ES2609411T3 - Absorbente acústico - Google Patents

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Abstract

Absorbente acústico de un material duro, para absorción de ondas acústicas por fricción de flujo viscoso, esencialmente en el intervalo de frecuencia entre 100 y 4000 Hz, que consiste en: - un elemento de panel (3) que tiene rendijas (5) a través del mismo que son mutuamente paralelas, donde la rendija (5) tiene una longitud L, una anchura b, y están separadas a una distancia B entre sí medida desde una línea central de rendijas adyacentes, y - una superficie trasera (7) dispuesta a una distancia d desde el elemento de panel (3), en el que - la relación entre la longitud L y la anchura b es al menos 50, - la anchura b es menos de 0,4 mm, - el panel (3) tiene un espesor t menor de 20 mm, caracterizado por que: la distancia B entre las rendijas (5) adyacentes está entre 5 y 75 mm, y - la distancia d está entre 30 y 500 mm.

Description

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DESCRIPCION
Absorbente acustico
La invencion se refiere a un absorbente acustico para la absorcion de ondas acusticas, tal como se menciona en el preambulo de la reivindicacion 1.
Antecedentes
En diversos tipos de entornos interiores, tal como locales de oficinas, recepciones y salones de recepcion, locales de produccion, salas deportivas y piscinas interiores, patios y aulas, es aconsejable y tambien obligatorio de acuerdo con las regulaciones proporcionar buenas condiciones acusticas en el entorno. Las condiciones acusticas pueden describirse mediante la reverberacion, y para controlar esto, se usan elementos de absorcion acustica, tales como paneles de absorcion acustica unidos a paredes, techos y otras superficies.
Los paneles de absorcion acustica como superficies para la union con paredes y techos de interior vienen en tipos que usan diversos efectos ffsicos para la absorcion de sonido. En primer lugar, existen los llamados absorbentes de fibras. Estos comprenden paneles porosos de fibras minerales (lana de vidrio y mineral), que amortiguan el sonido a medida que las ondas sonoras penetran en el panel, y la energfa de las ondas sonoras se reduce mediante perdidas viscosas en los poros y se absorbe por las fibras como calor.
Ademas, existen absorbentes, que se basan en el principio resonador de Helmholz. Tales paneles incluyen generalmente rendijas o hendiduras, que requieren tejidos de fibra o materiales de fibra porosos detras del panel para obtener una absorcion satisfactoria. Normalmente, se usa un tejido de fibra, pero estos a menudo se combinan con mallas de fibra mas gruesa para obtener una mejor absorcion. En este ultimo caso, el tejido de fibra se integra a menudo como una capa de superficie en la malla de fibra.
Otro tipo de absorbente es un absorbente de membrana. El tipo mas comun es de paneles finos de metal, tal como acero o aluminio, o de plastico, que se monta a una cierta distancia de una pared o techo. Un tipo especial se divulga en la publicacion de patente US 5.719.359. En este caso, el sonido se absorbe a medida que la energfa acustica crea movimiento en una membrana, en la forma de finas tiras. El problema general con los absorbentes de membrana es que el componente resistivo, que hace que funcionen como un absorbente, es pequeno y, ademas, es casi imposible de estimar. Esto se soluciona parcialmente disponiendo las tiras una contra otra, produciendo friccion a medida que se mueven como resultado del sonido.
La publicacion de patente US 4.821.841 divulga un elemento de panel para absorcion de sonido, con un panel con rendijas dispuestas sobre una placa trasera. Las rendijas son de aproximadamente 1,6 a 19 mm de ancho, y el elemento de panel se adapta para disponer el material de fibra en el espacio entre el panel con rendijas y la placa trasera, para obtener la absorcion deseada.
