. Lana mineral en lminas o rollos. Espuma de poliuretano (celda abierta). Espuma de poliestireno (celda abierta). Fieltros.

Figura 7. Barrera absorbedora


Efecto de un absorbedor de sonido sobre una fuente sonora. El porcentaje de energa acstica absorbida es llamado Coeficiente de Absorcin de Sonido (Sound absorption coefficient). El promedio aritmtico de la absorcin medido a 250, 500, 1.000 y 2.000 Hz, se denomina Coeficiente de Reduccin de Sonido (NRC, Noice Reduction coefficient).

Tabla 2. Coeficiente de absorcin de sonido

Fuente: http://www.fiberglasscolombia.com.co/website/Fibergl A mayor NRC, mejor absorbedor de sonido

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Dados segn la Norma ASTM C423, Standard Test Method for Sound Absorption and Sound Absorption Coefficients.

1.8.3 Barreras compuestas

En muchos casos una barrera simple no es suficiente para atenuar o reducir el ruido hasta un nivel aceptable. La combinacin de un absorbedor y una barrera aumentan considerablemente la efectividad del tratamiento.

Figura 8. Barrera compuesta


Efecto de la combinacin de un absorbedor y dos barreras de sonido. Para mayor efectividad del tratamiento se usan barreras compuestas y su ensamble incrementa notablemente la atenuacin global comparada con los valores individuales en cada uno de los componentes [10].

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Figura 9. Barreras mltiples


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2. DISEO Y CONSTRUCCIN DE LA CMARA DE INSONORIZACIN

En este captulo se hace la descripcin del diseo y construccin de la cmara de insonorizacin. La cmara bsicamente es un recinto aislado contra el ruido. Dicho aislamiento se consigue utilizando paredes de espesores considerables, recubiertas con varios materiales que presentan caractersticas especficas de atenuacin. La cmara se utiliza para alojar dentro de ella un altavoz por el cual se emite sonidos a distintas frecuencias. La muestra de material a analizar se coloca o sirve de barrera entre el interior de la cmara y el exterior. El elemento de medida, el sonmetro capta los cambios de nivel de presin sonora emitidos por el altavoz, y que pasan a travs de la muestra, este valor se mide en db (A).

2.1 DISEO

Partiendo del anlisis de la literatura existente, relacionada con los mecanismos, formas de medicin, y los sistemas utilizados para el control de las emanaciones de ruido, se toman como base para este diseo de la cmara de insonorizacin dos modelos de los cuales se hace una descripcin a continuacin:

El primer modelo es el presentado por la empresa Colombit S.A. Expuesto en un documento titulado Notas Tcnicas No 30 (ver bibliografa [2]).El cual por medio de la figura 10, muestra en un esquema la cmara de insonorizacin, y tambin el mecanismo utilizado para producir los sonido y la forma como estos son medidos y analizados.

Figura 10. Mecanismo para la medicin de prdida de ruido

Fuente: Colombit S.A.

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El segundo modelo que se toma como base es el encontrado en el texto CHAPMAN Y HALL (ver referencia bibliogrfica nmero [1]), el cual muestra su esquema en la siguiente figura.

Figura 11. Banco de Pruebas para medir la reduccin en la transmisin del rudo.

Fuente: Referencia bibliogrfica [1], pgina 115

El Banco de Pruebas consiste en una serie de doce altavoces repartidos equidistantemente en el rea de la base, guardando las proporciones a la similitud que le correspondera a una mquina grande que radiara un ruido constante. Un micrfono suspendido fuera del banco y por encima de la muestra de material a analizar, permite tomar las lecturas de presin sin esta muestra y con ella. La diferencia entre estas dos lecturas es la reduccin neta del sonido, ocasionada por el material [1].

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2.1.1 Criterios para el diseo

Al ser ste un trabajo de investigacin de carcter acadmico se realizan ciertas modificaciones tanto en el diseo de la cmara como tambin del mecanismo de medicin. Estas modificaciones obedecen a la disposicin de espacios como laboratorios y talleres de la universidad, as como tambin la disposicin que se tiene en cuanto a materiales, herramientas, y medios econmicos.

Figura 12. Vista seccionada de la cmara de insonorizacin

Fuente: Los Autores

Una de las principales modificaciones consiste en la elaboracin de tan solo una cmara (de las dos que muestra la figura 10), del primer modelo, sta sera entonces para este diseo, la cmara fuente. En esta cmara se producen los sonidos por medio de la conexin del generador de ondas, el amplificador y el altoparlante que es el nico elemento que se aloja dentro de esta cmara. (Ver capitulo 3, Mecanismo de Medicin).La cmara receptora, en este caso ser el laboratorio en donde se realizan las correspondientes mediciones. (Ver siguiente nota).

Nota: el laboratorio en donde se hicieron las pruebas (cmara receptora), no tiene ningn tipo de aislamiento en especial, por lo cual las mediciones se hicieron en horas de la noche evitando as incrementos repentinos en el ruido de fondo.

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Entre las modificaciones tambin est el utilizar tan solo un altavoz o parlante, en lugar de los doce que utiliza el segundo modelo (ver figura 11), consiguiendo as una considerable reduccin del rea de la base de la cmara, sin ver afectado el proceso de experimentacin y medida.

Las dimensiones de la cmara resultan principalmente del anlisis de las propiedades del sonido en espacios cerrados, (ver numeral 1.2) en donde el calculo de la longitud de onda determina el alto de la cmara. La utilizacin de los materiales (Ver numeral 2.2.1), que conforman las paredes (barreras), determinan las otras dimensiones. Despus de realizar varios ajustes y cambios se obtiene el modelo de cmara de insonorizacin mostrado en la figura 14, que es el modelo a construir.

Clculos de la longitud de onda

La determinacin del tamao y longitudes est dado principalmente por el Clculo de la longitud de onda (ver capitulo 1, numeral 1.2) que se realiza utilizando la ecuacin (1) l= c/ f

En donde: c = 344 en m/s

Para f = 500 Hz l = 0,688 m

Para f= 8000 HZ I = 0,043 m.

