Diseño de una pantalla acústica basada en cristales de sonido para la reducción del ruido producido por maquinaria situada en un entorno laboral

Abstract

[ES] Los riesgos derivados de la exposición al ruido en el entorno laboral tienen que ser eliminados o cuando menos, ser reducidos a niveles lo más bajo posible. La reducción de estos riesgos se basa en los principios generales de prevención, donde se establece que una de las técnicas de reducción de ruido cuando no es factible actuar sobre el foco emisor del ruido consiste en limitar su transmisión, interponiendo entre el foco y las personas expuestas pantallas acústicas. Una pantalla acústica tradicional consiste básicamente en un material continuo rígido que está interpuesto entre la fuente y el receptor de ruido. En general, este tipo de pantallas demuestran una eficacia relativamente buena para frecuencias elevadas, no siendo muy efectivas a bajas frecuencias. Por otro lado, la posibilidad de manipular el sonido a través de estructuras periódicas motivó la idea de utilizar estos medios como una alternativa a las pantallas acústicas tradicionales. Este tipo de pantallas, denominadas pantallas acústicas basadas en cristales de sonido pueden diseñarse para atenuar rangos de frecuencia de manera selectiva, incluidas las bajas frecuencias. En este trabajo final de máster se presenta el diseño de una pantalla de estas características para ser utilizada en un entorno laboral afectado de ruido producido por maquinaria. Para el diseño de la pantalla acústica basada en cristales de sonido se utiliza el método de los elementos finitos mediante el software comercial COMSOL Multiphysics®. Por otro lado, se han validado los resultados numéricos obtenidos utilizando medidas realizadas en entorno real.

[EN] The risks associated with workplace noise exposure should be eliminated or, at the very least, minimized to the lowest possible levels. Reducing these risks is based on general principles of prevention, where one of the techniques for reducing noise when it is impossible to act on the noise source itself is to limit its transmission by interposing acoustic screens between the source and the exposed individuals. A traditional acoustic screen consists of a rigid continuous material between the noise source and the receiver. Generally, this type of screen demonstrates relatively good effectiveness at high frequencies but could be more effective at low frequencies. On the other hand, the possibility of manipulating sound through periodic structures led to using these resources as an alternative to traditional acoustic screens. These screens, known as sonic crystals-based acoustic screens, can be designed to attenuate frequency ranges, including low frequencies selectively. In this final Master's project, the design of such a screen is presented for use in a noise-affected workplace caused by machinery. The finite element method uses the commercial software COMSOL Multiphysics® to design the acoustic screen based on sonic crystals. Additionally, the numerical results obtained have been validated using measurements taken in a natural environment.