2.4.- PROPIEDADES ACUSTICAS. 2.4.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES. 2.4.1.1.- Sonido. La acústica es la ciencia que estudia la producción, transmisión y percepción del sonido tanto en el intervalo de la audición humana, como en las frecuencias ultrasónicas e infrasónicas. Algunas de las áreas de trabajo en acústica son: - Acústica arquitectónica. Estudia la interacción del sonido con las construcciones. Participa en el diseño de:

Salas de conciertos, auditorios, teatros, estudios de grabación, iglesias, salas de reuniones, salones de clases, etc.

- Ingeniería acústica. Estudia el diseño y utilización de transductores e instrumentos de medición de sonido.

Incluye la instrumentación para diagnóstico médico, sísmico, grabacion y reproducción de voz y música. Una rama de la ingeniería acústica es la electroacústica la cual trata con micrófonos y altavoces.

- Control de ruido y vibraciones. Esta área cobra cada vez mayor importancia dado el aumento en el

reconocimiento del ruido como un factor de contaminación que afecta seriamente la salud. Su campo de trabajo está en las fábricas, en los organismos de control gubernamental y en asesorías a los arquitectos. También tiene un campo importante en el mantenimiento preventivo de maquinarias mediante el análisis de sus vibraciones.

Una definición simple de sonido es: «Se entiende por sonido una variación de la presión ambiental que se propaga en forma de ondas». Mas científicamente se puede definir: «El sonido es un fenómeno vibratorio que, a partir de una perturbación inicial del medio elástico donde se produce, bien sea gaseoso, liquido o sólido, se propaga, en ese medio, bajo la forma de una variación periódica de presión». Una perturbación producida en un punto de un medio elástico no queda localizada en ese punto, sino que se transmite a los puntos próximos y así sucesivamente.

Diremos que hay un sonido cuando la perturbación se propaga a través de un medio elástico, causando una alteración de la presión o un desplazamiento de las partículas del medio que pueda reconocerse por una persona o por un instrumento.

La simple definición anterior del sonido sugiere que esta perturbación puede detectarse por la medida de algunas magnitudes físicas del medio, que se perturba desde su valor de equilibrio. Para que haya una onda en movimiento en un medio material, este debe tener dos propiedades, inercia y elasticidad. Inercia es la propiedad que permite a un elemento del medio transferir la perturbación a otro adyacente, esto tiene relación con la densidad del medio, es decir la masa de un elemento. Elasticidad es la propiedad que produce una fuerza sobre un elemento desplazado de su posición de equilibrio, tendiendo a volver a esa posición.

El aire posee estas dos propiedades, que podemos comprobar con suma sencillez. La presión atmosférica resulta del peso de una columna de aire, lo que es una indicación indirecta de que el aire tiene masa. Podremos obtener una indicación más directa pesando un recipiente conteniendo aire, y después haciendo el vacío en el mismo y pesándolo de nuevo, observando una diferencia entre las dos medidas realizadas, que nos indica que el aire pesa, y por lo tanto, tiene masa. Podemos ver por varios procedimientos que el aire tiene elasticidad, por ejemplo, si tomamos un balón desinflado y lo dejamos caer sobre el suelo, se golpea y queda en reposo sin rebotar, en cambio si inflamos el balón con aire, observamos que rebota cuando se golpea.

Una onda acustica aérea es una vibracion del aire caracterizada por una sucesion periodica en el tiempo y en el espacio de expansiones y compresiones.

La velocidad de propagación del sonido es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras. Tiene la dirección perpendicular a la superficie vibrante bajo forma de ondas. Dentro de unos grandes limites, esta velocidad es independiente de la magnitud de la presión acústica. Depende de las condiciones ambientales (presión y temperatura) y, fundamentalmente, del medio donde se propaga, llamado «campo acústico». Se considera que las ondas acústicas se propagan adiabáticamente, es decir que no existe intercambio de calor entre elementos adyacentes del medio. En estas condiciones y habida cuenta de los valores relativamente

pequeños de la presión acústica, en relación a la presión atmosférica estática 0p la velocidad del sonido a 0 °C

vale:

0

0 0

op pc

γ γρ ρ

= ≈ (2.4.1.1.1)

y como: 1.4,γ = 5

0 1.013 10p x= 2

N

m y 0 1.293ρ =

3

Kg

m, resulta:

0 330c = m

s

Dentro del rango lineal de perturbaciones los cambios acústicos en p van acompañados de cambios equivalentes en ρ , por lo que la velocidad de propagación no varía. Los cambios de temperatura, por el contrario tienen bastante importancia ya que para los gases (perfectos) se cumple:

p

RTρ= (2.4.1.1.2)

siendo R la constante de los gases y T la temperatura absoluta en Kelvin. Se obtiene, por tanto:

( ) 0 1 20.05273

tc t c T

= + =

(2.4.1.1.3)

donde t es la temperatura en grados centígrados. Para 20 °C se obtiene el conocido valor de 342 m

s.

Se llaman ondas sonoras a las ondas acústicas que producen sensaciones a través del órgano de la audición. Se puede establecer una clasificación de las ondas atendiendo a la forma en que se mueven las partículas del medio respecto a la dirección de propagación. Cuando el movimiento de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación, la onda se denomina transversal y se representa en la figura 2.4.1.1.1.

Figura 2.4.1.1.1.- Ondas transversales.

Este es el caso de las ondas que se propagan en una cuerda al mover uno de sus extremos. En cambio, cuando el movimiento de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación, la onda se llama longitudinal, como se representa en la figura 2.4.1.1.2, a esta categoría corresponden las ondas sonoras.

Figura 2.4.1.1.2.- Ondas longitudinales También se pueden clasificar por la forma geométrica de las ondas. Esto se hace fácilmente mediante los llamados frentes de onda o superficies continuas que pasan por los puntos con el mismo estado vibratorio: amplitud y fase. Si la perturbación se propaga en una sola dirección, los frentes de onda son planos paralelos y las ondas se denominan planas, su fuente emisora ideal es un pistón rígido que vibra en el interior de un tubo muy largo,,de sección constante como se muestra en la figura 2.4.1.1.3. En el caso de que la perturbación se propague igual en todas las direcciones, los frentes de onda son esferas concéntricas cuyo centro es la fuente y las ondas asociadas se denominan esféricas. Su aspecto, reducido a dos dimensiones, se ilustra en la figura 2.4.1.1.4.a.

Figura 2.4.1.1.3.- Ondas planas

(a) (b)

Figura 2.4.1.1.4.- Ondas esféricas

A grandes distancias de la fuente los frentes de onda esféricos tienen muy poca curvatura y en una región de pequeña superficie pueden considerarse como planos, lo que se aprecia en la figura 2.4.1.1.4.b. Otro tipo de ondas son las cilíndricas en que los frentes de onda tienen forma de superficie cilíndrica. Se producen cuando la fuente es una línea recta. Este es el caso de trenes y del borde superior de barreras acústicas. Tanto las ondas esféricas como las cilíndricas son ondas divergentes (rara vez convergentes) que ocupan cada vez mayor volumen y disminuyen por ello su intensidad al propagarse. Las fuentes acústicas, generalmente, emiten con intensidad distinta en las distintas direcciones. A esto se llama radiación directiva y a su representación gráfica: figura de radiación o diagrama de directividad. En general, las ondas sonoras se propagan en todas direcciones a partir de la fuente, con determinada velocidad. Esta velocidad de propagación o celeridad es la distancia que avanza la onda en cada unidad de tiempo, medida en una dirección de propagación determinada. Esta es la velocidad a que se transmite la energía de la onda sonora. Para el sonido en el aire, se ha visto, que es prácticamente independiente de la frecuencia, y que varía con la temperatura. En general para ondas mecánicas longitudinales, la velocidad de propagación, en el rango lineal, y supuesto el medio no disipativo, es independiente de la amplitud y de la frecuencia y viene dada por:

B

cρ

= (2.4.1.1.4)

donde B es el módulo de elasticidad volumétrico o de compresibilidad del medio, p

BVV

−∆=∆

y ρ su densidad.

Es de notar que la velocidad de propagación de una onda viene determinada por las propiedades del medio en que se propaga, y más concretamente por una propiedad elástica B, y otra inercial ρ . La celeridad del sonido en el agua, es función de la temperatura, presión (o profundidad si es el mar) y salinidad.

Un valor de referencia es el de 1500 m

s que corresponde a 20 °C y salinidad media.

En sólidos aparecen además de las ondas longitudinales, varios tipos de ondas transversales. Ambas se ven influenciadas por la geometría del sólido por lo que al hablar de la velocidad hay que precisar la geometría. En la tabla 2.4.1.1.1 se dan los valores característicos de velocidades longitudinales y transversales de algunos medios y materiales de interés.

Tabla 2.4.1.1.1.- Valores característicos de velocidades longitudinales y transversales de algunos medios y

materiales de interés.

2.4.1.2.- Periodo y frecuencia. Si representamos gráficamente una oscilación cualquiera (Figura 2.4.1.2.1), se llama periodo (T) al tiempo que se tarda en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s). La frecuencia (f) es el número de ciclos que

se realizan en un segundo. Es, por tanto, la inversa del periodo: f = 1

T Se mide en ciclos por segundo (cps), que

se denomina normalmente hercios (Hz).

Figura 2.4.1.2.1.- Representación gráfica de una oscilación. 2.4.1.3.- Longitud de onda. La distancia que recorre una onda sonora en el tiempo de un periodo es lo que se llama longitud de onda ( )λ .

Por tanto, esta longitud de onda dependerá de la velocidad de propagación (c) y del periodo (T), o su inversa, la frecuencia (f).

c = f ·λ λ = cT = c

f Se mide en unidades de longitud (m).

2.4.1.4.- Impedancia acústica. Cada medio, sólido, liquido o gaseoso, ofrece una facilidad más o menos grande para la propagación del soni-do. Por analogía con la corriente eléctrica, se dice que el medio posee una impedancia acústica (Z). La impedancia se define como el cociente entre la presión acústica (P) y la velocidad propia del movimiento vibratorio definida antes como velocidad del sonido (c). Es decir:

Z = P

cque para el caso de ondas planas se puede expresar también por: Z = cρ

siendo ρ la masa volumétrica (densidad), y c la velocidad de propagación. Se mide en ohmios acústicos,

2.

g

s cm, o en Rayls

.Pa s

m. En la tabla 2.4.1.4.1 se dan los valores de la impedancia acústica para algunos

elementos.

TABLA 2.4.1.4.1 .- Valores de la impedancia acústica para algunos elementos .

2.4.1.5.-Presión sonora. El sonido puede cuantificarse a partir de la medida de alguna magnitud física del medio, que varíe con la perturbación sonora. La magnitud física más importante empleada en acústica es la presión sonora ( )p , que

representa la diferencia entre la presion total instantanea en un punto determinado, en presencia de una onda acustica, y la presion estatica en el mismo punto, representa, pues, las variaciones de la presión atmosférica en

torno a su valor de equilibrio, que en condiciones normales, al nivel del mar es del orden de 510 2

N

m

Para su medida se utilizan magnitudes más cómodas que el 2

Kgf

cm o «bar». Se usa generalmente el microbar

(µbar), que es la millonésima parte del bar (1 µbar = 10-6 bar), o el pascal (Pa) ( 1 Pa = 2

N

m

= 10 µbar).

No toda variación periódica de la presión ambiental es perceptible como sonido. La frecuencia es una variable limitativa fundamental. La frecuencia de una onda sonora se define como el número de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo (segundo). La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el hertzio (Hz.). Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos "graves", son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas se corresponden con lo que llamamos "agudos" y son vibraciones muy rápidas. El oido (Figura 2.4.1.5.1), donde se puede observar el pabellón auricular, el orificio auditivo, el conducto auditivo externo, el timpano, el martillo, la ventana redonda, el yunque, la trompa de eustaquio, el estribo, la ventana oval, la escala vestibular, la escala media, la escala timpanica, el helicotrema y por ultimo el caracol), percibe las variaciones de presión en forma de sonido cuando su periodicidad esta entre las 16 y 16.000 variaciones por segundo (de 20 a 20.000 segun otras teorias), es decir, cuando su frecuencia esta entre 16 y 16.000 Hz (o 20 a 20.000 Hz). Las ondas de frecuencia inferior a 20 Hz se llaman infrasonidos y las de frecuencia superior a 20 KHz ultrasonidos.

Figura 2.4.1.5.1.- Esquema del oído. La banda de frecuencias audibles se descompone generalmente en tres regiones: frecuencias graves, medias y agudas.

Dentro de las ondas sonoras importan, en las edificaciones, las comprendidas entre 100 Hz y 5000 Hz, por comprender el rango principal de los sonidos producidos por las fuentes de ruido y por la eficacia asegurada de los materiales acústicos fuera de este rango, en casi todos los casos. El valor medio de la presión sonora es aproximadamente nulo, ya que toma tantos valores positivos como negativos aproximadamente. Por este motivo no es un indicador adecuado. Interesa otro indicador relacionado

con la energía que transporta la onda. Por eso se usa la presión sonora eficaz: rmsp , que se obtiene calculando la

raíz cuadrada del promedio temporal del cuadrado de la presión sonora instantánea, de acuerdo con la fórmula

( )2

0

1t

msp p t dtt

= ∫ (2.4.1.5.1)

Para ondas planas progresivas, la presión sonora es independiente de la distancia a la fuente. Para ondas esféricas, la presión sonora varía con el inverso de la distancia a la fuente.

2.4.1.6.- Intensidad acústica. Las dos sensaciones fundamentales que nos da el oido son el tono y la intensidad. El tono se puede determinar fácil y objetivamente midiendo la frecuencia. La intensidad acústica o sonora es una magnitud, en parte subjetiva, y es la energia transportada por la onda que atraviesa, en la unidad de tiempo y de superficie perpendicular a la direccion de propagacion de las ondas. Esta relacionada con la presion sonora, que es objetivamente medible. Sin embargo, dos sonidos de igual presion sonora y de distinta frecuencia no producen la misma sensacion de intensidad. Se define como la energia por

unidad de superficie y se mide en 2Wm

.

Es igual a la presión sonora (fuerza por unidad de área) por la velocidad de las partículas del medio:

I pv= (2.4.1.6.1)

Para que el oido comience a percibir un sonido, la presion acustica debe ser, al menos, de 2 · 10-4 µbar. Esto es lo que se denomina Umbral Auditivo. Cuando la presion acústica supera los 103 µbar, el oido puede sufrir lesiones irreversibles. Esto es lo que se denomina Umbral Doloroso. En la escala de intensidades, el umbral

auditivo es 1210−

2

W

m y el umbral doloroso es 25 2

W

m .

Por otra parte, como las intensidades sonoras son proporcionales al cuadrado de las presiones, la formula anterior puede escribirse:

10log

=

i

o

IL

I (2.4.1.6.2)

Siendo: 12

0 10I −= 2

W

m la intensidad acústica del umbral auditivo.

2.4.1.7.-Potencia acustica o sonora. Otra magnitud usada es la potencia sonora, especialmente para caracterizar fuentes acústicas. Valora la energía que una fuente sonora radia al medio exterior, en la unidad de tiempo. Una parte de esta potencia fluye a través de cada elemento de superficie del medio que rodea a la fuente. Sea W la potencia acústica radiada por la fuente, en vatios. Si no hay pérdidas en el medio, toda la potencia radiada atravesará cualquier superficie que encierre a la fuente. Cuanto mayor sea su área menor será la potencia por unidad de área que atraviese cualquier elemento de superficie. Si la fuente es omnidireccional, es decir radia uniformemente en todas direcciones, su potencia sonora total es el producto de la intensidad sonora por el área de la superficie cerrada:

W IS= (2.4.1.7.1)

con I en 2

W

m , y S en m2. Si la fuente sonora es direccional, es decir no radia uniformemente en todas

direcciones, la intensidad sonora variará sobre la superficie considerada y su potencia sonora total se obtiene integrando sobre dicha superficie:

SS

W I dS= ∫ (2.4.1.7.2)

donde SI es la componente de la intensidad que atraviesa cada elemento de área dS de la superficie cerrada, de

área total S.

La potencia media producida por una persona al hablar es de unos 510− , pudiendo alcanzar hasta 10-3 W en los gritos. Así pues la potencia acústica producida por todas las personas de una ciudad de 6 millones de habitantes, hablando simultáneamente, será de unos 60 W, suficiente apenas para encender una lámpara eléctrica de tamaño medio. 2.4.2.- Medida objetiva del sonido. 2.4.2.1.- La escala logarítmica. La razón de usar escalas logarítmicas, en acústica, se debe al amplio rango de sonidos que el oído humano puede percibir, tanto en amplitud como en frecuencia. La escala de frecuencias abarca un rango de 10 a 104, la de intensidades desde 1 a 1012 y la de presiones de 1 a 106. Para conservar un porcentaje de precisión constante, al medir estas magnitudes, y para evitar el manejo de exponentes grandes, en los números que aparecen, también se emplean escalas logarítmicas. Además el oído responde a cambios de presión sonora de una forma no lineal, así que aunque los aparatos de medida puedan responder proporcionalmente a la intensidad sonora, el oído no lo hace. Este responde aproximadamente de modo proporcional al logaritmo decimal de la intensidad. Por lo tanto, una escala logarítmica de amplitudes será más apropiada para representar la energía sonora. 2.4.2.2.-Niveles de presión, potencia e intensidad. El decibelio. El decibelio (en honor a G. Bell ) es una unidad logarítmica de medida utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia. En todos los casos se usa para comparar una cantidad con otra llamada de referencia. Normalmente el valor tomado como referencia es siempre el menor valor de la cantidad. En algunos casos puede ser un valor promediado aproximado. En acústica la mayoría de las veces el decibelio se utiliza para comparar la presión sonora, en el aire, con una presión de referencia. Este nivel de referencia tomado en acústica, es una aproximación al nivel de presión mínimo que hace que nuestro oído sea capaz de percibirlo. El nivel de referencia varía lógicamente según el tipo de medida que estemos realizando. No es el mismo nivel de referencia para la presión acústica, que para la intensidad acústica o para la potencia acústica. A continuación se dan los valores de referencia.

Nivel de Referencia para la Presión Sonora (en el aire) = 0.00002 = 52 10x −

Pa (rms)

Nivel de Referencia para la Intensidad Sonora (en el aire) = 0.000000000001 = 1210− 2

W

m

Nivel de Referencia para la Potencia Sonora (en el aire) = 0.00000000001 = 1210−

W Como su nombre indica el decibelio es la décima parte del Bel. El Bel es el logaritmo en base 10 de la relación de dos potencias o intensidades. No obstante esta unidad resulta demasiado grande por lo que se ha normalizado el uso de la décima parte del Bel, siendo el decibel o decibelio. La formula para su aplicación es la siguiente, partiendo que la intensidad acústica El propósito de la escala de nivel es transformar la razón de dos valores de una magnitud física, tomando su logaritmo decimal. A la cantidad del denominador de la razón, se le llama referencia. El argumento del logaritmo ha de ser siempre adimensional y la escala correspondiente da el nivel sonoro, por encima o por debajo del valor de la referencia, según sea el signo positivo o negativo. Evidentemente el valor de 0 dB, en la escala de nivel, es el correspondiente al valor de referencia.

2.4.2.3.- Nivel de presión sonora En Acústica, la palabra decibelio se asocia con el nivel de presión sonora, ya que la mayoría de los aparatos de medida responden a la presión sonora. Se define el nivel de presión sonora, como:

2

210log 20log

= =

rms rmsp

ref ref

P PL

P P dB (2.4.2.3.1)

siendo:

refP = Presion acustica o sonora eficaz de referencia o del umbral auditivo, que se toma, por acuerdo

internacional, igual a 2 x10-5 2

N

m(=2 · 10–4 µbar), para el aire.

rmsP = Presion acustica o sonora eficaz en 2

N

m, orrespondiente al nivel de presión pL .

pL = Nivel sonoro en dB

Entonces se puede escribir:

( )20log 94= +p rmsL P dB 52 10re x − 2

N

m (2.4.2.3.2)

Así la escala de presiones sonoras, de 1 a 106, que representan aproximadamente el umbral de audición y el umbral de dolor del oído humano a la frecuencia de 1 KHz , respectivamente, se reduce al rango de 0 a 120 dB, en la escala de nivel de presión, correspondiendo 0 dB al nivel de referencia y 120 dB al nivel máximo. Podemos obtener el valor de la presión a partir del nivel correspondiente de acuerdo con la fórmula:

2010

PL

rms refP P x= (2.4.2.3.3)

para lo cual, evidentemente, hemos de conocer el valor de la presión de referencia. 2.4.2.4.- Nivel de potencia sonora. Análogamente el nivel de potencia sonora se define como:

10log

=

W

ref

WL

W dB (2.4.2.4.1)

y recíprocamente:

1010

WL

refW W x= (2.4.2.4.2)

siendo W la potencia sonora, en vatios, correspondiente al nivel WL , y refW la potencia de referencia, cuyo

valor es de 1210− W. Así pues se puede poner:

( )10log 120= +WL W dB 1210re −

W (2.4.2.4.3)

De la definición de nivel de potencia, es evidente, que cada vez que la potencia aumenta en un factor 10, el nivel

de potencia aumenta 10 dB, independientemente del valor de la potencia de referencia refW .

Como es natural, siempre es necesario escribir el valor de referencia a continuación del nivel en dB. Esta precaución evita confusiones con otras referencias usadas antiguamente y con referencias empleadas en otros campos. 2.4.2.5.- Nivel de intensidad sonora. El nivel de intensidad sonora en dB, se define así

10log ..

=

I

ref

IL dB

I refreI (2.4.2.5.1)

siendo I la intensidad sonora, en 2

W

m, correspondiente al nivel IL , e refI la intensidad de referencia,

establecida internacionalmente en 1210− 2

W

m.

Recíprocamente:

1010IL

refI I x= (2.4.2.5.2)

Sustituyendo el valor de referencia en la definición de nivel de intensidad, queda:

( )10log 120= +IL I dB 1210re −

2

W

m (2.4.2.5.3)

Un sonido es un decibelio mayor que otro si la intensidad de uno es 10 10 1.26= veces la intensidad del otro.

