Aislamiento. Conceptos fundamentales
1 Onda acústica
aérea
Es una vibración del aire
caracterizada por una sucesión periódica en el tiempo y en el espacio de
expansiones y compresiones.
2 Presión
acústica
Símbolo: P
Unidad: Pascal Pa (1 Pa = 1
N/m2)
Es
la diferencia entre la presión total instantánea en un punto
determinado, en presencia de una onda acústica, y la presión estática en
el mismo punto.
3
Frecuencia
Símbolo:
f
Unidad:
herzio Hz
Es
el número de pulsaciones de una onda acústica senoidal ocurridas en un
tiempo de un segundo. Es equivalente al inverso del
periodo.
4
Frecuencias preferentes
Son
las indicadas en la Norma UNE 74.002-78, entre 100 Hz y 5.000 Hz. Para
bandas de octava son: 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz. Para tercios
de octava son: 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000,
1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000 y 5000 Hz.
5
Frecuencia fundamental
Es
la frecuencia de la onda senoidal, componente de una onda acústica
compleja, cuya presión acústica, frente a las restantes ondas
componentes, es máxima.
6
Sonido
Es
la sensación auditiva producida por una onda acústica. Cualquier sonido
complejo puede considerarse como resultado de la adición de varios
sonidos producidos por ondas senoidales simultáneas.
7
Armónico
Recibe
el nombre de sonido armónico, de otro dado, el que tiene una frecuencia
múltiplo de la frecuencia de éste. Todo sonido complejo puede
considerarse como adición de un sonido fundamental, caracterizado por la
frecuencia fundamental, y diversos sonidos armónicos.
8
Octava
Es
el intervalo de frecuencias comprendido entre una frecuencia determinada
y otra igual al doble de la anterior.
9
Ruido
Es
una mezcla compleja de sonidos con frecuencias fundamentales diferentes.
En un sentido amplio, puede considerarse ruido cualquier sonido que
interfiere en alguna actividad humana.
10
Espectro de frecuencias
Es
una representación de la distribución de energía de un ruido en función
de sus frecuencias componentes.
11
Ruidos blanco y rosa
Son
ruidos utilizados para efectuar las medidas normalizadas. Se denomina
ruido blanco al que contiene todas las frecuencias con la misma
intensidad. Su espectro en tercios de octava es una recta de pendiente 3
dB/octava. Si el espectro, en tercios de octava, es un valor constante,
se denomina ruido rosa.
12
Potencia acústica
Símbolo:
W
Unidad:
vatio W
Es
la energía emitida en la unidad de tiempo por una fuente
determinada.
13
Intensidad acústica
Símbolo:
I
Unidad:
vatio por metro cuadrado W/m2
Es
la energía que atraviesa, en la unidad de tiempo, la unidad de
superficie perpendicular a la dirección de propagación de las
ondas.
14
Nivel de presión acústica
Símbolo:
Lp
Unidad:
decibelio dB
Se
define mediante la expresión siguiente:
Lp
= 20
Log P/ P0
donde:
P es la presión acústica considerada, en Pa.
Po
es la presión acústica de referencia que se establece en 2.10
-5
Pa.
15
Nivel de intensidad acústica
Símbolo:
Li
Unidad:
decibelio dB
Se
define mediante la expresión siguiente:
Li
= 10
Log I/ I0
donde:
I es
la intensidad acústica considerada, en W/m2
Io
es la intensidad acústica de referencia, que se establece en
10-12
W/m2
16
Nivel de potencia acústica
Símbolo
Lw
Unidad:
decibelio dB
Se
define mediante la expresión siguiente:
Lw
= 10
Log W/ W0
donde:
W es
la potencia acústica considerada, en W
WO
es la potencia acústica de referencia, que se establece en
10-12
W.
17
Composición de niveles
Cuando
los distintos niveles Li a componer proceden de fuentes no coherentes,
caso habitual en los ruidos complejos, el nivel resultante viene dado
por la siguiente expresión:
L =
10 log (Σi
10(Li/10))
donde:
Li
es el nivel de intensidad o presión acústica del componente i en
dB.
18
Tono
Es
una caracterización subjetiva del sonido o ruido que determina su
posición en la escala musical. Esta caracterización depende de la
frecuencia del sonido, así como de su intensidad y forma de
onda.
19
Timbre
Es
una caracterización subjetiva del sonido que permite distinguir varios
sonidos del mismo tono producidos por fuentes distintas. Depende de la
intensidad de los distintos armónicos que componen el
sonido.
20
Sonoridad
Es
una caracterización subjetiva del sonido que representa la sensación
sonora producida por el mismo a un oyente. Depende fundamentalmente de
la intensidad y frecuencia de sonido.
