WO2006021605A1 - Unidades de inserción microperforadas para su uso como absorbentes acústicos. - Google Patents

Unidades de inserción microperforadas para su uso como absorbentes acústicos. Download PDF

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WO2006021605A1
WO2006021605A1 PCT/ES2005/070082 ES2005070082W WO2006021605A1 WO 2006021605 A1 WO2006021605 A1 WO 2006021605A1 ES 2005070082 W ES2005070082 W ES 2005070082W WO 2006021605 A1 WO2006021605 A1 WO 2006021605A1
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microperforated
mesh
panels
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Jaime PFRETZSCHNER SÁNCHEZ
Pedro Cobo Parra
Francisco SIMÓN HIDALGO
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84—Sound-absorbing elements

Definitions

  • porous or fibrous materials are normally used capable of absorbing the unwanted incident acoustic energy in the range of medium and high frequencies (approximately from 200 Hz).
  • these types of devices made with these materials which have rough surfaces and open pores are not the most appropriate for health requirements (they are considered carcinogens and also absorbers of all types of dust and bacteria) and / or cleaning (white cameras), as well as in other cases in which their presence should not be relevant and should pass as unnoticed as possible even being transparent optically.
  • it is acoustically conditioning spaces with extreme technical requirements such as the nozzles of aviation engines, etc., where classic absorbent acoustic materials are not viable.
  • the traditional absorbents mentioned above need relatively large thicknesses to effectively absorb in the regions of the acoustic spectrum of low and medium frequencies.
  • the acoustic absorption is a consequence of the acoustic resistance to the air flow of the system (mainly of the reactive type) and a low mass reactance.
  • the energy losses are due to the effects of thermal and viscous gradients that occur in the perforations to the passage of the acoustic wave, in this case essentially the resistive part of the characteristic acoustic impedance of the material.
  • the sound absorption frequency band in a specific microperforated panel depends essentially on the diameter of the perforations, the thickness of the panel, the percentage of perforation thereof (total area of the perforations / area of the panel surface), as well as the space of air enclosed between the panel and the rigid rear structure on which it rests.
  • microperforated panels has been limited to panels for making false ceilings with absorbent acoustic properties, which among its advantages include: reduction of risks in enclosures with high health conditions; cleaning possibilities; mechanical sensitivity during assembly and installation; physiological effects due to the abrasion and dispersion of the fibers, etc.
  • Pat. N 0 6,617,002 Microperforated polymeric film for sound absorption and sound absorb using same.
  • the films are of the order of 100 ⁇ m, which really constitutes a handicap against their resistance to external agents (easy rupture, delicate handling, difficult cleaning since these pores quickly fill up with the environmental dust, etc. ), in addition to its mechanical fragility.
  • a microperforated acoustic panel consists in obtaining a resistance to adequate air flow through a certain number of perforations with diameters less than 1 mm. and drilling percentages in the order of 1 -10%.
  • Behind the panel must have an air cavity that acts in these conditions as a vibrating mass - spring system capable of absorbing a relatively wide band of frequencies of the incident acoustic energy.
  • Said frequency band can be conveniently extended by simply having several panels in parallel with intermediate air spaces calculated ad hoc. They can also an extension of the frequency band to be absorbed is obtained by simply curving the microperforated panel or the wall that constitutes the air cavity.
  • the selection of the configuration of the holes not only determines the range of frequencies to be absorbed but also the efficiency of the absorbers in that range.
  • the panels can be rigid, in which case the theories of Maa must be applied; but they can also be flexible, taking this situation into account in the calculation of membrane-induced vibrations, which give rise to supplementary absorption.
  • the present invention consists in the design and construction of small mechanical devices (MIUs) that can be inserted very easily and comfortably in any panel that covers a more or less reflective surface (separated from it a certain space) in such a way that allow its transformation into an absorbent device to the incident sound on it.
  • MIUs small mechanical devices
  • This type of panels, thus treated, are applicable both in public or private use rooms (building acoustics, conference and concert halls, ...); They can also be of great application in vehicles (car roofs, airplane cabins, ...), in enclosures where cleaning plays a fundamental role (hospital rooms, operating rooms, food preparation rooms, white microelectronic research chambers ,. ..), etc., since they can be cleaned with detergents or other antibacterial media
  • Films made with perforated polymers, with perforations of the order of 4 to 20 mils (100 ⁇ m - 0.5 mm) can be filled with dirt, dust, etc. especially for the smaller diameters, and given the extreme thinness of the film (50 ⁇ m typical) its cleaning is highly difficult, in the case that it can be done.
  • the object of the present invention is to simplify and reduce alternative absorbent acoustic systems based on the use of surfaces formed with submillimeter pores.
  • the absorbent surface by another meshing of a unit cell of notably larger dimensions, in which a set of sub-millimeter pores would be concentrated in its nodes, calculated in such a way that its resulting perforation percentage is equivalent to the previous one.
  • Figure 3 schematizes the principle of operation of the invention: it is mainly about replacing the perforated panel on the left (fig. 3a) of numerous sub-millimeter perforations, of expensive and sophisticated technology when it must be metallic, ceramic, glass etc., on the right (fig. 3b) in which a small number of large perforations covered with a mesh (metal, plastic, etc.) whose light is equivalent to the diameter of the perforations of fig. 3a and so that the percentage of perforation provided by all of these "microperforated insertion units" (MIU) is equivalent to that of the first situation (figure 3a).
  • MIU microperforated insertion units
  • Figures 1 and 2 show examples of fixing the meshes to the plates or surfaces to be treated.
  • the arrangement of Figure 1b is ideal when the surface to be acoustically conditioned is of reduced thickness, as is the case of a metal plate of thickness less than a millimeter, or pre-molded covers of fabrics or plastics impervious to the flow of air used in cabins of vehicles, etc.
  • the case of Figure 1c is specially designed when the surface to be treated is flaccid, such as for example interior plastic cover fabrics. In these cases, the submillimeter mesh is attached to an adhesive circular crown that can be glued over the holes made in the cover.
  • the arrangement of Figure 2 is applicable to the case of panels of appreciable thicknesses, such as false plaster ceilings, vertical panels of partial separation of enclosures, screen screens etc., in which the neck of the "MIU" is embedded in the housings. of the perforations previously made in the panels.
  • the length of the cavity can be regulated by means of the lower cylinder that has one of its bases closed, which makes it possible to tune the resonance frequency of the system. Different lengths will allow to form spectra of controlled bandwidth, through an adequate selection of the respective resonance frequencies.
  • the "MIUs" of Figure 1 can be installed in thin or very thin panels, if a riveting device is available, in the manner and shape of those used in automatic closures of clothing, where the lower end of the cylinder opens and folds over the panel or fabric.
  • Figure 2 presents the case in which MIUs are installed in spaces whose cavities are of great magnitude (suspended ceilings, vertical partial separation panels, etc.) and hinder the tuning of the desired frequency band .
  • the closed mobile cylinder can be moved so that the air cavity after the desired value can be adjusted.
  • the total absorption bandwidth can be significantly increased and adapted to the different ambient noise conditions to be mitigated, without more than tuning in groups the different MIUs, adequately varying the length of the cylinders that make up the cavities.
  • Figure 1a-1 Plant a MIU on a bearing plate in which a perforation has been performed that is coated with a submillimeter mesh
  • Figure 1a-2 Cut of a MIU on a bearing plate in which a perforation has been performed that is coated with a sub-millimeter mesh.
  • Figure 2 MIU whose maximum frequency absorption of the spectrum can be tuned by varying the length of the cavity by means of the adequate displacement of the closed tube.
  • Figure 3a Microperforated panel for hundreds of holes or thousands of submillimeter perforations.
  • Figure 4. In a continuous line, the variation of the acoustic absorption coefficient is shown as a function of the frequency, obtained experimentally in a standing wave tube, of a MIU formed by a 0.5mm thick and 30mm diameter plate with a 5mm diameter hole covered with a 100 ⁇ m mesh of light, resulting in a drilling coefficient of 0.81%. 5 cm air cavity between the MIU and the rigid bottom of the standing wave tube.
  • the absorption spectrum theoretically calculated for the MIU parameters described above is presented in dashed lines.
