Comportamiento Frente al Ruido: Acondicionamiento Acústico

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Los bloques de calidad representan un material de construcción que posee unas propiedades acústicas muy válidas para cumplir con la normativa vigente. Tienen un coeficiente de absorción entre 0,2 y 0,7; tienen curvas uniformes de pérdida de transmisión de sonido, sin presentar hoyos acústicos y tienen un aislamiento (R), en dB, comprendido entre 35 y 60 dB, para muros de una hoja.

Absorción acústica

Dado que los edificios representan el habitat natural del hombre, en los cuales pasa la mayor parte de su vida, se comprende fácilmente, que ya en el proyecto de los mismos, da comienzo una de las estrategias más importantes que mejoran el confort de la persona y que mejoran en general el medio ambiente: la lucha contra el ruido.

Partiendo de la definición más corriente y comprensible que hay de ruido (sonido molesto para el oído humano), las fuentes de ruido que inciden en los edificios, son frecuentemente causas de ruidos aéreos y ruidos estructurales, es decir, ruidos originados en el aire y ruidos originados en los sólidos.

De los tres métodos existentes para la lucha contra el ruido: control sobre la fuente emisora, control sobre el camino de propagación y control del receptor, el aspecto tratado en los estudios de control de ruido sobre los edificios, se base en el segundo, esto es, efectuando el estudio sobre el control del camino de propagación del ruido.

La absorción acústica constituye una cualidad propia de cada material. Así, cuando una fuente emisora produce ondas sonoras, éstas se transmiten a través del aire y eventualmente pueden chocar contra cualquier obstáculo artificial, reflejándose, atravesándolo con pérdida de energía o siendo absorbidas por aquél.

Por ello, la absorción acústica en el seno del aire, que resulta ser provocada por la disminución de la densidad de energía en su propagación a través del aire, es diferente a la fracción de energía no reflejada por una superficie, en relación con la energía incidente.

Así en la NBE-CA-88, se define la absorción acústica (A), como 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. Se expresa en m2, de la forma:

En donde:

A = α_m.S (A = Σi αi Si)

A = absorción media en m².

α_m = coeficiente medio de absorción del material que es: 1/S Σi αi Si

S = superficie del material en m².

El coeficiente de absorción (α), es la relación entre la energía acústica absorbida por un material y la energía acústica incidente sobre el mismo, por unidad de superficie. De esta forma, una superficie que teóricamente pudiera absorber el 100% de la energía sonora incidente, tendría un coeficiente de 1. Para la medida de este valor αi de cada superficie Si de un recinto, se toma la media sobre los valores, a frecuencias comprendidas entre 125 y 4.000 Hz, en bandas de una octava. El límite permitido para el coeficiente de absorción es de 0,15 como valor mínimo, y a partir de este valor, se puede considerar que el material ya posee condiciones de absorción del sonido.

En la siguiente Tabla se puede cotejar que los bloques de hormigón poseen un coeficiente de absorción medio muy aceptable en comparación con otros materiales.

Material	Textura	α
Ladrillo sin enfoscar	cualquiera	0.05
Suelo raso de hormigón	cualquiera	0.02
Piso de madera	cualquiera	0.08
Vidrio	cualquiera	0.02
Enfoscado de yeso	rugoso	0.05
Enfoscado de yeso	liso	0.04
Panel de madera	cualquiera	0.06
Baldosa	cualquiera	0.55
Revestimiento de hormigón	cualquiera	0.45
Bloque hormigón áridos ligeros sin enfoscar	gruesa	0.50
Bloque hormigón áridos ligeros sin enfoscar	media	0.45
Bloque hormigón áridos ligeros sin enfoscar	fina	0.40
Bloque hormigón áridos normales, sin enfoscar	gruesa	0.28
Bloque hormigón áridos normales, sin enfoscar	media	0.27
Bloque hormigón áridos normales, sin enfoscar	fina	0.26

Valores promedios del coeficiente de absorción para diferentes materiales, según textura.

Por otra parte, y según sea la textura del material colocado, el coeficiente puede variar. A tal efecto, el tratamiento de su superficie con diversas pinturas, imprimaciones o revestimientos, mejora notablemente las propiedades aducidas.

Para los bloques de hormigón, el valor del coeficiente de absorción sonora está comprendido entre 0,20 y 0,70, lo cual indica la idoneidad de este material en su uso como barrera antirruido.