Existen diversas debilidades con tales paneles de absorcion acustica basados en fibras. Una importante es que producen fibras en el entorno en caso de danos o desgaste. Tales fibras se fabrican a menudo de vidrio o piedra fundida, y proporcionan la sensacion de aire seco e irritacion de los vasos respiratorios de personas en tales entornos. Ademas, estas fibras limitan la apariencia de tales placas. Es diffcil mantenerlas limpias ya que requieren un uso mmimo de humedad cuando se limpian, y pueden surgir problemas relacionados con el moldeo y descomposicion, especialmente, en habitaciones expuestas a humedad, tales como cocinas, piscinas interiores y similares.
Otro tipo de panel evita estos inconvenientes usando friccion mediante flujo de aire viscoso para amortiguar las ondas acusticas. Tales paneles conocidos comprenden microperforaciones, es decir, orificios a traves del panel de un diametro menor de 0,5 mm. Estos paneles no dependen de los materiales de fibra. El panel esta dispuesto con una distancia desde una superficie trasera, de tal manera que un espacio de aire se forma entre el panel microperforado y la superficie trasera. A medida que las ondas acusticas golpean el panel, el aire en las perforaciones se obliga a ir de un lado a otro debido a las diferencias de presion que son resultado de las ondas acusticas. Este movimiento tiene como resultado una friccion viscosa, mediante la que la energfa en las ondas acusticas se convierte en calor, por lo que las ondas acusticas se amortiguan.
Tal elemento de panel de absorcion acustica se divulga en la publicacion de patente WO 03001501. Este elemento de panel va destinado al aislamiento acustico de motores de coche y similares, pero tambien puede usarse como elemento de absorcion acustico en edificios. El elemento de panel consiste en un panel con microperforaciones, dispuestas a una distancia de una superficie trasera, con el panel perforado orientado hacia la fuente acustica. Este elemento de panel evita las desventajas de los absorbentes acusticos basados en fibra, tal como se ha descrito antes.
Los paneles microperforados y los papeles metalizados son en muchos casos producidos mediante el laminado de una herramienta con muchas puas pequenas sobre la superficie del papel metalizado. Otros metodos, tal como el
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corte con laser y el moldeo plastico se usan para paneles mas gruesos y para paneles de otros materiales.
El documento WO 00/68039 A1 describe un elemento de proteccion acustica para evitar la propagacion de sonido. Este elemento de proteccion acustica exhibe un panel (1). Las realizaciones con rendijas alargadas tambien se describen.
Se identifica una necesidad en el mercado de nuevos absorbentes que hagan posible el deseo de los arquitectos de una superficie limpia y suave. Con su bajo nivel de perforacion y diseno especial, la presente invencion proporciona una solucion al mercado, que cumple con esta necesidad. Los productos basados en la invencion pueden adaptarse a las necesidades individuales del cliente referentes al acabado de la superficie, la forma y la eleccion de material.
Objeto
El objeto de la invencion es proporcionar un nuevo tipo de absorbente acustico, que evite los inconvenientes antes mencionados de los absorbentes acusticos basados en fibra y que simultaneamente exhiba mejores caractensticas de absorcion y sea menos costoso de producir que muchos absorbentes acusticos basados en microperforaciones. Tambien es un objeto de la invencion abrir nuevos campos de uso y proporcionar ventajas relacionadas con el diseno en comparacion con los absorbentes acusticos conocidos.
La invencion
EL objeto de la invencion se logra mediante un absorbente acustico de acuerdo con la invencion, tal como se describe en la parte caracterizadora de la reivindicacion 1. Las caractensticas adicionales del absorbente acustico aparecen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.
Se ha reconocido que es posible producir otro tipo de absorbente acustico sin materiales de fibra, que proporcione una buena absorcion acustica usando friccion de flujo viscoso. Tal absorbente acustico se obtiene con un absorbente acustico de acuerdo con la invencion, y comprende un elemento de panel con rendijas a traves, elemento de panel que durante el uso esta dispuesto a una distancia desde una superficie trasera, creando un espacio entre el elemento de panel y la superficie trasera. El termino rendija se refiere a rendijas con una anchura minima de rendija menor de 0,45 mm.
En correspondencia a los paneles microperforados, con el absorbente acustico de acuerdo con la invencion, las ondas acusticas se amortiguan mediante friccion de flujo viscoso. Debido a los cambios de presion que resultan de las ondas acusticas, el aire de las pequenas rendijas se obliga a ir de un lado a otro, y la energfa en las ondas acusticas se convierte en calor debido a la friccion del flujo viscoso. Para obtener esta vibracion de aire en las rendijas, la superficie trasera esta a una distancia del elemento de panel, por lo que la presion de aire en el aire entre el elemento de panel y la superficie trasera fluctuara debido a las ondas acusticas que impactan en el elemento de panel y sus rendijas.
El termino elemento de panel en el presente documento se refiere a la parte exterior del absorbente acustico, que constituye una pared o una cubierta o similar enfrente de los alrededores de tal manera que esta dispuesto entre los alrededores y un espacio trasero, espacio trasero que esta al menos parcialmente confinado por el elemento de panel y la superficie trasera mencionada. De esta manera, al usar el termino elemento de panel, no se pretende limitar la forma a una placa moldeada de forma plana. Por tanto, el elemento de panel del absorbente acustico puede moldearse esencialmente para tener una forma arbitraria, por ejemplo, una bola, una varilla o una forma arbitraria mas “organica”, siempre y cuando se asegure el principio del absorbente acustico de acuerdo con la presente invencion.
El elemento de panel del absorbente acustico se fabrica de un material duro, tal como metal, vidrio, ceramica, plastico duro, etc. En el presente documento, por material duro se hace referencia a materiales que son tan duros que su superficie no vibrara esencialmente en relacion con el aire circundante cuando fluctue la presion de aire circundante, o el aire circundante vibre, respectivamente, como resultado de las ondas acusticas. Por tanto, el termino materiales se refiere a materiales que son suficientemente duros para asegurar el modo de funcionamiento de acuerdo con la invencion.
El absorbente acustico de acuerdo con la invencion va destinado principalmente para su uso en paredes y techos y otras superficies de habitaciones de edificios. Sin embargo, tambien puede usarse para amortiguar sonidos de diversas fuentes de ruido, tales como motores, o como absorbente acustico para otras disposiciones, tales como en autobuses o trenes, o en sistemas de ventilacion.
Las caractensticas de absorcion del absorbente acustico de acuerdo con la invencion dependen de diversos parametros. Tales parametros comprenden anchura de rendija, distancia de rendija, espesor del elemento de panel y la distancia entre el elemento de panel y la superficie trasera. En habitaciones con ruido en la forma de palabras, tal como piscinas interiores, zonas de conferencias, locales de oficinas, salones de recepcion y aulas, es aconsejable que el absorbente acustico absorba principalmente sonido con frecuencias en el intervalo del habla, es decir,
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aproximadamente 250 - 4000 Hz. En tales habitaciones, la comunicacion hablada es importante, y de esta manera el uso de absorbentes acusticos para optimizar la reverberacion es importante. Las altas frecuencias se absorben normalmente de manera suficiente mediante otras partes del interior, tal como los muebles, cortinas, personas y alfombras. Los parametros mencionados pueden establecerse de esta manera de manera que el absorbente acustico absorba especialmente bien a frecuencias bajas y medias. El absorbente acustico se adaptara preferentemente para absorber en el intervalo de frecuencia entre 100 y 2000 Hz, y tambien puede adaptarse para absorber en el intervalo de frecuencia entre 100 y 4000 Hz.
Ejemplo
A continuacion, se presenta un ejemplo de una realizacion de un absorbente acustico de absorcion de sonido de acuerdo con la invencion, en referencia a los dibujos, donde
la Figura 1 ilustra un dibujo de principio de un absorbente acustico de acuerdo con la invencion;
la Figura 2 ilustra una comparacion de las caractensticas de absorcion de un panel de absorcion acustica
conocido con microperforaciones y un absorbente acustico de acuerdo con la invencion; y
la Figura 3 es una forma mas arbitraria del elemento de panel de un absorbente acustico de acuerdo con la
invencion.
