Aislamiento yacondicionamientoacstico0404.01. Conceptos fundamentalesSONIDOUna determinacin simple: Se entiende por sonido una variacin de la presin ambiental que se propa-ga en forma de ondas.Ms cientficamente se puede definir: El sonido es un fenmeno vibratorio que, a partir de una pertur-bacininicialdelmedioelsticodondeseproduce,sepropaga,enesemedio,bajolaformadeunavariacin peridica de presin.PRESIN ACSTICANo toda variacin peridica de la presin ambiental es perceptible como sonido. Posteriormente vere-mos dentro de qu lmites se encuentra esta percepcin.Esta variacin de la presin ambiental es lo que se denomina presin acstica (p).Normalmente, esta variacin es dbil. Para su medida se utilizan magnitudes ms cmodas que el kg/cm2o bar. Se usa generalmente el microbar (bar), que es la millonsima parte del bar (1 bar=10-6bar), oel pascal (Pa) (1 Pa=1 N/m2=10 bar).PERODO Y FRECUENCIASi representamos grficamente una oscilacin cualquiera (ver figura 1), se llama perodo (T) al tiempoque se tarda en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s).La frecuencia (f) es el nmero de ciclos que se realizan en un segundo. Es, por tanto, la inversa del per-odo:Se mide en ciclos por segundo (cps), que se denomina normalmente hercios (Hz).1Tf = MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 88Fig. 1.VELOCIDAD DE PROPAGACIN Y VELOCIDAD DEL SONIDOLa velocidad de propagacin (c) del sonido es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras. Tienela direccin perpendicular a la superficie vibrante bajo forma de ondas. Dentro de unos grandes lmites,esta velocidad es independiente de la magnitud de la presin acstica.Depende de las condiciones ambientales (presin y temperatura) y, fundamentalmente, del medio dondese propaga, llamado campo acstico.Para un ambiente normal (P=1 atm T=20 C), damos, a ttulo de ejemplo, la tabla siguiente para algunoselementos:AIRE = 340 m/seg.AGUA = 1.460 m/seg.MADERA = 1.000 a 5.000 m/seg.CEMENTO = 4.000 m/seg.ACERO, HIERRO = 4.700 a 5.100 m/seg.VIDRIO = 5.000 a 6.000 m/seg.PLOMO = 1.320 m/seg.CAUCHO = 40 a 150 m/seg.LONGITUD DE ONDALa distancia que recorre una onda sonora en el tiempo de un perodo es lo que se llama longitud de onda().Por tanto, esta longitud de onda depender de la velocidad de propagacin (c) y del perodo (T), o suinversa, la frecuencia (f).Se mide en unidades de longitud (m).cf = cT = c = f ftTAISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 89IMPEDANCIA ACSTICACada medio, slido, lquido o gaseoso, ofrece una facilidad ms o menos grande para la propagacin delsonido. Por analoga con la corriente elctrica, se dice que el medio posee una impedancia acstica (Z).La impedancia se define como el cociente entre la presin acstica (P) y la velocidad propia del movi-miento vibratorio definida antes como velocidad del sonido (v). Es decir:que para el caso de ondas planas se puede expresar tambin por:siendo B la masa volumtrica (densidad), y c la velocidad de propagacin.Se mide en Ohmios Acsticos, g/(s cm2), o en Rayls, (Pa s)/m.A continuacin, damos una tabla con los valores para algunos elementos:TABLA 1PvZ = Z = B cIMPEDANCIA CARACTERSTICASUSTANCIAg/(s cm2) (Pa s)/mSLIDOSHierro fundido 270 104270 105Hierro forjado 400 104400 105Cinc 240 104240 105Acero 390 104390 105Granito 162 104162 105Mrmol 99 10499 105LQUIDOSAgua (13 C) 144 103144 104Agua salada 155 103155 104GASESAire a 0 C 42,7 427Aire a 20 C 41,4 414Vapor de agua 23,5 235MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 9004.02. Percepcin y nivel sonoro04.02.01. AUDICINEl odo percibe las variaciones de presin en forma de sonido cuando su periodicidad est entre las 16 y16.000 variaciones por segundo (de 20 a 20.000 segn otras teoras); es decir, cuando su frecuencia estentre 16 y 16.000 Hz (o 20 a 20.000 Hz).Estabandadefrecuenciasaudiblessedescomponegeneralmenteentresregiones:frecuenciasgraves,medias y agudas.El modo en que el odo percibe el sonido, es el siguiente (fig. 2):Fig. 2.VENTANA OVALHUESECILLOS DELOIDO MEDIOInfrasonidosGraves Medios AgudosFrecuencias audibles UltrasonidosLABERINTONERVIO AUDITIVOVENTANAREDONDATROMPA DE EUSTAQUIOOIDO INTERNO OIDO EXTERNOOIDOMEDIOAIREAIREFLUIDOTIMPANOCONDUC TOAUDITIVOEXTERNOESQUEMADELOIDOAISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 91 El odo externo, que fundamentalmente tiene una misin de conduccin, pero escasa de percepcin. El odo medio, que arranca en la membrana del tmpano, que es la que recoge las variaciones de pre-sin.Estassontransmitidasporunsistemadehuesecillos(martillo,yunqueyestribo),queactancomo una sucesin de palancas y que constituyen un amplificador (de 55 a 60 veces). El odo interno, con apariencia de caracol, est relleno de un lquido (lquido linftico), que es el quetransmitefinalmentelasvariacionesdepresinalautnticorganoreceptorqueeslamembranabasal.En la membrana basal estn las clulas nerviosas (unas 25.000), son de distinta longitud (similitud con lascuerdas del piano), y segn las zonas, recogen los distintos tonos.Tambin y debido al gran nmero de clulas, se hace un anlisis de la intensidad, aunque el anlisis msfino se realiza, ya, en el cerebro, al que llega esta seal mediante el nervio acstico.04.02.02. INTENSIDADLas dos sensaciones fundamentales que nos da el odo, como hemos visto, son el tono y la intensidad.El tono se puede determinar fcil y objetivamente midiendo la frecuencia.La intensidad es una magnitud, en parte, subjetiva. Est relacionada con la presin sonora, que es objeti-vamente medible; sin embargo, dos sonidos de igual presin sonora y de distinta frecuencia no producenlamismasensacindeintensidad.SedefinecomolaenergaporunidaddesuperficieysemideenW/m2.Para que el odo comience a percibir un sonido, la presin acstica debe ser, al menos, de 2 10-4bar.Esto es lo que se denomina Umbral Auditivo.Cuando la presin acstica supera los 103bar, el odo puede sufrir lesiones irreversibles. Esto es lo quese denomina Umbral Doloroso.En la escala de intensidades, el umbral auditivo es 10-12W/m2y el umbral doloroso es 25 W/m2.Paravercmopercibenuestroodo,nosremitimosalaleyde Weber-Fechner:Nuestrasimpresionessonorasvaransegnunaprogresinaritmtica,cuandolasexcitacionesfsicasquelascausanvaransegn una progresin geomtrica. Es decir, que si la excitacin vara de 10 a 100, nuestra impresinsonora vara de 1 a 2.Para simplificar los clculos y por lo dicho en el prrafo anterior, se recurre a un proceso matemticodonde representamos las medidas acsticas en escala logartmica.LaformadeestablecerlamedidadelnivelsonoroproducidoporunapresinacsticaP,serealizamediante la frmula:Siendo: Po = 2 104bar, presin acstica del umbral auditivoL = Nivel sonoro en dBSe observa que la unidad dB es adimensional, y no tiene sentido fsico.Por otra parte, como las intensidades sonoras son proporcionales al cuadrado de las presiones, la frmu-la anterior puede escribirse:Siendo Io= 1012W/m2la intensidad acstica del umbral auditivo.PPoL = 20 log dBIIoL = 10 log dBMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 92Veamos algunos ejemplos:1. Elumbralauditivo,comoseveenlaexpresinanterior,eselniveldecero(0)decibelios. Veamoscuntos decibelios es el umbral doloroso (p=103bar).2. Si un instrumento musical produce 70 dB, dos instrumentos iguales no producirn el doble de deci-belios, aunque se produzca el doble de intensidad. Vemoslo:Se ve que una duplicidad en la intensidad produce un aumento de 3 dB en el nivel acstico.04.02.03. SONORIDADSensibilidad auditivaComo dijimos en el apartado anterior, el odo humano no es igual de sensible a todas las frecuencias.Fletcher y Munson estudiaron la variacin de la sensibilidad del odo con la presin sonora (o, lo que eslo mismo, con el nivel acstico) y resumieron su estudio en unas curvas que dan esta variacin de sensi-bilidad en funcin de la frecuencia (ver fig. 3).Fig. 3.L = 20 logPPo1032 104103 10421072= 20 log = 20 log = 20 log = = 20 (log 107 log 2) = 20 (7 0,3) = 20 6,7 = 134 dBL = 10 log2 1051012= 10 log (2 105 1012) = 10 log (2 107) == 10 (log 2 + log 107) = 10 (0,3 + 7) = 73 dB70 = 10 logIIoI1012= 10 log = 10 (log I log 1012);7 = log I + 12; log I = 5; I = 105W/m2[1 instrumento][2 instrumentos] I = 2 105W/m2;AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 93Como se ve, la sensibilidad es mxima para 1.000 Hz, es algo menor para frecuencias mayores, y dismi-nuye mucho para bajas frecuencias. Este efecto de sensibilidad depende de las personas y de la edad, laagudeza auditiva disminuye con la edad para frecuencias superiores a los 5.000 Hz.Efecto de enmascaramientoLa sensibilidad del odo humano que hemos visto para tonos puros no es igual en el caso de sonidos yruidos compuestos de varios tonos. Esto es lo que se conoce como efecto de enmascaramiento.Este fenmeno tiene mucha importancia en la vida cotidiana, y su efecto puede ser ventajoso o pertur-bador. Por ejemplo, a veces en una casa no se oyen los ruidos de la conversacin o de la radio de losvecinos, y no es debido a que los muros o forjados reduzcan tanto los ruidos como para que queden pordebajo del umbral auditivo; sino que existe un ruido enmascarante que puede ser un ruido de trfico ode alguna actividad desplegada en la casa; cuando estos ruidos de fondo desaparecen, por ejemplopor la noche, se perciben los ruidos perturbadores que antes eran inaudibles.04.02.04. MOLESTIAElruido,porsusefectosfisiolgicos,puedeserunafuentedemolestia.Laaparicinrepentinadeunruido inhabitual lleva consigo una modificacin de la actividad fisiolgica: crecimiento del ritmo carda-co, modificacin del ritmo respiratorio, variacin de la presin arterial, ...Desgraciadamente, la perturbacin de un ruido que se debe considerar como molesto no est influen-ciada solamente por las leyes fisiolgicas de la sensibilidad sonora, sino tambin por la disposicin sico-lgica, subjetiva y muy variable con el tiempo de cada observador en particular.Intentamos definir el concepto de ruido:Para mucha gente, el ruido no es ni ms ni menos que el sonido que producen los dems. Una definicinms tcnica puede ser: El ruido es una seal acstica que no muestra claramente ningn tono definido,o El ruido es una variacin de la presin acstica que puede ir acompaada o no de algunos sonidosms o menos musicales.La molestia objetiva y subjetivaEl concepto de molestia, al que se empareja in mente el concepto de ruido, al igual que la intensidad,es un concepto indefinido. Se puede descomponer en una parte estadstica, y por ello medible (molestiaobjetiva); y una segunda parte que no se puede someter