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Importancia de las variables experimentales en la Importancia de las variables experimentales en la estimación del estimación del Índice de Reducción SonoroÍndice de Reducción Sonoro por la por la
té i d i t id d ú tité i d i t id d ú titécnica de intensidad acústicatécnica de intensidad acústica
A. Esquivel Delgado1; A. E. Pérez Matzumoto1 y S. J. Pérez-Ruíz2
1 Grupo de Acústica, División de Vibraciones y AcústicaCentro Nacional de Metrología2 Laboratorio de Acústica y Vibraciones,Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, UNAM
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L id d t i t d l tLos ruidos de tu vecino te pueden molestarporque:•Eres inusualmente sensitivo a los ruidos.
•Tu vecino se comporta de forma irracionalTu vecino se comporta de forma irracional.
•El aislamiento sonoro entre sus casas es malo.
Panfleto de BRE (UK).
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Organización
Obj tiObjetivo
Introducción
Método Convencional (de presión acústica)
Técnica de intensidad acústica
Mediciones en la cámara de transmisión
Resultados
Conclusiones
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Objetivo
A li di i d l b t i l i fl iAnalizar, en condiciones de laboratorio, la influencia quediferentes variables de la técnica de intensidad acústica tienensobre la estimación del índice de reducción sonoro (SRI) enmuestras de paneles dobles.
Las variables estudiadas son: posición de la fuente sonora,espaciador de micrófonos distancia muestra-sonda y densidadespaciador de micrófonos, distancia muestra sonda y densidadde puntos de medición.
Los valores del SRI obtenido con la técnica de intensidadú ti d l bt id ió ú tiacústica son comparados con los obtenidos por presión acústica
(método convencional).
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Introducción
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IntroducciónSituación Actual
EducativoSalud Científico
TécnicoSocio-cultural
Metrológico
E ó iG b t l
Ambiental
EconómicoGubernamentalLegal
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IntroducciónTransmisión del sonido
Ab
ssorbid
a
Di t ib ió d l í ú ti l i idi b lDistribución de la energía acústica al incidir sobre un panel
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IntroducciónTransmisión del sonido
Las amplitudes de las energías sonoras reflejadas y transmitidas dependen de:• Ángulo de incidencia• Densidad superficial de los medios• Densidad superficial de los medios• Velocidad del sonido en los medios
Recinto fuente Recinto receptor
Fuente sonora
Espacio de aire
Ejemplo de una pared doble con espacio de aire
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Introducción
a dez
B
Región controlada por coincidencia
Extensión de la ley de masas
ón c
ontro
lada
a m
asa
ontro
lada
on
anci
a
da p
or la
rigi
d
n so
noro
, dB por coincidencia
Reg
iópo
r la
Reg
ión
copo
r la
res
gión
con
trola
e re
ducc
ión
Valle de
Reg
Índi
ce d
e Valle de coincidencia
Frecuencia, HzFrecuencia crítica
amortiguamiento
Comportamiento típico de una pared simple
La frecuencia más baja en la que ocurre el efecto de coincidencia esLa frecuencia más baja en la que ocurre el efecto de coincidencia escuando la velocidad de la onda de flexión es igual a la velocidad delsonido en el aire, la cual se conoce como frecuencia crítica
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Introducción
P lno
ro, d
BPanel
Paneldu
cció
n so
n
Espesor de fibra de vidrio
ndic
e de
red
Fibra de vidrio
Medido
C l l dÍn Calculado
Índice de reducción sonoro de una pared doble mecánicamente aislada
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IntroduccióndB
Aislamiento Acústico
La habilidad de un ambiente dado o composición física deLa habilidad de un ambiente dado o composición física de disminuir la transmisión de sonido de un espacio a otro. Indica la separación acústica entre dos ambientes.
El coeficiente de transmisión τ se define como:
i idi id IW
Í
incidente
atransmitid
incidente
atransmitid
II
WW
==τ
Índice de Reducción Sonoro
1 W
=τ1log10R dB
2
1log10WWR = dB
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IntroducciónNormatividad Internacional
Método convencionalMétodo convencional• Método de laboratorio: ISO 140-1:1997, ISO 140-2:1991, ISO 140-3:1995, ISO 140-10:1991, ASTM E 90-04• Método in situ: ISO 140-4:1998
Técnica de intensidad acústica• Método de laboratorio: ISO 15186-1:2000, ISO 15186-3:20023:2002• Método in situ: ISO 15186-2:2003
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Método Convencional
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Método convencional
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Método convencional
SW
Determinación del SRI, R, por el método convencional
+−=
=
rASLL
WW
R log10log10 212
1
D d
L1 es el NPA en el cuarto fuente [dB re 20 µPa].L2 es el NPA en el cuarto receptor [dB re 20 µPa].
Donde:
El área de absorción acústica equivalente se define como:
2 p [ µ ]S es la superficie del espécimen bajo prueba [m2]
1630V
A r⋅=
El área de absorción acústica equivalente se define como:
60
163,0T
Ar =
D d V l l d l t t [ 3] T l ti dDonde Vr es el volumen del cuarto receptor [m3] y T60 es el tiempo de reverberación [s].
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Método convencionalFactores que afectan los valores del SRI
FlanqueoqRuido de fondo del recinto receptorDifusividad en el recinto fuente y receptorTiempo de reverberaciónMontaje de la muestra de pruebaTamaño de la muestra de pruebaTamaño de la muestra de pruebaAbsorción de la muestra de pruebaPosición de la fuente sonora y trayectoria del micrófonoy yOmni-direccionalidad de la fuente sonora
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Método convencional
Recinto fuenteRecinto receptor
Vista superior. Dimensiones interiores de la cámara de ptransmisión del CCADET-UNAM
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Método convencionalPosiciones de la fuente sonora y trayectoria del
micrófono conforme a la ISO 140-3
Posiciones de la fuente sonora y plano de giro del boom giratorio dentro del recinto fuente
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Técnica de Intensidad Acústica
10042
43
20040
41
300
400
37
38
39
500
600 35
36
37
600
700
33
34
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
800
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Técnica de intensidad acústicaTeoría para determinación de potencia acústica
Teóricamente, la potencia acústica de una fuente escalculada integrando la componente normal de laintensidad acústica sobre la superficie de mediciónp
∫= dSIWr
Prácticamente se tiene
( )n
∑ ( )pp
p SIW ∆=∑=1
r
Sí n tiende a infinito
( )∑∫ ∆==n
SIdSIW limrr ( )∑∫
=∞→
∆==p
ppnSIdSIW
1
lim
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Técnica de intensidad acústica
La exactitud en la integración de la superficie depende de:La exactitud en la integración de la superficie depende de:La complejidad del campo acústico sobre la superficie de mediciónEl tamaño de los segmentosLa técnica de muestreo de la componente normal de la intensidadp
+ Puntos discretos (ISO 9614-1)+ Técnica de escaneo (ISO 9614-2, ISO 9614-3)
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Técnica de intensidad acústicaLimitaciones en la medición de intensidad acústica
Bajas Frecuencias:Error de fase en los micrófonosError de fase en los micrófonos (Índice presión-intensidad residual)
Altas frecuencias:Aproximación por diferencia finita (separación entre micrófonos)
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Técnica de intensidad acústica
Requerimientos en la instrumentación
i óftióP i ióFiltrado
frecuenciadeIntervalo
Analizador
− residualintensidadpresiónÍndiceónPromediaci
micrófonosentreseparaciónparaProvisiónAnalizador de señal
atemperaturyestáticapresiónporesCorreccion
presiónenRespuestamecánicanContrucció
ensoreslosdeIgualdad slesdireccionaticasCaracterís
acústicaintensidadenRespuestaSonda de intensidad
ensoreslosdeIgualdad s
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Técnica de intensidad acústicaIndicadores de campo sugeridos en la ISO 9614-1
211 M
1
__
1 111 ∑
=
−
−=
innk
n
IIMI
F Índice de la variabilidad temporal del campo
nIp LLF −=2 Índice presión superficial-intensidad
nIp LLF −=3Índice de la potencia parcial negativa
( )2
14 1
11 ∑=
−−
=N
inn
n
IINI
Fi
Índice de la no-uniformidad del campo
KLoIpd −=
0δ Índice de capacidad dinámica del equipo
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Técnica de intensidad acústicaProcedimiento de medición de intensidad acústica conforme a la ISO 9614-1 para lograr el grado de exactitud deseada
D e f i n i r s u p e r f i c i e y p u n to s i i i l d d i i ói n i c i a l e s d e m e d i c i ó n
I n i n d i c a d o r F 1
P r ó x im a m e d ic ió n
F 1 < 0 ,6 ? A c c ió n eN oS i
M e d i c i ó n d e L p , L I n s o b r e l a s u p e r f i c i e i n i c i a l d e m e d ic i ó n
I n d i c a d o r e s d e c a m p o F 2 y F 3F 2 y F 3
F 2 < L d ?N o A c c ió n a o bS i
( F 3 - F 2 ) < 3 d B ? A c c ió n a o bS i N o
A B
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Técnica de intensidad acústicaProcedimiento de medición de intensidad acústica conforme a la ISO 9614-1 para lograr el grado de exactitud deseada
A B
I n d i c a d o r e s F 4
N > C F 4 ?2 N oS i N > C F 4 ?