Por lo cual la cmara en el ducto interno se disea con una longitud de 0,81 m que es la distancia entre el emisor de sonido, en este caso el parlante y la muestra, con lo cual se asegura que la longitud de onda se encuentra dentro del rango establecido. El ducto a su vez debe garantizar un espacio adecuado para alojar al altoparlante (ver figura 14).

Nota: aunque el clculo comienza con la longitud de onda de 500 Hz las mediciones posteriores comienzan con 250 Hz, para completar la banda de octava utilizada y analizar el comportamiento de los diferentes materiales a partir de esta frecuencia.

Conformado de las paredes de la cmara Para escoger los materiales a utilizar se tiene en cuenta el anlisis realizado por Colombit S.A. ([2]) el cual incluye diferentes materiales y diferentes tipologas. De este anlisis se deduce que una de las mejores barreras acsticas se elabora de una tipologa conformada por materiales como la acustifibra (1), frescasa (2) y fibrocemento (10mm). (Ver descripcin de los materiales en el numeral 2.1.2 Materiales y elementos utilizados). La conformacin de las paredes de la cmara

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se realiza con la elaboracin del llamado sndwich, con los materiales mencionados y presenta la disposicin mostrada en la figura 13.

Figura 13. Componentes de las paredes de la Cmara de Insonorizacin

Fuente: los autores

Para el montaje de stos materiales se utiliza los Perfiles de canales metlicos. (Ver figura 15). Esto hace que las medidas restantes salgan en el proceso de construccin. Del anterior anlisis se determina hacer la cmara de insonorizacin con las medidas especificadas en la figura 14.

Figura 14. Cmara de Insonorizacin

Fuente: los autores

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2.1.2 Materiales y elementos utilizados

Despus de haber realizado un anlisis de diferentes materiales la opcin ms adecuada en la seleccin de los mismos, teniendo en cuenta sus propiedades, caractersticas, disponibilidad y manejabilidad son los siguientes:

Acustifibra

Es un aislante acstico en forma de lmina, con funciones de absorcin acstica y reduccin de transmisin de sonido, se puede utilizar en aislamientos de recintos cerrados como oficinas, aulas de clase y viviendas en general, tambin para espacios abiertos y reas industriales La acustifibra es un material incombustible, de peso liviano, inorgnico, de dimensiones estables, adems de ser fcil de instalar [10].

Cuadro 1. Especificaciones de la acustifibra


Fibrocemento

El fibrocemento es, bsicamente, un producto que se construye a partir de cemento, arena, agua, fibras de origen orgnico y aditivos especiales. La fibra ms utilizada es la celulosa de fibra larga, que puede ser blanqueada o en crudo (celulosa tipo kraft). Su ventaja, es que el producto puede ser autoclavado, es decir, se introduce a un horno de vapor a alta presin y temperatura, acelerando as el proceso de fraguado (curado) y consiguiendo, adems, una reaccin qumica que permite alcanzar resistencias mayores a las que se conseguira con un fraguado normal. A esto se asocia una gran estabilidad dimensional del producto terminado. Por ejemplo, un proceso de autoclave demora del orden de 12 horas y un fraguado normal al aire, requiere al menos de 28 das para obtener una resistencia aceptable pero menor a la obtenida en proceso de autoclave [3].

PROPIEDADES CALIBRE 1 CALIBRE 2 Espesor 25 mm ( 1 pulgada) 38mm ( 1,5 pulgada) Dimensiones 1,22 X 2,44 m Resistencia Trmica R= 4,1 (hr 0FF t2 /BTU) R= 6,25 (hr 0FF t2 /BTU) Coeficiente de Reduccin NCR

NCR = 0,7

NCR = 0,9

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Frescasa

Es un aislante trmico y acstico, diseado para oponer resistencia y reducir el flujo trmico, con un coeficiente de absorcin de ruido de casi 1,0 es un elemento que se puede utilizar entre paredes divisorias, por ser una manta de celda abierta, absorbe entre sus cavidades el sonido y reduce su intensidad [10].

Cuadro 2. Especificaciones de la frescasa

PROPIEDADES FRESCAS SIN PAPEL

FRESCASA CON PAPEL

FRESCASA CON FOIL

Dimensiones 15,24m (600) largo X 1,22m (48) ancho

X 3 y 2 espesor Resistencia Trmica

(hr 0FF t2 /BTU) R = 11 ( 3 ) R = 11 R = 11 Coeficiente

de Reduccin NCR NCR 0 0,85 (2 ) NCR 1,00 (3 ) NCR = 0,80 NCR = 0,80


Perfil canal metlico

Con la idea de realizar una estructura resistente y al mismo tiempo liviana se opta por la utilizacin del perfil canal metlico de aluminio calibre 26 X 2,44 las cuales presentan la geometra adecuada para dar forma a la estructura interna de la cmara de insonorizacin.

Figura 15. Perfil Canal Metlico calibre 26 X 2,44

Fuente: file://localhost/C:/canales.htm

Caucho aislante.

Polmero utilizado para aislar la entrada del ducto al ponerse en contacto con las muestras (ver numeral 2.2.11 Acabados y figura 28).

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Bisagras metlicas

Las bisagras se encargan de crear un mecanismo de unin entre el porta muestras y el marco metlico, (ver numeral 2.2.12 Accesorios), permitiendo la colocacin de diferentes espesores de muestras de materiales.

ngulos plsticos

Hacen parte bsicamente de los materiales de acabado, y se utiliza para dar uniformidad y resistencia de las esquinas y bordes tanto internos como externos de la cmara de insonorizacin.

Figura 16. ngulos Plsticos

Fuente: los autores

ngulos metlicos

Material utilizado para formar la base mvil, (ver figura 31) como tambin el marco metlico (ver figura 28), que refuerza la parte superior de la cmara adems de servir de soporte del porta muestras.

Tornillera

Para la construccin de la cmara bsicamente se utilizaron los siguientes tipos de tornillos:

o Tornillo autorroscante. De cabeza extraplana y punta aguda para perfil 22 a 26 No 8 X , para la sujecin entre perfiles metlicos.

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o Tornillo tipo drywall No 6x1. Para la sujecin de las piezas de fibrocemento a los perfiles metlicos.

o Tornillo tipo drywall 8 X 1 . Para la sujecin del marco metlico superior a la cmara de insonorizacin [3].

o Tornillo comn y tuerca. (12cm de largo), hace parte del sistema de sujecin del porta muestras.

