ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
ESTUDIO DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN DOS
CASAS-HABITACIÓN
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
P R E S E N T A N:
SARA PAULINA GÓMEZ ROJAS VANYER DANAE MACIAS PADILLA CÉSAR SÁNCHEZ REYES
ASESORES:
ING. ILHUICAMINA TRINIDAD SERVÍN RIVAS ING. VIDAL HINOJOSA RODRÍGUEZ
AGRADECIEMIENTOS
Este trabajo está dedicado a mis padres, Rosa Maria y Bárbaro, y a Luis mi hermano. En todo momento los llevo conmigo.
Agradezco a mis amigos,
Danae y César, por su confianza.
Agradezco a mis profesores por el apoyo brindado.
Y especialmente doy gracias a Ángel, por que sin él saberlo,
Es mi inspiración para seguir adelante.
AGRADECIEMIENTOS
A DIOS por permitirme terminar mi carrera profesional de la mejor manera posible, señor gracias por darme a esta familia tan maravillosa y por ayudarme siempre con los pequeños baches que se me presentaron en mi camino.
A ti abuelita Ana María por tu paciencia y por tu cariño hacia a mi porque sé que no fui la más tranquila de tus nietas.
A ti abuelito Luis porque me enseñaste a disfrutar la música al máximo, porque de ti aprendí a amar la música y eso me llevo a querer estudiar más acerca de ella, por ti nació esta pasión en la acústica.
A ti abuelito Enrique por tus bendiciones y por tu ejemplo de vida.
A ti abueli Chepina porque te hice la promesa de terminar mis estudios, por el cariño y la confianza en mí, por tus consejos y por tantas más cosas que me diste a mí y a mi familia te doy las gracias por tus bendiciones y porque siempre creíste en mi.
A ti mamá porque me has enseñado toda mi vida a luchar por lo que quiero, gracias por todos los regaños que me hicieron la persona que soy, gracias porque atrás de mis errores y tristezas siempre estuviste con los brazos abiertos para consolarme, gracias porque en mis grandes triunfos también estuviste para disfrutar conmigo las grandes felicidades, por todas las noches de desvelo, gracias mamá por darme la vida y por hacerme la persona que soy ahora por educarme y por sacarme delante de la mejor forma gracias y este triunfo también es tuyo.
A ti papá porque siempre me has brindado tu apoyo, porque has creído en mi por tu ejemplo en el ámbito profesional de verdad he tratado de parecerme a ti en eso, en dedicada y responsable aunque me falta para ser como tu porque para mí en eso nadie te supera, gracias por tu cariño y amor, te quiero papa.
A mis hermanos Ricardo y Eli por estar conmigo cuando los necesito, gracias porque juntos hemos superado dificultades y siempre nos hemos apoyado a pesar de todo, los quiero mucho y siempre al igual que ustedes los voy a apoyar en lo que pueda y voy a estar para ustedes cuando me necesiten.
A Axel y Danae porque aunque estén chiquitos me han llenado de muchas alegrías, y orgullo, los quiero mucho.
A la familia Padilla y Macias por apoyarme a lo largo de mi vida ´porque también fueron parte fundamental en mi formación personal.
A Rodrigo por su apoyo y su ayuda a lo largo de mi formación profesional pero sobre todo por estar conmigo en las buenas, en las malas y por ser mi mejor amigo, te amo y no me queda más que darte las gracias por todo lo que has hecho por mí a lo largo de estos 5 años juntos y así hemos logramos una meta mas en nuestras vidas y felicidades a ti también te quiero; también agradezco a la familia Vázquez Santiago la cual también me han brindado su apoyo cuando lo he necesitado.
Agradezco a mis compañeros y amigos de tesis Sara y César porque juntos pudimos finalizar este trabajo y defenderlo como se debia.
Dedico este trabajo a quienes con sus grandes aportaciones hicieron posible este trabajo y también a todos aquellos que han estado presentes dejando una huella en mi camino.
AGRADECIEMIENTOS
Dedicada con cariño y admiración, a mi madre, Gloria, mi inspiración y ejemplo de vida.
A mis hermanos, Diana Citlalli y David, por su apoyo incondicional a lo largo de la carrera.
Con admiración y respeto a Danae y Sara, compañeras de Tesis.
Con cariño y gratitud al Instituto Politécnico Nacional.
I
O B J E T I V O
Identificar mediante un estudio las problemáticas de aislamiento acústico en dos casas-habitación, proponiendo alternativas de mejora para el control de ruido en cada una de ellas.
J U S T I F I C A C I Ó N
El problema con el ruido no es únicamente que sea no deseado, sino también que afecta negativamente la salud y el bienestar. Algunos de los inconvenientes producidos por el ruido son la pérdida auditiva temporal, el estrés, la presión sanguínea alta, la pérdida de sueño, la distracción y la baja productividad, así como una reducción general de la calidad de vida y la tranquilidad.
II
TEMA No. PÁGINA
INTRODUCCIÓN V
CAPÍTULO 1.- ANTECEDENTES TÉCNICOS GENERALES 1
1.1.-EL RUIDO Y SU CONTROL. 2
1.2.-EFECTOS DEL RUIDO 3
1.3.-EFECTOS PSICOLÓGICOS Y FISIOLÓGICOS DEL RUIDO 3
1.4.-EL RUIDO EN LA INTIMIDAD 4
1.5.- TRANSMISIÓN DEL RUIDO. 4
1.6.-AISLAMIENTO ACÚSTICO 5
1.7.- MATERIALES PARA AISLAMIENTO ACÚSTICO. 11
1.7.1.-PARÁMETROS CARACTERISTICOS 11
1.8.- MATERIALES PARA AISLAMIENTO ACÚSTICO 14
1.8.1.-BARRERAS Y MUROS APARENTES 14
1.8.2.-MATERIALES AISLANTES Y CONSTRUCCIONES 14
1.9.-ÍNDICES DE VALORACIÓN DE RUIDO 15
1.9.1.-ÍNDICES DE VALORACIÓN DE DIFERENTES FUENTES DE RUIDO 17
1.9.1.1.- NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA CON PONDERACIÓN A 17
1.9.1.1.1.- ANALIZADOR DE ESPECTRO 17
1.9.1.2.- CRITERIO DE RUIDO NR 18
1.9.1.3.- CRITERIO DE RUIDO NC 19
1.9.1.4.- CRITERIO DE RUIDO PNC 21
1.10.-MAGNITUDES CARACTERISTICAS DEL AISLAMIENTO ACÚSTICO 22
1.11.-PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN 23
III
CAPÍTULO 2.-ANÁLISIS DEL AISLAMIENTO ACÚSTICO 26
2.1.-ESTUDIO DE LA CASA 1 28
2.1.1.-MEDICIONES DENTRO DE LA CASA POR BANDAS DE OCTAVA 30
2.1.2.-GRÁFICAS DE COMPARACIÓN LP CON LA CURVA NC-25 32
2.1.3.-MEDICIONES FUERA DE LA CASA POR BANDAS DE OCTAVA 35
2.1.4.- ÁREAS POR PARED EN CASA 1 36
2.1.4.1.-ÁREAS POR MATERIAL EN CASA 1 38
2.1.5.-VOLUMENES EN CASA 1 38
2.1.6.-CÁLCULOS DEL ÁREA DE ABSORCIÓN EQUIVALENTE 40
2.1.7.- PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN REQUERIDA 42
2.1.8.- PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN COMPUESTA 43
2.1.8.1.-GRÁFICAS DE COMPARACIÓN DE TLr y TLc 45
2.2.- ESTUDIO DE LA CASA 2 47
2.2.1.-MEDICIONES DENTRO DE LA CASA POR BANDAS DE OCTAVA 49
2.2.2.-GRÁFICAS DE COMPARACIÓN LP CON LA CURVA NC-25 51
2.2.3.-MEDICIONES FUERA DE LA CASA POR BANDAS DE OCTAVA 54
2.2.4.- ÁREAS POR PARED EN CASA 2 55
2.2.4.1.-ÁREAS POR MATERIAL EN CASA 2 57
2.2.5.-VOLUMENES EN CASA 2 57
2.2.6.-CÁLCULOS DEL ÁREA DE ABSORCIÓN EQUIVALENTE 58
2.2.7.- PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN REQUERIDA 60
2.2.8.- PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN COMPUESTA 61
2.1.8.1.-GRÁFICAS DE COMPARACIÓN DE TLr y TLc 63
2.3.-TIEMPO DE REVERBERACIÓN ÓPTIMOS 65
CAPÍTULO 3.-PROPUESTAS DE MEJORA 67
3.1.- PROPUESTA EN CASA 1 68
3.1.1.- PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN PROPUESTA 69
3.1.2.-COMPARACIÓN DE LA PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN REQUERIDA CONTRA LA PROPUESTA DE MEJORA
71
3.1.3.- COMPROBACIÓN DEL AISLAMIENTO ACÚSTICO PROPUESTO EN TÉRMINOS DEL RUIDO ESPERADO
74
3.2.- PROPUESTA EN CASA 2 77
3.2.1.- PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN PROPUESTA 77
3.2.2.- COMPARACIÓN DE LA PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN REQUERIDA CONTRA LA PROPUESTA DE MEJORA
79
3.2.3.- COMPROBACIÓN DEL AISLAMIENTO ACÚSTICO PROPUESTO EN TÉRMINOS DEL RUIDO ESPERADO
IV
CAPÍTULO 4.-PRESUPUESTO 86
4.1.-CASA 1 87
4.2.-CASA 2 88
CONCLUSIONES 90
ANEXO A.- NOM-081-SEMARNAT-1994 93
ANEXO B.-NOM-011-STPS-2001 100
ANEXO C.-NBE-CA-88 106
VI
El ruido siempre ha estado presente en nuestro mundo, pero hasta hace no mucho tiempo no se había convertido en un problema en la vida del hombre. Ha sido durante el siglo XX, y sobre todo debido a la evolución tecnológica en algunos campos, cuando el ruido ha empezado a ser un problema incluso para la salud de las personas.
