La espuma acústica es un material absorbente acústico del tipo poroso (esqueleto flexible). Típicamente, se trata de un material de celda abierta, con densidades que oscilan entre 20kg/m³ y 30kg/m³.
Su mecanismo de absorción acústica se basa en la resistencia que ofrece al flujo de aire. Que reduce la amplitud de la onda sonora y transforma la energía sonora en calor. Este mecanismo implica mayor efectividad del material allí donde la onda sonora presenta un máximo de velocidad (1/4 de longitud de onda).
La efectividad del material se mide mediante el coeficiente de absorción, expresado con el símbolo α, con valores dentro de una escala de 0 a 1. Donde 1 significa el 100% de absorción de la energía sonora incidente y 0 el 0% de la energía incidente.
Es habitual que la espuma acústica se presente en forma de pirámides o alveolos. Con la finalidad de aumentar la superficie de absorción aparente sin aumentar la superficie real ocupada. De este modo, es posible obtener coeficientes de absorción, medidos en condiciones de laboratorio según ISO 354 (cámara reverberante), mayores a 1.
Los materiales para el acondicionamiento son, casi siempre, para la reducción de los niveles de presión sonora reverberante. Y, en consecuencia, la reducción del tiempo de reverberación en salas. Existe una amplia gama de materiales absorbentes del sonido. Estos ofrecen propiedades de absorción dependientes de la frecuencia, la composición, el espesor, el acabado superficial y el método de montaje. Sin embargo, los materiales que tienen un alto coeficiente de absorción sonora suelen ser porosos.
¿Cómo aumentar la absorción acústica a través de la espuma acústica?
Porosidad
Al aumentar la porosidad, también aumenta la absorción a todas las frecuencias. Ya que la penetración de la onda sonora incidente es mayor a medida que se incrementa el grado de porosidad.
A continuación, vemos una gráfica que denota la variación de la absorción en función de la frecuencia de un material absorbente con distintos grados de porosidad:
Un material absorbente poroso es un sólido que contiene cavidades, canales o intersticios donde las ondas sonoras son capaces de entrar a través de ellos. Es posible clasificar los materiales porosos de acuerdo con la capacidad de un fluido externo, como el aire, de circular a través de ellos (Resistividad al flujo del paso del aire, UNE EN 29053). En la siguiente gráfica podemos distinguir los diferentes tipos de poros:
Los poros que están totalmente aislados de sus vecinos se llaman poros cerrados. Ellos tienen efectos sobre algunas propiedades macroscópicas de los materiales. Tales como su densidad aparente, resistencia mecánica y térmica. Los poros cerrados, sin embargo, son mucho menos eficientes que los poros abiertos, en lo referente a la absorción de la energía sonora.
Por otro lado, los poros abiertos tienen un canal continuo de comunicación entre con la superficie externa del cuerpo, y tienen una gran influencia en la absorción del sonido. Un poro abierto puede ser ciego (abierto en solo un extremo) o transparente (abierto en los dos extremos).
Hay que distinguir el concepto de porosidad y rugosidad. Una superficie rugosa no es porosa, a menos que tenga irregularidades que sean más profundas que anchas.
Tipos de materiales absorbentes de espuma acústica
Los materiales absorbentes porosos se pueden clasificar como fibrosos, celulares o granulares.
- Materiales porosos. Se caracterizan por el hecho de que sus superficies permiten que las ondas sonoras penetren en los materiales a través de una multitud de pequeños agujeros o aberturas.
- Los materiales fabricados a partir de Poliuretano y espumas de celdas abiertas. Son algunos ejemplos de materiales celulares.
- Materiales fibrosos. Consisten en una serie de túneles que se forman por los intersticios de las fibras que constituyen el material. Los materiales fibrosos incluyen aquellos elaborados con fibras naturales o sintéticas, tales como fibras de vidrio y fibras minerales.
- Los materiales granulares. Consisten en cuerpos macroscópicos. Relativamente rígidos, entre los que se incluyen algunos tipos de asfalto, el hormigón poroso, la arcilla granular, arena, grava, lino, ceniza y los suelos. Por lo tanto, las propiedades acústicas de los materiales absorbentes granulares son un factor importante en el comportamiento de la propagación del sonido al aire libre.
Espesor del Material
El aumento de la absorción con el espesor se debe a que el camino recorrido por la onda sonora en el interior de un material de mayor grosor es también mayor. Y además, que la velocidad de las partículas de aire en el interior del nuevo tramo de material adquiere valores más elevados.
En la gráfica podemos ver la variación de la absorción en función de la frecuencia para diferentes espesores de un material absorbente. Los valores máximos de absorción tendrán lugar a todas aquellas frecuencias para las cuales el espesor del material sea igual a λ/4, o a un múltiplo impar de este.
Densidad de la espuma acústica
Si la densidad del material es baja, existen poca perdida por fricción y, en consecuencia, la absorción es pequeña. A medida que la densidad va aumentando, se produce un incremento progresivo de absorción hasta llegar a un valor límite, a partir del cual la absorción disminuye, debido a que existe una menor penetración de la onda sonora en el material, es decir, una mayor reflexión de energía.
Desde un punto de vista práctico, los materiales utilizados para acondicionamiento, deberían tener una densidad entre 40-70 kg/m³, no debiendo jamás superar 100 Kg/m³.
Podemos ver más abajo los coeficientes de absorción de una lana de roca de 60 mm de espesor y densidades 40-100 Kg/m3.
Distancia de Material a la pared rígida
Si necesitamos conseguir coeficientes de absorción altos a bajas frecuencias, no es imprescindible hacer uso de materiales gruesos siguiendo la ley λ/4. Podemos utilizar un material de grosor medio y ponerlo a cierta distancia de la pared rígida, sabiendo que la máxima absorción se producirá a la distancia a la cual el material de la pared sea λ/4.
La gráfica muestra el coeficiente absorción de una lana de roca de 30 mm de espesor y 46 kg/m³ montada sobre una pared de hormigón y a una distancia de 50 mm de la pared.
- De membrana o diafragmático
- Simple de cavidad (Helmholtz)
- Múltiple de cavidad(Helmholtz) a base de paneles perforados o ranurados
- Múltiple de cavidad (Helmholtz) a base de listones
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