bsicamente a ninguna medida (molestia subje-tiva).Lapartemedibleseapoyafundamentalmenteenlaimpresindequelasfrecuenciasaltassonmsmolestas que las bajas, como ya vimos antes.El decibelio ADebido a la subjetividad, es difcil obtener con un solo valor una medida del nivel acstico; es decir, unvalor objetivizado que se aproxima lo ms posible a la percepcin del odo.Uno de los sistemas empleados para definir con un solo valor el nivel de presin acstica es el decibelioA [dBA]. Esta medida est basada en las curvas antes vistas de Fletcher y Mounson sobre la sensibilidaddel odo en funcin de la frecuencia. Se obtiene mediante la media ponderada entre el espectro del ruidoy la curva siguiente, que se conoce como curva de ponderacin A.La medida en dBA se acepta como la valoracin simple ms aproximada a la sensacin producida pormsica,palabrayruidoscomunitariosmsgenerales,incluidoslosdetrficoyelectrodomsticos,ysiempre que no se trate de ruidos con tonos predominantes.MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 94Esta curva est tomada de la norma UNE 21.314, y se utiliza para compensar las diferencias de sensibili-dad que el odo humano tiene para las distintas frecuencias dentro del campo auditivo.En la siguiente tabla se especifican los valores que toma la curva de ponderacin A para un margen defrecuencias comn en la realidad.Frecuencia 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800en HzPonderacin 19,1 16,1 13,4 10,9 8,6 6,6 4,8 3,2 1,0 0,8en dBAFrecuencia 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 3.150 4000 5.000en HzPonderacin 0 0,6 1,0 1,2 1,3 1,2 1,0 0,5en dBA04.02.05. VIBRACIONESSensacin y percepcin de vibracionesSe entiende, en general, por sensacin de vibracin, la sensacin de excitacin vibrtil que se producepor contacto directo del cuerpo humano con un cuerpo slido que vibra.Como no existe un rgano determinado que perciba este tipo de vibracin, no es posible una separacinclara entre sonido y sensacin de vibracin, a menos que limitemos la expresin de vibracin a las vibra-ciones por debajo de 16 Hz (o 20 Hz); es decir, los infrasonidos que no se pueden percibir como sonido.Sin embargo, esta limitacin no es razonable ni en sentido fsico ni en sentido fisiolgico, ya que el odopuede percibir los sonidos que alcanzan y excitan la membrana del tmpano, as como las vibraciones delos huesos del crneo que excitan directamente al odo interno (audicin por conduccin sea, audfo-nos). Tambin, las clulas sensoriales de la piel pueden sentir las vibraciones y, en el caso de ser fuertes,pueden abarcar todo el cuerpo y extender esta sensacin a los rganos internos, fundamentalmente a lospulmones y estmago, ya que las bolsas de aire que contienen dichos rganos hacen las veces de ampli-ficador de vibraciones.AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 9504.03. Aspectos fsicos del sonido04.03.01. PROPAGACIN DEL SONIDONormalmente se entiende como sonido solamente el que se propaga en gases, especialmente en el aire.Evidentemente, tambin es posible la propagacin de sonidos en los lquidos y en los slidos.Como la propagacin en gases y en lquidos obedece a las mismas leyes fsicas, se pueden estudiar con-juntamente, y luego, por separado, la propagacin en slidos.a) En gases y lquidosAqu, la propagacin del sonido no puede ser objeto de tensiones transversales, y las ondas sonoras sonondas de densidad con movimiento longitudinal. Esta propagacin se puede caracterizar con dos magni-tudes: la presin sonora, p, (contracciones y dilataciones de volumen: variacin de densidad), y la velo-cidad del sonido, c (movimiento).Estas ondas longitudinales se propagan fundamentalmente de dos formas: Ondas planas progresivas (pistn indeformable). Ondas esfricas (esfera radiante).b) En slidosEn este caso, adems de las ondas longitudinales, el sonido tambin se puede propagar mediante ondastransversales. La propagacin mediante unos tipos u otros de ondas depende, en parte, de la geometradel cuerpo slido considerado.Existen varios tipos de ondas segn tengan componente longitudinal, transversal o ambos. Longitudinales: Ondas de densidad. Transversales: Ondas transversales y ondas de torsin. Longitudinales-transversales: Ondas de alargamiento, ondas superficiales o de Rayleigh y ondas deflexin.Las ms importantes desde el punto de vista de aislamiento acstico son las ondas de flexin. La particula-ridad de este tipo de ondas es que su velocidad de propagacin c, al contrario que en los otros tipos deondas, no es constante, sino que es proporcional a la raz cuadrada de la frecuencia (c= B/M, dondeM=masa superficial; B=rigidez a la flexin). Con este tipo de ondas, se produce una dispersin espacio-temporal de las diversas longitudes de onda a su paso por el slido; es decir, que en la propagacin deun impulso con un amplio espectro de frecuencias llegan primero las altas frecuencias a un punto aleja-do del slido.Fuente muy alejadaFuente prxima'4'MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 9604.03.02. REFLEXIN DEL SONIDOFig. 4.En la figura anterior aparecen dos medios 1 y 2 cuyas impedancias son, respectivamente, Z1 y Z2. Consi-deramos una onda incidente i que va del medio 1 al 2. Al llegar al lmite, parte de la energa sonora serefleja mediante una onda reflejada r, y otra parte se transmite al medio 2 mediante una onda transmi-tida t.Se define:Factor (o coeficiente) de transmisin Factor (o coeficiente) de reflexin Esta ltima ecuacin nos indica que cuanto mayor sea la diferencia entre Z1 y Z2, la reflexin ser mayory, por tanto, existir una elevada amortiguacin del sonido. Por ejemplo: si Z1 es pequeo, como en elcaso del aire, se elegir para una buena amortiguacin un Z2 grande; por el contrario, si Z1 es grande,como en el caso del agua y de los slidos, se elegir una materia de impedancia Z2 pequea.Grado de absorcinGeneralmente, en lugar del factor de reflexin r se emplea el grado de absorcin (), que se define comola fraccin de energa de onda incidente que no es reflejada. Como vimos en 2.2, la energa es propor-cional al cuadrado de la presin sonora; entonces podemos escribir: = 1 r2Parahacerseunaidea,veamosunejemplo:elgradodeabsorcindeparedessinrevestir,empleandomateriales de construccin usuales, es, en general, menor del 5% (R, en muchos casos permanece una ligera disminu-cin de nivel, debido a que un campo difuso se cumple raras veces y por otra parte la mayora de losfocos no emiten otras ondas esfricas perfectas. No obstante, debe considerarse el baco como un lmiteprctico de clculo.La reduccin media de la presin sonora en el campo reverberado, en un recinto donde se aplican mate-riales absorbentes de sonido; viene dado por la relacin:donde:Lp - Reduccin de la presin sonora (dB).A1 - Area absorbente del local, con el tratamiento de materiales absorbentes (m2).A0 - Area absorbente del local antes del tratamiento (m2).04.04.03. TIEMPO DE REVERBERACINEl clculo de esta reduccin de la presin sonora puede obtenerse igualmente, partiendo de los tiemposde reverberacin antes y despus de la aplicacin de los materiales absorbentes, segn la relacin:Lp= 10 logT1T2DISTANCIA A PARTIR DE LA FUENTE OMNIDIRECCIONAL (m)NIVEL DE PRESIN ACSTICA (dB)'Lp= 10 logA1A0AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 101donde:T1 - Tiempo de reverberacin antes del tratamiento (s).T2 - Tiempo de reverberacin despus del tratamiento (s).El tiempo de reverberacin se define como el tiempo durante el cual la energa sonora en el recinto sereduce a una millonsima del valor inicial o, dicho de otro modo, 60 dB; despus de cesar la fuente deruido (Fig. 8).Fig. 8.Dicho tiempo de reverberacin puede medirse con los aparatos adecuados o bien calcularse emprica-mente con una cierta aproximacin.La frmula ms utilizada para el clculo es la aplicacin de la ecuacin de Sabine:donde:T - Tiempo de reverberacin (seg).V - Volumen del recinto (m3).A - Area absorbente del local (m2).Esta ecuacin es aplicable, especialmente en recintos no muy grandes, donde las superficies que los limi-tan posean un coeficiente de absorcin uniforme y cuyo valor no sea superior a 0,2.Para valores del coeficiente de absorcin superiores y siempre que exista una cierta uniformidad entre losmismos, es ms conveniente la utilizacin de la ecuacin de Eyring:donde:y donde:V - Volumen del local (m3).S - Suma de las superficies que limitan el local (m2).ln - Logaritmo neperiano.m - Coeficiente de absorcin medio de las superficies que limitan el recinto.S1, S2..., Sn - Superficies que limitan el recinto (m2).1, 2..., n - Coeficiente de absorcin de las diferentes superficies que limitan el recinto.T = 0,161 VA1 S1+ 2 S2+ + n SnS1+ S2+ + Snm= TR= 0,161 VS ln (1 m)MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 102Para valores del coeficiente de absorcin muy diferentes, es ms exacto utilizar la ecuacin de Milling-ton:donde:V - Volumen del local (m3).ln - Logaritmo neperiano.S1, S2..., Sn - Superficies que limitan el recinto (m2).1, 2..., n - Coeficiente de absorcin de las diferentes superficies que limitan el recinto.04.04.04. REDUCCIN DEL NIVEL SONORO MEDIANTE REDUCCINDE REVERBERACINCiertos locales pueden ser foco de un ruido de nivel sonoro elevado si no se toman precauciones. Este esel caso de muchos locales industriales, donde son corrientes los niveles peligrosos para la conservacinde la agudeza auditiva. Esto ocurre tambin, aunque con una intensidad menor, en los locales que aco-gen pblico como cafs, restaurantes, grandes oficinas, salas de espera de estaciones o aeropuertos, poolde mecangrafas, salas de tlex, etc. Como en la mayor parte de los casos de acstica, es en el momen-to de la concepcin de las salas, recintos, etc., cuando hay que pensar en el problema del ruido, y nocuando ya est construido el local.Para la disminucin del ruido se puede recurrir, segn los casos, a dos procedimientos: Reducir la potencia sonora emitida mediante recursos constructivos, es decir, mediante blindajes ade-cuados en las mquinas, o, si esto no es posible, mediante apantallados parciales, mviles o no. En el caso de no poderse realizar las medidas anteriores (gimnasios, piscinas cubiertas, restaurantes,etc.), slo queda la posibilidad de reducir el nivel sonoro mediante el aumento del rea de absorcinequivalente o, lo que es lo mismo, mediante la reduccin del tiempo de reverberacin.La eficacia conseguida en la reduccin de nivel se puede calcular con la expresin indicada anterior-mente:Siendo:A0 = Area de absorcin equivalente antes del tratamiento.A = Area de absorcin equivalente despus del tratamiento.Ejemplo prctico:Una sala de dimensiones I=50 m, a=20 m, h=10 m y un grado de absorcin de las superficies limtrofes0=0,05 (recordar cuando se trata anteriormente del grado de absorcin, que este valor es el caractersti-co de los materiales de construccin tradicionales).El volumen ser: V = 50 20 10 = 10.000 m3.y la superficie: S = 2 (I a + I h + a h) = 3.400 m2.El rea de absorcin equivalente ser: A0 = 0 S = 170 m2.T = 0,161 VS ln (1 )Sjln (1 j) = S1 ln (1 1) + S2 ln (1 2) + + Sn ln (1 n)j=nj=1L = 10 log dBAA0AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 103y, por tanto, el tiempo de reverberacin, segn la frmula de Sabine, es:Si ahora se recubre el techo con un material muy absorbente (=1), tenemos:A1 = 1 I a + 0(S I a) = 1.120 m2.con lo que obtenemos una reduccin de nivel:Si se revisten tambin los 1.000 m2de paredes laterales con el mismo material, tenemos:Por tanto, el revestimiento adicional de las paredes produce una mejora de 2,7 dB.04.04.05. ACSTICA DE RECINTOSEn este apartado se tratan resumidamente las medidas encaminadas a mejorar la calidad de escucha deuna sala.Para salas pequeas, esta mejora supone solamente el conseguir un tiempo de reverberacin entre cier-tos lmites dados, que se conoce como tiempo de reverberacin ptimo. Para salas grandes, tambininfluye la forma de las mismas, la distribucin de materiales absorbentes, as como el uso que se vaya ahacer de ella.De una manera general, las cualidades acsticas que debe tener un local destinado a auditorio son lassiguientes:a) La intensidad acstica de los sonidos tiles (palabra, canto, msica, etc.) debe superar netamente a lade los ruidos de fondo. Ello supone que:a) La sala no sea desproporcionadamente grande en relacin con la potencia de las fuentes sonoras.a) En efecto, la sonoridad depende a la vez de la intensidad del sonido directo y de la intensidad delsonido reflejado. Por un lado, la intensidad del sonido directo es menor cuanto mayor sea la dis-tancia fuente-auditor; por ejemplo, tomemos el caso de un buen orador que emite con un nivel de80dBA,a30m,elniveldelsonidodirectonoesmsque40dBAaproximadamente.Porotrolado, la intensidad del sonido reflejado es menor cuanto mayor sea el poder absorbente del local,y este poder crece en las grandes salas con la superficie ocupada por el pblico.a) La forma de la sala sea tal que el sonido directo que llega de la fuente a los oyentes est libre deobstculos y, en particular, que no pase muy cerca del pblico, pues se producir una absorcinno deseable que se unira a la atenuacin producida por la distancia. Lo ms indicado es que ellugarparaelauditoriosedistribuyaengradas;estacondicin,adems,esfavorableparaunabuena visin de la escena.a) El poder de absorcin de la sala se ajusta de manera que la reverberacin refuerce el sonido direc-to, sin hacerle perder su claridad por una prolongacin excesiva de cada emisin sonora.T0= 0,161 = 0,161 = 9,47 sVA010.000170T1= 0,161 = 1,44 s10.0001.120L1= 10 log = 8,2 dB1.120170L2= 10 log = 10,9 dB2.070170A2= 1 2.000 + 0,05 1.400 = 2.070 m2; T2= 0,78 sMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 104a) Losruidosdefondoseandeunnivelmuybajo,cuandolaintensidaddelossonidostilesseadbil. Para ello, el local debe estar bien protegido de los ruidos exteriores, y adems los equiposdel local (asientos, ventiladores, etc.) deben ser lo ms silenciosos posible.b) La calidad del sonido percibido debe ser buena, en particular mediante:a) Ausencia de accidentes acsticos con ecos.a) Claridad apropiada a la naturaleza de la escucha. Por ejemplo, para la palabra, la claridad debeser bastante superior a la del caso de la msica.a) Reverberacin apropiada a cada tipo de msica.Todas estas caractersticas estn ligadas a la forma del local, as como a su poder absorbente (o tiempo dereverberacin).AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 10504.05. Absorbentes sonorosSon todos aquellos materiales o sistemas que disponen de elevados coeficientes de absorcin sonora entodo o en parte del espectro de frecuencias audibles.Se pueden clasificar segn el siguiente esquema:Los ms tpicos, y desde luego los nicos, de entre los considerados aqu, con caractersticas de verda-dero material, son los materiales porosos; siendo, los dems, dispositivos o estructuras absorbentes.Los materiales porosos estn constituidos por un medio slido (esqueleto), recorrido por cavidades ms omenos tortuosas (poros) comunicadas con el exterior.La degradacin de la energa acstica se produce por friccin viscosa del fluido en el seno de las cavidades.Desde el punto de vista del comportamiento acstico, conviene distinguir entre materiales de esqueletorgido y flexible. En los primeros el coeficiente de absorcin aumenta con la frecuencia, mientras que enlos segundos se presentan resonancias (mximos) de absorcin a frecuencias bajas y medias.Los resonadores; como su propio nombre indica, producen la absorcin de energa acstica mediante unproceso de resonancia. El movimiento resonante de una parte del sistema extrae energa del campo acs-tico, de manera selectiva y preferente, en una banda de frecuencias determinada.Hay diversas frmulas para el clculo de la frecuencia central de resonancia, y as poder utilizar el msadecuado en cada caso.Los absorbentes anecoicos, tambin llamados dispositivos de absorcin con variacin progresiva de lascaractersticas fsicas, hacen uso del hecho por el que la reflexin de una onda acstica se produce cuan-do encuentra una variacin de las caractersticas fsicas del medio en que se propaga. Con la variacingradual de stas, se pretende reducir al mnimo el obstculo que presenta el material.Con estas absorbentes se logran coeficientes de absorcin a incidencia normal superiores al 99%, a par-tir de una determinada frecuencia llamada de corte. Su utilizacin es especfica en cmaras anecoicas.En la prctica son tres los materiales o sistemas utilizados: Materiales porosos. Resonadores de placa. Resonadores de Helmholtz. De esqueleto rgido. De esqueleto flexible. Absorbentes porosos Resonadores Simples Tipo Helmholtz De membrana Acoplados En serie En paralelo: paneles perforados Propiamente dichos Tipos de Bekesy Mixtos Anecoicos (variacin gradual de caractersticas fsicas) Combinacin de los anteriores(Constituyen la mayor parte de los materiales comerciales) Por transmisin real Por configuracin geomtricaMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 10604.05.01. MATERIALES POROSOSLosmaterialesporososestnconstituidosporunaestructuraqueconfiguraunaelevadacantidaddeintersticios o poros, comunicados entre s. Los materiales de estructura fibrosa se ajustan exactamente aesta configuracin.Al incidir una onda acstica sobre la superficie del material, un importante porcentaje de la misma pene-tra por los intersticios; haciendo entrar en vibracin a las fibras, con lo que se produce una transforma-cin en energa cintica de parte de la energa acstica.Por otra parte, el aire que ocupa los poros entra en movimiento; producindose unas prdidas de energapor el rozamiento de las partculas con el esqueleto, que se transforma en calor.Como quiera que la seccin de que dispone la onda acstica est limitada por el esqueleto o elementoslido; se comprende que el comportamiento del material depender de la porosidad del mismo.Efectivamente, la elevada absorcin acstica de los materiales constituidos por fibras de vidrio o roca esexplicable a su elevada porosidad que puede rebasar el 99%.No obstante, como quiera que los espesores de capa que normalmente se utilizan es muy limitada, porproblemas de espacio y costo, la absorcin acstica con materiales porosos es muy elevada a las altasfrecuencias y limitada a las bajas. Efectivamente, para obtener un grado de absorcin del 99%, es nece-sario un espesor de aislamiento para una determinada frecuencia; equivalente a /4 ( longitud de onda).Fig. 9. Absorcin acstica de panales de lana de roca ROCLAINE de densidad 70 kg/m3apoyados sobre una superficie rgida.En la Fig. 9 aparecen las curvas de absorcin acstica de un panel de lana de roca con diferentes espe-sores.Observando las mismas, puede apreciarse lo anteriormente expuesto: la influencia del espesor sobre elcoeficiente de absorcin. Efectivamente, as como para las altas frecuencias el comportamiento est muyen lnea para los cuatro espesores considerados, en las medias y especialmente en bajas frecuencias, seaprecia claramente la ganancia obtenida al aumentar el espesor.Otros factores de influencia son los espacios vacos entre el material absorbente y la pared rgida (cma-ra) y los revestimientos.Lacmaraactacomounimplementadordelespesorrealdelmaterial,demodoqueseconsiguenabsorciones ms elevadas para un mismo producto segn su disposicin est ms alejada de la paredrgida.Este hecho tiene especial relevancia en las bajas y medias frecuencias, pero no en las altas, ya que enstas los coeficientes de absorcin son de por s muy elevados.COEFICIENTE DE ABSORCION SFRECUENCIA f (Hz)30 mm Espesor50 mm Espesor1270 mm Espesor90 mm Espesor34Elotroaspectoimportanteeselrevestimientoconelquesepresentanhabitualmenteestosproductospara su comercializacin como techos acsticos.Los revestimientos pueden ser de dos clases: porosos e impermeables.Sielrevestimientoesporoso,nopresentaunaimpedanciaimportantealpasodelaire,porloquelosvalores de absorcin del material base no resultan modificados prcticamente. Es el caso de los revesti-mientos de tejidos de fibra de vidrio u otros materiales y las aplicaciones de pinturas con pistola.Los revestimientos impermeables (lminas plsticas o metlicas) modifican sustancialmente el espectroabsorbente acstico del material de base, sobre todo a partir de las frecuencias en que la resistencia demasa de la lmina supera la impedancia del aire. M > B c - Frecuencia angular [ = 2f] (Hz)M - Masa de la lmina (kg/m2)B - Densidad del aire (kg/m3)c - Velocidad del sonido del aire (m/seg).De acuerdo con esta relacin, una lmina plstica de 50 m o de aluminio de 25 m puede considerar-se permeable al sonido hasta los 1.000 Hz. Para frecuencias ms altas, disminuye lentamente la permea-bilidad al sonido, y por lo tanto, la absorcin de acuerdo con la ley de masa.Fig. 10. Absorcin acstica de panales de fibra de vidrio 30 mm, con revestimiento poroso o lmina impermeable.En la Fig. 10 se encuentran representados estos aspectos.Las curvas 1, 2 y 3 corresponden al mismo material base con revestimiento poroso. Los valores de absor-cin acstica directamente apoyados sobre superficie rgida son menores a