2.4.2.6.-Composición de niveles.

Cuando un espacio está sometido a la acción de varias fuentes que producen las presiones respectivas 1P ,

2P ,…………, nP , dentro del margen lineal, la presión resultante es:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 2

1

........n

i n

i

P t P t P t P t P t=

= = + + +∑ (2.4.2.6.1)

El nivel de presión de ( )P t se calcula o mide a partir de su valor eficaz o rms. De acuerdo con la definición,

ya mencionada, se tiene:

( ) ( ) ( )( )2 2

1 1

2

2 2

,2 1 2 1

1 2t t

rms irms i jt t

i i i ji j

P P t dt P P t P t dtt t t t

≠

= = + − −

∑ ∑ ∑∫ ∫ (2.4.2.6.2)

Si las presiones ( )iP t , ( )jP t tienen alguna correlación entre ellas, la integral correspondiente no es nula En

general hay que calcular dicha integral. En la práctica suele ser mejor calcular primero ( )P t y después rmsP .

Si por el contrario las fuentes (y por consiguiente las presiones 1P , 2P ,…………, nP ) no tienen correlación

entre sí, como es el caso general de ruidos, todas las integrales se anulan o se reducen enormemente en relación a los términos cuadráticos, obteniéndose:

2 2

rms irms

i

P P=∑ (2.4.2.6.3)

en cuyo caso se dice que la composición se hace de manera energética. El nivel de presión resultante es, por lo tanto

2

210log irms

T

i ref

PL

P= ∑ (2.4.2.6.4)

(Notar que el factor multiplicativo del logaritmo es 10, en vez de 20, al mantener en cada sumando el exponente 2). eniendo en cuenta que:

2

210log irms

i

ref

PL

P= ⇒

2

102

10iL

irms

ref

P

P= (2.4.2.6.5)

queda finalmente la fórmula de composición de niveles para ruidos aleatorios entre sí

1010log 10iL

T

i

L = ∑ (2.4.2.6.6)

Para dos componentes puede usarse la figura 2.4.2.6.1.

Figura 2.4.2.6.1.-Ábaco para la composición de dos niveles de ruido

Puede resultar interesante aplicarla a un número superior de niveles, no coherentes entre sí, agrupándolos por parejas según el esquema en árbol de la figura 2.4.2.6.2.

Figura 2.4.2.6.2.-Esquema en árbol para varios niveles de ruido

En este caso, la obtención de una precisión aceptable usando la gráfica de la figura 2.4.2.6.1, requiere elegir los pares de niveles a componer lo más próximos posible. 2.4.2.7.- Nivel sonoro continuo quivalente.

El nivel sonoro continuo equivalente ponderado A, ,Aeq TL es el valor del nivel de presión sonora ponderado

A de un sonido constante hipotético que contiene la misma energía que el ruido en consideración, observado durante un intervalo T en una posición determinada. Viene dado por:

( )10

,0

110log 10

AL tT

Aeq TL dtT

=

∫ (2.4.2.7.1)

siendo ( )AL t el nivel de presión sonora ponderado A.

2.4.2.8.- Indice de ruido y número de operaciones. Es un índice global de valoración del ruido de aviones. Se denota por NNI y se define por:

15log 80PNNNI L n= + − dB (2.4.2.8.1)

siendo PNL , el valor medio de los niveles de pico de ruido percibido y n el número de operaciones (maniobras

de aterrizaje, despegue, etc.) en el período considerado. A su vez el nivel de pico de ruido percibido es un índice global que valora el efecto total producido por el paso de un avión, en función del nivel sonoro máximo, de su espectro y de la evolución temporal del ruido. Se expresa en dB.

2.4.3.- ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO. EL RUIDO ACUSTICO: FUENTES Y MOLESTIAS. 2.4.3.1.- Introducción. El sonido, al ser una onda de presión que se propaga en un medio elástico, transportando cierta cantidad de energía, se puede evaluar cuantitativamente a partir de medidas de la presión e intensidad sonoras. En la mayoría de los casos prácticos, el último eslabón de la cadena sonora es el hombre, su oído, su cerebro. Las dificultades proceden de la necesidad de expresar, no una magnitud física, sino la sensación o las molestias percibidas como consecuencia. No hay que confundir la causa (estímulo o solicitación exterior) con el efecto subjetivo en el hombre. La percepción de una onda sonora por el oído implica una vibración de las partículas de aire situadas delante del tímpano, con una frecuencia definida y una amplitud determinada. Esta vibración puede considerarse también debida a las variaciones de presión del aire en ese mismo punto. La presión del aire se eleva sobre la atmosférica y después se hace inferior a ella, siguiendo la misma ley que un movimiento armónico simple de la misma frecuencia que el desplazamiento de una partícula de aire. El exceso máximo de presión sobre la atmosférica se denomina amplitud de la presión sonora, como se ha visto. Los experimentos realizados con personas, ponen de manifiesto que las presiones sonoras más fuertes que

soporta el oído humano son de 28 2

N

m, por encima o por debajo de la presión atmosférica (105

2

N

m). Así la

amplitud del desplazamiento sonoro correspondiente a una frecuencia de 1 KHz es de unos 10-5 m. Es decir que incluso las amplitudes, de los sonidos más fuertes que soporta el oído son extraordinariamente pequeñas. Por otra parte, los sonidos más débiles capaces de excitar al oído, siempre a 1 KHz, dan una amplitud de

desplazamiento de unos 510− m. Estas distancias son extraordinariamente pequeñas, (recordemos que la

longitud de onda de la luz visible es del orden de 710− m, y el diámetro de un molécula es del orden de

1010− m) de forma que el oído es un órgano muy sensible. El intervalo de frecuencias e intensidades o presiones sonoras a las que es sensible el oído queda representado gráficamente en el diagrama de la figura 2.4.3.1.1, que corresponde a la zona de audición de una persona con el oído en buenas condiciones. La ordenada de la curva inferior representa el nivel de intensidad correspondiente al sonido más débil que puede percibirse a cada frecuencia. La forma de esta curva muestra que el oído presenta sensibilidad máxima en el intervalo de frecuencias comprendidas entre 2 y 5 KHz. Esta curva se denomina umbral de audición. La ordenada de la curva superior corresponde al nivel de intensidad del sonido por encima del cual la sensación es dolorosa, es el umbral de dolor. Su valor es de unos 120 dB.

Figura 2.4.3.1.1.- Rangos de audición y umbrales El intervalo de frecuencias audibles, para el oído humano, está comprendido entre 20 Hz y 20 KHz, y el de

intensidades entre 1012 2

W

m y 1

2

W

m, luego el rango de niveles de intensidad correspondiente varía desde 0 dB

hasta 120 dB. Pero, en realidad, el rango de niveles audibles cambia con la intensidad, esto es para un sonido fuerte cuyo nivel de intensidad sea de 80 dB, el intervalo de frecuencias sería el citado antes, como puede verse en la figura anterior, pero para otro cuyo nivel de intensidad sea de 20 dB, el rango de frecuencias audibles se reduce al intervalo de 160 Hz a 15.000 Hz. Por otra parte el rango de intensidades audibles también varía con la frecuencia; así por ejemplo a 1 KHz, el intervalo de niveles de intensidad va de 3 dB a 137 dB, como se ve en la figura 2.4.3.1.1. Los sonidos complejos, o sea los que tienen más de una frecuencia, no se pueden representar por un punto en una gráfica como la de la figura anterior. Estos sonidos se representan por una curva cuyos puntos dan la intensidad en función de la frecuencia. Dicha curva se denomina espectro en frecuencia del sonido y se puede determinar captando el sonido con un micrófono conectado a un filtro paso-banda de frecuencia central variable. Con este dispositivo se selecciona una banda de frecuencia estrecha y se determina la energía media en ella. Repitiendo la medida, para las diferentes bandas que componen el espectro de audio, se obtiene una serie de puntos que proporcionan una gráfica similar a la anterior. La curva que pasa por los puntos correspondientes a la medida es el espectro en frecuencias del ruido. El nivel de intensidad total de un sonido complejo se puede obtener a partir de su espectro mediante una integración, aunque también hay instrumentos que miden directamente el nivel de intensidad total como son los sonómetros. Existe un conjunto de curvas de igual sonoridad (isofónicas) admitido internacionalmente, que se muestra en la figura 2.4.3.1.2 y representa cómo debe variar el nivel sonoro, de sonidos simples (tonos puros), para producir la misma sensación de sonoridad a diferentes frecuencias. El fonio es una unidad adimensional empleada para caracterizar el nivel de sonoridad de un sonido o de un ruido determinado. Es decir es la unidad de nivel de sonoridad. Se expresa en dB por ser un nivel.

Figura 2.4.3.1.2.- Curvas ísofónicas de igual sonoridad para tonos puros

El nivel de sonoridad de un sonido es n fonios si, a juicio de un oyente normal, es igualmente intenso que un tono puro de 1KHz, propagándose en forma de ondas planas progresivas, procedentes desde enfrente del oyente,

cuyo nivel de presión sonora sea n dB re 20 Paµ . La presión sonora es una característica objetiva del sonido y puede medirse con un equipo adecuado sin necesidad de utilizar el oído. Sin embargo, al escuchar una onda sonora cuya intensidad aumenta gradualmente, aumenta también la sensación percibida o sonoridad. La sonoridad es la sensación que percibimos a través del oído, que por lo tanto, es una característica subjetiva del sonido y no puede apreciarse con un equipo de medida. Por otra parte se ha observado que el aumento de la presión sonora no se relaciona linealmente con el de la sonoridad o sensación percibida. De forma que un sonido cuya presión sonora sea 100 veces superior a la de otro, no se percibe 100 veces más fuerte. En cambio se ha comprobado que la sonoridad es aproximadamente proporcional al nivel de presión. Esto es válido cuando se comparan las sensaciones producidas por un mismo tipo de ondas de una misma frecuencia, variando sólo su presión sonora, pero no lo es cuando varía el tipo de ondas o su frecuencia. La sonoridad, como sensación que percibimos a través del oído, se mide en sonios. Se introduce la escala de sonoridad, cuya unidad (adimensional) es el sonio, porque aumentos iguales de sonoridad con sonios no corresponden a aumentos iguales del nivel de sonoridad (en fonios). Además la suma de los niveles de sonoridad de tonos puros (fonios) no corresponde al nivel de sonoridad de ambos tonos combinados. Se define el sonio como la sonoridad de un tono puro, de 1KHz y de 40 dB re 20 Paµ , de nivel de presión sonora, lo que corresponde a un nivel de sonoridad de 40 fonios. Es decir que comparando las escalas de nivel de sonoridad (en fonios) y de sonoridad (en sonios) 40 fonios coinciden con 1 sonio, 50 fonios con 2 sonios, etc, de forma que cada vez que el nivel de sonoridad aumenta 10 dB (10 fonios) se duplica la sonoridad, y viceversa. La sonoridad aumenta mucho más rápidamente que el nivel de sonoridad. La escala de sonoridad (en somos) tiene la ventaja de que un sonido considerado doble de fuerte que otro tiene también un valor numérico doble de sonoridad. Dos tonos puros de distinta frecuencia son de igual sonoridad si sus niveles de intensidad están sobre una misma curva isofónica. Su sonoridad viene dada por el nivel, en sonios, de dicha curva a 1 KHz.

Con frecuencia se coloca la escala lineal de sonoridad (en sonios), junto a la escala logarítmica del nivel de sonoridad (en fonios), estando ambas relacionadas por:

40

102P

S−

= (2.4.3.1.1) o bien:

100

40 log( )3

P S= + (2.4.3.1.2)

donde S es la sonoridad y P el nivel de sonoridad. 2.4.3.2.- Clasificación de los sonidos. Ruido: Tipos. Los sonidos se pueden clasificar por su respuesta subjetiva, así los más usuales, como por ejemplo la palabra, pueden considerarse como sonidos, siempre que los niveles de presión sonora que producen no sean excesivos, ya que en este caso se tendrían que denominar ruidos, entendiendo por tal, todo sonido no deseado que interfiere en alguna actividad humana y que es una mezcla compleja de sonidos con frecuencias fundamentales diferentes. Ciertos sonidos agradables se clasifican generalmente como musicales, aunque pueden convertirse en ruido, de acuerdo con la definición anterior. Por tanto, vemos que la diferencia entre sonido agradable y sonido molesto, depende tanto del nivel de presión sonora, como de la respuesta subjetiva. El grado de molestia de un ruido depende principalmente de su nivel de presión sonora, siendo la respuesta subjetiva, dependiente de la naturaleza del sonido

En cualquier lugar, existe ruido procedente de diferentes fuentes, unas próximas y otras lejanas, puede venir reflejado por las superficies, e incluso una parte de él, puede proceder de todas las direcciones. De acuerdo con lo expuesto, el ruido total asociado con un determinado entorno, se llama "ruido ambiental".

El ruido se puede clasificar de diferentes formas, una por ejemplo en función del nivel de presión sonora:

(a).- de elevado nivel de intensidad (nivel de ruido >90 fonios), produce dolor y pérdida de audición, debiendo de eliminarse;

(b).- de nivel de intensidad intermedia (40 fonios < nivel de ruido < 90 fonios), estos ruidos se pueden soportar, aunque son molestos;

(c).- de pequeño nivel de intensidad (nivel de ruido < 40 fonios), no producen trastornos físicos, aunque si pueden ser psicológicos.

El cero absoluto no se obtendrá nunca, y además se debe de evitar, puesto que afecta al sistema nervioso humano. Los ruidos se producen en unos focos sonoros o fuentes (calle, televisor, discoteca, etc), se transmiten a través de un medio (cuerpos sólidos, líquidos, aire), y por último llegan al receptor (un individuo, una comunidad, etc). Se puede decir, que cuando la salida de un foco sonoro se ve influenciada por el medio o el receptor, la impedancia de radiación del foco, ha sido alterada por su entorno, de forma análoga la reacción del receptor depende de las características del medio y de la fuente

Se puede suponer que muchos ruidos complejos, están formados por un gran número de componentes, distribuidas continuamente en el espectro de frecuencias. Es conveniente a veces, emplear el nivel del espectro

de presión acústica PSL , que es el nivel de presión acústica en una banda de 1 Hz de ancho. El nivel de presión

en la banda BANDAL , es el nivel de presión acústica dentro de una banda limitada por dos frecuencias, f2 y f1,

siendo su ancho f2 - f1.

Tipos de ruidos: (1).- "Ruido de fondo", es el ruido circundante, asociado con un entorno dado siendo generalmente una composición de sonidos de muchas fuentes cercanas o lejanas. (2).- "Ruido aleatorio", es una cantidad fluctuante, cuyas amplitudes instantáneas aparecen, como función del tiempo, de acuerdo con una distribución (gaussiana) (Figura 2.4.3.2.1)

Figura 2.4.3.2.1.-Representación gráfica del ruido aleatorio.

(3).- "Ruido blanco", es de naturaleza estadísticamente aleatoria, es decir que tiene igual energía por ancho de banda de frecuencia, sobre una banda total específica. Es decir, si el nivel de presión sonora medido con un analizador, es constante en un amplio margen de frecuencias, se dice que el espectro sonoro es plano, llamando al ruido blanco (Figura 2.4.3.2.2) , dicho de otra forma, un ruido de este tipo es aquel cuya presión sonora cuadrática media es uniforme y continua con la frecuencia. Un ruido blanco puede ser también aleatorio, caracterizado porque las amplitudes instantáneas de sus componentes se distribuyen en el tiempo según la curva de gauss (también llamada distribución normal). Sin embargo el ruido aleatorio, no contiene necesariamente, un espectro plano.

Figura 2.4.3.2.2.-.Representación gráfica del ruido blanco.

(4).- "Ruido continuo constante", es aquel cuyo nivel de presión sonora medido en bandas de octava, no fluctúa a lo largo del tiempo (Figura 2.4.3.2.3).

Figura 2.4.3.2.3.- Representación gráfica del ruido continuo constante.

(5).- "Ruido constante pero intermitente", es análogo al continuo, pero fluctuando en un margen moderado a lo largo del tiempo(Figura 2.4.3.2.4).

Figura 2.4.3.2.4.-Representación gráfica del ruido constante pero intermitente.

(6).- "Ruido fluctuante periódicamente", es análogo al continuo, pero fluctuando periódicamente con el tiempo (Figura 2.4.3.2.5).

Figura 2.4..2.5.-Representación gráfica del ruido fluctuante periódico.

(7).- "Ruido fluctuante no periódico", de características análogas a los anteriores, pero con largas fluctuaciones irregulares no periódicas (Figura 2.4.3.2.6).

Figura 2.4.3.2.6.-Representación gráfica del ruido fluctuante no periódico.

(8).- "Ruido impulsivo repetitivo", es aquel que presenta impulsos repetidos análogos (Figura 2.4.3.2.7).

Figura 2.4.3.2.7.-. Representación gráfica del ruido impulsivo repetitivo.

(9).- "Ruido impulsivo simple", es el que presenta impulsos aislados(Figura 2.4.3.2.8).

Figura 2.4.3.2.8.-Representación gráfica del ruido impulsivo simple.

(10).- "Ruido rosa", es en el que todas las componentes nos dan el mismo nivel subjetivo, es decir es el ruido blanco pero con una pendiente de –3 dB (Figura 2.4.3.2.9).

Figura 2.4.3.2.9.-Representación gráfica del ruido rosa. Este ruido se puede definir como el que tiene igual energía por octava dentro del rango de frecuencias audibles. 2.4.3.3.- Fuentes de ruido. El grado de contaminación ambiental en los grandes centros de población debido al ruido, tiene cada día más transcendencia, por lo que se trata de estudiar y conocer con profundidad las fuentes sonoras y sus características físicas, para disminuir los niveles de ruido que generan, y proteger a las personas de esta lacra de las modernas sociedades, que produce grandes problemas sociales, económicos, psicológicos, etc. Seguidamente pasamos a mencionar algunas de las fuentes de ruido más importantes, que dividimos en dos grandes grupos:

(a).- Fuentes de ruido externas a los edificios, (b).- Fuentes de ruido internas a los edificios.

El conocimiento de estas fuentes nos permitirá saber como se producen los ruidos, y como se propagan, tratando por último de establecer una relación entre las magnitudes físicas de las fuentes sonoras y el grado de molestia que originan. Los valores objetivos de las fuentes sonoras, que se pueden medir son: (a).- Nivel de potencia sonora:

(b).- Nivel de intensidad sonora:

(c).- Nivel de presión sonora:

Por tanto, el conocimiento de estas fuentes de ruido, nos permitirá conseguir que los recintos tengan el ambiente acústico adecuado, que permita que los trabajos que se hagan en los mismos, sean los correctos.

2.4.3.3.1.-Fuentes de ruido externas a la edificación. Para realizar el estudio y el control de los ruidos externos a los edificios, enumeremos seguidamente las diferentes fuentes, empezando por las más importantes. Para tener una idea aproximada de las intensidades del ruido, consideremos los siguientes ejemplos, en un recinto tranquilo el nivel es de 30 o 40 dB; en una calle en un momento de intenso tráfico sería de 70 a 90 dB, y el ruido producido por un martillo neumático sería de 130 dB, estos ejemplos se ven en la figura 2.4.3.3.1.1.

Figura 2.4.3.3.1.1.- Ejemplos de diferentes tipos de ruidos y sus niveles.

(1).- "Ruido debido al tráfico rodado" (Figuras 2.4.3.3.1.2 y 2.4.3.3.1.3): De las diferentes fuentes de ruido la más importante, es la del tráfico rodado, producido por vehículos en movimiento, por medio de su motor, órganos de transmisión, chapa, neumáticos, etc. Una idea de los niveles que se alcanzan, es que la legislación existente en los diferentes países marca unos niveles máximos que no deben superarse, que van desde los 80 a los 90 dB (A) para coches y de 70 a 80 dB (A) para motocicletas.

Figura 2.4.3.3.1.2.- Fuente de ruido externa: tráfico rodado por una vía rápida.

Los niveles anteriores no son producidos por un sólo vehículo, sino por muchos coches de diferentes características (turismos, camiones, furgonetas, etc), con distintas velocidades, y posiciones, etc. Esto conduce a considerar la fuente de ruido con una distribución lineal de potencia por unidad de longitud. La potencia de la fuente sonora, en ausencia de toda limitación sobre la velocidad de los vehículos, es proporcional a la densidad de tráfico, debiendo introducirse correcciones en los cálculos, cuando el porcentaje de tráfico debido a camiones es importante, o bien cuando la vía de circulación tiene pendiente y los vehículos circulan en dirección ascendente, así mismo la velocidad media de los vehículos que circulan por la vía influye sobre el nivel de potencia media producido, efectuándose otras correcciones en función de si son vehículos de turismo, furgonetas, autocares etc, como ejemplo, un coche circulando por una autopista genera un nivel de potencia acústica de 100 dB (re 10-12 W/m2). El nivel de presión sonora media varía con la distancia y debería ser menor de 3 dB, cada vez que se dobla la distancia. Experimentalmente se ha podido comprobar que en terreno llano y libre de obstáculos, la atenuación con la distancia es mayor de 3 dB, esto es consecuencia de una atenuación adicional debida al poder de absorción del suelo, así como a los fenómenos de refracción, difusión, condiciones meteorológicas y a la absorción del aire. El espectro de la energía sonora emitida por una vía rápida, es independiente de la naturaleza del pavimento (adoquines, cemento, asfalto, etc), pero no de su estado. Debido a la absorción del suelo, a medida que nos alejamos, el espectro se modifica.

