Estudio, modelado y caracterización acústica de nuevas soluciones en base a tejidos textiles.

Abstract

[ES] En este trabajo de Tesis se han llevado a cabo cuatro líneas de investigación a fin de analizar el comportamiento acústico de nuevas soluciones basadas en tejidos textiles procedentes de la industria textil, a partir de modificaciones o combinaciones estructurales de los mismos.

En esta Tesis se ha estudiado la estructura de la fibra textil a partir del análisis de los parámetros macroestructurales de la fibra, como la finura, la longitud, y la sección transversal. Además, se ha investigado el grado de influencia de estos parámetros sobre la absorción acústica. Se pudo evidenciar que la finura de la fibra tiene una influencia significativa en la absorción acústica en comparación con la longitud de fibra. Además, las fibras huecas tienen un mejor comportamiento acústico, comparado con las fibras sólidas. Una vez analizada la estructura y la composición de la fibra, se adhirieron microcápsulas en la superficie de los tejidos textiles a fin de aumentar la absorción acústica de éstos. Para ello, se han considerado distintas posibilidades de diseño según el tipo de tejido base usado, la homogeneidad de los tejidos de base dopada y la concentración de microcápsulas. Además, se ha utilizado un modelo de membrana con la finalidad de predecir el comportamiento acústico de tejidos textiles dopados con microcápsulas. En este estudio se pudo comprobar que la absorción acústica está influenciada por el dopaje de los tejidos con MCCs. Seguidamente, se combinaron tejidos textiles con con otros materiales con el objetivo de disponer de absorción selectiva o de aumentar la absorción acústica en el rango de frecuencias de trabajo. Asimismo, se ha pretendido observar el efecto acústico de espumas tradicionales perforadas mediante diferentes tecnologías. Además, se han utilizado modelos de doble porosidad y métodos numéricos con la finalidad de validar los resultados obtenidos experimentalmente. Se pudo comprobar que la absorción acústica del sistema tejido-espuma perforada depende ligeramente del textil usado. Además, se obtuvo gran concordancia entre los valores predichos y experimentales. Finalmente, se ha analizado la influencia de la estructura del tejido. Se ha investigado el efecto acústico producido por los parámetros geométricos, utilizados en el diseño de tejidos plegados, como la longitud del pliegue, el número de pliegues, la distancia entre pliegues consecutivos o la altura del pliegue. Se ha pretendido, mediante cambios en la estructura del tejido textil, obtener valores de absorción típicos de un material acústico. Además, se ha utilizado un modelo de membrana permeable plegada con el fin de predecir el coeficiente de absorción acústica en campo difuso. En este estudio se pudo comprobar que los tejidos plegados presentan un mayor coeficiente de absorción acústica en medias y altas frecuencias, tanto en incidencia normal como en incidencia aleatoria. Además, a menor número de pliegues, se consiguen valores más elevados de absorción acústica en todo el margen frecuencial.

[CA] En aquest treball de Tesi s'han dut a terme quatre línies de recerca per tal d'analitzar el comportament acústic de noves solucions basades en teixits tèxtils procedents de la indústria tèxtil, a partir de modificacions o combinacions estructurals dels mateixos.

