menú inicial

Control por aislamiento acústico

Universidad de Córdoba

          
          

inicio

atrás

adelante

ayuda

 

prop. físicas del ruido

análisis espectral

técnicas de medida

efecto sobre las personas

criterios de evaluación

el medio industrial

el ruido de las ciudades control del ruido control por absorción control por aislamiento controles adm. y con p.p. bibliografía
        

glosario de términos

     


Aislamiento acústico de paredes dobles

     Un método, normalmente muy bueno, de aumentar el aislamiento acústico de una pared sin tener que aumentar de manera desorbitada su masa superficial es recurrir al uso de paredes múltiples. Se divide la pared en un número de capas delgadas de manera que el ruido se reduce por etapas. Como aproximación podemos decir que cada capa trabaja independientemente, y si una masa M se divide en dos masas M1 y M2, entonces el aislamiento total de esta capa doble sería:

Rt = 20logM1w + 20logM2w = 20log(M1.M2)w

con lo que ganancia de aislamiento conseguida sería:

Rd= Rt - R = 20log(M1.M2)w - 20log(M1+M2)w (dB)

 

     Por ejemplo, una pared de una capa con una masa superficial de 100kg/m2 tiene un aislamiento aproximado de 40dB. Si se coloca una segunda capa unida a la primera, el conjunto tendría unos 46dB al haberse duplicado la masa. Por contra, si la segunda capa se coloca separada de la primera se obtendría un aislamiento medio de 80 dB, debido a que la onda sonora tiene que atravesar en este segundo caso la cámara de aire formada, siendo doble el tránsito entre medios con muy diferente impedancia acústica. Un aislamiento tan alto sólo se puede obtener cuando la segunda pared no ejerce ninguna acción sobre la primera, o sea, que no exista ningún tipo de acoplamiento entre ellas. Ello exige que el campo acústico entre ambas paredes sea difuso, siendo ésto solo posible cuando la distancia entre ambas paredes se hace grande frente a la longitud de onda del sonido en el aire. Como esta condición no puede cumplirse en la realidad, al menos para frecuencias bajas, la suma de los aislamientos de las paredes no es posible. El incremento del espesor de la cámara de aire mejora el aislamiento acústico entre 8 y 12 cm, no produciendo efectos significativos mayores anchuras de la misma.

     Básicamente, el aspecto fundamental a tener en cuenta en paredes de varias capas es evitar al máximo la repercusión de las distintas capas entre sí. Una pared doble con dos hojas rígidas indeformables unidas entre sí por el aire de la cámara forma un dispositivo elástico masa-muelle-masa que se puede comparar con un tambor. Este sistema es capaz de vibrar con una frecuencia propia que es su frecuencia de resonancia, que es función de ambas masas y del espesor de la cámara de aire d entre las masas superficiales, respondiendo a la expresión:

 

     Para esta frecuencia, la transmisión del sonido a través del paramento puede ser incluso mayor que si las dos paredes estuviesen rígidamente unidas. Por ello, debe cuidarse la elección de las masas y de su separación a fin de evitar que la frecuencia de resonancia del conjunto entre dentro del espectro que pretendemos aislar, o sea, que sea lo suficientemente baja para que quede fuera de dicho espectro (normalmente por debajo de los 100Hz, y tan baja como sea posible).

     Un conjunto como el descrito se comporta de la siguiente manera:

- Para frecuencias inferiores a la de resonancia, el tabique doble se comporta como uno simple de masa M= M1 + M2, pudiendo pasar mayor ruido que si las capas estuviesen unidas.

- Para frecuencias superiores a la de resonancia, cuya longitud de onda sea doble a la separación entre capas, el aislamiento total será suma de los aislamientos de las dos capas.

- Para frecuencias comprendidas entre la de resonancia y una fr1= 343/2d, el aislamiento total tendrá en cuenta no sólo los aislamientos de las dos capas, sino también las dimensiones de la capa a aislar, la separación entre las mismas y el coeficiente de absorción del material que se coloque entre las dos capas.

     El empleo de material absorbente en la cavidad entre la doble pared se debe realizar adecuadamente, ya que un material con bajo coeficiente de absorción o mal instalado puede originar una reducción importante en el aislamiento de la pared.

Diferentes tipos de construcciones aislantes

1.- Pared doble con yeso en ambas caras

2.-  Pared doble con relleno sobre metal

3.- Dos paredes de bloques huecos con un relleno de material poroso

4.- Pared doble de madera con capa de yeso, rellena con material poroso

5.- Una pared de bloques con capa de yeso

     El hecho de que sea conveniente incluir un material poroso no rígido en la cámara de aire entre ambas paredes se debe a que se puede dar un tipo de acoplamiento entre capas contiguas de la pared doble debido a ondas estacionarias. Cuando las ondas inciden perpendicularmente, aparece un acoplamiento entre ambas capas cuando la distancia d de separación toma los valores de l /2, l , 3l /2, etc (siendo l la longitud de onda en el aire). En el caso de incidencia oblicua de las ondas acústicas aparecen fenómenos análogos ya que este tipo de ondas excitan ondas estacionarias paralelas a la superficie de la pared cuyas frecuencias propias son más bajas. Estas resonancias son muy perjudiciales sobre todo cuando su efecto se suma con la coincidencia de la onda de flexión de las capas de la pared. Todo esto se puede evitar colocando material absorbente dentro de la cámara. Estos absorbentes deben colocarse siempre evitando uniones rígidas entre las dos capas. Es muy importante que el absorbente no toque la pared que queda expuesta al ruido, y a ser posible ninguna de las dos.

     Las capas de una pared múltiple no deben tener ninguna unión rígida (a estas uniones se las denomina puentes acústicos) ya que provocan acoplamientos directos entre ambas capas, reduciéndose notablemente el aislamiento. En el caso de que estos puentes sean inevitables, deben ser relativamente blandos y ligeros para las paredes pesadas, y pesados para las paredes ligeras. Si una de las hojas es relativamente pesada y la otra ligera, y se unen rígidamente, el aislamiento será mejor cuanto menor sea el número de ligazones, siendo la mejor ligazón por puntos que por líneas.

     En las capas dispuestas horizontalmente, el mínimo número de puentes acústicos para sujeción se encuentra en oposición con la flexión que puede sufrir el elemento. En cualquier caso el número de puentes debe ser el mínimo posible.

     La sistemática de cálculo a seguir para el aislamiento de paredes de dos capas es el siguiente:

- Para frecuencias inferiores a fr , dada anteriormente, las dos hojas se comportan como un único elemento de masa M= M1+M2.

- Para frecuencias superiores a fr1 (cuya longitud de onda sea doble de la distancia de separación de las capas), el aislamiento total será la suma de los aislamientos de las dos hojas, dado por:

     siendo:

RT = aislamiento total.

RM1, RM2= aislamiento de cada elemento.

a = coeficiente de absorción con que se trata la cavidad de aire.

     Para frecuencias comprendidas entre fr y fr1, el aislamiento viene dado por la expresión:

     siendo:

d= distancia entre las capas, en m.

a '= k.a , donde:

k= 0.1 para d=0.1m

k= 0.2 para d=0.2m

k= 0.5 para 0.3<d<0.5m

a : coeficiente de absorción del material colocado entre las capas.

h, b= dimensiones del paramento a aislar, en m.

     Todo el cálculo anterior debe hacerse en bandas de octava, calculando después el nivel global de ruido en el interior del local. El uso de material absorbente en la cavidad, si a ' es muy pequeña porque el material tenga un coeficiente de absorción reducido o por una mala instalación del mismo, puede provocar una importante reducción en el aislamiento de la pared, por lo que se deben tomar todas las precauciones posibles para que ésto no suceda.

 

     Si no se pone material absorbente, la ecuación anterior para frecuencias comprendidas entre fr y fr1 quedaría modificada, ya que en vez del sumando 10log(a ') se usaría el 10log(a 0), que adopta los siguientes valores:

 

10log(a 0)= 10dB para d>=0.1m

10log(a 0)= -3dB para d<=0.02m.

 

     Respecto a las capas adicionales, o sea, que se añaden sobre la previamente existente, es importante saber a qué lado de la pared se situará la capa adicional. Según el fenómeno físico, el proceso es reversible, o sea, la intensidad acústica en el local receptor no se altera si se intercambian las posiciones de la fuente acústica y del micrófono receptor. Así, sería indiferente a qué lado se situara la capa adicional. Pero sí varía la situación respecto a un tercer local que no limite directamente con la pared aislante. En este caso, si la capa se sitúa en el lado de la pared aislante opuesta al foco acústico, la pared base se excita directamente con más fuerza por la señal, pudiendo transmitirse a recintos adyacentes por transmisión estructural. Si por el contrario, la capa adicional se sitúa del lado del foco acústico, ya la pared base no se excita directamente, por lo que existirá un mejor aislamiento respecto del tercer local que no limita con la pared. Por tanto, debe colocarse la capa adicional del lado en que se encuentre el foco acústico.

