Acústica arquitectónica y medioambiental

Techos acústicos: aisladores acústicos

Como ya indicamos en el post sobre techos acústicos uno de los elementos a emplear en su ejecución son los aisladores acústicos.



Estos elementos son los encargados de permitir la unión elástica entre el techo y la estructura que lo soporta.

Están constituidos por los siguientes elementos:

- Varillas metálicas encargadas de realizar la fijación de los aisladores acústicos a la estructura del edificio  mediante tacos.

-Elementos elásticos de caucho cuya función atenuar las vibraciones producidas sobre la estructura mejorando sí el aislamiento acústico del techo.

- Horquillas metálicas sobre las que se fijan los elementos elásticos y a las que a su vez se fijan los perfiles metálicos a los que se fijarán los elementos constitutivos del techo.

En el siguiente detalle constructivo se puede observar su modo de instalación.


Así las varillas metálicas se fijan a la estructura (viguetas en este caso), estas varillas se fijan por otro lado al elemento elástico que a su vez se encuentra fijado a las horquilas metálicas de sujeción de los perfiles metálicos.

Una de las consideraciones a la hora de realizar un correcto diseño de un techo acústico es la correcta elección del elemento elástico en función de las siguientes variables de diseño:

- Peso propio por unidad de superficie del techo.
- Respuesta dinámica de cada posible tipo de aislador.
- Rango de cargas de trabajo según el tipo de aislador.
- Separación entre los aisladores.

El fabricante debe aportar las frecuencias de resonancia para correspondientes a distintas cargas de trabajo del elemento elástico de cada tipo de aislador obtenidas a partir de ensayos en laboratorio.

Las frecuencias de resonancia son aquéllas a las que se producen las mayores deformaciones periódicas, picos de las gráficas de las funciones de transmisibilidad que a continuación se presentan:


Las frecuencias de resonancia deben estar por debajo del espectro audible (20 Hz), ya que a esta frecuencia se producirá una disminución del aislamiento acústico a ruido aéreo del techo.

Aislamiento acústico de cerramientos ligeros de doble hoja

Una solución constructiva cada vez más utilizada por su reducido espesor, su baja densidad superficial y su rapidez de montaje son los cerramientos de ligeros de doble hoja con material absorbente de relleno en la cámara interior.

El comportamiento de estos sistemas se rige por el principio de masa-muelle-masa. Según este modelo la frecuencia de coincidencia o frecuencia natural del sistema viene dada por la siguiente expresión:
Donde:

• m1 y m2 son las masas por unidad de superficie de cada una de las hojas.
• s' es la rigidez dinámica del elemento de relleno en MN/m3.

Por otro lado otro efecto a ser considerado es el de la formación de ondas estacionarias en la cámara de aire entre las dos hojas ligeras. Estas ondas se forman a las frecuencias múltiplos de:

•  c es la velocidad de propagación del sonido en el medio (340 m/s en el caso del aire).
•  d es la distancia de separación entre las dos hojas.

A la hora de establecer un modelo para la predicción del aislamiento acústico a ruido aéreo en paredes de ligeras de doble hoja se distinguen tres zonas de evaluación:

Frecuencias inferiores a fo	El sistema masa-muelle-masa no actúa, el comportamiento es como un sistema laminar
Frecuencias entre fo y fc	Los aislamientos se suman: R=R1+R2+20 log (f d)-29
Frecuencias superiores a fc	Los aislamientos se suman y se atenúa la resonancia de a cavidad gracias a la resistencia al paso del aire de aislante R = R1 + R2 + + 0.86 (0.0978 (1.2 f/rs)^(-0.7) + +2 log(0.189(1.2 f/rs))^-0.595

Donde:

• d es la separación entre hojas
• f es la banda de frecuencia
• rs es la resistencia al paso del flujo de aire
• R1 y R2 son los índices de reducción sonora de cada una de las hojas consideradas como particiones simples 

Cómo funciona una vuvuzela

Aislamiento acústico en paredes simples

Se considera una pared simple la formada por una sola capa de material o por varias capas rígidamente unidas entre sí de foma que se comporten como un único cuerpo vibratorio.

Para cualquier pared simple existe una determinda frecuencia, denominada frecuencia natural o de coincidencia, a la que tiende a vibrar libremente cundo es excitado por una onda sonora. Esta frecuencia es función del tipo de material y de su espesor.

La frecuencia natural se puede estimar con la siguiente expresión:

Donde CL es la velocidad de propagación del sonido en el material, C es la velocidad de propagación del sonido en el aire y d es el espesor del mismo.

En la siguiente tabla se indican las velocidades de propagación del sonido en distintos materiales:

Materiales	Velocidad de propagación (m/s)
Ladrillo hueco	2000
Ladrillo perforado	2500
Hormigón armado	3500
Placa de yeso laminado	2000
Acero	5200
Vidrio	5000
Poli metacrilato	1600
Plomo	1200

A la hora de diseñar es conveniente que esta frecuencia de coincidencia no se encuentra en la zona de bajas y medias frecuencias, ya que estas frecuencias son las más perjudiciales desde el punto de vista del aislamiento acústico.

Según el caso resultará más interesante aumentar el espesor del cerramiento para disminuir la frecuencia crítica(hormigón, ladrillo...) o disminuirlo para que se presente en la zona de altas frecuencias (placas de yeso laminado, vidrios..).

Así las frecuencias de resonancia de algunos elementos comunes en la construcción son:

Elemento	Frecuencia crítica (Hz)
Ladrillo perforado 12cm	215
Tabicón ladrillo hueco 7 cm	458
Hormigón armado de 12 cm	152
Placa de yeso laminado de 15 mm	2140
Vidrio de 6 mm	2140
Doble placa de yeso de 15 mm	2140

 

A la hora de establecer un modelo para la predicción del aislamiento acústico a ruido aéreo en paredes simples se distinguen tres zonas de evaluación:

Frecuencias inferiores a fc	R=20 log(m f)-48
Frecuencias próximas de fc	El aislamiento disminuye sensiblemente tanto como más bajo sea el factor de pérdidas del material (fp)
Frecuencias superiores a fc	R=20 log(m f)-48+10 lof(f/fc)+ 10 log(fp)+5.5

Conceptos de acústica arquitectónica: tiempo de reverberación

El tiempo de reverberación de un recinto se define como el tiempo que transcurre desde que cesa una fuente sonora hasta que la energía sonora contenida en el mismo disminuye a una millonésima parte de la original.

Esto es equivalente a decir que es el tiempo que el nivel de presió sonora tarda en disminuir 60 dB. El siguiente gráfico ilustra este concepto.

Este fenómeno fue estudiado por el físico Wallace Clement Sabine, el cual formuló la siguiente expresión para el cálculo del tiempo de reverberación de un recinto: