AISLAMIENTO ACÚSTICO A RUIDO AÉREO EN EDIFICACIÓN: ÍNDICES DE AISLAMIENTO, SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DE PARTICIONES Y FORMAS DE TRANSMISIÓN DEL SONIDO

Introducción a los tipos de ruido en edificación

– Ruido aéreo. Es el ruido inducido por la per-turbación generada en los volúmenes de aire que rodean a las fuentes sonoras. Así, cuando las ondas acústicas origina-das por las diversas fuen-tes inciden sobre un

sis-tema constructivo separador de dos espacios o recintos, éste responderá a esta fuerza de excitación entrando en vibración forzada y convirtiéndose en un nuevo foco sonoro, emisor secundario de ruidos aéreos, que, a su vez, modificará el estado de reposo de la capa de aire inmediatamente próxima en el recinto contiguo, transmitiéndose de este modo el ruido a dicho local.

AISLAMIENTO ACÚSTICO A RUIDO AÉREO

EN EDIFICACIÓN: ÍNDICES DE AISLAMIENTO,

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DE

PARTICIONES Y FORMAS

– Ruido de impacto. Los gol-pes que se producen en la losa de un forjado provocan que vibre y se convierta en un foco sonoro. Además, debido a la alta rigidez de la mayoría de elementos constructivos, la excitación inicial inducida por el impacto se trans-mite rápidamente y con elevada

intensidad por la estructura de obra (tabiques y forjados). De este modo, las vibraciones de los paramentos ponen en movimiento las partículas de aire contiguas a ellos, lo cual induce la aparición de ruidos aéreos no sólo en el local inmediatamente inferior al forjado excitado por el impacto, sino también en otras dependencias de la edificación.

– Ruido de las instalaciones. Dentro de este grupo se encuentran los niveles sonoros molestos generados por las instalaciones de fonta-nería, sistemas de climatización y aire acondicionado, ascensores y salas de máquinas, etc.

3.1. Valoración del aislamiento acústico a ruido aéreo:

Índices y comparativa NBE-CA/CTE

La pérdida de transmisión (PT) o aislamiento acústico (R) de un ele-mento constructivo puede determinarse y expresarse mediante una serie de índices o términos. A continuación se reflejan los principales índices empleados en edificación relacionados con el aislamiento acústico a ruido aéreo, entre ellos el índice requerido por la NBE-CA-88 y el índice exigido por el Código Técnico de la Edificación.

En el ejemplo, el índice refleja cómo la partición ensayada genera un aislamiento de 30,8 dB para la frecuencia del sonido incidente de 250 Hz y de 52,1 dB para la fre-cuencia de 2000 Hz.

El resultado obtenido según el índice D dependerá de las caracterís-ticas acúscaracterís-ticas del local receptor, ya que la medida del nivel sonoro reci-bido en él recoge no sólo el sonido transmitido a través del tabique72_{, sino}

también el porcentaje de éste que es reflejado en los cerramientos de i) Aislamiento acústico bruto (D)

Se trata del índice que refleja de manera más simple el aislamiento pro-piciado por un elemento constructivo, pues establece la relación entre los niveles medios de presión acústica exis-tentes en los recintos separados por dicha partición (L1en el recinto emisor

y L2en el receptor71, ambos en dB):

D = L1- L2(dB)

Dado que el aislamiento propiciado por un elemento constructivo varía en función de la frecuencia (el tabi-que aísla más a unas frecuencias tabi-que a otras), este índice se ha de calcular para cada una de éstas.

A modo de ejemplo, imaginemos que realiza-mos un ensayo de aislamiento a ruido aéreo en un tabique de obra, el índice se debiera aportar para cada frecuencia del sonido incidente. En este caso, se muestran, tanto en forma de gráfico como de tabla, los valores obtenidos entre 100 Hz y 3150 Hz: Hz D (dB) 100 28,9 125 29,7 160 33,1 200 35,8 250 30,8 315 36,6 400 40,4 500 39,8 630 41,2 800 44,3 1 k 45,9 1,25 k 47,3 1,6 k 48,8 2 k 52,1 2,5 k 53,6 3,15 k 54,8

71 _{Cuando el ensayo no se realiza en laboratorio, sino en obra, se ha de corregir el}

nivel medio de presión sonora medido en el recinto receptor, en función del ruido de fondo existente en ese recinto.

72_{Como veremos posteriormente, en la realidad “en obra” existen otras formas}

En este caso, la partición ensayada genera un aislamiento de 34,2 dB para la frecuencia del sonido incidente de 250 Hz y de 54,8 dB para la frecuencia de 2000 Hz.

dicho local. Es decir, el nivel medio de presión acústica en el recinto receptor dependerá del carácter más o menos absorbente que posea. Por tal motivo, con objeto de independizar el aislamiento de las particiones de las condiciones reverberantes del local receptor, a la definición del

índice de aislamiento acústico bruto se le añaden unos factores

correcto-res que tienen en cuenta las características del local receptor y que dan lugar a nuevos índices de aislamiento a ruido aéreo.

ii) Índice de reducción sonora (R)

Representa el aislamiento acústico de un elemento constructivo medido en laboratorio según las directrices de la Norma UNE EN ISO 140-3.

Se calcula para cada frecuencia del sonido incidente según la siguiente expresión:

Como se puede apreciar, la defini-ción del índice se basa en el aisla-miento bruto, al cual se le añade un factor corrector, donde S es el área del elemento constructivo del cual queremos conocer su aislamiento y

A representa el área de absorción

sonora equivalente del recinto receptor (ambos parámetros expre-sados en m2_{). A su vez, la obtención}

para cada frecuencia del área de absorción equivalente se lleva a cabo, a través de la relación entre tales parámetros, midiendo el Tiempo de reverberación (T) en el local receptor:

Donde V es el volumen del local receptor.

