Índices para Valorar Ruido Aéreo

Dn: Diferencia de Niveles Normalizada

Es la diferencia de niveles que corresponde a un área de absorción de referencia en el receptor, siendo D la diferencia de niveles entre emisor y receptor. A la absorción de la sala de recepción y Ao la absorción de referencia (Ao=10m²s).

R: Índice de Reducción Sonora

Medido en el laboratorio.

R’: Índice de Reducción Sonora Aparente

Medido “in situ”: R’=________, S es el área de la muestra (m²), A es el área de absorción equivalente del recinto receptor, se calcula utilizando la fórmula de Sabine.

R’w: Índice de Reducción Sonora Aparente Ponderado

Es el valor en dB a la frecuencia de 500Hz de la curva de referencia una vez ajustada a los valores experimentales según el método que sigue la norma.

Tipos de Ruido

Ruido Aéreo

El ruido llega a los cerramientos del local receptor por el aire. La onda sonora incidente pone en vibración el cerramiento, lo que genera una onda sonora en el local receptor (onda transmitida), de menor energía que la onda incidente.

Ruido de Impacto

El ruido se genera por un golpe de corta duración sobre los cerramientos del local receptor o en cualquier otro punto, transmitiéndose hasta las superficies límite del local receptor a través de la estructura del edificio. Las superficies del local receptor entran en vibración y emiten las ondas sonoras (Ej. pisadas de tacones, golpes de un martillo, …).

Ruido de Vibración

El ruido procede de la vibración de elementos (máquinas, motores, etc.) situados sobre los cerramientos del local receptor o que transmiten sus vibraciones a través de la estructura del edificio.

Norma DB-HR

Aspectos que regula:

• Aislamiento a ruido aéreo y de impactos: Protección frente al ruido procedente de otras unidades de uso, zonas comunes, exterior, etc.
• Acondicionamiento acústico: Absorción acústica y tiempo de reverberación en: aulas, restaurantes, comedores y zonas comunes.
• Ruido y vibraciones de las instalaciones.

Se aplica a: Obra nueva, Rehabilitaciones integrales. No se aplica a:

• Recintos ruidosos (80 dB),
• Pública concurrencia destinados a espectáculos (auditorios, cines, etc.),
• Aulas y salas de conferencias de V > 350m³.

Vías de Propagación

2 tipos:

• Directas:
  • Penetración del sonido a través de fisuras e intersticios (1);
  • Vibración de la pared de separación (2);
• Indirectas:
  • Por conductos;
  • Por vibración de las paredes del recinto receptor distintas de la pared de separación (3);

Ondas de Reflexión

En la propagación de las ondas de flexión el espectro va cambiando. La velocidad de propagación de la onda de flexión depende de las características del material y también de la frecuencia.

Ley de la Masa

Establece un aumento teórico de 6dB cada vez que se duplica la masa superficial (m’) de la pared o cada vez que se duplica la frecuencia del sonido incidente.

Efecto Coincidencia

Existe una frecuencia que hace que la traza de lambda (proyección sobre la superficie de la longitud de onda correspondiente a la señal que se propaga en el aire (lambda/senθ)) coincida con la longitud de onda de la onda de flexión que se propaga por la superficie (lambdaB) para un ángulo de incidencia θ; por eso a esta frecuencia se le denomina frecuencia de coincidencia. El coeficiente de transmisión τ(θ) tendrá un valor máximo y el R correspondiente será mínimo. A la frecuencia particular que cumple esta condición se le llama: FRECUENCIA DE COINCIDENCIA (ω= ωco). Para cada ángulo de incidencia sólo existe una única frecuencia de coincidencia. La frecuencia más baja a la que empieza a producirse el fenómeno de la coincidencia se denomina frecuencia crítica (fc) y se da para un ángulo de incidencia θ=90º

Aislamiento de una Pared Simple en Función de la Frecuencia para Incidencia Oblicua

Tomando la frecuencia crítica (fc) como referencia, podemos dividir el espectro en tres tramos:

• Tramo 1: (f < fc)
• Tramo 2: (f≈fc) Se produce el efecto de coincidencia. Tramo controlado por el amortiguamiento. Cuanto más pequeño sea el amortiguamiento η mayor será la transmisión y menor el aislamiento.
• Tramo 3: (f>>fc) Es un tramo gobernado por la rigidez a la flexión (B). En este tramo podemos despreciar el término del amortiguamiento. Se produce un aumento de 18 dB cada vez que se duplica la frecuencia.