  • Figure 5. In a continuous line, the variation of the acoustic absorption coefficient is presented as a function of the frequency, obtained experimentally in a standing wave tube, of a MIU formed by a 0.5mm thick and 100mm diameter plate with 28 6mm diameter holes covered with a 35 ⁇ m mesh of light, resulting in a drilling coefficient of 1.31%. 20cm air cavity between the MIU and the rigid bottom of the standing wave tube.
  • Example of embodiment of the invention In the following examples (figures 4, 5) the absorption spectra obtained with different devices measured experimentally in an impedance tube (Kundt tube) are presented, according to the procedure standardized in ISO Standard 10534 Part. 1/2 "Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes". The absorption thus measured, corresponds to normal acoustic incidence on the surface of the sample, whose results will show an absorption spectrum with a maximum (which depends on the characteristics of the microperforated material, and the air cavity between it and the rigid wall of the tube) followed by a minimum repeating this sequence for higher frequencies of the excitation signal.
  • the bell of the first maximum absorption is as wide as possible, that its maximum value reaches values of the absorption coefficient ⁇ 1 and that at frequencies lower and higher than that corresponding to ⁇ «1 in which the coefficient Absorption takes values of 0.4, are separated in the largest possible range, as in the case of Figure 5.

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Abstract

El objeto de la presente patente consiste en el diseño y realización de materiales y dispositivos absorbentes a una onda acústica alternativos a los materiales fibrosos o porosos y con características de absorción acústica análogas o superiores a los materiales microperforados. Los dispositivos incorporan mallas o elementos acústicos similares con luces submilimétricas, pudiéndose insertar de manera sencilla, en las superficies expuestas a Ia onda sonora. Las características del espectro de absorción resultante dependen del adecuado diseño de los mismos: luz de la malla, número de elementos a insertar para una superficie de área determinada, tamaño de la cavidad posterior (con posibilidad de regulación individual), etc. Los dispositivos presentan excelentes propiedades mecánicas que permiten de forma sencilla su instalación y posterior limpieza sin pérdida de sus características acústicas, lo que les hacen idóneos para los tratamientos acústicos en los que Ia higiene, limpieza, y/o situaciones extraordinarias de uso son primordiales.

Description

Título
UNIDADES DE INSERCIÓN MICROPERFORADAS PARA SU USO COMO
ABSORBENTES ACÚSTICOS.
Sector de Ia técnica
Acústica, edificación, vehículos de transporte rodado y aéreo, ruido industrial, medio ambiente,....
Estado de Ia técnica Para el acondicionamiento acústico de los más variados tipos de recintos, se utilizan normalmente materiales porosos o fibrosos capaces de absorber Ia energía acústica incidente indeseada en el margen de frecuencias medias y altas (aproximadamente a partir de 200 Hz).
En ciertos casos, este tipo de dispositivos realizados con estos materiales, que presentan superficies rugosas y de poros abiertos no son los mas apropiados ante requisitos de salubridad (se consideran carcinógenos y además absorbentes de todo tipo de polvo y bacterias) y/o de limpieza (cámaras blancas), así como en otros casos en que su presencia no debe ser relevante debiendo pasar Io más desapercibido posible siendo incluso transparentes ópticamente. En otras ocasiones se trata de acondicionar acústicamente espacios con extremados requisitos técnicos como son las toberas de los motores de aviación, etc., en donde los materiales acústicos absorbentes clásicos son inviables.
ítem más, los absorbentes tradicionales mencionados anteriormente necesitan espesores relativamente grandes para absorber eficazmente en las regiones del espectro acústico de bajas y medias frecuencias.
Por otra parte, el problema de Ia absorción en bajas frecuencias ha sufrido un importante incremento durante los últimos años no solo en los campos de Ia acústica arquitectónica y de Ia edificación, sino también en el control del ruido. Así como las frecuencias medias y altas del espectro de ruido se pueden controlar por medio de los silenciadores porosos clásicos, en muy bajas frecuencias, estos silenciadores requieren unos grandes espesores de las cubiertas acústicas, con Io que además ello supone pérdidas de caudal en Ia rugosidad del tratamiento. Por tanto, resultaría ideal Ia consecución de un material absorbente libre de materiales porosos o fibrosos, que produjera unas altas pérdidas de inserción en el rango de muy bajas frecuencias, bien en forma pasiva o activa mediante Ia inserción de un sistema de Control Activo del Ruido CAR. A su vez es deseable una alta estabilidad y limpieza del mismo sin menoscabo de sus propiedades acústicas.