Cuando se evalúa el aislamiento de una partición en obra empleando la definición del índice de reducción sonora (según las directrices de la Norma UNE EN ISO 140-4) el índice se denomina índice de reducción sonora aparente (R'):

Hz R' (dB) 100 34,2 125 35,8 160 38,7 200 40,4 250 34,2 315 38,9 400 42,0 500 41,3 630 43,5 800 47,2 1 k 49,0 1,25 k 50,3 1,6 k 51,6 2 k 54,8 2,5 k 56,4 3,15 k 57,3

Volviendo a nuestro ejemplo, podremos reflejar el aislamiento del tabique de obra según este índice:

En este caso, la partición ensayada posee un aislamiento de 36,0 dB para la frecuencia del sonido incidente de 250 Hz y de 56,7 dB para la frecuencia de 2000 Hz.

Tal y como se desprende de las magnitudes reflejadas anteriormente, el aislamiento de una partición es dependiente de la frecuencia del sonido incidente. Por ello siempre debería evaluarse la capacidad que posee una solución constructiva de impedir la transmisión del sonido ana-lizando su espectro frecuencial de aislamiento73_{(gráficas y tablas} anterio-res). Sin embargo, para evaluar y comparar los resultados obtenidos, tanto entre sí como con los requisitos normativos, es posible caracteri-zar el aislamiento acústico de una partición por medio de un único valor empleando unos índices ponderados globales, que representan el valor a 500 Hz de una curva de referencia que se desplaza verticalmente y se “ajusta” a la gráfica de aislamiento obtenida experimentalmente en el ensayo según el método especificado74_{en la norma UNE EN ISO 717-1.}

iii) Diferencia de niveles estandarizada (DnT) Parámetro de aislamiento, también

basado en la definición de aisla-miento acústico bruto, en el cual el término corrector (encargado de independizar el aislamiento de la solución constructiva de la influencia del sonido reflejado en el local recep-tor) depende del Tiempo de reverbe-raciónT en el recinto receptor y de un

Tiempo de reverberación de referen-cia T0 (normalizado a 0,5 segundos,

aproximación al existente en una sala media de una vivienda).

Reflejando el aislamiento del tabique de obra del ejemplo según este índice, tendremos la siguiente distribución frecuencial:

Hz D (dB) 100 36,0 125 37,6 160 40,5 200 42,2 250 36,0 315 40,7 400 43,8 500 43,1 630 45,3 800 49,0 1 k 50,8 1,25 k 52,1 1,6 k 53,5 2 k 56,7 2,5 k 58,2 3,15 k 59,1

73 _{Tanto para la identificación de las frecuencias para las cuales posee el peor}

com-portamiento acústico y la posterior definición de medidas de actuación, como para reali-zar un diagnóstico que permita conocer posibles defectos constructivos.

74 _{La curva de referencia se desplaza hasta que, en su intersección con la gráfica}

experimental, la suma de las desviaciones desfavorables (tramos de la curva de ensayo que se sitúan por debajo de la curva de referencia desplazada) sea lo mayor posible pero sin sobrepasar los 32 dB (para medidas en 16 bandas de tercio de octava).

Así tendremos los índices ponderados, aislamientos acústicos glo-bales a ruido aéreo según UNE EN ISO 717-1, identificados con el subíndice w, de cualquiera de los índices ya comentados: Dw, Rw, R'w,

DnTw (todos ellos expresados en dB):

Nota: Aunque los índices ponderados reflejen de modo global el aislamiento de un ele-mento constructivo (o entre locales, si el ensayo se realiza en obra), este resultado recoge información del aislamiento en función de la frecuencia, pues proviene de la adaptación de la curva de referencia al resultado espectral del ensayo.

iv) Índices ponderados

En la gráfica superior se refleja el despla-zamiento de la curva de referencia norma-lizada para la obtención del índice ponde-rado, así como el valor de dicho índice, que es el resultado de referir el valor que adopte la curva de referencia a 500 Hz.

Los índices ponderados anteriores se acompañan de términos correc-tores75 _{o de adaptación espectral que reflejan el aislamiento global que}

genera un sistema constructivo cuando en el sonido incidente predomi-nan las frecuencias medias (término C) y cuando se trata de ruido de tráfico (término Ctr). Así, de entre los índices ponderados, el Índice de

reduc-ción sonora ponderado Rw aparece asiduamente en catálogos de

pro-ductos cuyo aislamiento se ha ensayado en laboratorio: Rw (C; Ctr)

Donde:

Rw = índice global (dB)

C = Término de corrección empleado para aquellas fuentes sonoras

caracterizadas por su escasez en bajas frecuencias (voz, radio...). Por ello, el dato del índice global corregido con este término ha de utilizarse cuando se pretende elegir un sistema constructivo para su empleo como elemento separador entre viviendas.

Ctr = Término de corrección que presta especial importancia a las fuentes sonoras con abundancia de bajas frecuencias (tráfico rodado urbano, trenes a velocidades bajas, ciertas actividades industriales...), de forma que el dato del índice global corregido con este término se utilizará para la elección de elementos de fachadas.

En el caso de que el ensayo de aislamiento se realizase en obra, el índice anterior se denominaría índice ponderado de reducción sonora

aparente y se reflejaría como: R'w (C; Ctr).

A modo de ejemplo, el aislamiento de una solución constructiva expresado como 47 (-1; -4) significaría que:

R'w = 47 dB

R'w + C = 46 dB (aislamiento propiciado por el elemento separador para ruidos característicos de la actividad humana).

R'w + Ctr = 43 dB (aislamiento propiciado por el elemento separador para el ruido inducido por el tráfico rodado urbano).