La Figura 1 es un dibujo de principio de un absorbente acustico 1 de acuerdo con la invencion, que comprende un elemento de panel 3 con rendijas 5, dispuesto a una distancia de una superficie trasera 7. De los cuatro parametros antes mencionados, la Figura 1 indica la anchura b de la rendija, la distancia B entre las lmeas centrales de rendijas 5 adyacentes, el espesor t del elemento de panel 3 y la distancia d entre el elemento de panel 3 y la superficie trasera 7. El dibujo en la Figura 1 solo ilustra el principio del diseno, y se diferencia de una realizacion genuina de un absorbente acustico de acuerdo con la invencion.
La anchura de rendija b es preferentemente menor de 0,4 mm. Las anchuras de rendija mayores que esto produciran una pobre absorcion mediante friccion de flujo viscoso. Ventajosamente, la anchura de rendija b es menor de 0,3 mm. La distancia entre el elemento de panel 3 y la superficie trasera 7 esta preferentemente entre 30 y 500 mm. Esta distancia tiene influencia en el intervalo de frecuencia para el que absorbe el absorbente acustico, ya que mayores distancias tienen como resultado una menor absorcion de frecuencia. Para obtener una absorcion deseada en un intervalo del habla, una distancia de 30 a 150 mm sera adecuada. Si alguien desea incluso una menor absorcion de frecuencia, esta distancia puede elevarse a aproximadamente 500 mm. El espesor del elemento de panel 3 y por tanto la profundidad de la rendija 5, es ventajosamente como maximo 20 mm, y preferentemente como maximo 10 mm. Esto se relaciona tanto con el espectro de absorcion como con el aspecto de coste. Con un elemento de panel mas grueso, se obtendra un espectro de absorcion mas estrecho, algo que se desea evitar, ya que lo que se desea es un absorbente acustico que absorba en un intervalo de frecuencia amplio. Ademas, es mas barato de producir con elementos de panel mas finos.
Cada absorbente acustico 1 en la Figura1 puede tener un area superficial en la region desde entre aproximadamente 600 x 600 mm y 1200 x 1800 mm, pero tambien puede moldearse con otros tamanos. Los absorbentes acusticos 1 pueden tener formas cuadradas o rectangulares, que seran adecuadas para las paredes o techos opuestos, por ejemplo, pero tambien pueden producirse con otras formas esencialmente arbitrarias. El moldeo del absorbente acustico se limitara principalmente ya que existe un espacio esencialmente confinado detras del elemento de panel cuya extension se define al menos mediante el elemento de panel y la superficie trasera antes mencionada.
La relacion entre la longitud L de las rendijas 5 y la anchura de rendija b es ventajosamente al menos 50 y preferentemente al menos 100. Para lograr las ventajas relacionadas con la produccion de las rendijas en lugar de orificios, las rendijas deben tener una cierta longitud minima ya que esto reducira el numero de etapas de trabajo durante la produccion.
