Compozite Polimerice Fonoizolatoare

S-au făcut cercetări referitoare la atenuarea zgomotului produs de o sursă ce emite sunete în bandă de frecvență cuprinsă între 250 Hz și 8000 Hz. Ca barieră antifonică este utilizată o probă din material compozit confecționată din rășină epoxidică ranforsată cu pulbere de cauciuc.

Poluarea sonoră este un subiect îndelung dezbătut al timpurilor moderne realizându-se o serie de cercetări în vederea reducerii nivelului presiunii acustice.

Sunt trei soluții pentru combaterea zgomotului și anume [87-89]:

metode de combatere a zgomotului la sursă;

metode de combatere a zgomotului pe căile de propagare ;

metode de combatere a zgomotului la receptor.

Reducerea nivelului presiunii acustice prin plasarea panourilor/barierelor fonoabsorbante este o practică uzuală. Astfel de ziduri sunt folosite pe scară largă atât în industrie cât și în transporturi rutiere, feroviare sau aeriene prin plasarea acestora între sursă sau surse după caz și receptori.

S-au efectuat o serie de cercetări cu privire la tipurile de panouri cu proprietăți fonoabsorbante.

Pentru teste s-a utilizat o barieră/perete fonoizolatoare confecționată din material compozit alcătuit din rășină epoxidică ranforsată cu pudreta de cauciuc [85, 86].

Testul s-a realizat în camera anecoică (surdă) pe o probă cu urmatoarele dimensiuni: L1 – lungimea peretelui = 1,32 m; L2 – lungimea sursă – perete = 1,62 m; L3 – lungimea perete – receptor = 1m; H1 – înălțimea peretelui = 1,07 m; H2 – înălțimea la care se află sursa = 0,75m; H3 – înălțimea la care se află receptorul = 1 m; H4 – înălțimea la care se află peretele = 0,5 m; H5 – H1+ H4 = 1,57 m (figura 6.1).

Figura 6.1. Poziționarea probei de compozit polimeric de tip rășină epoxidică cu pudretă de cauciuc în camera surdă [86]

Au fost efectuate măsurări ale nivelului de zgomot pe frecvențe cuprinse între 250 – 8000 Hz la momentul inițial fără barieră, după care s-a interpus între sursă și receptor proba constând în acea barieră antifonică confecționată din material compozit – tabelul 6.1. În tabel sunt date valorile nivelului presiunii sonore (dB) măsurate la momentul inițial fără barieră antifonică.

Tabelul 6.1. presiunea sonoră la diferite frecvență

În figura de mai jos (figura 6.2) se reprezintă variația nivelului presiunii sonore în funcție de frecvența la momentul inițial fără interpunerea barierei antifonice între sursă.

Figura 6.2. Nivelul presiunii sonore funcție de frecvența în momentul inițial fără interpunerea barierei antifonice între sursă

Modificarea nivelului presiunii sonore în funcție de frecvența în momentul imediat următor, atunci când s-a interpus între sursă și receptor o barieră antifonică este redată în tabelul 6.2.

Tabelul 6.2. presiunea sonoră la diferite frecvențe în prezența barierei antifonice

În această situație, interpretarea grafică a tabelului de mai jos va reprezenta variația nivelului presiunii sonore cu frecvența, în momentul următor, atunci când s-a interpus între sursă și receptor o barieră antifonică.

Figura 6.3. Variația nivelului presiunii sonore cu frecvența cu bariera antifonică

Combinând cele două situații menționate mai sus, se va obține figura 6.4.

Figura 6.4. Variația nivelului presiunii sonore cu frecvența cu și fără bariera antifonică

Calculul coeficientului de difracție se face conform relației lui Moreland și Musa [87,88]]

Distanțele d1 până la d8 au următoarele valori în metri:

Pentru a calcula numărul lui Fresnel N [88]

sunt folosite valorile de mai sus pentru determinarea i care reprezintă diferența dintre partea directă și partea difractată între sursă și receptor.

(m)

(m)

(m)

Rezultă următoarele valori = 0,35 m; = 0,33 m; = 0,14 m.

Lungimea de undă λ reprezintă viteza undelor sonore propagate în aer c=343 m/s, raportată la frecvența f (tabelul 6.4).

(m)

Tabelul 6.3. Lungimea de undă pentru fiecare frecvență.

Astfel, se calculează numărul lui Fresnel N ținându-se cont de valoarea lungimii de undă la fiecare frecvență:

pentru 250 Hz: N1 = 0,51; N2 = 0,48; N3 = 0,2

pentru 500 Hz: N1 = 1,02; N2 = 0,96; N3 = 0,4

pentru 1000 Hz: N1 = 2; N2 = 1,92; N3 = 0,81

pentru 2000 Hz: N1 = 4,08; N2 = 3,84; N3 = 1,63

pentru 4000 Hz: N1 = 8,16; N2 = 7,7; N3 = 3,26

pentru 8000 Hz: N1 = 16,35; N2 = 15,42; N3 = 6,54

Cu numărul lui Fresnel N astfel calculat conform Moreland și Musa se poate calcula coeficientul de difracție, care reprezintă fenomenul fizic prin care undele sonore întâlnesc un obstacol.

Coeficientul de difracție se calculează cu următoarea relație :

În figura 6.5 sunt prezentate valori le coeficientului de difracție calculat cu relația de mai sus pentru fiecare frecvență .

Figura 6.5. Variația coeficientului de difracție în funcție de frecvență

S-au efectuat o serie de cercetări cu privire la tipurile de panouri cu proprietăți fonoabsorbante.

Materialele compozite fac parte importantă din studiul reducerii poluării fonice prin utilizarea barierelor antifonice.

Conform graficelor, se constată o atenuare semnificativă a zgomotului, de unde rezultă faptul că, acest tip de material compozit este un bun atenuator de zgomot. La frecvențe joase rigiditatea peretelui influențează reducerea transmisiei astfel că la 250 Hz rezultă o ușoară creștere a nivelului presiunii sonore.

În cazul barierelor antifonice undele sonore ce provin de la sursa emitentă și care se propagă către receptori suferă un proces de difracție care depinde de distanța dintre barieră, sursă și receptori.

Analizele preliminare pe compozite polimerice poliesterice dau rezultate asemănătoare celor prezentate mai sus [90]. Din probele efectuate pe compozitele polimerice cu ranforsare de pelete de PET, granule PET, deșeuri de sticlă și nisip, se pot trage următoarele concluzii:

compozitele polimerice cu pudretă de cauciuc, pelete și granule din plastic (PET) asigură o atenuare a zgomotului;

compozitele polimerice cu deșeuri de nisip și/sau sticlă asigură o izolare a zgomotului.