frecuencias bajas y medias,que si la cmara es de 10 20 cm.La curva 4 corresponde al mismo material base, pero revestido con lmina impermeable de permeabili-dad acstica hasta frecuencias de 250-400 Hz, debido a que la masa de la lmina es importante en estecaso. A partir de esas frecuencias, la lmina refleja buena parte del sonido incidente, por no ser permea-ble al mismo, lo que reduce el coeficiente de coeficiente de absorcin sonora, actuando como un siste-ma de resonador de placa.Se incorpora una tabla extrada del libro Acstica en los edificios, de M. Meisser donde estn agrupa-dos tipolgicamente diversos materiales, indicando tambin su comportamiento a distintas gamas de fre-cuencias, donde:G = gama de sonidos graves.M = gama de sonidos medios.A = gama de sonidos agudos.AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 107COEFICIENTE DE ABSORCION SFRECUENCIA f (Hz)12Revestimiento poroso sobresuperficie rgidaRevestimiento poroso sobrecmara de 10 cm.Revestimiento poroso sobrecmara de 20 cm.Revestimiento de lmina imper-meable sobre cmara de 25 cm.34MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 108NATURALEZATABLA 2ASPECTOFORMA DE COLOCACIONPROCESO DE ABSORCIONVALOR ACUSTICO RELATIVOOBSERVACIONESPlacas de fibras mineralescomprimidas. Lana de roca. Lana de vidrio.Placas de fibras mineralespoco comprimidas con unalmina plstica. Lana de vidrio.Placas de fibras vegetalescomprimidas. Fibra de madera. Fibra de caa de azcar. Paja, caa.Enrejados o tejidos.Se obtiene el resultado quecorresponde al material querecubren. Una placa de lana devidrio colocada sobre un tejidode gran malla da el resultadode la lana de vidrio.Suspendidos o fijados sobrearmadura.Placas de fibras de maderaPoliestireno expandido.Placas blancas.Superficie uniforme fisurada,estriada, ranurada o perforada.Fibras de madera aglomeradascon cemento. El aspecto espoco decorativo si queda acara vista.Placas semirrgidasautoportantes.Suspendidas.La absorcin es debida a laporosidad y al efecto diafragmade la placa suspendida. Lapelcula plstica modera laabsorcin de los agudos enfavor de los medios.Placas rgidas con superficieuniforme o fisurada o ranurada.Encoladas.Encoladas.Encoladas.Encoladas o clavadas.Suspendidas.Suspendidas.Suspendidas.Suspendidas.La absorcin es debida a laporosidad de las placas.La absorcin es debida a laporosidad.Las clulas estn cerradas y laporosidad tiene poco efecto.La absorcin es debida a losgrandes poros del material.La absorcin es debida a laporosidad y al efecto dediafragma.La absorcin aumenta por elefecto de diafragma.Efecto de membrana ligera.Al efecto de porosidad seaade un efecto de diafragmaque aumenta la absorcin delos graves.Pueden ser colocados enrevestimientos de muros conmateriales combustibles, peropueden ignifugarse.Slo el poliestireno cortadomecnicamente tiene unaligera eficacia.Es un material combustibleEstos materiales sonimputrescibles y nocombustibles. Puedenencolarse sobre paramentosverticales. No es convenientepintar estas placas, salvo,eventualmente, con pintura alagua que no tape los poros.Estos materiales soninteresantes por su poderabsorbente casi uniforme.Imputrescible y nocombustible.Es un material combustible. Esconveniente no pintarlas.Pueden encolarse sobreparamentos verticales.El poder absorbente aumentacon el espesor. Slo puedenaplicarse sobre paramentosplanos. Es un materialcombustible.Proyecciones de fibrasminerales.Enlucidos porosos con base deyeso, vermiculita.Pinturas absorbentesColorido variado.Pueden teirse en la masa.Superficie rugosa irregularEl revestimiento es bastantefrgil, se debe proyectar sobresuperficies accesibles parapoder efecturar reparacionesAbsorcin por porosidad.Eficaz solamente en frecuenciasagudas.Eficacia dbil y sobre todo enlos graves y medios.AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 10904.05.02. RESONADORES DE PLACASi de acuerdo con el espectro del ruido producido, debe realizarse el tratamiento especialmente en bajasfrecuencias y si no se dispone del espacio suficiente la solucin ms idnea es la aplicacin de resona-dores de placa.Estos consisten en una placa u hoja que vibra sobre un colchn de aire. Si la placa es suficientementegrande y no demasiado rgida, la fuerza de retroceso vendr definida por la rigidez de la capa de aire.Considerando que la placa u hoja vibra con la misma amplitud en toda su superficie (lo cual en la prc-tica es vlido), la frecuencia de resonancia del resonador viene dada por la expresin:donde:c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg).B - Densidad del aire (kg/m3).B - Densidad de la placa u hoja (kg/m3).d - Espesor de la capa de aire (m).d- Espesor de la placa u hoja (m).El grado de absorcin de estos resonadores depende de las prdidas internas del material de placa u hojay de las prdidas por frotamiento en puntos de sujecin.Dichogradodeabsorcinmsbienlimitadopuedeaumentarserellenandoelespaciodeaireconunmaterial absorbente de lana mineral (ver Fig. 11).El material absorbente introducido en la cmara, amortigua las vibraciones reflejadas en la pared rgida,detrs de la placa y que no permiten la vibracin completa de sta, dando lugar en su ausencia a unareduccin de la energa absorbida y, por tanto, del valor del coeficiente de absorcin.Lo que s es importante es cuadricular el espacio de aire para evitar la propagacin tangencial de sonido.Fig. 11. Coeficientes de absorcin acstica de un panel contrachapado de 1,5 mm. con cmara de aire de 60 mm.BB d dc2'fo=COEFICIENTE DE ABSORCION SFRECUENCIA f (Hz)12Cmara de aire amortiguada con 25 mm de lana mineral.Cmara de aire vaca.MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 11004.05.03. RESONADORES DE AGUJERO O DE HELMHOLTZLa constitucin de los resonadores de agujero es en esencia la misma que los resonadores de placa, conladiferenciadequelaplacauhojavaprovistadeperforaciones. Aligualqueenlosresonadoresdeplaca, debe cuadricularse el espacio de aire, a fin de evitar la propagacin de sonido paralela a la placa.El tamao de las cuadrculas debe ser pequeo en comparacin con la longitud de onda del sonido aamortiguar.Con este tipo de resonadores se consigue, para un espesor limitado, un elevado grado de absorcin parala gama de frecuencias medias. La amortiguacin en este caso est determinada por el rozamiento delaire con las paredes de las perforaciones, acompaado de un desprendimiento de calor. Como en casode los resonadores de placa, el relleno del espacio de aire con un material poroso a base de lana mine-ral aumenta el grado de absorcin.En la Fig. 12 se representa la curva de absorcin de un resonador de agujero, compuesto por una placargida de 9,5 mm de espesor y un 8,3% de superficie perforada, con un espacio de aire de 50 mm relle-no con lana de roca.La frecuencia de resonancia del resonador viene dada en este caso por la expresin:donde:c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg). - Relacin superficie perforada/superficie total (m2/m2).I - Profundidad efectiva del agujero (m).d - Espesor de la capa de aire (m).Fig. 12. La curva corresponde a una placa rgida de 9,5 mm con agujeros de 15 mm de dimetro, distanciados a 46 mm(superficie agujeros 8,3%), separada de la pared a 50 mm y rellena de la cmara con lana de rocal dc2'fo=AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 11104.06. Aislamiento del sonidoEl aislamiento del sonido consiste en impedir su propagacin por medio de obstculos reflectores. Comoya se indic en el apartado 3.2 (Reflexin del sonido), siempre que se trata de lograr un gran factor dereflexin hay que interponer en el camino del sonido un medio cuya impedancia Z sea lo ms diferenteposible a la del medio que conduce el sonido; por tanto, es lgico tratar por un lado el aislamiento delsonido en el aire u otro medio gaseoso (baja impedancia) y, por otro, el aislamiento en slidos (alta impe-dancia).04.06.01. AISLAMIENTO DEL SONIDO TRANSMITIDO POR EL AIREEl sonido transmitido por el aire es lo que normalmente se llama ruido areo, y as lo denominaremos enadelante.Si colocamos una barrera entre dos locales para conseguir un aislamiento al ruido areo, la transmisindel ruido de un local a otro se puede realizar por distintos caminos; como se ve en la Fig. 13.Fig. 13.a) Por va directa 2, que se puede descomponer en dos causas principales. La porosidad a travs de fisuras e intersticios. El efecto de diafragma, es decir, flexin bajo el efecto de la presin sonora, como en una membrana.b) Por vas indirectas, como conductos 1 y paredes adyacentes 3.04.06.01.01. MedidasHay diversos ndices normalizados para cuantificar el aislamiento al ruido areo. Veamos los ms usados: Aislamiento acstico (D): Es la diferencia de niveles de presin acstica que existe entre el nivel acs-tico del local donde est la fuente (local emisor) y el del local donde se recibe el sonido (local recep-tor). Se calcula mediante la expresin: Este valor puede corresponder a una sola frecuencia, a una banda de frecuencia o al espectro total defrecuencias. Aislamiento acstico normalizado (Dn): Es la diferencia de niveles de presin acstica entre el localemisor y el receptor; pero teniendo en cuenta la influencia que, sobre el nivel, ejerce la reverbera-D = L1 L2dBMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 112cin. En el local receptor, si existe una reverberacin elevada, el valor del nivel acstico L2 es mayorque el que cabra esperar debido al aislamiento producido por la pared, con lo que el aislamientoacstico se reduce. Lo contrario ocurrir en el caso de elevada absorcin: baja reverberacin.Para tener en cuenta esta incidencia, se efecta una correccin de los resultados considerando que unahabitacin con un amueblamiento normal posee un tiempo de reverberacin de 0,5 segundos, o, segnotra normativa, un rea de absorcin equivalente de 10 m2.Portanto,elaislamientoacsticonormalizado,paraunafrecuenciadeterminadaentredoslocalesdeuna vivienda, se calcula mediante la expresin:siendo:T = Tiempo de reverberacin del local receptor para la frecuencia considerada.A = Area de absorcin equivalente del local receptor para la frecuencia considerada. Indice de debilitamiento acstico (R): Este ndice se utiliza generalmente para medidas en laboratorio(cmaras de transmisin) y se define como:siendo W1 y W2 las potencias acsticas incidentes sobre la muestra y transmitida por ella. En el caso decampo acstico difuso, que es como se ensaya en el laboratorio, se puede evaluar por la frmula:siendo:S = Superficie de la muestra a ensayar (m2).A = Area de absorcin equivalente