La mayoría de los sistemas absorbentes anteriores se fundamentan en Ia utilización de paneles microperforados como los propuestos teóricamente por D.Y. Maa desde los años 80 del pasado siglo (D.Y. Maa, Potential of microperforated panel absorbers, J. Acoust. Soc. Am. 104 (5), Nov 1998, 2861 - 2866).
En este tipo de paneles, Ia absorción acústica es una consecuencia de Ia resistencia acústica al flujo de aire del sistema (fundamentalmente de tipo reactivo) y una baja reactancia de masa. En los materiales microperforados (Microperforated Panels MPP), las pérdidas energéticas son debidas a los efectos de los gradientes térmicos y viscosos que se producen en las perforaciones al paso de Ia onda acústica, actuando en este caso fundamentalmente Ia parte resistiva de Ia impedancia acústica característica del material. La banda de frecuencias de absorción sonora en un determinado panel microperforado depende esencialmente del diámetro de las perforaciones, del espesor del panel, del porcentaje de perforación del mismo (área total de las perforaciones / área de Ia superficie del panel), así como del espacio de aire encerrado entre el panel y Ia estructura rígida posterior en Ia que se apoya.
Desde los años 90 se vienen empleando con éxito este tipo de absorbentes en ciertas construcciones y situaciones restringidas en las que Ia utilización de los materiales absorbentes clásicos son inviables por causas técnicas o de salubridad
Las principales restricciones de estos absorbentes acústicos son sus costes debidos a Ia dificultad de perforar las mas variadas superficies y materiales
(metal, vidrio, metacrilatos, cerámicas, etc.) con agujeros cuyos diámetros son submilimétricos, que pueden variar entre 0.06 mm hasta 1 mm, con porcentajes de perforación variables entre el 1 y 30%, Io que comportaría en muchas ocasiones cientos de perforaciones por decímetro cuadrado, o bien en el caso de láminas flexibles, Ia necesidad de utilizar una cubierta protectora a su vez también perforada.
En Ia actualidad el uso de paneles microperforados se ha limitado a paneles para confeccionar falsos techos con propiedades acústicas absorbentes, que entre sus ventajas incluyen: disminución de riesgos en recintos con altas condiciones de salubridad; posibilidades de limpieza; sensibilidad mecánica durante el montaje e instalación; efectos fisiológicos debidos a Ia abrasión y dispersión de las fibras, etc.
En este sentido, sólo hemos encontrado las siguientes patentes en Ia oficina de patentes de EEUU.:
1. Pat. N0 6.617.002 Microperforated polymeric film for sound absorption and sound absorber using same.
2. Pat. N0 6.598.701 Shaped microperforated polymeric film sound absorbers and methods of manufacturing the same
3. Pat. N0 5.740.649 False ceiling (1998), Fuchs et Al.
En todas ellas se trata de las características absorbentes de falsos techos realizados a partir de películas plásticas muy delgadas microperforadas, mostrando su idoneidad como materiales acústicos absorbentes de banda ancha carentes de materiales fibrosos (lanas minerales, etc.) que son perjudiciales para Ia salud.
4. Patente internacional WO 02/03375 A1 (10.01.2002) "Shaped microperforated polymeric film sound absorbers and methods of manufacturing the same" de K.B. Word y P.A. Martinson, en Ia que se describen las propiedades acústicas absorbentes de una película fina de plástico y el proceso para su fabricación. La patente incluye las gráficas de los espectros de absorción acústica obtenibles con este procedimiento.
En todas ellas, las películas son del orden de las 100 μm, Io que realmente constituye un handicap frente a su resistencia a agentes exteriores (fácil ruptura, manejo delicado dificultad de limpieza dado que estos poros se colmatan rápidamente con el polvo ambiental, etc.), además de su fragilidad mecánica.