75 _{Cuyo método de cálculo viene reflejado en la Norma UNE EN ISO 717-1}

Notas:

– Este método es aplicable también para calcular los valores globales (en dBA) de otros parámetros: R'Aa partir de R' (en dB); DAa partir de D (en dB) y DnTAa partir de DnT

(en dB).

– Este método es aplicable, asimismo, cuando los valores de aislamiento por frecuen-cias, R (en dB), se obtienen mediante cálculos teóricos (ver punto 3.2.3).

100 34,2 100 -19,1 80,9 46,7 125 35,8 100 -16,1 83,9 48,1 160 38,7 100 -13,4 86,6 47,9 200 40,4 100 -10,9 89,1 48,7 250 34,2 100 -8,6 91,4 57,2 315 38,9 100 -6,6 93,4 54,5 400 42,0 100 -4,8 95,2 53,2 500 41,3 100 -3,2 96,8 55,5 630 43,5 100 -1,9 98,1 54,6 800 47,2 100 -0,8 99,2 52,0 1 k 49,0 100 0,0 100,0 51,0 1,25 k 50,3 100 0,6 100,6 50,3 1,6 k 51,6 100 1,0 101,0 49,4 2 k 54,8 100 1,2 101,2 46,4 2,5 k 56,4 100 1,3 101,3 44,9 3,15 k 57,3 100 1,2 101,2 43,9

Valores globales L1 y L2 (dBA): Suma logarítmica 110,1 63,9 Valor global del aislamiento RA(en dBA) 46,2 dBA

v) Valores globales de aislamiento expresados en decibelios A (dBA) Aunque los índices ponderados (expresados en decibelios, dB) anali-zados anteriormente establecen el valor global de un aislamiento, los requisitos relativos a los aislamientos mínimos en edificación vienen refle-jados mediante otros índices globales expresados en decibelios A (dBA), tanto en la Norma Básica de Edificación (NBE-CA-88) como en el Código Técnico de la Edificación (CTE).

Así, la Norma Básica de Edificación establece como índice el Valor glo-bal RA(expresado en decibelios A, dBA) del Índice de Reducción Sonora (R).

El citado índice global se calcula a partir de los valores del Índice de Reduc-ción Sonora para cada frecuencia (obtenidos mediante un ensayo de aisla-miento realizado en laboratorio empleando como foco sonoro un ruido inci-dente rosa). A continuación se refleja un ejemplo de cálculo de RAa partir

de valores frecuenciales obtenidos mediante ensayo:

Hz R (dB) obtenido en ensayo (1)

L1 ruido rosa ideal (2) Ponderación A (3) L1 ponderado A (4=2+3) L2 ponderado A (5=4-1)

El índice global RA de un elemento constructivo simple puede

esti-marse en función exclusivamente de su masa mediante las siguientes fór-mulas conocidas y aportadas por la NBE-CA:

m≤ 150 Kg/m2 _{RA= 16,6 log m + 2 (en dBA)} m≥ 150 Kg/m2 _{RA= 36,5 log m – 41,5 (en dBA)}

Las anteriores expresiones derivan de un gran número de ensayos de aislamiento realizados en laboratorio, por ello los valores de aisla-miento reflejados en la NBE-CA-88 indican el aislaaisla-miento propiciado en condiciones ideales por los sistemas constructivos a los cuales están referidos.

En el Código Técnico de la Edificación (CTE), se introduce un nuevo índice global de referencia para el aislamiento: valor global DnTA(en dBA) de la Diferencia de Niveles Estandarizada DnT, calculado a partir de los valores de la Diferencia de Niveles Estandarizada obtenidos para cada frecuencia (DnT,i) mediante un ensayo de aislamiento realizado "in situ" empleando un ruido incidente rosa. En este sentido, el CTE establece la siguiente fórmula para la obtención del valor global DnTA(en dBA) a par-tir de tales valores frecuenciales:

Donde LrA,i es el espectro normalizado del ruido rosa ponderado A (ver Anexo 1: glosario).

Según lo indicado anteriormente para ambos índices globales expre-sados en dBA, se desprende un cambio cualitativo importante introdu-cido por el CTE: la necesidad de verificar mediante ensayos "in situ", en obra, los aislamientos requeridos. Además, se pasa de hacer referencia al aislamiento de los sistemas constructivos (ya que el parámetro de la NBE se refiere a ensayos en laboratorio en condiciones ideales) a referirse al aislamiento entre recintos (ya que en un ensayo en obra intervienen, ade-más de la vía directa a través de la partición ensayada, otras formas de trasmisión del sonido entre locales).

DnTA: Índice global que refleja por medio de un único valor (en dBA) el aislamiento entre

locales. Índice requerido "in situ" por el C.T.E.

Rw: Índice global que expresa por medio de un único valor (en dB) el aislamiento de un elemento constructivo ensayado en laboratorio (suele aparecer en catálogos).

RA: Índice global que refleja por medio de un único valor (en dBA) el aislamiento de un

elemento constructivo ensayado en laboratorio (pedido por la NBE-CA-88 y asidua-mente reflejado en catálogos).

R'A: Comprobación "en obra" de los valores exigidos por la NBE-CA-88.

Donde: RA= Rw + C y R'A= R'w + C.

R Laboratorio Por frecuencias dB Catálogos R' "in situ" Por frecuencias dB

RA Laboratorio Global dBA Catálogos y NBE

R'A "in situ" Global dBA

Rw Laboratorio Global dB Catálogos

R'w "in situ" Global dB

DnT "in situ" Por frecuencias dB

DnTA "in situ" Global dBA Pedido por el CTE

Índice

La siguiente tabla resumen muestra diversos condicionantes de los índices analizados:

Ensayo realizado en Valor/es obtenido/s Unidades Reflejado en

Como conclusiones, resulta importante conocer:

3.2.1. Tabique simple: Comportamiento acústico

Imaginemos dos locales adyacentes separados por un tabique rígido76 _{y que en uno de ellos (local emisor) existe una fuente sonora}

generadora de ruido. Cuando las ondas acústicas inciden sobre la citada partición (ondas que suponen una carga de carácter dinámico distribuida sobre su superficie77_{), el tabique responde a esta fuerza de}

excitación (impacto de la onda acústica) entrando en estado de vibra-ción, con lo que la energía acústica de la onda se transforma en ener-gía dinámica.