de la sala de recepcin (m2).04.06.01.02. Aislamiento de paredes simplesSe entiende por pared simple la que no est formada por varias paredes independientes, es decir, no esnecesario que sea una pared homognea (de un solo material), sino que debe cumplir que los puntossituados sobre una misma normal no modifiquen su distancia mutua cuando la pared realice vibraciones.Para obtener un buen aislamiento acstico, estas paredes se deben construir de acuerdo con los siguien-tes puntos: Suficientemente pesadas. Dbilmente rgidas. Estancas de aire.a) Ley de masa y de frecuenciaPara una pared simple, la ley de masa y frecuencia (Ley de Berger) indica que el aislamiento acstico esmayor cuanto mayor sea su masa superficial (masa por unidad de superficie), es decir, ms pesadas, ytambin es mayor para frecuencias altas.La expresin de esta ley es:siendo, = Pulsacin [=2f] (Hz).m = Masa superficial (kg/m2).Z = Impedancia acstica del aire (Rayls).Dn= L1 L2+ 10 logT0,510A= L1 L2+ 10 log dBR = 10 log dBW1W2R = L1 L2+ 10 logSAdBD = 20 log dB m2 ZAISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 113Esto,pasadoaunagrficanormalosemilogartmica,nosdaelaislamientoacsticoenfuncindelamasa superficial, para una serie de frecuencias dadas.Tericamente, esta ley nos dice que doblando la masa se consigue una mejora de 6 dB en el aislamien-to.Esta ley es experimental, por tanto no es absoluta, sino aproximada, si bien se utiliza mucho para dar unaprimera idea del comportamiento acstico de una pared.b) Aislamiento real de paredes simplesLa ley de masas slo se cumple en un intervalo de frecuencias que est determinado por dos frecuenciascaractersticas de una pared real y en el entorno de los cuales no se cumple la ley de masas, con unareduccin notable del aislamiento acstico. La frecuencia natural del sistema (f0) como un todo, que depende de la masa de la pared y de las suje-ciones perimetrales de la hoja. La frecuencia crtica o de coincidencia fc, en la cual las ondas incidentes coinciden en frecuencia conlas ondas longitudinales de flexin de la pared.Esta frecuencia depende exclusivamente del material de la pared y de su espesor, segn la expresin:donde:c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg).d - Espesor de la pared (m).B - Densidad del material de la pared (kg/m3). - Coeficiente de Poisson.E - Mdulo de Young (N/m2).En la Fig. 14 se indican los valores de las frecuencias crticas de los materiales ms habituales en la edi-ficacin.Fig. 14.12BEc22 d'fc= (1 2)I -HORMIGNII -LADRILLOIII -ACEROIV - PLOMOV - MADERA CONTRACHAPADAVI - VIDRIO LAS CIFRAS INDICAN EL ESPESOR DE LAPARED EN cm.MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 114Se observa que existen tres zonas donde el aislamiento acstico est gobernado por diferentes factores,tal como se representan esquemticamente en la Fig. 15. La zona de dominio de la elasticidad (f < f0), que corresponde en general a muy bajas frecuencias ycon un aislamiento descendente hasta f0, donde es casi nulo. La zona de dominio de la masa, que s est gobernada por la ley de masas, caracterizada porf0 < f < fcaproximadamente, donde:R = 20 log (m f) 42 (dB) La zona de dominio del amortiguamiento interno, que corresponde a f > fc, en la cual el aislamien-to baja de modo considerable hasta fc y aumenta desde ese valor de un modo progresivo.En esta zona, el factor que gobierna las variaciones del aislamiento es el amortiguamiento interno () delmaterial, es decir, la capacidad del material para absorber energa de vibracin a las ondas de flexin.Fig. 15. Aislamiento acstico de una pared simple.Toda esta problemtica est bien estudiada para las paredes simples de obra que se utilizan en la Edifi-cacin, como se representa en la Fig. 16.Fig. 16.Dominio de la elasticidadDominio de la masaDominio del amortiguamientointernoFrecuenciasAislamiento acsticoAISLAMIENTO (dB)PESO (kgf/m2)LEY DE MASA TERICALEY DE MASA EXPERIMENTALAISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 115La curva de trazos indica el valor del aislamiento en funcin de la masa para la pared ficticia considera-da (Ley de masa terica).Sin embargo, en la prctica, y de acuerdo con los ensayos realizados en laboratorio con distintos tipos demateriales, se ha podido comprobar que los resultados obtenidos son inferiores (curva llena).Se observa que existe una diferencia notable en el aislamiento de 10-15 dB para prdidas reales, entre laley de masa terica y las medidas reales, debido a los factores de influencia explicados.NOTA: Importancia de la estanquidadLos defectos en las juntas de albailera, las rendijas en puertas y ventanas, las juntas de paneles prefa-bricados, etc., juegan un papel nefasto cara al aislamiento acstico, dando lugar a las fugas acsticaso puentes acsticos (por asimilarlos a los puentes trmicos). Estas fugas dejan pasar fundamentalmen-te las frecuencias agudas, con lo que el problema se agrava (recordar la sensibilidad del odo a dichas fre-cuencias).03.06.01.03. Paredes mltiplesEn el punto anterior se ha determinado el valor real del aislamiento acstico de una pared simple.Si dicha pared de masa m la dividimos en dos hojas de masas m1 + m2 = m y las separamos una dis-tancia d, el conjunto ofrece un aislamiento acstico superior al de la pared simple de masa equivalen-te.Estehechorepresentaunpasoimportanteenelaligeramientodelassolucionesconstructivasparaunmismo valor de aislamiento acstico. Adems este aligeramiento puede ser muy notable con la utiliza-cin de materiales ligeros blandos a la flexin (es decir, de fc elevada), como se ver ms adelante.El anlisis del aislamiento, en este caso, nos lleva a la aparicin de frecuencias en el entorno de las cua-les existe una fuente reduccin del aislamiento. En este caso se trata de la frecuencia natural del siste-maydelasfrecuenciasdecavidad,quedanlugarazonasdominadaspordiversosfactoresdeinfluencia.a) La frecuencia natural del sistema (f0) se refiere a un conjunto de masas m1 y m2, unidas por un resortede rigidez K.a) Este sistema de masa-muelle-masa, con la capacidad de vibrar, posee una frecuencia de resonanciapropia que viene definida por la siguiente expresin:donde:K - Rigidez del medio separador (N/m3).m1 y m2 - Masas de los elementos (kg/m2).El medio separador puede estar constituido por aire, un material determinado o un sistema mecnico. Siel medio lo constituye el aire, la frecuencia de resonancia viene dada por la expresin:donde:d - Espesor de la capa de aire (cm).m1 y m2 - Masas superficiales, en kg/m2.Esta frecuencia ser tanto ms baja cuanto mayores sean las masas y/o mayor la distancia entre ellas. Paraesta frecuencia, el aislamiento acstico es muy bajo, prcticamente nulo; por tanto, se debe conseguir queesta frecuencia sea lo ms baja posible, ya que la sensibilidad del odo disminuye al disminuir la frecuen-cia. Normalmente se busca que esta frecuencia est por debajo del campo de medida (100 Hz).m1+ m2m1 m212'f0= K Hz1m11m2+615d''f0= HzMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 116Algunos estudios aconsejan que esta frecuencia sea menor de 75 Hz, y otros, ms exigentes, recomien-dan que sea menor de 60 Hz. Para estos dos casos, se obtienen las relaciones prcticas siguientes:b) La zona de dominio de la elasticidad (f3.000 Hz) donde el aislamiento ya es tan importante que no presenta influenciasnegativas apreciables.c) Este es el caso de los trasdosados sobre cerramientos o divisorios de obra, con placas de cartn-yeso.c) El lmite ideal es la disposicin de ambas hojas con materiales blandos a la flexin. Este es el casode la tabiquera de montaje en seco, con placas de cartn yeso.c) Los procedimientos anteriores se deben complementar con un elemento absorbente interno en elinterior de la cmara de aire (p.e.: lana de vidrio).c) El efecto de este elemento absorbente es conseguir un desacople de ambas hojas y una absorcin dela energa acstica que se transmite de la hoja excitada por la vibracin sonora, hacia la segunda.d) La zona de dominio de las resonancias de cavidad, gobernada exclusivamente por la distancia d.En esta zona el aislamiento baja fuertemente en el entorno de cada:representadas en Fig. 17m1 m2 d2B2c3R = 20 log 31m11m2+ Para f0< 75 Hz; d > 67 cm) (1m11m2+ Para f0< 60 Hz; d > 105 cm) (2c2f= n n d =AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 117Fig. 17.Siendo: c = Velocidad del sonido (m/s).n = Nmero entero (1, 2, 3...).d = Distancia en capas (m).f = Frecuencia (Hz).Para estas frecuencias, el sistema se comporta como una masa nica mt = m1 + m2, ya que ambas hojasse acoplan acsticamente, desapareciendo as el efecto aislante de la pared doble.Slo existe una solucin general al problema: la presencia de elementos absorbentes en la cavidad (p.e.:lana de vidrio), amortiguar la fuerte cada del aislamiento, por absorcin de buena parte de la energade resonancia en la cavidad.NOTA: Acoplamiento rgido entre elementosLas capas de una pared mltiple no deben tener, a ser posible, ninguna unin rgida, ya que sta provo-ca un cortocircuito acstico (puente fnico), que reduce el efecto de pared mltiple. En el caso lmite, elaislamiento acstico sera el de una pared simple de peso equivalente al peso total.Fig. 18.Sisoninevitablestalespuentes,como,porejemplo,enlassujecioneslateralesdelasparedes,enlospasos inevitables de tuberas, etc., stos deben ser relativamente blandos y ligeros para paredes pesadas,y pesados para paredes ligeras.UNIONES RGIDAS A EVITARMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 11804.06.01.04. Ejemplo de aislamiento a ruido areoSe presenta a continuacin un ejemplo comparativo que resume las caractersticas de los aislamientos deparedes simples y dobles, segn mediciones reales de laboratorio, resumidas en la Fig. 19.Fig. 19. Aislamiento acstico o ruido areo de un paramento ligero.EquivalenteparedsimpleMASASUPERFICIALFRECUENCIA f (Hz)AISLAMIENTO A RUIDO AREO R (dB)16,4 kg/m2MATERIALES: Placa de cartn-yeso espesor 10 mm. Listn de 100 55 mm. Lana de vidrio espesor 150 mm.16,4 kg/m2(sin armadura)19,7 kg/m2(sin armadura)Pared doble Pared dobleCmara rellenade lana de vidrioAISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 119La curva 1 corresponde a las dos placas cartn-yeso juntas, pero no solidariamente unidas, por lo que lafrecuenciacrticadelmaterialesde4.000Hz,quecorresponderaaunasolahoja.Noobstante,seobserva un cierto acoplamiento caracterizado por la bajada de aislamiento a 2.000 Hz, que correspon-dera a la frecuencia crtica de la pared unitaria de espesor 20 mm.La curva 2 presenta