Los metamateriales vibroacústicos bloquean el ruido del tráfico

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). Según un estudio realizado por el Instituto Maersk Mc-Kinney Moller, el ruido de los automóviles y camiones es un factor estresante importante para quienes viven cerca de carreteras y autopistas y puede aumentar el riesgo de demencia. Sin embargo, las medidas de protección convencionales, como los resonadores acústicos que absorben el sonido o las barreras acústicas de alto ruido que cierran las carreteras, 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 colaborando 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 que las paredes de vidrio se utilicen como buenas paredes insonorizadas.

20 decibelios menos

En un experimento de laboratorio, la transmisión de sonido en una pared de vidrio con metaestructuras acústicas se redujo a 20 decibelios. Un nivel de presión sonora inferior a seis decibelios es percibido solo a la mitad por los humanos.

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 de una estructura especial y así se convierte en un metamaterial. En este caso específico, los investigadores del Fraunhofer LBF convirtieron una barrera de ruido de vidrio convencional en un metamuro vibroacústico colocando periódicamente pequeñas estructuras resonantes en la superficie.

Detener bandas en la transmisión de sonido

En el caso de las estructuras resonantes 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 Hertz, lo que corresponde a una longitud de onda de 34 centímetros. Por lo tanto, las estructuras resonadoras deben colocarse a una distancia de menos de 17 centímetros en las paredes de insonorización. Como resultado, forman las denominadas bandas de parada, que interrumpen la transmisión del sonido y evitan una mayor propagación de las ondas sonoras.

El metamaterial vibroacústico es un transductor de sonido

Como explican los investigadores, el metamaterial vibroacústico es un transductor de sonido. Asegura que las ondas sonoras en el aire se conviertan en ruido estructural. Estas ondas sonoras transmitidas por la estructura son 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 de práctica en autopistas y autopistas austriacas.

Dado que los experimentos con barreras vibroacústicas de metano de vidrio han tenido éxito, pronto se llevará a cabo una prueba práctica en autopistas y autopistas austriacas. Dado que las barreras acústicas vibroacústicas funcionan de forma pasiva, no requieren mantenimiento. Según los científicos, la durabilidad 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 acústicas existentes con resonadores.