Los aeropuertos, el tráfico diario en las grandes ciudades, etc., son fuentes de ruido intenso que se desean evitar a toda costa; es entonces cuando surgen los primeros trabajos serios encaminados al control del ruido. Por lo que es importante informarse acerca de cómo la exposición a ruidos en el lugar de descanso como lo es el hogar, puede ser molesto y puede influir en la salud, al ocasionar tensión y perturbar la concentración.
De todo esto se deduce la importancia que ha cobrado el control de ruido en nuestras vidas, incluso llegando a tener una norma que limita los niveles sonoros dependiendo de las zonas en las que se produzca. A lo largo de este proyecto se profundizará en ciertos aspectos relacionados con este control del ruido que se quiere conseguir en algunos casos concretos.
Para llevar a cabo el estudio en dos casas habitación diferentes, primero se estudiara el ruido en los dos inmuebles que se tiene actualmente, para después llevar a cabo el mejoramiento de aislamiento para cada una de las casas.
[image:12.612.91.520.449.698.2]La problemática que tienen las casas principalmente es el ruido externo ya que en la casa 1 ubicada en el Eje 5 Oriente, tiene ruido debido a tránsito de transportes pesados, debido a su cercanía a la salida hacia la carretera de Puebla.
VII
[image:13.612.93.518.130.387.2]En la casa 2 se escucha ruido de la casa contigua y como también se tiene cerca el Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México se escucha en algunas ocasiones el despegue o aterrizaje de los aviones, el ruido llega a ser molesto.
Figura I.2.-Ubicación de la casa 2.
El trabajo consiste en obtener un buen aislamiento, contra el ruido aéreo (ver figura I.3), para lo que es necesario tener en cuenta, las leyes fundamentales del aislamiento acústico, considerando los materiales que se emplearon para la construcción de las paredes divisorias, puertas, ventanas, la perforación de paredes, techo o suelo, etc.
VIII
En el desarrollo del proyecto se utilizarán equipos de medición para el nivel de presión acústica para después realizar los cálculos, gráficas y tablas pertinentes; también se utilizarán bafles, amplificador, consola y computadora para poder obtener los tiempos de reverberación con ruido filtrado y ruido de banda ancha para las dos casas.
El trabajo finaliza con propuestas de mejora para cada una de las casas a estudiar con materiales factibles y viables considerando el presupuesto para cada caso.
Por lo que el trabajo está estructurado de la siguiente manera:
En el capítulo 1 se dará la teoría del ruido y su control, las tablas de criterios de ruido, fórmulas que se utilizarán en el capítulo 2 y materiales para el aislamiento acústico.
En el capítulo 2 se da el análisis de las dos casas-habitación aplicando la teoría dada en el capítulo 1, el cual nos dirá en qué condiciones de aislamiento acústico se encuentran las casas.
En el capítulo 3 se darán las propuestas de mejora del aislamiento acústico con materiales que sean económicos y puedan servir para brindar una pérdida por transmisión de ruido mayor a la que se tiene actualmente, en caso de ser necesario.
En el Capítulo 4 se hará un presupuesto para el aislamiento acústico en los hogares estudiados que sea económicamente viable para las dos casas.
CAPÍTULO 1
2
1.1.-EL RUIDO Y SU CONTROL.
Cualquier sonido escuchado por la radio y la televisión puede ser agradable para una familia en una vivienda que sigue ese programa, pero puede resultar molesto para los vecinos que estén tratando de realizar otra actividad que exija una cierta concentración, es decir, les molesta ese ruido[1] (ver Figura 1.1).
Figura 1.1.- El ruido como sonido no deseado
Ruido ambiental es todo el ruido circundante asociado a cualquier entorno dado, y es normalmente, una composición de sonidos procedentes de muchas fuentes sonoras cercanas y lejanas. Por ejemplo, supongamos que hay tráfico en una calle urbana y que hay otras fuentes de ruido en una situación dada. Entonces el ruido ambiental en esta situación es ruido, una composición derivada de una o muchas fuentes de ruido, que alcanza esta posición desde muchas direcciones (ver figura 1.2).
Figura 1.2.- Ruido ambiental
3
El control de ruido es la tecnología necesaria para obtener un entorno de ruido aceptable y tiene en cuenta consideraciones económicas y operacionales. El entorno aceptable puede exigirse por un individuo, un grupo de personas, una comunidad completa, o una parte de un equipo cuyo funcionamiento se vea afectado por el ruido. Cuando se emplea la pala ra acepta le , i teresa saber en qué condiciones y para quién. Normalmente no existe una única respuesta a estas preguntas para un problema de ruido concreto, debido a la complejidad de las consideraciones económicas y operacionales que están involucradas, y porque todos los elementos pueden variar con el tiempo.
El control de ruido no es lo mismo que la reducción de ruido. En un problema específico, la cantidad de reducción de ruido que se requiere para conseguir unos resultados aceptables se puede obtener mediante la aplicación de las diferentes técnicas. Pero algunos procedimientos pueden ser innecesariamente costosos y pesados, y puede producir interferencia con el funcionamiento normal. Debería analizarse sistemáticamente el problema para determinar cómo se podrían conseguir las condiciones aceptables de la forma más económica posible. En raras ocasiones la solución a ciertos problemas de control de ruido puede sugerir un incremento de ruido, en vez de una reducción de ruido.
1.2.-EFECTOS DEL RUIDO
El efecto de ruido en las emociones humanas va desde algo insignificante, pasando por molestia y enojo, hasta psicológicamente perturbador. Fisiológicamente puede ser doloroso y físicamente dañino.
La mayoría de los ruidos ambientales no son estacionarios. Los ejemplos de ruido no estacionario incluyen impulsos donde el nivel de presión acústica está a 40 dB durante 0.5 segundos o menos, como una puerta azotada o un trueno, hasta eventos con duración relativamente larga como el paso de un avión, hasta el ruido altamente fluctuante que se mide en una intersección de calles de mucho tránsito de vehículos.
1.3.-EFECTOS PSICOLÓGICOS Y FISIOLÓGICOS DEL RUIDO
El ruido es causa de interferencia en una gran parte de actividades como el estudio, el trabajo, el sueño y la recreación. También es causa de esfuerzo y fatiga, disminuye el apetito y produce indigestión, irritación y dolor de cabeza. El ruido de alta intensidad tiene un efecto acumulativo adverso sobre el mecanismo de audición humana, que puede llegar a producir sordera temporal o permanente.
4
1.4.-EL RUIDO EN LA INTIMIDAD
Es importante la intimidad del lenguaje en las habitaciones familiares, oficinas y salones de clase abiertas, no solo para proteger la confidencialidad, sino también para prevenir la intrusión en la intimidad de otros. El grado de intimidad depende no solo del aislamiento sonoro de cualquier pared o barrera intermedia, sino también del nivel de ruido de fondo.[2]
1.5.-TRANSMISIÓN DEL RUIDO.
El ruido puede alcanzar a un oyente por cualquier camino; en la figura 1.3, el bloque denominado fuente puede representar más de una fuente acústica; los caminos pueden ser numerosos y el receptor puede representar una única persona, un grupo, una comunidad completa, o un equipo cuyo funcionamiento se vea afectado por el ruido. Las flechas discontinuas indican la interacción entre los distintos elementos del diagrama de bloques.
