Benjamín Gonzalez
CYPE Ingenieros

En la actualidad, la complejidad y exigencia normativa y de calidad de las instalaciones de los edificios requiere al técnico el uso de herramientas informáticas avanzadas para abarcar el cálculo y dimensionado, de forma que éste pueda enfrentar estas instalaciones con seguridad y rapidez, utilizando el limitado tiempo disponible de manera eficaz en la búsqueda del diseño óptimo de su instalación.

Las instalaciones de climatización con distribución por conductos de aire no son una excepción, pues son muchos los factores a considerar en el diseño, y relativamente complejos los cálculos termofluidodinámicos requeridos a cada propuesta de instalación. Debido a ello, desde hace tiempo existen en el mercado programas informáticos que ayudan en mayor o menor medida al técnico que abarca el cálculo de estas instalaciones.

Sin embargo, el factor acústico de estas instalaciones, muy a menudo problemático por los problemas de inmisión sonora que provoca, queda olvidado e incluso relegado de las competencias del técnico que enfoca la instalación, teniéndose en cuenta, en los casos más delicados, por distintos técnicos especializados que tratan de solventar los problemas acústicos ocasionados por instalaciones muchas veces no sólo planteadas, sino ya ejecutadas, con el consiguiente problema económico que supone resolver problemas acústicos de instalaciones que no habían considerado dicho aspecto tan importante últimamente, a raíz de los últimos cambios normativos en el Código Técnico de la Edificación [1] y la Ley 37/2003, del Ruido, y sus desarrollos reglamentarios [2], derivada de la Directiva Europea 2002/49/CE de evaluación y gestión del ruido ambiental.

En este contexto, y fruto de los trabajos de investigación realizados en el marco del Proyecto BALI (Building Acoustics for Living) [3], financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) dentro del programa Proyectos Singulares Estratégicos, se ha llevado a cabo, en el Subproyecto 4 de PSE BALI, la validación empírica de la Norma Europea EN 12354-5:2009 [4], sobre la estimación de los niveles sonoros producidos por los equipamientos de las edificaciones; en concreto, sobre los modelos matemáticos de predicción acústica para los sistemas de ventilación por conductos.

En base a las conclusiones de esa línea de trabajo del Subproyecto 4 de BALI, dedicado al ruido producido por las instalaciones del edificio, y como línea de desarrollo del Subproyecto 6, sobre un Demostrador Virtual para los logros de BALI, se ha procedido a implementar dichos modelos de predicción acústica sobre la herramienta de cálculo de sistemas de climatización existente en la plataforma de cálculo de CYPE Ingenieros [5], el programa ‘Instalaciones del edificio’, que comparte un modelo tridimensional del edificio para, entre otros cálculos, realizar también la predicción del comportamiento acústico del mismo, calculando el aislamiento acústico a ruido aéreo entre recintos y procedente del exterior, así como el nivel de presión de ruido de impactos, comprobando el correcto cumplimiento del Documento Básico HR Protección frente al ruido [6].

El objetivo perseguido es la integración del factor acústico de las redes de climatización junto al dimensionado térmico y dinámico habitual de estas instalaciones, de manera que el técnico que las aborda añada el factor acústico a las mismas, permitiendo su optimización acústica al tiempo que controla los objetivos de calidad acústica impuestos en la Ley del Ruido [2].

En este artículo se describe el nuevo módulo de cálculo para la predicción de la inmisión sonora producida por las redes de conductos de climatización, así como su integración en los cálculos existentes de dimensionado de dichas redes y aislamiento acústico del edificio.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE CÁLCULO

Base de partida. Cálculos térmicos del sistema de climatización.

Como se comentaba anteriormente, el nuevo módulo de cálculo se basa en el módulo existente en el software de CYPE [7] para el cálculo y dimensionado de sistemas de climatización. En él, a partir de un modelo tridimensional del edificio, se calculan automáticamente las cargas térmicas y las necesidades de ventilación de cada uno de los recintos del edificio modelado, y con esos resultados como datos de entrada, se dimensionan las redes de conductos de climatización y los puntos de trabajo de los equipos y maquinaria del sistema.

Se hace notar aquí que este dimensionado se realiza en base a elementos reales que el usuario selecciona, eligiendo modelos concretos de enfriadoras, climatizadoras, fancoils, conductos de chapa o fibra mineral, rejillas, difusores, toberas, etc., de los fabricantes más relevantes del mercado, presentes en la base de datos de CYPE [8]. Este hecho permite disponer la caracterización real de cada producto por parte de su fabricante, y utilizarla en los cálculos del programa, manteniendo éstos lo más cerca posible de la realidad, al no tener que recurrir a simplificaciones o generalizaciones en el comportamiento de cada elemento.

Como resultado del cálculo de climatización, se dispone de datos muy precisos sobre la geometría y comportamiento de la red, teniendo accesible, para cada elemento de la misma, datos sobre tamaños, modelos, longitudes, caudales y velocidades, presiones estáticas y dinámicas, y demás resultados relacionados con los cálculos térmicos y de dinámica de fluidos que realiza el programa.

Figura 1 – Captura del programa existente de CYPE Ingenieros para el cálculo de sistemas de climatización,
junto a las vistas 3D que produce para el edificio completo y la instalación de conductos.

Descripción del cálculo acústico de la red de conductos.

Los nuevos algoritmos desarrollados toman todos esos resultados y analizan la topología de las redes malladas del sistema de climatización para, desde cada una de las aberturas del sistema (salidas en las redes de impulsión y entradas en las de retorno), resolver cada uno de los caminos que llevan de una fuente de emisión sonora hasta una abertura de aire, a través de la red de conductos del sistema.

