3. El Comportamiento acústico de los materiales y edificios

JORNADA SOBRE
“CRITERIOS ACUSTICOS EN EL DISEÑO DE CENTROS
DOCENTES”
PARTE 3ª
COMPORTAMIENTO ACUSTICO DE
LOS MATERIALES Y EDIFICIOS
Vitoria, 12 de Mayo de 2.001
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INDICE
1.- INTRODUCCION ......................................................................................................6
2.- PERCEPCION HUMANA DEL SONIDO..............................................................6
2.1.- El sonido ..........................................................................................................6
2.2.- El oído ...............................................................................................................7
2.3.- El decibelio ......................................................................................................8
2.3.1.- La escala de niveles sonoros ............................................................8
2.3.2.- Los decibelios ponderados A, dB(A)................................................9
3.- NOCIONES SOBRE ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA................................... 10
3.1.- Presentación del problema ...................................................................... 10
3.2.- Aislamiento y absorción............................................................................ 10
3.3.- Ruido aéreo y ruido de impactos............................................................ 12
3.4.- Aislamiento ................................................................................................... 12
3.4.1.- Cómo conseguir un buen aislamiento .......................................... 13
3.4.2.- Medida del aislamiento ................................................................... 15
3.5.- Materiales absorbentes ............................................................................. 16
3.5.1.- Coeficiente de absorción................................................................. 16
3.5.2.- Tiempo de reverberación ................................................................ 18
3.5.3.- Medida del coeficiente de absorción............................................. 20
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3.6.- Ensayos in situ y en laboratorio ............................................................. 21
4.- ENSAYOS DE AISLAMIENTO A RUIDO AÉREO........................................... 22
4.1.- Elementos a ensayar. Cámaras de transmisión horizontal y
vertical.......................................................................................................... 22
4.2.- Desarrollo del ensayo................................................................................ 22
4.3.- Expresión de los resultados .................................................................... 23
4.3.1.- Indice de aislamiento sonoro ponderado R w ................................ 24
4.3.2.- Indice de aislamiento en dB(A), R A,1 ............................................. 27
5.- ENSAYOS DE RUIDO DE IMPACTOS.............................................................. 29
5.1.- Tipos de ensayo.......................................................................................... 29
5.2.- Ensayo de forjados a ruido de impactos.............................................. 30
5.2.1.- Desarrollo del ensayo ...................................................................... 30
5.2.2.- Presentación de los resultados. El nivel normalizado
ponderado de ruido de impactos L n,w ............................................. 30
5.3.- Ensayos de revestimientos de forjados ............................................... 34
5.3.1.- El forjado normalizado ..................................................................... 34
5.3.2.- Tipos de revestimientos. Muestras grandes y pequeñas.
Montaje de las muestras ................................................................ 34
5.3.3.- Desarrollo del ensayo ...................................................................... 34
5.3.4.- Presentación de los resultados. La reducción ponderada
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del nivel de ruido de impactos ∆Lw ................................................. 36
6.- ENSAYOS DE ABSORCIÓN ............................................................................... 39
6.1.- Elementos a ensayar y disposición de los mismos........................... 39
6.2.- Desarrollo del ensayo................................................................................ 39
7.- LABORATORIOS DE ENSAYO.......................................................................... 40
7.1.- Instrumental.................................................................................................. 41
7.1.1.- Precisión ............................................................................................ 41
7.1.2.- Mantenimiento y calibración........................................................... 41
7.1.3.- Principales equipos.......................................................................... 42
7.1.3.1.- Micrófonos .......................................................................... 42
7.1.3.2.- Analizador........................................................................... 42
7.1.3.3.- La fuente sonora ................................................................ 43
7.1.3.4.- La máquina de impactos .................................................. 43
7.2.- Cámaras de ensayos de aislamiento y de ruido de impactos......... 44
7.2.1.- Difusividad del campo sonoro ........................................................ 45
7.2.2.- Transmisión lateral........................................................................... 46
7.2.3.- Laboratorios con cámaras móviles................................................ 46
7.3.- Cámara reverberante ................................................................................. 47
8.- GLOSARIO.............................................................................................................. 48
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9.- BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 54
9.1.- Normas .......................................................................................................... 54
9.2.- Otras lecturas............................................................................................... 54
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1.- INTRODUCCION.
Este manual pretende solamente dar una primera visión sobre los distintos tipos de
ensayos acústicos que se pueden realizar y sus respectivas razones de ser. En
principio, este manual no va destinado únicamente a personas con experiencia previa
en el campo de la Acústica Arquitectónica, por lo que hemos enfocado su redacción
hacia una simplicidad máxima, aun a costa de la profundidad de contenidos.
Asimismo, hemos intentado facilitar su comprensión mediante el uso de numerosas
figuras.
2.- PERCEPCION HUMANA DEL SONIDO.
Podemos estudiar el sonido en sí mismo, como fenómeno físico puro; pero, dentro del
campo de la Acústica Arquitectónica, lo que de verdad nos interesa es el efecto del
sonido en la actividad humana.
2.1.- El sonido.
El sonido es una serie de oscilaciones de la presión del aire.
El ruido es sonido no deseado.
La energía que transportan las ondas sonoras (energía sonora) es minúscula, pero
nuestros oídos son detectores muy sensibles capaces de reaccionar incluso a
movimientos del aire del orden de dimensiones de una molécula. Para “eliminar” el
ruido, tenemos que transformar la energía sonora en otras formas de energía,
generalmente en calor.
La energía que transporta un sonido varía con el cuadrado de las oscilaciones de
presión.
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La frecuencia de un sonido representa cuántas veces vibra una onda sonora en una
unidad de tiempo. Se acepta normalmente que el rango de frecuencias audibles por
las personas va de 20 a 20.000 Hz. (ciclos por segundo), aunque en la práctica este
rango varía tanto de persona a persona como con la edad. Percibimos las bajas
frecuencias como sonidos graves, y las altas frecuencias como sonidos agudos.
Frecuencia
Ejemplo
20.000 Hz
Límite superior audible (variable).
10.000 Hz
Nota más aguda del piano: 4.186 Hz.
1.000 Hz
Señales horarias de la radio.
Tono del teléfono: 440 Hz (nota La).
100 Hz
20 Hz
Límite inferior audible.
Escala de frecuencias sonoras.
2.2.- El oído.
Un sonido de una frecuencia dada es percibido como más o menos fuerte en función
de la amplitud de las variaciones de presión atmosférica que lo constituyen. La
sensibilidad del oído no es la misma a todas las frecuencias, por lo que dos ondas de
igual amplitud pero frecuencias distintas pueden ser percibidas como una más fuerte
que la otra.
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A pesar de la extrema sensibilidad del oído humano, hay variaciones de la presión
atmosférica demasiado pequeñas para que podamos detectarlas. El límite inferior se
denomina umbral de audición. Por otra parte, si las variaciones son demasiado
grandes, el sonido sobrepasa el umbral del dolor, a partir del cual “sufrimos” el
sonido más que oírlo.
La respuesta del oído a la energía sonora (y, por lo tanto, al cuadrado de las
oscilaciones de la presión atmosférica) no es lineal. Doblar la energía de un sonido no
hace que lo percibamos como el doble de fuerte; en realidad es un cambio apenas
perceptible. Para lograr que un sonido sea percibido como el doble de fuerte, tenemos
que multiplicar su energía por diez.
Desde el punto de vista de la lucha contra el ruido esto significa que, para lograr que
un sonido suene la mitad de fuerte, tenemos que dividir su energía sonora entre diez. Y
para conseguir que parezca cuatro veces más débil, debemos dividir su energía
sonora entre cien.
2.3.- El decibelio.
2.3.1.- La escala de niveles sonoros.
Hemos visto que la respuesta del oído a la energía sonora no es lineal. Por ello,
parece lógico utilizar una escala no lineal para medir niveles sonoros. En realidad, la
respuesta del oído humano es logarítmica, y por lo tanto se utilizan escalas
logarítmicas para medir los niveles sonoros.
La escala más comúnmente utilizada en Acústica Arquitectónica es la de decibelios
de presión. En esta escala, se define el nivel sonoro L p como:
Lp = 10 log10 (p/p 0)2 , donde p 0 es la presión de referencia.