Materiales de acabado

Entre los materiales de acabado se pueden mencionar: masilla, pinturas, disolventes, pegantes como bxer, silicona liquida y lijas, entre otros.

Figura 17. Materiales de Acabado

Fuente: los autores

2.1.3 Herramientas utilizadas

Entre las principales herramientas, o mquinas herramientas se utilizan: pulidora de potencia media con sus discos de corte y de pulido, un taladro con brocas de diferentes dimetros, soldador MIC y sus implementos, lijadora elctrica, tijera para metal, seguetas, cautn elctrico, atornilladores, pinzas, adems de elementos de trazado y medicin como: cintas mtrica, escuadras metlicas, reglas, calibrador, bisturs, al igual que elementos de acabado, como brochas, esptulas, y herramientas en general.

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Figura18. Herramientas Utilizadas

Fuente: los autores

2.2 CONSTRUCCIN

En los siguientes numerales se hace la descripcin detallada de la construccin de la cmara de insonorizacin comenzando por el armazn metlico.

2.2.1 Armazn Metlico

El armazn de la cmara de insonorizacin es una estructura rectangular construida con los perfiles de canal metlico calibre 26 X 2,44 (ver figura 15). En los perfiles de canal metlico se marcan 4 piezas con una longitud de 100 cm y 8 piezas con una longitud de 40 cm. utilizando la tijera para metal se procede a cortar estas piezas.

Se toman 4 piezas de 40 cm las cuales dan forma a la base, estas se disponen tal como muestra en la figura 19.

Para dar forma a las pestaas, se hace un corte en cada extremo de las paredes laterales del canal de un ancho de 90 mm. (Marcadas con color azul), Cada una de estas pestaas se dobla hacia abajo, permitiendo as el ensamble correcto de las cuatro piezas que dan forma a la base de la estructura metlica.

Para el ensamble entre estas piezas, se utiliza un taladro manual y una broca de 7/64 con los cuales se hacen las perforaciones en las bases de las esquinas de cada pieza (3 agujeros por esquina).

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Para la sujecin se utilizan los tornillos autorroscantes de cabeza extraplana y punta aguda No 8 X 1/2 (ver numeral 2.1.2 Materiales Utilizados). De la misma manera se ensamblan y se sujetan las restantes 4 piezas de 40 cm, las cuales conforman la tapa o cubierta del armazn metlico.

Figura 19. Partes de la base del armazn

Fuente: los autores

Teniendo armadas tanto la base como la cubierta, se procede a unirlas mediante los prales, que son cada una de las piezas de canal metlico de 100 cm, obtenidas anteriormente. Se toma 4 de estos prales y se ubican en cada una de las esquinas internas de la base logrando que estos encajen exactamente. Utilizando la misma broca 7/64 se realiza dos perforaciones a cada lado de las esquinas conformadas por el paral y la base.

Figura 20. Armazn metlico de la cmara

Fuente: los autores

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Este procedimiento se repite en cada una de las 4 esquinas, para posteriormente sujetarlas con tornillo autorroscante de cabeza extraplana y punta aguda No 8 X 1/2 (ver numeral 2.1.2 Materiales Utilizados).

Sujetos los parales a la base de la cmara, se procede a ubicar la cubierta (presenta la misma forma de la base metlica), encajando as en los extremos sueltos de los parales, siguiendo el mismo proceso de sujecin por medio de tornillos se asegura la cubierta. Finalizado este procedimiento se obtiene la estructura metlica de la cmara de insonorizacin mostrada en la figura 20.

2.2.2 Preparacin de las piezas de fibrocemento

Las lminas de fibrocemento cuentan con 10 mm de espesor y una geometra rectangular de 1,20 X 2,40 m. Para darle una ptima utilizacin al material se opta por realizar los cortes mostrados en la figura 21.

Debido al espesor de la lmina y las caractersticas de composicin del fibrocemento los cortes se realizan con una pulidora y un disco de tungsteno.

Para esta operacin de corte se recomienda en primer lugar disponer de un espacio adecuado, como tambin del uso obligatorio de tapa odos, guantes de carnaza, gafas de seguridad y tapabocas, ya que al realizar estos cortes el material desprende gran cantidad de polvo y el uso de la pulidora genera bastante ruido.

Figura 21. Placa de fibrocemento con las trazas

Fuente: los autores

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La sujecin de las piezas de fibrocemento a la estructura de perfiles metlicos se hace por medio de los tornillos tipo drywall No 6 x 1 (ver numera 2.1.2), por lo que Con un taladro manual y una broca de 7/64 se realizan los agujeros en cada una de las piezas de fibrocemento, es suficiente con agujeros en cada una de las esquina de las piezas pequeas, en las piezas grandes se recomienda hacer agujeros intermedios entre las esquinas. Teniendo los agujeros pasantes realizados, se procede a avellanar cada uno de stos con una broca 5/16 o una 3/8.

2.2.3 Primer recubrimiento con fibrocemento

Para este paso utilizamos las piezas A1, A2, (19,5 X100 cm) y A3, A4, de (17,5 X100 cm) Se toma una de estas piezas y se encaja en una de las paredes del ducto formado por la estructura metlica. La sujecin de esta pieza al armazn metlico se realiza utilizando tornillos tipo drywall No 6 X 1 (ver numeral 2.1.2).

Figura 22. Cubrimiento del ducto con las piezas de fibrocemento

Fuente: los autores

El procedimiento se repite para cada una de las piezas A1, A2, A3 Y A4, con lo que se obtiene el cubrimiento total del ducto de la cmara, como lo muestra la figura 22.

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2.2.4 Primer recubrimiento con acustifibra

Con el ducto interior recubierto con las placas A1, A2, A3, A4, y firmemente sostenidas se procede a colocar el recubrimiento de la primera capa de acustifibra.