21Nivel
de sonoridad
Se
dice que el nivel de sonoridad de un sonido o de un ruido es de n fonios
cuando, a juicio de un oyente normal, la sonoridad, en escucha biaural,
producida por el sonido o ruido es equivalente a la de un sonido puro de
1000 Hz continuo, que incide frente al oyente en forma de onda plana
libre, progresiva y cuyo nivel de presión acústica es n dB superior a la
presión de referencia Po.
22
Escala ponderada A de niveles, decibelio A
Escala
de medida de niveles que se establece mediante el empleo de la curva de
ponderación A, incluída
en la Norma UNE 21-314-75, para compensar las diferencias de
sensibilidad que el oído humano tiene para las distintas frecuencias
dentro del campo auditivo.
Se
utiliza como unidad el decibelio A, dBA.
En
el margen de frecuencias de aplicación de esta Norma, la curva de
ponderación A viene definida por los siguientes
valores:
|
Frecuencia
(
Hz) |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
315 |
400 |
500 |
630 |
800 |
1000 |
1250 |
1600 |
2000 |
2500 |
3150 |
4000 |
5000 |
|
Ponderación
(dBA) |
19,1 |
16,1 |
13,4 |
10,9 |
8,6 |
6,6 |
4,8 |
3,2 |
1,0 |
0,8 |
0 |
0,6 |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
1,0 |
0,5 |
23
Coeficiente de absorción
Símbolo:
α
Es
la relación entre la energía acústica absorbida por un material y la
energía acústica incidente sobre dicho material, por unidad de
superficie.
24
Absorción acústica
Símbolo:
A
Unidad:
metro cuadrado, m2.
Es
la magnitud que cuantifica la energía extraída del campo acústico cuando
la onda sonora atraviesa un medio determinado o en el choque de la misma
con las superficies límites del recinto.
Puede
calcularse mediante las siguientes expresiones:
Af =
α
f · S
A =
α
m · S
donde:
Af
es la absorción para la frecuencia f en m2.
A es
la absorción media en m2.
α
f es
el coeficiente de absorción del material para la frecuencia
f.
α
m
es
el coeficiente medio de absorción del material.
S es
la superficie del material, en m2.
25
Reverberación
Es
el fenómeno de persistencia del sonido en un punto determinado del
interior de un recinto, debido a reflexiones sucesivas en los
cerramientos del mismo.
26
Tiempo de reverberación
Símbolo:
T
Unidad:
segundo s
Es
el tiempo en el que la presión acústica se reduce a la milésima parte de
su valor inicial (tiempo que tarda en reducirse el nivel de presión en
60 dB) una vez cesada la emisión de la fuente sonora. En general es
función de la frecuencia. Puede calcularse con cierta aproximación,
mediante la siguiente expresión:
T =
0,163 V/A
donde:
V es
el volumen del local, en m3.
A es
la absorción del local. en m2.
27
Resonadores
Son
dispositivos absorbentes de acción preferente en bandas estrechas de
frecuencias alrededor de una frecuencia de resonancia fr, para la cual
la absorción es máxima .
28
Materiales porosos
Materiales
absorbentes de estructura alveolar, granular, fibrosa, etc., que actúan
por degradación de la energía mecánica en calor, debida al rozamiento
del aire con las superficies del material. Su coeficiente de absorción
crece con la frecuencia.
29
Aislamiento acústico específico de un elemento
constructivo
Símbolo:
a
Unidad:
decibelio, dB
En
general es función de la frecuencia.
Se
define mediante la siguiente expresión:
a =
10 log Ii
/IT =
LIi
-
LIT,
en
dB
donde:
Ii
es
la intensidad acústica incidente.
IT es
la intensidad acústica transmitida.
LIi es
el nivel de intensidad acústica incidente.
LIT es
el nivel de intensidad acústica transmitida.
30
Aislamiento acústico bruto de un local respecto a
otro.
Símbolo:
D
Unidad:
decibelio dB
Es
equivalente al aislamiento acústico específico del elemento separador de
los dos locales. Se define mediante la siguiente
expresión:
D =
LI1
-
LI2, en
dB
donde:
LI1
es
el nivel de intensidad acústica en el local emisor.
LI2
es
el nivel de intensidad acústica en el local receptor.
31
Aislamiento acústico normalizado a ruido aéreo
Símbolo:
R
Unidad:
decibelio dB
Aislamiento
de un elemento constructivo medido en laboratorio en condiciones
señaladas en la Norma UNE 74-040-84 (3). Se define mediante la siguiente
expresión:
R =
D + 10 log (S/A) = LI1
-
LI2
+ 10
log (S/A), en dB
donde:
S es
la superficie del elemento separador, en m2
A es
la absorción del recinto receptor, en m2
32
Aislamiento acústico en dBA
Es
la expresión global, en dBA, del aislamiento acústico normalizado
R.