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La presión de referencia es tal que, a una frecuencia de 1.000 Hz, el umbral de
audición esté a 0 dB. La figura ilustra con algunos ejemplos la escala de niveles
sonoros:
Decibelios (dB)
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Ejemplos típicos















Umbral del dolor
Molestia
Martillo neumático
Tráfico denso
Conversación calmada
Sala de estar
Campo muy tranquilo
Umbral de audición
Escala de niveles sonoros de presión.
Lp también es conocido como SPL, Sound Pressure Level.
2.3.2.- Los decibelios ponderados A, dB(A).
A menudo queremos un solo número que nos dé una idea de lo fuerte que es un
sonido. Para ello hay que recoger en una sola cifra las distintas energías sonoras que
lleva el sonido en las distintas frecuencias. Ahora bien, sabemos que la respuesta del
oído no es la misma en todas las frecuencias, sino que es más sensible a unas que a
otras.
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La forma más sencilla de tenerlo en cuenta es ponderar los distintos contenidos
energéticos del sonido en sus distintas frecuencias; esto es, dar más importancia a las
frecuencias en las que el oído es más sensible, y menos a las frecuencias en las que el
oído lo es menos.
Hay varias ponderaciones distintas. La más habitual de todas es la ponderación A.
Los niveles obtenidos mediante esta ponderación se conocen como dB(A). Esta “(A)”
es una indicación muy importante que nos dice cómo fue calculado un nivel sonoro.
3.- NOCIONES SOBRE ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA.
3.1.- Presentación del problema.
El ruido es uno de los motivos de queja más frecuentes en los edificios en los que
trabajamos y vivimos. El ruido puede provenir tanto del interior como del exterior del
edificio en el que nos encontramos.
La primera solución que podríamos dar al problema del ruido sería sin duda suprimir
las fuentes, o rebajar su emisión hasta niveles tolerables. Pero esto no es siempre
posible, y en la mayoría de los casos los elementos constituyentes del edificio
(forjados, particiones...) deben ser capaces de reducir la inmisión sonora que soportan
sus usuarios.
3.2.- Aislamiento y absorción.
Uno de los errores más frecuentes al tratar sobre acústica arquitectónica es el de
confundir aislamiento y absorción.
Hay varios efectos posibles cuando un sonido incide sobre una partición: el sonido
puede ser transmitido a la habitación contigua, reflejado y devuelto a la habitación, o
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absorbido por la propia partición, desapareciendo en forma de calor. Estas
posibilidades se muestran en la figura:
Sonido incidente
Sonido transmitido
Sonido reflejado
Sonido
absorbido
Cuando el sonido incide sobre una partición,
puede ser reflejado, absorbido o transmitido.
En la práctica, al hablar de absorción en una habitación no nos referimos sólo al
sonido que desaparece en forma de calor, sino a todo el que no es reflejado (o sea, el
absorbido más el transmitido).
Por ejemplo, materiales como la fibra de vidrio son buenos absorbentes en altas
frecuencias, pero si construyéramos un tabique sólo con fibra de vidrio la mayor parte
del sonido pasaría de una habitación a la otra, porque la fibra de vidrio es absorbente
pero no aislante. Un muro pesado de hormigón, por el contrario, es un buen aislante
sonoro y no permite que mucho sonido pase de un lado a otro; pero refleja la práctica
totalidad del sonido que le llega de una habitación hacia el interior la misma, porque es
aislante pero no absorbente.
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Muro de hormigón
Pared sólo de fibra de vidrio
Transmite casi
todo el sonido.
Refleja poco
sonido.
Transmite
poco sonido.
Refleja casi
todo el sonido.
Es absorbente pero no aislante.
Es aislante pero no absorbente.
Particiones absorbentes y aislantes.
Es importante no confundir aislamiento y absorción.
De esta forma, el aislamiento es el principal método de control de la transmisión del
sonido en edificios, mientras que de la absorción dependen las características
acústicas de una habitación.
3.3.- Ruido aéreo y ruido de impactos.
Se pueden diferenciar dos tipos de ruido según el mecanismo por el que son
transmitidos. Los ruidos aéreos, como las voces, aportan una energía sonora al aire,
desde el cual ésta pasa a los elementos de los que se compone el edificio. Los
ruidos de impactos, como las pisadas, aportan la energía directamente a la
estructura del edificio.
Obsérvese que un mismo ruido puede ser transmitido a unos sujetos por vía aérea y a
otros por vía estructural. Como ilustra la figura, las pisadas del inquilino del segundo
piso son percibidas por las del primero como ruido de impactos, y por las del tercero
como ruido aéreo.
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Este vecino oye
ruido AEREO.
Pisada
Una misma fuente
genera ruido AEREO y
ruido DE IMPACTOS
Este vecino oye
ruido DE IMPACTOS.
Ruido aéreo y ruido de impactos.
El ruido se clasifica como aéreo o de impactos en función del canal
de propagación hasta el receptor. El mismo ruido puede ser aéreo
para unas personas y de impactos para otras.
La Norma regula el aislamiento a ruido aéreo y de impactos de los forjados de los
edificios, pero no regula el aislamiento a ruido de impactos de las paredes porque...
¡se supone que nuestros vecinos no andarán por las paredes!
3.4.- Aislamiento.
3.4.1.- Cómo conseguir un buen aislamiento.
El aislamiento es, como hemos visto, el principal método de controlar la transmisión
del sonido en un edificio. Para conseguir un buen aislamiento no siempre basta con
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mejorar el aislamiento de una partición, porque parte del sonido puede llegarnos por
caminos indirectos:
Sonido que
llega por
las ventanas
Fuente
Sonido
directo
Receptor
Sonido
transmitido
por el muro
lateral
Transmisiones laterales del sonido.
El ruido no sólo se transmite por el camino directo.
Hay que tener esto en cuenta al proyectar aislamientos.
Es necesario combatir todos los caminos de transmisión (directos e indirectos) tanto
del ruido aéreo como del ruido de impactos.
La forma de lograr un buen aislamiento depende del tipo de ruido del que se trate. Por
ejemplo, un forjado macizo de hormigón presenta un buen aislamiento frente a ruido
aéreo, pero no nos protege del ruido de impactos. Para ello hará falta revestirlo con un
recubrimiento blando, como una moqueta.
De todos modos, podemos decir que los principios del aislamiento son básicamente
tres:
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1. La masa. El sonido procedente de otra habitación llega hasta nuestros oídos a
través de el aire, excitado por la vibración de las particiones que nos rodean.
Cuanto más pesadas son estas particiones, más difícil le resulta al ruido hacerlas
vibrar.
2. La impermeabilidad. A la gente le cuesta creer que pequeñas fisuras puedan tener
un gran efecto en el aislamiento global, pero es así. Los marcos de puertas y
ventanas deben ser estancos, y se deben cuidar asimismo los conductos para
tubos y cables, los enchufes,... ¡incluso las cerraduras! No sirve de nada mejorar el
aislamiento de los muros de una fachada si no cuidamos también las ventanas.
3. El aislamiento estructural. El mínimo contacto posible entre dos superficies o dos
habitaciones proporciona el mayor aislamiento al ruido. Esta separación física se
pierde fácilmente por uniones rígidas, como por ejemplo un clavo. Las cámaras de
aire en particiones dobles deberían ser tan anchas como fuera posible, y es
recomendable colocar en ella
4. s una capa de material esponjoso (tipo lana mineral) para evitar que el aire haga de
puente entre las dos hojas.
3.4.2.- Medida del aislamiento.
El aislamiento de una partición se mide a través de la diferencia de niveles sonoros a
un lado y a otro. El valor del aislamiento depende de la frecuencia del sonido, siendo
generalmente más alto cuanto más agudo sea éste. Se puede dar por lo tanto el
resultado en forma de curva, pero puede también se puede “traducirlo” a un valor
único. Estos valores se llaman índices de aislamiento.
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dB
70
60
50
40
30
20
10
0
125
250
500
1000
2000
4000
Hz
Indice de aislamiento: 44 dB(A)
Curva e índice de aislamiento.
El aislamiento es función de la frecuencia, por lo que podemos representarlo
en forma de curva. Pero también podemos dar un índice de una sola cifra.
3.5.- Materiales absorbentes.