( F 3 - F 2 ) < 1 d B ? N o A c c ió n cS i
A c c ió n dA c c ió n d
C o n c e n t r a c i ó n p a r c i a l d e p o t e n c i a a c ú s t i c a p o s i t iv a
N oS i A c c ió n d
P u n t o s d e m e d ic i ó n a d i c i o n a l e s
M e d i c i ó n d e L p , L I n e n l o s p u n t o s a d i c io n a le s
R e s u l t a d o f i n a l
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Técnica de intensidad acústica
Determinación del SRI, RI, por la técnica de intensidad acústicaDeterminación del SRI, RI, por la técnica de intensidad acústicaintensidad acústicaintensidad acústica
Cm
InI KS
SLLR +
+−−= 101 log106 CInI S
101 g
L es el NPA en el cuarto fuente [dB re 20 µPa]L1 es el NPA en el cuarto fuente [dB re 20 µPa].LIn es Nivel de Intensidad Sonora promedio sobre al superficie de medición en el cuarto receptor [dB re 10-12 W/m2].Sm área total de la superficie de medición [m2].
+ brS
K 1log10λ Corrección de Waterhouse
S área del material bajo prueba [m2]
+=
rC V
K8
1log10 10 Corrección de Waterhouse
Donde Sbr es el área de todas las superficies en el cuarto receptor [m2] y λ es la br p p [ ] ylongitud de onda de la frecuencia media [m].
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Técnica de intensidad acústicaFactores que afectan los valores del SRI
FlanqueoqRuido de fondo del recinto receptorDifusividad en el recinto fuenteTiempo de reverberación en el recinto receptorMontaje de la muestra de pruebaTamaño de la muestra de pruebaTamaño de la muestra de pruebaAbsorción de la muestra de pruebaPosición de la fuente sonora y trayectoria del micrófonoy yOmni-direccionalidad de la fuente sonoraCaracterísticas del equipo de mediciónEspaciador de micrófonosDistancia muestra-sondaDiscretización de la superficie de mediciónDiscretización de la superficie de medición
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Mediciones en la cámara de t i iótransmisión
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Mediciones en la cámara de transmisión
Ubicación de la fuente sonora y el boom giratorio en el recinto fuente
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Mediciones en la cámara de transmisión
Equipo para operación de la fuente sonora
Colocación de material absorbenteen el recinto receptor
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Mediciones en la cámara de transmisión
Equipo empleados para la medición de intensidad acústica
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Mediciones en la cámara de transmisión
Estructura para montaje de los paneles de prueba
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Mediciones en la cámara de transmisión
M t j d l l d bMontaje de los paneles de prueba
Muestra de prueba
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Mediciones en la cámara de transmisiónMateriales de prueba
Material Densidad, kg/m3
T bl t A 12 30Tabla-cemento A 12,30
Tabla-cemento B 12,23
Tabla-cemento C 15 21Tabla cemento C 15,21
Mediciones de intensidad acústica sobre la s perficie de mediciónsobre la superficie de medición, conforme a ISO 9614-1
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Mediciones en la cámara de transmisión
Mallado para la mediciones deintensidad acústica sobre lasuperficie de la muestra.p
Variable Espaciador DesignaciónEspaciador 12 1Espaciador 12 1
50 2Distancia muestra-sonda
15 120 220 223 3
Posición de la fuente sonora
12
Variables y su nomenclatura
234
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Resultados
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Resultados
Comparación del índice de reducción sonoro entre el método convencional y la técnica de intensidad acústica para cuatro posiciones de la fuente sonora. Material Tabla-cemento A.
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Resultados
kF 122 kF 12,2
Indicador de campo para las cuatro posiciones de la fuentekF 12,2sonora. Material Tabla-cemento A.