En el campo del control de ruido, siempre es importante tener en mente el aspecto estadístico de los elementos del diagrama de bloques de la figura 1.3 Primero, los generadores de ruido representados por el bloque denominado fuente pueden variar en número y sus salidas pueden variar con el tiempo, como por ejemplo, en el caso de una intersección de tráfico de automóviles.
Figura 1.3.- Diagrama esquemático en el cual las flechas continuas representan la transmisión del sonido desde una fuente a un oyente.
Aunque la fuente, el camino y el receptor, se muestran como elementos separados en el diagrama de bloques de la figura 1.3, hay una interacción considerable entre ellos, no son elementos independientes.
2Lawrence E. Kinsler, Austin R. Frey, Alan B. Coppens, James V. Sanders, Fundamentos de Acústica,
5
La salida de una fuente acústica no es siempre constante sino que depende tanto del camino como del receptor, y del entorno en el que está situada. [3]
De igual forma, la reacción del receptor depende de las características del camino y de la fuente.
Un ama de casa no se verá afectada en el desarrollo de sus tareas por el sonido de los aviones pasando sobre ella. No le influirá el repiqueteo de los platos en el aparador cuando están vibrando debido a una lavadora ruidosa. Sin embargo, si el repiqueteo de los platos se produjera por el ruido de un avión ruidoso, su reacción sería completamente diferente. Por tanto, es evidente que existe una considerable interacción entre la fuente, el camino y el receptor, así como la que puede haber entre los muchos componentes que constituyen fuente, camino y receptor.
1.6.- AISLAMIENTO ACÚSTICO
Se entiende por aislamiento acústico a la protección de un recinto contra la penetración de sonidos que interfieran a la señal sonora deseada. Las fuentes que originan estos sonidos pueden estar en el interior o en el exterior del edificio. Para encontrar las formas de protección de los recintos contra el ruido, se debe establecer en primer lugar la naturaleza de estos ruidos, y los caminos por los cuales penetran en el recinto, a través de sus superficies límite.
Figura 1.4.-Diagrama de penetración del ruido en el interior de un recinto
6
Existen varios caminos posibles por donde el ruido puede penetrar en los recintos (ver figura 1.4). Las principales vías de penetración pueden ser:
a) Ruidos que penetran en el recinto por la vía de transferencia aérea: 1) A través de las aberturas y grietas en las paredes ea;
2) A través de los conductos de ventilación ev;
3) A través de los poros en paredes duras y continuas ep;
4) Por vibraciones elásticas de la pared que separa el recinto que se desea aislar del que contiene las fuentes (vibraciones de flexión) eve;
Para la transmisión de ruido aéreo por aberturas, grietas y orificios, se pueden ver en la figura 1.5 los siguientes tipos:
1°) a través de falsos techos (plafonds) (F1); 2°) a través de ventanas (F3);
3°) a través de diferentes tipos de aberturas existentes en la pared (F5); 4°) a través de diferentes tipos de aberturas existentes en las puertas (F6); 5°) a través de rendijas y agujeros existentes en las puertas (F7);
6°) a través de aberturas existentes en la estructura del suelo (F8); 7°) a través de cierres de paredes, techos y esquinas (L1);
8°) por un sellado inadecuado de los conductos (L2);
9°) por uniones entre los bloques del material de la pared (L3); 10°) por un sellado incorrecto entre las paredes laterales (L4); 11°) por un montaje inadecuado de ventanas (L5);
12°) por aberturas de paredes (L6);
13°) por aberturas mal selladas en las esquinas de unión del suelo (L7); 14°) por conductos eléctricos mal sellados en las paredes (L8);
15°) por agujeros en el suelo mal sellados (L9).
7
b) Ruidos que alcanzan el recinto después de generarse y propagarse a través de cuerpos sólidos:
1) Como resultado de las vibraciones del material de las paredes convirtiéndose ellas mismas en radiadores de sonido (transmisión de ruido de impacto).
2) Por vibraciones longitudinales elásticas de paredes no adyacentes (transmisión por flancos) evi son vibraciones que se propagan por el espesor de las paredes y son radiadas
al recinto por las paredes laterales.
3) Por transmisión de impactos sonoros ei;
4) Por vibraciones de maquinaria transmitidas a través del suelo, cimientos y otras partes de la estructura del edificio em.
Para contestar a las preguntas prácticas relacionadas con el aislamiento acústico de un recinto, debemos conocer en qué medida el aislamiento acústico depende de las propiedades físicas del material de las paredes, y de las características del ruido. Tiene una gran importancia conocer la dependencia del aislamiento acústico con la frecuencia, no sólo porque la transmisión acústica de los diversos materiales varía con la frecuencia, sino también porque la percepción auditiva depende de la frecuencia.
Si se tiene presente que de acuerdo con las curvas de igual nivel sonoro, la sensibilidad del oído para bajas y altas frecuencias se vuelve progresivamente menor, a medida que el nivel de presión acústica se reduce, una disminución uniforme de esta presión origina una reducción particularmente notable en los niveles de sonoridad de las componentes de ruido de alta y baja frecuencia. Por tanto, el mayor valor del aislamiento acústico se presentará a las altas y bajas frecuencias del espectro de la señal de ruido.
Este cambio en la caracterización subjetiva del espectro es muy deseable, ya que una supresión significativa de las bajas frecuencias reduce la acción enmascarante del ruido, y una supresión de las altas frecuencias conduce a una mejora cuando el ruido que interfiere es la palabra, la cual pierde su claridad con las pérdidas de las componentes de alta frecuencia.
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Figura 1.6. Reflexión y transmisión de ondas acústicas sobre superficies
Una partícula de aire infinitamente próxima a la superficie de una pared se verá forzada a desplazarse al llegar la onda acústica. 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 acústica, se transmitirá parte de la energía de ésta, originándose una vibración mecánica en la pared, que a su vez se transformará en ondas acústicas, con una pérdida de energía debido a las reflexiones y a la absorción interna del material.
Es más difícil aislar los sonidos graves que los agudos, ya que para los sonidos de más de 1.000 Hz de frecuencia, la longitud de onda será bastante pequeña dada por la
siguie te expresió : λ=c/f, y va disminuyendo a medida que aumenta la frecuencia, por lo que la presión del aire generado por estas frecuencias, que alcanza tanto al suelo como a las demás superficies, será muy pequeña.
9
El cálculo de la energía acústica transmitida a través de una pared es simple, si se conoce el nivel de presión acústica del sonido incidente, así como la pérdida por transmisión del material, siendo la diferencia de estos dos valores, la energía transmitida a través de la pared (figura 1.7), donde se puede apreciar como el nivel de presión acústica incidente es de 80 dB en los dos casos, mientras que el nivel de presión acústica en el local receptor es de 35 dB en un caso, y en el otro de 20 dB, lo que nos informa del aislamiento acústico a ruido aéreo es de 45 dB en el primer paramento y de 60 dB en el segundo.
Figura 1.7.- Aislamiento acústico especifico de un elemento constructivo
Los ruidos pueden penetrar dentro de un recinto, al que se desea aislar, por los recintos próximos, y no sólo a través de las paredes comunes. Todas las otras paredes del recinto en las que la fuente acústica está localizada, que están conectadas por las paredes laterales con el local que se desea aislar, transfieren los sonidos como resultado de las vibraciones longitudinales de sus paredes.
El aislamiento acústico total de un recinto se determina mediante el aislamiento acústico de todos los límites, y depende del nivel de ruido existente en el exterior del recinto, es decir, del nivel de ruido detrás de estos límites, y del nivel de ruido máximo admisible en el interior del recinto. Si por ejemplo, el nivel de ruido que existe en el exterior del recinto a un lado de cada una de las seis superficies límites es:
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Los datos más característicos que deben tenerse en cuenta para obtener un buen diseño de todos los locales son:
a) Niveles de ambiente de ruido LN,
b) Tiempo de reverberación TR;
c) Pérdidas por transmisión acústica de paredes, suelos y techos TL; d) Cumplimiento de las curvas de criterios de ruido, NR, NC; etc.
Tabla 1.1.- Equivalencia entre normas españolas y las de otros países
Todo lo anteriormente expuesto corresponde a aislamiento a ruido aéreo, entendiendo por aislamiento a ruido de impacto la pérdida de energía que experimentan las vibraciones al propagarse a través del material.