Para realizar las mediciones se recomienda utilizar un marcador de punta gruesa, un bistur de tamao mediano y una regla larga. En este punto cabe resaltar una serie de pautas a tener en cuenta debido a la composicin de la acustifibra que es un material que desprende una especie de lanilla que es sumamente moleta si llega a entrar en contacto con la piel, los ojos o las vas respiratorias. Por lo cual es necesario hacer la manipulacin de este material con el uso de guantes, tapabocas y gafas de proteccin.

Figura 23. Primer recubrimiento con acustifibra

Fuente: los autores

El corte de la acustifibra se realiza con un bistur, proceso que no tiene ninguna dificultad. Se necesitan obtener cuatro piezas de las siguientes medidas: dos de 19.5 X 100 cm. y dos de 24,5 X 100 cm. Despus de obtenidas las piezas, el paso siguiente es la colocacin de cada una de ellas sobre cada pieza de fibrocemento que conforman el ducto (ver figura 23).

Nota: La fijacin de estas piezas nicamente requiere un adecuado ajuste entre ellas y la estructura, no es necesario ningn tipo de sujecin o pegante adicional.

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2.2.5 Recubrimiento con frescasa

En este trmino se utiliza como aislante acstico la Frescasa (ver numeral 2.1.2 Materiales y elementos utilizados). Al igual que en la manipulacin de la acustifibra para trabajar con este material se deben tener las mismas precauciones de seguridad debido a su toxicidad por ser ste un material a base de fibra de vidrio.

Figura 24. Recubrimiento con frescasa

Fuente: los autores

La frescasa es una manta similar a una espuma suave, por lo que no es necesario cortarla en piezas rectangulares individuales, por el contrario y para facilidad de manipulacin se recorta una pieza rectangular nica de dimensiones 98 X 100 cm.

Esta pieza de frescasa literalmente envuelve o recubre las piezas de acustifibra puestas sobre el ducto. Al igual que la acustifibra, este material no requiere de ningn tipo de pegante o mecanismo de sujecin (ver figura 24).

Nota: Para conseguir mejores resultados con la frescasa se recomienda dejar el espacio suficiente entre las paredes de acustifibra (de acuerdo al espesor de la

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misma) para alojar este material, ya que por su forma fsica la frescasa se expande o comprime fcilmente.

2.2.6 Segundo recubrimiento con acustifibra

Colocada la frescasa correctamente, se procede a situar una a una las piezas de acustifibra: dos de 35 x 100 cm. y dos de 40 X 100 cm. Sobre la frescasa. Para evitar que las piezas de acustifibra se rompan o deterioren, se recomienda desatornillar los parales de la base o cubierta que conforman el armazn metlico (ver figura 24). Habiendo colocado estas cuatro piezas, se procede a atornillar los prales a la cubierta del armazn, y as es como se termina con el segundo recubrimiento de acustifibra como lo muestra la figura 25.

Figura 25. Segundo recubrimiento con acustifibra

Fuente: los autores

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Nota: Estas piezas tampoco requieren de elementos de sujecin, ya que la estructura metlica le sirve como alojamiento y soporte.

2.2.7 Recubrimiento exterior de la estructura metlica

En esta etapa se utiliza las piezas B1, B2, B3, B4, (41 X100 cm) de fibrocemento. Se ubica una de las piezas en la cara lateral externa de la cmara (ver figura 26). Para sujetar esta pieza a la estructura metlica se emplea los tornillos tipo drywall No 6 X 1 (ver numeral 2.1.2 Materiales y elementos utilizados). Posteriormente se procede a fijar de la misma manera las restantes piezas (B2, B3, B4), logrando as el recubrimiento de las paredes laterales de la estructura metlica.

Figura 26. Recubrimiento de las paredes laterales de la estructura metlica

Fuente: los autores

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2.2.8 Tapa o cubierta

Teniendo correctamente ancladas las piezas de fibrocemento, externas (B1, B2, B3, B4) como las internas (A1, A2, A3, A4), en el armazn metlico, se procede a colocar la cubierta o tapa de la cmara. Con las partes de fibrocemento C1, C2, de 9 X 22 cm y C3, C4, de 9 X 41 cm. (ver figura 21) que son las piezas que conforman la tapa del armazn, se procede a sujetarlas de la misma manera que se ha venido haciendo las sujeciones de las anteriores piezas de fibrocemento.

2.2.9 Porta parlante

El porta parlante es una pieza rectangular de fibrocemento de 17,5 X 17,5 cm. Encaja en la parte inferior del ducto a una altura de 12 cm de la base (ver figura 14). En sta pieza se hace un agujero de un dimetro prudencial para dejar pasar el cable para su posterior conexin con el amplificador (ver capitulo 3). La sujecin de esta pieza al ducto se logra por medio de silicona lquida con la que se logra una buena adhesin con las aristas del ducto.

2.2.10 Base de la cmara

En esta etapa se emplea la pieza de fibrocemento D1 de 42 X 42 cm (ver figura 21), la cual requiere de una perforacin similar a la del porta parlante para dejar pasar el cable de conexin. Habiendo ubicado correctamente el porta parlante, se rellena la cavidad del ducto en la parte inferior con los mismos materiales que conforman las paredes, acustifibra, frescasa y nuevamente acustifibra. La pieza D1 de fibrocemento se sujeta por medio de los mecanismos ya conocidos para este material. Colocada correctamente esta pieza, bsicamente se tiene terminada la construccin de la cmara de insonorizacin.

2.2.11 Acabados

El primer aspecto de los acabados de la cmara consiste en colocar en cada una de los bordes los ngulos plsticos (ver figura 16), los cuales se utilizan para hacer un sellamiento en las juntas de las piezas de fibrocemento, adems de brindar un mejor agarre a la masilla. Despus de colocados estos ngulos se procede a aplicar una capa uniforme de masilla, que sirve tambin como adherente de los ngulos plsticos. La masilla se aplicacin por toda la superficie de la cmara incluyendo la parte interna o sea el ducto. La aplicaron se hace reiteradamente en capas uniformes y delgadas, dejando un tiempo prudencial entre cada una de estas aplicaciones para conseguir un primer secado. Despus de conseguir la total uniformidad de la superficie de las paredes de la cmara, es

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recomendable dejar secar la superficie por 24 horas. Transcurrido este tiempo se procede a pulir la superficie de la cmara utilizando la pulidora y una lija delgada. Despus de pulir y conseguir una superficie uniforme y lisa, se procede finalmente a dar varias capas de pintura hasta conseguir un color uniforme y firme.