Figura 2.4.3.3.1.3.- Fuente de ruido externa: camión de retirada de basura. En zona urbana, la presencia continua de edificios a ambos lados de la vía, refuerza el sonido, debido a las reflexiones que se producen entre las fachadas de los edificios. El ancho de la vía, el tipo de fachada, dimensiones de las aceras, etc, permiten obtener unos valores de la variación del nivel de presión sonora con estos parámetros. Se ha comprobado que en vías con edificios a ambos lados, el nivel de presión es sensiblemente independiente de la altura del punto de observación, mientras que cuando los edificios están a un lado de la vía, el nivel de presión disminuye con la altura. Otro tipo de fuente de ruido exterior es la debida a los trenes o como el metro (Figuras 2.4.3.3.1.4 y 2.4.3.3.1.5), aunque existen pocos datos sobre las mismas. El paso de un tren como fuente de ruido consiste, en que el nivel de presión sonora crece rápidamente, y tanto más deprisa, cuanto más cerca de la vía se encuentre el punto de observación, se estabiliza a un valor llamado máximo, aunque con variaciones, disminuyendo más lentamente de lo que creció, a titulo indicativo el paso de un tren produce a 30 m de distancia un nivel que varía entre 80 y 100 dB(A). El ruido generado por esta fuente sonora depende de: (a) sistema de colocación de los raíles y conservación de la vía; (b) de la naturaleza y tipo de material rodante; (c) de la velocidad; (d) de la longitud de los trenes; (e) de la naturaleza del suelo, así como de la altura del punto de observación para las posiciones alejadas.

Figura 2.4.3.3.1.4.- Fuente de ruido externa: Trenes.

Figura 2.4.3.3.1.5.- Fuente de ruido externa: Metro. En el caso del metro debe evitarse tanto el ruido aéreo dentro del túnel, como la propagación de las vibraciones generadas por su paso y transmitidas a las superficie, ya que se pueden crear problemas, como sucede en el caso del Teatro Real de Madrid; un valor indicativo puede ser el de 80 dB(A). (2).- "Ruido de tráfico aéreo" (Figura 2.4.3.3.1.6), los aviones son una fuente de potencia acústica muy importante (en el momento de despegue 100 kilovatios acústicos), y las condiciones de propagación del ruido son muy favorables (espacio sin obstáculos). En las fases de despegue y aterrizaje, es cuando los aviones producen más ruido, ya que la potencia emitida en estos procesos es máxima debido a que los aviones se encuentran en el suelo o muy próximos a él. Cuando los aviones vuelan a gran altura, el ruido que llega a la tierra procedente de los mismos es muy pequeño, como consecuencia de la gran distancia a la que se encuentran. El ruido producido por el paso de un avión depende: a) del intervalo de tiempo durante el que el avión genera el ruido, que emerge del ruido de fondo, o de un valor de referencia seleccionado, b) el máximo valor alcanzado por el nivel de presión sonora del ruido y c) el espectro del ruido obtenido por yuxtaposición de los máximos niveles alcanzados en cada banda en estudio.

Figura 2.4.3.3.1.6.- Fuente de ruido externa: tráfico aéreo, aviones.

En el proceso de despegue de los aviones, se pueden mencionar dos fases, una primera de empuje máximo, y la segunda de empuje reducido. Esto se debe, a que los aviones con el fin de que las molestias producidas por el ruido sean mínimas, en el momento del despegue reducen la potencia exigida a los motores en cuanto las condiciones de seguridad lo permiten, logrando que el nivel de presión se reduzca de 8 a 10 dB en todas las frecuencias. Una vez conocidos los niveles de presión sonora que produce un avión, se pueden predecir características del ruido en los alrededores de los aeropuertos, así como relacionar sus características con las molestias que puede ocasionar el ruido. Todo lo expuesto anteriormente se refiere al vuelo subsónico, ya que si el vuelo es supersónico se produce un "boom" sónico con un gran nivel de ruido que puede originar enormes vibraciones de las edificaciones en el suelo. Como ejemplos de niveles de potencia producida, se puede mencionar que un motor de reacción puede llegar a producir de 160 a 170 dB, un avión cuatrimotor de 140 a 150 dB, un pequeño motor de avión de 120 a 130 dB, etc, siendo el caso más extremo que se puede mencionar el del cohete Saturno, cuyo nivel de potencia en el despegue alcanzó los 195 dB. El valor de pico que puede alcanzarse en el nivel de presión, a bajas frecuencias (entre 125 y 250 Hz), es de unos 115 dB para aviones de hélice, mientras que para aviones a reacción es de unos 120 dB a 125 Hz. También debe considerarse el ruido producido por los barcos en los puertos y zonas próximas (Figura 2.4.3.3.1.7), originados tanto por los motores como por sus sirenas.

Figura 2.4.3.3.1.7.-Fuente de ruido externa: tráfico marítimo.

(3).- "Ruido debido a las actividades industriales" (Figura 2.4.3.3.1.8) son los ruidos producidos por la industria en general, cuyo nivel y espectro sonoro puede ser muy variado, ya que depende tanto del procedimiento industrial en si, como de donde se encuentran situadas las industrias y el tipo de construcción que las contiene, proceso de carga y descarga de mercancías, etc. Este es uno de los motivos por el que los polígonos industriales se han sacado fuera de las poblaciones, con el fin de que estas fuentes de ruido no estuviesen próximas a la zona urbana de viviendas, sobre todo teniendo en cuenta que muchas industrias trabajan las 24 horas del día.

Figura 2.4.3.3.1.8.-Fuentes de ruido externa: actividades industriales. (4).- "Ruido debido a las obras públicas" (Figura 2.4.3.3.1.9), estas fuentes de ruido existen en la construcción, debido principalmente a la maquinaria pesada que se emplea, que produce diferentes tipos de ruido, aunque los más frecuentes son los impulsivos y los continuos de nivel fluctuante, como por ejemplo un gran martillo neumático que da un nivel de potencia acústica de120 dB, taladros, sierras, etc.

Figura 2.4.3.3.1.9.-Fuentes de ruido externa: maquinaria de obras públicas. (5).- "Ruido debido a actividades urbanas comunitarias" (Figura 2.4.3.3.1.10), estos ruidos se deben a que en algunas zonas de una población existen en determinados intervalos de tiempo, concentraciones de personas que producen ruidos de tipo intermitente con variación de niveles, como por ejemplo en mercados, galerías comerciales, teatros, cines, colegios, multicentros, carga y descarga de mercancías, grandes concentraciones deportivas, etc.

Figura 2.4.3.3.1.10.-Fuente de ruido externa: actividades comunitarias, un colegio, un mercado.

(6).- "Ruido debido a los agentes atmosféricos" (Figura 2.4.3.3.1.11), las tormentas son la principal fuente de ruido, con la lluvia, granizo, truenos, etc, que producen bien ruido aéreo, bien ruido de impacto, que en determinadas zonas del país, por sus adversas condiciones climatológicas, tienen una gran importancia, con unos niveles de potencia acústica muy elevados; asimismo el viento genera elevados niveles de ruido.

Figura 2.4.3.3.1.11.- Fuente de ruido externa: agentes atmosféricos, viento, lluvia, tormentas. 2.4.3.3.2.- Fuentes de ruido internas a la edificación. En el hábitat normal de los seres humanos (vivienda), así como en los múltiples recintos que se emplean para diferentes funciones (estudios de grabación, teatros, salas de concierto, emisoras de radio, etc), los seres humanos se comunican a través de la palabra, emitiendo sonidos cuyas características (intensidad y tono) son variables. Las fuentes de ruido internas se deben al empleo de los edificios, así como de sus servicios e instalaciones. El ruido puede ser tanto aéreo como estructural. Al estudiar las fuentes de ruido y sus orígenes, se pueden hacer dos grupos, las propias y las ajenas. El conocimiento de todo esto permite realizar una adecuada distribución en planta y altura de los edificios, así como una distribución general de sus volúmenes. (1).- "Ruido debido a las personas" (Figura 2.4.3.3.2.1), una persona, o un colectivo de personas pueden ser una fuente importante de ruido según en que casos. El nivel de presión que existe en un recinto depende tanto de las características de la persona que habla (potencia acústica), como de las características acústicas y geométricas del local (absorción acústica, tiempo de reverberación, modos propios, etc). Una conversación con un nivel normal puede producir un nivel de potencia acústica de 70 dB.

Figura 2.4.3.3.2.1.- Fuente de ruido interna: reunión de personas hablando.

Esto sólo sucede cuando el nivel de ruido ambiental, es reducido permitiendo la inteligibilidad de la conversación. Si el nivel de ruido de fondo es elevado, para poder entenderse es necesario elevar el nivel de potencia de la voz, por lo que si en un local hay muchas personas hablando simultáneamente se interfieren entre sí, y como consecuencia se eleva la voz. El nivel de presión acústica aumenta en 3 dB en el local, cada vez que se duplica el número de personas que se encuentran hablando simultáneamente en el mismo a partir de un determinado número de personas, denóminandose a esto "efecto coktel". (2) "Ruido de impactos" (Figura 2.4.3.3.2.2), es un ruido típico que se transmite por la estructura y cuyo nivel y espectro en frecuencias dependen del tipo del suelo, como en el caso de pisadas, salto, movimiento de objetos, etc. Otro tipo de ruido de impactos se presenta al golpear las paredes (fijar clavos, etc). Estos ruidos tienen un espectro importante en bajas frecuencias, que se transmiten con facilidad de un local al otro.

Figura 2.4.3.3.2.2.- Fuente interna: impactos.

(3).- "Ruido debido a los aparatos de radio y televisión", (Figura 2.4.3.3.2.3) son ruidos cuyo nivel medio, así como las fluctuaciones del nivel instantáneo, dependen principalmente del tipo de programa que se ve o escucha. Se han realizado estudios estadísticos para valorar la intensidad media que permita una escucha agradable, como dato orientativo, diremos que un aparato de radio a gran volumen produce un nivel de potencia acústica de 100 a 110 dB. En estos ruidos predominan en su espectro las frecuencias bajas y medias.

Figura 2.4.3.3.2.3.- Fuente de ruido interna: aparatos de radio y televisión.

(4).- "Ruido debido a los instrumentos de música" (Figura 2.4.3.3.2.4), en la actualidad estos ruidos son casi tan frecuentes en las viviendas como los anteriores debidos principalmente a los equipos de alta fidelidad, pudiendo alcanzar niveles de potencia acústica superiores a los 100 dB. Con relación a los instrumentos musicales más corrientes (de cuerda o viento), pueden generar niveles, como por ejemplo un piano o la tuba de 110 a 120 dB en niveles eficaces de pico, en intervalos de un octavo de segundo en la gama de frecuencias comprendidas entre 50 y 1.500 Hz, otro ejemplo puede ser el de un órgano de tubos o bien una orquesta de 75 instrumentos que produce un nivel de potencia acústica de 130 a 140 dB de niveles eficaces de pico en un intervalo de un octavo de segundo.

Figura 2.4.3.3.2.4.- Fuente de ruido interna: equipos musicales.

(5.-) "Ruido debido a los aparatos electrodomésticos" (Figura 2.4.3.3.2.5), la mayoría de estos aparatos producen ruido aéreo y estructural (propagación a través del aire, que es el más importante, y propagación por los sólidos, debido a su contacto con paredes y suelo), con un espectro en frecuencias en el que predominan las frecuencias medias y bajas.

Figura 2.4.3.3.2.5.- Fuente de ruido interna: aparatos electrodomésticos.

Las fuentes más importantes son los lavavajillas, lavadoras, con sus procesos de carga y descarga de agua, nivelado de precisión inadecuado de los electrodomésticos, etc. Los ventiladores pueden producir niveles de potencia acústica de 90 a 100 dB, siendo los electrodomésticos menos ruidosos los frigoríficos.

(6).- "Ruido debido a las instalaciones de fontanería" (Figura 2.4.3.3.2.6), son una fuente importante de ruido, tanto en los edificios públicos, como privados, ya que el ruido además de producirse en los sistemas de tuberías se transmite a través de las mismas a toda la estructura (por la canalización y el fluido). Su control es difícil ya que se puede originar en muchos sitios, propagándose por la estructura a través de un complejo mecanismo. Las canalizaciones son unas vías excelentes para transmitir sus propios ruidos, ya que el flujo de líquidos en tuberias puede ser laminar y turbulento, siendo en este último caso el movimiento del fluido irregular.

Figura 2.4.3.3.2.6.- Fuente de ruido interna: instalaciones de fontanería.

El que exista un tipo u otro de régimen, va a depender del diámetro de la tuberia, de la densidad del fluido, de la viscosidad absoluta, y por último de la velocidad del flujo. Por ejemplo, cuando se alcanzan velocidades

superiores a 3 ms

, el régimen es turbulento debido a un diseño incorrecto de las tuberías o de la forma de su

sujeción, generando mayores niveles de ruido. Otra importante fuente de ruido en estas instalaciones son los orificios (grifos), aumentando el ruido que producen, a medida que aumenta la presión y la velocidad, en función de que las válvulas se encuentren total o parcialmente abiertas originando el fenómeno de la cavitación, que se presenta a velocidades bastante críticas y de difícil predicción. El ruido debido a la cavitación aumenta con la frecuencia. El ruido intenso agudo denominado golpe de ariete, se produce cuando se interrumpe bruscamente un flujo estacionario en un sistema de distribución de líquidos, por ejemplo al cerrar una válvula rápidamente, este ruido se puede eliminar empleando elementos de expansión. A veces el ruido en sistemas de tuberías se origina en los equipos giratorios, como las bombas, el ruido debido a estas fuentes contiene la mayoría de tonos puros asociados con la velocidad de rotación de la bomba o motor. Los métodos más frecuentes de reducción de estos ruidos, son el empleo de equipos amortiguadores, el uso de conexiones flexibles, soportes aislantes, equipos absorbentes de golpes, desacoplamientos de elementos, revestimientos y fundas de las paredes de las tuberías. Los ruidos de llenado y vaciado de cisternas, son importantes fuentes de ruido. Haciéndose más intenso a medida que el flujo disminuye por la subida del flotador. (7).- "Ruido debido a instalaciones de calefacción" (Figura 2.4.3.3.2.7), las calderas y los quemadores, son las fuentes más importantes de producción y radiación de ruidos, pudiéndose oscilar niveles elevados en el recinto en el que se encuentran situados, con un espectro rico en bajas frecuencias. Estos ruidos, pueden ser de breve duración (golpes de puertas de calderas, etc) o de larga duración en el tiempo (quemadores, etc). En las calefacciones de tipo individual (estufas transportables, fijas, etc) se debe impedir la propagación del ruido a través de sólidos (paredes, suelos) mediante soportes amortiguadores. Los radiadores eléctricos, originan sistemas vibrantes mecánicos resonantes, produciendo ruidos a frecuencias discretas que se transmiten a los parámetros a través de los soportes de sujección, por lo que estos deben ser elásticos.

Figura 2.4.3.3.2.7.- Fuente de ruido interna: instalaciones de calefacción.

La calefacción por pisos, debe tener las calderas aisladas de la estructura del suelo, no sujetándose el resto de la instalación a las paredes de separación entre viviendas. En los sistemas de calefacción central, como mejor se evita la propagación de ruidos es montando la caldera sobre unos cimientos con aislamiento a ruido estructural, siempre que los mismos estén en comunicación con el edificio, para el aislamiento a ruido aéreo, se suelen construir paredes y suelos dobles. (8).- "Ruido debido a los ascensores" (Figura 2.4.3.3.2.8), las principales fuentes de ruido son las debidas a los motores de accionamiento, el mando eléctrico, los carriles-guías y las puertas del ascensor. En la maquinaria de accionamiento los ruidos se producen por el motor eléctrico, los engranajes, cojinetes de las poleas y en la conducción del cable. Las máquinas se suelen situar junto a la caja del ascensor, sobre un soporte elástico, con conexiones de tubos y cables no rígidos, el espectro de frecuencias, es rico a las bajas frecuencias.

Figura 2.4.3.3.2.8.- Fuente de ruido interna: ascensores, cabinas, cables y caja del ascensor.

Los aparatos de mando, molestan debido a los golpes del relé, pudiendo evitarse montando el aparato de mando, al lado de la maquinaria de accionamiento en los cimientos, o mediante cualquier sistema que los aisle de las vibraciones. Los ruidos de deslizamiento de los carriles de conducción de la cabina, se pueden evitar, empleando ruedas de transporte con goma. Los ruidos debidos a las puertas se evitan haciendo éstas correderas en vez de los de dos hojas. La propagación del sonido por el aire en la caja del ascensor, se evita poniendo material absorbente en las paredes interiores de la caja. (9).- "Ruido debido a las instalaciones de vertederos de basura" (Figura 2.4.3.3.2.9), son fuentes de ruido aéreo y estructural de tipo esporádico, debiendo colocarse lejos de los recintos de bajo nivel de ruido, y con la caja de caída independiente del edificio propiamente dicho, por lo que se le aislará del ruido que se transmite por la estructura. En el diseño de la caja se emplearán materiales de poca resonancia con las compuertas de vertido aisladas de la estructura, mediante juntas elásticas y cierre a presión.

Figura 2.4.3.3.2.9.- Fuente de ruido interna: equipo de vertederos de basuras. (10).- "Ruido debido a instalaciones de ventilación" (Figura2.4.3.3.2.10), es debido a la transmisión a través de los conductos de ventilación de cuartos de baño y cocinas, del ruido aéreo entre distintos locales, e incluso de inmisión de ruido exterior, debiendo diseñarse de tal manera que permitan una separación acústica correcta.

Figura 2.4.3.3.2.10.- Fuente de ruido interna: instalaciones de ventilación.

(11).- "Ruido debido a las instalaciones de climatización" (Figura 2.4.3.3.2.11), estos sistemas facilitan la propagación de ruidos y vibraciones, desde la maquinaria, a los diferentes recintos, a través de los conductos, por lo que éstos deben tener recubiertas, sus superficies interiores con materiales absorbentes acústicos. El número de rejillas y difusores así como su diseño son una fuente adicional de ruido, por lo que su diseño aerodinámico debe cuidarse de una forma especial. En los acondicionadores de aire de tipo unitario, en su espectro de frecuencias, predominan las bajas frecuenciasdebiendo estar aislados correctamente de la estructura para evitar la transmisión de estas frecuencias.

Figura 2.4.3.3.2.11.- Fuente de ruido interna: instalaciones de climatización.

(12) "Ruido debido a las instalaciones eléctricas" (Figura 2.4.3.3.2.12), los sistemas de iluminación con sus reactancias interruptores, relés de conmutación, etc, son una de las principales fuentes de ruido, pudiendo alcanzarse niveles de presión acústica molestos, ya que emiten de una forma continua, frecuencias discretas que son amplificadas por objetos de montaje y de mantenimiento. Los relés producen ruidos impulsivos, que alcanzan elevados niveles, debiendo montarse sobre soportes elásticos y llevando un revestimiento interior de material absorbente. Si dentro de los edificios existen centros de transformación, éstos son una importantísima fuente de ruido y vibraciones, por lo que los locales en los que se encuentran situados deben tener un adecuado tratamiento acústico.

Figura 2.4.3.3.2.12.- Fuente de ruido interna: instalaciones eléctricas.

(13).- "Ruido debido a otras fuentes" (Figura 2.4.3.3.2.13), en este grupo se puede englobar el debido a los animales domésticos, así como cualquier otro que no esté mencionado en los puntos anteriores.

Figura 2.4.3.3.2.13.- Fuente de ruido interna: animales domésticos. 2.4.4.- Efectos del ruido sobre los seres humanos. Debido a los efectos fisiológicos y psicológicos, el ruido es una importante fuente de molestias en las sociedades industriales (aceleración del ritmo cardíaco, modificación del ritmo respiratorio, variaciones de la presión arterial, etc). El ruido crea una perturbación cuyas consecuencias pueden ser muy variadas (timbre de llamada a una puerta, claxón de un coche, etc).

Tabla 2.4.4.1.- Valores indicativos del índice PSIL.

PSIL incluida la banda de 4

kHz

Distancia máxima a la que se considera

satisfactoriamente inteligible una conversación normal

(m)

Distancia máxima a la que se considera

satisfactoriamente inteligible una

conversación en voz muy alta (m)

35 40 45 50 55 60 65 70

7,5 4,2 2,3 1,3 0,75 0,42 0,25 0,13

15 8,4 4,6 2,6 1,5 0,85 0,50 0,26

Si el mismo ruido se repite con regularidad, su efecto sobre diferentes personas será completamente distinto, así una persona tranquila no le prestará atención, mientras que una persona nerviosa no podrá soportar el ruido, debido a sus efectos psicológicos. Entre estos dos casos extremos existen una gran variedad de situaciones que dependen tanto de las personas, como del ruido que soportan. La reacción de un colectivo de personas ante el ruido se debe, bien a las molestias reales sufridas por la mayoría, o por las experimentadas por una minoría muy activa, sensibilizada ante el problema. El nivel a partir del cual se puede provocar esta reacción es muy variado, existiendo legislación internacional y nacional, que impone unos valores que no deben sobrepasarse para que no se planteen problemas.

Un ruido de espectro amplio y regular, sin tonos puros acentuados y de nivel constante, es aceptado en general, favoreciendo por ejemplo el sueño. Si al mismo ruido se le superponen tonos puros con elevados niveles de presión, el nuevo ruido se soporta peor ya que los tonos puros son irritantes, y ello tanto más cuanto más elevada es su frecuencia. Si en lugar de ser rentable, el ruido presenta una intensidad de espectro muy fluctuante, debido a sus súbitas modificaciones, capta la atención de las personas que lo escuchan lo que no siempre se desea. La medida de ciertos parámetros fisiológicos puede en determinadas situaciones (en periodos de sueño), permitir apreciar la importancia de las perturbaciones ocasionadas por el ruido, sin que por ello sea fácil relacionar estos resultados, con los de un cuestionario sobre las molestias. Sea cual sea el tipo de prueba que se emplee, la dispersión de los resultados que se observan sobre un número determinado de personas sometidas al mismo ruido, es siempre grande, ya que por una parte ciertas personas no se sienten molestas en absoluto, mientas que otras lo son profundamente, por otro lado los parámetros fisiológicos de algunas personas varían poco, mientras que las de otros varían mucho. Por lo anteriormente expuesto, no es de extrañar que se encuentren muchas dificultades para predecir el grado de molestias causadas a una o varias personas, situadas en unas determinadas condiciones, o para saber si verdaderamente tienen razón al quejarse de un ruido determinado.

Tabla 2.4.4.2.-Niveles sonoros continuos equivalentes EQL de inmisión de ruido aéreo que no deben

sobrepasarse en los locales.