un bajo aislamiento a la frecuencia natural del sistema (f0 100 Hz), adems de algu-nos acoplamientos debido a los rigidizadores, as como la influencia de las resonancias en cavidad y laimportante reduccin del aislamiento a la frecuencia crtica de las hojas iguales a 4.000 Hz.No obstante, el aislamiento global es superior al de la hoja simple.La curva 3 corresponde al mismo montaje ensayado en 2, pero con adicin de lana de vidrio en la cavi-dad. La curva 3 es sensiblemente parecida a la curva 2, pero con valores de aislamiento superiores.Estoesdebidoalfuerteefectodedesacoplamientodehojasylaabsorcindelaenergaacsticaencmara. Ya en la frecuencia natural del sistema, la reduccin de aislamiento es inferior y se amortiguanlas cadas de aislamiento en torno a las frecuencias crticas y de cavidad.04.06.02. AMORTIGUAMIENTO DEL RUIDO TRANSMITIDO POR VA SLIDALos ruidos que se generan en medios slidos (impactos, vibraciones) se transmiten por esas vas, con lavelocidadyamortiguamientoquetenganlosdiferentesmedios,hastapasaralestadodetransmisinarea cuando se hayan alcanzado las condiciones favorables de acoplamiento al aire (por ej. la vibracinde una pared).Cualquiera que sea el origen de la excitacin del medio slido, la nica posibilidad de recudir la trans-misindelaenergaliberadaesladesolidarizacindelmedioslidoexcitadorespectoalrestodelaestructura del edificio. Esto se consigue introduciendo materiales elsticos en la va de transmisin. Elprincipio est basado en la capacidad amortiguante del material elstico de actuar como muelle, por loque es necesario siempre que el material o sistema a introducir trabaje dentro de su campo elstico.Un sistema constituido por una masa, soportada por un elemento de caractersticas elsticas conocidas,tiene una frecuencia natural de vibracin del sistema definida por (fig. 20):siendo:fn=frecuencia natural, en HzK=rigidez del elemento elstico en kg/sg2M=masa, en kgFig. 20.KM12'fn=MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 120La rigidez del elemento elstico es la caracterstica del elemento como muelle. Otra forma de establecerla frecuencia natural del sistema es la determinacin de la deflexin esttica de la capa elstica bajo lacarga de la masa M.La expresin en este caso es:siendo d, el valor de la deflexin esttica en mm.Si el sistema constituido por la masa m y el muelle de rigidez dinmica k, se le somete a una exita-cin de frecuencia perturbadora fp, la transmisibilidad de la energa de excitacin es:siendo T la transmisibilidad de la energa de perturbacin.La representacin grfica de la funcin anterior (fig. 21) permite establecer: Para fp/fn< 1/2, la transmisibilidad es igual que si no existiera unin elstica. Para 1/2 < fp/fn< 2, la transmisibilidad aumenta fuertemente por el efecto de resonancia del sistemapara f=fn. Para valores de fp/fn>2, la transmisibilidad comienza a reducirse de modo apreciable, de modo quepara fp/fn=3, el valor transmitido es slo 16,66% de la energa de excitacin.Nota: Las expresiones de la transmisibilidad se han simplificado considerando que no existe ningn tipo de amortiguamiento inter-no en el sistema masa-muelle, lo que no es cierto en la realidad, ya que siempre existir amortiguamiento. No obstante, la utiliza-cin de la expresin utilizada permite unos resultados aceptables en la prctica totalidad de los casos que se presentan.Fig. 21.15,7d 'fn= HzT = 1fpfn) (21''AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 121El valor prctico generalmente admitido es que deben utilizarse elementos elsticos con una fntal, que seacomo mnimo fn=fp/3, siendo fpHz el valor de la frecuencia ms baja capaz de excitar el sistema. Por ejem-plo, si se quiere proteger la estructura de un edificio de las vibraciones que genera un compresor que tra-baja a 1.450 rpm, debern instalarse elementos amortiguadores que presenten una fn1.450/60*3 Hz, conla masa total repartida en el nmero de elementos amortiguadores diferentes.A efectos prcticos, puede utilizarse el grfico de la fig. 22, para la determinacin de la fn necesaria paragrado de aislamiento, dado en tanto por ciento de excitacin no transmitida.Fig. 22.Es muy importante establecer que los elementos de amortiguacin se construyen por los fabricantes paraun intervalo de cargas determinado y para el que se garantiza la fnHz de catlogo. Fuera de ese interva-lo de cargas, los elementos trabajan mal o no trabajan. Si la carga es inferior a la prevista, el material tra-baja con una fnsuperior a la prevista, lo que aumentar la transmisibilidad y por tanto la energa de lavibracin; si la carga es superior a la prevista, el material se aplastar saliendo del campo elstico de tra-bajo, con el resultado equivalente a que se rigidiza y parece como si no se hubiera puesto ningn ele-mento de amortiguacin.En resumen: la eleccin de los elementos de amortiguacin dependern de la fnque se haya determina-do y del modelo adecuado para esa fn, con cada una de las cargas (iguales o no) en que se reparta el pesototal del equipo.MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 122Un aspecto relativo a la eleccin de los elementos de amortiguacin es la necesidad o no de disponer debancadas de inercia en la instalacin de equipos.Unabancadadeinercianotieneningnefectosobrelaeficaciaenlafuncinantivibratoria,perospuede afectar a la magnitud del movimiento propio del equipo.Lo anterior tiene especial importancia cuando los equipos presentan fuerzas desequilibradoras notablespara su tamao o tipo de movimiento. Cuando ms se manifiestan estos problemas es en los perodos dearranques y paradas de los equipos, ya que al trabajar en frecuencias prximas y por debajo de fn, el sis-tema est controlado por la rigidez de las uniones por encima de fn, el sistema resulta amortiguado.Por todo esto, es fundamental la determinacin previa de disponer o no de bancadas de inercia, ya queafectan a la eleccin del modelo, cuando no del tipo de los elementos de amortiguacin.A) Materiales y tipos de elementos de amortiguacinLos tipos generales son: Antivibradores metlicos: Estn constituidos por muelles de acero al carbono, con alta resistencia a latraccin. Tienen una gran capacidad de deformacin elstica bajo carga, por lo que se recomiendanparaaislarfrecuenciasbajas(menosde1.000rpm,esdecir,16Hz).Enelmercadoseencuentranmodelos con fntan baja como 2 Hz (fig. 23).Fig. 23. Antivibradores de caucho: Se trata de material natural o mezclado sometido a proceso de vulcaniza-cin,conlascaractersticastcnicasnecesarias. Tienenmenorcapacidaddedeformacinquelosmetlicos, por lo que slo pueden recomendarse para frecuencias superiores a 20 Hz. Sin embargo,tienen una buena amortiguacin interna absorbiendo muy bien los impactos. Se encuentra en el mer-cado con fndesde 7 Hz (fig. 24).Fig. 24.AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 123 Lanas minerales: Las lanas de vidrio y roca, con densidades adecuadas, actan como elementos amor-tiguadores con valores aceptables de trabajo para frecuencias superiores a 30 Hz. Esto es posible por elbajo mdulo de rigidez dinmica de las lanas minerales, que es algo superior al del aire. As, bajo car-gas uniformemente repartidas (losas flotantes), se obtienen sistemas con fnde 10 Hz. El material trabajaperfectamente dentro de su campo elstico ya que las deformaciones bajo carga son de 2-3 mm.B) Valores de reduccin a ruido de impactoDesdeelaspectoacstico,unadelasaplicacionesmsinteresantesdelossistemassealadoseslareduccin a ruido de impacto en el local subyacente al que lo origina, mediante la construccin de unalosa flotante, sobre un elemento elstico del tipo de una lana mineral. De acuerdo con lo establecido enla NBE-CA-88, el valor del nivel a ruido de impacto normalizado es:donde:LNes el nivel sonoro normalizadoLOes el nivel medido por el equipo producido por una mquina de martillos normalizada, medido en ellocal receptorA es el rea absorbente del local receptor, en m2.Ladiferenciademedidassobreunelementohorizontalantesydespusdeaplicarleunasolucindemejora para los ruidos de impacto representa la reduccin.LN= LN1 LN2dBUn mtodo terico de clculo, basado en la reduccin de la energa transmitida, establece que el aisla-miento acstico o mejora es:Que es vlida para toda fp>3*fn.Los nicos valores admisibles son los de ensayo, pero este tipo de soluciones permite establecer resultadostericos con suficiente aproximacin a los reales de ensayo. En la fig. 25 puede verse el resultado de mejo-ra a ruido de impacto de una losa flotante de hormign sobre una lana de vidrio de 15 mm de espesor.Fig. 25.10ALN= LO 10 log dBfpfnLN= 40 log dBMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 12404.07. La proteccin contra el ruidoen la industria y las instalaciones04.07.01. GENERALIDADESExisten numerosas fuentes de rudio que pueden producir molestias y sobre las cuales deben realizarseactuaciones concretas, a fin de disminuir el nivel sonoro a lmites aceptables. Esto constituye el controldel ruido.Los lmites de aceptabilidad suelen estar fijados por disposiciones legislativas que se establecen por lasdiversas administraciones en el mbito de su competencia: Estatales: Normativa Bsica de la Edificacin NBE-CD-88. Autonmicas: Leyes medioambientales. Locales: Ordenanzas sobre el ruido.Cualquiera que sea la problemtica que se plantee, los factores a considerar para controlar el ruido son:Origen del ruido-Va de transmisin-ReceptorLa experiencia demuestra que los sistemas de control del ruido son tanto ms eficaces si se procede aaplicarlos con la misma secuencia que se ha indicado.Por ello, el origen del ruido debe ser siempre el primer objetivo a analizar para la resolucin del proble-ma. Por ejemplo: es imposible alcanzar una actuacin adecuada sobre el ruido que produce una mqui-na si no se ha previsto la colaboracin de elementos antivibradores que limiten el ruido de origen slido.A veces, la actuacin sobre el origen del ruido es imposible, porque no es exterior o porque est muydifundido en mltiples focos. En este caso deben analizarse las vas de transmisin, p. ej. los ruidos delaire transmitido por conductos.Slo en ltimo caso debe recurrirse a la proteccin directa del receptor, ya que sta slo es personal (pro-tectores personales), colectiva (cabinas de personal), dejando un ambiente ruidoso de gran extensin quepuede afectar a otros receptores.04.07.02. PROTECCIN CONTRA EL RUIDO EXTERIORLas principales fuentes de ruido exterior a un edificio o industria son el trfico (automovilstico o ferro-viario), otras industrias ruidosas, maquinaria de