33
Aislamiento de un elemento constructivo simple
El
aislamiento específico de un elemento constructivo es función de sus
propiedades mecánicas,
y puede calcularse aproximadamente por la ley de masa, que establece que
la reducción
de intensidad acústica a través de un determinado elemento es función
del cuadrado
del producto de la masa unitaria m por la frecuencia considerada
f.
a
≈
(f ·
m)2
ecuación
que expresada en decibelios se transforma en: a ≈10
log (f · m)2.
De
donde se deduce que para una frecuencia fija, el aislamiento aumenta en
6 dB cuando se duplica la masa. Análogamente, para una masa dada, el
aislamiento crece 6 dB al duplicar la frecuencia.
34
Frecuencia de coincidencia.
Lo
expuesto en el epígrafe anterior se obtiene a partir de un modelo físico
simplificado, formado por masas independientes, mientras que en la
realidad la naturaleza elástica de los elementos entraña la
correspondiente ligazón entre las masas. En una zona de frecuencias
determinada en torno a la que se denomina frecuencia de coincidencia fc,
la energía acústica incidente se transmite a través de los paramentos en
forma de ondas de flexión, que se acoplan con las ondas del campo
acústico produciéndose una notable disminución del aislamiento. La
frecuencia de coincidencia fc se define mediante la siguiente
expresión:
donde:
d es
el espesor del paramento, en m
e
es
la densidad del material del paramento en kg/m3
σ es
el coeficiente elástico de Poisson del material. E es el módulo de
elasticidad de Young del material, en N/m2
35
Aislamiento de elementos constructivos múltiples
La
dependencia entre el aislamiento y la masa y la necesidad de obtener
valores de aislamiento cada vez más exigentes, hacen preciso utilizar
sistemas y medios apropiados, que garanticen el aislamiento exigido sin
que la masa crezca desproporcionadamente al aislamiento. La solución más
usual es la de fraccionar el elemento en dos o más hojas separadas entre
si, aunque prácticamente no se puede conseguir totalmente la separación,
por lo que la vibración de una de las hojas se transmite a las otras en
mayor o menor grado. El comportamiento de los elementos múltiples
depende de diversos factores que se estudian a
continuación.
35.1
Influencia de la ligazón elástica entre las hojas
componentes.
35.2
Influencia de la ligazón rígida entre las hojas
componentes.
35.3
Influencia de los elementos constructivos adyacentes. Transmisiones
indirectas.
35.4
Influencia de la estructura.
36 Aislamiento global de elementos constructivos
mixtos.
En
el campo de la edificación es normal la presencia de elementos formados
por elementos constructivos distintos, caracterizados por aislamientos
específicos muy diferentes entre sí. El aislamiento acústico del
elemento debe ser estudiado, en este caso, desde un punto de vista
global, contemplando las áreas de los distintos elementos y sus
aislamientos específicos. El aislamiento acústico global ag de un
elemento mixto puede calcularse mediante la siguiente
expresión:
donde:
Si
es el área del elemento constructivo i, en m2.
ai
es el aislamiento específico del elemento constructivo de área Si' en
dB.
En
el caso más sencillo de un cerramiento con ventana, de áreas Sc Y Sv Y
de aislamientos ac y av correspondientes respectivamente a las partes
ciegas y de ventana, aplicando la expresión anterior se
obtiene:
Según
esto el aislamiento global de un elemento constructivo mixto es como
máximo 10 dB mayor que el del elemento constructivo más débil desde el
punto de vista acústico, por lo que en el caso de fachadas será preciso,
para mejorar el aislamiento acústico, mejorar el aislamiento de las
ventanas frente al de las partes ciegas.
En
cualquier caso, es de resaltar como problema especifico de los
parámentos,
el problema que generan las holguras y las rendijas de las carpinterías,
ya que pueden causar disminuciones de aislamiento del orden de 3 a 5 dB
y cuyo único tratamiento son las bandas de estanquidad y los resaltes.
Igualmente importante es la disminución de aislamiento que se produce
por causa de las rendijas que aparecen en cerramientos con persianas
enrollables exteriores, que se cifra en 5 dB, y cuyo refuerzo debe
hacerse minimizando estas rendijas, colocando bandas de estanquidad,
reforzando la estructura de la caja, y añadiendo un tratamiento
absorbente en el interior.
37
Nivel de ruido de impacto normalizado Ln
Es
el nivel de ruido producido por la máquina de impactos que se describe
en la Norma UNE
74-040
84 (6), en el recinto subyacente.
Se
define mediante la siguiente expresión:
Ln =
L + 10 log (A/10)
donde:
L es
el nivel directamente medido en dB.
A es
la absorción del recinto en m2.
38
Intensidad de percepción de vibraciones K
Es
un parámetro subjetivo obtenido como media experimental de gran número
de ensayos. Corresponde a la percepción subjetiva de las vibraciones en
el margen de 0,5 a 80 Hz. Se define mediante la siguiente expresión
empírica.