Nivel Leq máximo de inmisión recomendado en dBA

Tipo de edificio Local

Durante el día (8-22 h)

Durante la noche (22-8 h)

Residencial privado Residencial público Administrativo y de oficinas Sanitario Docente sanitario

Estancias Dormitorios Servicio Zonas comunes Zonas de estancia Dormitorios Servicios Zonas comunes Despachos profesionales Oficinas Zonas comunes Zonas de estancia Dormitorios Zonas comunes Aulas Sala de lectura Zonas comunes

45 40 50 50 45 40 50 50 40 45 50 45 30 50 40 35 50

40 30 - - 30 - - - - - - - 25 - - - -

Cuando se desea conocer el grado de correlación que puede existir entre las características físicas de un ruido y las molestias que ocasiona, es ventajoso poder caracterizar al ruido por un sólo parámetro. Esto nos conduce a estudiar por separado los efectos de diferentes tipos de ruidos (tráfico rodado, aéreo etc). La razón principal de estudiar estos ruidos, es que son particularmente molestos, por lo que es necesario conocerlos con profundidad, para poder realizar un buen trabajo, facilitando la búsqueda de una relación entre molestia y ruido.

Tabla 2.4.4.3.- Vibraciones máximas que se recomienda no sobrepasar en los locales.

Area

Valor máximo recomendado de k

Area de reposo durante la noche................................ Area de vivienda.........................................................

0,1 5

Cuando se desea comparar entre si ruidos de distintas estructuras el problema se complica, puesto que es necesario buscar un índice de valoración del ruido que tenga en cuenta la influencia de las diferencias de estructura. Las molestias que produce el ruido de tráfico sobre las personas, dependen de la intensidad media del ruido, de la importancia de sus fluctuaciones, así como de su espectro en frecuencias. En vías de circulación rápida, la intensidad media del ruido y las molestias están relacionadas, variando el grado de molestias, según que las viviendas estén situadas de una forma paralela o perpendicular a la vía de circulación. La audición de un determinado sonido lleva consigo, para los sonidos de igual frecuencia y frecuencias próximas, una disminución temporal de la sensibilidad, con la elevación del umbral de audibilidad, tanto más señalada si esta fatiga ha sido provocada por un sonido más intenso y duradero. Se produce la pérdida de la percepción de las altas frecuencias, como resultado de la vejez, pero esta pérdida no es muy molesta, ya que estas frecuencias no son las de los sonidos fundamentales de la voz humana, ni de los instrumentos musicales. Las verdaderas sorderas tienen caracteres diversos, apareciendo en las curvas del umbral de sensibilidad que se determinan mediante un audiómetro. Los audiogramas se trazan normalmente de forma que queden indicadas las deficiencias de audibilidad a las diferentes frecuencias, expresadas en dB. El examen audiométrico puede completarse con medidas del umbral diferencial, para niveles sonoros más o menos altos, buscando los casos en los que la sensibilidad insuficiente para los niveles bajos, se vuelva a hacer normal para altas intensidades, mediante la determinación de porcentajes de los sonidos vocales que se perciben correctamente. Las sorderas de percepción debidas a una afección del oído interno o del sistema nervioso auditivo, son localizadas frecuentemente en una determinada banda de frecuencias, acusándose por una fatiga prolongada que produzca algunas alteraciones de la membrana basilar. Las sorderas de transmisión pueden deberse a una obturación de la trompa de Eustaquio o a una esclerosis de la cadena de huesecillos, afectando a la conducción ósea. Como bien sabemos existen aparatos de prótesis que solucionan algunos tipos de sordera, componiéndose estos aparatos principalmente, de un micrófono que recibe los sonidos, de un amplificador electrónico con filtros, y de un emisor telefónico situado en el oído. Este equipo debe ser tan manejable y pequeño como sea posible, teniendo en función de la frecuencia, una selectividad ajustada con mucho cuidado, al tipo de sordera al que está destinado. Dentro del campo de la audición, juega un papel muy importante el ruido, ya que es un factor integrante del ambiente acústico en la vida moderna. Este ruido incide sobre las personas de una forma casi permanente, a lo largo de la jornada laboral, estando expuesto al campo directo procedente de la fuente sonora ruidosa e incluso al campo reverberante del recinto de trabajo.

2.4.5.- Acondicionamiento acústico. Absorción acústica 2.4.5.1.- Importancia del acondicionamiento acústico. El acondicionamiento acústico de edificaciones tiene su fundamento en dos premisas: los efectos del ruido en el hombre y el grado de desarrollo de los materiales y técnicas de acondicionamiento. Los efectos del ruido en el hombre, no deseados (recuérdese que es frecuente definir el ruido como un sonido no deseado), son muy variados y van desde la simple molestia derivada del enmascaramiento de una conversación hasta enfermedades y lesiones traumáticas pasando por fatiga y descenso del rendimiento de las personas. Por ello se comprende fácilmente el interés por desarrollar los medios para eliminar, o al menos reducir en el máximo grado estos efectos y poner en práctica las estrategias más convenientes: lucha contra el ruido. En los edificios, estos dos aspectos adquieren una gran importancia al ser un ambiente en que el hombre pasa la mayor parte de su vida. La lucha contra el ruido implica una concienciación del individuo en el sentido de que el ruido no es un mal que hay que aguantar pasivamente, sino que se dispone de conocimientos y soluciones constructivas para minimizar sus efectos. Hay pues que llevarlas a término y esto, por razones de economía y eficacia, conviene hacerlo desde el proyecto del edificio (no mediante parches posteriores), enmarcado en una buena planificación urbana. En lo que sigue analizaremos los fenómenos acústicos subyacentes y los métodos y técnicas del acondicionamiento acústico, desde la perspectiva del estatus de nuestro país y de la normativa y niveles exigibles vigentes. 2.4.5.2.- Perturbaciones acústicas. Fuentes de ruido. 2.4.5.2.1.- Generalidades. Las perturbaciones acústicas encontradas en las edificaciones son muy variadas. Un punto de vista interesante clasifica los ruidos en dos grandes grupos: ruidos originados en el aire y ruidos originados en los sólidos. En el argot acústico corresponden respectivamente a ruidos aéreos y ruidos estructurales. Esta clasificación que atiende al medio en que aparece primero la perturbación acústica es muy importante desde el punto de vista técnico pues está en relación directa con los tratamientos y procedimientos de reducción del ruido. Las fuentes de ruido con incidencia en los edificios son frecuentemente causa de ruidos aéreos y ruidos estructurales. Sólo en algunos casos son causa exclusiva de un solo tipo de ruido. Un ejemplo típico es la voz que produce perturbaciones exclusivamente en el aire. Otro ejemplo es el ruido de aviones (subsónicos) sobrevolando edificaciones. Casi imposible es citar una fuente neta de ruidos estructurales pues a la perturbación acústica en el medio sólido se suma, en el punto de excitación, una emisión por vía aérea importante. Pensemos por ejemplo en electrodomésticos como picadoras, aspiradoras, etc.; en aparatos de saneamiento como cisternas, grifos, etc.; en el ruido de pisadas, etc. De los tres métodos generales de actuación en el control de ruido, reducción en la fuente, en el camino de propagación y en el receptor, el control de ruido en los edificios, considerado globalmente, es un caso típico de actuación en el camino de propagación. Reducir el ruido externo, como tráfico rodado o de aviones, implica interponer elementos de construcción tales como fachadas y cubiertas con la suficiente capacidad aislante. Reducir los ruidos de pisadas implica interponer entre los pies y los recintos de los usuarios elementos de amortiguación de impactos y forjados con propiedades de aislamiento acústico adecuadas. Un último mecanismo de control del ruido en edificios consiste, prescindiendo del uso de protectores auditivos, en el tratamiento interior del recinto donde se sitúa el receptor. Es la denominada acústica de recintos en donde los conceptos de absorción acústica y reverberación cobran toda su importancia. Las vibraciones como tales, pueden ser también causa de molestias para el individuo, al captarlas a través de los puntos de contacto con el medio sólido, en las posiciones habituales en los edificios: de pié, sentado y tumbado.

Las vibraciones y el ruido estructural van íntimamente ligados, con la salvedad de que restringimos el nombre de vibraciones para las perturbaciones del medio sólido o parte de las mismas no transformadas en ruido. Los procedimientos de reducción y control no difieren substancialmente de los correspondientes al ruido estructural y los trataremos conjuntamente. Resumiendo, hay que conocer la naturaleza de los ruidos y de sus fuentes productoras así como de los procesos físicos de propagación del sonido en el aire y en los elementos de la edificación para alcanzar unos niveles de confort acústico imprescindibles en el interior de los edificios. 2.4.5.2.2.- Control de ruidos aéreos. Conforme a lo indicado, se denominan ruidos aéreos a los residentes en el aire bien porque hayan sido generados en su seno directamente o bien porque hayan sido transmitidos al mismo por paredes y otros elementos de los edificios. Los mecanismos de propagación y los procedimientos para su reducción y acondicionamiento son análogos en ambos casos. La norma NBE-CA-88 del Ministerio de Fomento, semejante a las normas de otros países, desarrolla una línea exigencial para los elementos componentes de los edificios, admitiendo que su integración y vertebración en el edificio completo es tal que las condiciones finales resultantes procuren un ambiente acústico satisfactorio. En términos generales se puede decir que es menos restrictiva que las normas de los países más desarrollados de Europa. Utiliza índices globales de valoración del aislamiento acústico en dBA, en la línea de la normativa francesa, y algo diferentes de los índices globales de otros países más en consonancia con las normas ISO, pero con los que se pueden correlacionar. 2.4.5.3.- Acondicionamiento acústico por absorción. 2.4.5.3.1.- Absorción acústica. En igualdad de circunstancias, mismas fuentes acústicas, volumen y aislamientos, el campo acústico en el interior de un recinto es función de la absorción acústica. Bajo la denominación absorción acústica hay dos conceptos distintos que hay que distinguir ya que son causa de muchos errores en el diseño y de fracasos en la realización de soluciones a problemas específicos. Un primer concepto es la absorción en el seno del aire, (en general en el seno de un fluido o de un sólido): la densidad de energía disminuye al propagarse la perturbación acústica debido a procesos viscoelásticos de degradación y moleculares, de relajación. Afecta por igual en todos los puntos del volumen. Al ser el medio homogéneo, y por tanto la velocidad constante, se puede admitir que la absorción acústica es función del tiempo o de la distancia recorrida. Es frecuente expresarla por medio de un coeficiente m , con dimensiones de 1m− , o en decibelios de reducción del nivel de intensidad por unidad de distancia recorrida. Es poco importante en recintos de pequeñas dimensiones: a las frecuencias de interés, en la acústica de edificios, prácticamente despreciable. En la figura 2.4.5.3.1.1, se da m a 20 °C para distintas frecuencias.

Figura 2.4.5.3.1.1.- Coeficiente de atenuación m

El segundo concepto, que es el que nos interesa en acústica de edificios, se refiere al coeficiente de absorción acústica, que es la fracción de energía no reflejada por una superficie (generalmente las paredes, suelo y techo) o por un objeto en relación a la energía incidente. (No hace pues mención de la disipación en el seno del material). Es un concepto relativo visto desde el interior del recinto o desde el seno del aire en relación a las fronteras que lo limitan, considerando como tales también los objetos interiores. Es importante señalar que los tratamientos superficiales tienen un comportamiento muy variable según el trasdós y cómo estén aplicados. Un tablero perforado colocado directamente contra una pared densa es acústicamente neutro mientras que separado unos cuantos centímetros de la misma puede resultar un poderoso absorbente acústico a frecuencias medias (500 - 2000 Hz). En la figura 2.4.5.3.1.2 aparecen dos medios 1 y 2 cuyas impedancias son, respectivamente, Z1 y Z2. Consideramos una onda incidente «i» que va del medio 1 al 2. Al llegar al límite, parte de la energía sonora se refleja mediante una onda reflejada «r», y otra parte se transmite al medio 2 mediante una onda transmitida «t».Se define:

Factor (o coeficiente) de transmisión: 2

1 2

2= =

+t

i

P ZtP Z Z

Factor (o coeficiente) de reflexión 2 1

1 2

−= =

+r

i

P Z Zr

P Z Z

Esta última ecuación nos indica que cuanto mayor sea la diferencia entre Z1 y Z2, la reflexión será mayor y, por tanto, existirá una elevada amortiguación del sonido. Por ejemplo: si Z1 es pequeño, como en el caso del aire, se elegirá para una buena amortiguación un Z2 grande.

Por el contrario, si Z1 es grande, como en el caso del agua y de los sólidos, se elegirá una materia de impedancia Z2 pequeña. Así, siempre que se trata de lograr un gran factor de reflexión hay que interponer en el camino del sonido un medio cuya impedancia Z sea lo mas diferente posible a la del medio que conduce el sonido. Por lo tanto, es lógico tratar por un lado el aislamiento del sonido en el aire u otro medio gaseoso (baja impedancia) y, por otro, el aislamiento en sólidos (alta impedancia). Generalmente, en lugar del factor de reflexión r se emplea el grado de absorción ( )α , que se define como la

fracción de energía de onda incidente que no es reflejada. Como la energía es proporcional al cuadrado de la presión sonora, entonces se puede escribir:

21 rα = −

Para hacerse una idea, veamos un ejemplo: el grado de absorción de paredes sin revestir, empleando materiales de construcción usuales, es, en general, menor del 5% (α < 0.05) (imaginarse una habitación vacía). Además, si tenemos presente que con un grado de absorción del 10% (α = 0.1) son necesarias mas de 20 reflexiones para que la energía de una señal sonora se reduzca en unos 10 dB, es decir, a una décima parte, esta claro que la naturaleza de las paredes juega un papel decisivo en la intensidad del interior de un recinto.

Figura 2.4.5.3.1.2.- Reflexión y absorción del sonido.

Conocido el coeficiente de absorción sonoro iα de las diferentes superficies de un recinto, de áreas respectivas

s;, se calcula la absorción acústica total mediante la fórmula: i i

i

A Sα=∑ (2.4.5.3.1.1)

Extendida la sumatoria a todas las superficies distintas. Al ser iα un coeficiente adimensional, A tiene las

dimensiones de un área y se expresa en m2. El resultado sería equivalente al obtenido mediante un coeficiente de absorción sonoro medio que se definiría

1

i i

i

SS

α α= ∑ (2.4.5.3.1.2)

siendo: i

i

S S=∑ , el área total del recinto.

Cuando se trata de objetos, difícilmente asimilables a superficies planas, tales como personas, butacas, etc., se usa el concepto de área de absorción sonora equivalente que es el área de un absorbente, que, con un coeficiente de absorción acústico unidad, produce la misma absorción total. 2.4.5.3.2.- Campos acústicos directo y reverberante. Reducción del ruido por absorción acústica. La cuantía de la absorción acústica total en un recinto determina el nivel sonoro en el mismo, supuestas iguales las restantes características. Para evaluar esta contribución hay que considerar que el nivel sonoro estacionario, en un recinto, se compone de dos sumandos: uno debido al sonido directo y el otro al sonido procedente de las sucesivas reflexiones en las fronteras o paredes (sonido reverberante). Se expresa mediante la siguiente fórmula

para el nivel de presión acústica media ( )PL :

2

410log

4 4P W

QL L

r A mVπ = + + +

(2.4.5.3.2.1)

en donde: WL =Nivel de potencia de la fuente acústica (bien interior o bien equivalente a la energía inyectada a través de

las paredes); Q = Factor de directividad de la fuente (igual a 1 para fuentes omnidireccionales); R = Distancia desde el punto de observación hasta la fuente; A y V = Absorción acústica en m 2 y el volumen, en m3 , del recinto, respectivamente. m = Atenuación en el aire en 1m− .

El sumando 4 m V es pequeño comparado con A, para las frecuencias y volúmenes de los recintos usuales en los edificios (a excepción de grandes auditorios). El primer sumando del paréntesis corresponde al sonido directo y el segundo al reverberante. En la figura 2.4.5.3.2.1 aparece representada la importancia relativa de ambos términos para distintos valores de la

absorción acústica total 4TA A mV= + . Para absorciones no muy importantes el sonido reverberante es

preponderante ya a distancias pequeñas y en cualquier caso para distancias superiores al radio acústico de la sala dado por

1

4T

H

QAr

π= (2.4.5.3.2.2)

Otra conclusión importante desde el punto de vista práctico es que la reducción del nivel sonoro por absorción acústica, en un recinto, es bastante limitada ya que, en la zona más favorable, la de predominio de la energía reverberante, y conforme a la fórmula anterior viene dada por:

10log 1 TP

T

AL

A

∆∆ = +

(2.4.5.3.2.3)

Una duplicación de la absorción acústica ( )T TA A∆ = produce una reducción de sólo 3 dB, en el nivel de presión

acústica. Además esta duplicación de absorción acústica puede aplicarse pocas veces al tener, en cualquier caso, valores de AT difícilmente inferiores a 0.1 del máximo, para un conjunto de absorción acústica unidad. Un límite práctico es 10 dB partiendo de recintos con paredes altamente reflectantes, que se reducen a 6 dB, en las situaciones habituales más favorables.

Figura 2.4.5.3.2.1. Sonido directo y sonido reverberante en recintos.

2.4.5.3.3.- Reverberación. La importancia de la absorción acústica se manifiesta sobre todo en el control de la reverberación de un recinto, magnitud que condiciona la inteligibilidad de la palabra y la calidad de la escucha de la música. Existen criterios de valores óptimos de la reverberación, en función del volumen del recinto, tanto para la palabra como para distintos tipos de música. La reverberación es el fenómeno de la persistencia del sonido en un punto determinado del interior de un recinto, debido a las reflexiones sucesivas en los cerramientos del mismo (Figura 2.4.5.3.3.1)

Figura 2.4.5.3.3.1.- Fenómeno de la reverberación.

El tiempo de reverberación, cuyo símbolo es T, es el tiempo en el que la presión acústica se reduce a la milésima parte de su valor inicial (tiempo que tarda en reducirse el nivel de presión en 60 dB) una vez cesada la emisión de la fuente sonora. En general, es función de la frecuencia. Para medir la reverberación se emplea la magnitud tiempo de reverberación. Se define este como el tiempo necesario para que la intensidad acústica de un sonido, inicialmente estacionario, en un recinto se reduzca a una millonésima parte de su valor inicial, contando a partir del instante en que cesa su emisión. Es equivalente a considerar una reducción de 60 dB, del nivel de presión acústica o del nivel de intensidad acústica. Para recintos altamente difusos en que la absorción acústica varía poco de unas superficies a otras y no es excesivamente elevada, una buena aproximación del tiempo de reverberación viene dada por la fórmula de Sabine

( )0.163 0.163

4T i i

i

V VT

A S mVα= =

+∑ (2.4.5.3.3.1)

en donde V es el volumen del recinto en m3 y iα el coeficiente de absorción acústica de la superficie iS , medida

ésta en m2. Para otras condiciones de menor difusión, mayor absorción y/o distribución desigual de absorbentes, existen otras fórmulas debidas aEyring, Millington, Kuttruff, etc. Ateniéndonos a la NBE-CA-88, admitiremos válida la fórmula de Sabine en todas las situaciones de los edificios. La fórmula de Eyring para el tiempo de reverberación, solo es aplicable cuando los coeficientes de absorción sonora son de valores numéricos parecidos para todas las superficies límites, siendo:

Las pérdidas de energía sonora en un recinto, debidas al aire, sólo tienen influencia a altas frecuencias (2.000-4.000 Hz), y en recintos de gran volumen (superior a 5.000 m3). Luego para recintos pequeños y frecuencias inferiores a 2.000 Hz, se puede despreciar el término 4mV. Cuando la variedad de materiales en el recinto es grande, y la diferencia entre los valores de los coeficientes de absorción también, la mayor aproximación al tiempo de reverberación se obtiene empleando la fórmula de Millington-Sette:

donde Si es el área del material iésimo y ai el coeficiente de absorción de dicho material. El tiempo de reverberación depende además de la forma del recinto, de las posiciones de la fuente sonora y de los materiales absorbentes, no siendo constante para todas las frecuencias, ya que la absorción tanto en el aire como en las superficies interiores, depende de la frecuencia. Generalmente, con fines prácticos, los cálculos del tiempo de reverberación se hacen en octavas para frecuencias de 125, 250, 500, 1.000, 2.000 y 4.000 Hz, a las que los fabricantes facilitan los coeficientes de absorción de sus productos.

Se denomina tiempo de reverberación resultante rT al que tiene un recinto secundario cuando está acoplado

electroacústicamente con un recinto primario. Se define como tiempo óptimo de reverberación opT al que

proporciona la mejor calidad del sonido en un recinto, pudiéndose determinar solo por métodos experimentales, y dependiendo: del uso del recinto, de sus dimensiones, de la naturaleza de la fuente sonora, del tipo de obra

musical y de las frecuencias sonoras. Se llama tiempo de reverberación equivalente eqT , al que corresponde a la

percepción subjetiva. Esta reverberación tiene una importancia especial en la determinación de la influencia de las condiciones acústicas de un local para grabación mediante micrófonos, como resultado de la distancia entre la fuente y el micrófono, así como de la direccionalidad del mismo.

Se define como tiempo de reverberación efectivo efT a la suma de los tiempos de las secciones

correspondientes a la primera 1T y a la segunda 2T etapas de caída de la energía sonora, debidas la primera a

los rayos reflejados de primero y segundo orden de reflexión, y la segunda a los rayos reflejados de orden superior. Desde el punto de vista de medidas experimentales, las mismas se basarán en el Proyecto de Norma Española PNE 74043 de 1980 titulado "Medida del tiempo de reverberación de auditorios" análoga a la Norma Internacional ISO 3382 de 1975. En esta norma se trata en concreto el tema de los locales de grabación sonora en sus puntos 2.2b sobre estados de ocupación, así como en el 3.2 sobre auditorios ocupados y en estudio.