Si se trata de realizar experimentalmente la medida de la transmisión de sonidos aéreos y ruidos de impacto, debe efectuarse de acuerdo con la Norma UNE-74040-84
Medida del aisla ie to acústico de los edificios de los ele e tos co structivos ,
equivalente a la Norma Internacional ISO- 40 Measure e t of sou d i sulatio i
uildi g a d of uildi g ele e ts , partes IV Medida «i situ» del aisla ie to al ruido
aéreo de los ele e tos co structivos la correspo die te norma internacional equivalente, V Medida «i situ» del aisla ie to al ruido aéreo de las fachadas y de sus
co po e tes VII Medida «i situ» del aisla ie to de los suelos al ruido de i pacto
(Tabla 1.1).
11
1.7.- MATERIALES PARA AISLAMIENTO ACÚSTICO.
1.7.1.-PARÁMETROS CARACTERISTICOS
Los materiales y estructuras para tratamiento acústico se pueden describir como aquéllos que tienen la propiedad de absorber o reflejar una parte importante de la energía de las ondas acústicas que chocan contra ellos. Se eligen no sólo para asegurar las condiciones acústicas necesarias, sino también en arquitectura y diseño de interiores.
Pueden emplearse para aislar, de diferentes maneras como: 1) sistemas para reducir la transmisión sonora.
2) elementos para barreras y muros divisorios. 3) unidades suspendidas individuales.
4) recubrimientos de paredes suelos y techos.
A partir de la figura 1.8, observamos cómo sólo una parte de la energía que incide sobre la superficie de una pared se refleja desde ella hacia el interior del recinto ere,
debiendo sumarle a esta energía la radiada por la pared, debido a sus vibraciones elásticas era.
Figura 1.8.-Diagrama de propagación de la energía sonora a través de un material La energía remanente se transmite parcialmente hasta los límites del recinto a través de los poros del material y por elasticidad o vibraciones de flexión et, propagándose
parcialmente mediante vibraciones longitudinales en la pared y paralelamente a su superficie, saliendo del recinto a través de otras paredes o a través de los cimientos ep, el
resto se pierde en el mismo material. La energía también se puede perder en el material ed como resultado de: a) fricción en las paredes de los poros efr, b) conductividad calorífica
del material ecc.
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Las pérdidas por transmisión (TL) indican la capacidad de una pared para no transmitir las ondas sonoras.
Los materiales empleados para aislar a ruido aéreo, que es el sonido no deseado transmitido por el aire, son ladrillos de diferentes tipos, como por ejemplo huecos, macizos, etc. Así mismo se emplean otros materiales como yeso, cartón- yeso, fibras de diferentes densidades, así como otros muchos tipos de materiales.
Para que la superficie de un material absorba energía sonora es necesario: a) que la superficie sea relativamente transparente al sonido y b) que el medio sea capaz de transformar más o menos completamente la energía vibratoria de las ondas en energía calorífica de fricción.
Algunas de las propiedades que merecen consideración, además de la absorción acústica, son el efecto decorativo, reflectividad lumínica, mantenimiento, duración, resistencia al fuego, etc.
Las pérdidas de energía acústica en los materiales se pueden caracterizar mediante el coeficiente de absorción acústica (A), entendiendo por tal a la relación entre la energía acústica absorbida por un material y la energía acústica incidente sobre dicho material, por unidad de superficie y que puede variar desde un 1 ó 2 % al 100 %, para diferentes materiales.
Las alfombras y cortinas proporcionan una buena absorción sonora, en virtud de su porosidad. La absorción de las alfombras depende de un cierto número de factores, que incluyen altura de pelo, peso, tipo de apoyo, espesor y material del forro. En la mayoría de las alfombras, la absorción crece con la frecuencia, alcanzando valores elevados en la zona de las altas frecuencias.
La absorción de las cortinas varía ampliamente, dependiendo de su peso y de la cantidad de pliegues. La absorción se incrementa especialmente a las bajas frecuencias, separando las cortinas algunos centímetros desde la pared. El mobiliario así como las personas añaden un incremento en la absorción sonora en un local.
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Un elemento que interviene en la absorción acústica, principalmente en el campo de las bajas frecuencias, es el espesor del volumen de aire existente entre la cara del material y la superficie rígida que lo soporta. Este volumen puede variar en la práctica desde cero cuando el material se monta directamente sobre el soporte rígido, hasta algunos metros como en el caso de los techos acústicos suspendidos. Es necesaria una anchura de al menos 10 cm para mantener una alta absorción a las bajas frecuencias (ver figura 1.9).
Figura 1.9- Detalle de colocación de un material con una cámara de aire.
En general, los materiales acústicos presentan una curva de absorción en función de la frecuencia, en forma de campana, con un pico más o menos agudo en función de la anchura de volumen de aire. Los materiales acústicos comerciales, utilizados para recubrir superficies de paredes y techos, se pueden clasificar de diferentes formas, dependiendo de las propiedades físicas y estructurales que se consideren (ver figura 1.10), pudiendo exponer unas ideas generales sobre los siguientes tipos.
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1.8- MATERIALES PARA AISLAMIENTO ACÚSTICO
1.8.1.- BARRERAS Y MUROS APARENTES
Debe recordarse que cuando se construye una superficie nueva en un espacio comparativamente abierto, producirá reflexión de las ondas sonoras, que de otra forma habrían continuado viajando hacia superficies más distantes. Si esta reflexión alcanza el oído, se añadirá al nivel de ruido que llega al mismo directamente desde la fuente. Lo mejor que se puede hacer es mantener las componentes reflectantes al mínimo utilizando materiales altamente absorbentes sobre las superficies nuevas.
El mismo principio se aplica en la construcción de muros aparentes parciales, tales como cabinas con lados abiertos alrededor de máquinas. Esto elimina eficazmente el ruido para las personas que están fuera del cerramiento, pero el nivel en el interior nunca es menor que antes (ver figura 1.11).
Figura 1.11.- Ejemplo de barreras en una oficina
1.8.2.- MATERIALES AISLANTES Y CONSTRUCCIONES
En la práctica, para masas iguales las paredes de madera son menos conductoras sonoras que los ladrillos que dan mejores resultados que el concreto. Desde el punto de vista del ruido aéreo, las paredes maestras y las fachadas de los edificios que se hacen pesadas y gruesas por razones de solidez, pueden asegurar suficiente aislamiento sonoro (50-55 dB); sin embargo, esas paredes muy frecuentemente sirven para transmitir vibraciones a través de la estructura.
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1.9.- ÍNDICES DE VALORACIÓN DE RUIDO
Los seres humanos se encuentran rodeados por el ruido en todas sus actividades, por lo que si se desea conocer y valorar la reacción de una persona o de un colectivo, ante el ruido, es necesario crear una escala que relacione la respuesta subjetiva de las personas, con alguna propiedad física medible de la fuente sonora (potencia acústica emitida, intensidad acústica en un punto situado a una distancia de r(m) de la fuente, presión acústica en un punto situado a una distancia de r(m) de la fuente), mediante un único valor numérico que llamaremos ÍNDICE.
De esta forma se podrán crear CRITERIOS, que nos darán valores del índice de ruido que no deben superarse. La comparación de los valores medidos de un índice, en un caso determinado de ruido, con los máximos valores admitidos, diremos que es hacer una EVALUACIÓN del ruido estudiado.
El propósito de los diferentes trabajos, dentro de este tema, consiste en conocer las características físicas del ruido y combinarlas para obtener una unidad que permita predecir cómo van a reaccionar los seres humanos frente a un problema determinado de ruido.
Existen muchas características de ruido, de las que se conoce la molestia que origina, por ejemplo un ruido intermitente o con tonos puros identificables, es mucho más molesto que un ruido de intensidad análoga pero estable.
Para encontrar los valores de los índices de evaluación, se necesitan hacer diferentes tomas de datos:
1°) Una medida única;
2°) Conocer el espectro de frecuencias; 3°) Análisis .estadístico en el tiempo y. 4°) Combinación de las medidas anteriores.
En la evaluación de los diferentes tipos de ruidos debe tenerse en cuenta un índice válido para evaluar un tipo de ruido, no servirá para predecir otro tipo de ruido, ya que entre ambos pueden existir importantes variaciones en sus características físicas.
Debido a lo expuesto, los métodos de evaluación del ruido pueden dividirse en dos grandes grupos:
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Tabla 1.2.-Ponderación A para diferentes frecuencias Frecuencia
(Hz)
Ponderación A
31,5 -39,4 50 -34,6 50 -30,2 63 -26,2 80 -22,5 100 -19,1 125 -16,1 160 -13,4 200 -10,9 250 -8,6 315 -6,6 400 -4,8 500 -3,2 630 -1,9 800 -0,8 1000 0 1250 0,6 1600 1,0 2000 1,2 2500 1,3 3150 1,2 4000 1,0 5000 0,5 6300 -0,1 8000 -1,1 10000 -2,5
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Otro ejemplo del segundo grupo puede ser el que tiene en cuenta si las medidas se hacen de día o de noche, en zonas urbanas residenciales o industriales, etc. Seguidamente se exponen los índices de evaluación más utilizados.