Aislamiento acústico de ruidos

En primera aproximación, el aislamiento acústico de un muro de fábrica de bloques, se mide por el poder aislante de la pared divisoria, que resulta ser la pérdida de intensidad del sonido a frencuencias comprendidas entre 125 y 5.000 Hz. Según se define en la NBE-CA-88 los conceptos fundamentales relacionados con el aislamiento son:

Aislamiento acústico específico (a)

Por regla general es función de la frecuencia. Se expresa en dB según la fórmula:

A = 10 log li/lt

Aislamiento acústico bruto (D)

Es equivalente al aislamiento acústico específico del elemento separador de un local respecto a otro. Se expresa en dB, según la fórmula:

D = L_I1 – L_I2

Aislamiento acústico normalizado al ruido aéreo (R)

Es el aislamiento de un elemento constructivo medido en laboratorio según norma UNE 74-080-84(3). Se expresa en dB, según la fórmula:

R = L_I1 – L_I2+ 10 log S/A = D + log S/A

A = 0,163 V/T

Aislamiento acústico en dBA

Es la expresión global media en dBA, del aislamiento acústico normalizado R.

Aislamiento global de elementos constructivos mixtos (ag )

Es el aislamiento acústico de elementos formados por elementos constructivos mixtos. Se expresa en dBA, según la fórmula:

El cuadro de notaciones, es el siguiente:

li = Intensidad acústica incidente en ω / m².

lt = Intensidad acústica transmitida en ω / m².

L_I1 = Nivel de intensidad acústica en el local emisor (dB).

L_I2 = Nivel de intensidad acústica en el local receptor (dB).

S = Superficie del elemento separador en m².

A = Absorción del recinto receptor en m².

V = Volumen de la cámara receptora en m³.

T = Tiempo de reverberación en segundos. Es el tiempo que tarda en reducirse, la presión acústica, a la milésima parte de su valor inicial, una vez cesada la emisión de la fuente sonora (T = 0,163 V/A)

S_i = Área del elemento constructivo i, en m².

a_i = Aislamiento específico del elemento constructivo del área Si (dB)

Para estos parámetros, la NBE-CA-88 establece los siguientes niveles exigenciales:

Para particiones interiores		Valor
Entre áreas de igual uso	30 dBA	R
Entre áreas de uso distinto	35 dBA	R
Paredes separadoras de propiedades o usuarios distintos	45 dBA	R
Paredes separadoras de zonas comunes interiores	45 dBA	R
Paredes separadoras de salas de máquinas	55 dBA	R
Fachadas	30 dBA	a_g
Elementos constructivos horizontales	45 dBA	R
Elementos horizontales de separación	45 dBA	R
Cubiertas	55 dBA	R
Elementos horizontales separadores de salas de máquinas	30 dBA	R

Asímismo, la citada Norma Básica de Edificación, recomienda los valores del nivel máximo L_eq de imisión en dBA, que se recogen en la siguiente tabla:

Tipo de edificio	Local	Leq (dBA) día	Leq (dBA) noche
Residencial privado	Estancias	45	40
Residencial privado	Dormitorios	40	30
Residencial privado	Servicios	50	--
Residencial privado	Zonas comunes	50	--
Residencial público	Estancias	45	30
Residencial público	Dormitorios	40	--
Residencial público	Servicios	50	--
Residencial público	Zonas comunes	50	--
Administrativo y oficinas	Despachos	40	--
Administrativo y oficinas	Oficinas	45	--
Administrativo y oficinas	Zonas comunes	50	--
Docente	Aulas	40	--
Docente	Salas de lectura	35	--
Docente	Zonas comunes	50	--
Sanitario	Estancias	45	--
Sanitario	Dormitorios	30	25
Sanitario	Zonas comunes	50	50

El nivel Leq, es el nivel en dBA de un ruido constante hipotético correspondiente a la misma cantidad de energía acústica que el ruido real considerado en un punto determinado durante un período de tiempo T. La expresión matemática de este concepto es:

Leq = 10 log 1/T - Σt_i 10^Li/10

t_i = tiempo de observación durante la cual, el nivel sonoro es Li ± 2,5 dBA.

El promedio de los valores del eje de abcisas, representa el aislamiento medio al ruido aéreo (R).

Por otra parte, datos de nuestro país, obtenidos en el Instituto de Acústica de CSIC, sirvieron para obtener, por ajuste de mínimos cuadrados, los valores del aislamiento acústico al ruido aéreo, R, relacionados con el peso de los muros en K/m² y para muros de simple hoja, según las fórmulas siguientes:

m ≤ 150 K/m² --> R = 16,6 log m + 2, en dBA

m ≥ 150 K/m² --> R = 36,5 log m – 41,5 en dBA

La práctica nos dice que en muros con pesos unitarios superiores a 150 K/m², el aislamiento acústico R, aumenta de forma más acusada.

La NBE-CA-88, calcula para muros de dos hojas (muros dobles) el valor R, de otra forma.

Así, la cámara de aire intermedia y las masas de las hojas dan una frecuencia, en estos muros de:

En donde, d es el espesor en metros de la cámara m1 y m2 son las masas de las dos hojas en K/m².

- Para frecuencias menores que la fr:

El aislamiento viene dado por las fórmulas de cálculo de muros de simple hoja, siendo: m = m1 + m2 a condición de que d > 2cm y de que la masa de la hoja menos pesada sea mayor de 150 K/m².

- Para frecuencias mayores que la fr:

El aislamiento viene dado por: a = a₁ + a₂ + 20 log 2Kd

En donde, K es el número de onda = W/c =2 π f/C

La misma Norma Básica, para muros compuestos, osea participaciones mixtas o híbridas, formadas por elementos constructivos diferentes, admite la fórmula.

En la siguiente Tabla, se dan los resultados reales obtenidos para muros compuestos y muros con cámaras de aire.

El muro compuesto tipo consistió en una hoja exterior de ladrillo de 10 cm de hormigón de áridos densos (ladrillos huecos) y una hoja interior de bloques huecos de áridos ligeros de 10 cm de ancho.

El muro con cámara de aire de tipo consistió en dos hojas de las mismas características anteriores, separadas a 5 cm.

En esta Tabla se puede observar que, para unas mismas condiciones de la superficie de los muros, se consigue mayores aislamientos en muros con cámara que en muros compuestos. A su vez, el tratamiento de las superficies ayuda a aumentar el aislamiento R, aunque no de forma muy acusada.

También se estudió, para muros de simple hoja, la relación entre su espesor, es decir, su peso unitario y otros parámetros tales como:

Pintura, guarnecido o enlucido, de las caras (tipo y características)
Características de los áridos constitutivos.
Aislamiento adicional
Reforzamiento de las fábricas con armaduras.
Índice de Macizo de los bloques.

Un resumen de estos datos obtenidos se refleja en las siguientes tablas, a partir de la cuales, se puede decir que el valor del aislamiento R, para muros de simple hoja está comprendido grosso modo entre 40 y 60 dBA.

(+) mortero de cemento

(+ +) mortero de yeso

(+) espesor de la capa de poliuretano: 2,5cm

(+ +) espesor de la capa de poliuretano: 4,0 cm.

NOTACIONES:

Bloque:

H) bloque macizo, índice de macizo superior a 0,80

Áridos:

L) áridos ligeros (d < 2g/cm³)

N) áridos normales (3 > d ≥ 2g/cm³)

Guarnecido:

Tratado con pintura, mortero de cemento o yeso con UNA o DOS caras.

Espesor:

Del guarnecido.

Otros: (Tratamiento extras)

RAT: huecos rellenos con aislantes (poliuretano)

RM: huecos rellenos con mortero de cemento (grouting)

RA: huecos, rellenos de arena

SP-1: sellante de poros en una cara

SP-2: sellante de poros en dos caras

PE: capa externa de perlita

CA: capa interna de poliuretano (espesor)

PI-1: pintado de una cara

PI-2: pintado de dos caras

Por su parte, la N.C.M.A. (National Concrete Masonry Asocciation de Estados Unidos), utiliza para medir el aislamiento, dos tipos de curvas diferenciadas:

CURVAS S.T.L. (Sound Transmission Loss), que dan la pérdida de transmisión del sonido para cada frecuencia. La medida de dichos valores, da el coeficiente STL. El cálculo de dichas curvas y el procedimiento de ensayo se basa en la norma ASTM E-90-85. Este concepto es equivalente al aislamiento acústico al ruido aéreo.

Debido al hecho de que materiales diferentes pudieran tener coeficientes STL idénticos, aun cuando sus curvas STL no fueran iguales (debido a la caída del aislamiento a una frecuencia dada, o lo que es igual al hoyo acústico), se utilizan más las curvas S.T.C.

CURVAS S.T.C. (Sound Transmission Class), que se determinan comparando las pérdidas de transmisión obtenidas según distintas frecuencias con unas curvas standard.

El coeficiente STC es la pérdida de transmisión del sonido a la frecuencia de 500 Hz.

Según se ha desprendido de los resultados obtenidos y según la Ley de masas de la NBE-CA-88, el aislamiento acústico aumenta en relación directa con el peso unitario de los muros, y por tanto, con su espesor.