3.5.1.- Coeficiente de absorción.
El sonido es reflejado en una superficie igual que la luz en un espejo. Estas reflexiones
tienen efectos importantes en las cualidades acústicas de una habitación, porque son
responsables de la reverberación, de los ecos e incluso de la propagación del sonido
a lo largo de túneles y pasillos. El control de estas reflexiones es determinante para la
calidad acústica de un recinto, porque condiciona cualidades como la claridad,
unicidad o plenitud de un sonido.
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Para controlar la reflexión del sonido debemos hacer un uso adecuado de los
materiales reflectantes (esto es, que reflejan gran parte del sonido incidente) y
absorbentes (que reflejan una pequeña parte del sonido, y absorben el resto).
Se define el coeficiente de absorción acústica α de un material (o de un elemento)
como la proporción de energía sonora que es absorbida al incidir en él:
100
30
Coeficiente de absorción α = 70 / 100 = 0,7
Coeficiente de absorción, α
Es la proporción de la energía sonora incidente que no es reflejada
por la superficie. Es función de la frecuencia
La absorción acústica de un material depende de la frecuencia del sonido. Podemos
representar por lo tanto el coeficiente α como una función de la frecuencia o dar un
índice global. En el laboratorio medimos α en bandas de tercio de octava.
En la tabla siguiente recogemos valores típicos (en bandas de octava) del coeficiente
de absorción de algunos materiales usuales:
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Coeficientes de absorción en función de la frecuencia.
125
Frecuencia, en Hz.
250
500
1.000
2.000
0,01
0,02
0,02
0,03
0,03
0,04
Suelo entablado
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,08
Moqueta
0,1
0,1
0,2
0,3
0,5
0,6
25 mm. de lana mineral
0,1
0,3
0,7
0,8
0,9
1,0
Hormigón enlucido
4.000
Como se observa en la tabla, las bajas frecuencias son más difíciles de absorber que
las altas.
3.5.2.- Tiempo de reverberación.
Cuando se genera un sonido en el interior de un recinto, éste se propaga por el aire y
se refleja en las paredes, de forma que no desaparece inmediatamente aunque la
fuente cese de emitir sonido. Simplificando un poco, el tiempo que tarda en
desaparecer el sonido es el tiempo de reverberación del recinto.
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nivel
sonoro
60 dB
tiempo
Tiempo
de reverberación
Tiempo de reverberación de un recinto.
Es el tiempo que el sonido tarda en caer 60 dB. Es función de la frecuencia.
De una manera más precisa, se define el tiempo de reverberación como el tiempo
necesario para que el nivel sonoro en el recinto disminuya en 60 dB.
Este tiempo depende de varios factores, entre los cuales los principales son el tamaño
del local y la cantidad de materiales absorbentes presente en él. Cuanto mayor sea el
local, más tiempo tardarán en general en apagarse los sonidos: de aquí la peculiar
acústica reverberante de las grandes catedrales.
Por su parte, cuanto más poder de absorción acústica haya concentrado en el recinto
más deprisa se "eliminarán" los sonidos que viajan en su interior. Esta propiedad nos
permite controlar el tiempo de reverberación de una estancia mediante el uso de
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mayores o menores cantidades de materiales más o menos absorbentes. Por otra
parte, como se explica en el punto siguiente, también nos permite trabajar en sentido
contrario y deducir la absorción de un material a partir del tiempo de reverberación de
una sala.
3.5.3.- Medida del coeficiente de absorción.
Para deducir el coeficiente de absorción de un material, estudiamos el efecto que
produce en el tiempo de reverberación de una cámara. Para ello medimos este tiempo
con y sin una muestra del material en su interior. Cuanto más absorbente sea el
material, más se acortará el tiempo de reverberación del recinto al introducir la
muestra. Estos ensayos se llevan a cabo en la cámara reverberante del laboratorio.
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nivel
sonoro
60 dB
TR1
: cámara vacía
TR2
: con una muestra
de material
poco absorbente
TR3
: con una muestra
de material
muy absorbente
Obsérvese que TR3 < TR2 < TR1.
tiempo
TR3
TR2
TR1
Medida del coeficiente de absorción de un material.
Cuanto más absorbente sea la muestra, más acorta el tiempo de reverberación
en la cámara. De aquí podemos deducir la absorción de un material a partir
de la diferencia de los tiempos de reverberación con y sin él presente.
3.6.- Ensayos in situ y en laboratorio.
El objetivo final de la Acústica Arquitectónica es el control del ruido que soportan las
personas en el interior de los edificios. Por lo tanto, parece lógico controlar los
parámetros acústicos de los edificios ya construidos. Para ello se llevan a cabo
ensayos in situ, esto es, en edificios terminados.
Pero debemos intentar prevenir los problemas, no sólo detectarlos cuando ya es
demasiado tarde. Para prever los resultados que obtendremos con el uso de una
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determinada solución constructiva, hay que conocer bien el comportamiento de la
misma. Sin embargo, en los ensayos in situ los resultados se ven siempre influidos
por el conjunto del edificio, y no podemos aislar los efectos de unas partes y otras. Por
ello son también necesarios ensayos en laboratorio, que nos permiten estudiar cada
elemento aisladamente.
4.- ENSAYOS DE AISLAMIENTO A RUIDO AÉREO.
4.1.- Elementos a ensayar. Cámaras de transmisión horizontal y vertical.
Se ensayan frente a ruido aéreo los elementos que separan una habitación de otra
(forjados, tabiques, particiones, puertas) y los que separan el interior de una vivienda
del exterior (fachadas, puertas y ventanas). Hay dos pares de cámaras para ensayos
de transmisión aérea, dependiendo de la orientación espacial del elemento en ensayo:
• las cámaras de transmisión horizontal (una cámara junto a la otra) se emplean
para ensayar elementos verticales: paredes, puertas y ventanas;
• y las cámaras de transmisión vertical (una cámara sobre la otra) se utilizan para
ensayos de elementos horizontales, principalmente forjados y revestimientos de
suelos.
4.2.- Desarrollo del ensayo.
En primer lugar, se mide el tiempo de reverberación de la sala receptora con la
muestra en su posición de ensayo. Servirá para ajustar los valores de aislamiento
medidos.
Posteriormente se genera una señal sonora en el interior de la sala emisora,
midiéndose los niveles en ambas salas en bandas de tercio de octava. De la
diferencia de estos niveles se obtiene la curva de aislamiento de la partición.
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dB
dB
dB
Hz
Nivel sonoro en
la sala emisora.
menos
Hz
Nivel sonoro en
la sala receptora.
es igual a
Hz
Curva de aislamiento
en frecuencias.
Curva de aislamiento de una partición.
La curva de aislamiento en frecuencias se obtiene por diferencia entre
las curvas de niveles sonoros entre las salas emisora y receptora.
4.3.- Expresión de los resultados.
Hemos visto que, al ensayar una partición (pared o forjado) a ruido aéreo, obtenemos
como resultado una curva de aislamiento en frecuencias. Este resultado también
puede ser traducido a un índice de aislamiento, esto es, un valor expresado en un
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solo número. Estos índices comunican menos información que la curva, pero su
manejo es más cómodo.
La Norma que regula la obtención de estos índices es la EN ISO 717 Acústica:
evaluación del aislamiento acústico de los edificios y de los elementos de
construcción, Parte 1: aislamiento a ruido aéreo (ISO 717-1: 1996).
Esta norma permite el cálculo de dos índices diferentes.
4.3.1.- Indice de aislamiento sonoro ponderado R w .
Este es el índice estándar propuesto por la ISO. Para calcularlo utilizamos la curva de
referencia siguiente:
Valor de
referencia, dB
70
60
56
51
50
40
33
30
63
125
250
500
1000
2000
4000
Frecuencia, Hz.
Frec.
Hz.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1.000
1.250
1.600
2.000
2500
3.150
Valor de referencia
1
/3 octava octava
33
36
36
39
42
45
45
48
51
52
52
53
54
55
55
56
56
56
56
56
56
Curva y espectro para el cálculo del índice de aislamiento sonoro ponderado R w
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Los valores numéricos recogidos en esta figura son valores de referencia para obtener
la forma de la curva, pero no son valores absolutos. La curva es desplazable en
sentido vertical para “ajustarla” a la curva de aislamiento resultado de nuestro ensayo.