En aquesta Tesi s'ha estudiat l'estructura de la fibra tèxtil a partir de l'anàlisi dels paràmetres macroestructurals de la fibra, com la finor, la longitud, i la secció transversal. A més a més, s'ha investigat el grau d'influència d'aquests paràmetres sobre l'absorció acústica. Es va poder evidenciar que la finor de la fibra té una influència significativa en l'absorció acústica en comparació amb la longitud de fibra. A més, les fibres buides tenen un millor comportament acústic, comparat amb les fibres sòlides. Una volta analitzada l'estructura i la composició de la fibra, es van adherir microcàpsules en la superfície dels teixits tèxtils a fi d'augmentar l'absorció acústica d'aquests. Per a això, s'han considerat diferents possibilitats de disseny segons el tipus de teixit bàsic emprat, l'homogeneïtat dels teixits de base dopada i la concentració de microcàpsules. A més a més, s'ha utilitzat un model de membrana amb la finalitat de predir el comportament acústic de teixits tèxtils dopats amb microcàpsules. En aquest estudi es va comprovar que l'absorció acústica està influenciada pel dopatge dels teixits amb MCCs. Seguidament, es van combinar teixits tèxtils amb amb altres materials amb l'objectiu de disposar d'absorció selectiva o d'augmentar l'absorció acústica en el rang de freqüències de treball. Així mateix, s'ha pretès observar l'efecte acústic d'espumes tradicionals perforades mitjançant diferents tecnologies. A més a més, s'han utilitzat models de doble porositat i mètodes numèrics amb la finalitat de validar els resultats obtinguts experimentalment. Es va comprovar que l'absorció acústica de sistema teixit-espuma perforada depèn lleugerament del tèxtil usat. A més, es va obtenir gran concordança entre els valors predits i experimentals. Finalment, s'ha analitzat la influència de l'estructura del teixit. S'ha investigat l'efecte acústic produït pels paràmetres geomètrics, utilitzats en el disseny de teixits plegats, com la longitud del plec, el nombre de plecs, la distància entre plecs consecutius o l'alçada del plec. S'ha pretès, mitjançant canvis en l'estructura del teixit tèxtil, obtenir valors d'absorció típics d'un material acústic. A més a més, s'ha utilitzat un model de membrana permeable plegada per tal de predir el coeficient d'absorció acústica en camp difús. En aquest estudi es va poder comprovar que els teixits plegats presenten un major coeficient d'absorció acústica en mitges i altes freqüències, tant en incidència normal com en incidència aleatòria. A més, a menor nombre de plecs, s'aconsegueixen valors més elevats d'absorció acústica en tot el marge freqüencial.

[EN] In this thesis work, four lines of research have been carried out in order to analyse the acoustic behaviour of new solutions based on textile fabrics from the textile industry.

In this Thesis, the structure of the textile fibre has been studied from the analysis of the macrostructural parameters of the fibre, such as fineness, length, and cross section. Furthermore, the degree of influence of these parameters on acoustic absorption has been investigated. It could be shown that the fineness of the fibre has a significant influence on the acoustic absorption compared to the length of the fibre. In addition, hollow fibres have a better acoustic behaviour, compared to solid fibres. Once the structure and composition of the fibre had been analysed, microcapsules were adhered to the surface of the textile fabrics to increase their acoustic absorption. For this, different design possibilities have been considered according to the type of base fabric used, the homogeneity of the doped base fabrics and the concentration of microcapsules. In addition, a membrane model has been used to predict the acoustic behaviour of textile fabrics doped with microcapsules. In this study it was found that acoustic absorption is influenced by fabric doping with MCCs. Then, textile fabrics were combined with other materials in order to have selective absorption or to increase acoustic absorption in the range of working frequencies. In the same way, it has been tried to observe the acoustic effect of traditional foams perforated with different technologies. In addition, double porosity models and numerical methods have been used to validate the results obtained experimentally. It was found that the acoustic absorption of the perforated fabric-foam system depends slightly on the textile used. In addition, great agreement was obtained between the predicted and experimental values. Finally, the influence of the fabric structure has been analysed. The acoustic effect produced by the geometric parameters used in the design of folded fabrics, such as the length of the fold, the number of folds, the distance between consecutive folds or the height of the fold has been investigated. It has been tried to obtain typical absorption values of an acoustic material through changes in the structure of the textile fabric. Furthermore, a folded permeable membrane model has been used to predict the acoustic absorption coefficient in diffuse field. In this study, it was found that folded fabrics have a higher acoustic absorption coefficient in medium and high frequencies, both in normal incidence and in random incidence. Furthermore, the fewer the folds, the higher the acoustic absorption values are achieved throughout the frequency range.