Figura 27. Proceso de pulido y lijado

Fuente: los autores

2.2.12 Accesorios

Los accesorios son elementos adicionales que se colocan sobre la cmara para proteger los bordes, crear un punto de contacto entre la muestra y el ducto, adems de formar el mecanismo de sujecin.

o Marco de caucho. La finalidad de este elemento es crear un medio de aislamiento entre la muestra de material a analizar y las aristas que forman el ducto de la cmara. Est hecho de un polmero, sus dimensiones son 175 X 175 mm y un espesor de 25 mm. (ver figura 28).

o Marco Metlico. Este accesorio sirve tanto de proteccin a las aristas de la cmara como tambin hace parte del mecanismo de sujecin de la muestra

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(descrito posteriormente). Esta pieza se elabora con ngulos metlicos (ver numeral 2.1.2 Materiales y elementos utilizados), tiene unas dimensiones de 42 X 42 cm. El marco se adhiere a la cmara por medio de tornillos para lo cual se requieren hacer tres perforaciones a cada lado del marco. Este marco tiene adems una pestaa con un corte en forma de U en dos de sus lados que sirve de complemento al sistema de sujecin de la muestra (ver figura 28).

Figura 28. Marco de caucho y marco metlico

Fuente: los autores

o Porta Muestras. El porta muestras es un elemento en el cual se aloja la muestra de material a analizar. Este accesorio est elaborado de ngulos metlicos (ver numeral 2.1.2 Materiales y elementos utilizados). Presenta las siguiente dimensiones 24 X 24 cm, que conforman el marco interno y adems tiene en dos de los lados unas platinas metlicas de 13,5 cm de largo y 2 cm de ancho, las cuales terminan en el soporte hembra de la bisagra metlica (ver figura 29).

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Figura 29. Porta Muestras

Fuente: los autores

o Mecanismo de sujecin. Es el medio por el cual el porta muestras se une a la cmara de insonorizacin. Este mecanismo debe garantizar el apriete adecuado de la muestra para as conseguir el aislamiento correcto entre la muestra de material y el ducto de la cmara.

El mecanismo de sujecin se forma al soldar la parte hembra de la bisagra a la platina del porta muestras y la parte de la bisagra macho soldada en la cabeza de un tornillo comn, este mecanismo sirve de unin entre el porta muestras y el marco metlico. El correcto ajuste se logra primeramente ubicando el tornillo en la U del marco metlico y ajustando estas partes por medio de arandelas y tuercas comunes.

Este mecanismo tiene la ventaja de poder dar ajuste a muestras de materiales con diferentes espesores. En la figura 30 se muestra el mecanismo de sujecin y como ste da apriete a una muestra de material.

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Figura 30. Mecanismo de sujecin completo

Fuente: los autores

o Base metlica con rodamientos. Este elemento se encarga de soportar la cmara de insonorizacin. Se elabora de ngulos metlicos (ver numeral 2.1.2 Materiales y elementos utilizados). Presenta dimensiones de 42 X 42 cm. En cada una de sus cuatro esquinas se sueldan rodachinas de tamao mediano. La base metlica no requiere de ningn tipo adicional de sujecin a la cmara ya que el propio peso de sta es suficiente para su estabilidad.

Figura 31. Base metlica con rodamientos

Fuente: los autores

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3. PROCEDIMIENTO DE MEDICIN

Para calcular el valor de la atenuacin de ruido de los materiales se requiere medir los niveles de potencia sonora antes y despus de colocada la muestra, como ya se mencion anteriormente. Para la obtencin de estos valores se hace necesario el desarrollo de una metodologa de anlisis y medicin acstica la cual conlleva al diseo y construccin respectiva de un Sistema de medicin del ndice de atenuacin de sonido para facilidad se lo nombra con las siglas SM

3.1 Sistema de medicin del ndice de atenuacin de sonido (SM)

Este sistema funciona de acuerdo a las bases tericas de la acstica, en donde se tiene en cuenta el comportamiento del sonido en espacios cerrados y como medio de propagacin al aire.

3.1.1 Elementos que conforman el SM

Generador de ondas Amplificador de seal Alto parlante Sonmetro y software

3.1.2 Descripcin y funcionamiento de los elementos del SM

Generador de ondas

Un generador es bsicamente un circuito autnomo, es decir, es capaz de generar una onda sinusoidal sin necesidad de aplicar ninguna entrada.

La funcin de un generador de seal es la de producir una seal dependiendo del tiempo con unas caractersticas determinadas de frecuencia, amplitud y forma. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibracin de sistemas de audio, ultrasnicos y servo. La amplitud y ancho del barrido pueden ser controlados por el usuario. Las siguientes son sus Caractersticas tcnicas:

Alimentacin: +/- 15V Consumo: 30mA Voltaje mximo de salida: 14Vpp

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Rango de frecuencias: 1Hz a 100KHz Formas de Onda: Cuadrada, Triangular, Senoidal Distorsin: < 1% Rangos: 5

Fuente: ficha tcnica del generador

Figura 31. Generador de onda

Fuente: los autores

Una onda senoidal se puede obtener en el conector de la salida principal cuando se presiona la opcin de onda senoidal en el botn de funcin y cuando cualquier botn del rango de frecuencias est tambin presionado. La frecuencia de la onda se establece por la combinacin del botn de rango y el control de variacin de frecuencia.

Recomendacin: revisar con un osciloscopio la seal de salida, es decir la onda seno, constatar su forma, adems de medir el voltaje de salida el cual modifica la amplitud de la onda. Conservar esta medida de la amplitud constante para las posteriores mediciones.

Nota: las mediciones de la potencia sonora de los diferentes materiales se realiza con un voltaje de salida del generador igual a 2,83 Vpp.

Amplificador de seal

La funcin del amplificador es aumentar el nivel de una seal, para ello recoge la seal elctrica que representa el sonido a reproducir, a un valor de referencia y lo eleva hasta un valor capaz de mover los altavoces a la potencia establecida en cada caso, es decir que al amplificar incrementa la amplitud de la seal de

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entrada mediante corriente de polarizacin (voltaje, negativo, voltaje positivo) en el transistor de salida.