La vibración de la partición induce al tiempo una modificación en el estado de reposo de la capa de aire inmediatamente próxima al tabique en el recinto contiguo, la cual es obligada a vibrar, generando la apari-ción de ruido en el local receptor, y por tanto una transmisión de la energía acústica. Los niveles de ruido originados en un recinto receptor por medio de este mecanismo son proporcionales al volumen de aire desplazado por el tabique por unidad de tiempo. Este parámetro se denomina velocidad volumétrica y depende a su vez de la superficie del tabique separador (S) y de su velocidad vibratoria o de desplaza-miento (v)78_{. De lo anterior se desprende que, mediante la adopción de}

medidas de control encaminadas a una minimización del valor que posean tales factores condicionantes, se conseguirá una menor radia-ción de energía sonora por parte del tabique hacia el lado opuesto a la

76 _{Se consideran materiales rígidos aquellos de densidad superior a la unidad y}

nor-malmente homogéneos, aunque no obligatoriamente isótropos, como hormigón o pared de obra de fábrica.

77 _{Fuerza que varía en el tiempo al ritmo impuesto por la evolución temporal de las}

fluctuaciones de presión sonora.

78 _{La potencia acústica radiada por un tabique simple se puede expresar como:}

W = ρ.c.γ.S.v2_{, donde S y v representan la superficie y la velocidad vibratoria del tabique;}

además,γ es la eficiencia o factor de radiación. Por ello, aunque normalmente la magni-tud de la amplimagni-tud de la vibración de los tabiques generada por la carga acústica resulta inapreciable a simple vista, la gran superficie que suelen poseer los elementos constructi-vos induce que el volumen de aire que mueve su vibración forzada dé lugar a que la ener-gía acústica transmitida sea significativa.

fuente incidente, y por tanto un incremento en el aislamiento acústico propiciado por éste.

Respecto a los tabiques de obra, cuanto más pesada sea una par-tición, más se opondrá al movimiento vibratorio que le produce la onda acústica incidente y mayor será el aislamiento generado. Por ello, el aislamiento de una partición depende, en gran medida, de su masa o densidad superficial (Kg/m2_{), además de la estanqueidad del}

cerra-miento.

La denominada Ley de masas teórica permite estimar, de modo sen-cillo, el aislamiento acústico por frecuencias de una partición simple exclu-sivamente en función de su masa. Esta ley se puede expresar, asumiendo algunas simplificaciones derivadas de ciertas suposiciones79_{, mediante la}

siguiente fórmula:

R=20 log(mf )-48 (en dB)

Donde f (Hz) es la frecuencia para cual se desea calcular el valor del aislamiento y m es la masa por unidad de superficie del tabique (Kg/m2_).

79 _{Como que la vibración del tabique está controlada por la masa y una incidencia}

80 _{Para m=m}

1: R1=20 log(m1f )-48 (dB). Entonces, si m=m2=2m1: R2=20log(2m1f )-48

(dB)=20log(m1f )+20log2-48=R1+20log2=R1+6 dB. De modo intuitivo se percibe que, a

mayor densidad superficial, menor vibración del tabique y, por tanto, menor nivel sonoro radiado hacia el local receptor.

81_{m=e /1000, siendo e el espesor del material (mm) y su densidad (Kg/m}3_).

La fórmula indicada refleja como para una determinada frecuencia (f ) del sonido incidente, el aislamiento acústico crece 6 dB cada vez que se duplica la densidad superficial80 _{(o masa por unidad de superficie de la}

partición). Asimismo, fijada la densidad superficial, el aislamiento también aumenta 6 dB si se duplica la frecuencia del sonido incidente. Dicho de otro modo, para un material homogéneo81_{al duplicar el espesor del}

tabi-que su aislamiento global se incrementa 6 dB.

La gráfica refleja el comportamiento acústico de los tabiques simples, idealizado según la Ley de masas teórica:

δ δ

A partir de la fórmula R=20 log(mf )-48 (en dB) se podría calcular el aislamiento acústico para cada frecuencia de octava propiciado por un determinado elemento constructivo (o mejor aproximación para cada frecuencia de 1/3 de octava), y posteriormente calcular el aislamiento glo-bal en decibelios A (dBA) a partir del espectro frecuencial obtenido. Aun-que dicho valor, en este caso, no resultaría una buena aproximación, ya

que, como veremos a continuación, la Ley de masas se ha de aplicar exclusivamente para un cierto intervalo de frecuencias82_.

Por otra parte, tratando de buscar expresiones que permitan calcular el aislamiento acústico global de un elemento constructivo a partir de la masa exclusivamente, se han obtenido fórmulas derivadas de ensayos en laboratorio que logran tal propósito y que definen la denominada “Ley de

masas experimental”, que es una aproximación simple a la Ley de masas teórica. En este sentido, según la NBE-CA-88, la Ley de masas experi-mental se rige por las expresiones ya indicadas:

Para m ≥ 150 Kg/m2_{: R}

A= 36,5 log m – 41,5 (dBA) Para m ≤ 150 Kg/m2_{: R}

A= 16,6 log m + 2 (dBA)

Como se ha mencionado anteriormente, estas fórmulas otorgan el aislamiento acústico global (en dBA) que ofrece un elemento constructivo en condiciones ideales (ensayo de laboratorio). Así, la NBE-CA-88 pro-porciona el aislamiento acústico de diversas soluciones constructivas en función de su masa:

82 _{Debido a ello, existen diversas fórmulas que establecen el aislamiento para cada}

frecuencia en función de su posición relativa respecto a dos frecuencias analizadas poste-riormente: la frecuencia crítica y a la frecuencia de resonancia del primer modo propio.

