1. Reflexión y
transmisión.
Cuando una onda acústica incide sobre una superficie
plana que separa dos medios, se producen dos ondas: una de reflexión y otra de transmisión. Cuando la
inclinación de la onda incidente es superior a
una ángulo dado (ángulo crítico), sólo se produce onda reflejada.
Cuanta energía pasa a formar parte de la onda
reflejada y cuanta pasa ser parte de la onda transmitida, es función
de la relación de impedancias acústicas entre el primer y el segundo
medio. La impedancia es la oposición que hace el medio al avance de
la onda, algo así como la "dureza" del medio. Cuando se pasa del
medio aéreo al acuático, casi toda la energía se refleja, debido a
que las impedancias son muy dispares. En cambio, entre una capa de
aire frío y otra de aire caliente, casi toda la energía de la onda
acústica pasa a formar la onda transmitida, ya que la impedancia
acústica es parecida.
Ondas que se generan al pasar de
un medio a otro.
2. Absorción.
Una onda acústica implica el movimiento de
partículas, las cuales rozan entre sí. Este roce consume parte de la
energía, que se convierte en calor, disminuyendo la energía acústica
total. La pérdida de energía, o absorción, depende de cada
frecuencia, siendo generalmente mayor a altas frecuencias que a
bajas frecuencias.
En medios fluidos como el aire o el agua se pueden
dar los datos de absorción en función del camino recorrido por la
onda acústica. La siguiente tabla muestra la absorción del aire a
20º centígrados y humedad del 70% para distintas frecuencias, en dB
por kilómetro.
Frecuencia (Hz) | 31 | 63 | 125 | 259 | 500 | 1K | 2K | 4K | 8K | 16K |
Absorción (dB/Km.) | 0.2 | 0.3 | 0.7 | 1.3 | 2.6 | 5.3 | 11.0 | 22.0 | 53.0 | 160 |
Como se puede observar, la absorción es mucho mayor
en las altas frecuencias que en las bajas. Por ejemplo, una onda
acústica de frecuencia 500 Hz que recorre dos kilómetros sufre unas
pérdidas por absorción del aire de 5.2 dB. Para calcular el nivel
real, habría que tener en cuenta las pérdidas
por divergencia esférica.
También existe otro parámetro de la absorción, y es
el que se usa en las especificaciones de materiales acústicos. Se
suele llamar "coeficiente de absorción a:", es
adimensional y sus valores van de 0 a 1, siendo cero equivalente a
mínima absorción y uno máxima absorción. Este valor se usa
principalmente para calcular los tiempos de reverberación de salas.
El coeficiente "a:" de un
panel acústico depende principalmente del espesor, porosidad y de la forma que tenga.
3. Difracción.
Se entiende por difracción cualquier desviación de
la propagación en línea recta debida a la presencia de algún
obstáculo en el medio homogéneo. Por ejemplo, un muro que separa una
zona residencial y una carretera, ya que no se interrumpe el medio
de propagación: el aire. De forma parecida a
como actúa la luz cuando se encuentra con un obstáculo, actúan las
ondas acústicas. También se puede hablar de sombra acústica creada
por un obstáculo. La sombra creada es distinta según la frecuencia
de la que se trate.
Así las altas frecuencias "proyectan" una sombra más
definida que las bajas frecuencias. Es decir, si entre el oyente y
una fuente sonora que están en campo abierto, se sitúa un obstáculo
(por ejemplo se levanta una pared de dos
metros), el oyente percibirá una reducción de
la intensidad del sonido total. Sin embargo, esta reducción será
poca a las frecuencias próximas a 20 Hz (bajas frecuencias) y mucha
a las frecuencias próximas a los 20 KHz (altas
frecuencias), alrededor de 10 dB. En este caso se podrá decir que
las bajas frecuencias sufren más difracción que las altas, en otras
palabras: su trayectoria se ha curvado más,
rodeando el obstáculo.
Frecuencia Atenuación del
NPS
250 Hz 14 dB
500 Hz 17 dB
1000 Hz 20 dB
2000 Hz 23 dB
Datos de un ejemplo real. A la izquierda la fuente de ruido, a la
derecha el oyente.
Los efectos de difracción pueden tener importancia
para micrófonos, altavoces, para la audición humana (difracción
sobre la cabeza, que hace de obstáculo), para el diseño acústico de
recintos... Las sombras acústicas creadas por obstáculos son muy
usadas en la lucha contra el ruido, como por ejemplo,
los paneles usados en autopistas o autovías (en algunos lugares)
para evitar que el sonido de los vehículos que circulan por ellas
alcancen a las casas colindantes.
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