Acústica arquitectónica y medioambiental

En anteriores posts hemos hablado sobre distintas aplicaciones de las láminas viscoelásticas en distintas soluciones constructivas que requieren unas elevadas prestaciones de aislamiento acústico.

Es habitual su combinación con placas de yeso laminado de manera que mejoran sustancialmente su aislamiento acústico especialmente a bajas frecuencias, proporcionando mayor amortiguación al sistema.

Hasta la fecha este tipo de materiales se suministraban en formato de láminas enrolladas o combinadas con materiales absorbentes.  

Una interesante y novedosa alternativa al empleo de este tipo de materiales es su aplicación en formato líquido.

Se debe emplear entre dos capas de material rígido, comenzando una vez aplicado un proceso de curado en el que se genera vapor de agua, al menos una de las capas rígidas debe ser de material poroso para permitir la evaporación del vapor generado.

El material viscoelástico es suministrado en tubos y aplicado in situ mediante pistola de manera similar al modo de aplicación de la silicona.



En la actualidad el único producto de estas características distribuido en España es Greenglue.

Según datos aportados por el distribuidor, Acústica Integral, sus características principales son las siguientes:

- Composición: material viscoso y elástico.

- Color: verde claro.

- Temperaturas de aplicación: entre 4.5 ºC y 32 ºC.

- Temperatura de inflamación: mayor a 92 ºC.

- Tiempo de secado: 7 días.

- Tiempo de aplicación una vez abierto: 30 min.

- Rendimiento: 2 m2 por cada tubo. 

En cuanto a su modo de aplicación se recomienda aplicar de manera uniforme y aleatoria mediante pistola sobre toda la superficie del elemento y dejando entre 5 y 7 cm de distancia en los bordes.



Una vez distribuido por toda la superficie se procede a la colocación del elemento sobre la capa ya colocada.



Su aplicación está especialmente indicada en combinación con placas de yeso laminado, ya sea en particiones verticales o en techos.

El fabricante (Greenglue company) facilita tests comparativos para soluciones constructivas en base a doble hoja de placas de yeso laminado fijadas a perfiles metálicos.

Solución constructiva ensayada

Los resultados para el Índice de reducción sonora aparente (R) obtenidos por el laboratorio de ensayos Olfield Laboratories fueron los siguientes:

En anteriores posts hemos aportado distintas recomendaciones y detalles constructivos para una correcta ejecución desde el punto de vista del aislamiento acústico.

Todas las técnicas empleadas para conseguir un adecuado nivel de aislamiento acústico se basan en una serie de principios físicos que a continuación desarrollamos.

El primer principio del aislamiento acústico es la masa del cerramiento, la cual actúa en el sentido de dificultar la transmisión directa del ruido al producir oscilaciones más débiles del elemento de separación.

El efecto de doblar la masa del cerramiento es un aumento de 6 dB del nivel de aislamiento acústico. Así para requerimientos elevados de aislamiento resulta impracticable emplear únicamente esta estrategia al obtenerse cerramientos excesivamente pesados.

En la transmisión del ruido desde un local emisor a otro receptor intervienen distintas vías o caminos de transmisión.

El principio del desacoplamiento mecánico se basa en inhibir la transmisión del sonido por las distintas vías o caminos mediante el empleo de soluciones constructivas multicapa y elementos auxiliares.

Algunos ejemplos de este principio son los cerramientos de doble hoja con cámara de aire interior, el empleo de bandas desolarizantes, etc..

Uno de los aspectos a tener en cuenta sobre el desacoplamiento mecánico es que es dependiente de la frecuencia de la onda sonora incidente, existiendo determinadas frecuencias (frecuencias de resonancia) a las que el aislamiento es prácticamente inexistente.

El desacoplamiento mecánico es muy efectivo, pero deben tenerse en cuenta las frecuencias de resonancia en el diseño.

En la siguiente figura se puede observar la mejora conseguida mediante desacoplamiento mecánico en tabiques de yeso laminado.

Principio 3: Absorción 

Por otro lado el empleo de este tipo de materiales disminuye la frecuencia de resonancia del conjunto de elementos desacoplados mecánicamente.

Un aspecto a tener en cuenta sobre el empleo de materiales absorbentes es su pérdida de efectividad a bajas frecuencias.