Tipo de pared (1) Espesor

en cm Masa unitaria en kg/m2 Aislamiento acústico R en dBA

Fábrica de ladrillo Citara 11,5 202 43

cerámico perforado 1/2 pie 14 250 46

Asta 24 364 52

1 pie 29 460 56

Fábrica de ladrillo Citara 11,5 242 46

cerámico macizo 1/2 pie 14 286 48

Asta 24 444 55

1 pie 29 532 58

Fábrica de ladrillo Citara 11,5 25,2 46

silicocalcáreo Asta 24 484 56 Fábrica de bloques 14 225 44 de hormigón 19 270 47 29 370 52 Fábrica de 14 350 51 hormigón armado 18 450 55 20 500 57 24 600 60 30 750 63

Por ello, para la verificación del cumplimiento de los requisitos de la NBE-CA-88 respecto al aislamiento de tabiques simples, dado que la exi-gencia de esta normativa se centra en la obtención teórica (a partir de la masa por unidad de superficie) de unos valores de aislamiento superiores a aquellos establecidos como mínimos, el empleo de una solución cons-tructiva no tipificada obligaba a la obtención de dicha densidad superficial (Kg/m2_{) de la partición para la aplicación directa de las fórmulas anteriores:} i) A partir de la densidad (Kg/m3_{) del material y del espesor del tabique:}

– Densidad el hormigón armado: 2500 Kg/m3_.

– Densidad superficial de un muro de 18 cm de espesor: 2500 x 0,18 = 450 Kg/m2_.

– Para m * 150 Kg/m2_{; Aislamiento R}

A= 36,5 log 450 – 41,5 = 55 dBA.

ii) A partir del número de piezas existentes por metro cuadrado de par-tición y de la masa de cada pieza se obtiene una aproximación a la densidad superficial (Kg/m2_{) buscada, a la cual se le ha de añadir la densidad} superfi-cial correspondiente a 1,5 cm de enfoscado por cada lado del tabique.

– Limitaciones del tabique simple: Frecuencia crítica y frecuencia de resonancia

El empleo de tabiques simples posee una serie de inconvenientes: a) Es necesario duplicar la masa por unidad de superficie (medida equivalente a duplicar el espesor) para incrementar el aislamiento 6 dBA. De esto se desprende que:

– El aislamiento crece muy despacio.

– Es necesaria mucha masa (o espesor) para conseguir aislamientos importantes.

– Cuanto mayor sea el aislamiento propiciado por una partición sim-ple, más costará incrementarlo.

b) Por otra parte, el comportamiento y la capacidad de aislamiento de un tabique simple en la realidad resulta más complejo que el refle-jado por la mencionada Ley de masas, ya que su capacidad de aisla-miento está gobernada por una serie de parámetros o factores condi-cionantes.

En este sentido, los principios de la citada ley sólo se cumplen:

– Hasta alcanzar los 45 dBA de aislamiento. – En un cierto intervalo de frecuencias. Dicho

intervalo, conocido como “zona de masa controlada”, está delimitado inferior y supe-riormente por el entorno de dos frecuen-cias, la frecuencia de resonancia y la

fre-cuencia crítica. Así, en el entorno de estas

frecuencias el tabique opone muy poca resistencia a la transmisión del sonido y sufre una pérdida importante de su capaci-dad aislante (a semejanza de un “agujero” que permitiese el paso de casi toda la

ener-gía acústica que posee el sonido incidente en tales frecuencias). A continuación se analizan los factores condicionantes de ambas fre-cuencias:

a) Frecuencia de resonancia (f0)

La frecuencia de resonancia83_{es la frecuencia a la que vibra de forma}

natural un tabique cuando recibe la onda acústica incidente. El desplaza-miento del tabique durante esta vibración es perpendicular a su superfi-cie, induciendo el denominado “efecto tambor” o “efecto diafragma84_”.

83 _{En realidad, f}

0es la frecuencia del primer modo vibratorio del tabique (f1,1),

locali-zado en las bajas frecuencias. Un tabique simple no posee un único modo vibratorio o de radiación y, por tanto, una única frecuencia de resonancia, sino una serie de modos y de frecuencias de resonancia (fm,n) que es posible determinar. El primero de ellos es el modo

vibratorio que más energía acústica radia debido a la elevada superficie en movimiento (derivada de su desplazamiento o efecto tambor) y a su máxima velocidad de radiación. Cuando se producen otros modos propios de vibración de un tabique para frecuencias más elevadas, la radiación acústica generada no resulta tan importante. Las frecuencias de resonancia de un elemento simple dependen, entre otros factores, de su rigidez a la fle-xión, densidad superficial y dimensiones:

Donde: lx, ly son las dimensiones del tabique, es su densidad superficial (Kg/m2₎

y B es la rigidez a la flexión (dependiente a su vez del módulo de Young del material E, del momento de inercia I –en función del espesor en metros– y del módulo de Poisson μ).

ρ

donde:

84_{A menor frecuencia de la onda acústica incidente, mayor "efecto diafragma". Por}

Como se aprecia en la figura anterior, cuando un tabique vibra a la frecuencia de resonancia la superficie de radiación es muy elevada y, por tanto, la energía acústica transmitida al local colindante resulta importante. La partición se com-porta como un radiador sonoro de gran eficiencia, produciéndose una merma en su capacidad aislante.

La frecuencia de resonancia es dependiente de la masa y de las

con-diciones de contorno de la solución constructiva (de cómo ésta se

encuentre unida perimetralmente al resto de la estructura). Se localiza en el entorno de las bajas frecuencias, e interesa que sea lo más baja posi-ble para que se sitúe fuera del rango de frecuencias de interés.

En este sentido, al incrementar el espesor y las dimensiones del panel, la frecuencia de resonancia disminuye.

A modo orientativo, la frecuencia de reso-nancia en los paneles de yeso laminado se sitúa entre los 100 y 150 Hz, en función de su espe-sor. Para estas bajas frecuencias el aislamiento alcanza unos valores mínimos, ya que la radia-ción85 _{en resonancia resulta muy elevada. Para}

incrementar el aislamiento de estas placas se ha de procurar disminuir su capacidad radiante fraccionando la superficie separadora total en partes más pequeñas (la potencia radiada por las superficies individuales será menor) y/o reduciendo la velocidad de radiación mediante la aplicación de láminas plásticas de elevada densidad.

b) Frecuencia crítica o de coincidencia (fc) Aunque el aislamiento generado

por un tabique simple aumenta al hacerlo la frecuencia del sonido inci-dente, y mientras que para las bajas frecuencias el tabique se mueve como un todo (efecto diafragma), una adecuada excitación producida por la acción de una onda acústica incidente a frecuencias más elevadas

también puede inducir un movimiento vibratorio en la partición. Este movimiento se traducirá en la aparición de unas ondas longitudinales de flexión a lo largo su superficie86_{(el tabique flamea a semejanza del} movi-miento de una bandera que el viento hace ondear).

Entonces, conceptualmente, el fenómeno conocido como de coin-cidencia tiene lugar a una frecuencia tal que la longitud de onda de fle-xión en el tabique coincide con la longitud de onda acústica en el aire. Como resultado del mismo el tabique vibra con mayor amplitud y velo-cidad que la inducida por el efecto de la masa anteriormente anali-zado. Esa mayor velocidad también implica una mayor radiación de energía sonora hacia el lado receptor, lo que produce una disminución del aislamiento con respecto al que cabría esperar según la ley de masas.

Es por ello que, se denomina fre-cuencia crítica, fc, la frefre-cuencia a partir de la cual empieza a producirse el fenómeno de la coincidencia o a partir de la cual la coincidencia es posible. Para esta fre-cuencia87_{el aislamiento propiciado por un} tabique es mínimo, debido a la gran can-tidad de energía transmitida.

86_{La ley de masas considera que las unidades de masa de un tabique son}

indepen-dientes; sin embargo, debido a la naturaleza elástica de los elementos, existe ligazón física entre las masas.

87_{El tabique es susceptible de captar una gran cantidad de energía, lo que le induce}

La frecuencia crítica depende principalmente de la clase de material

y espesor del mismo, pero no de sus dimensiones o superficie. Para un

mismo material la frecuencia crítica disminuye en el espectro al incremen-tarse el espesor88 _{(los tabiques gruesos posen una frecuencia crítica en el}

entorno de las bajas frecuencias, y los tabiques delgados en el entorno de las altas frecuencias). Por ello, y dado que interesa que fc se situé lo más alta posible, las placas de yeso laminado poseen un espesor reducido.

Por otra parte, fc varía inversamente con la raíz cuadrada de la rigidez del material, de modo que un material rígido poseerá una frecuencia crítica menor que un material más elástico de igual grosor. En este sentido, los materiales de obra húmeda poseen una fc baja, mientras que las placas de yeso laminado (elementos blandos a la flexión) poseen una fc alta. Por ello se obtienen muy buenos resultados de aislamiento acústico mediante una combinación de ambos tipos de materiales, como veremos posteriormente. La importancia de la pérdida de aislamiento que tiene lugar en el entorno de la fc radica en que esta frecuencia se localiza en los materia-les de obra (ladrillo, hormigón, etc.) entre las bajas frecuencias (alrededor de los 100-250 Hz), dentro del rango de

fre-cuencias audibles y problemáticas desde el punto de vista de los ruidos propios entre viviendas.

En los espectros de aislamiento que se muestran a continuación se refleja la caída en el aislamiento que se produce a la frecuencia crítica (fc) y el fuerte incremento en el mismo una vez superada. Los resultados fueron obtenidos en ensayos de aislamiento "in situ" realizados en particiones simples de obra (ladrillo perforado, termoarcilla y ladrillo macizo). También se indica como obtener de modo orientativo la frecuencia crítica de una partición en función de su material base y espesor.

87 _{Aunque a medida que incrementamos el espesor de un tabique (y, por tanto, su}

masa por unidad de superficie) aumenta el aislamiento global que éste propicia, por otra parte estamos disminuyendo su fc y propiciando que la caída de aislamiento tenga lugar dentro de un rango de frecuencias más problemática.

Frecuencia crítica de tabiques simples de obra de diversos tipos de ladrillos

Como se puede apreciar, aunque el valor global del aislamiento propiciado por el tabi-que anterior se sitúa en los 46 dBA, para su frecuencia crítica (localizada en los 250 Hz) sólo se aíslan 34 dB. Por tanto, un equipo musical que emita a esta frecuencia por encima de unos 55 dB será audible. Además, tampoco se ha de olvidar que el espectro de la voz humana se encuentra centrado en el rango de 250 a 1000 Hz, por lo que en ciertos casos resulta muy apreciable y nítida entre viviendas.

Para los tabiques de obra anteriores, la frecuencia crítica se sitúa entre los 100 Hz y los 250 Hz. Se ha de intentar que esta frecuencia se sitúe fuera del campo de interés refle-jado en el intervalo de frecuencias de abarca de los 125 a los 4000 Hz.

La frecuencia crítica de una losa o muro de hormigón puede esti-marse mediante los datos:

Material Hormigón m.fc (Kg/m2.Hz) 44.000 Densidad volumétrica (Kg/m3₎ 2.300

A modo de ejemplo: la frecuencia crítica de un muro de hormigón de 18 cm será:

En este caso, para un espesor de 18 cm la frecuencia crítica se sitúa fuera del campo de interés y se comprueba cómo, a medida que se incrementa el espe-sor, disminuye la frecuencia crítica.

Aunque, también, la frecuencia crítica de los diversos materiales suele indicarse para 1 cm de espesor, y a partir de ella puede estimarse para otros espesores: Ladrillo macizo 2300 Yeso 3300 Acero 1000 Yeso laminado 4600 Vidrio 1200 Material fc,1 cm(Hz)

fc (tabique de 11,5 cm de ladrillo macizo) =2300/11,5=200 Hz (valor coincidente, en

gran medida, con el obtenido mediante un ensayo de aislamiento en obra):

De este modo, se estima la frecuencia para la cual una partición simple apenas opondrá resistencia a la transmisión de la energía acústica.

Donde: d representa el espe-sor del tabique en metros, ρ es su densidad y γ el coefi-ciente de Poisson; o también:

La siguiente tabla resume los diversos factores condicionantes de la

frecuencia de resonancia y de la frecuencia crítica, tanto para materiales

húmedos de obra como para materiales blandos a flexión (yeso laminado):

Frecuencia de resonancia (f0) Frecuencia crítica (fc)

Frecuencia del primer modo de vibración de la partición. Se loca-liza en el entorno de las bajas fre-cuencias.

Interesa que sea lo más baja posi-ble para que se sitúe fuera del campo de interés (definido de 125 a 4000 Hz).

Primera frecuencia a la cual aparece el fenómeno de coinci-dencia (la longitud de las ondas de flexión en el tabique coin-cide con la longitud de onda acústica en el aire). Interesa que se sitúe lo más alta posible, fuera de la zona de interés (donde no es primordial un elevado valor del aislamiento). Para estas frecuencias la partición se comporta como un foco sonoro poseedor de una gran capacidad de radiación de energía (metafó-ricamente existe un "agujero" que permite el paso del sonido). Es dependiente de la masa y de

las condiciones de contorno de la solución constructiva (de cómo se encuentre unida perimetralmente al resto de la estructura).

Depende principalmente de la clase de material y de su espesor (pero no de sus dimensiones o superficie). Disminuye en frecuencia al

incre-mentar el espesor y las dimensio-nes de la partición.

Disminuye al incrementar el espesor y la rigidez, y aumen-ta con la densidad (a igual espesor, un material húmedo de obra poseerá una frecuen-cia crítica menor que un material más elástico).

Donde: lx, ly son las dimensiones del tabique (largo y alto), ρ es su densidad superficial (Kg/m2_{); B es}

la rigidez a la flexión del tabique (que depende a su vez del módulo de Young o de elasticidad diná-mico del material E –en N/m2_{–, del}

momento de inercia l –función del espesor en metros– y del módulo de Poisson μ). Características generales: definición y comportamiento Factores condicionantes Determinación

donde c es la velocidad del sonido en el aire (≈ 345 m/s) y d el espesor del tabique (m).

o también: Localización en los materiales húmedos de obra Localización en los materiales blandos a flexión (yeso laminado)

siendo d el espesor del tabique (m) y donde

= v

v es la velocidad del sonido en el

tabique.

Situada en la zona de muy bajas fre-cuencias: normalmente se localiza para frecuencias < 100 Hz, fuera del rango de interés.

Situada en la zona de frecuen-cias de 100 a 250 Hz, es importante porque nos encon-tramos dentro del rango de frecuencias audibles (concre-tamente en los sonidos gra-ves). A medida que aumenta el espesor de los tabiques se va moviendo hacia las bajas frecuencias.

Está situada entre los 100 y 150 Hz, dependiendo del espesor de los materiales.

Situada en la zona de altas fre-cuencias, alrededor de los 2700-3100 Hz(para una placa de 13 mm), y no depende del número de placasque se unan para formar una misma estruc-tura (lo que supone una ven-taja).

Los conceptos anteriormente indicados reflejan como la ley de

masas predice satisfactoriamente el comportamiento acústico de un

ele-mento constructivo simple en la zona espectral anterior a aquella donde se produce el efecto definido como de coincidencia, mientras que para las bajas frecuencias será la frecuencia de resonancia la frecuencia que delimite tal comportamiento. Por tanto, a efectos prácticos resultará mejor la aproximación reflejada en la siguiente figura, que muestra, en función de la frecuencia de la onda acústica incidente, las tres zonas cla-ramente diferenciadas respecto al comportamiento de aislamiento pro-piciado por un cerramiento:

3.2.2. Tabiques dobles: Comportamiento acústico

Las mencionadas limitaciones de los tabiques simples han condicio-nado una búsqueda de alternativas y de estrategias más eficaces de ais-lamiento en edificación: los tabiques dobles.

Es conocido que si duplicamos la masa (o el espesor) de un tabique simple el aislamiento se incrementará en 6 dB respecto al inicial (compor-tamiento limitado para un cierto intervalo de frecuencias):

Zona de resonancias Comportamiento controlado por la masa

Zona de frecuencias por encima de la frecuencia crítica Zona de resonancias Comportamiento

controlado por la masa

Zona de frecuencias superiores a la frecuencia crítica

En las muy bajas frecuencias el aislamiento está condicio-nado por la rigidez del tabi-que, una propiedad inductora de que éste se comporte como una placa vibrante. Esto origina la aparición de una serie de frecuencias natu-rales de resonancia o modos propios vibratorios de la par-tición (entre ellas la frecuen-cia del primer modo propio, f0, que además es

depen-diente de las condiciones de contorno) que generan un comportamiento irregular en el aislamiento y unos valores de aislamiento muy reduci-dos. Esta zona, situada en gran parte de los casos por debajo de los 100 Hz para los tabiques de materiales de obra húmeda, se encuentra fuera del área de interés.