Se debe hacer notar que las curvas de absorción acústica en función de Ia frecuencia que se obtienen con el procedimiento reivindicado en Ia presente patente son perfectamente equivalentes a las propugnadas por los mencionados autores.
Descripción de Ia invención.
- Breve descripción de Ia invención. El principio de funcionamiento de un panel acústico microperforado consiste en obtener una resistividad al flujo de aire adecuada a través de un determinado número de perforaciones con diámetros inferiores a 1 mm. y porcentajes de perforación en el orden del 1 -10%. Detrás del panel se debe disponer de una cavidad de aire que actúa en estas condiciones como un sistema vibrante masa - muelle capaz de absorber una banda relativamente ancha de frecuencias de Ia energía acústica incidente. Dicha banda de frecuencias puede ampliarse convenientemente sin más que disponer en paralelo de varios paneles con espacios intermedios de aire calculados ad hoc. También pueden obtenerse una ampliación de Ia banda de frecuencias a absorber sin más que curvar suavemente el panel microperforado o Ia pared que constituye Ia cavidad de aire.
En particular, Ia selección de Ia configuración de los agujeros (diámetro y número) no solo determina el margen de frecuencias a absorber sino también Ia eficacia de los absorbentes en ese rango.
Los paneles pueden ser rígidos, en cuyo caso se debe aplicar las teorías de Maa; pero también pueden ser flexibles, debiendo tener en cuenta esta situación en el cálculo de vibraciones inducidas por membranas, que dan lugar a una absorción suplementaria.
En todas estas situaciones se requiere disponer de sofisticadas tecnologías para perforar los paneles de los más variadas constituciones, operaciones que resultan caras dado que se trata de situaciones muy específicas y que en el caso de estos agujeros submilimétricos deben recurrirse a perforadoras especiales, láser, chorros de agua a presión etc., que dependerán del tipo de material a taladrar.
La situación anterior quizá es Ia responsable del uso restringido de este tipo de materiales.
Parecería muy conveniente reemplazar esta complicada tecnología por un sistema de sencilla aplicación que facilite Ia realización a priori del material de partida, o bien acondicionar a posteriori el tratamiento de superficies ya implementadas, en aras de un incremento controlado de su absorción acústica.
El presente invento consiste en el diseño y construcción de unos pequeños dispositivos mecánicos (MIUs) que pueden insertarse de manera muy fácil y cómoda en cualquier panel que recubra una superficie mas o menos reflectante (separado de Ia misma un cierto espacio) de tal forma que permita su transformación en un dispositivo absorbente al sonido incidente sobre el mismo. Este tipo de paneles, así tratados, son de aplicación tanto en recintos de uso público o privado (acústica de Ia edificación, salas de conferencias y conciertos,...); también pueden ser de gran aplicación en vehículos (techos de automóviles, cabinas de aviones,...), en recintos donde Ia limpieza juega un papel fundamental (habitaciones hospitalarias, quirófanos, salas de preparación de alimentos, cámaras blancas de investigación microelectrónica,...), etc, ya que pueden limpiarse con detergentes u otros medios antibacterianos
Presenta Ia ventaja de su escaso peso y volumen frente a materiales fibrosos, Io que permite desarrollar dispositivos CAR de reducidos espesores, de vital importancia en donde Ia utilización del volumen y espacio juega un papel primordial en el diseño de un recinto, habitáculo, etc.
En los paneles microperforados clásicos, normalmente Ia distribución de las perforaciones se realiza de forma regular sobre Ia totalidad de Ia superficie considerada hasta alcanzar el porcentaje de perforación adecuado al diámetro de los agujeros, espacio de aire posterior y amplitud y frecuencia de Ia banda central del espectro a absorber.
Por el contrario, y según los estudios realizados por los autores, Ia distribución regular de perforaciones submilimétricas puede sustituirse por pequeñas distribuciones de perforaciones concentradas y separadas entre sí en mayores intervalos, de forma que el resultado de los espectros de absorción sean exactamente equivalentes en ambos casos.