Figura 2.4.5.3.3.2.- Variación del tiempo de reverberación con el volumen en recintos considerados con buena acústica, a frecuencias medias para: (1) música religiosa; (2) salas de concierto para música orquestal; (3) salas de concierto para música ligera; (4) estudios de concierto; (5) salas de baile; (6) teatros de ópera; (7) auditorios para la palabra; (8) cines y salas de conferencias, (9) estudios de televisión y (10) estudios de radio. El tiempo de reverberación es el principal criterio para evaluar el comportamiento acústico de un recinto, aunque no el único. En función del empleo que tenga un local, deberá ser el valor de su tiempo de reverberación, así como su variación en función de la frecuencia (Figura 2.4.5.3.3.2). En el local receptor, si existe una reverberación elevada, el valor del nivel acústico L2 es mayor que el que cabria esperar debido al aislamiento producido por la pared, con lo que el aislamiento acústico se reduce. Lo contrario ocurrirá en el caso de elevada absorción: baja reverberación.

En la figura 2.4.5.3.3.3 se dan los tiempos de reverberación óptimos en función del volumen, para la palabra y distintos tipos de música.

Figura 2.4.5.3.3.2.- Tiempo óptimo de reverberación 2.4.5.3.4.- Materiales absorbentes. El coeficiente de absorción acústica es función de la frecuencia, (también del ángulo de incidencia). Por ello conviene conocer los diferentes tipos de materiales y su eficacia absorbente, en función de la frecuencia, en el intervalo de frecuencias de interés en la edificación que comprende las bandas de octava, con frecuencias centrales de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz; usualmente los datos se suministran en los 18 tercios de octava correspondientes. Adicionalmente y sólo con fines orientativos se puede especificar su valor a 500 Hz, o preferiblemente mediante el coeficiente de reducción de ruido: NRC, definido como la media aritmética de los coeficientes de absorción acústica a 250, 500, 1k y 2 kHz. Existe además una norma, la EN ISO 11654, que permite evaluar de forma global la absorción acústica expresándola como a. w, aunque hasta la fecha su uso es muy restringido. Los tipos principales de materiales absorbentes están en consonancia con los procesos y mecanismos de degradación de la energía acústica y pueden clasificarse según el esquema siguiente:

En la figura 2.4.5.3.4.1 aparecen los esquemas constitutivos principales de los materiales anteriores y las curvas de absorción típicas. Tal vez los más típicos y desde luego los únicos, de entre los considerados aquí, con características de verdadero material, son los materiales porosos, siendo realmente los demás, dispositivos absorbentes. Estos materiales porosos están constituidos por un medio sólido (esqueleto) recorrido por cavidades más o menos tortuosas (poros) comunicadas con el exterior. La degradación de la energía acústica se produce por fricción viscosa del fluido en el seno de las cavidades, cuya superficie alcanza en estos medios una proporción preponderante frente al volumen. No son materiales acústicos absorbentes los materiales porosos sin intercomunicación entre cavidades ni con el exterior (materiales de celdillas cerradas).

Figura 2.4.5.3.4.1.- Absorbentes acústicos y curvas de absorción típicas

Desde el punto de vista del comportamiento acústico conviene distinguir entre materiales de esqueleto rígido y flexible. En los primeros, el coeficiente de absorción aumenta con la frecuencia (ver figura 2.4.5.3.4.1) siendo absorbentes preferentes de frecuencias altas, mientras que los segundos presentan resonancias de absorción a frecuencias altas y medias. Entre los múltiples materiales porosos que se pueden encontrar en el mercado, como lanas minerales y de roca, aglomerados de fibras minerales y corcho, moquetas, terciopelos, etc. hemos recogido en la figura 2.4.5.3.4.2 las curvas de absorción acústica correspondientes a: (a).-Tela sintética aterciopelada (fiocada) de 3 mm de espesor, usada en la decoración de paredes. (b).- Baldosas de grava aglomerada de 30 mm de espesor, y porosidad del 30 %. (c).- Fieltro sintético de 16 mm de espesor.

Como se puede apreciar, la absorción acústica es preferente en las frecuencias altas.

Figura 2.4.5.3.4.2.- Materiales porosos.

En los resonadores, según su nombre indica, la absorción se produce por un proceso de resonancia. El movimiento resonante de una parte del sistema extrae energía del campo acústico, de manera selectiva y preferente en una banda de frecuencias determinada. La parte móvil, en los resonadores de Helmholtz y paneles perforados, la constituye el aire contenido en el cuello, conducto que pone en comunicación la cavidad posterior, que actúa como elemento elástico o muelle, con el campo acústico del recinto. Para un resonador de H e l m h o l t z simple se obtiene:

2

r

c Sf

LVπ= (2.4.5.3.4.1)

siendo: c = Velocidad del sonido en el aire S = Area de la sección transversal del resonador L = Longitud efectiva del cuello del resonador V = Volumen de la cavidad

todo en unidades M.K.S . Para resonadores con cuello cilíndrico de radio r, la longitud efectiva se obtiene añadiendo a la longitud geométrica el valor 1.6r . La fórmula anterior es aplicable a los paneles perforados, para los que se escribe en la forma:

2r

c Pf

LDπ= (2.4.5.3.4.2)

donde P es el coeficiente de perforación (cociente entre la superficie de perforaciones y la total), D la profundidad de la cámara de aire, y L la longitud efectiva de las perforaciones.

Las curvas de absorción acústica de la figura 2.4.5.3.4.3, corresponden a nueve techos suspendidos a base de placas de fibras minerales, de rigidez media y espesores comprendidos entre 20 y 40 mm, y densidades entre

36 y 70 3

kg

m, cubiertas con películas plásticas perforadas o no. Se han dibujado los límites entre los que se

sitúan los valores del coeficiente de absorción de los distintos techos. La rama inferior, en la zona de bajas frecuencias, corresponde a productos de gran densidad. Las ramas de máxima absorción, en la zona de altas frecuencias, corresponden, en orden decreciente de absorción, a los paneles sin cubierta plástica y microperforada.

Figura 2.4.5.3.4.3 Techos acústicos. (Fibras minerales de rigidez media)

Los falsos techos, de fibras minerales de gran rigidez, poseen curvas de absorción acústica comprendidas en la banda dibujada en la figura 2.4.5.3.4.4, que corresponde a un total de cinco techos a base de placas de espesores entre 15 y 20 mm, con cámara de aire de 25 cm. La rama superior de absorción, en la zona de frecuencias altas, corresponde a un techo especial constituido por uno normal al que se le ha suplementado, a 10 cm de distancia, una retícula del mismo material formando un artesonado de 61 x 61 x 15 cm3.

Figura 2.4.5.3.4.4.-Techos acústicos a base de fibras minerales de gran rigidez

En los techos metálicos, las propiedades absorbentes acústicas se sitúan en una gama más amplia que en los anteriores, tal como muestra la figura 2.4.5.3.4.5, que corresponde a un total de 14 techos acústicos. Los de la rama principal (punteado claro) están constituidos a base de láminas de aluminio de espesores comprendidos entre 0,5 y 0,6 mm, anchura variable entre 84 y 134 mm, formando entre sí, rendijas de 15 mm de profundidad y anchura entre 11 y 26 mm. En el trasdós llevan mantas o planchas de lana mineral, generalmente con recubrimiento asfáltico, y espesores y densidades comprendidas entre 15 y 13 mm, y entre 20

y 30 3

kg

m, respectivamente.

Figura 2.4.5.3.4.5.- T e c h o s acústicos metálicos.

En la figura 2.4.5.3.4.6, aparecen las curvas de absorción acústica de dos techos de placas de escayola: Insonor y Forjan. Estas placas presentan como carácter distintivo el acoplar resonadores de membrana y de Helmholtz no en paralelo, como los anteriores, sino en serie. Al tratarse de productos comerciales perfectamente definidos, no entramos en detalles constitutivos, señalando únicamente que en este caso la cámara de aire es de 10 cm de profundidad, no variando sensiblemente la curva de absorción al aumentar esta profundidad. En los resonadores de tipo membrana la parte móvil la constituye una plancha, panel o película, mientras que el elemento elástico está formado por la cámara de aire posterior, en las membranas propiamente dichas, o bien por un colchón o capa elástica, en los absorbentes del tipo Békésy. La frecuencia de resonancia, en donde se produce un máximo de absorción de energía, viene dada, para los resonadores de membrana, por

21

2r

cf

MD

ρπ

= (2.4.5.3.4.3)

donde:

M = Masa por unidad de superficie D = Profundidad de la cámara de aire

2cρ =Módulo de compresión adiabática del aire.

En el sistema M K S :

59.5

rfMD

= (2.4.5.3.4.4)

con M en 2

kg

m y D en m.

Figura 2.4.5.3.4.6.- Techos acústicos a base de losetas de escayola Cuando la profundidad de la cámara es infinita, son únicamente las propiedades elásticas del material las que regulan la absorción acústica; estos dispositivos constituyen los resonadores de membrana o placa propiamente dichos. Para un panel rectangular de lados a, b, espesor d, y masa por unidad de superficie M, la frecuencia fundamental de resonancia viene dada por:

( )

3

2 2

1 1

2 12 1r

Edf

a b M

πυ

= + − (2.4.5.3.4.5)

donde E es el módulo de Young y υ el coeficiente de Poisson. En los absorbentes comerciales tipo membrana y Békésy, hemos representado en la figura 2.4.5.3.4.7 las curvas de absorción acústica de los materiales: (a).-Losetas de corcho aglomerado, recubiertas parcialmente de formica, de 20 mm de espesor y cámara de aire posterior de 25 cm. (b). Losetas de styropor EP-100 de 20 mm de espesor con cámara de aire de 25 cm. (c).- Manta de fieltro sintético de 10 mm de espesor cubierta en su cara vista por una capa asfáltica de 2 mm y terminada con una película plástica de 0.02 mm.

Figura 2.4.5.3.4.7.- Resonadores de membrana

Se puede afirmar que con este tipo de absorbentes, puede cubrirse toda la banda de frecuencias propias en Acústica de la edificación, ya mencionada. En los dispositivos de absorción con variación progresiva de las características físicas se hace uso del hecho de que la reflexión de una onda acústica se produce cuando encuentra una variación de las características físicas del medio en que se propaga. Con la variación gradual de éstas, se pretende reducir al mínimo el obstáculo que presenta el material. En términos más técnicos podemos decir que se produce una adaptación entre la impedancia acústica específica del aire y la de las superficies del recinto. Con estos absorbentes se logran coeficientes de absorción acústica, para incidencia normal, superiores al 99 %, a partir de una determinada frecuencia llamada frecuencia de corte que, aproximadamente y en términos generales, corresponde a una longitud de onda cuatro veces mayor que el tratamiento absorbente de transición. Su utilización es específica de las cámaras anecoicas. Como punto final, es necesario resaltar la importancia de la adecuación entre el espectro del ruido constitutivo del campo acústico que se quiere conformar y la curva de absorción acústica del material de tratamiento. Sería ineficaz un tratamiento a base de materiales porosos, como los descritos, en el caso de un ruido con preponderancia espectral en bajas frecuencias, al igual que utilizar resonadores de membrana, como los vistos, para un ruido en cuyo contenido energético predominan las altas frecuencias. En este sentido cabe destacar la existencia en el mercado nacional de materiales absorbentes: (a).- Calificables de "absorbentes rosa", al poseer propiedades notables de absorción, en igual grado en toda la banda de frecuencias de la Acústica de edificación, (comparar las figuras 2.4.5.3.4.3 y 2.4.5.3.4.5). (b).- Con una curva de absorción en todo análoga a la del espectro de la voz (comparar las figuras 2.4.5.3.4.3, 2.4.5.3.4.5 y 2.4.5.3.4.6 con la 2.4.5.3.4.8) lo que les hace especialmente idóneos en los numerosos problemas de inteligibilidad y donde la voz constituye la principal fuente acústica.

Figura 2.4.5.3.4.8.- Espectro de la voz

2.4.6.- Aislamiento acústico de ruidos aéreos 2.4.6.1.- Introducción. El aislamiento del sonido consiste en impedir su propagación por medio de obstáculos reflectores. El sonido transmitido por el aire es lo que normalmente se denomina ruido aéreo. Los ruidos generados en el aire o transmitidos a éste por alguna superficie sólida se pueden tratar de la misma manera. El método más eficaz y natural de protección frente a estos ruidos consiste en la interposición de una barrera que además debe envolver completamente la zona a proteger, ya que en caso contrario y por difracción de las ondas acústicas, principalmente las de baja frecuencia, puede llegar una fracción importante de la energía acústica. Es por otra parte coincidente con la situación en que por múltiples causas se delimitan espacios interiores separados entre sí y del exterior por paredes, forjados y cubiertas. Las fachadas y cubiertas protegen de los ruidos aéreos externos. Las paredes divisorias protegen de los ruidos internos a las edificaciones. Se puede definir como aislamiento acústico a ruido aéreo de una pared, a la pérdida de energía que experimentan las ondas sonoras al atravesar la pared (Figura 2.4.6.1.1). Una partícula de aire infinitamente próxima a la superficie de una pared, se verá forzada a desplazarse al llegar la onda.

Figura 2.4.6.1.1.- Aislamiento acústico especifico de un elemento constructivo.

Esta energía que llega, hace vibrar a la superficie sólida y comprime el aire próximo a ella, en la dirección opuesta a dicha pared. Es decir, que una parte de la energía incidente sobre la pared se refleja mientras que otra se transmite. La parte de energía transmitida, hace que se desplacen las partículas del sólido, mientras la perturbación se propaga, y otra parte se disipa absorbiéndola el material, por efecto de las fuerzas intermoleculares. En su propagación por el interior del sólido, la perturbación alcanza la superficie de éste opuesta a la que recibe la onda inicialmente, y mediante un proceso análogo se radia nuevamente en forma de sonido aéreo. Es decir, al incidir sobre una pared una onda, se transmitirá parte de la energía de ésta, originándose una vibración mecánica en la pared, que a su vez se transformará en ondas sonoras, con una pérdida de energía debido a las reflexiones y a la absorción interna del material. Es mas difícil aislar los sonidos graves que los agudos, ya que para los sonidos de más de 1000 Hz de frecuencia, la longitud de onda será extremadamente pequeña, y va disminuyendo a medida que aumenta la frecuencia, por lo que la presión de aire generado por estas frecuencias que alcanza tanto al suelo como a las demás superficies, será muy pequeña. En cambio, para ondas cuya frecuencia sea del orden de 50 a 1000 Hz, su longitud de onda será grande y a medida que la frecuencia disminuye, la longitud de onda aumenta, y por tanto, la presión sonora ejercida para estas frecuencias sobre las superficies, será mucho mayor, por lo que será más fácil la transmisión de estas frecuencias por las paredes. Se puede decir en general, que para un material dado, la pared aislante debe ser tanto más gruesa o densa, cuanto más bajas sean las frecuencias de la onda incidente. Si colocamos una barrera entre dos locales para conseguir un aislamiento al ruido aéreo, la transmisión del ruido de un local a otro se puede realizar por distintos caminos, como puede verse en la figura 2.4.6.1.2.

Figura 2.4.6.1.2.- Caminos para la transmisión del ruido de un local a otro. (a).- Por vía directa (2), que se puede descomponer en dos causas principales: - La porosidad a través de fisuras e intersticios. - El efecto de diafragma, es decir, flexión bajo el efecto de la presión sonora, como en una membrana. (b).- Por vías indirectas, como conductos (1) y paredes adyacentes (3).

2.4.6.2.- Conceptos y definiciones fundamentales. Medidas. Hay diversos índices normalizados para cuantificar el aislamiento al ruido aéreo. Veamos los más usados:

(i).- Aislamiento acústico ( )D : Es la diferencia de niveles de presión acústica que existe entre el nivel acústico

del local donde esta la fuente (local emisor) y el del local donde se recibe el sonido (local receptor). Se calcula mediante la expresión:

1 2D L L= − (dB) (2.4.6.2.1)

donde :

1L = Nivel acústico del local donde esta la fuente (local emisor ).

2L = Nivel acústico del local donde se recibe el sonido (local receptor ).

Este valor puede corresponder a una sola frecuencia, a una banda de frecuencia o al espectro total de fre-cuencias.

(ii).- Aislamiento acústico normalizado ( )nD : Es la diferencia de niveles de presión acústica entre el local emisor

y el receptor, pero teniendo en cuenta la influencia que, sobre el nivel, ejerce la reverberación. En el local receptor, si existe una reverberación elevada, el valor del nivel acústico L2 es mayor que el que cabria esperar debido al aislamiento producido por la pared, con lo que el aislamiento acústico se reduce. Lo contrario ocurrirá en el caso de elevada absorción: baja reverberación. Para tener en cuenta el tiempo de reverberación, se efectúa una corrección de los resultados considerando que una habitación con un amueblamiento normal posee un tiempo de reverberación de 0.5 segundos, o, según otra normativa, un área de absorción equivalente de 10 m2. Por tanto, el aislamiento acústico normalizado, para una frecuencia determinada entre dos locales de una vivienda, se calcula mediante la expresión:

1 2 1 2

1010log 10log

0.5 = − + = − +

n

TD L L L L

A ( dB) (2.4.6.2.2)

siendo:

T = Tiempo de reverberación del local receptor para la frecuencia considerada. A = área de absorción equivalente del local receptor para la frecuencia considerada.

(iii).- Índice de debilitamiento acústico (R): Este índice se utiliza generalmente para medidas en laboratorio (cámaras de transmisión) y se define como:

1

2

10log

=

WR

W ( dB ) (2.4.6.2.3)

siendo W1 y W2 las potencias acústicas incidentes sobre la muestra y transmitida por ella. En el caso de campo acústico difuso, que es como se ensaya en el laboratorio, se puede evaluar por la formula:

1 2 10log = − +

SR L L

A (dB) (2.4.6.2.4)

siendo:

S = Superficie de la muestra a ensayar (m2). A = área de absorción equivalente de la sala de recepción (m2).

(iv).- Se denomina aislamiento acústico específico de un elemento constructivo a su capacidad para reducir la intensidad acústica del ruido al interponerle en su propagación. Se mide por la diferencia entre los niveles de intensidad acústica incidente y transmitida a través del elemento constructivo.

10log ii t

t

IR L L

I

= = −

(dB) (2.4.6.2.5)

De modo similar el aislamiento acústico entre recintos corresponde a la disminución de la intensidad del ruido al pasar del recinto emisor al receptor. Cuando la única vía de comunicación entre los recintos es la pared separadora o elemento constructivo, caso de los laboratorios de ensayo sin transmisiones indirectas, el aislamiento acústico normalizado coincide con el aislamiento acústico específico del elemento constructivo, tal como se ha definido (nótese que la intensidad acústica incidente se supone "reverberante'). 2.4.6.3.- Aislamiento acústico global en decibelios A (dBA). Los índices globales de aislamiento acústico simplifican el diseño arquitectónico, mediante la reducción a un valor único de la curva de aislamiento acústico o de la tabla numérica correspondiente, habitualmente 18 valores para otros tantos valores de frecuencia que cubren el espectro de interés en acústica de edificación. La NBE-CA-88, del Ministerio de Fomento, utiliza un índice global de aislamiento acústico y en base a él se establecen los respectivos niveles exigenciales. Corresponde a la diferencia de niveles de intensidad acústica en la emisión y en la recepción, ponderados ambos con la curva de ponderación A, suponiendo que el ruido de emisión es rosa. Puede llegarse a determinar experimentalmente cumpliendo los requisitos pertinentes o deduciéndolo de R mediante cálculo. De esta forma pueden aprovecharse todos los estudios y mediciones experimentales de R, realizados hasta la fecha. El esquema de cálculo se representa en la tabla 2.4.6.3.1.

Tabla 2.4.6.3.1.- Esquema de cálculo de aislamiento acústico normalizado.

La obtención del nivel global, en la emisión, ponderado A, puede obtenerse a partir de los niveles parciales

ponderados A, en las bandas de tercio de octava eiN y aplicando la fórmula:

( )18 18

10 10

1 1

10log 10 10log 10i iei N AN

Ae

i i

N+

= =

= =

∑ ∑ (2.4.6.3.1)

Análogamente se haría en la recepción. También puede hacerse siguiendo el esquema en árbol agrupando los niveles parciales de dos en dos y componiéndolos sucesivamente con el ábaco correspondiente. Todo este proceso de cálculo se resume en la siguiente expresión:

( )

18

10

118

10

1

10

10log

10

i

i i

A

iA A R

i

R =−

=

=

∑

∑ (dBA) (2.4.6.3.2)

que proporciona el aislamiento acústico global en dBA conociendo el aislamiento acústico normalizado R y los

valores iA de la ponderación A.

2.4.6.4.- Niveles exigibles. La NBE-CA-88 establece para el aislamiento acústico de elementos constructivos los siguientes niveles exigibles: (i).- Particiones interiores - Elementos separadores de locales pertenecientes a la misma propiedad o usuario en edificios de uso residencial. - Elementos separadores de locales utilizados por un solo usuario en edificios de uso residencial, público o sanitario. El aislamiento acústico mínimo a ruido aéreo R exigible a las particiones interiores se fija en 30 dBA para las que compartimentan áreas del mismo uso y en 35 dBA para las que separan áreas de usos distintos, excluidas las puertas. (ii).- Paredes separadoras de propiedades o usuarios distintos - Paredes medianeras entre propiedades o usuarios distintos, en edificios de usos residencial, privado o administrativo y de oficina. - Paredes separadoras de habitaciones destinadas a usuarios distintos en edificios de usos residencial, público y sanitario. - Paredes separadoras de aulas en edificios de uso docente. El aislamiento acústico mínimo a ruido aéreo R exigible a estos elementos constructivos se fija en 45 dBA.

