Acústica de los edificios. La acústica de salas y el aislamiento acústico

Acústica de los edificios. La acústica de
salas y el aislamiento acústico
Autor
Gaspar Alloza. Arquitecto Técnico y Músico. Posgraduado en Acústica
Arquitectónica (PAA) por la Business Engineering School La Salle (URL).
1. La acústica de los edificios
La acústica de los edificios se divide en dos partes claramente diferenciadas, aunque
muy relacionadas en la práctica: La acústica de los espacios que lo componen
(acústica de salas) y los aislamientos acústicos entre éstos y respecto al exterior
(aislamiento acústico).
El diseño acústico de los espacios definirá, ente otros parámetros, el tiempo de
reverberación, la curva tonal resultante (brillo i/o calidez de los espacios), la definición
(o la inteligibilidad de la palabra), la claridad musical de éstos…
Por otra parte su diseño además deberá resolver fenómenos como las focalizaciones,
las reflexiones especulares, zonas de sombra, etc, en función del programa de usos
previsto y que ayudaran a definir el confort acústico final conseguido, generando en su
caso una óptima comunicación y experiencia de usuario en ellos.
La acústica de salas definirá por consecuencia como responderán éstos ante las
fuentes sonoras existentes en su interior, y condicionará el comportamiento energético
de éstas, controlando o acentuando los niveles de presión sonora en su interior, dato
importantísimo a tener en cuenta posteriormente cuando afrontemos los aislamientos
necesarios respecto a los espacios colindantes o exteriores a éste.
2. El estudio acústico de una sala. Las tres teorías.
Existen tres maneras, complementarias entre ellas, para abordar el diseño acústico de
un espacio. La teoría estadística, la teoría geométrica y la teoría ondulatoria.
La teoría estadística es la más usada, aunque sencilla y aproximada, su formulación
es útil para obtener datos de referencia. Permite hacer sencillos cálculos teóricos para
la previsión de tiempos de reverberación en las salas en función del volumen y los
coeficientes de absorción de superficies y objetos existentes de ésta.
Por otra parte es la utilizada por el CTE DB-HR para el cálculo de tiempos de
reverberación de los espacios por lo que profundizaremos en ella más adelante.
La teoría geométrica es la usada por los programas informáticos, y cada vez se
aproxima más a la realidad (éstos también incorporan formulación de la teoría
estadística). Se basa en equiparar el fenómeno de la reflexión sonora como la
reflexión de rayos, siguiendo las bases de la óptica geométrica (reflexión especular).
La última de ellas, la teoría ondulatoria, parte del comportamiento ondulatorio del
sonido. Da soluciones para los casos con problemas de coloraciones acústicas
(densidad y distribución de modos propios) que suelen darse en salas pequeñas.
Como podemos ver, en todos los casos los fenómenos principales que influyen en el
comportamiento acústico de una sala, además de la reflexión, difusión y difracción de
las ondas sonoras ya definidas anteriormente, son la absorción acústica que aportarán
los materiales y soluciones constructivas de que se compone ésta, así como su
volumetría y dimensiones.
3. El balance energético
Al incidir una onda sonora en una superficie, como podría ser una pared o un forjado,
la energía sonora de esa onda, llamada energía incidente [Ei], se distribuye de la
siguiente forma:
Figura 14. Fenómeno del balance energético
Una parte de la energía que incide sobre esa pared se refleja desde ella hacia el
interior del recinto, siendo ésta la energía reflejada [Ere].
Otra parte de la energía incidente se transmite parcialmente a través del citado
paramento, saliendo del recinto y siendo la energía transmitida [Et].
El resto de la energía se pierde en el mismo material, transformándose en otros tipos
de energía y siendo la energía absorbida [Ea].
Por el principio de balance energético, la suma total de energías resultantes (reflejada,
transmitida y absorbida) será siempre igual a la energía incidente inicial.
De la misma forma, de la relación entre la energía absorbida, respecto a la energía
incidente inicial, resultará el coeficiente de absorción acústica (α).
Asimismo, de la relación entre la energía reflejada, respecto a la energía incidente
inicial resultará el coeficiente de reflexión (r).
Y por último, de la relación entre la energía transmitida, respecto a la energía incidente
inicial resultará el coeficiente de transmisión (τ).
Siendo la suma de los tres coeficientes siempre igual a 1, así como cada uno de éstos
valores siempre inferior o igual a éste valor (1), al tratarse de relaciones energéticas
adimensionales.
4. El aislamiento acústico en la edificación
Además del correcto diseño acústico de los espacios, como ya hemos comentado, el
otro gran objetivo de la acústica arquitectónica son los aislamientos acústicos
conseguidos entre los espacios que componen una edificación y respecto al exterior
de éstos.
El diseño de les soluciones constructivas utilizadas (masas y composiciones) definirá
los aislamientos conseguidos, a ruido aéreo y por transmisión de vibraciones (también
estructurales), de los cuales resultaran los niveles de inmisión sonora que se
transmitirán a los espacios adyacentes, siendo muy importante poner atención en la
eliminación de puentes acústicos.
Aislamiento a ruido aéreo
Según Higini Arau (Abc de la acústica arquitectónica, ‘99) “Cuando la perturbación del
medio, representada por un frente de ondas, incide sobre las paredes de una sala que
se halla conectada a otra por una pared común, éstas se ponen en movimiento
vibratorio radiando energía hacia la sala receptora”.
El principio del aislamiento sería la oposición del paramento intermedio (pared o
forjado) a que esto suceda.
Hay que tener en cuenta que la pared o paramento intermedio vibra porque se la
excita acústicamente por una de sus caras (transducción acústico-vibracional), así
como que por la otra cara la pared es un objeto en movimiento, por lo que radia ondas
acústicas (transducción vibro-acústica).
Como decíamos, la facilidad u oposición a vibrar que presenta una pared depende de
características como su masa, su elasticidad, su forma, sus dimensiones…
Hay que señalar que el aislamiento no va a acabar dependiendo solo del paramento divisorio
(transmisión directa), sino que veremos que hay otros caminos (transmisiones indirectas) por
donde se puede transmitir energía de una sala a otra, lo que provocará que exista una gran
diferencia entre el aislamiento que ofrece una solución constructiva en laboratorio y en su
instalación in situ.
También es importante remarcar que no todas las paredes van a ser homogéneas,
sino que estarán compuestas por diferentes elementos (puertas, ventanas,
instalaciones…), así como que cada elemento podrá ser simple (una sola capa) o
múltiple (dobles o triples capas…), siendo de hecho éste camino (añadir una capa o
trasdosado a una pared existente) una solución muy común a la hora de reforzar los
aislamientos existentes en una solución inicial.
Debemos tener en cuenta que los aislamientos conseguidos dependerán del contenido
frecuencial de la onda acústica incidente en ella, pues éstos serán diferentes para cada
frecuencia, así como los niveles de inmisión sonora resultantes dependerán de las
características de la sala receptora, pues su nivel de presión sonora (SPL) dependerá del
tiempo de reverberación (TR) de ésta.