Los films realizados con polímeros perforados, de perforaciones del orden de 4 a 20 mils (100 μm - 0.5mm) pueden colmatarse con Ia suciedad, polvo etc. especialmente para los diámetros menores, y dada Ia extrema delgadez del film (50 μm típica) su limpieza resulta altamente dificultosa, en el caso que pueda efectuarse.
Otro aspecto a destacar es que en los MPP Ia máxima eficacia de los mismos se obtiene cuando el espesor del panel es idéntico al diámetro de las perforaciones, mientras que en los MIU propuestos Ia absorción total no varia fundamentalmente aunque el espesor del panel se incremente en un factor diez, Io que permite Ia inserción de los dispositivos en casi cualquier tipo de panel o cubierta.
La invención es susceptible de varias modificaciones y formas alternativas por Io que los dibujos y explicaciones que se incluyen en esta patente son a guisa de ejemplo. Se debe entender que Ia intención de éstos, no se limita a los ejemplos descritos, sino todo Io contrario; Ia intención es cubrir todas las modificaciones, equivalencias y alternativas que concuerdan con el espíritu y propósito de Ia invención como se define en las reivindicaciones.
Descripción detallada de Ia invención. El objeto del presente invento consiste en simplificar y abaratar los sistemas acústicos absorbentes alternativos basados en Ia utilización de superficies conformadas con poros submilimétricos.
También permite sustituir el mallado de perforaciones requerido (conjunto de perforaciones generalmente formando una cuadrícula), al objeto de tener el coeficiente de perforación necesario (usualmente menor del 10%), sobre toda
Ia superficie absorbente, por otro mallado de celda unitaria de dimensiones notablemente mayores, en las que en sus nudos se concentraría un conjunto de poros submilimétricos, calculados de forma tal que su porcentaje de perforación resultante sea equivalente al anterior.
Ello se consigue sustituyendo el complicado proceso de perforación submilimétrica de múltiples perforaciones, (que requiere en general de una sofisticada alta tecnología), por un número mucho menor de perforaciones con diámetros dentro del rango de los milímetros o centímetros; perforaciones que posteriormente se cubren con mallas submilimétricas de fácil adquisición (y coste reducido) en el mercado industrial. Existen mal lados que van desde las 25 μm hasta el mm de luz, y con ellos pueden conformarse dispositivos como los de las figuras 1 y 2 con los que se cubrirán los agujeros perforados sobre el material de partida, o bien sobre los recubrimientos existentes como sucede con los falsos techos de escayola, paneles laterales o perimetrales en recintos y capotajes para el aislamiento al ruido en maquinarias, paneles en aviones y vehículos automotores (coches camiones, etc), separaciones transparentes (al modo de paramentos de vidrio) en recintos, en los que se desee mantener una distribución paisajista. En el terreno industrial, estos dispositivos pueden disponerse en el interior de silenciadores y reductores del nivel sonoro.
La figura 3 esquematiza el principio de funcionamiento del invento: se trata fundamentalmente de sustituir el panel perforado de Ia izquierda (fig. 3a) de numerosas perforaciones submilimétricas, de costosa y sofisticada tecnología cuando éste deba ser metálico, cerámico, de vidrio etc., por el de Ia derecha (fig. 3b) en el que un reducido número de grandes perforaciones cubiertas con una malla (metálica, plástica, etc.) cuya luz sea equivalente al diámetro de las perforaciones de Ia fig. 3a y de forma que el porcentaje de perforación proporcionado por Ia totalidad de estas "unidades de inserción microperforadas" (MIU - Microperforated Insertion Units) equivalga al de Ia primera situación (figura 3a).