(iii).- Paredes separadoras de zonas comunes interiores - Paredes que separan las viviendas o los locales administrativos y de oficinas, de las zonas comunes del edificio, tales como cajas de escalera, vestíbulos o pasillos de acceso, y locales de servicio comunitario. - Paredes que separan las habitaciones de las zonas comunes del edificio, análogas a las señaladas anteriormente, en edificios de usos residencial, público y sanitario. - Paredes que separan las aulas de las zonas comunes del edificio, análogas a las señaladas anteriormente, en edificios de uso docente. El aislamiento acústico mínimo a ruido aéreo R exigible a estos elementos constructivos se fija en 45 dBA excluidas las puertas. (iv).- Fachadas El aislamiento acústico, global, mínimo a ruido aéreo aG exigible a estos elementos constructivos en cada local de reposo se fija en 30 dBA. En el resto de los locales, excluidos los de servicio como cocinas y baños, se considera suficiente el aislamiento acústico proporcionado por ventanas con carpinterías de la Clase A-1 como mínimo, provistas de acristalamientos de espesor igual o superior a 5o 6 mm. (v).- Elementos horizontales de separación de propiedades o usuarios distintos El aislamiento acústico mínimo a ruido aéreo R, exigible a estos elementos constructivos se fija en 45 dBA. El nivel de ruido de impactos normalizado LN en el espacio subyacente no será superior a 80 dBA, con la excepción de que estos espacios sean exteriores o no habitables como porches, cámaras de aire, garajes, almacenes o salas de máquinas. (vi).- Cubiertas. El aislamiento acústico mínimo a ruido aéreo R, exigible a estos elementos constructivos se fija en 45 dBA. En azoteas transitables, el nivel de ruido de impactos normalizado LN, en el espacio subyacente, no será superior a 80 dBA, con la excepción de que estos espacios sean no habitables como trasteros y salas de máquinas. (vii).- Instalaciones de equipos comunitarios El aislamiento acústico mínimo a ruido aéreo R, exigible a los elementos constructivos horizontales y verticales que conforman los locales donde se alojan los equipos comunitarios se fija en 55 dBA. 2.4.6.5.- Aislamiento acústico de divisorios simples de una hoja. Ley de masa. Fenómeno de coincidencia.

Se entiende por pared sencilla o de una sola capa la que no esta formada por varias paredes independientes y es una pared en la que los puntos de la masa que están sobre la misma normal, no modifican su distancia mutua cuando la pared realiza vibraciones. La pared de una sola capa no tiene porque ser homogénea, puede estar formada por varias capas y puede contener también espacios vacíos huecos.

Para obtener un buen aislamiento acústico, estas paredes se deben construir de acuerdo con los siguientes pun-tos:

- Suficientemente pesadas. - Débilmente rígidas.

- Estancas de aire.

El aislamiento acústico específico de divisorios de una hoja formada por un solo componente (o por varios que se pueden considerar homogéneos macroscópicamente), es función de sus propiedades mecánicas. Una primera aproximación del aislamiento acústico de estos elementos constructivos lo proporciona la ley de masa y frecuencia (Ley de Berger), que en su forma logarítmica (el aislamiento acústico viene dado en decibelios), se escribe

20log 20log 20log 422

MR f M

Z

ω = = + −

dB (2.4.6.5.1)

en donde f es la frecuencia, ω (Hz) = Pulsación [ 2 fω π= ], M la masa por unidad de superficie ( )2Kg

m y

Z la impedancia acústca del aire (Z = 415 rayls). Esta ley nos indica que el aislamiento acústico es mayor cuanto mayor sea su masa superficial (masa por unidad de superficie), es decir, mas pesadas, y también es mayor para frecuencias altas Cualitativamente la ley de masa establece que para una frecuencia dada el aislamiento acústico incrementa 6 dB al duplicar la masa. Al promediar en frecuencia, que es análogo para todos estos divisorios, se obtiene que el aislamiento medio es solo función de la masa, con el incremento reseñado de 6 dB cada vez que se duplica la masa. Para un divisorio dado el aislamiento acústico crece con la frecuencia a razón de 6 dB, al duplicar la frecuencia (6 dB por octava). En la figura 2.4.6.5.1, aparece explicada la ley de masa en forma intuitiva.

Figura 2.4.6.5.1.- Representación gráfica de la Ley de Masa

Aislamiento real de paredes simples. El modelo físico simplificado que conduce a la Ley de Masa no presupone la realidad de las características elásticas del divisorio. La inclusión de éstas conduce a una mejor concordancia con los resultados experimentales, que muestran, en la curva de aislamiento acústico de un divisorio en función de la frecuencia, ascendente como se ha visto, la aparición de un bache de aislamiento. En una zona de frecuencia, en torno a una llamada frecuencia crítica o de coincidencia, la energía acústica se transmite a través del divisorio en forma de ondas de flexión, acopladas con las ondas acústicas en el aire, con la consiguiente disminución del aislamiento acústico.

La ley de masas solo se cumple en un intervalo de frecuencias que esta determinado por dos frecuencias características de una pared real y en el entorno de las cuales no se cumple la ley de masas, con una reducción notable del aislamiento acústico.

- La frecuencia natural del sistema ( )0f como un todo, que depende de la masa de la pared y de las sujeciones

perimetrales de la hoja.

- La frecuencia critica o de coincidencia ( )cf , en la cual las ondas incidentes coinciden en frecuencia con las

ondas longitudinales de flexión de la pared. Esta frecuencia depende exclusivamente del material de la pared y de su espesor, según la expresión:

2

2π=cc

fd

212 (1 )

E

ρ µ−=

( )24 16.4 10x

d E

ρ µ− (2.4.6.5.2)

donde:

c = Velocidad del sonido en el aire (m/seg). d = Espesor de la pared (m). ρ = Densidad del material de la pared (kg/m3). µ = Coeficiente de Poisson. E = Modulo de Young (N/m2).

En la figura 2.4.6.5.2 se indican los valores de las frecuencias críticas de los materiales mas habituales en la edificación.

Figura 2.4.6.5.2.- Valores de las frecuencias criticas de los materiales más habituales en la edificación. Se observa que existen tres zonas donde el aislamiento acústico está gobernado por diferentes factores, tal como se representa esquemáticamente en la figura 2.4.6.5.3.

- La zona de «dominio de la elasticidad» ( )0f f< , que corresponde en general a muy bajas frecuencias y con

un aislamiento descendente hasta ( )0f , donde es casi nulo.

- La zona de «dominio de la masa», que si esta gobernada por la ley de masas, caracterizada por 0 cf f f< <

aproximadamente, donde: R = 20 log (M.f) – 42 (dB) (2.4.6.5.3)

- La zona de «dominio del amortiguamiento interno», que corresponde a cf f> , en la cual el aislamiento

baja de modo considerable hasta cf y aumenta desde ese valor de un modo progresivo.

En esta zona, el factor que gobierna las variaciones del aislamiento es el amortiguamiento interno (T) del material, es decir, la capacidad del material para absorber energía de vibración a las ondas de flexión.

Figura 2.4.6.5.3.- Aislamiento acústico de una pared simple. Esquema simplificado del Efecto de Coincidencia

Toda esta problemática esta bien estudiada para las paredes simples de obra que se utilizan en la edificación, como se representa en la figura 2.4.6.5.4. La curva de trazos indica el valor del aislamiento en función de la masa para la pared ficticia considerada (Ley de masa teórica). Sin embargo, en la práctica, y de acuerdo con los ensayos realizados en laboratorio con distintos tipos de materiales, se ha podido comprobar que los resultados obtenidos son inferiores (curva llena). Se observa que existe una diferencia notable en el aislamiento de 10-15 dB para perdidas reales, entre la ley de masa teórica y las medidas reales, debido a los factores de influencia explicados.

Figura 2.4.6.5.4.- Aislamiento acústico de una pared en función de la masa

NOTA: Importancia de la estanquidad Los defectos en las juntas de albañilería, las rendijas en puertas y ventanas, las juntas de paneles prefabricados, etc., juegan un papel nefasto cara al aislamiento acústico, dando lugar a las «fugas acústicas» o «puentes acústicos» (por asimilarlos a los puentes térmicos). Estas fugas dejan pasar fundamentalmente las frecuencias agudas, con lo que el problema se agrava (recordar la sensibilidad del oído a dichas frecuencias). En la tabla 2.4.6.5.1 se dan la densidad, módulos elásticos, coeficientes de pérdidas y fórmulas simplificadas de la frecuencia crítica de algunos materiales usuales. Tabla 2.4.6.5.1.- Densidad, módulos elásticos, coeficientes de pérdidas y fórmulas simplificadas de la

frecuencia crítica de algunos materiales usuales.

De esta tabla puede deducirse fácilmente que las paredes de ladrillo de un pie o superiores tienen la frecuencia

crítica 100cf < Hz, fuera o en el extremo inferior del rango de frecuencias que nos interesa, lo que siempre es

favorable. Análogamente sucede para el cemento. Las láminas metálicas, de espesor inferior a 1 m m , tienen la frecuencia crítica por encima del rango de frecuencias de interés, situación también favorable. Disminuir el espesor de la pared de ladrillo o aumentar el de la lámina metálica traslada hacia el centro del espectro el bache de aislamiento de la zona de coincidencia. Ley de masa para el aislamiento acústico global en dBA Los materiales y elementos constructivos varían en torno a unas características tales que, en promedio y para divisorios de una hoja, se agrupan mostrando la tendencia estadística de establecer una ley de masa en dBA. Para los materiales más usuales en nuestro país, de los datos, obtenidos principalmente en el Instituto de Acústica (CS/C), resultan, por mínimos cuadrados, las fórmulas:

2150..kgMm

≤ 16.6log 2R M= + ( d B A ) (2.4.6.5.4)

2150..kgMm

≥ 36.5log 41.5R M= − ( d B A ) (2.4.6.5.5)

En la figura 2.4.6.5.5, se representa gráficamente

Figura 2.4.6.5.5.- Ley de Masa para el aislamiento acústico global en dBA

Esto significa que para densidades superficiales de hasta 150 2

Kg

m, estos elementos constructivos

incrementan su aislamiento acústico a razón de 5 dBA cada vez que se duplica M y a partir de este valor lo hacen a razón de 11 dBA, cada vez que se duplica M, lo que se debe fundamentalmente a la posición de la

frecuencia crítica. Es para densidades superficiales superiores a 150 2

Kg

m donde el incremento de masa

resulta más ventajoso. Las limitaciones vienen impuestas por motivos no acústicos, generalmente estructurales y económicos. Estas fórmulas son directamente aplicables y reconocidas a efectos de la NBE-CA-88. 2.4.6.6.- Aislamiento acústico de una capa de material poroso. A efectos didácticos conviene considerar el aislamiento acústico de una pared o divisorio de una hoja de material poroso. Aprovechando la ocasión para corregir la idea errónea, ampliamente difundida por otra parte, de que los materiales absorbentes proporcionan gran aislamiento acústico. En bajas frecuencias, el aislamiento acústico de materiales porosos no depende más que de la masa por unidad de superficie, es decir es muy bajo al ser baja ésta. En altas frecuencias son la porosidad p (razón del volumen de las cavidades al volumen total del material), y la resistencia al flujo r (cociente entre la caída de presión a ambos lados del material y la componente de la velocidad de las partículas perpendicular a su superficie), las que determinan el aislamiento acústico según la fórmula:

20log 1820

rR

p

= +

(2.4.6.6.1)

Para capas de unos 10 cm de espesor, no pasa, en promedio, de unos pocos decibelios. Cuanto más poroso es el material menos aísla y cuanto más resistente al flujo de aire más aísla acústicamente.

2.4.6.7.- Paredes múltiples. Aislamiento acústico de divisorios de dos hojas (Paredes dobles). En el punto anterior se ha determinado el valor real del aislamiento acústico de una pared simple. La necesidad de obtener aislamientos acústicos superiores a los previstos por la ley de masa ha inducido al desarrollo de otros sistemas entre los que hay que destacar los divisorios de dos hojas o paredes dobles. La idea es aproximarse al ideal de sumar aritméticamente los aislamientos acústicos de cada hoja. No obstante, hay entre ambas un acoplo a través de la cámara de aire que las separa y del perímetro que las conecta más o menos rígidamente.

Si dicha pared de masa ( )m la dividimos en dos hojas de masas 1 2m m m+ = y las separamos una distancia

( )d , el conjunto ofrece un aislamiento acústico superior al de la pared simple de masa equivalente.

Este hecho representa un paso importante en el aligeramiento de las soluciones constructivas para un mismo valor de aislamiento acústico. Además este aligeramiento puede ser muy notable con la utilización de materiales

ligeros blandos a la flexión (es decir, de cf elevada).

El análisis del aislamiento, en este caso, nos lleva a la aparición de frecuencias en el entorno de las cuales existe una fuerte reducción del aislamiento. En este caso se trata de la «frecuencia natural del sistema» y de las «fre-cuencias de cavidad», que dan lugar a zonas dominadas por diversos factores de influencia.

(I).- La frecuencia natural del sistema ( )0f se refiere a un conjunto de masas 1m y 2m , unidas por un resorte de

rigidez K . Este sistema de masa-muelle-masa, con la capacidad de vibrar, posee una frecuencia de resonancia propia que viene definida por la siguiente expresión:

1 20

1 2

1

2π+

=m m

f Kmm

( Hz) (2.4.6.7.1)

donde: K = Rigidez del medio separador (N/m3).

1m y 2m = Masas de los elementos (kg/m2).

El medio separador puede estar constituido por aire, un material determinado o un sistema mecánico. Si el medio lo constituye el aire, la frecuencia de resonancia viene dada por la expresión:

01 2

615 1 1= +f

m md (Hz) (2.4.6.7.2)

donde: d = Espesor de la capa de aire (cm).

1m y 2m = Masas superficiales, en kg/m2.

Esta frecuencia será tanto mas baja cuanto mayores sean las masas y/o mayor la distancia entre ellas. Para esta frecuencia, el aislamiento acústico es muy bajo, prácticamente nulo, por tanto, se debe conseguir que esta frecuencia sea lo mas baja posible, ya que la sensibilidad del oído disminuye al disminuir la frecuencia. Normalmente se busca que esta frecuencia este por debajo del campo de medida (100 Hz). Algunos estudios aconsejan que esta frecuencia sea menor de 75 Hz, y otros, más exigentes, recomiendan que sea menor de 60 Hz. Para estos dos casos, se obtienen las relaciones prácticas siguientes:

Para f0 < 75 , d > 671 2

1 1

m m

+

( cm) (2.4.6.7.3)

Para f0 < 69 , d > 1051 2

1 1

m m

+

( cm) (2.4.6.7.4)

Para este caso, se encuentran para el aislamiento acústico dos regiones diferentes.

(i).- rf f< , en que el aislamiento acústico viene dado por la Ley de masa para un divisorio de una hoja de

densidad superficial 1 2m m+ .

(ii).- rf f> , en que el aislamiento acústico tiene una variación complicada con la frecuencia por depender de

múltiples factores, siendo siempre inferior al valor límite dado por:

( )1 2 20log 2LIMR R R kd= + + (2.4.6.7.5)

en donde 1R y 2R son los aislamientos acústicos, normalizados, de cada hoja, d es el espesor de la cámara de

aire y k el número de onda 2 f

kc c

ω π = =

, ambos en el mismo sistema de unidades.

Además de la frecuencia de resonancia rf , aparecen resonancias cada vez que d iguala un número entero de

semilongitudes de onda, en que teóricamente el aislamiento acústico es también cero. La colocación de materiales porosos absorbentes, en la cámara de aire, minimiza estas resonancias. La ligazón rígida entre hojas disminuye el aislamiento acústico del conjunto tanto más cuanto mayor es la ligazón, siendo en todo caso más favorable la ligazón por puntos que por líneas. Aislamiento acústico global, en dBA, de divisorios de dos hojas. A diferencia de los divisorios de una hoja, los de dos hojas presentan gran variabilidad de comportamiento siendo necesario agruparlos por tipologías, naturaleza y técnicas constructivas para poder aplicar fórmulas generales. Por ello seguiremos la clasificación que recoge la NBE-CA-88 del Ministerio de Fomento: (a).- Paredes dobles de albañilería Si se carece de resultados de ensayo en laboratorio, se permite aplicar la fórmula de paredes de una hoja para

150M ≥ 2

Kg

m, tomando M como la suma de ambas hojas. Se establecen como requisitos para utilizar esta

fórmula, que: - La separación entre hojas debe ser mayor de 2 cm.

- La masa de la hoja más liviana ha de ser superior a 150 2

Kg

m.

- Si hay junta de dilatación entre hojas, la densidad superficial de la hoja más ligera ha de ser superior a 200 2

Kg

m.

Caso de ser de 150 2

Kg

m, los forjados que se usen deben poseer un aislamiento acústico a ruido aéreo 3 dBA

superior, y un nivel de ruido de impactos 3 dBA inferior a los requeridos para estos elementos.

(b).- Paredes dobles de elementos blandos a la flexión

Formados por dos o más hojas simples, de montaje en seco, con la frecuencia crítica, 2000cf ≥ Hz. Los valores

de aislamiento acústico se acreditarán mediante ensayo. (c).- Paredes dobles formadas por una hoja de albañilería y otra de elementos blandos a la flexión Igual que en el caso anterior la NBE-CA-88 no admite fórmula de cálculo, requiriendo acreditación del aislamiento acústico mediante certificado de ensayo. Recomienda también que la hoja de albañilería sea de al

menos 150 2

Kg

m.

(II).- La zona de «dominio de la elasticidad» ( )0f f< , en que el comportamiento del sistema es idéntico al

de una sola hoja de masa total igual a 1 2tm m m= + . Precisamente para 0f f= , el aislamiento es casi nulo.

(III).- La zona de «dominio de las masas» ( )0 CAVIDADf f f< < .

Para frecuencias superiores a la frecuencia de resonancia es donde realmente se aprecia la ventaja de la doble pared, ya que para una masa equivalente a la pared simple la mejora del aislamiento teórica alcanza los 18 dB al duplicar la frecuencia, en vez de 6 dB. El nivel de aislamiento obtenido en esta zona de frecuencias a nivel teórico puede calcularse mediante la expresión siguiente:

31 2

2 320log

2ω

ρ

=

mm dR

c (2.4.6.7.6)

donde:

1m y 2m = Masas de elementos (kg/m2).

d = Espesor de la capa de aire (m). ω = Frecuencia angular 2 fω π= (Hz). ρ = Densidad de aire (kg/m3). c = Velocidad del sonido en el aire (m/seg).

Este valor queda reducido en torno a las zonas en que las masas m1 y m2, tengan sus frecuencias criticas o de coincidencia, ya que en esas frecuencias cada una de las hojas será muy transmisora del sonido. La mejora del aislamiento se puede obtener con diversos procedimientos: • Haciendo que ambas hojas, si son del mismo material, no sean iguales de espesor, para evitar el efecto de acoplamiento en una misma frecuencia critica. • Diseñando hojas de materiales diferentes, especialmente que uno de ellos sea blando a la flexión (placas de yeso laminado, chapa metálica,...), para que al menos una de las hojas tenga una frecuencia critica muy elevada (> 3000 Hz) donde el aislamiento ya es tan importante que no presenta influencias negativas apreciables. • Este es el caso de los trasdosados sobre cerramientos o divisorios de obra, con placas de yeso laminado. • El límite ideal es la disposición de ambas hojas con materiales blandos a la flexión. Este es el caso de la tabiquería de montaje en seco, con placas de yeso laminado.

• Los procedimientos anteriores se deben complementar con un elemento absorbente interno en el interior de la cámara de aire (por ejemplo: lana de vidrio). El efecto de este elemento absorbente es conseguir un desacople de ambas hojas y una absorción de is energía acústica que se transmite de la hoja excitada por la vibración sonora, hacia la segunda. Los elementos absorbentes mas típicos, y desde luego los únicos, de entre los considerados aquí, con características de verdadero material, son los materiales porosos, que están constituidos por una estructura que configura una elevada cantidad de intersticios o poros comunicados entre si. Los materiales de estructura fibrosa se ajustan exactamente a esta configuración. Al incidir una onda acústica sobre la superficie del material, un importante porcentaje de la misma penetra por los intersticios; haciendo entrar en vibración a las fibras, con lo que se produce una transformación en energía cinética de parte de la energía acústica. Por otra parte, el aire que ocupa los poros entra en movimiento, produciéndose unas perdidas de energía por el rozamiento de las partículas con el esqueleto, que se transforma en calor. Como quiera que la sección de que dispone la onda acústica esta limitada por el esqueleto o elemento sólido, se comprende que el comportamiento del material dependerá de la porosidad del mismo. Efectivamente, la elevada absorción acústica de los materiales constituidos por fibras de vidrio o roca es explicable a su elevada porosidad, que puede rebasar el 99%. No obstante, como quiera que los espesores de capa que normalmente se utilizan son muy limitados, por problemas de espacio y costo, la absorción acústica con materiales porosos es muy elevada a [as altas frecuencias y limitada a las bajas. Efectivamente, para obtener un grado de absorción del 99%, es necesario un

espesor de aislamiento para una determinada frecuencia; equivalente a 4

λ ( λ , longitud de onda).

En la figura 2.4.6.7.1 aparecen las curvas de absorción acústica de un panel de lana de roca con diferentes espesores. Observando las mismas, puede apreciarse lo anteriormente expuesto: la influencia del espesor sobre el coeficiente de absorción. Efectivamente, así como para las altas frecuencias el comportamiento esta muy en línea para los cuatro espesores considerados, en las medias y especialmente en bajas frecuencias, se aprecia claramente la ganancia obtenida al aumentar el espesor.

Fgura 2.4.6.7.1.- Absorción acústica de paneles de lana de coca «ROCLAINE» de densidad 70 kg/m3 apoyados sobre una superficie rígida.

(IV).- La zona de «dominio de las resonancias de cavidad», gobernada exclusivamente por la distancia «d». En esta zona el aislamiento baja fuertemente en el entorno de cada:

2 2

λ= =

cd n n

f

representadas en la figura 2.4.6.7.2, siendo: c = Velocidad del sonido (m/s). n = Numero entero (1, 2, 3...). d = Espesor de capa de aire (m). f = Frecuencia (Hz).

Para estas frecuencias, el sistema se comporta como una masa única mt = m1 + m2, ya que ambas hojas se acoplan acústicamente, desapareciendo así el efecto aislante de la pared doble. Solo existe una solución general al problema: la presencia de elementos absorbentes en la cavidad (p.e.: lana de vidrio), amortiguara la fuerte caída del aislamiento, por absorción de buena parte de la energía de resonancia en la cavidad.

