Barreras acústicas: más atenuación con menos materia
Juan V. Sánchez-Pérez y sus colegas de la Universidad Politécnica de Valencia publicaron en el número de diciembre de la revista Applied Physics Letters, los resultados de sus experimentos con barreras acústicas alternativas a los convencionales muros sólidos. Inspirándose en una escultura de un artista español, crean pantallas de cilindros de PVC que, además de ser más estéticas, permiten el ajuste de la capacidad de atenuación para unas frecuencias de sonido u otras [diciembre del 2002; 81 (27): 5240- 5242].
En la década de los noventa se demostró que las esculturas construidas a partir de una estructura basada en la repetición de cilindros inhibían la transmisión del sonido para ciertos rangos de frecuencia según la distribución de los cilindros. Su capacidad de dispersión se basa en que las longitudes de onda de las ondas sonoras son comparables al espaciado entre los postes, de forma similar a lo que sucede con los cristales fotónicos y la luz. Por esta razón, estas estructuras se conocen como cristales sónicos.
En primer lugar, los investigadores llevan a cabo ensayos de transmisión en condiciones controladas para estudiar las propiedades de los cristales sónicos al variar dos parámetros: el enrejado de los cilindros, que determina los rangos de frecuencia de las bandas de atenuación, y el volumen de la estructura ocupado por cilindros, que influye en el ancho de banda de atenuación. Los resultados de todas las simetrías analizadas en el laboratorio muestran que el enrejado triangular produce las bandas de atenuación más anchas y por otro lado, se detecta que la respuesta de los cristales sónicos no depende del material utilizado para construirlos.
En efecto, teniendo en cuenta los resultados del laboratorio, se diseña un cristal sónico para probarlo en un sitio abierto formado por cilindros vacíos de PVC, de 3 metros de largo y 16 centímetros de diámetro, que se distribuyen de forma triangular con un enrejado regular de 22 centímetros. El valor de relleno, es decir la fracción de la muestra ocupada por cilindros, es de 0,47, y en total, la estructura forma una barrera de 1,11 metros de ancho y 7,2 metros de largo.
Comparando la grabación del sonido de referencia, sin los cristales sónicos, y con ellos, se demuestra que las estructuras hechas con dos series de cilindros huecos con un bajo número de elementos producen una buena atenuación del ruido, capaz de competir con las pantallas acústicas convencionales. Cabe decir que estas estructuras tienen algunas ventajas importantes: por un lado, son muy ligeras y fáciles de construir; por otro, variando la constante de enrejado (distribución y distancia de los cilindros) y la fracción de relleno es posible ajustar las bandas de atenuación al espectro de sonido que se quiere reducir. Formando un enrejado rectangular, por ejemplo, los autores comprueban que la banda de atenuación se traslada a unos 500 Hertz, lo que mejora la eficiencia de la barrera para bajas frecuencias, y reduce su eficiencia para otras frecuencias.
Más información en la red. Nature update, 9 de enero del 2003: Rods forest cuts environmental noise.