La Figura 2 muestra el resultado de una comparacion de las caractensticas de absorcion de un panel de absorcion acustica con microperforaciones y un absorbente acustico de acuerdo con la invencion. El panel de absorcion acustica con microperforaciones se conoce bajo el nombre de Gema Ultramicro®, y tiene microperforaciones de 0,45 mm de diametro. Las caractensticas de este producto se miden y se estiman. Tal como aparece a partir de la Figura 2, las mediciones concuerdan bien con las estimaciones. Las mediciones se realizaron en una camara de reverberacion, de acuerdo con la norma ISO 354. Las estimaciones se realizaron con el software WinFLAG™. Para el absorbente acustico de acuerdo con la invencion, en este caso de una forma plana/de placa, llamado DeAmp, se estimaron las caractensticas tal como se presentan en la Figura 2. Otras variaciones de los absorbentes acusticos DeAmp se han medido tanto con muestras grandes como pequenas, y los ensayos concuerdan bien con las estimaciones. El absorbente acustico DeAmp tiene anchuras de rendija de 0,2 mm, y ambos absorbentes acusticos tienen una distancia entre el elemento de panel y la superficie trasera de 200 mm. Tal como aparece a partir de la Figura 2, el absorbente acustico de acuerdo con la invencion tiene una mayor y mas amplia curva de absorcion que el panel de absorcion acustica Gema Ultramicro®. Ademas, ambos tienen su intervalo de absorcion primario en el intervalo de frecuencia entre aproximadamente 100 y 1000 Hz. Las mediciones para Gema Ultramicro® en el intervalo agudo exhiben una mayor absorcion de lo estimado. Esto se debe a la absorcion de superficie, que no se
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La comparacion antes descrita en referencia a la Figura 2 ilustra que el absorbente acustico de acuerdo con la invencion absorbe el sonido mejor que el producto mencionado con microperforaciones para el mismo intervalo de frecuencia.
Para lograr una caractenstica de absorcion mejor, es decir, una curva de absorcion mayor y/o mas amplia (Figura 2) es posible disponer uno o mas elementos de panel adicionales con rendijas entre la superficie trasera y el elemento de panel antes descrito. Este u otros elementos de panel pueden tener diferentes anchuras de rendija, distancias entre las rendijas y espesores de panel. De esta manera, es posible disenar un absorbente acustico de acuerdo con la invencion con caractensticas de absorcion deseadas.
Tambien es posible disponer otros tipos conocidos de absorbentes acusticos entre el elemento de panel y la superficie trasera para lograr las caractensticas de absorcion deseadas.
El absorbente acustico de acuerdo con la invencion y especialmente su elemento de panel puede producirse ventajosamente de metal, tal como aluminio o acero, u otros materiales duros, tal como vidrio, ceramica, piedra o plastico duro. Tambien es posible fabricar el absorbente acustico en ciertos tipos de madera o compuestos de estos materiales mencionados. El amplio intervalo de materiales posibles produce grandes posibilidades de variacion para la apariencia del absorbente acustico. Por tanto, este puede adaptarse a diversos tipos de habitaciones y estilos. Ademas, es posible el uso de elementos de panel para superficies distintas de los techos y paredes. Por ejemplo, pueden moldearse como espejos o asociarse con ventanas.
El elemento de panel del absorbente acustico puede fabricarse de diferentes maneras, dependiendo de la eleccion de materiales y los diversos parametros. Para metales, el corte con laser de las rendijas en el elemento de panel es una manera rapida y barata de fabricacion. Otra manera es realizar elementos de panel menores, y montar estos con una distancia entre sf que se corresponde con la anchura de rendija deseada. Esto es posible tanto para metales como para vidrio, pero sera mas apropiado donde el corte con laser no se use. Para absorbentes acusticos en plastico, el moldeo sera una manera rentable de fabricacion.
Estos metodos de produccion proporcionan una gran flexibilidad para el diseno. Por ejemplo, las rendijas pueden formarse como un patron en zigzag, en lugar de ser recto como la Figura 1. Un patron en zigzag da como resultado una longitud mayor de la rendija y mejores propiedades de absorcion. Las rendijas tambien pueden tener la forma de letras u otras formas arbitrarias.
Para rendijas que son esencialmente y mutuamente paralelas a rendijas adyacentes, tal como rectas, con forma de onda, o rendijas en forma de zigzag, la distancia apropiada entre las rendijas, es decir, la distancia entre las lmeas centrales de rendijas adyacentes, esta ventajosamente entre 5 y 75 mm.
En general, para rendijas de forma arbitraria, tal como rendijas moldeadas como letras u otros patrones, por ejemplo, un nivel de perforacion en el elemento de panel menor del 3 % es ventajoso.