Figura 2.4.6.7.2.-Resonancias de cavidad . NOTA: Acoplamiento rígido entre elementos (Figura 2.4.6.7.3). Las capas de una pared múltiple no deben tener, a ser posible, ninguna unión rígida, ya que esta provoca un cortocircuito acústico (puente fónico), que reduce el efecto de pared múltiple. En el caso limite, el aislamiento acústico seria el de una pared simple de peso equivalente al peso total. Si son inevitables tales puentes, como, por ejemplo, en las sujeciones laterales de las paredes, en los pasos ine-vitables de tuberías, etc., estos deben ser relativamente blandos y ligeros para paredes pesadas, y pesados para paredes ligeras.

Figura 2.4.6.7.3.- Acoplamiento rígido entre elementos. Ejemplo de aislamiento a ruido aéreo. Se presenta a continuación un ejemplo comparativo que resume las características de los aislamientos de pare-des simples y dobles, según mediciones reales de laboratorio, resumidas en la figura 2.4.6.7.4. La curva 1 corresponde a las dos placas cartón-yeso juntas, pero no solidariamente unidas, por lo que la fre-cuencia crítica del material es de 4.000 Hz, que correspondería a una sola hoja. No obstante, se observa un cier-to acoplamiento caracterizado por la bajada de aislamiento a 2.000 Hz, que correspondería a la frecuencia criti-ca de la pared unitaria de espesor 20 mm. La curva 2 presenta un bajo aislamiento a la frecuencia natural del sistema (f0 ~ 100 Hz), además de algunos aco-plamientos debido a los rigidizadores, así como la influencia de las resonancias en cavidad y la importante reducción del aislamiento a la frecuencia critica de las hojas iguales a 4.000 Hz. No obstante, el aislamiento global es superior al de la hoja simple. La curva 3 corresponde al mismo montaje ensayado en 2, pero con adición de lana de vidrio en la cavidad. La curva 3 es sensiblemente parecida a la curva 2, pero con valores de aislamiento superiores. Esto es debido al fuerte efecto de desacoplamiento de hojas y la absorción de la energía acústica en cámara. Ya en la frecuencia natural del sistema, la reducción de aislamiento es inferior y se amortiguan las caídas de aisla-miento en torno a las frecuencias críticas y de cavidad.

Figura 2.4.6.7.4.- Aislamiento acústico a ruido aéreo de un paramento ligero.

2.4.6.8.- Particiones mixtas o hibridas formadas por elementos constructivos diferentes. Esta situación es bastante común en los edificios en donde una partición alberga elementos bien definidos de características distintas. Es el caso de fachadas con ventanas, puertas, cristaleras, etc., el de cubiertas con claraboyas o el de paredes interiores con puertas. El aislamiento acústico global de tales particiones se puede calcular mediante la fórmula.

1010log 10iR

iG

i

sR

S

− = −

∑ (2.4.6.8.1)

en donde el componente de aislamiento acústico específico iR ocupa una superficie is de modo que:

i

i

S s=∑ (2.4.6.8.2)

Aunque la NBE-CA-88 no lo escribe explícitamente admite la fórmula anterior para los aislamientos acústicos globales normalizados R, en dBA:

1010log 10AR

iAG

i

sR

S

− = −

∑ (2.4.6.8.3)

Como en el caso de composición de niveles, esta fórmula es asequible a la mayoría de las calculadoras de bolsillo. No obstante puede hacerse como entonces, ir componiendo aislamientos mediante el ábaco de la figura 2.4.2.5.7.1, que da directamente el resultado, si el divisorio está compuesto de dos partes. Se entra en abscisas con el valor

C V

V

s s

s

+ (2.4.6.8.4)

cociente de la superficie total a la superficie del elemento de menor aislamiento (que en la notación usada es el

Vs ). Para ese valor de abscisas se busca el cruce con la curva de valor C VR R− , y se lee en el eje de ordenadas

el valor correspondiente C GR R− . De este valor es inmediata la obtención de GR al conocer CR .

De la fórmula para dos componentes (o del ábaco correspondiente) se deduce que: (a).-El elemento de aislamiento acústico más débil condiciona fundamentalmente el valor del aislamiento acústico global. Por ello conviene combinar elementos con aislamiento acústico lo más próximo posible. (b).- En el caso de fachadas el aislamiento acústico global obtenible es, como máximo, 10 dBA superior al del elemento más débil que es la ventana. Por ello para mejorar el aislamiento acústico de fachadas el esfuerzo hay que hacerlo en mejorar el aislamiento acústico de la ventana, empleando ventanas de mejor calidad.

Figura 2.4.6.8.1.- Aislamiento acústico de particiones mixtas

2.4.6.8.1.- Aislamiento acústico de ventanas. El espesor del vidrio, el número de capas (ventanas simples, dobles, etc.) y la estanquidad constituyen los factores determinantes del aislamiento acústico de ventanas. Estos factores condicionan también fundamentalmente el aislamiento térmico, por lo cual la consecución de los niveles exigenciales acústico y térmico puede lograrse armónicamente. Como en otros casos la NBE-CA-88 admite la acreditación mediante certificado de ensayo y ofrece un conjunto de fórmulas de cálculo del aislamiento acústico, en dBA, en función de la naturaleza de la ventana. (i).- Ventanas de carpintería sin clasificar:

12AR ≤ (dBA) (2.4.6.8.1.1)

(ii).- Ventanas de carpintería Clase Al:

15AR ≤ (dBA) (2.4.6.8.1.2)

(iii).- Ventanas de carpintería Clase A2:

( )13.3log 14.5AR e= + (dBA) (2.4.6.8.1.3)

siendo e el espesor del acristalamiento, en mm, si éste es de una hoja, o el espesor medio de las hojas cuando la cámara sea igual o menor de 15 mm, o la suma de los espesores de los vidrios para cámaras superiores a 15 mm.

(iv).-Ventanas de carpintería Clase A3:

( )13.3log 19.5AR e= + (dBA) (2.4.6.8.1.4)

en donde e debe interpretarse como para ventanas de carpintería clase A2. Para las ventanas de carpintería clases A2 y A3 y acristalamientos laminares constituidos por hasta 4 capas de vidrio, de espesor no superior a 8 mm, unidas con capas adherentes plásticas de espesor superior a 0.4 mm, se admite un incremento de 3 dBA en relación a los valores obtenidos por las fórmulas precedentes para acristalamientos normales, siendo e el espesor total del acristalamiento. Las ventanas dobles se acreditarán mediante ensayo a efectos de la norma. Ventanas dobles con buenos diseños pueden proporcionar aislamientos acústicos importantes, incluso superiores a 40 dBA. 2.4.6.8.2.- Aislamiento acústico de puertas. De manera semejante a las ventanas, la NBE-CA-88, prefiere la acreditación del aislamiento acústico de puertas mediante ensayo, admitiendo las siguientes fórmulas de cálculo: (i).- Puertas macizas:

( )16.6log 8AR M= − (dBA) (2.4.6.8.2.1)

(ii).- Puertas especiales de laminados blandos a la flexión

( )16.6log 2AR M= + (dBA) (2.4.6.8.2.2)

siendo M la densidad superficial y suponiendo que incorporan juntas de estanquidad. Si éstas no existen, los valores anteriores se reducirán en 5 dBA. (Hacemos notar, no obstante que la citada norma, no establece niveles exigibles a las puertas). 2.4.6.9.- Forjados. El aislamiento acústico a ruido aéreo del conjunto solado-forjado-techo debe acreditarse mediante ensayo, pudiendo en su defecto aplicarse la fórmula de paredes sencillas en función de la densidad superficial:

( )36.5log 41.5AR M= − (dBA) (2.4.6.9.1)

NOTA: En los edificios reales, hay una pérdida de aislamiento acústico en relación a los valores de R indicados para los elementos constructivos. Ello es debido a las transmisiones indirectas, que dependen del sistema constructivo, de la naturaleza de los dos elementos y del ensamblaje entre ellos como factores fundamentales. En el caso de paredes multicapa esta diferencia puede ser muy importante, siendo entonces especialmente necesario una cuidada ejecución, que aunque la norma no contempla, redundará en beneficio de la calidad resultante, propósito que como profesionales de la edificación debe preocuparnos sobre todo.

2.4.7.- Acondicionamiento acústico. Amortiguación de impactos y vibraciones. 2.4.7.1.- Introducción. Los ruidos generados en un medio sólido no pasan inmediatamente al aire sino que se transmiten en este medio sólido, principalmente y, cuando las condiciones de acoplo al aire son favorables, se convierten en ruidos aéreos. Hay por tanto dos vías de incidencia en el hombre: como ruidos aéreos y como vibraciones propiamente dichas. Importa por tanto conocer los mecanismos de reducción del "ruido" en medio sólido ya que estos incidirán en las dos vías citadas de trascendencia en el confort acústico. Los mecanismos de radiación, por su complejidad, exceden el alcance de este curso y no serán tratados aquí si bien conviene decir que con los métodos de reducción del ruido estructural y vibraciones pueden soslayarse al quedar en segundo término. La diferencia fundamental entre impactos y vibraciones, a efectos de la NBE-CA-88, viene de la naturaleza de la excitación que en los impactos es impulsiva y en las vibraciones, en cambio, es estacionaria. En ambos casos el lugar de atención preferente son los forjados en los que inciden las pisadas, los golpes y las vibraciones de los electrodomésticos. Las instalaciones de abastecimiento de agua, de xpulsión de aguas residuales y de climatización son los restantes focos de ruido estructural y de impactos más importantes. 2.4.7.2.- Ruido de impactos. 2.4.7.2.1.- Introducción. Entre ellos destacan las pisadas. Se reglamentan sobre las características de forjados. En la figura 2.4.7.2.1.1 aparece el espectro de un impacto típico, y la forma de la fuerza excitadora. Corresponde al impacto sobre una superficie dura. Si la superficie es blanda o se interpone un elemento elástico que absorbe, por deformación, parte de la energía, la fuerza ejerce su acción sobre un tiempo más largo. El máximo espectral se obtiene a na frecuencia inferior y la pendiente de caída, en altas frecuencias, aumenta hasta

-12 dBOctava

, siendo por tanto menor la energía en dichas frecuencias.

Figura 2.4.7.2.1.1.- Fuerza del impacto. Forma temporal y espectro

2.4.7.2.2.- Niveles exigibles de ruido de mpactos en la NBE-CA-88. Establece esta norma un nivel sonoro global, máximo, debido al ruido de impactos en la habitación subyacente de 80 dBA, cuando se hace funcionar sobre el conjunto suelo-forjado-techo, la máquina de martillos especificada en la norma UNE-EN ISO 140-6, que en esencia produce un impacto cada 0.1 , por caída libre de un martillo de latón de 0.5 g, desde 4 cm de altura. Siendo L el nivel medido de ruido aéreo, se calcula el nivel normalizado de ruido de impactos mediante la fórmula:

1010lognL L

A

= −

(2.4.7.2.2.1)

en donde A es la absorción acústica del recinto receptor, en m2. Esta fórmula se aplica en cada banda de frecuencia. Los niveles así obtenidos se ponderan con la curva A y se componen para obtener el nivel total resultante. Este valor es el que no debe superar los 80 dBA. Como en tantas otras ocasiones la norma prefiere la acreditación mediante ensayo, admitiendo en su ausencia el cálculo del nivel global mediante la fórmula:

135nL R= − (2.4.7.2.2.2)

Supuesto que un conjunto de solado-forjado-techo satisface justo las exigencias de ruido aéreo, es decir que R =4 5 dBA, no queda garantizado el cumplimiento de las exigencias para ruido de impactos ya que se obtendría

135 45 90nL = − = dBA. Es decir, hay que tomar R = 55 dBA, o disponer un dispositivo amortiguador del

impacto. Las cubiertas transitables se rigen por los mismos valores exigenciales y fórmulas de evaluación indicados para forjados.

La última expresión no es válida para despejar R, si deseamos conocer su valor a partir de nL puesto que nL

puede reducirse mediante cubiertas amortiguadoras que no suelen alterar el valor de R. 2.4.7.2.3.- Suelos flotantes y cubiertas amortiguadoras. Incrementar la densidad superficial de un forjado hasta obtener el valor de R = 55 dBA, indicado anteriormente, para conseguir un nivel global de impactos normalizado de 80 dBA, es mala solución ya que al coste propio se añaden problemas estructurales. Lo más aconsejable es aplicar elementos o montajes amortiguadores del impacto antes de que su energía pase a la estructura. Lo más usual y eficaz son los suelos flotantes y las cubiertas amortiguadoras. En los suelos flotantes, el suelo propiamente dicho "flota" sobre una capa elástica. Este conjunto amortigua la energía del impacto en una cuantía importante, suficiente, si está bien diseñado y realizado, para asegurar un de nivel global de ruido de impactos normalizado por debajo del límite establecido. La capa elástica puede ser continua o concentrada en puntos o en líneas. En ambos casos hay que evitar el contacto del suelo flotante con las paredes perimetrales y asegurar mediante armado o similar la integridad del solado. Igualmente importante es no realizar flotaciones demasiado "blandas", con desplazamientos importantes por el propio peso del usuario, dada la inseguridad subjetiva que producen. Las cubiertas amortiguadoras están formadas por capas de materiales con una gran capacidad de deformación, que absorben la energía del impacto. Son generalmente materiales de reacción localizada que no transmiten la deformación al paramento sobre el que se apoyan. Su eficacia como amortiguadores del ruido de impactos puede ser muy alta superando incluso a los suelos flotantes. Es el caso de alfombras y moquetas.

2.4.7.2.4.- Falsos techos. Los falsos techos son otro dispositivo o montaje que también contribuye a disminuir el ruido de impactos si bien a diferencia de los anteriores no impiden el paso de la energía al medio sólido y estructura actuando solamente en el recinto en que se montan. Su eficacia es menor que los dos métodos generales anteriores. Son capas generalmente blandas a la flexión, con frecuencia crítica superior a 2 KHz, que garantizan una radiación débil de la energía acústica a las frecuencias del espectro que nos interesan. La eficacia amortiguadora de estos elementos se valora en términos de la mejora del aislamiento acústico a ruido de impactos o reducción del nivel de ruido de impactos. Es ésta una función dependiente de la frecuencia que admite una valoración global, en dBA, que es la que usa la NBE-CA-88. Cada solución particular debe acreditarse mediante ensayo si bien dicha norma admite unos valores determinados para soluciones tipo que van desde 2 dBA para losetas plásticas, hasta más de 20 dBA para moquetas de primera calidad, pasando por una variedad considerable de materiales, en el entorno de los 10 dBA, suplemento mínimo para que un forjado que cumple estrictamente los requisitos de aislamiento acústico a ruido aéreo alcance también el límite exigencial a ruido de impactos. 2.4.7.3.- Control de vibraciones. 2.4.7.3.1.- Introducción. Los principios operativos para el control de vibraciones no difieren substancialmente del ruido de impactos, si bien es más frecuente en éstas que predominen frecuencias puras en su espectro, permitiendo soluciones más específicas al no tener que extender su eficacia, como en aquellos, a todo el ancho de banda del espectro. 2.4.7.3.2.- Niveles exigibles de la N BE-CA-88. La norma básica de la edificación NBE-CA-88, utiliza para la valoración de vibraciones el factor K, relacionado con la intensidad de percepción subjetiva de vibraciones. Corresponde a la medida de un elevado número de ensayos en el margen de 0.5 a 80 Hz. No establece niveles exigibles aunque sí valores límites que recomienda no sobrepasar :

- 0.1 en áreas de reposo durante la noche - 5.0 en áreas vivideras

indicando también que, transitoriamente y en número inferior a tres veces por día, en cualquier área y/o situación K puede alcanzar el valor 10. El factor K se calculará mediante la fórmula:

2

12.5

110

aK

f=

+

(2.4.7.3.2.1)

donde a es la amplitud de la aceleración en m/s2, y f la frecuencia de la vibración en Hz. 2.4.7.3.3.- Aislamiento de vibraciones. Las vibraciones se amortiguan muy poco al propagarse en los sólidos, por lo que su aislamiento implica, generalmente, la interrupción del sólido, intercalando capas elásticas. Es también frecuente, en sólidos laminados, añadir capas de materiales pesados con gran viscosidad y módulo de cizalla muy bajo.

Cuando entre la fuente de vibraciones y los divisorios, verticales u horizontales de un edificio, se interpone un elemento elástico se forma un sistema resonante que en un gran número de casos se puede aproximar por un sistema masa muelle con un grado de libertad (Figura 2.4.7.3.3.1). Es el caso de un suelo flotante sobre una capa elástica, un soporte puntual de una tubería, etc. También es una buena aproximación en el caso de máquinas apoyadas en varios puntos.

Figura 2.4.7.3.3.1.- Sistema masa - muelle Para estos sistemas, con un grado de libertad, la transmisibilidad de vibraciones desde la fuente (situada en la masa) a la base viene representada, para la fuerza, en la figura 2.4.7.3.3.2, y corresponde a la fórmula, válida también .para el desplazamiento

2

21

n

f

fT

Z

ξ + = (2.4.7.3.3.1)

siendo Z la impedancia mecánica, nf la frecuencia propia del sistema masa-muelle dada por:

1

2n

kf

mπ= (2.4.7.3.3.2)

donde m es la masa, k la rigidez de la capa elástica y 4C n

C C

C f mξ

π= = es el coeficiente de amortiguamiento (el

amortiguamiento referido al valor crítico).

Figura 2.4.7.3.3.2.- Transmisibilidad en sistemas con un grado de libertad.

Independientemente del amortiguamiento, la transmisibilidad es mayor que 1 para frecuencias inferiores a 2nf

. Para frecuencias superiores a este valor la transmisibilidad es inferior a 1 y tanto menor cuanto mayor es el

cociente n

f

f, y cuanto menor es el amortiguamiento.

Para ξ = 0.01 se obtiene un amortiguamiento de 20 dB, para 3.22 nf f= y de 40 dB, para 10 nf f=

El valor de nf para estos sistemas se puede calcular, bastante aproximadamente, mediante la fórmula

5

nf δ= (2.4.7.3.3.3)

donde S es la deflexión estática en cm, de la capa elástica al cargarla con la masa m del sistema. La figura 2.4.7.3.3.3, puede utilizarse igualmente a este fin. Una limitación para estos sistemas es la carga que pueden soportar, por encima de la cual se comprimen tanto que la capa elástica deja de serlo y la conexión de la masa con la base se hace prácticamente rígida. La tabla 2.4.7.3.3.1 da valores orientativos a este respecto. Cuando la suspensión elástica se apoya en una estructura no suficientemente inerte, como es el caso de las construcciones con estructuras de acero, los valores de aislamiento del sistema elástico pueden quedar reducidos considerablemente por razón de un acoplo de vibraciones entre la base y el elemento a aislar, en cuyo caso debe elegirse un elemento elástico con una rigidez, por lo menos, inferior a la mitad de la necesaria cuando la base de sustentación es inerte.

Figura 2.4.7.3.3.3.- Deflexión estática para sistemas con un grado de libertad.

Tabla 2.4.7.3.3.1.- Valores orientativos de la carga máxima y banda de frecuencia útil.

Los principios anteriormente expuestos son directamente aplicables a suelos flotantes, techos suspendidos, etc. y, en cualquier caso, de gran interés en la sustentación de máquinas e instalaciones generadoras de vibraciones en edificios. 2.4.7.4.- Control de ruidos de instalaciones. 2.4.7.4.1.- Introducción. Hay que distinguir entre instalaciones que requieren la intervención directa del constructor, por tener implicaciones en la obra, e instalaciones que pueden realizarse incluso con la obra terminada. Ejemplo típico de las primeras son las redes de saneamiento y de las segundas los compresores e impulsores de agua y de aire acondicionado. En estas segundas el fabricante debe garantizar el adecuado funcionamiento y cumplimiento de las exigencias acústicas, mediante encapotados, suspensión elástica de la maquinaria y manguitos antivibratorios en las acometidas de las redes de distribución, que aseguren los niveles a respetar, indicados en la NBE-CA-88 y que se dan a continuación, en las tablas 2.4.7.4.1.1 y 2.4.7.4.1.2. De especial interés, a los fines de este texto, nos parecen las instalaciones que, completa o parcialmente, repercuten en la edificación propiamente dicha y a las que dedicaremos las páginas siguientes.

Para unas y otras se recomienda, en la NBE-CA-88, en términos del nivel sonoro continuo equivalente ,Aeq TL

para los ruidos y del factor K, para las vibraciones, no sobrepasar los valores recogidos en las tablas2.4.7.4.1.1 y 2.4.7.4.1.2 Recordamos que, en todo caso, el aislamiento acústico, mínimo, a ruido aéreo de los elementos constructivos horizontales y verticales que delimitan locales con equipos o instalaciones comunitarias se establece en 55 dBA.

Tabla 2.4.7.4.1.1.- Nivel de inmisión de ruido aéreo

Tabla 2.4.7.4.1.2.- Nivel de vibración.

2.4.7.4.2.- Instalaciones de fontanería. Se requerirá una adecuada instalación de la bomba de circulación para evitar vibraciones de alto nivel en los paramentos en que se apoya y en las tuberías de distribución. Incluso podrá requerirse a la firma suministradora que no produzca niveles de ruido aéreo superiores a 95 dBA en el local que la alberga si limita con zonas de reposo. Se desaconsejan regímenes de circulación con velocidades superiores a 3 m/s, para reducir ruidos de turbulencias. Velocidades mayores requerirán manguitos amortiguadores en las tuberías. Se cuidará que los grifos no ocasionen niveles incompatibles con los niveles recomendados anteriormente, exigiendo del fabricante la garantía correspondiente. Igualmente se cuidará, con elementos expansores, la eliminación del denominado golpe de ariete. Las cisternas, bañeras y recipientes se montarán con elementos elásticos adecuados para respetar los niveles de ruido aéreo y estructural recomendados. Las bajantes deben diseñarse con buena ventilación para evitar los ruidos por formación de pistón hidráulico. 2.4.7.4.3.- Instalaciones de evacuación de basuras. Requiere cuidados especiales la chimenea de evacuación que se realizará lo más desolidarizada posible del edificio. Análogamente se cuidaran las compuertas de vertido con juntas elásticas y cierre hermético. 2.4.7.4.4.- Calefacción. La calefacción por agua tiene implicaciones análogas a las de fontanería. Los radiadores eléctricos deben instalarse con soportes elásticos, calculados como se ha indicado en el apartado de aislamiento de vibraciones, cuando el nivel de ruido y vibraciones previsible supere los límites indicados para ambas magnitudes. La razón es que constituyen sistemas resonantes, con predominio de frecuencias discretas, que pueden ser transmitidas a las paredes a través de los soportes. 2.4.7.4.5.- Ventilación natural. Las instalaciones de ventilación natural, fundamentalmente las chimeneas de aireación pueden deteriorar completamente el aislamiento acústico entre propiedades distintas si son compartidas. Por ello hay que disponer las tomas a través de laberintos para conseguir la atenuación requerida. A este fin sirven las indicaciones, dadas más adelante, para los conductos en sistemas de climatización. 2.4.7.4.6.- Instalaciones de climatización. A las partes motoras de estos sistemas (caldeo e impulsión) son aplicables los principios operativos indicados para los sistemas impulsores en fontanería y calefacción.