Las figuras 1 y 2 muestran ejemplos de fijación de las mallas a las placas o superficies a tratar. La disposición de Ia figura 1 b es idónea cuando Ia superficie a acondicionar acústicamente es de reducidos espesores, como es el caso de una plancha metálica de espesor inferior al milímetro, o bien cubiertas premoldeadas de tejidos o plásticos impermeables al flujo de aire utilizados en cabinas de vehículos, etc. El caso de Ia figura 1c está especialmente diseñado cuando Ia superficie a tratar es flácida como por ejemplo telas plásticas de recubrimiento de interiores. En estos casos Ia malla submilimétrica va adherida a una corona circular adhesiva que puede pegarse sobre los agujeros practicados en Ia cubierta. La disposición de Ia figura 2 es aplicable al caso de paneles de espesores apreciables, como falsos techos de escayola, paneles verticales de separación parcial de recintos, mamparas pantallas etc., en los que el cuello de Ia "MIU" queda embutido en los alojamientos de las perforaciones realizadas previamente en los paneles. En este caso Ia longitud de Ia cavidad puede regularse mediante el cilindro inferior que tiene cerrado una de sus bases, Io que permite sintonizar Ia frecuencia de resonancia del sistema. Distintas longitudes permitirán conformar espectros de anchura de banda controlada, a través de una adecuada selección de las respectivas frecuencias de resonancia.
Eventualmente, las "MIUs" de Ia figura 1 pueden ser instaladas en paneles delgados o muy delgados, si se dispone de un dispositivo remachador, al modo y forma de los utilizados en los cierres automáticos de prendas de vestir, en donde el extremo inferior del cilindro se abre y pliega sobre el panel o tejido.
Merece Ia pena insistir en que Ia figura 2 presenta el caso en el que las MIUs se instalan en espacios cuyas cavidades sean de gran magnitud (falsos techos, paneles verticales de separación parcial, etc.) y dificulten Ia sintonización de Ia banda de frecuencias deseada. El cilindro cerrado móvil puede desplazarse de forma que se pueda ajustar Ia cavidad de aire posterior al valor deseado. El ancho de banda total de absorción puede incrementarse notablemente y adaptarlo a las distintas condiciones de ruido ambiente a paliar, sin más que sintonizar por grupos los distintos MIUs, variando adecuadamente Ia longitud de los cilindros que conforman las cavidades. Descripción detallada de las Figuras
Figura 1a-1. Plant a de un MIU sobre una placa portante en Ia que se ha practicado una perforación que se recubre con una malla submilimétrica Figura 1a-2. Corte de un MIU sobre una placa portante en Ia que se ha practicado una perforación que se recubre con una malla submilimétrica.
Figura 1b. Piezas de fijación de Ia malla submilimétrica (a intercalar entre ambas) en modo de un "automático" en Ia perforación practicada en Ia placa portante.
Figura 1c. Cuando Ia placa portante es muy delgada puede ser adecuado fijar Ia malla mediante una corona circular adhesiva.
Figura 2. MIU cuyo máximo de absorción de frecuencias del espectro puede sintonizarse variando Ia longitud de Ia cavidad mediante el adecuado desplazamiento del tubo cerrado. Figura 3a. Panel microperforado por cientos de agujeros o miles de perforaciones submilimétricas.
Figura 3b. MIU con espectro de absorción equivalente al conseguido según el modelo 3a.
Figura 4.- En trazo continuo se presenta Ia variación del coeficiente de absorción acústica en función de Ia frecuencia, obtenido experimentalmente en un tubo de ondas estacionarias, de un MIU formado por una placa de 0.5mm de espesor y 30 mm de diámetro con un agujero de 5mm de diámetro cubierto con una malla de 100μm de luz, dando como resultado un coeficiente de perforación de 0.81%. Cavidad de 5 cm de aire entre el MIU y el fondo rígido del tubo de ondas estacionarias. En línea de trazos se presenta el espectro de absorción calculado teóricamente para los parámetros del MIU descritos anteriormente.
En línea de puntos se presenta el resultado teórico correspondiente a un microperforado tradicional con un espectro de absorción equivalente que se conseguiría a partir de un microperforado con 6 agujeros por cm2 con un diámetro de 0.25mm y un espesor de panel de 0.2mm sobre Ia misma cavidad de 5cm.
Figura 5.- En trazo continuo se presenta Ia variación del coeficiente de absorción acústica en función de Ia frecuencia, obtenido experimentalmente en un tubo de ondas estacionarias, de un MIU formado por una placa de 0.5mm de espesor y 100 mm de diámetro con 28 agujeros de 6mm de diámetro cubiertos con una malla de 35μm de luz, dando como resultado un coeficiente de perforación de 1.31%. Cavidad de 20cm de aire entre el MIU y el fondo rígido del tubo de ondas estacionarias.