Cabe señalar que el problema del aislamiento acústico no se resuelve únicamente empleando materiales absorbentes ni aumentando la densidad del material empleado.

Este principio actúa en contra de los tres anteriores facilitando al sonido atravesar el cerramiento. A las frecuencias de resonancia hasta un cerramiento desacoplado mecánicamente y con material absorbente en su interior vibra libremente facilitando el paso de la energía sonora.

Las dos mejores estrategias para eliminar el fenómeno de la reonancia son:

- Atenuar la resonancia: reduciendo el efecto de la  resonancia y la energía sonora transmitida. El empleo de materiales compuestos a base de láminas viscoelásticas permite atenuar el efecto de la resonancia.

- Mover la frecuencia de resonancia: el contenido en frecuencia de los ruidos que se dan habitualmente en el interior de los edificios no suele presentar frecuencias inferiores a los 100 Hz, por tanto se debe intentar que la frecuencia de resonancia se encuentre presente a la frecuencia más baja posible. Por otro lado el oído humano es menos sensible a este rango de frecuencias que a otras más elevadas.

El último principio del aislamiento acústico es la conducción. El ruido se transmite desde un recinto emisor a otros recintos emisores por caminos distintos al de la propia partición que los separa, es la conocida como transmisión por flancos o transmisiones indirectas.



Este mecanismo de transmisión es especialmente relevante en la transmisión de ruidos estructurales.

Para reducir los ruidos transmitidos por conducción se puede actuar de distintas maneras:

- Mediante discontinuidades mecánicas que rompan determinadas vías de transmisión.

- Aumentar la amortiguación de la propia estructura.

Una estrategia muy efectiva es el tratar las superficies del recinto emisor de manera que el ruido quede amortiguado en el propio recinto en el que se genera.

En determinadas ocasiones la mejora de aislamiento acústico de una partición no se puede conseguir mediante el tratamiento del propio elemento separador, si no que la única vía es evitar las transmisiones indirectas.

Al dividir una pared en dos tabiques simples separados entre sí por una cámara se consigue una aislamiento acústico mucho mayor al que proporcionaría una pared de una única hoja con la misma masa por unidad de superficie que la resultante de la suma de las dos paredes simples.

En este post intentaremos explicar el porqué de este fenómeno analizando el comportamiento del sistema constructivo de doble tabique.

El sistema se comporta según el modelo de masa-muelle-masa.

Así cuando incide una onda sonora sobre una de las hojas esta entra en movimiento moviendo a su vez el aire contenido en la cámara de separación, el cual actúa como elemento amortiguador disipando en forma de calor parte de la energía sonora y como medio de transmisión de la energía sonora hasta la otra hoja. De este modo la energía sonora que llega a la segunda hoja es inferior a la que indice sobre la primera hoja.

Si analizamos su comportamiento por rangos de frecuencias tenemos que:

- Frecuencias bajas (inferiores a la frecuencia de resonancia del conjunto):

En este rango de frecuencias el oído humano es menos sensible por lo que la sensación acústica que le produce es menor.

Se produce un efecto conocido como resonancia,  produciendo que el aislamiento acústico del conjunto tienda a 0. 

A la hora de diseñar el interesante que la frecuencia de resonancia presente los valores más bajos posibles, ya que como hemos indicado el oído humano es menos sensible a las frecuancias más bajas o graves. Esto se puede conseguir bien aumentando la masa superficial de los tabiques o bien aumentando la distancia de separación entre las mismas. La expresión analítica de la frecuencia de resonancia en paredes de doble hoja viene dada por:

En el caso de emplearse algún material de relleno para la cámara la frecuencia de resonancia viene dada por la siguiente expresión:

Para frecuencias inferiores a la frecuencia de resonancia el tabique de doble hoja se comporta como una pared simple de masa igual a la suma de las masas de cada hoja.

- Frecuencias medias (entre la frecuencia de resonancia del conjunto y la frecuencia de resonancia de la cámara)

En esta zona es en la que mejor se aprecian las ventajas del tabique de doble hoja frente al de simple hoja, ya que  al doblar la masa del conjunto se obtienen incrementos del aislamiento de entre 16 y 18 dB, frente a los incrementos de 6 dB obtenidos al doblar la masa del tabique de simple hoja.