Este es precisamente el método que se utiliza para obtener el índice Rw. Desplazamos
la curva de referencia ISO sobre nuestra curva de aislamiento hasta que la suma de
desviaciones desfavorables (sólo se tienen en cuenta las desviaciones desfavorables)
sea lo más grande posible, pero sin sobrepasar los 32 dB (para medidas en 16
bandas de tercio de octava).
La curva se desplaza en pasos de 1 dB y se toma como índice Rw el valor de la curva
desplazada a 500 Hz. Lo ilustramos con un ejemplo:
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Hemos
R, dB
desplazado
la
curva de referencia 8 dB
70
hacia abajo.
La suma de desviacio-
60
nes desfavorables es:
Curva de referencia ISO
(52 dB a 500 Hz.)
9 + 12 + 5 + 3 = 29 dB
(52)
50
Si
desplazáramos
la
-3 dB
44
curva un paso de 1 dB
Curva de referencia
ISO desplazada
(44 dB a 500 Hz.)
40
hacia arriba, la suma
sería superior al límite de
32 dB.
30
-5 dB
Tomamos como índice
20
Aislamiento medido
Rw el valor de la curva
-9 dB
desplazada a 500 Hz., en
-12 dB
10
nuestro caso 44 dB.
63
125
250
500
1000
2000
4000
Frecuencia, Hz.
Rw = 44 dB.
Ejemplo de cálculo del índice de aislamiento ponderado R w
Sobre el aislamiento medido, desplazamos la curva de referencia ISO hasta que la
suma de desviaciones desfavorables sea lo más alta posible sin superar los 32 dB.
Rw es el valor de la curva desplazada a 500 Hz.
Obsérvese que las desviaciones son desfavorables cuando el aislamiento medido es
inferior al valor de la curva de referencia desplazada, porque lo conveniente es tener el
máximo aislamiento posible.
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4.3.2.- Indice de aislamiento en dB(A), R A,1.
Este es el índice al que hace referencia la norma española NBE CA 88, Norma
Básica de la Edificación, Condiciones Acústicas en los Edificios.
El procedimiento para obtener este índice es sencillo. Bastaría con generar un ruido
rosa en la sala emisora, y medir su nivel en dB(A) en las salas emisora y receptora. La
diferencia de niveles nos daría el aislamiento en dB(A).
En la realidad, el ruido que tengamos en la sala emisora no será exactamente rosa,
porque depende de la respuesta de la sala. Pero podemos medir el aislamiento en
bandas de frecuencia de tercio de octava, tal y como se describe en la Norma ISO
140. (Apartado 4.2.), y después calcular qué habríamos obtenido si el ruido hubiera
sido realmente rosa.
Para ello suponemos que en la sala emisora hubiéramos tenido un ruido rosa perfecto,
de un nivel cualquiera. A este ruido rosa hipotético le restamos las diferencias de nivel
medidas, y obtenemos el nivel sonoro, en bandas de tercio de octava, que tendríamos
en la sala receptora si en la emisora el ruido fuese realmente rosa.
Calculamos los niveles en dB(A) del ruido rosa hipotético de la sala emisora, y de la
curva de nivel sonoro en la sala receptora que correspondería a este ruido hipotético, y
los restamos. Esta diferencia es el aislamiento en dB(A). Lo ilustramos gráficamente.
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dB
dB
dB
Hz
Nivel sonoro en
la sala emisora.
Hz
menos
dB
Nivel sonoro en
la sala receptora.
Curva de aislamiento
es igual a
en frecuencias.
dB
Hz
dB
Hz
Nivel sonoro hipotético
Nivel sonoro que resultaría
Curva de aislamiento
menos
es igual a
en la sala emisora.
en frecuencias.
en la sala receptora.
Hz
Hz
Nivel global: 107 dB(A)
Nivel global: 65 dB(A)
Indice de aislamiento en dB(A): 107 - 65 = 42 dB(A)
RA,1 = 42 dB(A)
Indice de aislamiento en dB(A)
Es la diferencia entre los niveles en dB(A) que se obtendrían en las salas
emisora y receptora, si se generara en la emisora un ruido rosa.
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La ISO 717 incluye también un método que nos permite deducir el índice de
aislamiento en dB(A) a partir del valor Rw. Es lo que se denomina el término
corrector C:
Indice de aislamiento en dB(A) frente al ruido rosa R A,1 = R w + C
Igualmente, se describe en esta norma el método para calcular el término corrector
Ctr, y así obtener el índice de aislamiento en dB(A) frente al espectro normalizado
de ruido de tráfico:
Indice de aislamiento en dB(A) frente al ruido de tráfico normalizado R A,2 = R w + C tr
El espectro normalizado de ruido de tráfico da más importancia a las bajas
frecuencias. Ello permite obtener índices de aislamiento más realistas frente a ruidos
como tráfico urbano, circulación ferroviaria a bajas velocidades, música disco o
determinados ruidos industriales. El índice de aislamiento a ruido rosa RA,1 es por su
parte más realista frente a ruidos de tráfico a alta velocidad, tanto por carretera como
ferroviario; o los ruidos que se generan en el interior de las viviendas.
5.- ENSAYOS DE RUIDO DE IMPACTOS.
5.1.- Tipos de ensayo.
Con respecto al ruido de impactos, hay dos facetas diferentes que podemos estudiar:
• el comportamiento acústico de un forjado, y
• la mejora que conseguimos utilizando un revestimiento.
Para cada una de estas facetas hay un ensayo específico. Para estudiar el
comportamiento acústico de un forjado haremos un ensayo de forjados a ruido de
impactos.
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Para estudiar la mejora que aporta un revestimiento usaremos el ensayo de mejora
de ruido de impactos, que también se conoce como ensayo de revestimientos de
forjados. Como se ve, los nombres de los ensayos indican claramente para qué sirve
cada uno.
5.2.- Ensayo de forjados a ruido de impactos.
5.2.1.- Desarrollo del ensayo
Como en todos los ensayos, comenzamos midiendo el tiempo de reverberación en la
sala receptora (la inferior en este caso) para aplicar después la corrección pertinente
al resultado.
El ensayo se hace con la máquina de
impactos.
Se
excita
el
forjado
colocando la máquina sobre él, y se
mide nivel el ruido en la sala inferior.
Este proceso se repite para un mínimo
de 4 posiciones de la máquina de
impactos.
Obtenemos una curva del nivel sonoro
en la sala receptora en función de la
frecuencia.
Ensayo de forjados a ruido de impactos.
Medimos los niveles que genera en la sala inferior
la máquina de impactos funcionando sobre el forjado.
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5.2.2.- Presentación de los resultados. El nivel normalizado ponderado de ruido de
impactos L n,w .
Al igual que en el caso del aislamiento a ruido aéreo, podemos traducir a un índice la
curva en frecuencias que obtenemos como resultado directo del ensayo. Estos valores
en un solo número son más cómodos de manejar, aunque comunican menos
información que la curva completa.
Por ejemplo, la norma española NBE CA 88 (Norma Básica de Edificación,
Condiciones Acústicas en los Edificios), hace referencia al nivel de ruido de
impactos en dB(A), esto es, utiliza simplemente el nivel en dB(A) que se mide en la
sala receptora (con la corrección correspondiente por el tiempo de reverberación).
Las normas europeas EN e internacionales ISO utilizan un índice diferente. En el caso
del ruido de impactos, este índice se denomina nivel normalizado ponderado de
ruido de impactos Ln,w y su obtención viene descrita en la norma EN ISO 717
Acústica: evaluación del aislamiento acústico de los edificios y de los
elementos de construcción, Parte 2: protección contra el ruido de impactos.
La norma recoge la curva de referencia de la figura:
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Valor de
referencia, dB
70
62
60
57
50
42
40
30
63
125
250
500
1000
2000
4000
Frecuencia, Hz.
Frec.
Hz.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1.000
1.250
1.600
2.000
2500
3.150
Valor de referencia
1
/3 octava octava
62
62
67
62
62
62
67
62
61
60
65
59
58
57
62
54
51
48
49
45
42
Curva y espectro para el cálculo del nivel normalizado ponderado de ruido de
impactos L n,w .
