Los metamateriales vibroacústicos bloquean el ruido del tráfico

Sonido interrumpido

18 de septiembre de 2022 21:16 Roberto Klatt

Los metamateriales vibroacústicos pueden mejorar las barreras acústicas tradicionales y proteger eficazmente a los residentes del ruido del tráfico. Próximamente se probará un prototipo de laboratorio en autopistas y autovías de Austria.

Darmstadt (Alemania). El ruido de los automóviles y camiones es un factor de estrés importante para quienes viven cerca de calles y autopistas y puede aumentar el riesgo de demencia, según un estudio del Instituto Maersk Mc-Kinney Moller. Sin embargo, las medidas de protección convencionales, es decir, los resonadores acústicos que absorben el sonido o las altas barreras acústicas que encierran las calles, solo pueden combatir el ruido del tráfico de forma limitada.

Por lo tanto, los científicos del Instituto Fraunhofer para la Durabilidad Estructural y la Fiabilidad del Sistema LBF (Fraunhofer LBF) están trabajando con la Autobahnen- und Schnellstrassen-Finanzierungs-Aktiengesellschaft de Austria (ASFINAG) para probar metamateriales vibroacústicos que pueden reducir significativamente el ruido del tráfico. Los materiales innovadores combinan una construcción ligera y una protección eficaz contra el ruido e incluso permiten utilizar paredes de vidrio como buenas paredes insonorizadas.

20 decibelios menos

En un experimento de laboratorio, la transmisión de sonido en una pared de vidrio con las metaestructuras acústicas se redujo hasta en 20 decibelios. Los humanos perciben un nivel de presión de sonido que es seis decibeles más bajo como solo la mitad de alto.

Interacción entre material y estructura.

Como todos los metamateriales, los metamateriales vibroacústicos no son materiales en el sentido material, sino que se crean a través de la interacción entre una estructura y un material. Un material convencional recibe nuevas propiedades mediante una estructura especial y, por lo tanto, se convierte en un metamaterial. En este caso específico, los investigadores de Fraunhofer LBF convirtieron una barrera contra el ruido convencional hecha de vidrio en una metapared vibroacústica colocando periódicamente pequeñas estructuras resonadoras en la superficie.

Detener bandas en la transmisión de sonido

En el caso de las estructuras resonadoras de los metamateriales, no es el material el que es decisivo para el efecto, sino cómo se colocan entre sí. Para reducir el ruido, las estructuras deben colocarse a distancias inferiores a la mitad de la longitud de onda de las ondas sonoras a reducir.

La frecuencia media del ruido del tráfico en las autopistas es de unos 1000 hercios, lo que corresponde a una longitud de onda de 34 centímetros. Por lo tanto, las estructuras del resonador deben colocarse a una distancia de menos de 17 centímetros en las paredes de protección contra el ruido. Como resultado, forman las denominadas bandas de parada, que interrumpen la transmisión del sonido y evitan que las ondas sonoras se sigan propagando.

El metamaterial vibroacústico es un transductor de sonido

Como explican los investigadores, el metamaterial vibroacústico es un transductor de sonido. Garantiza que las ondas de sonido en el aire se conviertan en ruido propagado por estructuras. Estas ondas de ruido transmitidas por la estructura son luego absorbidas por la barrera acústica. Este efecto también ocurre con las vibraciones en el automóvil, con los terremotos y con el ruido de impacto en los edificios residenciales.

Prueba práctica en autopistas y autovías austriacas.

Debido a que los experimentos con las barreras vibroacústicas de metanoido de vidrio fueron exitosos, pronto se llevará a cabo una prueba práctica en autopistas y autopistas austriacas. Debido a que las barreras acústicas vibroacústicas funcionan de forma pasiva, no se requiere mantenimiento. Según los científicos, la vida útil tampoco es un problema porque el efecto de absorción de sonido depende de la estructura y no del material de los resonadores. Por lo tanto, los resonadores pueden fabricarse con materiales robustos y resistentes a la intemperie. También es posible adaptar las paredes de protección contra el ruido existentes con los resonadores.