Cada una de las hojas se comporta de manera independiente.

La frecuencia de resonancia de la cámara viene dada por:

- Frecuencias altas (superiores a la de resonancia de la cámara):

En esta zona la cámara entre las dos hojas actúa como caja de resonancia, formándose ondas estacionarias en su interior. Para disipar la energía de esas ondas es importante rellenar la cámara con algún tipo de material absorbente.

Los materiales absorbentes más comúnmente empleados son las lanas minerales y las lanas de vidrio. Basan su funcionamiento en su flexibilidad y estructura porosa que permita el paso del aire a través suyo, convirtiendo la energía sonora en energía calorífica por efecto del rozamiento. Así son adecuados materiales absorbentes con una resistencia al paso del aire entre 5 y 30 kPa s/m2.

Otros materiales de relleno empleados son los siguientes:

- Espumas de poliuretano proyectadas.
- Poliestireno expandido elastificado.
- Paneles de fibra de poliéster.

Para cierto tipo de salas destinadas a ser ocupadas por un elevado número de personas cabe plantearse en su diseño cómo será su comportamiento acústico en diferentes condiciones de ocupación para un óptimo diseño de las mismas.

Se hace necesario para ello estimar la absorción acústica aportada por las personas y el mobiliario a partir de los correspondientes coeficientes de absorción acústica.

Completamos así la tabla de coeficientes de absorción acústica ya publicada con la siguiente tabla de coeficientes:

Materiales	Coeficientes
	125Hz	250Hz	500Hz	1000Hz	2000Hz	4000Hz
Área de sillas vacías con alto porcentaje de superficie tapizada	0.72	0.79	0.83	0.84	0.83	0.79
Área de sillas vacías con porcentaje medio de superficie tapizada	0.56	0.64	0.70	0.72	0.68	0.62
Área de sillas vacías con porcentaje bajo de superficie tapizada	0.35	0.45	0.57	0.61	0.59	0.55
Área de sillas ocupadas con alto porcentaje de superficie tapizada	0.76	0.83	0.88	0.91	0.91	0.89
Área de sillas ocupadas con porcentaje medio de superficie tapizada	0.68	0.75	0.82	0.85	0.85	0.86
Área de sillas ocupadas con porcentaje bajo de superficie tapizada	0.56	0.68	0.79	0.83	0.83	0.86
Asiento de madera	0.01	0.02	0.03	0.04	0.06	0.08
Asiento de madera ocupado	0.34	0.39	0.44	0.54	0.56	0.56
Asiento tapizado con cuero o vinilo	0.10	0.15	0.25	0.25	0.25	0.25
Asiento tapizado con plástico	0.20	0.20	0.25	0.30	0.30	0.30
Asiento tapizado con terciopelo	0.30	0.32	0.27	0.30	0.33	0.33
Grupo de personas de pie	0.25	0.44	0.59	0.56	0.62	0.50

En posts anteriores ya indicamos la utilidad de los trasdosados mediante placas de yeso laminado en diferentes soluciones constructivas para la mejora del aislamiento acústico al ruido aéreo en particiones verticales:



El siguiente detalla ilustra la estructura de esta solución consrtuctiva:



Los tipos de perfiles a emplear son los siguientes:

- Canales: elementos horizontales en forma de U, se emplean para la unión al solado y al techo. Los anchos más comunes en mm son: 20, 30, 36, 48, 70, 90, 100, 125 y 150.

- Angulares: elementos horizontales en forma de L, se emplean para la unión al solado y al techo. Las medidas más comunes en mm son: 24x24, 20x30, 24x30, 30x30 y 34x23.

- Montantes: elementos veticales en forma de C, encajan en canales o angulares. Las placas se atornillan en su cara externa. Su ancho es aproximadamente 1 mm menor al de los canales para que encajen perfectamente.

Las recomedaciones a seguir para una correcta ejecución de trasdosado son las siguientes:

Realizar el replanteo marcando en suelo y techo la cara interior (más alejada del muro) de los canales que lo configuran.

Colocar los canales horizontales en suelo y techo, bajo el canal inferior debe colocarse una banda estanca.