Es útil conocer que el motoventilador produce ruidos con predominio de frecuencias puras dadas por:

60

p

z

Nnf H= (2.4.7.4.6.1)

y sus armónicos, en donde N es el numero de r.p.m. del motor y n, el número de aspas de la hélice. La red de canalizaciones de distribución y retorno constituye la parte más diferenciada. Los puntos de fijación son otros tantos focos de transmisión de vibraciones a la estructura y paredes en general. Las paredes, por su considerable superficie, son susceptibles de radiar cantidades de ruido aéreo importantes. La vena fluida, por una parte, transmite los ruidos generados en el sistema motor y, por otra, es capaz de generar ruidos aerodinámicos. Finalmente las rejillas y difusores son fuentes de ruido generado por choque de aire.

En la figura 2.4.7.4.6.1, se da una estimación indirecta, a través de NL , medido en dB re1 pW, del nivel de

potencia acústica, por tercios de octava, WL . En función de la sección del conducto en el ataque a la rejilla S en

m2, de la velocidad del fluido u en m/s y del coeficiente de presión 2

2 p

uξ

ρ∆

= , donde p∆ es la caída de presión

estática en la rejilla, la fórmula a utilizar en el cálculo es:

( ) ( )10log 30logW NL L S ξ= + + (2.4.7.4.6.2)

y si el nivel a no superar en el recinto considerado es 1L , deberá suceder para WGL , nivel global de WL :

1 10log25

WG

VL L

T

≤ +

(2.4.7.4.6.3)

siendo V el volumen en m3, y T el tiempo de reverberación en s del recinto en cuestión.

Figura 2.4.7.4.6.1.- Nivel de potencia del ruido de rejillas

En cualquier caso resulta más directo el conocimiento de WGL determinado mediante ensayo.

Un método de reducción de este tipo de ruido, bastante generalizado, es tratar el interior de los conductos con material absorbente acústico. En conductos de chapa o de paredes delgadas este absorbente amortigua las vibraciones. En todos los casos produce una atenuación que puede estimarse mediante la fórmula

.51.05P

AS

α= dB

m

(2.4.7.4.6.4)

en donde α es el coeficiente de absorción del material de las paredes, P la longitud del perímetro interno del revestimiento en m , y S la superficie de la sección libre del conducto en m2. Se aprecia la importancia del

cociente P

S, cuyo valor más desfavorable se obtiene en conductos cilíndricos. Si el material de tratamiento es

poroso, cosa habitual, estarán más atenuadas las altas frecuencias. Otras técnicas, generalmente válidas para tonos puros, son la inclusión de filtros en serie o en paralelo con los conductos, de forma semejante a los de silenciadores de tubos de escape de la industria automovilista. Un buen diseño aerodinámico de los conductos, en los acodamientos, cambios de sección, etc., reduce notablemente los ruidos de origen aerodinámico. 2.4.7.4.7.- Instalaciones eléctricas. Señalamos únicamente las estaciones de transformación que requieren, en general, un montaje antivibratorio especialmente cuidado a la vez que un buen aislamiento acústico a ruido aéreo en bajas frecuencias. 2.4.7.4.8.- Ascensores y montacargas. Los ruidos, tanto aéreos como estructurales, generalmente en estas instalaciones provienen del sistema motor y del accionamiento de las puertas. Hay que requerir de fabricantes e instaladores que estos dispositivos, una vez montados, garanticen niveles de ruido y vibraciones, en los locales del edificio, por debajo de los límites recomendados. 2.4.7.5.- Recomendaciones de diseño. 2.4.7.5.1.- Introducción. Las recomendaciones de diseño que incluimos en este apartado contribuyen a un mejor aprovechamiento de las propiedades acústicas de los elementos constructivos y por consiguiente a un mejor confort acústico. En unos casos pueden resultar determinantes en el aislamiento acústico de zonas comunes y privadas, como sucede con vestíbulos y pasillos de distribución entre la puerta de acceso y la propiedad privada propiamente dicha, en otros, pueden resultarlo frente al ruido exterior o de las instalaciones. Y en todos ellos facilitará la consecución de grados de confort superior el uso de elementos constructivos que satisfagan los niveles exigibles prescritos en términos de su comportamiento en laboratorio, que es bien sabido quedan disminuidos en el comportamiento "in situ".

2.4.7.5.2.- En el exterior. Agrupar las áreas urbanísticas por funciones: residencial, comercial, industrial, etc. facilita la homogeneidad y armonización de soluciones. Disponer las zonas residenciales suficientemente alejadas de aeropuertos, de zonas industriales, de vías férreas, de vías de penetración con tráfico pesado, de vías urbanas rápidas, etc., de modo que se garanticen, para el ruido de aeronaves, valores no superiores a 40 NNI, y para el ruido de tráfico rodado valores del nivel sonoro

continuo equivalente ,Aeq TL no superiores a 60 dBA.

Disponer los volúmenes de los edificios de modo que aminoren los efectos del ruido exterior haciendo que ellos mismos se apantallen y, en todo caso, que las dependencias más sensibles del edificio se dispongan en las partes más protegidas frente a los ruidos prominentes en la zona. Utilizar, en lo posible, los relieves naturales y zonas verdes para apantallar y alejarse de las fuentes externas de ruido. 2.4.7.5.3.-En el interior. Resulta favorable agrupar las instalaciones y servicios comunitarios en zonas de escaso requerimiento acústico. Es conveniente agrupar locales de uso equivalente tanto en una misma propiedad como en propiedades distintas, especialmente en sentido vertical. Situar los huecos, puertas y ventanas lo más alejados y desenfilados de otros pertenecientes a distintas áreas o a distintas propiedades. Disponer vestíbulos y distribuidores entre las puertas de acceso y las áreas de mayores exigencias acústicas ya que en este caso el aislamiento acústico total (a ruido aéreo) es, prácticamente, la suma aritmética de los aislamientos acústicos de los divisorios interpuestos. Prever el trazado de canalizaciones por zonas de bajas exigencias acústicas y, en lo posible, disponer canalizaciones suplementarias que alberguen en su interior las tuberías de distribución de fluidos. Situar los equipos generadores de ruido y vibraciones en locales dispuestos al efecto, en zonas de baja exigencia acústica y, en casos más extremos, en construcciones independientes alejadas de las edificaciones a proteger. 2.4.8.- Barreras acústicas. 2.4.8.1.- Introducción. A diferencia de lo que sucede en el interior de edificios, donde es posible disponer cerramientos totales que permitan conseguir el aislamiento acústico necesario, tanto de las fuentes de ruido existentes en su interior, como de las que funcionan en el exterior, hay muchas situaciones en que las fuentes en cuestión no pueden encerrarse debidamente, lo que plantea serios problemas de molestia en las zonas afectadas por su ruido. Casos de todos conocidos son el tráfico de automóviles y ferrocarriles, así como los locales diáfanos, cada día más frecuentes, en que los divisorios de altura total no tienen cabida. Por ello la única acción de reducción del ruido aplicable en estas y en otras muchas situaciones, es la interposición de pantallas o barreras acústicas, en general de altura bastante limitada (los términos barrera y pantalla se usarán en este apartado indistintamente con el mismo propósito). Una barrera acústica es cualquier objeto, de tamaño considerable, respecto a la longitud de onda, que obstaculiza la trayectoria recta de propagación del sonido, entre la fuente y el receptor, como puede ser el propio relieve del terreno cuando se eleva lo suficiente, interrumpiendo el camino de propagación del sonido.

En exteriores, la principal fuente de ruido es el tráfico por lo que el diseño y utilización de pantallas debe tener en cuenta este hecho significativo. Por otra parte, tales elementos pueden constituir un reflector eficaz del ruido en cuestión con incidencia negativa hacia el lado insonificado de la barrera: zona de brillo, que afecta a los propios conductores y a los vecinos de los inmuebles de ese lado de la vía de circulación, como se observa en la figura 2.4.8.11. Para minimizar este efecto se diseñan barreras absorbentes con un elevado coeficiente de absorción acústica. También son necesarias barreras absorbentes cuando se disponen tales elementos a ambos lados de la vía de tráfico. Los trenes, a diferencia de los automóviles, que pueden tomarse como fuentes puntuales, constituyen fuentes extensas incoherentes, siendo asimilables a fuentes lineales. Para barreras acústicas suficientemente largas, respecto a su altura, puede despreciarse la transmisión por sus bordes verticales, de forma que el sonido que llega al receptor lo hace, esencialmente, por difracción en su borde superior. Para ello, además, el sonido que atraviesa la barrera por transmisión (aislamiento acústico a ruido aéreo), debe ser despreciable. En la práctica se considera suficiente con que sea 5 dB inferior al nivel sonoro difractado. Para conseguir este requerimiento hay que evitar que la barrera tenga agujeros y rendijas, en toda su extensión, así como en la unión con el suelo. A efectos prácticos, materiales de densidad superficial

superior a 20 2

Kg

m, proporcionan aislamiento acústico a ruido aéreo de más de 25 dB, a 500 Hz, lo cual suele

ser suficiente a estos fines.

Figura 2.4.8.1.1.- Campo acústico de una fuente puntual por la acción de una barrera (sin considerar la acción

del suelo) La zona protegida acústicamente por la barrera, se denomina zona de sombra, y la atenuación que proporciona es una magnitud que valora la reducción del nivel sonoro en esta zona. En la zona de sombra y a cierta distancia de la barrera, la radiación sonora del borde superior se puede aproximar por la de una fuente lineal situada en dicho borde, cuya intensidad es proporcional a la de la onda incidente sobre la barrera. La onda difractada por el borde superior de la barrera, no sólo afecta a la zona de sombra, sino que también produce interferencias con la onda incidente en una pequeña región próxima a dicha zona.

Por otra parte, el suelo produce una disminución de la atenuación acústica de la barrera, debido a la interferencia mutua creada por ambas superficies, lo que complica la evaluación precisa de la protección acústica que proporciona cada barrera, al hacerla depender de las características del suelo sobre el que se vaya a construir. Para valorar la reducción del ruido de las barreras acústicas, se emplea el concepto de pérdida por inserción o disminución del nivel de presión sonora en el punto o zona considerada por interposición de la barrera, respecto al nivel existente antes de su instalación, siendo sus valores, habitualmente, positivos. 2.4.8.2.- Comportamiento acústico de barreras delgadas. Abacos de Redfearn y Maekawa. Fórmula de Kurze. La primera cuantificación de las pérdidas por inserción o protección acústica debida a una barrera se debe a Redfearn (1940) (Figura 2.4.8.2.1), que elaboró un ábaco en que la atenuación viene dada en función de la distancia desde el borde de la barrera a la recta que une la fuente con el receptor (medida en unidades de la longitud de onda), tomando como parámetro el ángulo formado entre el rayo que va desde la fuente al borde de la barrera y el rayo que, difractado por el borde de la barrera, llega al receptor.

Figura 2.4.8.2.1.- Ábaco de Redfearn

Este ábaco contiene todos los ingredientes importantes del proceso: la eficacia de una barrera es diferente en cada punto de observación y para cada frecuencia y además varía al variar la posición de la fuente. La mayor eficacia se encuentra en los puntos cercanos a la barrera, en la zona de sombra, y es tanto mayor cuanto más bajos están los puntos. En las proximidades de la línea divisoria de las zonas insonificada y de sombra, el efecto es muy escaso.

En 1965 Maekawa propuso un nuevo ábaco que mejoraba en algunos aspectos el anterior y, como aquel, se proponía para una fuente puntual, añadiendo una curva adicional para fuentes lineales. La eficacia de la barrera se establece en función de una sola variable, el número de Fresnel: diferencia entre la longitud del camino recorrido por el rayo difractado y la distancia directa, medida en unidades de la semilongitud de onda, es un parámetro adimensional

2N

δλ

= (2.4.8.2.1)

siendo A B dδ = + − . La figura 2.4.8.2.2 explica la geometría del problema.

Figura 2.4.8.2.2.- Ábaco de Maekawa

Para barreras delgadas o terminadas en diedro recto, el ábaco de Maekawa puede sustituirse con ventaja por la fórmula de Kurze,

( )

220log 5

2

N

tag h N

π

π

+

L∆ = (2.4.8.2.2)

0 en el resto de los casos que no plantea grandes dificultades de cálculo. Es válida para barreras rectas y fuentes sonoras puntuales y constituye una aproximación de la teoría de la difracción óptica incluyendo una corrección por campo cercano en el borde difractor y una aproximación para la

región de transición entre las zonas de sombra y de brillo. Gráficamente se encuentra representada en la figura 2.4.8.2.3.

En la zona de brillo, definida por 0.2N < − , la onda difractada es despreciable y la atenuación acústica de la barrera es nula o negativa. La zona de transición hacia la zona de brillo es la región próxima a la recta que une la fuente y el borde superior de la barrera y en ella, la atenuación acústica de la barrera varía entre 0 y 5 dB. En la zona de sombra, la atenuación de la barrera varía desde 5 dB, cerca de la zona de transición, hasta un valor determinado por las irregularidades y turbulencias atmosféricas que puede considerarse limitado alrededor de 24 dB, según los datos experimentales.

Figura 2.4.8.2.3.- Modelo de Kurze para calcular las pérdidas por inserción de barreras acústicas

En la práctica, podemos encontrar discrepancias, generalmente favorables, entre las previsiones teóricas y los resultados experimentales, en particular con barreras de absorción acústica apreciable por el lado de la fuente sonora. También se encuentran atenuaciones superiores a las previstas para barreras gruesas, como es el caso de edificios (considerados como barreras gruesas según se describirá más adelante), en que se produce el fenómeno de la doble difracción, por tener dos bordes difractores. Contrariamente, se han obtenido atenuaciones inferiores a las previstas, cuando el suelo sobre el que se sitúa la barrera, es absorbente acústicamente. Este efecto se debe a que la interferencia destructiva de la reflexión en el suelo con la onda directa que suele producirse sin barrera, especialmente en el rango de frecuencias comprendido entre 300 y 600 Hz, desaparece al construir la barrera, dando lugar a un aumento del nivel sonoro en vez de una disminución, en la posición del receptor. En la zona insonificada las reflexiones en la barrera y en el suelo producen una zona interferencial con un incremento del nivel sonoro. En la zona de sombra el ruido es capaz de penetrar debido al fenómeno de difracción producido en el borde de la barrera: este borde actúa como un radiador secundario que emite en todas las direcciones. Para determinar la protección acústica de una barrera, en presencia de varias fuentes, hay que calcular su efecto sobre cada una, por separado, obtener los niveles "transmitidos" a la zona de sombra y combinar estos niveles por la regla de composición de niveles.

Para ruidos de banda ancha se puede calcular la protección acústica de pantallas de longitud finita de manera análoga a lo dicho para distintas fuentes: cada borde permite el paso de cierta cantidad de energía, pudiendo estimarse la reducción del nivel sonoro por el ábaco o fórmula correspondiente; la reducción resultante se obtiene por las reglas conocidas de composición de niveles de fuentes incoherentes. La diferencia entre el nivel inicial sin barrera, y el nivel final, composición de los niveles difractados por cada borde, constituye la pérdida por inserción de la barrera de longitud finita, análogamente a como se hace para determinar el aislamiento acústico de particiones mixtas, siendo la expresión correspondiente:

1010log 10iL

T

i

L∆

−∆ = − ∑ (2.4.8.2.3)

donde iL∆ , es la pérdida por inserción correspondiente al i-ésimo borde.

2.4.8.3.- Barreras gruesas. Aplicación a edificios. En el caso de barreras gruesas se puede obtener una estimación de la pérdida por inserción tomando como longitud del rayo difractado la suma de los recorridos que este rayo necesita para acceder al receptor, bordeando el obstáculo por el camino más corto. Las pérdidas debidas a las esquinas de los edificios, con aristas verticales en ángulo recto, pueden estimarse mediante la curva correspondiente del ábaco de la figura 2.4.8.2.3. La atenuación que proporcionan los edificios, considerados como barreras acústicas, puede ser de hasta 15 ó 20 dB, aunque no es fácil superar el valor de 10 dB. Se ha podido comprobar que esta atenuación es independiente del número de edificios interpuestos entre la fuente y el receptor, siendo el primer edificio existente el que proporciona esencialmente la atenuación final, mientras que el resto apenas aporta alguna reducción de nivel adicional. 2.4.2.7.4.- Barreras acústicas dobles. En ocasiones, se dispone una segunda barrera acústica en el lado opuesto de la fuente sonora. Cuando ésta es paralela a la primera, dispuesta entre la fuente y el receptor, se producen entre ellas, múltiples reflexiones que dan lugar a la aparición del fenómeno de reverberación. La reducción en la eficacia de la barrera inicial es máxima cuando el receptor puede ver la barrera opuesta por encima de la inicial. Esta reducción puede estimarse en 5 dB o más. También puede producirse reverberación entre el costado de un ferrocarril y una barrera acústica próxima que pretende apantallar el ruido de las ruedas contra los raíles. Otro tipo de barreras acústicas dobles, lo representan los corredores urbanos, constituidos por calles con edificios a ambos lados, cuyas fachadas son paralelas entre sí, produciendo múltiples reflexiones acústicas, causantes de reverberación urbana, y que elevan los niveles sonoros. Para paliar los efectos negativos de la reverberación sobre barreras acústicas, se pueden tomar las siguientes medidas: - Aplicar un material absorbente acústico, en el lado de la fuente, de la o las barreras.

- Inclinar una o ambas barreras, alejándolas entre sí por su parte superior, para que el ruido se refleje hacia el cielo.

- Aumentar la altura de la o las barreras. 2.4.2.7.5.- Carreteras hundidas o elevadas. Un tipo de barrera acústica lo constituye la pared lateral de una carretera que transcurre a un nivel inferior al del suelo circundante. Para carreteras hundidas 4m por debajo del suelo, se obtienen atenuaciones acústicas de 7 a 10 dBA, para cualquier distancia.

Para carreteras que transcurren elevadas respecto al nivel del suelo circundante, se encuentran atenuaciones sonoras de 2 a 10 dBA, hasta distancias del orden de 100 m. 2.4.2.7.6.- Efecto del suelo y de la vegetación. La atenuación del suelo es función de su estructura y la cubierta superficial, así como de las posiciones de la fuente y el receptor. La atenuación debida al suelo no suele poderse expresar por unidad de distancia a la fuente. Cuando la fuente y el receptor se encuentran por encima de la superficie del suelo, la onda reflejada interferirá con la directa, en campo lejano, muy probablemente a frecuencias comprendidas entre 300 y 600 Hz. En principio, la atenuación debida a la absorción del suelo puede despreciarse para distancias comprendidas entre 30 y 70 m de la fuente. A distancias de 250 m pueden obtenerse atenuaciones comprendidas entre 5 y 10 dB. Con una altura de fuente y receptor de 2.5 m, se obtienen atenuaciones de 5 a 10 dB, para una distancia de 250 m, en el rango de frecuencias comprendidas entre 100 y 6.300 Hz, aumentando hasta 50 dB en el rango de 300 a 600 Hz. La atenuación sobre hierba alta y a través de arbustos es mayor, pudiendo estimarse en torno a 5 dB, cada 100 m. La atenuación acústica debida a las plantas se debe, fundamentalmente, a la dispersión sonora que producen sus hojas y ramas hacia el cielo, ya que la absorción acústica de estos elementos suele ser despreciable. No obstante hay casos desafortunados en que esta dispersión desvía la energía acústica hacia la zona de sombra, por lo que su uso ha de hacerse con cautela. La atenuación por bosques o zonas con arbolado denso, puede ser de hasta 10 dB cada 100 m, o menos para árboles deshojados sobre suelo absorbente. También tienen efecto protector los terraplenes. Los árboles producen atenuaciones escasas, casi inapreciables, respecto al ruido de tráfico aunque pueden resultar interesantes para ruidos de frecuencias altas, sobre todo los de follaje denso. 2.4.2.7.7.- Indices de valoración global de las magnitudes características de barreras acústicas. A efectos de producto, se valoran las propiedades intrínsecas de aislamiento y absorción acústicos de las pantallas antirruido, siguiendo los procedimientos de laboratorio normalizados (EN 1793) que son muy semejantes a los establecidos para divisorios y productos de edificación. Esta norma permite atribuir un valor del índice global correspondiente, que se expresa en dBA, para dichas propiedades. Los índices globales intrínsecos anteriores, indican la bondad del producto en cuanto que valoran si deja pasar el sonido a su través o lo refleja en cuantía significativa, pero no dicen nada de su comportamiento en el exterior respecto a la energía difractada. En este sentido hemos visto que la protección es una función de punto por lo cual el problema resulta especialmente complicado y aún no está resuelto satisfactoriamente a nivel técnico. 2.4.2.7.8.- Tipos de pantallas acústicas comerciales. Existe una gran variedad de pantallas comerciales siendo las más significativas: (a).- de envolvente metálica con una de sus caras perforada y con absorbente en su interior (b).- de hormigón normal, aligerado, armado o reforzado con fibra de vidrio, liso (sin o con aditivos absorbentes) o formando casetones con módulos terreros aptos para la adición de elementos de jardinería (c).- de plástico transparente, que permite la visión a su través. (d).- de madera, poco habituales dado su mayor coste y menor longevidad.