Figura 32. Amplificador de seal

Fuente: los autores

Para el SM se utiliza el amplificador de seal que viene dentro de los parlantes (de un computador) con las siguientes especificaciones:

V = 102 V.

f = 60 Hz.

I = 0, A.

Aclaracin: al utilizar los parlantes de computador como amplificadores no implica que se utilice el sonido que estos producen. Se conecta el altoparlante a la salida de audio que traen estos parlantes, utilizando as nicamente el circuito de amplificacin que viene dentro de ellos.

Altoparlante

Es un elemento por medio del cual se transforman las seales elctricas en seales mecnicas, las cuales hacen vibrar un diafragma, es aqu cuando el sonido es percibido por el odo humano. Para el SM se utiliza un altoparlante con las siguientes caractersticas: R = 4 y P = 2 W

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Figura 33. Altoparlante

Fuente: los Autores

Sonmetro

El sonmetro es un instrumento de medida que capta los cambios en la presin sonora. La unidad de medida es el decibel. Un sonmetro esta conformado por: un micrfono, que convierte la variacin de presin sonora en variacin equivalente de seal elctrica; el preamplificador, que transforma la alta impedancia del micrfono en baja; las redes de ponderacin de frecuencia, que hacen que la respuesta en frecuencia del sonmetro sea semejante a la del odo humano, el indicador digital, que es en donde se visualiza el resultado de las medidas. Entre otros componentes [15].

Figura 34. Sonmetro Extech 407764

Fuente: los Autores

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Para el SM se utiliza un sonmetro Extech 407764. Algunas de sus especificaciones son:

Normas aplicables IEC 651 Tipo 2, ANSI S1.4 Tipo 2 Precisin 1.5dB (bajo condiciones de referencia) Escala de frecuencia 31.5Hz - 8KHz Nivel de medicin 30 - 130dB Ponderacin de frecuencia A y C Escalas de nivel 30-80dB, 40-90dB, 50-100dB, 60-110 dB, 70- 120dB, 80-130dB Impedancia de salida aprox. 600 Salida CD 10mV / dB Software PC [9]

3.1.3 Modelo de montaje del SM

Figura 35. Esquema del montaje del SM

Fuente: los autores

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3.2 RESUMEN DEL FUNCIONAMIENTO

El montaje del SM obedece a cada elemento que lo conforma de la siguiente manera: como se vio anteriormente el generador de seal emite seales elctricas de acuerdo al tipo de onda y de frecuencia que se desee, estas seales pasan a travs del amplificador el cual aumenta la amplitud de la onda, produciendo as un sonido de mejor calidad el cual es emitido a travs del alto parlante, que se encuentra ubicado dentro del ducto de la cmara de insonorizacin.

La seal ya transformada en sonido es captada por el sonmetro el cual realiza la funcin inversa es decir, toma las ondas de sonido (energa mecnica) y las transforma en pulsos elctricos (energa elctrica) los cuales son interpretados por el mismo sonmetro que muestra en la pantalla el equivalente de esta energa en dB. Por medio del software (ver numeral 4.2.3), que incluye el sonmetro, estos datos puedes ser llevados directamente a un computador en donde se facilita su almacenamiento y posterior anlisis, adems de que garantiza que los intervalos de tiempo entre las medidas sean muy precisos.

Nota: esta informacin es ampliada en el capitulo 4, Procedimiento de Medida.

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4. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA Y REGISTRO DE LA INFORMACIN

En este captulo se hace una descripcin de los requerimientos para realizar una medicin correcta de los niveles de potencia sonora. Entre estos requerimientos estn: montaje y manejo del sonmetro, el manejo del software del sonmetro, la preparacin del generador de ondas, la colocacin de las muestras, el porta muestras, y el mecanismo de sujecin.

El registro de los datos se efecta para cada uno de los siguientes materiales los cuales por facilidad a partir de ahora se identificaran con su correspondiente nmero.

Materiales a analizar

1 Superlon I 2 Sonoacustic tipologa de cubos 3 Sonoacustic tipologa de pirmides 4 Sonoacustic tipologa de ondas 5 Sonoacustic tipologa de domos 6 Superlon II 7 Caucho Eva 8 Poliuretano densidad 60

Nota: las muestras de los materiales son piezas cuadradas de 20 X 20 cm. Las caractersticas de cada material se encuentran desde el numeral 4.4.3 hasta 4.4.10.

- (toda la informacin grfica de ste capitulo como son figuras, cuadros y tablas son fuente de los Autores).

Cuando se realizan medidas acsticas (por ejemplo, de una fuente de ruido en particular o del ruido en general), hay que tener en cuenta los siguientes pasos bsicos.

Determinar qu cantidades hay que medir.

Seleccionar los instrumentos, que se va a utilizar. A menudo, resulta til hacer un diagrama de bloques de todos los instrumentos y equipamientos de ensayo.

Determinar la ubicacin mas adecuada del sonmetro.

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evitar vibraciones severas al usar el sonmetro.

Medir y anotar todos los parmetros relevantes de los instrumentos.

Hacer un registro escrito de los datos relevantes. Estos datos incluyen los valores de los parmetros seleccionados en los instrumentos, cualquier suceso inusual durante el funcionamiento de la fuente de ruido y las condiciones ambientales si son significativas [5].

4.1 PUNTO DE MEDICIN

Para medir los niveles de presin sonora producido por el generador de ondas a travs del parlante, se ubica el sonmetro a una altura de 30 cm. a partir de la base de la cmara de insonorizacin y en direccin directa de la fuente de sonido. Como lo indica la figura 36.

Figura 36. Ubicacin del punto de medicin

Fuente: Los Autores

4.2 MANEJO DEL SONMETRO

Para hacer las mediciones se utiliza un sonmetro, el cual mide el, SPL (sound presion level), el nivel de presin sonora en dB(A) y dB(C), adems el sonmetro puede operar en ponderacin temporal lenta (slow) y ponderacin temporal rpida (fast), a continuacin se explica cada una de ellas.