1.9.1.- ÍNDICES DE VALORACIÓN DE DIFERENTES FUENTES DE RUIDO
1.9.1.1.- NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA CON PONDERACIÓN A.
Ponderación A, es la escala de medida de niveles, establecida mediante el empleo de la curva de ponderación A, para compensar diferencias de sensibilidad que el oído humano tiene para las distintas frecuencias dentro del campo auditivo (sigue aproximadamente a la curva isofónica de 40 fonos) dB (A).
El nivel de presión acústica en toda la banda se entiende como el nivel sin ponderar en el rango de frecuencias audibles; esto se logra ver en un espectro acústico donde nos muestra un diagrama de las frecuencias de los distintos tonos parciales que constituyen un sonido complejo, según su frecuencia.
Nivel sonoridad, de un sonido es de n fonos, cuando a juicio de un oyente normal la sonoridad, en escucha binaural, producida por el sonido, es equivalente a la de un sonido puro de 1.000 Hz continuo, que incide frente al oyente en forma de onda plana libre progresiva y cuyo nivel de presión acústica es de n dB superior a la presión de referencia (unidad físicamente no constante, aunque para nuestro oído si lo es).
A continuación se mencionaran algunos criterios de ruido.
1.9.1.1.1.-ANALIZADOR DE ESPECTRO
Un analizador de espectro es un instrumento electrónico que permite visualizar en una pantalla las componentes espectrales de las señales presentes en la entrada, pudiendo ser ésta cualquier tipo de ondas eléctricas, acústicas u ópticas.
En el eje de ordenadas suele presentarse en una escala logarítmica el nivel en dB del contenido espectral de la señal. En el eje de abscisas se representa la frecuencia, en una escala que es función de la separación temporal y el número de muestras capturadas.
18 Hay analizadores analógicos y digitales de espectro:
Un analizador analógico de espectro utiliza un filtro pasa banda de frecuencia variable cuya frecuencia central se afina automáticamente dentro de una gama de fija. También se puede emplear un banco de filtros o un receptor superheterodino donde el oscilador local barre una gama de frecuencias.
Un analizador digital del espectro utiliza la transformada rápida de Fourier (FFT), un proceso matemático que transforma una señal en sus componentes espectrales.
1.9.1.2.-CRITERIO DE RUIDO NR.
Permite asignar al espectro en frecuencias de un ruido, medido en bandas de octava, un sólo número NR, que corresponde a la curva que queda por encima de los puntos que representan los niveles obtenidos en cada banda de nuestro ruido. En la tabla 4 se presentan los valores recomendados de este índice en los diferentes recintos y que no deben superarse, en la Tabla 5 aparecen los distintos valores de los índices NR tanto grafica como analíticamente. Con relación a este índice de aulas, su valor está comprendido entre las curvas 20 y 30, que son los contornos que a 1000 Hz pasan por el nivel de 20 y 30 dB. La forma de estas curvas refleja el incremento de la sensibilidad del oído con el aumento de las frecuencias y la forma espectral de los ruidos más frecuentes disminuye con un aumento de la frecuencia. La curva NR-20 representa un criterio muy estricto para aulas muy silenciosas, mientras que los otros mencionados sirven como especificaciones para aulas menos críticas, (ver tabla 1.3 y tabla 1.4).
Tabla 1.3.- Valores recomendados del índice de NR para diferentes locales
Tipos de recintos Curvas NR
Talleres 60-70 Oficinas mecánicas 50-55 Gimnasios, salas de deporte, piscinas 40-50 Restaurantes, bares, cafeterías 35-45 Despachos, bibliotecas, salas de justicia 30-40 Cines, hospitales, iglesias, pequeñas salas de conferencias 25-35 Aulas, estudios de televisión, grandes salas de
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1.9.1.3.-CRITERIO DE RUIDO NC.
Existe este otro índice, dado por L.L. Beranek en 1957, con el que se pretendió originalmente relacionar el espectro de un ruido con la perturbación que producía en la comunicación verbal, teniendo en cuenta los niveles de interferencia de la palabra y los niveles de sonoridad[ 1 ] (tabla 1.6). En el caso de los estudios de grabación sonora, no debe superarse el valor NC de 15-20. La curva 20 y 30, así como otras curvas NC, tienen un contorno de forma similar a las curvas NR, pero desplazadas hacia arriba, alrededor de 3 dB, para valores de nivel de presión acústica bajos, como son los estudios de grabación sonora, (ver tabla 1.5 y tabla 1.6).
Tabla 1.4. Niveles de presión acústica Niveles de presión acústica por bandas de octava (dB) NR Frecuencias centrales (Hz)
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Tabla 1.5. Valores recomendados del índice de NC para diferentes locales Tipos de recintos Curvas NC que
pueden aceptarse Fábricas para ingeniería pesada 55 – 75
Fábricas para ingeniería ligera 45 – 65 Cocinas industriales 40 – 50 Espacios deportivos y piscinas 35 – 50 Grandes almacenes y tiendas 35 – 45 Restaurantes, bares, cafeterías 35 – 45 Oficinas mecanizadas 40 – 50 Oficinas generales 35 – 45 Despachos, bibliotecas, salas de justicia, aulas 30 – 35 Viviendas, dormitorios 25 – 35 Salas de hospitales y quirófanos 25 – 35 Cines 30 – 35 Teatros, salas de juntas, iglesias 25 – 30 Salas de concierto y teatros de ópera 20 – 25 Estudios de grabación 15 – 20
Tabla 1.6. Niveles de presión acústica Niveles de presión acústica por bandas de octava (dB) NC Frecuencias centrales (Hz)
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1.9.1.4.-CRITERIO DE RUIDO PNC.
A las curvas NC obtenidas en 1957, se hicieron una serie de sugerencias y modificaciones, que dieron lugar en 1957 a las curvas PNC. Estas curvas PNC tienen valores que son alrededor de 1 dB menos que las curvas NC en las 4 bandas de octava 125, 250, 500 y 1000 Hz, para la misma curva, (ver tabla 1.7 y tabla 1.8). En la banda de 63 Hz, los niveles permisibles son 4 o 5 dB menores; en las tres bandas altas son 4 o 5 dB inferiores. Estas curvas no han sido aceptadas internacionalmente, por lo que se consideran como recomendaciones, aunque se podrán usar igual que las curvas NC.
Tabla 1.7. Valores recomendados del índice de PNC para diferentes locales
Tipos de recintos Curvas PNC
Salas de concierto 10-20 Estudios de radio y televisión 10-20 Auditorios, grandes teatros, iglesias 20 Auditorios pequeños, pequeños teatros, pequeñas iglesias, grandes salas de conferencias y reuniones (no más de 50 personas)
35
Dormitorios, hospitales, residencias, departamentos, hoteles 25-40 Oficinas, pequeñas salas de conferencias, aulas, bibliotecas 30-40 Grandes oficinas, tiendas, cafeterías, restaurantes 35-45 Oficinas de ingeniería 40-50 Cocinas, lavanderías, oficinas con equipo de computo 45-55 Grandes tiendas 50-60
Tabla 1.8. Niveles de presión acústica PNC Niveles de presión acústica por bandas de octava (dB)
Frecuencias centrales (Hz)
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1.10.-MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS DEL AISLAMIENTO ACÚSTICO.
Los valores del aislamiento acústico de un sistema puede darse de diferentes formas: aislamiento acústico bruto, aislamiento acústico normalizado, índice de reducción sonora aparente e índice de transmisión sonora.
El aislamiento acústico bruto se calcula mediante la diferencia de los niveles de presión acústica, promediados en tiempo y en espacio, entre el recinto emisor y receptor, mediante la expresión:
D = L1-L2 (dB). (1.0)
Siendo L1 el nivel promedio de presión acústica del recinto emisor y L2 el nivel
medio de presión acústica del recinto receptor.
Donde D es la diferencia de nivel de presión acústico, T es el tiempo de reverberación del recinto receptor y T0 es el tiempo de reverberación de referencia, que
para particiones se toma un valor de 0.5 segundos.
El aislamiento normalizado es la diferencia del nivel que se corresponde con un valor referenciado al tiempo de reverberación del recinto recepto, representado con la siguiente expresión:
TL=D + 10 log (dB) (1.1)
El índice de aislamiento acústico aparente ó perdida por transmisión aparente, se representa por TL que es equivalente a la pérdida por transmisión requerida y se calcula con la siguiente ecuación:
�� = � 1− � 2+ 10 log
S
A (1.2)
Donde L1 el nivel medio de presión acústica promedio al exterior del recinto en dB,
L2 son los niveles de la curva del criterio de ruido elegido en dB, S es el área de la partición
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El área de absorción equivalente (en sitio) se valora utilizando la formula de Sabine:
= 0.161 V
T (1.3)
Donde A es el área de absorción equivalente en metros cuadrados, V es el volumen del recinto de recepción en metros cúbicos y T es el tiempo de reverberación en segundos.
Para dar las pérdidas por transmisión de una barrera o una construcción contra el ruido aéreo, se tendrá que dar a las diferentes frecuencias, bien en octavas o en tercios de octavas, con lo que sería necesario dar un gran número de valores, por lo que nos apoyamos de la ecuación 1.4 para tener valores por banda de octava de los niveles de ruido dentro y fuera del inmueble.
� � � ���� = 10 log(10
�1 10+ 10
�2 10 + 10
�3
10) (1.4)
Donde L1, L2 y L3 son las presiones acústicas de cada tercio de octava.
1.11.-PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN.
Tratando de simplificar estos valores, se ha buscado un sistema de clasificación mediante el que dado un solo número se obtuviese una indicación suficientemente exacta de las pérdidas de transmisión acústica características de una barrera o construcción.
A este número se le conoce como STC (Sound Transmision Class), que compara la curva de pérdidas por transmisión con un contorno de referencia relativo a la importancia del aislamiento exigido para varias frecuencias, comparable con la forma de la curva de ponderación A, y aproximadamente la inversa del contorno de igual nivel (ver Figura 1.12). El contorno STC está formado por un segmento horizontal de 1250 Hz a 4000 Hz, un segmento intermedio con una pendiente de 5 dB desde los 400 hasta los 1250 Hz y un segmento de bajas frecuencias de 15 dB de pendiente desde los 125 a los 400 Hz.
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Figura 1.12.- Índice típico del Contorno STC
Cuando se desplaza el contorno STC, para encontrar el valor del índice, esta curva está dada por el valor de contorno a 500 Hz. Se puede decir que para muchas particiones los índices D, el STC, así como el NR dado en dB (A), se encuentran frecuentemente dentro de un margen de 5 dB entre sí.
Para obtener el nivel de ruido esperado dentro del recinto (Lp2), utilizamos la
ecuación 1.5:
LP2= Lp1– TLp + 10 log ( ) (1.5)
Donde:
Lp1=nivel de ruido en el exterior del inmueble. TLp= pérdida de transmisión propuesta. S=área de la pared que aisla el ruido exterior.
A= área equivalente de absorción en el recinto receptor ya acondicionado para cada frecuencia.
Donde posteriormente el nivel de ruido esperado dentro del recinto (Lp) será
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1.11.1- PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN COMPUESTA
La fórmula de pérdida por transmisión compuesta se utiliza cuando se tienen diferentes materiales en una pared que es la que nos aísla del ruido externo principalmente.
TLc = 10 log �
� � (1.6)
Donde:
TLc = Pérdida por transmisión compuesta
�= Área de la superficie
= Coeficiente de transmisión del sonido
Para sacar el coeficie te de tra s isió del so ido (τ , se de erá te er el valor de
pérdida de transmisión requerida de cada material por bandas de octava el cual se calculará de la siguiente manera:
� = 1
10
TL 10
CAPÍTULO 2
27
Las problemáticas que se tienen en las diferentes casas son las siguientes:
Casa 1:
Casa-habitación 1 afectada por:
Tránsito pesado día y noche, debido a que se localiza cercana a la salida a la carretera a Puebla. En este caso las ventanas vibran.
Casa 2:
Casas-habitación 2 afectada por:
Ruido de casa contigua, en específico por música proveniente de equipo de audio. En este caso la música en algunas ocasiones no deja descansar a los habitantes de la casa.
Por la cercanía del Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México los aviones hacen que en ocasiones las ventanas vibren y el ruido que produce el despegue o aterrizaje de estos llega a ser molesto.
Para resolver las problemáticas, primero se tendrá que tomar los niveles de presión acústica de cada casa, haciendo que las mediciones sean en lugares estratégicos de cada casa, o sea, puntos críticos en los cuales se tengan ventanas y puertas principalmente para ver en qué condiciones se encuentran y en base al criterio de ruido elegido ver si están dentro de los límites permitidos o se tendrá que hacer arreglos.
También tomando las dimensiones de cada casa para su estudio ya que se necesitará obtener volúmenes y áreas correspondientes para poder sacar la pérdida por transmisión.
Para llevar a cabo las mediciones del nivel de presión acústica se ocupa el analizador de espectro marca PHONIC modelo PAA3 y también se medirá el tiempo de reverberación en cada cuarto con ruido rosa filtrado.
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2.1.-ESTUDIO DE LA CASA 1
La casa 1 es la casa del fondo en la parte superior del inmueble y el interior de la casa está constituida por cocina, baño, sala-comedor, 3 recámaras y zotehuela; las cuales solo se estudiaran 2 recámaras y la sala-comedor como se muestra en la figura 2.1 que son los lugares de descanso y dónde principalmente se requiere tener un control de ruido para mejor comodidad de las personas que las habitan, es decir, que el baño, la cocina y una recámara que se ocupa como bodega se desprecian para el análisis de la casa.
Figura 2.1.-Imagen de casa 1 en 3D
Así que los puntos de medición de ruido que se realizó con el analizador de espectro fueron en las siguientes ubicaciones (figura 2.2), donde Yi son puntos de medición internas y Xi son puntos de medición externas.
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Dando como resultado la tabla 2.1 que son los niveles de ruido dentro de la casa y la tabla 2.2 que son los niveles de ruido tomadas fuera de la casa con el analizador de espectro; de las cuales se sacaron las bandas de octava correspondiente para poder compararlas con la curva del criterio de ruido NC.
Tabla 2.1.- Mediciones del nivel de ruido dentro de la casa1
NIVEL DE PRESION ACUSTICA CASA 1 (DENTRO)
ALL 67.9 BANDAS 69.5 BANDAS 80 BANDAS 75.6 BANDAS
Frec. 1/3 de octava Y1 OCTAVA Y2 OCTAVA Y3 OCTAVA Y4 OCTAVA
20 49.3 49.2 75.4 62.8
25 47.5 50.3 71.6 74
31.5 49.6 53.66 53.4 56.12 62.7 77.07 66.6 75
40 48.4 52.2 61.6 58.7
50 49.6 53.8 64.9 62
63 49.4 53.93 59.2 60.93 74.8 75.41 58.7 64.87
80 56.9 54.8 79.7 59.4
100 53.3 53 66.1 62
125 52.1 59.37 45.8 57.32 57.1 79.91 62 60.06
160 48.7 43.8 61.9 52.5
200 40.9 39.2 59.1 51.2
250 41 49.96 36.9 45.71 51.6 64 51.7 56.6
315 35.9 40.6 48.8 52.4
400 37.9 41.3 45.3 55.3
500 40.1 43.07 42.5 46.31 46.6 51.92 49.4 57.78
630 37.9 36.4 41.4 47.5
800 35.4 0 42.7 44
1K 35.2 41.12 0 36.4 41.1 46.56 43.1 50.07
1.25 K 33.2 0 40.2 42.1
1.6 K 31.8 35.2 38.1 41.9
2 K 0 35.57 0 35.2 37.1 43.44 39.5 46.09
2.5 K 0 0 34.8 35.7
3.15 K 35 0 32.1 34.6
4 K 0 35.04 34 34 36.7 39.69 34.6 39.76
5 K 0 0 0 0
6.3 K 0 0 37.9 0
8 K 0 0 0 0 30.2 38.58 0 0
10 K 0 0 0 0
12.5 K 0 0 0 0
16 K 0 0 34.4 34.4 0 0 0 0
30
2.1.1.-MEDICIONES DENTRO DE LA CASA POR BANDAS DE OCTAVA
Utilizando la ecuación 1.4 se obtienen los niveles por bandas de octava a partir de las mediciones de ruido por bandas de tercios de octavas dentro de la casa, ya que con las mediciones se hará la verificación del cumplimiento con el criterio de ruido NC:
A fin de ilustrar el procedimiento para sacar los niveles por bandas de octava se observa lo siguiente:
ESPECTRO POR BANDAS DE OCTAVA (PUNTO DE MEDICIÓN Y1):
�31.5 ��= 10 log(10
�1
10+ 1010�2 + 10�103) =10log(10 49.3
10 + 10 47.5
10 + 10 49.6
10) = 53.66 �
�63 �� �125 �� �250 �� �500 �� �1000 �� �2000 �� �4000 ��
53.93 � 59.4 � 49.9 � 43.1 � 41.1 � 35.6 � 35 �
Figura 2.3.- Imágenes del cuarto A (ver figura 2.1), donde se tomaron los niveles de ruido
ESPECTRO POR BANDAS DE OCTAVA (PUNTO DE MEDICIÓN Y2):
�31.5 �� = 10 log(10
�1
10 + 1010�2 + 1010�3) = 10log(10 49.2
10 + 10 50.3
10 + 10 53.4
10 ) = 56.12 �
�63 �� �125 �� �250 �� �500 �� �1000 �� �2000 �� �4000 ��
60.93 � 57.3� 45.7 � 46.3� 36.4 � 35.2 � 34.4 �
31
ESPECTRO POR BANDAS DE OCTAVA (PUNTO DE MEDICIÓN Y3):
�31.5 �� = 10 log(10
�1 10 + 10
�2 10+ 10
�3
10) = 10log(10 75 .4
10 + 10 71 .6
10 + 10 62 .7
10 ) = 77.07�
�63 �� �125 �� �250�� �500 �� �1000 �� �2000 �� � 4000�� �8000 ��
75.41� 79.9� 64� 51.9 � 46.6� 43.4� 39.7� 38.58�
Figura 2.5.- Imágenes del cuarto B (ver figura 2.1), donde se tomaron los niveles de ruido
ESPECTRO POR BANDAS DE OCTAVA (PUNTO DE MEDICIÓN Y4):
�31.5 ��= 10 log(10
�1 10+ 10
�2 10+ 10
�3
10) = 10log(10
62 .8 10 + 10
74 10 + 10
66 .6
10 ) = 75�
�63 �� �125 �� �250 �� �500 �� �1000 �� �2000 �� �4000 ��
64.87 � 60.1� 56.6� 57.8� 50.1� 46.1� 39.8�
32
2.1.2.-GRÁFICAS DE COMPARACIÓN LP CON LA CURVA NC-30
Se ocupa el criterio de ruido NC porque es uno de los que tiene más aceptación y es el más usado; la curva NC-30 a la curva NC-35, se elige la NC-30 ya que es la curva media entre estas curvas de ruido para viviendas y recámaras y no es tan exigente ni se tomaría como el peor que si tomáramos la curva NC-35.
Las gráficas de comparación por bandas de octava de la curva NC-30 y Lp que son las siguientes:
Figura 2.7.-Gráfica de comparación de Lp (Y1) de la sala-comedor con el NC-30
Figura 2.8.-Gráfica de comparación de Lp (Y2) del pasillo con el NC-30
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Lp (Y1) dentro 59.4 49.9 43.1 41.1 35.6 35
NC-30 48 41 35 31 29 28
0 10 20 30 40 50 60 70
Lp (Y1) dentro
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Lp (Y2) dentro 57.3 45.7 46.3 36.4 35.2 34.4
NC-30 48 41 35 31 29 28
0 10 20 30 40 50 60 70
33
Figura 2.9.-Gráfica de comparación de Lp (Y3) de cuarto B con el NC-30
Figura 2.10.-Gráfica de comparación de Lp (y4) de cuarto C con el NC-30
Como se puede observar los niveles de ruido en comparación con la curva NC-30 rebasan los niveles permisibles dentro de la casa, por tanto no cumplen con la curva NC-30 del criterio de ruido en viviendas y dormitorios.
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Lp (Y3) dentro 79.9 64 51.9 46.6 43.4 39.7
NC-30 48 41 35 31 29 28
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Lp (Y3) dentro
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Lp (Y4) dentro 60.1 56.6 57.8 50.1 46.1 39.8
NC-30 48 41 35 31 29 28
0 10 20 30 40 50 60 70
34
Las mediciones fuera de la casa1 dan origen a la siguiente tabla:
Tabla 2.2.- Mediciones del nivel de ruido fuera de la casa1
ALL 90.5 76.7 71.8
Frecuencias por bandas dX1 B.OCTAVA X2 B.OCTAVA X3 B.OCTAVA
20 72.1 76.7 67.6
25 71.5 70.1 68.4
31.5 70.2 76 64.5 73.42 66.1 72.2
40 67.6 69.5 65.2
50 68.1 64 69.4
63 65.2 71.9 66.5 72.99 66.7 71
80 64.7 71.1 66.1
100 64.5 64.3 65.7
125 63.8 69 68 72.19 68.2 71.6
160 60.4 68.8 64.2
200 58.5 61.4 63.1
250 58.9 64.11 63.7 66.27 62.7 69.7
315 56.5 57.1 60.4
400 56.2 52.1 61.2
500 57.4 61.5 49 54.95 59.9 65
630 58.8 48.5 60.1
800 55.8 46.2 58.4
1K 55.9 61.84 40.5 48.02 57.2 63.5
1.25 K 58.7 40.2 56.2
1.6 K 57.6 37.4 54.1
2 K 58.5 63.1 36.1 41.18 55.5 60.1
2.5 K 53.8 35.5 54.3
3.15 K 48.8 31 53.2
4 K 47.1 55.65 32.9 38.14 45 57.1
5 K 44.1 35.2 34.5
6.3 K 45.9 31.4 33.1
8 K 38.3 48.54 30.6 34.03 30.2 37.7
10 K 37.1 12.5 K 32.7
16 K 38.45 0 0 0
20 K
35
2.1.3.-MEDICIONES FUERA DE LA CASA POR BANDAS DE OCTAVA
Con la ecuación 1.4 se obtienen las bandas de octava a partir de las mediciones de ruido fuera de la casa, es necesaria obtenerla ya que L1 se necesita para sacar la pérdida
por transmisión requerida.
ESPECTRO POR BANDAS DE OCTAVA (PUNTO DE MEDICIÓN X1):
����:�31.5 �� = 10 log(10
�1 10 + 10
�2 10+ 10
�3
10) = 10log(10 72 .1
10 + 10 71 .5
10 + 10 70 .2
10 ) = 76 �
�63 �� �125 �� �250 �� �500 �� �1000 �� �2000 �� �4000 �� �8000 �� �16000 ��
71.9 � 69 � 64.11 � 61.5� 61.84 � 63.1� 55.65� 48.54� 38.45�
Figura 2.11.- Imágenes fuera de la casa donde se tomaron los niveles de ruido ESPECTRO POR BANDAS DE OCTAVA (PUNTO DE MEDICIÓN X2):
����:�31.5 �� = 10log(10 76.7
10 + 10 70.1
10 + 10 64.5
10 ) = 73.4 �
�63 �� �125 �� �250 �� �5000 �� �1000 �� �2000 �� �4000 �� �8000 ��
72.99 � 72.19 dB 66.27 � 54.95 � 48.02 � 41.18 � 38.14 � 34.03 �
36
ESPECTRO POR BANDAS DE OCTAVA (PUNTO DE MEDICIÓN X3):
����:�31.5 �� = 10log(10 67.6
10 + 10 68.4
10 + 10 66.1
10 ) = 72.2 �
�63 �� �125 �� �250 �� �500 �� �1000 �� �2000 �� �4000 �� �8000 ��
71 � 71.6 � 69.7� 65� 63.5 � 60.1 � 57.1 � 37.7�
Figura 2.13.- Imagen de zotehuela donde se tomaron los niveles de ruido
2.1.4.- ÁREAS POR PARED EN CASA 1
Se obtienen las áreas por cuarto para poder obtener las superficies de los mismos ya que para obtener el nivel de ruido esperado dentro del inmueble y obtener también la pérdida por transmisión compuesta es necesario sacar tales áreas.
PAREDES CUARTO A P1= (4.11 X 2.32)= 9.53 m2
P2= (6 x 2.32)–ventana–hueco1 –madera= 14–(2.15 x 1.63)–(0.98 x 2.06)–(2.82 x 2.32) P2= 1.96 m2
P3= (4.11 x 2.32) – hueco 2= 9.53 – (1.34 x 2.07)= 6.73 m2
37
PAREDES CUARTO B P1= (2.32 x 2.68)= 6.2 m2 P2= (3.43 X 2.32)= 8 m2
P3= (3.48 X 2.32) - ventana= 8 - (1.53 x 1)= 6.37 m2 P4= (2.42 x 2.32)= 5.6 m2
P5= (0.75 x 2.32)= 1.74 m2
P6= (1.06 x 2.32) – puerta1= 2.45 – (0.9 x 2.07)= 0.65 m2 CUARTO P
P1= (0.90 X 2.32)–1.9= 1.5m2 P2= (1.24 x 2.32)= 2.87m2 P3= (0.90 X 2.32)–1.9= 1.5m2
PAREDES CUARTO C P1= (2.60 X 2.32)= 6 m2
P2= (3.46 x 2.32) - ventana= 8 - (1.6 x 1)= 6.4 m2 P3= (3.32 x 2.32)– madera= 7.7–(2.52 x 2.32)= 1.85m2 P4= (2.39 x 2.32)=5.54 m2
P5= (0.77 x 2.32)=1.8 m2
P6= (1.07 x 2.32) – puerta2= 2.45 – (0.91 x 2.08)= 0.5 m2
38
2.1.4.1.-ÁREAS POR MATERIAL EN CASA 1
Se sacan las áreas por material para obtener las superficies totales por cuarto y la superficie de la división constructiva, es decir, es la suma de todas las áreas de diferentes materiales por cuarto.