En línea de puntos se presenta el espectro de absorción calculado teóricamente para los parámetros del MIU descritos anteriormente. En línea de trazos se presenta el resultado teórico correspondiente a un microperforado tradicional con un espectro de absorción equivalente que se conseguiría a partir de un microperforado con 13712 agujeros por cm2 con un diámetro de 35μm y un espesor de panel de 35μm sobre Ia misma cavidad de 20cm.
Ejemplo de realización de Ia invención. En los siguientes ejemplos (figuras 4, 5) se presentan los espectros de absorción obtenidos con diferentes dispositivos medidos experimentalmente en un tubo de impedancias (tubo de Kundt), según el procedimiento normalizado en Ia Norma ISO 10534 Part. 1 / 2 "Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes". La absorción así medida, corresponde a incidencia acústica normal sobre Ia superficie de Ia muestra, cuyos resultados mostrarán un espectro de absorción con un máximo (que depende de las características del material microperforado, y de Ia cavidad de aire entre éste y Ia pared rígida del tubo) seguido de un mínimo repitiéndose esta secuencia para frecuencias superiores de Ia señal de excitación.
Típicamente se desea que Ia campana del primer máximo de absorción sea Io más amplia posible, que su valor máximo alcance valores del coeficiente de absorción α∞1 y que en las frecuencias inferiores y superiores a Ia correspondiente a α«1 en los que el coeficiente de absorción toma valores de 0.4, estén separados en el mayor intervalo posible, como ocurre en el caso de Ia figura 5. Hemos desarrollado una serie de algoritmos matemáticos de predicción de resultados de Ia absorción a conseguir (magnitud y espectro en frecuencia) que deben utilizarse para el diseño de los MIUs ante una situación de ruido determinada.
En las figuras se muestra en trazo continuo los resultados experimentales medidos en tubo de impedancias, en línea de puntos los valores teóricos calculados con Ia teoría desarrollada para este propósito, y en línea de trazos Ia absorción acústica correspondiente al MPP de realización tradicional

Claims

Reivindicaciones.
1. Una unidad de inserción microperforada, MIU, para su uso como absorbente acústico, compuesto por un dispositivo portante adhesivo, del tipo film, que sujeta una malla con una luz submilimétrica con un número determinado de hilos por unidad de superficie y cuyas superficies abiertas (luces) varían entre 25 μm y 0.5mm. Estas unidades especialmente diseñadas para paneles ligeros o muy delgados, normalmente presentan un perímetro circular, pero pueden presentar superficies cuadradas o de cualquier tipo. Normalmente el porcentaje de perforación de Ia totalidad de las MIUs dispuestas sobre Ia superficie a tratar debe alcanzar valores entre el 0.5 y 10 %.y en las que el espectro de absorción acústica total resultante puede calcularse a través de los procedimientos conocidos de Ia técnica (ver artículo de D.Y. Maa, por ejemplo), en función del espesor de Ia cavidad de aire, luz de Ia malla, espesor de Ia misma y porcentaje de perforación.
2. Un MIU con las características y funciones de Ia reivindicación 1 , realizada a partir de dispositivos tubulares como los de Ia figura 2, capaces de ser insertados en paneles gruesos (yesos, maderas, chapas metálicas,...). Estos dispositivos pueden tener cualquier otra sección
(cuadrada, hexagonal,...) que se adapte a Ia estética del emplazamiento.
3. ídem de Ia reivindicación 2, pero pueden insertarse en una superficie delgada (tejidos, chapas finas, películas delgadas, etc.) por remachado de Ia superficie tubular libre (extremo opuesto al que contiene Ia malla).
4. ídem de las 1 , 2 y 3, con las mallas que pueden ser: metálicas, de nylon, o cualquier otro material que cumpla las funciones y finalidades necesarias incluyendo colores para el caso de tener en cuenta aspectos decorativos.
5. La utilización de estos dispositivos en los sistemas de control activo CAR, con los que se permite una notable absorción acústica en el rango de muy bajas frecuencias con espesores totales muy reducidos frente a los necesarios cuando se emplean materiales absorbentes tradicionales en los que se utilizan materiales porosos.
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