Esta información de los distintos caminos que trasladan el ruido producido a cada abertura queda almacenada en las aberturas, con información de cada tramo en cada camino, que incluyen los datos necesarios para la estimación de la atenuación sonora o la generación de ruido en cada tramo, como:

• los valores de absorción sonora (coefs α-sabine) en cada frecuencia de los conductos,
• los datos de velocidad o caudal de aire en cada tramo,
las secciones efectivas y de entrada y salida de cada tramo, el tipo de elemento: codos, bifurcaciones, ensanches, etc.,
• los valores de potencia sonora generada en las aberturas de salida, proporcionados por el fabricante y calculados en función de su sección efectiva y caudal (las aberturas de salida son también, por sí mismas, fuentes de ruido),
• y los valores de potencia sonora de los equipos productores, bien proporcionados por el fabricante, bien estimados en base a las formulaciones empíricas habituales de ASHRAE [9][10] en función del tipo de ventilador de la máquina y su punto de trabajo.

Esta información se genera internamente de forma automática y queda grabada en el fichero del modelo del edificio. Al pasar al módulo de cálculo de aislamiento acústico, éste detecta la existencia de esta información y la utiliza para integrar el nuevo cálculo en los resultados de cálculo acústico.

De esta forma, en el módulo de ‘Aislamiento’ [6], se muestran en pantalla las redes de conductos con su dimensión real, así como los equipos productores de ruido, en capas de visibilidad controlada por el usuario; y al calcular el modelo, el algoritmo busca aberturas del sistema en cada recinto y procesa todos los caminos sonoros existentes, asegurando un análisis completo de la red de conductos del edificio, diferenciando éste de cualquier cálculo manual, que, obligatoriamente, debe acortarse y simplificarse hasta un punto manejable por una persona, con o sin ayuda de hojas de cálculo.

En este proceso de cálculo de caminos sonoros se van generando resultados que se reflejan en tablas de atenuación sonora por cada tramo, y, automáticamente, se desechan aquellos caminos que alcanzan tal atenuación que su nivel de potencia sonora resultante queda por debajo del umbral de sonido perceptible sobre el ruido de fondo. De esta forma se genera documentación justificativa sobre el cálculo de cada camino, mostrando sólo la información relevante para el técnico, huyendo de listados de cálculo interminables que aportarían bien poco al análisis del comportamiento acústico de la red de climatización.

Calculada la atenuación hasta cada abertura, se establecen los niveles de presión sonora generados en los recintos receptores, mediante la potencia sonora resultante en cada abertura y la absorción acústica del recinto receptor; y, dado que todo el cálculo se lleva a cabo en distintas frecuencias (se utilizan las bandas centrales de octava, de 125Hz a 4000 Hz), se establece también la clasificación de los niveles producidos según las curvas de confort NR, que ayuda al proyectista a fijar y optimizar objetivos de calidad acústica en los recintos receptores.

Por último, los resultados de presión sonora de cada abertura se convierten a valores globales ponderados A y se suman logarítmicamente junto a los niveles de presión sonora producidos por equipos situados dentro de los recintos receptores, en recintos colindantes, y en el exterior del edificio. Esta suma de niveles sonoros se realiza para cada perfil horario de cada equipo o sistema, hallando así la estimación de los niveles sonoros continuos equivalentes en los horarios de día, tarde y noche, para cada recinto; y, en caso de establecerse como recintos sensibles según Ley 37/2003, del Ruido [2], se comparan con los valores límite exigidos en cada caso, informando al usuario del incumplimiento de los objetivos de calidad acústica impuestos en dicha ley.

Figura 2 – Captura del nuevo módulo de cálculo, representando los resultados finales sobre un recinto.

RESULTADOS ACÚSTICOS DEL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN

Resultados generados por recinto receptor

Los resultados generados por el nuevo módulo de cálculo dan lugar a fichas de cálculo detallado para cada recinto, accesibles pulsando en cada uno de ellos con el edificio calculado. Estas fichas, que muestran todos los resultados intermedios necesarios para comprobar o justificar cada resultado, se componen de distintos apartados:

• una cabecera con información relevante del recinto receptor, seguida, si procede, de las comprobaciones de los resultados finales obtenidos frente a los valores exigidos según Ley del Ruido [2];
• un apartado con el cálculo del nivel de presión sonora producido por cada equipo “puntual” encontrado dentro del recinto receptor, en recintos colindantes, o en el exterior del edificio;
• un apartado con el cálculo del nivel de presión sonora producido por cada abertura del sistema de climatización encontrada en el recinto receptor, con tablas de atenuación sonora que siguen el estilo de presentación de datos marcado en el Anexo H de la Norma EN 12354-5 [4], con cálculos de ejemplo;
• y un apartado final donde se suman todos los niveles sonoros procesados, para cada intervalo horario, obteniendo los niveles sonoros continuos equivalentes (LAeq,T) y los índices de ruido día- tarde-noche (Lden).

A continuación, se muestra un ejemplo de estos listados de cálculo para un recinto receptor, como exportación en formato Word:

El cálculo del nivel de presión sonora, Lp, producido por cada equipo en funcionamiento, con independencia del perfil de uso horario del mismo, se calcula atendiendo a la siguiente formulación:

La expresión depende de la potencia sonora de la fuente, Lw, de la directividad de la fuente y su distancia al receptor, de la reverberación que se produce en el recinto donde se produce la emisión sonora, si la fuente está confinada en un espacio cerrado, y del aislamiento acústico del elemento de separación entre recintos, cuando la fuente no se encuentra en el recinto receptor. La presencia del término logarítmico en la resta del aislamiento acústico responde a la necesidad de deshacer la estandarización (subíndice nT) de la diferencia de niveles calculada (DnT,A ó D2m,nT,A).

Para las aberturas del sistema de climatización, se procesa cada camino sonoro desde cada uno de los equipos productores de ruido hasta cada abertura, calculando la atenuación sonora de cada tramo de la red, para cada una de las bandas centrales de octava, de 125Hz a 4kHz, según el método de cálculo expuesto en la Norma EN 12354-5. De esta forma, se calcula la potencia sonora resultante de cada elemento productor de ruido para cada frecuencia a la salida de cada abertura, según la expresión:

Cada potencia sonora resultante se suma a la salida, y se corrige con la atenuación producida en el recinto receptor, estimando así los niveles de presión sonora producidos por cada abertura, en bandas de octava y en variables globales ponderadas A, obteniendo también la clasificación según curvas NR de evaluación del ruido provocado por cada abertura.