La Figura 3 ilustra un ejemplo de una forma mas arbitraria del elemento de panel 3 de lo que se muestra en la Figura 1. Tal como aparece a partir de la Figura 3, el elemento de panel 3 tambien puede tener una distancia variable respecto a la superficie trasera 7, debido a la forma del elemento de panel. El elemento de panel ilustrado tiene rendijas 5 paralelas y rectas. Tal como se menciona, estas podnan haber tenido una forma mas arbitraria, tal como letras u otros patrones.
Debido a las pequenas anchuras b de las rendijas en el panel 3, las rendijas 5 seran apenas visibles. Por tanto, los elementos de panel 1 destacan como superficies claras y lisas. Ademas, el bajo nivel de perforacion provoca que los elementos reflejen mucha de la luz que cae sobre ellos, algo que hace que sean muy adecuados para el uso en techos falsos, donde a menudo es aconsejable reflejar la luz.
Una gran ventaja del absorbente acustico de acuerdo con la invencion es que tolera el agua. Por tanto, puede lavarse facilmente. Este puede lavarse con un limpiador a alta presion, una caractenstica que es muy aconsejable en entornos como por ejemplo habitaciones expuestas a humedad, piscinas interiores, cocinas comerciales y mataderos. El lavado es a menudo un problema para los absorbentes basados en fibra, ya que pueden surgir problemas relacionados con la descomposicion y el moldeo si estan expuestos a humedad.
Los absorbentes acusticos de acuerdo con la invencion pueden fabricarse ventajosamente como paneles, adaptados para montarse directamente sobre una pared existente, por lo que la pared existente funciona como la superficie trasera. Los techos falsos pueden fabricarse como estuches con abrazaderas, usando sistemas de suspension estandarizados independientes de la placa trasera. Como alternativa, el absorbente acustico puede fabricarse para comprender tanto el elemento de panel con rendijas como una placa montada trasera adicional.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Absorbente acustico de un material duro, para absorcion de ondas acusticas por friccion de flujo viscoso, esencialmente en el intervalo de frecuencia entre 100 y 4000 Hz, que consiste en:
    - un elemento de panel (3) que tiene rendijas (5) a traves del mismo que son mutuamente paralelas, donde la rendija (5) tiene una longitud L, una anchura b, y estan separadas a una distancia B entre sf medida desde una lmea central de rendijas adyacentes, y
    - una superficie trasera (7) dispuesta a una distancia d desde el elemento de panel (3), en el que
    - la relacion entre la longitud L y la anchura b es al menos 50,
    - la anchura b es menos de 0,4 mm,
    - el panel (3) tiene un espesor t menor de 20 mm, caracterizado por que:
    la distancia B entre las rendijas (5) adyacentes esta entre 5 y 75 mm, y
    - la distancia d esta entre 30 y 500 mm.
  2. 2. Absorbente acustico de acuerdo con la reivindicacion 1 la anchura (b) de las rendijas (5) es al menos 100.
  3. 3. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de espesor maximo (t) del elemento de panel (3) es 10 mm.
  4. 4. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de anchura (b) de las rendijas (5) es menos de 0,3 mm.
  5. 5. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de elemento de panel (3) comprende madera.
  6. 6. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende esencialmente vidrio o acnlico, y se adapta para el uso como parte de una implementacion transparente.
  7. 7. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las rendijas (5) se fabrican mediante el uso de laser.
  8. 8. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las rendijas (5) se crean mediante elementos de panel (3) separados que estan dispuestos adyacentes entre sf con espacios correspondientes a las rendijas (5).
  9. 9. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material duro se elige a partir de: metal, vidrio, plastico duro o compuestos de los mismos.
  10. 10. Absorbente acustico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las rendijas (5) se proporcionan en una de las siguientes formas: recta, con forma de onda o en forma de zigzag.
    , caracterizado por que la relacion entre la longitud (L) y las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el
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