Valiéndose de las condiciones de absorción y aislamiento, los muros de fábrica de bloques se utilizan corrientemente como barreras antirruido, para proteger zonas determinadas de los ruidos producidos en vías de tráfico y autopistas. Según ensayos realizados por la NCMA en una autopista de cuatro carriles, con una densidad de tráfico de 5.000 vehículos por hora, un 5% de vehículos pesados y una velocidad mínima de 85 km/h, se demostró que con el receptor a una altura de 1,20 m sobre el nivel del suelo, el nivel del ruido medido para una distancia de unos 30 metros entre fuente y receptor, bajaba de 76 dBA hasta 61 dBA, interponiendo entre ambos una barrera de 4 metros de altura, espesor 30 cm, realizada con bloques huecos de hormigón.

En estas mediciones, se usó como índice de valoración del ruido, el nivel L10’ que es el nivel sonoro en dBA que se sobrepasa durante el 10% del tiempo de observación.

Como valores orientativos, la NBE-CA-88, da una tabla de valores del nivel L10 en dBA, medidos en el borde de la calzada y a una altura sobre el suelo de 1,20 metros, sin utilizar ninguna barrera antirruido.

TIPO DE VÍA	NIVEL L₁₀ (dBA)
Calle adoquinada en cuesta. Tráfico muy denso. 30% vehículos pesados.	88
Calle asfaltada horizontal. Tráfico muy denso. 3% vehículos pesados.	82
Calle asfaltada horizontal. Tráfico poco denso. 10% vehículos pesados.	77

De cualquier forma, el ruido producido por el tráfico, es función de muchas variables: altura y distancia del punto de recepción respecto al de la fuente; distorsión de las sondas sónicas debidas al viento y al terreno; la absorción del sonido por el aire; la influencia de objetos que interfieren y la naturaleza misma de la fuente emisora. Otras causas tales como la composición del tráfico, velocidad de los vehículos, número de carriles, pendiente de la vía y tipo de pavimento, se suman a los primeros.

Con tal panorama, la construcción de una barrera antirruido, tal como un simple muro, no proporciona una total "sombra acústica", debido al hecho de que la energía sonora se escapa por la coronación del muro por difracción.

Para que una barrera de este tipo sea efectiva, debe tener una pérdida de transmisión de sonido más baja que la reducción requerida del ruido, esto es, que debe prevenir que el ruido pase a través de ella. Los muros fabricados con bloques de hormigón sirven especialmente para este cometido, ya que además de impedir el paso del sonido (buen aislamiento acústico) poseen un coeficiente de absorción del sonido elevado. Hay casos, en los cuales el empleo de una superficie muy densa, reflejaría el sonido hacia la fuente emisora, con efectos contraproducentes y molestos en vías de locomoción cerradas, tales como los túneles.

Tablas de aislamiento acústico de bloques de hormigón (NBE CA-88)

A continuación, en las siguientes Tablas se establecen, a título indicativo, los valores del aislamiento proporcionado por algunas soluciones constructivas usuales.

TABLA 3.2 NBE CA-88

(1) Se han considerado las particiones guarnecidas y enlucidas por las dos caras con un espesor de 1,5 cm en cada lado.

(2) m>= 150 Kg/m2 ---> R=36.5 log m - 41.5 en dBA

TABLA 3.3 NBE CA-88

(1) A excepción de las fábricas de hormigón armado, se han considerado los paramentos guarnecidos y enlucidos con un espesor de 1,5 cm en cada lado.

(2) m>= 150 Kg/m2 ---> R=36,5 log m - 41,5 en dBA

TABLA 6 NBE CA-88. Fábrica de bloques de hormigón

Fachadas

Control de ejecución de puesta en obra frente al ruido:

1. Deben rellenarse las llagas y los tendeles con mortero según las especificaciones del fabricante de las piezas.

2. En el caso de elementos de separación verticales formados por dos hojas de fábrica separadas por una cámara, debe cepillarse la fábrica para evitar que las rebabas de mortero formen una conexión rígida entre las hojas. El material absorbente acústico o amortiguador de vibraciones situado en la cámara debe rellenarla en toda su superficie. Debe fijarse el material absorbente o amortiguador a una de las hojas, para evitar el desplazamiento del material dentro de la cámara.

3. Deben retacarse con mortero las rozas hechas para paso de instalaciones, de tal manera que no se disminuya el aislamiento inicialmente previsto.

4. Los acabados superficiales, especialmente pinturas, aplicados sobre los elementos constructivos diseñados para acondicionamiento acústico, no deben modificar las propiedades absorbentes acústicas de éstos.

Comportamiento Frente al Ruido: Acondicionamiento Acústico

De Construmatica

Sumario

Absorción acústica

Aislamiento acústico de ruidos

Tablas de aislamiento acústico de bloques de hormigón (NBE CA-88)

Fachadas

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