Notas:

Se muestra en este apartado la composición de niveles de presión sonora continua equivalente de cada equipo y abertura de aire para los intervalos de uso horario establecidos, agrupados conforme a los periodos temporales de evaluación definidos en el Anexo I del Real Decreto 1367/2007 por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, calculados según:

donde ti representa las horas de funcionamiento del equipo en cada intervalo T considerado, siendo estos de 12 h para el día (T = d, de 7 h a 19 h), 4 h para la tarde (T = e, de 19 h a 23 h) y 8 h para la noche (T = n, de 23 h a 7 h).

Se muestra también el índice de ruido día-tarde-noche, Lden, asociado a la molestia global producida a lo largo del día por cada equipo y por el conjunto de los mismos, definido en el Anexo I del Real Decreto 1513/2005 por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido. La formulación utilizada para calcularlo, que realza el ruido producido en el periodo nocturno, es la siguiente:

La composición de niveles sonoros continuos equivalentes de varias fuentes se realiza como suma de niveles sonoros, y los resultados finales para el recinto receptor se comparan, si es necesario, con los valores límite Ld, Le y Ln fijados como objetivos de calidad acústica para ruido aplicables al espacio interior habitable (tabla B, Anexo II, RD 1367/2007), o bien con los valores límite LK,d, LK,e y LK,n, para el ruido transmitido a locales colindantes por actividades (tabla B2, Anexo III, RD 1367/2007).

Resultados generados para el edificio completo

Además de los listados por recinto, se añade también un nuevo capítulo al estudio acústico del edificio realizado por el programa, referente al nivel sonoro continuo equivalente, y formado por dos subcapítulos. En el primero, se muestra una tabla, a modo de resumen, con los recintos con los valores más desfavorables de inmisión sonora, clasificados según CTE DB HR, y con los valores exigidos por normativa en los casos donde proceda.

Estos recintos más desfavorables aparecen numerados, con objeto de, en el segundo subcapítulo, mostrar para ellos de forma ordenada y referenciada las fichas de cálculo detallado correspondientes a esos cálculos en un formato más adecuado para su inclusión en el informe del edificio completo.

Figura 4 – Informe del cálculo de inmisión sonora de los recintos del edificio integrado enel estudio acústico del edificio elaborado por el programa.

CONCLUSIONES

Al término de este desarrollo informático, los logros alcanzados con el nuevo módulo de cálculo permiten estimar los niveles de inmisión sonora en recintos producidos por:

• equipos procedentes de la instalación de climatización, estén éstos conectados con la red de conductos o no (calderas, fancoils, splits, climatizadoras, etc.),
• equipos genéricos introducidos por el usuario en ‘Aislamiento’ [6], especificando para ellos potencia sonora (Lw) y horario de uso,
• aberturas de la red de conductos del sistema de climatización.

Además, se controla el cumplimiento normativo de la Ley 37/2003, del Ruido; y se calcula, a modo informativo, el índice de ruido día-tarde-noche, Lden, de cada recinto, y todos estos resultados se integran en el estudio acústico que se realiza automáticamente para el edificio completo, junto con los resultados del cálculo del aislamiento a ruido aéreo y de impactos.

Este desarrollo, además, prepara y abre las puertas a futuras implementaciones similares de módulos de cálculo del ruido producido por otras instalaciones dentro de los edificios, como son las de suministro y evacuación de agua, que se llevarían a cabo conforme se detallen y validen métodos de cálculo adecuados para estas instalaciones. Por tanto, este desarrollo no sólo resulta comercialmente interesante por sí mismo, sino que establece un rumbo a seguir y una nueva filosofía de herramientas software integradas donde se analicen todos los factores influyentes en la acústica edificatoria, con la consiguiente mejora natural en el diseño y apreciación del factor acústico en los edificios, de acuerdo a los objetivos marcados en el PSE BALI.

www.cype.es

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Vigo, 1.4.2011 - ¿Cómo comprobar subjetivamente que el aislamiento del edificio que estamos proyectando es el adecuado?  ¿Podemos mejorar el comportamiento acústico de un edificio escuchando el ruido procedente del vecino antes y después de la mejora?

Los sistemas de placa de yeso laminado (entramado autoportante), son sistemas constructivos ya conocidos en la edificación, y de uso cada más mayoritario tanto en el sector residencial como en el no residencial. Como con cualquier otro elemento que pase a formar parte de un edificio, su correcta ejecución en obra es un factor determinante para el cumplimiento de las nuevas exigencias del  CTE, de manera que no se vean mermadas sus prestaciones técnicas, entre ellas el aislamiento acústico a ruido aéreo.

El DB HR, es su artículo 5.1. Ejecución, indica: “Las obras de construcción del edificio se ejecutarán con sujeción al proyecto, a la legislación aplicable, a las normas de la buena práctica constructiva y a las instrucciones del director de obra y del director de la ejecución de la obra”.

En España, la instalación de los sistemas de placa de yeso laminado se regula por las normas UNE 10 20 40 IN y UNE 10 20 41, elaboradas por la Asociación Técnica y Empresarial del yeso, Sección Placa de Yeso Laminado, así como en este caso, por las propias recomendaciones que realiza Placo en su documentación técnica.

Algunas de estas recomendaciones y detalles de ejecución que se exponen en este artículo, deben ser tenidos en cuenta por los agentes que intervienen en el proceso de la edificación, de modo que su aplicación en obra evitará la disminución de las prestaciones técnicas de los sistemas de placa de yeso laminado, obteniendo como resultado una mejor calidad acústica de las viviendas de nuestro país.

1.- Relleno de la cámara interior con un material acústicamente absorbente.