obras pblicas...El mtodo ms eficaz es el aislamiento acstico adecuado de todos los cerramientos del edificio o indus-tria. Esta solucin puede ser a veces imposible por ser abierta la industria o porque puede encarecer fuer-temente el coste de aislamiento acstico frente a ruidos elevados.En la mayor parte de los casos es eficaz la proteccin mediante pantallas acsticas, que deben conside-rarse como acciones complementarias a otras de aislamiento, ya que el nivel de proteccin alcanzadocon las pantallas no suele ser elevado (inferior a 20 dB).El clculo de pantallas acsticas est basado en las teoras de difraccin de Fresnel y en datos experi-mentales.Valores aceptables aproximados pueden obtenerse del grfico de Maekawa adjunto (fig. 26).En el grfico se observa que la atenuacin acstica que ofrecen las barreras depende del nmero adi-mensionalN,querelacionaladiferenciadelcaminoquedeberecorrerelsonidoentreemisor(E)yreceptor (R) antes y despus de la colocacin de la barrera y la longitud de onda del sonido con las diver-sas frecuencias.Como es habitual en la acstica, las altas frecuencias son atenuadas ms fcilmente que las bajas fre-cuencias.AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 125Fig. 26. Grfico para el clculo de la atenuacin de barreras semiinfinitas.Cuando las pantallas acsticas son delgadas, la solucin ms adecuada es utilizar la aproximacin deKurze, donde:para valores de 0,2N 1.500 Hz).La necesidad de incluir aislamiento trmico ha supuesto el desarrollo de soluciones tipo sandwich, en elque la chapa perfilada constituye los elementos exteriores y un aislamiento trmico es el alma del sand-wich.Esta solucin mejora el aislamiento acstico respecto a la chapa perfilada de una sola hoja, aunque es eltipo de material aislante el que determinar la cuanta de la mejora.Si se utiliza como material aislante trmico un material de sntesis de poro cerrado, como es el caso delpoliestireno expandido o extrusionado, o del poliuretano, el resultado acstico es pobre, ya que la nulaabsorcin acstica de estos materiales, as como su rigidez, no permite el funcionamiento del sistemacomo un cerramiento de doble hoja.Por el contrario, la utilizacin de aislamientos trmicos de lanas minerales (lanas de vidrio y de roca) per-miten una mejora notable en el valor del aislamiento acstico.En la fig. 32 pueden observarse los resultados de aislamiento acstico de dos sandwich con los elemen-tosdechapaiguales(chapasde1mmdeespesor),peroconalmasdelanadevidrio(16kg/m3)ydepoliuretano(30kg/m3),respectivamente.Enestecaso,elaislamientoconsandwichdepoliuretanoesmuy reducido por debajo de la frecuencia crtica de la chapa, lo que supone un aislamiento global nota-blemente inferior al obtenido con el aislante absorbente.La necesidad de reducir los ruidos en el interior de las naves para mejorar las condiciones de las mismas,algunas veces se trata de conseguir perforando la hoja interna de chapa para aumentar el coeficiente deabsorcin. Sin embargo, esta solucin es negativa para el aislamiento acstico de la envolvente, ya quereduce la efectividad del aislamiento a la hoja exterior principalmente.En la fig. 33 se presentan los resultados de aislamiento de dos sandwich iguales con ACUSTIVER-R (fiel-trodelanadevidrio),peroconhojainternalisayperforada.Comoseaprecia,ladiferenciadeaisla-mientoacsticoesde7dB(A).Estevalornoesfcildecompensarsesloconlareduccindelruidointerno obtenido por la mejora del coeficiente de absorcin (fig. 34).Lasmejoresprestacionesposiblesresultarndeaumentarlaabsorcinacsticadelanavemediantetechos acsticos que tienen esa funcin, manteniendo el cerramiento sin perforaciones.Para aumentar los valores de aislamiento acstico de estos sistemas, las soluciones pasan por el incremen-to de las masas, es decir, el espesor de las chapas, o lo que es ms habitual, aumentar el espesor del sand-wich, lo que permite una mejora tambin del aislamiento trmico, reduciendo costes de energa trmica.MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 140Fig. 32. Aislamiento acstico en Sandwich1. Sandwich chapa perfilada 2 x 1 mm60 mm Acustiver R (16 kg/m3)Rw = 44 dB2. Sandwich chapa perfilada 2 x 1 mm60 mm PUR (30 kg/m3)Rw = 25 dBFig. 33. Aislamiento diferencial entre cerramiento industrial sin y con perforaciones1. Sandwich chapa perfilada (0,75 mm)Acustiver R 60 mm (16 kg/m3)Bandeja metlicaRa = 40 dB(A) Rw = 40 dB2. Sandwich chapa perfilada (0,75 mm)Acustiver R 60 mm (16 kg/m3)Bandeja metlica perforadaRa = 33 dB(A) Rw = 34 dB(1)Bandeja metlicaperforada(2)AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 141Fig. 34. Coeficiente de absorcin del panelSandwich chapa perfilada (0,75 mm)Acustiver R 60 mm (16 kg/m3)Bandeja metlica perforadaRa = 33 dB(A) Rw = 34 dBFig. 35. Comparativo de aislamiento entre soluciones1. Sandwich chapa perfilada (0,75 mm)Acustiver R (50 mm) (16 kg/m3)Acustiver 160 (50 mm) (16 kg/m3)Bandeja metlicaRa = 43 dB(A) Rw = 45 dB2. Sandwich chapa perfilada (0,75 mm)Acustiver R (50 mm) (16 kg/m3)Acustiver 160 (50 mm) (16 kg/m3)Bandeja metlica perforadaBarrera vaporRa = 38 dB(A) Rw = 39 dB(1) (2)Bandeja metlicaperforadaBandeja metlicaperforadaMANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 142En la fig. 35 se observan los resultados sobre el aislamiento acstico de aumentar el espesor de aisla-miento del sandwich anterior de 60 mm de ACUSTIVER-R a 100 mm (50 mm de ACUSTIVER-R y 50 mmde ACUSTIVER-160). La mejora en este caso es de 3 dB(A) en el caso de chapas lisas.Para el montaje con la chapa interior perforada, en este caso la mejora es ms elevada que lo que cabraesperarse.Estosedebealaintroduccin,enelsegundomontaje,deunabarreradevaporenlacaracaliente del aislante (la cara interna). Esta barrera equivale a reducir el efecto de las perforaciones, aun-que no suficiente para sustituir a la chapa lisa por su menor masa superficial. Tambin es fcil comprobarque se reduce el valor del coeficiente de absorcin de la cara interna por el efecto de la citada barrera(fig. 36).Losaislamientosdecubierta,cuandoutilizanlasmismassolucionesconstructivas,consiguenvaloresidnticos que las soluciones citadas. De todos modos, la solucin ms habitual para cubiertas con aisla-miento trmico es la denominada Cubierta Deck, constituida por un soporte de chapa perfilada, unaislante de lana mineral de alta densidad (PANEL CUBIERTA-150) y una impermeabilizacin, general-mente asfltica.El aislamiento acstico obtenido depende de las caractersticas de la impermeabilizacin elegida, ya questa ser una de las hojas del sandwich mixto. En la fig. 37 se presenta el resultado de un ensayo con ais-lamiento de lana de roca (150 kg/m3) con un espesor de 60 mm.Fig. 36. Coeficiente de absorcin del panelSandwich chapa perfilada (0,75)Acustiver R (50 mm) (16 kg/m3)Acustiver 160 (50 mm) (16 kg/m3)Bandeja metlica perforadaBarrera vaporRa = 38 dB(A) Rw = 39 dBBandeja metlicaperforadaFig. 37. Aislamiento en cubierta DECKCUBIERTA DECKChapa 0,75 mmPanel cubierta 60 mm (150 kg/m3)Impermeabilizacin bituminosa adheridaRa = 39 dB(A) Rw = 40 dBAISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 14304.07.05.01.02. Sandwich prefabricadosSon productos mixtos, constituidos por dos lminas de chapa de acero perfilada en fro, con un ncleoaislante interior de lana mineral (lana de vidrio o de roca).Su construccin se realiza en trenes especiales de perfilado, con ensamblado y corte automtico. De estemodo, la confeccin del producto es rpida, de alta precisin dimensional y con elevada calidad de con-junto.Las propiedades de las lanas minerales se transmiten al producto final, por lo que ste tiene una elevadacapacidad de aislamiento trmico y aislamiento acstico, as como una notable resistencia al fuego.a) Comportamiento acstico:Dos aspectos son bsicos: La absorcin acstica, por la cual es posible reducir de modo importante el ruido generado en elinteriordelasinstalacionesindustriales.Laabsorcinacsticaelevadadelpanel,seobtienemediante la perforacin de la chapa interna (mnimo de 22% de perforaciones). Enlafiguraadjunta,sepresentalacurvadeabsorcins,enfuncindelafrecuencia,paraunpanel sndwich de 50 mm de espesor y una de las caras perforada. La absorcin acstica mediaobtenida es de w= 0,85.Fig. 38. Sandwich prefabricado, con chapa perfilada de 0,5 mm y alma de lana mineral de 50 mm. (Lmina interior perforada 25%.) Valor global de absorcin, w = 0,85. El aislamiento acstico. Es muy alto, como corresponde a este tipo de soluciones constructivas for-madas por dos hojas blandas a la flexin (ambas lminas de acero) con un alma interior de lanamineral (absorbente acstico y amortiguador elstico, simultneamente. En la figura adjunta se presentan los resultados de aislamiento acstico de dos sandwich de igualconstruccin, pero con espesores de 50 y 80 mm de lana mineral. Los resultados obtenidos en losensayos (35 y 37 dB), demuestran que el aislamiento crece con el espesor de lana.MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 144Fig. 39. (1) Sandwich prefabricado, con chapa perfilada de 0,5 mm y alma de lana mineral de 50 mm.(Lmina interior perforada 25%.) Aislamiento acstico: RA = 34,4 dBA Rw = 35 dB.(2) Sandwich prefabricado, con chapa perfilada de 0,5 mm y alma de lana mineral de 80 mm.