Capítulo 3 Desarrollo de la propuesta de solución
3.1 Cálculo de la pérdida por transmisión para división constructiva D
Se empezó calculando la pérdida por transmisión, tanto existente como necesaria y proponiendo una solución para esta pared.
3.1.1 Determinación en campo de la pérdida por transmisión existente para la división constructiva D
Para ello, lo primero que se realizó es calcular la pérdida por transmisión existente; esto indicará cuanto está aislando actualmente la división constructiva D.
Por lo tanto, se tiene que evaluar la pérdida por transmisión existente con condiciones controladas de ruido; es por ello que se excitó el interior de la recámara con ruido rosa, ya que tiene todas las componentes de frecuencia en bandas de octava a una misma amplitud, y bajo esta condición es más confiable hacer el análisis.
Para realizar esta prueba se retomará la fórmula 3.1 que servirá para el cálculo de la TL existente.
�� = � − � + � �
�………..(3.1)Dónde:
TLe = Pérdida por transmisión existente, dB
Lp1 = Nivel de presión acústica promedio en el recinto fuente, dB
Lp2 = Nivel de presión acústica promedio en el recinto receptor, dB
S = Área del espécimen bajo prueba, m²
A = Área equivalente de absorción del recinto receptor, m²
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Figura 3.1 Vista 3D de la habitación indicando los parámetros a determinar
Este análisis se inició en la pared D mostrada en la figura 3.2, ya que tiene el mismo material en su superficie y es más fácil su estudio.
Figura 3.2 Vista de planta de la colindancia entre la pared D y la sala
La pérdida por transmisión indica cuanto atenúa la división constructiva que será analizada; para ello, por cada pared se realizaron 2 medidas del nivel de presión acústica, tanto en el recinto emisor como en el receptor, esto se observa en la figura 3.3. El promedio de estas mediciones se hicieron considerando las frecuencias centrales de bandas de octava de 125Hz a 4000 Hz para el análisis.
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Figura 3.3 Vista 3D de la forma de medición con ruido rosa para la pérdida por transmisión
Las mediciones se realizaron el viernes 4 de abril del 2014 en un lapso de 2 horas, entre las 16:00 p.m. y 18:00 p.m., ya que hay menor afectación de ruido hacia la casa en ese lapso de tiempo.
Fueron 8 medidas por recinto, colocando el micrófono a una altura de 1.20 metros, y 1.5 metros de separación de las paredes que conforman el recinto emisor, como lo muestra la figura 3.4, y a 1 metro de distancia de separación de las paredes que conforman el recinto receptor, como lo indica la figura 3.5.
Figura 3.4 Vista de la colocación del aparato de medición en el recinto emisor.
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Como recordatorio se indica que del sonómetro solo se usó el micrófono, ya que está forma parte del sistema de medición en conjunto con el software ARTA, Y todas las medidas fueron obtenidas mediante este sistema, por lo cual también se calibro todo este instrumento de medición de la misma manera en que se mencionó en la sección 2.3.
El recinto fue excitado con ruido rosa con 2 sistemas de altavoces conectados en modo estéreo, acomodados uno sobre otro, y posicionándolos en una de las esquinas de las paredes, para conseguir una mejor reflexión de las ondas sonoras.
El arreglo de altavoces se colocó a 1.5 metros de distancia de la pared y a una distancia de 1.20 metros de altura, como se muestra en las figuras 3.6 y 3.7.
Figura 3.6 Vista del posicionamiento de la fuente de ruido rosa marcada con una
“x” azul
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Una vez hechas las mediciones del nivel de presión acústica con ruido rosa, se promediaron los resultados obtenidos, tanto del recinto receptor como del recinto emisor, como lo indica la Tabla 3.1.
Tabla 3.1 Tabla de resultados obtenidos del promedio del nivel de presión acústica (NPA) del recinto emisor y receptor
Banda de Octava (Hz)
Promedio del NPA del recinto receptor (dB)
Promedio del NPA del recinto emisor (dB) 125 62.2 70.2 250 65.7 73.6 500 64.2 74.1 1000 67.3 78.2 2000 60.5 72.1 4000 57.2 72.7
Después se procedió a calcular otro factor importante para determinar la pérdida por transmisión, el cual es la absorción “A” total del recinto receptor.
Para el cálculo de la absorción total del recinto receptor “A”, lo que se hizo fue despejar la absorción de la fórmula de Sabine, como se indica en la fórmula 3.2, para que, al medir el tiempo de reverberación solo hay que calcular la absorción total del recinto en bandas de octava, de 125Hz a 4000Hz.
� =
. 6 �6 ………..………..……(3.2)
Dónde:
A = Absorción del recinto receptor, Sabins métricos V = Volumen del recinto, m3
TR60 = Tiempo de reverberación, s
El método para medir el tiempo de reverberación fue mediante barrido sinodal; la fuente se ubicó en el centro del recinto receptor; se hicieron 8 mediciones, 2 por cada punto cercano a cada una de las divisiones constructivas del recinto. La fuente se orientó hacia a la pared que se estaba analizando en su momento, como lo muestra la figura 3.8; una vez finalizadas las mediciones, se promediaron en bandas de octava de 125Hz a 4000Hz para su análisis.
El recinto fue excitado con ruido rosa con 2 sistemas de altavoces conectados en modo estéreo, acomodados uno sobre otro, y posicionándolos en el centro del recinto, mostrado en la figura 3.9. El sistema de medición se colocó a un metro de distancia en cada división constructiva y una altura de 1.20 metros.
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Los resultados obtenidos del tiempo de reverberación en el recinto y los resultados de la absorción se muestran en la Tabla 3.2.
Figura 3.8 Vista de planta del posicionamiento donde fueron ubicados los puntos de medición, marcados con una “x” roja, y con una “x” azul donde se posicionó la
fuente sonora
Figura 3.9 Vista del posicionamiento y altura de la fuente para medir el tiempo de reverberación
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Tabla 3.2 Promedios del tiempo de reverberación medido y de la absorción del recinto receptor calculada
Banda de octava (Hz)
Promedio del tiempo de reverberación TR60 en segundos
Absorción (en Sabins métricos) 125 0.547 12.24 250 0.623 10.75 500 0.457 14.655 1000 0.49 13.668 2000 0.461 14.528 4000 0.402 16.66
El posicionamiento de la fuente sonora para excitar los recintos con ruido rosa y realizar la medición del tiempo de reverberación se basó en la norma ISO 3382, que habla del método utilizado para dicha medición; esta norma habla que la fuente sonora sea posicionada a una altura mínima de 1.20 metros, a una distancia mínima de 1.5 metros de cualquier punto de medición y a 0.50 m de cualquier superficie, a su vez indica que cualquier posición de medición debe estar por lo menos a 1 metro de cualquier superficie reflejante. Además, la altura del micrófono debe ser 1.20 metros.
La forma ideal para medir el tiempo de reverberación es utilizar un dodecaedro para mediciones acústicas de laboratorio, como el que se muestra en la figura 3.10. Debido a que no se contó con el dodecaedro, se realizaron las mediciones de tiempo de reverberación con un sistema de 2 altavoces en conexión estéreo, situado uno sobre el otro.
Figura 3.10 Dodecaedro para mediciones acústicas de laboratorio
Con los datos obtenidos se procedió a calcular el la pérdida por transmisión existente en la pared D en bandas de octava de 125Hz a 4000Hz, haciendo uso de la ecuación 3.2. Cabe mencionar que “S” es la superficie de la división constructiva D; como la altura es de 2.60 metros y el ancho es de 4 metros, el área de la pared es de 10.4m2. Los resultados se muestran en la Tabla 3.3.
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Tabla 3.3 Cálculo de la pérdida por transmisión (TL) existente de la pared D mediante la fórmula 3.1
Frecuencia (Hz) A en Sabins Lp1 (dB) Lp2 (dB) TL existente en
la pared D(dB) 125 12.24 70.2 62.1 7.292 250 10.750 73.6 65.7 7.75 500 14.655 74.1 66.6 8.410 1000 13.668 78.2 67.3 9.713 2000 14.528 72.1 60.5 10.148 4000 16.660 72.7 57.2 13.153
3.1.2 Cálculo de la pérdida por transmisión (TL) necesaria en la división constructiva D para cumplir el criterio de ruido NC-35
Ahora bien, el siguiente paso es calcular la pérdida por transmisión necesaria para que cumpla con el criterio de ruido que se seleccionó, en este caso la curva de ruido NC 35.
Para ello, se ocupará la fórmula 3.1, referente al cálculo de la TL, pero ahora su variante será que Lp1 es el nivel de presión acústica que afecta del exterior,
mientras que Lp2 corresponde a la curva NC-35, que es la que se tiene que
cumplir.
Se retomarán algunos datos obtenidos anteriormente, como la absorción total calculada del recinto receptor que muestra la tabla 3.2, así como la curva NC 35 que se muestra en la tabla 2.9, con la excepción de tomar los valores Lp de 125 Hz a 4000 Hz, ya que en esas frecuencias se especifica la pérdida por transmisión de los materiales. Estos datos se incluyen en la Tabla 3.4.
Tabla 3.4 Datos de Lp2 y de la absorción A por banda de octava Banda de octava (Hz) Lp2 (Curva NC 35) dB Absorción (en Sabins métricos)
125 52 12.24 250 45 10.75 500 40 14.655 1000 36 13.668 2000 34 14.528 4000 33 16.66
Para LP1 se utilizó el ruido habitual de la pared D, este ruido se describió en la
sección 2.2.2 y se midió en la sala considerada como recinto fuente a 1.20 metros de separación del piso y 1 metro de separación de la división constructiva común, como se ilustra en la figura 3.11; se realizaron 5 medidas por cada pared y se promediaron los resultados del nivel de presión acústica obtenida, estos aparecen en la Tabla 3.5.
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Figura 3.11 Posicionamiento de la medición del ruido que afecta a la pared D Tabla 3.5 Promedio del nivel de presión acústica que afecta a la división
constructiva D
Banda de octava 125 250 500 1000 2000 4000
Lp1 Promedio pared D (dB) 60.4 58.4 66.9 65 56.6 57.8
Una vez ya teniendo los datos necesarios para calcular la TL necesaria para cumplir el criterio de ruido, se procederá a aplicar la fórmula que se usó en la sección 3.1.1; los datos y resultados se muestran en la Tabla 3.6.
Tabla 3.6 Cálculo de la pérdida por transmisión necesaria para la división constructiva D
Frecuencia en Hz
A en Sabins
Lp1(NPA del exterior del recinto receptor) dB Lp2 (curva NC 35) dB TL necesaria para cumplir el criterio de ruido en D (dB) 125 12.24 60.4 52 7.7 250 10.750 58.4 45 13.2 500 14.655 66.9 40 25.4 1000 13.668 65 36 27.8 2000 14.528 56.6 34 21.1 4000 16.660 57.8 33 22.7
Ahora que ya que se tienen los valores de la TL necesaria por banda de octava, se tiene una referencia para cumplir con el criterio de ruido, por lo que se procederá a la propuesta de materiales.
3.1.3 Propuesta de materiales para la división constructiva D
La manera en que se implementará la solución es aprovechar el muro ya existente y complementarlo con otros materiales; para ello se buscó distintos arreglos que permitieran satisfacer los requerimientos de la TL necesaria.
El objetivo de los materiales a proponer es que la TL propuesta sea mayor o igual que la TL necesaria.
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Para ello se tomó como referencia el segundo arreglo de la tabla del Anexo 1 el cual consta en 6” de pared tipo block, 1” de panel de fibra de vidrio, y ½” de tabla
yeso acústico.
En la figura 3.12 se hace una visualización de los valores de la TL involucrados en la Tabla 3.7.
Tabla 3.7 Comparación de la TL propuesta con respecto a la TL necesaria y a TL existente de la pared D
Frecuencia en Hz
TL propuesta para la pared D (dB)
TL necesaria para cumplir el criterio de ruido en D ( dB) TL existente en D(dB) 125 28 27.79 7.292 250 37 31.55 7.75 500 49 47.91 8.410 1000 56 46.41 9.713 2000 63 38.34 10.148 4000 61 27.85 13.153
Figura 3.12 Comparación de la TL propuesta con respecto a la TL necesaria y a TL existente para la pared D
Se aprecia en la figura 3.12 como es que si cumple la condición de que la TL propuesta supera la TL necesaria y por ende la TL existente.
3.2 Cálculo de la pérdida por transmisión para la división constructiva