La cámara, o cámaras que se crean en el interior de los tabiques o elementos de separación vertical, han de ir rellenos completamente por un material acústicamente absorbente, siendo los materiales más comúnmente empleados lanas minerales, ya sea fibra de vidrio o lana de roca. Si como en el caso de la fotografía adjunta, en este caso la fibra de vidrio queda interrumpida cuando alcanza el raíl superior de la estructura metálica, se estará debilitando el aislamiento acústico del tabique.

(Foto dcha.) Ejecución incorrecta. El material aislante ha de rellenar la totalidad de la cámara interior.

2.- Paramentos estancos.

Los sistemas constructivos han de ser estancos, controlando aspectos como el tratamiento de las juntas de las primeras placas en los sistemas que incorporan al menos dos placas de yeso laminado por cada una de sus caras, de forma que todas las juntas entre placas, también las de sus caras internas, estén tratadas al menos con un nivel de calidad de acabado Q1 (Mano de pasta, colocación de la cinta de juntas y asentado de ésta con una nueva capa de pasta de juntas).

Además, si como en la fotografía adjunta, al tabique o elemento de separación vertical acomete a un falso techo, las placas de yeso laminado han de cubrir el hueco existente entre los dos forjados. Si en el plenum del techo, no se instalan placas de yeso laminado, se estará afectando de manera muy negativa al aislamiento acústico de los recintos que separa.

(Foto izda.)Ejecución incorrecta. Las placas de yeso laminado no han de interrumpirse en el interior del falso   techo.

( Foto dcha.) Ejecución correcta. Las placas de yeso laminado no se interrumpen en el interior del falso techo.

Por otro lado, tanto en el raíl superior como el inferior, así como en los contactos de los montantes de arranque con la obra bruta, se ha de disponer de una banda estanca que garantice la estanqueidad de las uniones en toda su longitud.

(Foto dcha.) Ejecución incorrecta. No se ha dispuesto de banda estanca en los raíles inferiores del elemento de doble hoja.

3.- Cajas de mecanismos.

Las cajas de mecanismos, pasos de instalaciones y cualquier otra abertura que se pueda realizar en el sistema constructivo deberá ser sellado adecuadamente, evitando dañar las placas de yeso laminado en exceso. Además, para minimizar las transmisiones por las cajas de mecanismos se debe evitar que éstos coincidan en su posición, es decir, queden enfrentados a ambos lados del tabique. Contrapeando su posición y dejando una distancia de separación de 2 veces el espesor del tabique, se consigue minimizar este tipo de transmisiones.

(Foto dcha.) Ejecución incorrecta. Cajas de mecanismos enfrentadas. Se observa la luz al otro lado del tabique o Elemento de separación vertical.

4.- Unión Elemento de separación vertical y Solera flotante.

El uso de soleras flotantes se va a hacer cada vez más habitual en nuestras obras. El apoyo de los tabiques de doble estructura sobre este tipo de soleras deberá realizarse de modo que cada una de las dos hojas se apoye en zonas diferentes del suelo flotante (Hojas desolidarizadas).

(Foto dcha.) Ejecución incorrecta. Elemento de dos hojas apoyado sobre solera flotante continua.

5.- Unión trasdosados de fachada y elementos de separación vertical.

El orden lógico de ejecución  ha de ser primero los elementos de separación vertical que delimitan cada una de las unidades de uso, para a continuación realizar los trasdosados de fachada, de manera que éste queda interrumpido por el ESV, eliminando transmisiones entre ambos recintos. En caso contrario, las dos unidades de uso quedarán conectadas entre sí por el trasdosado continuo de fachada.

(Foto dcha. ) Ejecución incorrecta. El trasdosado de fachada (hueco de la ventana) no está interrumpido por el ESV que separa los dos recintos, sino que es continuo, de modo que conecta ambos recintos.

- Conclusiones.

Los sistemas de placa de yeso laminado aportan elevadas prestaciones acústicas, no habiendo alterado su forma de instalación desde la entrada en vigor del CTE. No obstante, de su calidad en la ejecución dependerá que se cumplan en obra los valores de aislamiento acústico de los recintos donde se empleen. Fomentar la calidad en la ejecución debe ser un factor que hemos de perseguir todos los agentes que intervienen en el proceso de la edificación.

Desde la invención de los vehículos propulsados a motor, se puede afirmar que una de las mayores preocupaciones de los constructores ha sido las emisiones de ruido que molestan tanto a transeúntes como a los propios conductores. La evolución de los vehículos mejorado reduciendo los niveles de emisión de ruidos gracias a tratamientos a acústicos como silenciadores de escape. A pesar de las mejoras sufridas los vehículos siguen siendo fuentes móviles de ruido que producen un impacto en el entorno de difícil solución.

La barrera acústica es un elemento vertical situada en paralelo y perpendicular al plano de la fuente ruidosa, que en función de sus características  físicas (masa, absorción) y dimensionales (altura, longitud) entre otras, permite que el ruido residual que llega a la zona protegida sea muy bajo en relación al ruido emitido por la fuente sonora.

Las posibles aplicaciones de las barreras acústicas son:

-    Ruido de tráfico: autopistas, autorías, vías rápidas de penetración urbana
-    Líneas férreas
-    Industrias: transformadores eléctricos, equipos de climatización en azoteas

Cálculo de la atenuación acústica.

Varios científicos han estudiado el cálculo de la atenuación acústica de las barreras acústicas, siendo uno de los métodos más extendidos y sencillos la teoría de la difracción de Fresnel, a partir de los cuales Maekawa desarrollo un estudio experimental que relaciona el número de Fresnel y la atenuación acústica de la barrera. Sin embargo si la barrera acústica a estudiar es delgada, la mejor opción es aplicar le aproximación de Kurze.

Estos métodos de cálculo mencionados solo son válidos cuando la barrera acústica tiene un aislamiento propio de 10 dB por encima del valor esperado de la barrera acústica y hay que tener en cuenta que estos métodos se basan en barreras reflectantes (con una baja α en su cara expuesta), cuando se emplean barreras con absorbentes acústicos, el valor de la atenuación crece con el valor de α.

Caracterización de las barreras acústicas.

La norma UNE-EN 1793 se encarga de caracterizar acústicamente los dispositivos reductores de ruido en carreteras.

UNE-EN 1793-1     Características intrínsecas a la absorción acústica
Mediante el índice DLα (dB)

UNE-EN 1793-2    Características intrínsecas al aislamiento a ruido aéreo
Mediante el índice DLR (dB)

Estos índices son los más adecuados para caracterizar las pantallas acústicas cuando el sonido incidente procede de tráfico rodado y sin haber sufrido reflexiones sobre superficies.

Particularidades del sonido – Refracción.

Entender y predecir el comportamiento del sonido nos ayuda a la hora de diseñar una barrera acústica.

Refracción debida al viento: La velocidad del viento a una altura próxima a la superficie terrestre es menor a la velocidad del viento a una mayor altura. Gracia a este hecho se produce una difracción del sonido en función de si el sonido se transmite a favor o en contra del viento.

Refracción nocturna y diurna: se produce por la diferencia de temperatura que existe entre la capa de aire más cercana a la superficie y la capa de aire superior.

Consideraciones sobre las barreras acústicas.

Las características de aislamiento de la barrera dependerán de su altura y longitud, pero también de su masa superficial y coeficiente de absorción acústica. La elección de los materiales es crítica ya que aparte de las características acústicas de los materiales hay que tener en cuenta las condiciones medioambientales del entorno y los agentes atmosféricos. Por otro lado se ha de evitar productos combustibles en la construcción de las barreras acústicas. Así como pensar en su mantenimiento tanto en limpieza como protección de actos vandálicos, roturas y pintadas.

Barreras acústicas Noi Stop Green

Construcción modular con 4 elementos diferentes

- 90 x 200 cm (panel standard)
- 90 x 100 cm
- 45 x 200 cm
- 45 x 100 cm

Alturas de la barrera cm: 135, 180, 225, 270, 315 y 360
Todos los elementos son aislantes y absorbentes acústicos.
Los elementos están preparados para ser cubiertos por plantas trepadoras.
Módulos de instalación rápida y fácil.
Los soportes de instalación de madera o acero cuadrados (10 x 10 cm como mínimo)

Instalación Barreras acústicas Noi Stop Green

En primer lugar los soportes deben ser colocados y se pueden asegurar con hormigón. Distancia entre soportes 2 m

El panel coloca entre los soportes de manera que las pestañas salientes apoyen en los soportes.

Cuando el primer nivel ha sido colocado se fija a los soportes mediante tornillos.

Sobre el primer nivel se coloca una junta en toda la longitud del panel, para asegurar la estanqueidad entre paneles.

Una vez colocada la junta, el siguiente panel se coloca encima, repitiendo la operación anterior.

Una vez colocado el elemento superior, la instalación ha finalizado. Es importante que no haya juntas abiertas entre el panel y el suelo.

Características barreras Noi Stop Green

Aislamiento acústico
DLR = 21 dB (UNE-EN 1793-2) Clas. B2
Rw(C;Ctr) = 21(-1;-3) dB (ISO EN 717-1)

Absorción Acústica
DLα = 6’8 dB (UNE-EN 1793-1) Clas. A2

• Construcción modular para montaje flexible.
• Fácil de manejar y de instalar (bajo peso).
• Perfecta adaptación al medio residencial ajardinado.
• Gran durabilidad; no requiere mantenimiento gracias a los marcos de acero galvanizado.
• Los soportes de instalación de madera o acero.
• Disponible para todo tipo de proyectos (tamaño, longitud y altura)

Ensayo acústico in-situ Noi Stop Green

La barrera se montó en una zona residencial en el área Hvidegårdsparken. Longitud total de la barrera: 100 m (tres jardines privados). El nivel de los jardines es 30-50 cm por debajo del nivel de la carretera. La barrera esta compuesta por dos paneles superpuestos consiguiendo una altura de 1’80 m sobre el nivel de la carretera. La medida se tomó antes y después de la instalación de la barrera a 5 m detrás de la barrera y a una altura de 1’50 m.

La mejora de aislamiento fue de 10 dB respecto a los vehículos turismos.

Imágenes

Directividad del altavoz y su comprobación

Decíamos en la anterior entrega que el requisito de directividad de la norma 140-5 ha supuesto un quebradero de cabeza a los consultores. Nos referimos al punto 4.2 que dice:

-“La directividad del altavoz debe asegurar que las diferencias locales del nivel de presión sonora, en todas las bandas de frecuencia de interés, sean inferiores a 5 dB, medidas en campo libre sobre una superficie del mismo tamaño y orientación que la pared o elemento a ensayar”.

Analicemos detenidamente la frase:

-Diferencias “locales”: No especifica un ángulo o distancia entre puntos de la malla de posiciones a medir. En diversas ocasiones se han utilizado sólo 4 ó 5 puntos de la fachada pero no es suficiente para saber qué ocurre en el resto, como veremos más adelante.

-En todas las bandas de frecuencia de interés: Con una resolución de tercio de octava. Cuanto más estrecha sea la banda, más posibilidades de incumplir por problemas de directividad y más bandas a analizar.

-Medidas en campo libre: Se descarta la posibilidad de medir la directividad de la fuente apoyada en el suelo, a no ser que fuera absorbente. No queda otra solución que medir la fuente en cámara anecoica o levantada sobre el suelo lo suficiente como para despreciar las reflexiones o usando ventanas temporales. Notese que la medida directa en cámara anecoica es inviable al requerirse al menos 7 m de campo libre al centro de la fachada imaginaria.

-Sobre una superficie del mismo tamaño y orientación que la pared o elemento a ensayar: Lo que nos deja la opción de medir en una fachada a escala o medir la directividad de la fuente en dos ejes y calcular el nivel de presión en cada punto de ésta.

Medición de la directividad en campo libre

Este ensayo puede encargarse a un laboratorio que tenga cámara anecoica y una mesa giratoria. En algún caso, el propio laboratorio puede encargarse de la predicción sobre distintas fachadas.

La otra opción es medirla en el medio ambiente exterior sobre un trípode. Debe usarse una plantilla transportadora de ángulos y asegurarse de que las reflexiones no afectan al resultado (usando ventanas temporales o comprobando la divergencia).

El resultado es un gráfico polar que servirá para estimar la presión sobre la fachada imaginaria. Recomendamos medir grado a grado entre +/-30º, ya que la radiación posterior no es importante para este ensayo.

Problemas usando altavoces comerciales

Los altavoces típicos usan drivers dedicados para las diferentes frecuencias (woofers y tweeters) con problemas de directividad en la zona de cruce por interacción entre los dos drivers y en las altas frecuencias por la diferente cobertura en cada eje de las guías de onda empleadas. Esto provoca una mayor directividad y una mayor complejidad del patrón de radiación.

Directividad de una caja comercial de 10” y dos vías

Directividad del altavoz directivo EG-0238

El altavoz direccional EG-0238 de Brüel & Kjaer tiene dos vasos en caras perpendiculares para medir la directividad en dos ejes, esto permite demostrar fácilmente que la radiación de la fuente tiene simetría coaxial en el rango de angulación y frecuencial de interés. Esta simetría permite calcular con facilidad los niveles sobre la fachada. La predicción de los niveles en fachada con la caja convencional de dos vías es compleja por ser asimétrica y heterogénea en el eje vertical, aparte de tener grandes variaciones en el ángulo de interés.

Rangos de interés en frecuencia y ángulo

Deben tenerse en cuenta como mínimo las frecuencias de entre 100 hasta 3150 Hz, y preferiblemente desde 50 a 5000 Hz. El ángulo de interés depende del tamaño de la fachada a ensayar y de la disposición de la fuente, los ángulos entre -30 y +30º son suficientes para determinar casi cualquier fachada.

Respuesta en frecuencia de los dos altavoces analizados (suavizado en 1/3 Octava)

Puede observarse que el altavoz EG-0238 genera un campo homogéneo y fácilmente predecible con poca dependencia del ángulo de emisión dentro de los márgenes de +/- 30º y de 50 a 5000 Hz mientras que la caja acústica convencional tiene asimetría en el eje vertical y grandes diferencias de presión sonora en función del ángulo que la desaconsejan para su uso en el ensayo de fachadas de conformidad con ISO 140-5.

Más información

Introducción

Existe una preocupación creciente por la calidad de los resultados de los ensayos acústicos, en particular por la estimación y minimización de las incertidumbres y por la intercomparabilidad entre laboratorios. Esto está llevando a que se preste atención a requisitos explícitos que aparecen en la normativa y que hasta ahora se habían obviado.

En particular, la norma ISO 140-5 especifica dos requisitos para los altavoces usados en el ensayo:

-Niveles de potencia sonora en bandas de tercios de octava: Las diferencias de niveles entre bandas que forman una octava se acotan en función de la frecuencia. Este requisito es fácil de subsanar con un ecualizador en el caso de que la fuente no cumpla.

-Directividad del altavoz: Las diferencias locales de presión en campo libre en una superficie análoga a la fachada deben ser menores a 5 dB. Este requisito ha supuesto un quebradero de cabeza a los consultores ya que dista mucho de las exigencias de otras normas como la ISO 140-4

Descripción del problema

Las fuentes omnidireccionales que se usan para generar campo difuso (dodecaedros) no son realmente omnidireccionales en cualquier ángulo, aunque sí su media en ángulos deslizantes de 30º. Midiendo en ángulos discretos nos encontramos con un diagrama polar parecido a una margarita, algo lógico teniendo en cuenta que se trata de un array de 12 fuentes individuales.

Directividad de la fuente OmniPower Modelo 4292-L

La directividad a una frecuencia determinada depende de manera crítica del número de fuentes, su tamaño y geometría, de manera que para aplicaciones en las que hace falta una directividad mucho más constante existe otra fuente de menor tamaño.

Directividad de la fuente OmniSource Modelo 4295

El gran problema de la fuente OmniSource para el ensayo de fachadas es su bajo nivel de potencia. Recordemos que el ensayo se hace en el medio ambiente exterior, con  altos niveles de ruido y a una distancia de al menos 7 metros de la fachada de ensayo.

La solución Brüel & Kjaer

Esta combinación de baja directividad y alta potencia se suple en el caso de la fuente Modelo 4224 con el uso de un difusor que debe acoplarse a este clásico del catálogo de Brüel & Kjaer para mejorar la directividad.

Hoy en día se hacía necesario disponer de una fuente más ligera, económica y que utilizara el mismo amplificador que el resto del equipo, nuestros clientes nos transmitieron la necesidad de que cubriera sin problemas fachadas de unos 3 por 4 metros (del orden de lo que puede tener un salón doméstico), que tuviera una cara a 45º y que tuviese referencias y vasos de trípode para que fuese fácil de caracterizar por uno mismo en campo libre.

Esos requerimientos nos llevaron a desarrollar la nueva fuente EG-0238, con una combinación de potencia y directividad ideal para ensayar fachadas como así demuestran los ensayos independientes realizados por la UPM.

Directividad de la fuente Modelo EG-0238

Más información

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Madrid - 15.9.2010 - Entre los meses de febrero y noviembre de 2009 , se realizó en Valladolid la cuarta campaña de ejercicios de intercomparación organizada por Aecor.

Desde antes de la entrada en vigor del Documento Básico de protección frente al ruido en abril del 2009, los fabricantes de materiales de construcción han realizado numerosas investigaciones y campañas de ensayo para catalogar sus sistemas constructivos, y así poder cumplir con las exigencias que el DB-HR requiere en cuanto a aislamiento acústico al ruido aéreo, de impacto y acondicionamiento acústico.