Esta curva se desplaza hacia arriba y abajo sobre el nivel sonoro medido en la sala
inferior en pasos de 1 dB. Buscamos la posición de esta curva de referencia en la que
la suma de diferencias desfavorables es máximo pero no superior a 32 dB (para
medidas en 16 bandas de tercio de octava).
Tomamos como valor Ln el de la curva de referencia desplazada a 500 Hz. Lo
ilustramos con un ejemplo:
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Hemos
70
desplazado
la
L, dB
curva de referencia ISO 4
Curva de referencia
ISO desplazada
1 2 3 4 4
(64 dB a 500 Hz.)
dB hacia arriba.
5
La suma de desviacio-
5
64
nes desfavorables es:
60
3
Nivel sonoro medido
1+2+3+4+4+5+
Curva de referencia
ISO (60 dB a 500 Hz.)
50
+ 5+ 3 + 2 = 29 dB
2
Si bajáramos la curva un
paso de 1 dB, la suma
40
sería superior al límite de
32 dB.
El nivel Ln es el valor a
30
63
125
250
500
1000
2000
Ln,w = 64 dB.
4000
Frecuencia, Hz.
500 Hz. de la curva
desplazada.
Ejemplo de cálculo del nivel normalizado ponderado de ruido de impactos L n,w .
Sobre el nivel medido, desplazamos la curva de referencia ISO hasta que la suma
de desviaciones desfavorables sea lo más alta posible sin superar los 32 dB.
Ln,w es el valor de la curva desplazada a 500 Hz.
Obsérvese que en este caso las desviaciones son desfavorables cuando el nivel
medido es superior al de la curva de referencia desplazada, porque el objetivo es
tener el mínimo nivel de ruido posible.
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5.3.- Ensayos de revestimientos de forjados.
Como ya hemos comentado en el apartado 4.1, el objetivo de este ensayo es
determinar la disminución del ruido de impactos que se obtiene con el uso de un
revestimiento (moqueta, Sintasol, losetas de goma...) para suelos.
5.3.1.- El forjado normalizado.
Para desarrollar todos los ensayos en las mismas condiciones, las normas prescriben
que se utilice un forjado normalizado, igual para todos los laboratorios. Este forjado
es una losa maciza de hormigón de 14 cm. de espesor.
5.3.2.- Tipos de revestimientos. Muestras grandes y pequeñas. Montaje de las
muestras.
Dependiendo del tipo de revestimiento a ensayar, se podrá utilizar una muestra
pequeña o, por el contrario, habrá que construir una muestra que cubra completamente
el forjado estándar. La normativa ISO clasifica los revestimientos en:
• categoría 1: muestras pequeñas de materiales flexibles;
• categoría 2: materiales homogéneos rígidos o sistemas complejos con al menos un
componente rígido. En este caso se debe ensayar un espécimen que cubra el
forjado estándar completo. En ocasiones convendrá hacer el ensayo bajo carga.
• categoría 3: materiales flexibles que cubren el suelo de pared a pared. Se debe
ensayar muestras grandes, pero no es necesario cargarlas.
En general el montaje de las muestras debe ser siempre muy cuidadoso, siguiendo las
instrucciones del fabricante si las tiene. En caso contrario, el procedimiento de
montaje ha de ir bien detallado en el informe.
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5.3.3.- Desarrollo del ensayo.
Como en todos los ensayos, comenzamos por medir el tiempo de reverberación de la
cámara receptora. Después mediremos el nivel sonoro originado por la máquina en al
menos cuatro posiciones distintas, tanto sobre el forjado estándar desnudo como
sobre la muestra. Obsérvese que, trabajando con muestras pequeñas, esto puede
hacerse simplemente desplazando la máquina y apoyándola sucesivamente sobre al
muestra y fuera de ella. Sin embargo, si se ensaya una muestra grande se debe hacer
el ensayo primero con el forjado desnudo y después con la muestra montada.
Mediante este procedimiento obtenemos una curva en frecuencias de las diferencias
de nivel ∆ L entre el suelo sin y con revestimiento.
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L, dB
80
Nivel sonoro en la sala receptora
c o n e l s u e l o d e s n u d o , L n, 0
Los niveles medidos con
el
70
forjado
estándar
desnudo se llaman L n,0.
60
Nivel sonoro
en la sala receptora
con revestimiento de suelo, Ln
50
40
el
revestimiento
en
ensayo colocado sobre el
forjado
30
20
Los niveles medidos con
estándar
se
llaman L n.
Diferencia entre los niveles
con el suelo desnudo
y revestido, ∆ L
La diferencia de niveles
es ∆ L = L n,0 - Ln.
10
0
63
125
250
500
1000
2000
4000
Frecuencia, Hz.
Obtención de las diferencias de nivel ∆L en el ensayo de revestimientos de forjados.
Medimos el nivel de ruido de impactos en la sala receptora con y sin revestimiento,
y calculamos la diferencia de niveles en frecuencias.
5.3.4.- Presentación de los resultados. La reducción ponderada del nivel de ruido de
impactos ∆Lw .
En principio, la reducción ponderada del nivel de ruido de impactos ∆ Lw es
simplemente la diferencia entre los niveles normalizados ponderados Ln,w de ruido de
impactos del forjado desnudo y del forjado con revestimiento.
Ahora bien, en cada laboratorio hay un forjado estándar y una máquina de impactos
normalizada, pero en la práctica los niveles medidos no son exactamente iguales en
todos ellos. Como estos niveles afectan en cierta medida los resultados del ensayo de
mejora a ruido de impactos de revestimientos de forjados, la norma ISO 717 recoge
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un espectro normalizado de niveles de ruido de impactos para referir a él los
resultados de todos los laboratorios. De este modo se garantiza que los resultados
van a ser equitativos y comparables.
Frecuencia
Ln,r,0
Ln,r,0 es el nivel de ruido de impactos normalizado del
Hz
dB
forjado de referencia. Este es un espectro teórico. El
100
125
160
200
150
315
400
500
630
800
1.000
1.250
1.600
2.000
2.500
3.150
67
67.5
68
68.5
69
69.5
70
70.5
71
71.5
72
72
72
72
72
72
forjado normalizado de un laboratorio concreto no dará
exactamente este mismo espectro.
Con este espectro se obtiene un nivel normalizado
ponderado de ruido de impactos del forjado de referencia
Ln,r,0,w = 78 dB.
Calculamos, tal como hemos explicado arriba, las
diferencias de nivel ∆ L entre el forjado desnudo y el
forjado revestido. Estos son valores reales, medidos en el
laboratorio con el forjado normalizado.
Restamos
estas
diferencias
de
este
espectro
normalizado, para obtener así el espectro de niveles sonoros que daría, con el
revestimiento en ensayo, un forjado cuyo espectro de niveles desnudo fuera éste
recogido en la normativa. Es por lo tanto un espectro teórico, no lo medimos en el
laboratorio. Este espectro se llama Ln,r y es, por lo tanto, Ln,r = Ln,r,0 - ∆ L.
Calculamos, por el procedimiento descrito en el apartado 4.2.2. para ruido de
impactos de forjados, el nivel normalizado ponderado de este espectro teórico Ln,r,
obteniendo así el valor Ln,r,w . Este valor es, por lo tanto, el nivel normalizado
ponderado del forjado teórico ISO, pero cubierto con el revestimiento en ensayo.
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Ya podemos calcular la diferencia normalizada de ruido de impactos, simplemente
como diferencia entre los valores normalizados ponderados del forjado teórico ISO
(esto es, Ln,r,0,w = 78 dB) y este mismo forjado teórico revestido por la muestra en
ensayo (Ln,r,w ):
Reducción ponderada del nivel de ruido de impactos ∆Lw = Ln,r,0,w - Ln,r,w . = 78 - Ln,r,w .
Lo ilustramos gráficamente:
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L, dB
80
L, dB
80
78
70
Curva de referencia
ISO desplazada
( L n,r,0,w = 7 8 d B )
Espectro teórico
del forjado
normalizado
Nivel sonoro en
la sala receptora con el
s u e l o d e s n u d o , L n,0
70
60
50
Nivel sonoro en la
sala receptora con
revestimiento de suelo, L
n
40
60
Curva de
referencia ISO
50
30
20
10
Diferencia entre
los niveles sonoros
con suelo desnudo
y revestido, ∆L
40
63
125
250
500 1000 2000 4000
Frecuencia, Hz.