Cuarto A
Aluminio: 2.17m2 Concreto:83.74m2 Madera: 13.04m2 Vidrio: 3.75m2
Cuarto B
Aluminio: 0.46m2 Concreto: 50.8m2 Madera: 1.8m2 Vidrio: 2.54m2
Cuarto C
Aluminio: 0.46m2 Concreto:44.69m2 Madera: 7.75m2 Vidrio: 2.54m2
Por cada pared se saco áreas como se ilustra en la figura 2.14.
2.1.5.-VOLUMENES EN CASA 1
Se sacan los volúmenes ya que son necesarios para la obtención del área de absorción equivalente.
VT1= 5.99 x 4.11 x 2.32= 57.11m3 VT2= 3.48 x 2.68 x 2.32= 21.64m3 VT3=2.42 x 0.72 x 2.32= 4.2m3 VT4=2.39 x 0.77 x 2.32= 4.2m3 VT5=3.46 x 2.60 x 2.32= 21m3
VT6= 1.24 x 0.90 x 2.32=2.58m3 VS= VT1 + VT6 =59.7m3
VC1=VT2 + VT3=25.85m3 VC2=VT4 + VT5=25.2m3
39
Figura 2.14.-Vista de planta para ubicar las áreas calculadas en la casa 1
40
2.1.6.-CÁLCULOS DEL ÁREA DE ABSORCIÓN EQUIVALENTE
Para calcular el área de absorción equivalente es necesario tomar los tiempos de reverberación por cuarto con ruido filtrado, los cuales se tomaron con el PAA3, utilizando ruido rosa filtrado, computadora, amplificador, consola y dos cajas acústicas (ver figura 2.16); obtenemos la tabla 2.3:
Tabla 2.3.- TR60 por cuarto
Figura 2.16.-Imagen del equipo de sonido usado.
Con la siguiente expresión = 0.161 � (m2 o sabins) (ecuación 1.3) obtendremos el
área de absorción equivalente, ya que es necesaria para obtener la pérdida por transmisión del ruido de las divisiones constructivas a estudiar de la casa1.
(CUARTO A, ENTRADA)
125 �� = 0.161 59.7
0.77 = 12.48 m
2
250 �� = 0.161 59.7
0.87 = 11.04 m
2
500 �� = 0.161 59.7
1.01 = 9.52 m
2
1000 �� = 0.161 59.7
0.78 = 12.32 m
2
2000 �� = 0.161 59.7
0.48 = 20.02 m
2
4000 �� = 0.161 59.7
0.44 = 21.84 m
2
(CUARTO A, VENTANAL)
125 �� = 0.161 59.7
0.95 = 10.11 m
2
250 �� = 0.161 59.7
0.87 =11.04 m
2
500 �� = 0.161 59.7
1.08 = 8.89 m
2
1000 �� = 0.161 59.7
0.78 = 12.32 m
2
2000 �� = 0.161 59.7
0.45 = 21.36 m
2
4000 �� = 0.161 59.7
0.47 = 20.45 m
2
TR60 (s)
FRECUENCIA [Hz] Cuarto A Cuarto B Cuarto C
125 0.77 0.8 0.6
250 0.87 0.8 0.57
500 1.01 0.79 0.36
1000 0.78 0.9 0.34
2000 0.48 0.47 0.34
41
(CUARTO B)
125 �� = 0.161 25.85
0.80 = 5.20 m
2
250 �� = 0.161 25.85
0.8 = 5.20 m
2
500 �� = 0.161 25.85
0.79 = 5.27 m
2
1000 �� = 0.161 25.85
0.9 = 4.62 m
2
2000 �� = 0.161 25.85
0.47 = 8.86 m
2 Figura 2.17.-Imagen donde fue colocada la caja acústica
4000 �� = 0.161 25.85
0.42 = 9.91 m
2 para obtener el TR60 en cuarto B.
(CUARTO C)
125 �� = 0.161 25.2
0.6 = 6.76 m
2
250 �� = 0.161 25.2
0.57 = 7.12 m
2
500 �� = 0.161 25.2
0.36 = 11.27 m
2
1000 �� = 0.161 25.2
0.34 = 11.93 m
2
2000 �� = 0.161 25.2
0.34 = 11.93 m
2 Figura 2.18.-Imagen donde fue colocada la caja acústica
4000 �� = 0.161 25.2
0.44 = 9.22 m
42
2.1.7.- PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN REQUERIDA
Concluyendo con el análisis de la casa 1 obtenemos la pérdida por transmisión requerida con ayuda de ��=��1−��2+ 10 log � (ecuación 1.2.) y se sustituye el área de absorción equivalente (A) correspondiente, que se sacaron anteriormente; teniendo para ello las superficies por cuarto (Tabla 2.4).
Superficie Cuarto A (m2) entrada
Superficie Cuarto A (m2) ventanal
Superficie Cuarto B (m2)
Superficie Cuarto C (m2)
5.89 5.097 8.07 8.014 Tabla 2.4- Superficies por cuartos de la casa 1
X1 (Cuarto A, entrada)
Para 125Hz: TLr=69 – 48 + 10 log (5.89/12.48)=18 dB 250Hz: TLr=20 dB 500 Hz: TLr=24 dB 1kHz: TLr=28 dB 2kHz: TLr=29 dB 4kHz: TLr=22 dB X2 (Cuarto A, Ventanal)
Para 125Hz: TLr=72.19 – 48 + 10 log (5.097/10.11)=21 dB 250Hz: TLr=22 dB 500 Hz: TLr=18 dB 1kHz: TLr=14 dB 2kHz: TLr=6 dB 4kHz: TLr=4 dB X1 (Cuarto B)
Para 125Hz: TLr=69 – 48 + 10 log (8.07/5.20)=23 dB 250Hz: TLr=25 dB 500 Hz: TLr=28 dB 1kHz: TLr=30 dB 2kHz: TLr=34 dB 4kHz: TLr=27 dB X3 (Cuarto C)
43
2.1.8.-PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN COMPUESTA DE LOS MATERIALES
.
.
EXISTENTES
La pérdida por transmisión compuesta (TLc) se refiere en este caso al aislamiento acústico de la combinación de los materiales que existen actualmente en las paredes divisorias analizadas; se obtiene para comparar los resultados y los valores de la pérdida por transmisión requerida (TLr) entre sí en cada caso, la diferencia resultante indicará si se requiere mejorar el aislamiento acústico para cada partición a tratar. Es decir, que si la pérdida por transmisión requerida (TLr) es mayor que la pérdida por transmisión compuesta (TLc), se realizará la mejora del aislamiento acústico para la casa utilizando materiales que superen la exigencia mínima.
Por lo tanto para tener un buen aislamiento en la casa, se debe satisfacer la siguiente condición: TLc>TLr
Para obtener la pérdida por transmisión compuesta, es con la siguiente expresión matemática
Si i S
log 10
TLc (ecuación 1.6) con ayuda de la ecuación 1.7 obtenemos
τ (Ta la 2.6) y TL lo obtenemos con tablas de distribuidores de los materiales existentes (Tabla 2.5), ya que la pared que aisla el ruido aéreo tiene más de un material, los resultados de TLc (existente) son los siguientes:
Tabla 2.5.- Pérdida por transmisión por bandas de octava de materiales existentes en la casa 1
TL material 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Aluminio[ 4 ] 14 18 14 17 24 25
Ladrillo+yeso[5 ] 39 52 53 57 58 50
Vidrio[ 5 ] 18 19 25 25 30 27
Tabla 2.6.- τ de ateriales existe tes e casa por a das de octava
τ del aterial 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Aluminio 0.04 0.02 0.04 0.02 3.98x10-3 3.16x10-3
Ladrillo+yeso 1.26x10-4 6.31x10-6 5.01x10-6 2x10-6 1.58x10-6 1x10-5
Vidrio 0.016 0.01 3.16x10-3 3.16x10-3 1x10-3 2x10-3
4Egan David M., Architectural Acoustics, McGraw-Hill Book Company, 1981.