Aislamiento de Particiones Delgadas y Homogéneas

• Zona 1 (f < f₁₁): zona controlada por la rigidez. Cuanto mayor es la rigidez menor es el aislamiento al ruido aéreo. Esta zona se extiende hasta la frecuencia natural de la partición (f₀). Podemos extender esta zona hasta f₁₁ (f_pq: frecuencia de resonancia de flexión con p=1 y q =1). K es un coeficiente numérico que depende del modo de fijación de los bordes de la partición. K=0,45 para bordes soportados, K=0,86 para bordes encastrados, K=0,6 para una unión elástica (el vidrio de una ventana).
• Zona 2 (f₁₁ < f < 2f₁₁): zona controlada por las resonancias del sistema. Las variaciones de R pueden ser grandes y no tenemos una expresión que nos indique cómo varía el índice de reducción acústica en este margen de frecuencias. Los valores de aislamiento en esta zona los calcularemos interpolando entre los obtenidos en las zonas 1 y 3.
• Zona 3 (2f₁₁ < f < f_c): zona controlada por la masa. En esta zona es correcto aplicar la ley de la masa a incidencia de campo. En esta zona, el índice de reducción acústica aumenta 6 dB cada vez que duplicamos la masa o la frecuencia.
• Zona 4 (f ≈ f_c): frecuencias próximas a la frecuencia crítica. En esta zona tenemos una disminución importante del aislamiento debido al efecto de coincidencia. Podemos calcular f_c conociendo la velocidad de las ondas longitudinales en la partición (c_L) y el espesor (h) de la partición.
• Zona 5 (f_c < f): para frecuencias superiores a la frecuencia crítica, es importante el factor de pérdidas total (η) que tiene en consideración las pérdidas internas, las pérdidas debidas a la radiación de las ondas de flexión libres y las pérdidas de acoplamiento en el perímetro de la partición. Cuanto mayor sea este factor de pérdidas, mejor será el aislamiento del paramento. Realmente en este margen de frecuencias el incremento de R con la frecuencia es de unos 9dB por octava.

Doble Hoja con Incidencia Normal

• Tramo A: d < λ/2: la separación entre las paredes es menor que λ/2. No se forman ondas estacionarias en el interior de la cavidad. Subdividimos el margen de frecuencias que cumple esta condición en tres grupos.
  1. Por debajo de la frecuencia de resonancia (masa-aire-masa) ω<ω₀. R crece a razón de 18 dB/octava a partir del valor que tendría a la frecuencia de resonancia si estuviera controlado por la masa (m_t)
• Tramo B: d > λ/2. Se producen resonancias en la cavidad. El aislamiento de la estructura tendrá una serie de máximos y mínimos. Para los valores de separación entre paredes reales, esto sólo sucederá para altas frecuencias. En este tramo, la separación entre paredes es del mismo orden o mayor que la longitud de onda de la señal incidente.
  • Los valores mínimos de transmisión, máximos de aislamiento, se darán a las frecuencias que producen una antirresonancia en la cavidad: Los valores de estos máximos de aislamiento se encuentran situados sobre una recta que crece con una pendiente de 12dB/octava.
  • Los valores máximos de transmisión, mínimos de aislamiento, se dan para las frecuencias que hacen que se produzcan resonancias en la cavidad. Los valores de estos mínimos de aislamiento se encuentran situados sobre una recta que crece con una pendiente de 6dB/octava. Y que sería el aislamiento teórico proporcionado por una pared de masa (m_t) la suma de las masas de las dos hojas.

Efecto de la Absorción en la Cavidad Entre 2 Hojas

Para minimizar los efectos de la resonancia, se coloca material absorbente sonoro de alta frecuencia en la cavidad.

• Rango 1 (ω < ω₀): no afecta notablemente la presencia del material absorbente.
• Rango 2 (ω ≈ ω₀): El cambio que se produce en la impedancia específica al pasar de ser aire a ser un material poroso hace que se modifique la frecuencia de resonancia. Cuanto más alta sea la resistencia de flujo del material poroso introducido, mejor será el aislamiento en este margen de frecuencias; pero tenemos que evitar que se produzca el acoplamiento mecánico entre las hojas.
• Rango 3 (ω > ω₀) y tramo B: El material absorbente reduce las resonancias que se producen para las altas frecuencias. Se suavizan las curvas, mejorando el aislamiento.

Pared Doble con Incidencia Oblicua (θ!=0)

Al incidir la señal con un ángulo θ!=0, tendremos una frecuencia crítica f_c a partir de la cual aparecerá el efecto de coincidencia.

• Tramo A (f<f_crítica)>λ/2): no aparecen resonancias en la cavidad. La rigidez efectiva de la cavidad aumenta en 1/cos²(θ). La frecuencia de resonancia masa-aire-masa, es superior a la de incidencia normal en 1/cosθ.
• Tramo B (f<f_crítica)>λ/2): aparecen las resonancias en la cavidad. Se producen las resonancias y antirresonancias en el interior de la cavidad dando lugar a los mínimos y máximos del aislamiento. Los valores de las frecuencias a las que se producen los máximos y mínimos de aislamiento, se desplazan hacia las altas frecuencias, a medida que aumenta el ángulo de incidencia, pero los valores máximos y mínimos de aislamiento no varían.
• Tramo C (f>f_crítica): Se produce el efecto de coincidencia. Se debe evitar que las dos hojas sean iguales para que el efecto de coincidencia de cada una de las hojas no se produzca a la misma frecuencia y tenga menor importancia.

Capa Límite

Cuando el sonido se propaga en espacios reducidos existe una pérdida de energía sonora. Esta pérdida es debida principalmente a los efectos que se producen en la capa límite acústica. La capa límite acústica, en el aire y a frecuencias audibles, es de espesor submilimétrico. Sea una pared rígida e impermeable expuesta a un flujo de gas oscilante paralelo a la superficie.

• En la superficie de la pared: la velocidad es cero y la temperatura se mantiene constante (la inercia térmica de la pared es mayor que la del aire)
• Lejos de la superficie:
  • todas las propiedades del flujo (densidad, velocidad, temperatura) oscilan sinusoidalmente y el movimiento es isentrópico.
  • Los valores de la velocidad y la temperatura variarán desde sus valores fijos en la superficie a los valores sinusoidales lejos de la superficie a través de una capa límite, la capa límite acústica.