     Según lo visto hasta aquí, podría parecer que se puede aumentar el aislamiento todo lo que se desee. Esto no es así ya que los elementos adyacentes al de separación vibran también debido al campo acústico aéreo, transmitiendo sus vibraciones al elemento separador con lo que aparece la transmisión por caminos secundarios o indirectos. La cuantía de estas transmisiones es difícil de establecer. En construcciones homogéneas, se suele reducir el aislamiento por este motivo en unos 5dB aproximadamente, siendo mayor si las construcciones no son homogéneas (el elemento separador tiene una masa muy superior a los adyacentes), o incluso casi despreciable si la construcción no es homogénea pero el elemento separador es ligero frente a los adyacentes.

     Las paredes de tres o más capas sólo se usan en casos muy especiales de aislamiento, como cuando el peso del material debe reducirse.

     Para obtener en paredes dobles un buen rendimiento debe tenerse en cuenta:

- Que las masas por unidad de superficie de las dos paredes sean diferentes.

- Que las frecuencias críticas y de resonancia de los materiales sean diferentes.

- Evitar la unión rígida entre ambas paredes.

- Interponer material fibroso absorbente entre ambas.

- Interponer zapatas elásticas entre el suelo y los tabiques.

- Guarnecer las juntas entre los materiales.

     La secuencia lógica para diseñar un cerramiento contra ruido sería:

     1.-Datos de partida conocidos:

- Dimensiones del recinto.

- Formación de los paramentos (puertas, ventanas).

- Espectro previsto de ruido, o en su defecto, nivel de presión sonora total.

- Espectro sonoro del ruido máximo admisible al otro lado de cada paramento, o nivel de presión sonora global.

- Espectro de aislamiento acústico de cada superficie del recinto original, así como de las ventanas y puertas (en su defecto, las pérdidas por transmisión globales).

     2.- Calcular el aislamiento global de cada paramento compuesto.

     3.- Obtención del nivel de presión sonora resultante al otro lado de cada paramento y deducción de la necesidad o no de mejorar el aislamiento.

     4.- Determinar los cambios necesarios en el espectro para reducir el ruido a un nivel aceptable, lo que nos orientará hacia la solución constructiva y/o los materiales más adecuados para resolver el problema.

     5.- Decidir si se dispondrán paredes dobles (la inicial y otra suplementaria) u otra pared simple con mayor nivel de aislamiento acústico.

5.1.- Método de cálculo de aislamiento para paredes dobles, ó

5.2.- Determinación del aislamiento de la nueva pared simple.

     6.- Selección de los materiales que formarán el nuevo paramento aislante.

     7.- Cálculo del aislamiento global en la nueva situación para aquellos paramentos que tengan puertas o ventanas.

     8.- Obtención del nuevo espectro de ruido atenuado al otro lado del nuevo paramento (o nivel de presión sonora) y aceptación o rechazo del diseño.

     En caso de que el diseño realizado no sea satisfactorio, retomaríamos el ciclo en el apartado 5) decidiendo el cambio de composición del paramento o de los materiales seleccionados.

Figura. Vista de un cerramiento.

     Las pantallas o barreras se pueden considerar como un caso especial de las envolventes, pero dominando los espacios abiertos alrededor del foco de ruido. La pantalla se interpone entre la fuente de ruido y el receptor. Su efecto se basa en la difracción del sonido y pueden ser eficaces para sonidos en los que dominen las altas frecuencias, pero no cuando lo hacen las bajas frecuencias.

Ejemplo de barreras en una oficina

Ejemplo de tabique parcial

 

Utilización de tratamiento absorbente en el lado de la fuente contra el ruido

     De todos los sistemas expuestos, la solución más eficaz para reducir el ruido es aislar la fuente sonora mediante cerramientos estancos al ruido, aunque se pueden plantear problemas de temperatura y manejo que se deben resolver.

encabezado de página