Si bien el Catálogo de elementos de constructivos del CTE redactado por el Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la construcción, con colaboración de Confederación Española de Asociaciones de Fabricantes de Productos de Construcción (CEPCO) y AICIA, contiene numerosos materiales, productos y sistemas constructivos para el cierre de fachadas, huecos y particiones interiores, que son de uso generalizado en nuestro país, aporta pocas soluciones para el material de albañilería que se emplea en las Islas Canarias para la construcción de elementos de separación vertical y elementos de tabiquería, comúnmente conocido como bloque picón canario.

El trabajo de investigación que se expone en el presente artículo pretende caracterizar acústicamente diferentes tipos de sistemas constructivos realizados con bloque picón canario, determinando la mejora en el valor RA que experimentan al instalarse un trasdosado autoportante de placa de yeso laminado.

En este estudio han colaborado el Gobierno de Canarias, la Fundación CIEC y Saint-Gobain Placo Ibérica, realizándose los ensayos de laboratorio en las instalaciones de Labein-Tecnalia (Vitoria).

El bloque picón canario

Debido al origen volcánico de las Islas Canarias,  a diferencia de la Península Ibérica, no se encuentran yacimientos de arcilla en el subsuelo canario con los que fabricar elementos cerámicos, por lo que las piezas de albañilería que se emplean en Canarias son bloques de hormigón vibrado que se elaboran con árido de origen volcánico (lapilli), comúnmente denominado picón. A diferencia de los bloques de hormigón que se fabrican en la península con árido de origen silíceo, la baja densidad del picón permite la producción de bloques de hormigón de menor densidad (generalmente entre 1.300 y 2.000 kg/m3, frente a los 1.700 y 2.400 kg/m3 de los bloques de hormigón convencionales), y por tanto, menor peso.

Además de su reducido peso, el empleo del picón dota a los bloques una serie de propiedades que vienen relacionadas con el diferente comportamiento de este material con respecto al de otros áridos. Entre otras características, destacan una alta higroscopicidad que causa altos valores de absorción y succión capilar, así como la mencionada alta porosidad, lo cual proporciona buenos valores en cuanto a aislamiento térmico y acústico. Por otro lado, el picón ofrece una menor resistencia mecánica que otros áridos de mayor densidad.

En relación al aislamiento acústico al ruido aéreo, durante el año 2006, técnicos de Labein-Tecnalia y del Gobierno de Canarias realizaron campañas de caracterización acústica en laboratorio de paramentos verticales realizados con diferentes bloques en cuanto a procedencia, dimensiones, guarnecidos de yeso o enfoscados con mortero, así como campañas de campo para evaluar las prestaciones acústicas de viviendas, con el fin de evaluar el cumplimiento o no de los requisitos del CTE.

De esta campaña y debido a los valores en ella obtenidos, se estableció la necesidad de optimizar este tipo de elementos constructivos, mediante por ejemplo, la ejecución de trasdosados de palca de yeso laminado, que una vez ensayados en laboratorio, aportan una mejora de entre 20 y 13 dBA del Índice global de reducción acústica del conjunto (elemento de bloque picón más trasdosado de placa de yeso laminado).

Soluciones acústicas Placo sobre Bloque Picón Canario

Entre los años 2008 y 2010 se han realizado diferentes ensayos de laboratorio, en los que se ha determinado el valor RA de diferentes elementos portadores construidos con bloque picón canario, en 90, 120, 150 y 200 mm de espesor (90 y 120 de una sola cámara; 150 y 200 de dos cámaras) que en función de su uso se han guarnecido con yeso Placo en una o dos de sus caras, mientras que los elementos portadores de los sistemas dirigidos a fachadas se han guarnecido por una o por sus dos caras con mortero de cemento.

Los trasdosados autoportantes de placa de yeso laminado Placo se han ejecutado, salvo en dos casos, con una placa del tipo estándar de 15 mm, atornillada a una estructura metálica Placo de 48 mm modulada a 600 mm, resultando un espesor total del sistema de 63 mm. El trasdosado se separa 10 mm del elemento portador, y se realiza un tratamiento de las juntas de nivel de calidad Q2. La cámara interior se rellena con lana mineral de fibra de vidrio de 40 mm de espesor. Además, son soluciones ligeras si se comparan con el elemento portador, aportando sólo 12 kg/m2 al conjunto de la solución ensayada.

La ejecución de los trasdosados se ha realizado siguiendo las recomendaciones que se indican en la Norma UNE 102.041 In “Montajes de sistemas de trasdosados con Placas de Yeso Laminado. Definiciones, aplicaciones y recomendaciones”.

A modo de ejemplo, se indican los resultados obtenidos con el mismo trasdosado Placo 63/48 sobre cuatro diferentes portadores de bloque picón (Para más información de los diferentes sistemas ensayados y lo valores obtenidos, consultar www.placo.es).

En los gráficos siguientes se indican los valores de aislamiento obtenidos por frecuencias para cada sistema citado anteriormente.

Conclusiones

-    Los sistemas constructivos ejecutados con bloque picón canario, siguen siendo válidos para el cumplimiento de los requisitos de calidad acústica en la edificación, que establece el DBHR.
-    La ejecución de trasdosados de placa de yeso laminado Placo, elevan de forma significativa el valor del Índice de reducción acústica (RA) del conjunto, con incrementos entre 13 y 20 dBA, suponiendo sólo un ligero aumento de la masa total del conjunto, (en el caso de los sistemas 63/48 tan solo de 12 kg/m2).
-    Los trasdosados de entramado autoportante, son sistemas constructivos conocidos en la edificación, y que no suponen el desarrollo de nuevas tecnologías o formación específica de la mano de obra que ha de encargarse de su ejecución en obra.
-    No obstante, la correcta ejecución en obra del conjunto elemento portador y trasdosado, seguirá siendo un factor determinante para el cumplimiento de las nuevas exigencias del  CTE. Un correcto diseño y una cuidada ejecución, en la que habrá que poner atención y controlar detalles que hasta ahora no eran relevantes, pero que desde ahora son fundamentales, exige a todos los agentes que intervienen en el proceso de la edificación su conocimiento y aplicación en obra. El resultado de estas buenas prácticas mejorará la calidad acústica de las viviendas de nuestro país, y por tanto el confort de sus usuarios, que depende en buena medida de ello.