0
1. Espectro teórico ISO
Ln,r,0,w = 78 dB
63
125
250
500
1000 2000 4000
Frecuencia, Hz.
2. Calculamos los ∆L reales
midiendo en la cámara con el
forjado desnudo y revestido.
L, dB
80
Espectro teórico ISO
L, dB
70
80
60
E s p e c t r o L n,r
obtenido restando
los ∆L reales
al espectro teórico ISO
50
40
10
0
Curva de referencia ISO
desplazada
64
60
30
20
(L n , r , w = 6 4 d B )
70
Diferencia entre
los niveles
con el suelo
desnudo
y revestido, ∆L
63
125
250
500
1000 2000 4000
Frecuencia, Hz.
3. Restamos los ∆L al espectro teórico
y obtenemos un espectro diferencia
“forjado teórico revestido”.
El Comportamiento Acústico de los Materiales
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50
Espectro L n,r
obtenido restando
los ∆ L r e a l e s a l
espectro teórico ISO
Curva de referencia ISO
40
63
125
250
500 1000 2000 4000
Frecuencia, Hz.
4. Obtenemos el L n,r,w del espectro
diferencia y calculamos ∆LW:
∆Lw = Ln,r,0,w - Ln,r,w = 78 - 64 = 14 dB
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6.- ENSAYOS DE ABSORCIÓN.
6.1.- Elementos a ensayar y disposición de los mismos.
Cualquier material o elemento es en principio susceptible de ser ensayado para
conocer su capacidad absorbente acústica. En la práctica, los estudios se limitan a los
que afectan a las condiciones acústicas de nuestro “entorno construido”: falsos techos,
paneles absorbentes, materiales porosos, asientos, cortinas,... incluso personas.
Cuando vayamos a ensayar un elemento “volumétrico”, como una silla, una pantalla de
oficina o un espectador, lo colocaremos en una disposición similar a la que ocupa en
la realidad, siempre salvando las distancias y orientaciones que impone la normativa.
La disposición de los objetos (por ejemplo, la distancia entre dos filas de asientos)
influye en el resultado del ensayo, por lo que deberá quedar siempre bien reflejada en
el informe.
Si lo que ensayamos es un panel lo colocaremos en el suelo de la cámara en aquélla
de las disposiciones prescritas que mejor se adapte al caso. En general, las muestras
deben ser de unos 10 m² y deben colocarse con sus bordes bien sellados y no
paralelas a las paredes de la cámara.
Los falsos techos irán montados bajo el techo de la cámara igual que en la realidad.
6.2.- Desarrollo del ensayo.
La medida del coeficiente de absorción se basa en la comparación de los tiempos de
reverberación de la cámara reverberante en presencia y en ausencia de la muestra.
Por lo tanto, el ensayo consiste medir este tiempo con la cámara vacía y con la
muestra en la cámara, y el sistema informático se encarga de la comparación. Véase
la figura que ilustra el punto 2.5.3.
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Hay que prestar atención a las condiciones atmosféricas, que influyen en los
resultados de manera apreciable, sobre todo en altas frecuencias. Si no es posible
mantenerlas constantes, se aplicará la corrección descrita en la normativa.
7.- LABORATORIOS DE ENSAYO.
Los laboratorios de ensayos acústicos tienen que cumplir una serie de condiciones
muy estrictas, para que los valores medidos reflejen las propiedades del producto sin
verse influidos por las características del propio laboratorio.
Así, es importante que el ruido de fondo sea suficientemente bajo para permitirnos
medir. Por supuesto, el instrumental tiene que ser de precisión y sufrir el
mantenimiento adecuado, pero esto no es suficiente para garantizar la validez de las
medidas. Todos los equipos de la cadena de medición deben seguir un plan de
calibración que garantice su trazabilidad.
En el caso de un ensayo de aislamiento, el sonido sólo debe poder transmitirse a
través del propio elemento en estudio, porque toda fuga sonora dará como resultado
un aislamiento medido inferior al que se puede obtener con el mismo producto en
condiciones óptimas. Se debe igualmente garantizar que el campo sonoro es difuso,
para que las medidas sean repetibles y comparables.
En el caso de una medida de coeficiente de absorción, tendremos que garantizar un
buen montaje de la muestra y un campo sonoro difuso, para que las medidas sean
repetibles. La repetibilidad permite que unas medidas sean comparables con otras y
se pueda, por ejemplo, cuantificar la mejora aportada a un producto mediante una
modificación.
El Comportamiento Acústico de los Materiales
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7.1.- Instrumental.
El instrumental es crítico para la calidad de las medidas, porque en él leemos los
resultados. Los equipos del laboratorio deben respetar el grado de precisión indicado
en las normativas de medida, y sufrir el mantenimiento y el plan de calibraciones que
garanticen su trazabilidad.
7.1.1.- Precisión.
Las normas que regulan los ensayos acústicos en laboratorio, ISO 140 Acústica:
medida del aislamiento sonoro en edificios y elementos de edificios (partes 3, 6
y 8) e ISO 354 Acústica: medida de la absorción acústica en cámara
reverberante, especifican que los instrumentos de la cadena de medida serán de
clase 1 según las definiciones recogidas en los documentos CEI 651 y CEI 804;
mientras que el calibrador será de clase 1 según CEI 942. Por su parte, los filtros de
tercio de octava respetarán lo recogido en el pliego CEI 225.
7.1.2.- Mantenimiento y calibración.
Pero no es suficiente que los equipos garanticen la precisión el día que los
compramos. Debemos asegurar que las medidas siguen siendo correctas a lo largo
de toda la vida del laboratorio. Por ello, la Norma Europea EN 45.001 “Criterios
generales para el funcionamiento de los laboratorios de ensayo” y la Guía ISO /
CEI 25 “Requisitos generales para la competencia técnica de los laboratorios
de ensayo” exigen un control adecuado de los equipos.
Según estos requisitos “un laboratorio de ensayos no sólo debe estar provisto de
todos los equipos necesarios para la ejecución correcta de los mismos (...), sino que
además está obligado a mantener adecuadamente los mismos y asegurar su
correcto funcionamiento”. Por ello, es imprescindible que el laboratorio disponga de
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un plan de mantenimiento y calibración que cubra todos sus equipos, definiendo
las acciones a llevar a cabo y su periodicidad.
7.1.3.- Principales equipos.
Presentamos brevemente en este punto los equipos que participan directamente en
las medidas:
• los micrófonos,
• el analizador, y
• la fuente sonora.
7.1.3.1.- Micrófonos.
Los micrófonos se encargan de traducir el sonido a una señal
eléctrica que el analizador pueda procesar. Son, por lo tanto,
absolutamente críticos, porque la precisión de la medida depende de
la fidelidad con la que traduzcan los impulsos sonoros.
7.1.3.2.- Analizador.
Al analizador le llega la señal de los
micrófonos y calcula de ella las presiones
sonoras en las diferentes bandas de tercio
de octava a lo largo del tiempo. Después
procesa
este
resultado
para
obtener
niveles sonoros, tiempos de reverberación
o
cualquier
otro
parámetro
que
necesitemos.
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7.1.3.3.- La fuente sonora.
La fuente sonora se encarga de generar el sonido en
el laboratorio. Así que “fuente sonora” puede parecer
una forma más elegante de decir “altavoz”, y hasta cierto
punto es así. Pero utilizamos este término para enfatizar
las características especiales que debe satisfacer la
fuente sonora de un laboratorio.
Por una parte, su respuesta debe lo suficientemente
lineal en un rango de frecuencias muy amplio. Además
ha de ser tan aproximadamente omnidireccional como sea posible. Decimos que una
fuente es omnidireccional cuando emite el sonido con la misma potencia en todas
las direcciones, y ese no es en absoluto el caso de un altavoz convencional. Si la
fuente sonora tiene la forma de balón de fútbol tan curiosa que se ve en la fotografía,
es para conseguir esta omnidireccionalidad. Obsérvese cómo cada cara del poliedro
lleva un altavoz, de forma que la fuente pueda irradiar en todas las direcciones.