(Lmina interior perforada 25%.) Aislamiento acstico: RA = 36,2 dBA Rw = 37 dB.04.07.05.02. Locales ruidososSe trata en general de los locales donde se desarrollan actividades con sonidos musicales, desde la ense-anza (conservatorios, academias de baile...), hasta el ocio (discopubs, discotecas, salas de fiesta, tabla-dos...). Tambin se encuentran en este grupo actividades ruidosas no musicales, como bares y cafeteras,y toda industria donde se produzcan niveles de ruido que causen molestias a los vecinos.Aunque por motivos diferentes, ya que obedecen a necesidades de utilizacin, las tcnicas de aislamien-to acstico de elevadas exigencias se aplican a sectores como discografa, radio y televisin (estudios degrabacin), cines, teatros...Noesposibleestablecerunmodelonicodesolucinparaelaislamientoacsticodeestoslocales,debido a que no son iguales los niveles de ruido generados, ni su espectro sonoro, ni el nivel de emisinmximo permitido. Adems, este tipo de locales parten de una edificacin inicial en la mayora de loscasos, y, en cada uno de ellos, deben efectuarse las adaptaciones oportunas para el cumplimiento de lasespecificaciones de ese proyecto.De cualquier manera, el aislamiento de estos locales siempre supone actuaciones en toda la envolventedel local, tanto en los divisorios comunes como en los adyacentes, para evitar el riesgo de las transmi-siones indirectas que es necesario reducir al mnimo. Esto requiere que el aislamiento acstico de todoslos elementos de la envolvente tengan valores del mismo orden de magnitud.Para esto se presentan algunas posibles soluciones en elementos de cierre verticales (muros y tabiques), yhorizontales (forjados de techo o cubiertas y forjados de suelo o soleras).a) Muros y tabiquesLa existencia de cierres de obra (fbrica de ladrillo o de bloque, muros de hormign) permite la realiza-cin de trasdosados con la otra hoja constituida por elementos blandos a la flexin (placa de yeso, nor-malmente), con un alma interior de lana de vidrio o de roca.La utilizacin de lana de vidrio es ms recomendable, ya que el resultado acstico del sistema es prcti-camente igual con lanas de vidrio de baja densidad que con lanas de roca de mayor densidad pero decoste sensiblemente superior.En cuanto a los sistemas de fijacin del trasdosado al soporte de obra, lo ms importante es la adopcinde montajes (pelladas, estructuras de montaje en seco), que presenten el menor grado de unin rgidaposible entre ambas hojas. La necesidad de esta desolidarizacin entre los elementos de cierre es impe-rativa para obtener aislamientos superiores a 55 dB(A), con unos costes razonables.AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 145Como es lgico, para un mismo elemento de soporte, el nivel de aislamiento de estos sistemas crece conel aumento de la cmara de separacin de las hojas (siempre rellena de lana de vidrio o de roca), o biende la masa de las placas de yeso.Sepresentaenlafig.40elvalordeaislamientoacstico,certificadoporlaboratoriohomologado,dediversos tipos de trasdosado efectuados a un mismo elemento de obra vertical.La curva (1) corresponde al soporte, que en este caso es un tabique de ladrillo hueco doble, colocado amedia asta y revestido por ambas caras de enfoscado (5 y 15 mm, respectivamente), con un peso globalde 163 kg/m2y 130 mm de espesor total. El nivel alcanzado es de 42,5 dB(A).Trasdosado con CALIBEL 13 mm (placa de yeso) y 40 mm (lana de vidrio), se obtiene la curva (2), con unaislamiento de 55 dB(A), lo que representa una mejora de 12,5 dB(A), con un aumento de slo 12 kg/m2y 60 mm de espesor.Fig. 40. Soluciones acsticas de trasdosados1. Tabique ladrillo hueco dobleMasa superficial: 163 Kg/m2Ra = 42,5 dB(A) Rw = 42 dB2. Tabique ladrillo hueco dobleCalibel 13 + 40Masa superficial: 175,5 Kg/m2Ra = 55 dB(A) Rw = 56 dB3. Tabique ladrillo hueco doblePlaca de yeso laminado (2 x 15)Acustiver 160 (2 x 50)Masa superficial: 187 Kg/m2Ra = 65,5 dB(A) Rw = 67 dB4. Tabique ladrillo hueco doblePlaca de yeso laminado (3 x 15)Acustiver 160 (3 x 50)Masa superficial: 197 Kg/m2Ra = 69,5 dB(A) Rw = 71 dB(1) (2) (3) (4)MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 146Para obtener valores de aislamiento superiores a 60 dB(A), se ha ensayado un trasdosado de 2 placas de15 mm de yeso, montadas en seco con periferia metlica sujeta al portador mediante elementos antivi-bratorios, y se ha aumentado la separacin a 100 mm, rellenos de ACUSTIVER 160 (2x50 mm). El resul-tado, curva (3), supone un aislamiento global de 65,5 dB(A), es decir: 23 dB(A) de ganancia sobre el por-tador, con 24 kg/m2de aumento de peso y 130 mm de espesor.Es posible la mejora del resultado anterior, con un montaje similar, pero con placas de yeso de 15 mm yuna separacin de 150 mm, rellena de 3x50 mm de ACUSTIVER-160. En este caso el aislamiento alcan-za los 69,5 dB(A), con una ganancia de 27 dB(A), con 33,5 kg/m2ms y 190 mm de aumento de espesor.Nota. Las medidas de laboratorio se han efectuado tambin de acuerdo a la norma ISO 717, futuro siste-mademedicinobligatorioenU.E.,resultando:42dB,56dB,67dBy71dB,respectivamente,quesuponen ganancias mejores que las obtenidas en dB(A): 14 dB, 25 dB y 29 dB.Laadopcindeunportadordemayormasasuperficial(kg/m2)hubierapermitidomejoresresultadosabsolutos, debido a las fuertes ganancias obtenidas.P. e., si se hubiera utilizado como portador una fbrica de ladrillo cermico perforado de 1/2 pie, guarne-cido y enlucido como el ensayado, con una masa de 250 kg/m2, los resultados se hubieran incrementadoen 4 5 dB(A).Lossistemasdetabiquerademontajeenseco,conplacasdeyesoenambashojasysoportadasporestructura metlica, son la solucin idnea para obtener valores elevados de aislamiento acstico conpesos bajos y espesores de divisorio pequeos.Como en el caso de los trasdosados, los factores de influencia para conseguir elevados aislamientos, con-sisten en disponer de mayor tamao de cmara (siempre con absorbente), o mayores masas en las hojas.Otro factor muy a tener en cuenta es la influencia de la posicin de las armaduras en el resultado final:las armaduras entre hojas deben ser independientes para aislamientos elevados.En la fig. 39 se presentan las curvas de aislamiento de algunos tipos de montajes representativos: La curva (1) corresponde a un tabique con 120 mm de espesor total constituido por: placas de yeso(2x13 mm, en cada lado); ACUSTIVER-R (70 mm) y una armadura comn de montantes de 70 mm. Elaislamiento es de Ra=53 dB(A), o bien Rw=54 dB. La curva (2) se obtiene para un tabique del mismo espesor, pero con estructura de montantes inde-pendientes (48 mm, alternados en cada cara), y ACUSTIVER-R (2x40 mm). El resultado es de Ra=60dB(A) y Rw=62 dB.La ganancia de 7 dB(A) u 8 dB se debe a la reduccin de los puentes acsticos que supone la armaduraindependiente respecto a las armaduras comunes a ambas hojas.Para comprobar la influencia de otros factores, se presenta en la curva (3) los resultados de un tabique de160 mm de espesor total, de las mismas caractersticas que el caso anterior, pero con una separacin entrehojas 40 mm mayor. En este caso, Ra=62 dB(A) y Rw=64 dB, lo que representa una ganancia de 2 dB(A).Para muy altas prestaciones, se puede utilizar el tabique de espesor 420 mm, curva (4), constituido porplacas de yeso (3x15 mm en cada lado), con estructuras independientes de 120 mm en los montantes,arriostradosconelementosantivibratorios,yrellenacon ACUSTIVER-R(2x90mm)y ACUSTIVER160(3x50 mm). El aislamiento de este tabique se ha ensayado in situ, obtenindose Ra>78 dB(A).Las posibilidades de la tabiquera de montaje en seco permiten soluciones adaptadas a cualquier exigen-cia, desde valores de 40 dB(A), con montajes simples (una placa por cada cara y 70 mm de espesor),hasta los ms sofisticados como los presentados ms arriba.b) Forjados de techo o cubiertasA efectos acsticos, el nivel de aislamiento terico a ruido areo de un elemento es independiente de suposicin vertical u horizontal. Por esto es posible aplicar las mismas tcnicas de trasdosado a un forja-do, actuando ste como portador. Es importante asegurar la impermeabilidad acstica de los forjados,procediendo al enyesado sistemtico de la cara vista del mismo, con 20 mm de capa.A diferencia de las paredes verticales, en este caso los elementos de la segunda hoja deben suspendersenecesariamente del techo. Si se desea obtener valores elevados de aislamiento, ser imprescindible quelas suspensiones se efecten con elementos antivibratorios. Por la misma razn, el espacio entre forjadoy placas no puede contener elementos que conecten con el local y suponga un puente acstico (tuberas,AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACSTICO 147conductos de aire acondicionado...). Estas instalaciones deben estar siempre en el interior de la caja ais-lada.Como los forjados suelen tener masas superficiales de 275 kg/m2como mnimo, lo que representa alre-dedordeRa=48dB(A),esfcilestimarelvalorquealcanzaransolucionescomolaspropuestasenla fig. 40 estudiada.El montaje de las placas de yeso debe atenerse a lo establecido por los fabricantes de estos materialespara el montaje de techos (Fig. 41). La eleccin de los elementos antivibratorios debe asegurar una buenadistribucin de los mismos y el clculo de todas las cargas que debe soportar la estructura del techo ade-ms de peso propio (otro techo acstico, elementos de iluminacin...).En la fig. 42 se presenta un detalle de colocacin del techo aislante, con los conductos de climatizacinen proteccin tipo falsa viga.1. Placa de yeso laminado (2 x 13)Acustiver R (70)Espesor total = 120 mmRa = 53 dB(A)2. Placa de yeso laminado (2 x 13)Acustiver R (2 x 40)Espesor total = 120 mmRa = 60 dB(A)3. Placa de yeso laminado (2 x 13)Acustiver R (2 x 45)Espesor total = 160 mmRa 62 dB(A)4. Placa de yeso laminado (18 + 2 x 13)Acustiver R (2 x 80)Acustiver 160 (150 mm)Espesor total = 420 mmRa 78 dB(A)(1) (4)(2-3)Fig. 41MANUAL DE AISLAMIENTO EN LA INDUSTRIA 148c) Forjados de suelo y solerasCualquiera que sea el tipo de soporte del pavimento, ste debe ir desolidarizado acsticamente del restode la estructura del edificio para evitar la transmisin de ruidos de impacto, como se ha indicado ante-riormente (ver apartado 03.06.02).13. Paneles lana vidrio Acustiver 16020. Paneles lana vidrio Acustiver 16027. Conducto aire acondicionado tipoClimaver10, 19, 33. Placas yeso laminado9, 32, 34. Montantes21. Antivibrador31. Canal23. Forjado de techo cubierta22. Enyesado18. Maestra omegaFig. 42Si se trata de forjados y la actividad del local supone un elevado nivel a ruido de impacto (discotecas,academias de baile, etc.) se obtienen buenos resultados construyendo un suelo flotante, constituido por: Antivibratorios con fn menor de 5 Hz (rellenando el espacio entre los antivibratorios con Acustiver 160). Una losa de hormign, de 100 mm de espesor, armada con mallazo de 7 mm de dimetro de varilla y60x80 mm de luz. Para su construccin, montar un tablero de aglomerado de 20 mm y lmina de poli-propileno de 0,2 mm.El clculo y distribucin de los antivibratorios deben tener en cuenta no slo el peso propio, sino tam-bin las sobrecargas de uso, tanto las permanentes como las eventuales.Cuando se trate de soleras, suele ser suficiente la utilizacin de lanas de vidrio o roca como elementosamortiguantes a ruido de impacto, ultilizndose en estos casos, espesores del orden de 50 mm, con lanasde alta densidad (Panel PF y Panel solado directo).La construccin correcta de la losa flotante es el paso imprescindible para poder realizar el resto de lasintervenciones en el local que deben ir apoyadas sobre la misma. Por supuesto, la realizacin de tabi-ques debe suponer la menor sobrecarga posible, es decir, debe ejecutarse con placas de yeso y montajeen seco. Esto es aplicable a cualquier otro elemento de mobiliario y decoracin.