Bibliografía.

- Construyendo con bloques de picón: Calidad acústica de las viviendas canarias. Marta Fuente, M. José de Rozas y F. Javier Zubera.

Más información

SYNTHESIA, líder nacional en la fabricación de sistemas de poliuretano, Poliuretan S Spray para proyección, ha basado siempre su trabajo en tres líneas u objetivos principales: Investigación, Calidad y Servicio. Estas tres herramientas han impulsado la creación, desarrollo y comercialización de nuevos productos, tales como el Phono Spray S 904.

POLIURETAN S SPRAY es un sistema de poliuretano de celda cerrada de densidades entre 30 y 60 kg/m3 aplicado por proyección. Al tener una estructura de celda cerrada le confiere unas características de material impermeable al agua según informes realizados tanto en el Instituto Eduardo Torroja como en el Centro de Investigación Tecnológica CIDEMCO, permeable al paso del vapor de agua, con valores de factor de resistencia a la difusión de vapor de agua según su densidad entre 70 y 120, medidos en el CEIS y un excelente aislamiento térmico,  de 0,028 W/mK.

PHONO SPRAY S 904 es un sistema de poliuretano de celda abierta de baja densidad, inferior a 20 kg/m3. Debido a su estructura tiene una resistividad al flujo de aire comprendida entre 5 y 6 kPa s/m2 y una rigidez dinámica inferior a 5 MN/m3, estos parámetros le hacen ser un material absorbente, coeficiente de absorción acústico de 0,5, en las cámaras intermedias de soluciones constructivas dobles. Pero además debido a su buen coeficiente de conductividad térmica  de 0,036 W/mK obtenemos un sistema de poliuretano por proyección para aislamiento termoacústico a ruido aéreo de diferentes soluciones constructivas.

Sabemos que una continuidad del material aislante y por consiguiente un excelente sellado en diferentes geometrías constructivas son requisitos importantes para obtener un buen aislamiento, pero a diferencia del aislamiento térmico, en la acústica no podemos realizar extrapolaciones, ni estimar valores proporcionales según un resultado y tampoco reglas de tres. El doble de espesor de una solución no aporta el doble de aislamiento acústico, y el aislamiento acústico de un material en una determinada solución no aporta lo mismo en otra solución constructiva diferente. Por ello la información que a veces hemos tenido del aporte entre 7 y 9 dB del poliuretano de celda cerrada en el aislamiento acústico de un paramento es una verdad irreal. El poliuretano de celda cerrada debido a su continuidad y sellado si que puede aislar 7 y 9 db en una determinada pared, pero si cambiamos esta pared por otra de mayor o menor masa el aporte puede ser otro y por consiguiente un resultado de aislamiento acústico distinto al estimado. Lo mismo ocurriría con un poliuretano de celda abierta, pero la diferencia de este material con el poliuretano de celda cerrada no es aportar más o menos masa a la solución constructiva con su adherencia continua y con ello ofrecer más o menos aislamiento, sino debido a su composición química ofrecer una estructura física que pueda absorber y disipar la energía sonora producida en calor.

Por todo ello, estudiamos y determinamos las diferencias, entre el poliuretano de celda cerrada y celda abierta, midiendo la absorción sonora a distintas frecuencias en una cámara reverberante según la Norma UNE-EN 20354:1993.

Como vemos en la tabla, los resultados obtenidos a diferentes frecuencias demuestran que el poliuretano de celda abierta PHONO SPRAY S 904 tiene un coeficiente de absorción mejor que el poliuretano de celda cerrada, especialmente a frecuencias bajas.

Pero, ¿Cómo se comporta junto a otros materiales o en una solución constructiva estándar?
¿Habrá también diferencias entre el poliuretano de celda cerrada y abierta para obtener un aislamiento a ruido aéreo?
Para ello ensayamos la misma solución constructiva, con los mismos materiales, construida idénticamente por los mismos operarios y medida en el mismo laboratorio, de esta forma evitaríamos posibles diferencias que en ocasiones pueden desvirtuar el resultado y rigor del ensayo.
La solución constructiva consistía en un cerramiento vertical formado por doble hoja de ladrillo gran formato de espesor 70 mm revestidas de yeso por las caras exteriores, una de ellas montada sobre banda perimetral de EEPS (poliestireno  expandido elastificado), y cámara intermedia de 50 mm con espesor de poliuretano proyectado entre 30-40 mm.

Poliuretano CELDA CERRADA Poliuretan S Spray        Poliuretano CELDA ABIERTA Phono Spray S 904

Los resultados obtenidos reflejan una diferencia real de 7 dB, pero si observamos con detalle podemos resaltar que a bajas frecuencias el aislamiento acústico que tenemos con poliuretano de celda abierta es superior superando los 40 dB de aislamiento, y solo a frecuencias altas es donde las diferencias son menores entre los dos materiales, superando en ambos casos los 50 e incluso 60 dB. Esto quiere decir que el Phono Spray S 904  debido a su estructura de celda abierta y su capacidad absorbente, absorbe las bajas frecuencias tan difíciles de eliminar y combinándolo con paredes de mayor masa podremos obtener aislamientos acústicos superiores a 60 dB.

Informes nº 90.8021.0-IN-CT-09/13 y nº 90.4950-0-IN-CT-08/38V,  emitidos por LABEIN, Área de Acústica del laboratorio de Control de Calidad del Gobierno Vasco, Vitoria-Gasteiz.