7.1.3.4. La máquina de impactos.
La máquina de impactos se encarga
de excitar los forjados en los ensayos
de forjados a ruido de impactos y de
mejora de ruido de impactos. En su
interior lleva un conjunto de masas que
martillean el suelo en ensayo.
Para conseguir que las condiciones de excitación sean siempre las mismas, en todos
los ensayos y en todos los laboratorios, la máquina de impactos lleva un mecanismo
de alta precisión. Es imprescindible respetar rigurosamente los valores recogidos en
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la normativa para todos los parámetros que determinan la excitación: masa de los
martillos, distancia que los separa, altura desde la que caen, curvatura de su extremo,
frecuencia del golpeteo... En caso contrario, los resultados que obtengamos carecerán
de validez.
7.2.- Cámaras de ensayos de aislamiento y de ruido de impactos.
Como hemos expuesto arriba, debemos satisfacer tres premisas:
• el ruido de fondo es suficientemente bajo,
• el campo sonoro es difuso, y
• sólo se transmite sonido a través del elemento en estudio.
Las condiciones que deben cumplir las salas de ensayos están recogidas con detalle
en la Norma ISO 140 Acústica: medida del aislamiento sonoro en edificios y
elementos de edificios, Parte 1: especificaciones relativas a las salas de
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ensayo sin transmisiones laterales. Esta norma impone toda una serie de
requisitos a las cámaras para garantizar una buena calidad del campo sonoro.
Por ejemplo, los volúmenes de las salas receptora y emisora deben diferir en al menos
un 10%. La muestra, en el caso de paredes y forjados, ocupará preferentemente todo
el plano en el que se encuentre, yendo de pared a pared. Por supuesto, las
dimensiones y características de los huecos de ensayo de las muestras están
normalizadas, tanto para paredes o forjados como para puertas y ventanas. Además
hay unas dimensiones recomendadas para las propias cámaras.
Todas estas disposiciones son relativamente fáciles de cumplir, pero hay aún otras
que no lo son tanto. Se refieren a la difusividad del campo sonoro.
7.2.1.- Difusividad del campo sonoro.
Decimos que en una estancia el campo sonoro es difuso si el sonido se propaga con
la misma intensidad en todos los puntos y en todas las direcciones. Es decir, el nivel
sonoro dentro de la estancia no depende ni de dónde lo midamos ni de la orientación
con la que lo midamos.
¿Por qué es importante que en todos los laboratorios de acústica el campo sonoro
sea lo más difuso posible? Porque el campo sonoro se separa de la difusividad
perfecta de formas diferentes en cada uno de ellos, lo cual perjudica la comparabilidad
de las medidas en unos y en otros. Sólo un campo difuso garantiza mediciones
realistas, comparables con las de otros laboratorios.
Para garantizar que el campo será lo más difuso posible, hay que estudiar, antes de la
construcción de la cámara, qué relaciones entre sus lados (altura, anchura y
profundidad) darán una distribución más uniforme de las frecuencias propias de la
cámara en bajas frecuencias.
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Una vez construidas las cámaras, se debe proceder a su ajuste. Mediante el uso de
difusores acústicos, conseguiremos optimizar el campo sonoro en las cámaras.
Por último, el tiempo de reverberación de las cámaras no debe ser ni demasiado alto
ni demasiado bajo, especialmente en bajas frecuencias, para que las medidas de
aislamiento no se vean afectadas por la absorción acústica de la muestra.
7.2.2.- Transmisiones laterales.
El coeficiente de transmisión lateral del sonido, esto es, lo que se transmite por las
paredes laterales y el techo (las superficies que no son el elemento a estudiar)
determinan el índice de aislamiento máximo que se puede medir: si el sonido que “se
nos cuela” por los costados es del mismo orden de magnitud que el que atraviesa la
muestra, no podemos saber cuánto pasa por la muestra y cuánto nos llega por las
paredes.
Para conseguir que sólo se transmita sonido a través del elemento en estudio, hay que
asegurar que las cámaras emisora y receptora están estructuralmente aisladas. En
caso contrario, habría que cubrir todas las superficies laterales de la sala receptora de
forma que su radiación sonora no afecte a la medida.
7.2.3.- Laboratorios con cámaras móviles.
Uno de los principales problemas a los que se enfrenta el usuario de unas cámaras de
ensayos acústicos es la construcción de las muestras. Las muestras deben ir entre
las dos cámaras, lo cual plantea problemas tanto al laboratorio como al propio cliente.
Al laboratorio, porque el tiempo de secado de las muestras (que pueden ser, no lo
olvidemos, paredes o forjados) inutiliza las cámaras durante periodos de hasta un mes
para hacer un simple ensayo. Al cliente, porque dispone de un espacio reducido y a
menudo incómodo y de difícil acceso para construir la muestra.
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Por estos motivos se han construido recientemente laboratorios con cámaras de
ensayo móviles. Las muestras se levantan en unos marcos que se introducen entre
las dos cámaras para ser ensayados.
Esto permite solucionar ambos problemas:
• las muestras no se levantan en el interior de las cámaras, sino en un lugar más
amplio y cómodo. Los marcos están pensados para facilitar esta tarea.
• Mientras una muestra está secándose, las cámaras quedan libres para otros
ensayos.
7.3.- Cámara reverberante.
Las condiciones que debe satisfacer la cámara reverberante vienen recogidas en la
propia norma ISO 354 Acústica: medida de la absorción sonora en sala
reverberante, que regula asimismo la ejecución del ensayo.
Las directrices de la ISO 354 son similares a las de la ISO 140, Parte 1 para las
cámaras para ensayos de aislamiento; pero hacen más hincapié en lo que se refiere a
las dimensiones de la sala, para evitar la aparición de direcciones preferenciales u
ondas estacionarias y garantizar así la difusividad del campo. Igualmente, una vez
construida la cámara, hay que ajustarla mediante el uso de difusores acústicos.
La cámara debe tener una absorción acústica mínima en todo el rango de frecuencias,
resultando la absorción en función de la frecuencia en una curva regular, sin picos ni
valles pronunciados.
Por último, en la realización de estos ensayos hay que garantizar que se mantienen la
temperatura y la humedad relativa dentro de un cierto rango de valores, para asegurar
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la repetibilidad de los mismos. La muestra debe disponer del tiempo suficiente para
tomar la temperatura y el grado de humedad de la cámara.
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8.- GLOSARIO
Las definiciones no persiguen el máximo rigor técnico, sino la máxima claridad.
Damos entre paréntesis el apartado del texto principal en el que se desarrolla o se
hace mención a cada punto.
absorción: propiedad de un material o elemento de absorber o no reflejar el sonido
que incide sobre él. (3.2.)
coeficiente de absorción acústica α : proporción de la energía sonora
incidente sobre un material o elemento que no es reflejada por éste.
(3.5.1.)
material absorbente: material con un coeficiente de absorción relativamente
alto, esto es, que refleja una pequeña proporción del sonido que incide
sobre él, absorbiendo el resto. (3.5.1.)
material reflectante: material con bajo coeficiente de absorción acústica, esto
es, que refleja gran parte del sonido incidente. (3.5.1.)
aislamiento: propiedad de una partición o de un elemento de construcción de limitar
la cantidad de sonido que se propaga de un lado al otro. (3.2., 3.4.)
analizador: instrumento electrónico que recibe la señal de los micrófonos y calcula a
partir de ella las presiones sonoras en las diferentes bandas de tercio de
octava a lo largo del tiempo; y procesa este resultado para obtener niveles
sonoros, tiempos de reverberación u otros parámetros que necesitemos.
(7.3.1.2.)
cadena de medición: conjunto de instrumentos y conectores necesarios para
detectar, cuantificar y procesar la información sonora durante una medida.