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4.2.1 Ponderacin de frecuencia

Hay dos consideraciones de frecuencia que se utilizan a menudo, las ponderaciones A y C. La ponderacin A es utilizada ms habitualmente que la C., debido a que sigue un patrn exponencial muy parecido a como el odo humano percibe los sonidos, (aumentando y cortando la amplitud del ruido), La ponderacin C que los sonmetros miden, es una ponderacin de frecuencia plana o lineal, apropiada para el anlisis del nivel de sonido de maquinas, motores, etc.

4.2.2 Ponderaciones exponenciales en el tiempo

Las dos ponderaciones exponenciales de tiempo normalizadas ms ampliamente utilizadas se identifican mediante los nombres de lenta (slow) y rpida (fast). Una medida realizada con un sonmetro con la ponderacin temporal lenta (slow) o rpida (fast) se conoce como nivel sonoro lento (slow) o nivel sonoro rpido (fast), respectivamente. La ponderacin temporal lenta (slow), se utiliza para vigilar una fuente de ruido que tenga un nivel de sonido razonablemente constante. La ponderacin temporal rpida (fast), se utiliza para realizar seguimientos a niveles de sonido rpidamente cambiantes. [5]

La mayora de las pruebas relacionadas con la OSHA (oficina de seguridad y salud laboral), se hacen usando la configuracin de ponderacin A y tiempo de respuesta lento, razn por la cual las medidas sern tomadas bajo estos parmetros.

4.2.3 Interfaz para PC

Conexin del medidor a una PC Enchufe el conector macho de 9 agujas al medidor de nivel de sonido, y enchufe el conector hembra de 9 agujas al puerto COM1 de 9 agujas de la PC. Si el COM1 est ocupado por el ratn, enchufe el conector hembra de 25 agujas al puerto COM2 de la PC (necesitar usar el adaptador suministrado de 9 a 25 agujas).

Requisitos de la PC Puerto serial disponible. 4M Bits de espacio en el disco duro Monitor EGA o VGA Sistema operativo Windows 95, 98, 2000, NT, ME, XP

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Figura 37. Conexin del sonmetro al PC

Fuente: Bibliografa [9]

Instalacin del programa de aplicacin en Windows. Este tipo de sonmetro posee un software que permite la conexin directa con el PC, lo cual facilita el registro de los datos adems de garantizar mayor precisin. La instalacin de este software se realiza siguiendo las instrucciones impresas en el disco. Al instalar el software, utilizar por favor la versin (VB) Visual Basic en el CD de la instalacin.

Simulacin del medidor. El software mencionado anteriormente permite visualizar directamente en la pantalla del PC, una rplica del frente y de la pantalla del medidor, con la posibilidad de cambiar desde all mismo la configuracin del sonmetro y de controlar el proceso de toma y grabacin de las lecturas de la potencia sonora registrada.

Figura 38. Pantalla del simulador del sonmetro

Fuente: Los Autores

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Descripcin del panel de control del software

Max: Valor mximo, retencin y actualizacin A/C Seleccin de ponderacin A/C Restaurar Reinicie y borre la memoria de datos F/SS eleccin Rpido/Lento Rec Activar Registrador Level Fijar escala

Controles y ventanas del sistema de captura de datos

Min: Indica el valor mnimo registrado Max: Indica el valor mximo registrado Time: Indica la configuracin del reloj de tiempo real Tiempo de muestreo Indicador de la tasa de muestreo de captura de datos [9].

4.3 METODOLOGA DE LA MEDICIN

Para llevar a cabo las medidas y recoleccin de datos es necesario seguir el siguiente instructivo y recomendaciones.

4.3.1 Preparacin y ubicacin de la muestra

La fijacin de cada muestra a la cmara de insonorizacin, se realiza colocando la muestra en la parte interna del porta muestras, (ver figura 39), luego ste se coloca sobre la cmara de insonorizacin, justo sobre el marco de caucho (ver figura 28), tapando el ducto de la cmara de insonorizacin.

Con el mecanismo de sujecin (ver figura 30), se da el apriete o ajuste necesario a la muestra para que sta quede firmemente apoyada sobre el marco de caucho y se garantiza el mayor aislamiento posible entre los elementos.

Nota: antes de comenzar con las mediciones, verificar que la posicin de la muestra no presente anomalas y que sea lo ms perpendicular posible a la direccin del ducto, para garantizar una incidencia directa del sonido.

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Figura 39. Colocacin de la muestra en el porta muestras

Fuente: Los Autores

4.3.2 Preparacin del generador y sonmetro

Fijar el generador de seales para producir 250 Hz. en onda sinusoidal.

La ubicacin del sonmetro se realiza teniendo en cuenta las pautas anteriormente descritas (ver figura 36), Se coloca en ponderacin A y en un rango de 40 90 dB, a excepcin de la toma de datos para el ruido de fondo en el cual su rango es de 30 130 dB.

Se comprueba que los datos del sonmetro coincidan con los datos del simulador del software (previa instalacin y adecuacin).

Con ayuda del software se hace la recoleccin y almacenamiento de los datos para su posterior anlisis.

Repetir este procedimiento para cada uno de los materiales. Tomar por lo menos 20 mediciones en cada una de las frecuencias de 250, 500, 1000, 2000, 4000 y 8000 Hz.

Recomendacin: teniendo en cuenta que el recinto en donde se realizan las pruebas no tiene recubrimiento contra ruido, es recomendable realizar las pruebas en las horas de la noche, para conseguir que el sonido de fondo sea el menor posible, adems de no realizar pruebas cuando est lloviendo, ya que el ruido de fondo se incrementa demasiado.

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Figura 40. Elementos usados en el registro de datos

Fuente: Los Autores

4.4 DATOS A REGISTRAR

Teniendo todos los elementos del sistema de medicin (SM), correctamente posicionados y preparados, se comienza por realizar una medicin de prueba para constatar que los valores mostrados en la pantalla del PC son idnticos a los registrados por el sonmetro, el ruido de fondo es un factor que se debe tener muy en cuenta puesto que ste afecta directamente al proceso de medida para lo cual es necesario realizar mediciones peridicas de los niveles de ruido ambiental o ruido de fondo, con el fin de llevar un control y as poder garantizar que las mediciones posteriores estn dentro de los mismos parmetros.