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Resultados
Diferencia entre RIM y R para dos posiciones de la fuente sonora, y desviación estándar sugerida por la ISO 9614-1 en mediciones de intensidad acústica para estimación de potencia acústica. Material Tabla-cemento A.
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Resultados
60
65
70
50
55
60
sono
ro, d
B ISO 140-3
ISO 15186-1
40
45
de re
ducc
ión
25
30
35
Índi
ce
20
200
250
315
400
500
630
800
1 00
0
1 25
0
1 60
0
2 00
0
2 50
0
3 15
0
4 00
0
5 00
0
6 30
0
Comparación del índice de reducción sonoro entre el método convencional y la técnica de intensidad acústica. Graficado el valor promedio del SRI para las cuatro posiciones de la
Frecuencia, Hz
p p pfuente sonora. La componente de repetibilidad para mediciones es determinada conforme a ISO 140-2. La desviación estándar para mediciones conforme a ISO 15186-1 es aquella sugerida por la ISO 9614-1. Material Tabla-cemento A.
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Resultados
Comparación del índice de reducción sonoro entre el método convencional y la técnica de intensidad acústica para dos espaciadores de micrófonos. Material tabla-cemento B.
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Resultados
Material Tabla-cemento B.
Indicador de campo para dos espaciadores de micrófonos.kF 13,2
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Resultados
Comparación del índice de reducción sonoro entre el método convencional y la técnica deComparación del índice de reducción sonoro entre el método convencional y la técnica de intensidad acústica para dos distancias muestra-sonda. Material tabla-cemento C.
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Resultados
Indicador de campo para dos distancia muestra-sonda.Material Tabla-cemento C.
2F
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Resultados
Comparación del índice de reducción sonoro entre el método convencional y la técnica deComparación del índice de reducción sonoro entre el método convencional y la técnica de intensidad acústica para dos discretizaciones de la superficie de medición (15 cm y 30 cm). Material tabla-cemento C.
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Conclusiones
http://www.bozzetto.com/neuro.htm
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Conclusiones
En el intervalo de frecuencia de 200 Hz a 6,3 kHz, esposible lograr una exactitud de medición de los valores delSRI con el espaciador de micrófonos de 12 mm, dentro de loque indica la norma ISO 15186-1:2000.que indica la norma ISO 15186 1:2000.
Una discretización de 30 cm (densidad de 99 puntos) essuficiente para lograr una incertidumbre dentro de lo quemarca la norma ISO 15186-1:2000, bajo las condiciones deprueba empleadas (tiempo de reverberación en el receptor,posiciones de la fuente sonora, etc.).
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Conclusiones
El uso de varias posiciones de la fuente sonora esprecomendable para, en la medida de lo posible, detectarproblemas de difusividad del campo; así como del montajede la muestra de prueba.de la muestra de prueba.
Es importante señalar que las diferencias encontradasentre R y RIM en la mayoría de las mediciones quedandentro de la desviación estándar de medición de intensidadacústica conforme la ISO 9614-1.
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Conclusiones
Los valores del SRI obtenidos por la técnica de intensidad sonpmás bajos a bajas frecuencias y ligeramente más altos a altasfrecuencias que los obtenidos por el método de presiónconforme a la norma internacional ISO 140-3:1995.conforme a la norma internacional ISO 140 3:1995.
El comportamiento es muy semejante a lo presentado pordiferentes autores en la literatura.
Mi t ibl i dif i id d d lMientras sea posible conseguir una mayor difusividad delcampo acústico a bajas frecuencias, la diferencia del SRI entreel método convencional y la técnica de intensidad tenderá a unvalor mínimo.
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Conclusiones
Al aplicar la corrección de Waterhouse a los valores delpSRI obtenidos por el técnica de intensidad, con la expresiónsugerida en la norma ISO 15186-1:2000, la diferencia entrelos valores del SRI obtenidos por ambos métodos selos valores del SRI obtenidos por ambos métodos sedisminuye a bajas frecuencias.
Se desarrolla en México la estimación del índice dereducción sonoro mediante la técnica de intensidad acústicabajo condiciones de laboratorio en la cámara de transmisióndel CCADET-UNAM en el intervalo de frecuencia de 200 Hza 6,3 kHz, conforme a la norma internacional ISO 15186-a 6,3 kHz, conforme a la norma internacional ISO 151861:2000.
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Agradecimientos
Este trabajo fue posible gracias al financiamiento delEste trabajo fue posible gracias al financiamiento delFondo Mixto CONACyT - Gobierno del estado deQuerétaro.
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