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cámara reverberante: sala especialmente concebida para lograr en su interior un
campo sonoro difuso. Permite, por ejemplo, realizar medidas del coeficiente
de absorción acústica α. (3.5.3., 6.1., 7.3.)
cámaras de transmisión horizontal: par de cámaras de ensayo, dispuestas una
junto a la otra, para efectuar medidas de transmisión de sonido a través de
elementos verticales: paredes, puertas y ventanas. Nos permiten determinar
índices de aislamiento. (4.1., 7.2.)
cámaras de transmisión vertical: par de cámaras de ensayo, dispuestas una sobre
la otra, para efectuar medidas de transmisión del sonido entre elementos
horizontales, principalmente forjados y revestimientos de forjados. (4.1., 7.2.)
campo sonoro difuso: el campo sonoro en una sala se dice difuso si el sonido se
propaga con la misma intensidad en todos los puntos y en todas las
direcciones. Es decir, el nivel sonoro dentro de la estancia no depende ni de
dónde lo midamos ni de la orientación con la que lo midamos. (7.2.1.)
coeficiente de absorción acústica α : proporción de la energía sonora incidente
sobre un material o elemento que es no es reflejada por él. (3.5.1.)
decibelio: unidad de una escala logarítmica para representar el valor una magnitud
con relación a un valor de referencia de la misma.
decibelios ponderados A, dB(A): forma de expresar el nivel sonoro según una
escala ponderada en función de la diferente sensibilidad del oído humano a
las distintas frecuencias del sonido. (2.3.2.)
diferencias de nivel ∆ L: diferencias en frecuencias de los niveles sonoros entre el
forjado normalizado sin y con revestimiento en el ensayo de mejora de ruido
de impactos de forjados. (5.3.3.)
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ensayo de forjados a ruido de impactos: ensayo en el que excitamos un forjado
con la máquina normalizada de ruido de impactos para medir el nivel sonoro
que se genera en la sala o habitación inferior. (5.1., 5.2.)
ensayo de mejora de ruido de impactos, también ensayo de revestimientos de
forjados: ensayo en laboratorio en el que estudiamos la disminución en el
nivel de ruido de impactos conseguida con el uso de un revestimiento de
suelo. Para ello comparamos los niveles de ruido generados en la sala
receptora al excitar el forjado normalizado sin y con dicho revestimiento. (5.1.,
5.3.)
ensayos en laboratorio: ensayos de elementos de construcción que se llevan a cabo
en laboratorio, en condiciones controladas. Permiten conocer las cualidades
acústicas reales de los elementos, sin verse influidas por el edificio en el que
estén situadas. (3.6.)
ensayos in situ: ensayos que se llevan a cabo en edificios terminados. Permiten
estudiar las condiciones acústicas reales en los edificios. (3.6)
forjado normalizado: forjado que se usa para los ensayos de mejora de ruido de
impactos. Es igual para todos los laboratorios: una losa maciza de hormigón
de 14 cm. de espesor. (5.3.1.)
frecuencia: representa cuántas veces vibra una onda sonora en una unidad de
tiempo. Percibimos las bajas frecuencias como sonidos graves, y las altas
frecuencias como sonidos agudos. (2.1.)
fuente sonora: aparato que se encarga de generar el sonido para los ensayos.
(7.1.3.3.)
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fuente sonora omnidireccional: fuente sonora que emite sonido por igual en
todas las direcciones del espacio. (7.1.3.3.)
índice de aislamiento: valor, expresado en un solo número, del aislamiento acústico
entre dos habitaciones. (3.4.2., 4.3.)
índice de aislamiento ponderado Rw : índice de aislamiento determinado
según el procedimiento descrito en la norma ISO 717, Parte 1. (4.3.1.)
índice de aislamiento en dB(A), RA,1:. índice de aislamiento determinado
generando un ruido rosa en la sala emisora, y midiendo su nivel en dB(A)
en las salas emisora y receptora. La diferencia de niveles nos da el
aislamiento en dB(A). (4.3.2.)
máquina de impactos: máquina normalizada utilizada para excitar forjados a ruido
de impactos. (7.1.3.4.)
material absorbente: material con un coeficiente de absorción relativamente alto,
esto es, que refleja una pequeña proporción del sonido que incide sobre él,
absorbiendo el resto. (3.5.1.)
material reflectante: material con bajo coeficiente de absorción acústica, esto es,
que refleja gran parte del sonido incidente. (3.5.1.)
micrófono: equipo que traduce el sonido a una señal eléctrica procesable por otros
instrumentos. (7.1.3.1)
nivel de ruido de impactos en dB(A): nivel en dB(A) que se mide en a
l sala
receptora (con la corrección correspondiente por el tiempo de reverberación)
cuando se excita un forjado con la máquina de impactos. (5.2.2.)
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nivel normalizado ponderado de ruido de impactos Ln,w : nivel de ruido de
impactos expresado en un sólo número que determinaremos según el
procedimiento descrito en la norma ISO 717, Parte 2. (5.2.2.)
nivel sonoro Lp: expresión en decibelios respecto a una presión de referencia de la
magnitud de las variaciones de la presión atmosférica que forman el sonido:
Lp = 10 log10 (p/p 0)2 , donde p 0 es la presión de referencia, igual a 2.105 Pa.
La presión de referencia es tal que, a una frecuencia de 1.000 Hz, el umbral de
audición esté a 0 dB. (2.3.1.)
ponderación: procedimiento de cálculo de niveles acústicos globales a partir de
datos en frecuencias que da más importancia a las frecuencias en las que el
oído es más sensible, y menos a las frecuencias en las que el oído lo es
menos. (2.3.2.)
reducción ponderada del nivel de ruido de impactos ∆ Lw : expresión de la
reducción del ruido de impactos lograda mediante el empleo de un
revestimiento de suelo en un solo número que determinaremos mediante el
método descrito en la norma ISO 717, Parte 2. (5.3.4.)
(material) reflectante: material con un bajo coeficiente de absorción acústica, esto
es, que refleja gran parte del sonido incidente. (3.5.1.)
ruido: sonido no deseado. (2.1.)
ruidos aéreos: ruidos cuya fuente transmite la energía sonora al aire, desde el cual
ésta pasa a los elementos que componen el edificio. (3.3.)
ruidos de impactos: ruidos cuya fuente transmite la energía sonora directamente a la
estructura del edificio. (3.3.)
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sala emisora: en un ensayo, la sala en la que se genera el sonido.
sala receptora: en un ensayo, la sala a la que se transmite el sonido generado en la
emisora.
sonido: serie de oscilaciones rápidas de la presión del aire. (2.1.)
Sound Pressure Level, SPL: denominación en inglés del nivel sonoro, L p. (2.3.1.)
tiempo de reverberación: tiempo necesario para que el nivel sonoro en el recinto
disminuya en 60 dB. (3.5.2.)
transmisiones laterales: sonido que se transmite de una habitación a la contigua por
las paredes laterales y el techo, esto es, las superficies que no son el
elemento que las separa. (3.3., 7.2.2.)
trazabilidad: cadena de calibraciones que garantiza que las medidas efectuadas por
un equipo responden a la precisión exigible al mismo. (7.1., 7.1.2.)
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9.- BIBLIOGRAFIA
9.1.- Normas
• ISO 140, Acústica - Medida del aislamiento acústico de edificios y elementos de
construcción:
• Parte 1: Especificaciones relativas a los laboratorios sin transmisiones
laterales.
• Parte 3: Medida en laboratorio del poder de aislamiento acústico a ruido
aéreo de los elementos de construcción.
• Parte 6: Medida en laboratorio de la reducción de los ruidos de choque por los
forjados.
• Parte 8: Medida en laboratorio de la reducción de la transmisión de ruido de
impactos de los revestimientos de suelos sobre un forjado normalizado.
• ISO 354, Acústica - Medida de la absorción acústica en cámara reverberante.
• EN ISO 717, Acústica - Evaluación del aislamiento acústico de los edificios y del
poder de aislamiento acústico de los elementos de construcción:
• Parte 1: Aislamiento a ruido aéreo.
• Parte 2: Protección contra el ruido de impactos.
• NBE CA 88 - Norma Básica de Edificación, Condiciones Acústicas en los Edificios.
9.2.- Otras lecturas.
• Randall McMullan: Noise Control in Buildings. BSP Professional Books, 1991.
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• Anita Lawrence: Acoustics and the Built Environment. Elsevier Applied Science,
1989.
• Rupert Taylor: Noise Control Data. Rupert Taylor and Partners Ltd, 1976.
• Eurovent (Comité europeo de fabricantes de material de ventilación y aire
acondicionado): Acoustics - Terminology / Acoustique - Terminologie / Akustik Terminologie. Eurovent, 1981.
• International Dictionaries of Science and Technology: Sound. Granada Publishing
Limited, 1975.
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