Figura 41. Proceso de medicin

Fuente: Los Autores

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4.4.1 Recoleccin de datos del ruido de fondo

Para la obtencin del promedio total del valor del ruido de fondo se realizan 20 mediciones, antes de cada medicin con cada uno de los materiales, se promediaron cada una de ellas (promedio por cada material), luego estos resultados se promedian entre si, obteniendo un valor o promedio total del nivel de potencia sonora NPS del medio.

Tabla 3. NPS del ruido de fondo

SIN AISLANTE

Medidas por cada material dB (A)

No 1 2 3 4 5 6 7 8 dB Rango "1 35,2 35,2 36,1 35,7 35,2 35,6 34,4 36,1 A 30-130 "2 35,3 34,7 35,2 35,3 35,3 34,8 34,5 35,2 A 30-130 "3 35,3 34,6 38,0 37,0 35,3 34,5 34,3 38,0 A 30-130 "4 34,9 34,0 35,9 35,9 34,9 34,5 34,1 35,9 A 30-130 "5 34,6 34,1 37,2 36,6 34,6 34,4 34,2 37,2 A 30-130 "6 34,5 34,1 39,9 35,4 34,5 34,1 34,1 39,9 A 30-130 "7 34,4 34,1 35,5 35,4 34,4 34,6 34,2 35,5 A 30-130 "8 34,5 34,1 36,9 35,3 34,5 34,4 34,4 36,9 A 30-130 "9 34,3 34,1 35,1 40,1 34,3 34,6 34,5 35,1 A 30-130 "10 34,1 34,2 35,3 36,1 34,1 34,4 34,3 35,3 A 30-130 "11 34,2 34,2 35,1 35,5 34,2 35,6 34,1 35,1 A 30-130 "12 34,1 34,1 35,0 34,4 34,1 34,8 34,2 36,6 A 30-130 "13 34,2 34,2 35,2 34,5 34,2 34,5 34,1 35,4 A 30-130 "14 34,2 34,1 36,1 34,3 35,2 34,5 34,2 35,4 A 30-130 "15 34,2 34,0 35,5 34,1 35,3 34,4 35,2 35,3 A 30-130 "16 34,1 34,0 36,9 34,2 35,3 34,1 35,3 40,1 A 30-130 "17 34,1 34,1 35,1 34,1 34,9 34,6 35,3 36,1 A 30-130 "18 34,2 34,1 35,3 34,2 34,6 34,4 34,9 35,5 A 30-130 "19 35,2 34,3 35,1 34,4 34,5 34,6 34,6 34,4 A 30-130 "20 34,7 34,2 35,0 34,4 34,4 34,4 34,5 34,5 A 30-130

Prom. NPS 34,52 34,225 34,4 33,85 33,27 33,22 33,16 34,83

NPS = 34, 667Promedio tota= 34, 667 Promedio total NPS = 34, 667 dB (A)

Promedio total NPS del ruido de fondo = 39,94 dB (A) aproximadamente.

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4.4.2 Recoleccin de datos del NPS sin aislante en bandas de octava.

Para la obtencin de estos valores se realizan 20 mediciones, en cada una de las frecuencias que conforman la banda de octava (250, 500, 1000, 2000, 4000 y 8000 Hz), se promedian en cada frecuencia y se obtienen los valores de la tabla 4.

Tabla 4. NPS a diferentes frecuencias sin aislante

NPS SIN AISALNTE

Hz

No Medida 250 500 1000 2000 4000 8000 "1 58,6 62,7 64,3 81,2 83,7 85,5 "2 58,7 62,5 62,9 80,9 83,5 85,6 "3 58,6 62,4 64,2 81,1 83,2 85,8 "4 58,5 62,3 65,8 81 83,3 85,9 "5 58,4 62,2 66,8 80,7 83,4 85,9 "6 58 62,2 67 80,4 83,4 85,9 "7 58,5 62,2 67,5 80,1 83,7 85,9 "8 58,4 62,2 67,5 80,1 84,1 85,9 "9 58,3 62,2 67,3 90,9 84,3 85,9 "10 58,2 62,2 67 84,7 84,5 85,9 "11 58,3 62,2 66,7 82,3 84,6 85,9 "12 58,3 62,2 66,8 81 84,7 85,9 "13 58,2 62,2 66,6 80,5 84,8 85,9 "14 58,2 62,3 66,5 80,3 84,8 85,9 "15 58,1 62,2 66,3 80,2 84,8 85,9 "16 58,1 62,2 66,1 80,2 84,8 85,9 "17 58,1 62,2 65,9 80,2 84,8 85,9 "18 58 62,2 65,7 80,2 84,9 85,9 "19 57,9 62,3 65,7 80,2 85,4 85,9 "20 57 62,2 65,4 80,2 85,4 85,9

Promedio NPS dB(A) 58,22 62,265 66,1 81,32 84,305 85,86

Nota: Con los valores de los promedios obtenidos en sta tabla se elabora la curva (de color azul) mostrada en las figuras 43 a 57, la cual se utiliza para comparar el nivel de presion sonora (NPS) medido, sin aislantes VS aislantes.

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4.4.3 Recoleccin de datos con Superlon I

Es una espuma de polietileno, de 8 mm de espesor, tambin se conoce como Yumbolon negro. La estructura de este material forma una barrera de millones de celdas hermticas que impiden el paso del agua y de cualquier otro lquido, as como el paso del calor, y del fro. Se usa principalmente en la tapicera del techo y del piso de vehculos como tambin de la bodega y las carteras. Es un material ampliamente utilizado en la industria del calzado y la marroquinera as como en la industria del fro en la fabricacin de neveras [13].

Figura 42. Superlon I

Fuente: Los Autores

Cuadro 3. Condiciones de medida Superlon I

Fecha 07/07/2007

Hora 00:17:52

Material Superlon I

Ruido de fondo 34,515 dB

Rango 40-90 dB

Intervalos de tiempo 5 seg.

Tipo decibel A

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Tabla 5. NPS de Superlon I

SUPERLON I dB (A)

Hz

Coeficiente de Ruido

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