Zona o rango de fre-cuencias donde el movi-miento y el comporta-miento del tabique simple en cuanto a ais-lamiento están contro-lados por su densidad superficial (masa por unidad de superficie). En este intervalo de fre-cuencias el aislamiento se incrementa en 6 dB cada vez que se duplica la masa de la partición o la frecuencia. La zona se encuentra delimitada superiormente por la frecuencia crítica fc, para la cual el tabique pre-senta una pérdida apre-ciable de aislamiento.

Zona de frecuencias superio-res a la frecuencia crítica. En esta zona ya no se cumple la ley de masas y el aislamiento acústico está controlado de nuevo por la rigidez (el tabi-que vuelve a poseer un comportamiento estilo resorte) y por el amortiguamiento interno del material (capaci-dad para absorber la energía acústica a las ondas de fle-xión). También se aprecia cómo después de la fc el ais-lamiento se incrementa en mayor medida que en la zona anterior cuando lo hace la frecuencia (a razón de 10 dB cada vez que se duplica la frecuencia).

En la zona de resonancias y en el entorno de la frecuencia crítica (zonas frecuenciales donde el tabique se comporta como un gran radiador sonoro) el aislamiento depende en gran medida del amortiguamiento interno del material (capacidad de dejar de vibrar

o radiar una vez recibida la onda acústica), de modo que, a mayor amortiguamiento,

mayor aislamiento generado (el factor de amortiguamiento η del ladrillo macizo es del orden de 0,006 y el del cartón-yeso de 0,060).

Si ahora dividimos el tabique de espesor 2e en dos hojas de igual espesor y las separamos una cierta distancia d, el aislamiento acústico generado por el sistema conjunto será mayor que aquel ofrecido por la partición simple de masa equivalente:

Esto es debido, entre otras causas, a la ruptura en la continuidad del material y el consiguiente debilitamiento en la energía acústica propi-ciado por el cambio de densidades (la energía acústica de la onda inci-dente disminuye al atravesar el primer tabique y todavía tiene que atra-vesar el segundo). Además, cada vez que la onda acústica incide sobre una interfaz o cambio de medio (diferencia de impedancias), parte de la energía que posee resulta reflejada, y por tanto no consigue transmitir toda la energía acústica al siguiente medio.

Por otra parte, el caso ideal sería aquel en que el aislamiento global del sistema constructivo doble fuese la suma aritmética de los aislamien-tos generados por los elemenaislamien-tos individuales:

Onda incidente Onda transmitida Onda incidente Onda transmitida R= 36 dB R > 36 dB d

Aunque esta situación no resulta factible en la realidad debido a que siempre existirá, en mayor o menor medida, ligazón o acopla-miento entre los dos tabiques del sistema constructivo89_{: el tabique}

que recibe la onda acústica vibra y radia energía a la masa de aire de la cavidad, y ésta90 _{excita al segundo tabique. Además, en la}

prác-tica pueden originarse contactos físicos entre ambos elementos que producirán una transmisión de vibración estructural del primero de ellos al segundo a través de tales uniones. Es decir, en obra, los dos elementos no poseerán un comportamiento absolutamente indepen-diente debido a una serie de factores enunciados a continuación. – Factores condicionantes de la pérdida de aislamiento

de un doble tabique

Según lo indicado anteriormente, a la hora de proyectar un doble tabique se han de intentar evitar o minimizar los distintos caminos de aco-plamiento posibles entre sus elementos, pues cuanto mayor sea el desa-coplamiento conseguido más se incrementará el aislamiento del con-junto. En este sentido, existen los siguientes tipos de acoplamientos perjudiciales entre los tabiques:

89 _{Una aproximación al caso límite ideal se conseguiría con un espesor}

suficiente-mente grande de la cavidad y una actuación independiente de los dos elementos.

90_{A pesar de que a través de su deformación elástica tiende a absorber la fuerza}

i) Acoplamiento debido a las frecuencias críticas y de resonancia de cada tabique.

ii) Acoplamiento debido a las ondas estacionarias que se generan en la cámara.

iii) Acoplamiento debido a la resonancia del doble tabique.

iv) Acoplamiento debido a uniones rígidas entre los componentes. Seguidamente se analizan los acoplamientos indicados y se refle-jan recomendaciones de diseño de los tabiques dobles para la obten-ción de los mejores resultados de aislamiento (en el punto 5.2 se deta-llan posibles soluciones constructivas para el cumplimiento de los aislamientos exigidos por el Código Técnico de la Edificación).

i) Acoplamiento debido a las frecuencias críticas y de resonancia individuales de cada tabique

Si las frecuencias críticas y de resonancia de cada tabique se localizan en un entorno coinci-dente, no se controlará la pérdida de aislamiento para estas frecuencias. Por ello se ha de evitar que las frecuencias críticas y de resonancia individuales resulten coincidentes, de forma que el “agujero” de aislamiento, a una determinada frecuencia, de uno de ellos se vea reforzado por la capacidad aislante del otro elemento. Así, las hojas de un tabique doble debieran de poseer diferentes espesores si son de un mismo material (colocación de las piezas en distintas posiciones) o diferente densidad (com-binación de distintos tipos de ladrillos).

A continuación se muestra una mala disposición (izquierda) y una buena (derecha):

En todo caso, una opción adecuada consistirá en la combinación de diferentes materiales: elementos de obra húmeda con elementos blandos a flexión (yeso laminado), ya que como se ha indicado, sus frecuencias crí-ticas difieren notablemente (las de los materiales de obra húmeda se sitúan en la zona de frecuencias de 100 a 250 Hz y las de los elementos blandos a flexión se localizan en la zona de altas frecuencias, alrededor de los 2700-3100 Hz).

ii) Acoplamiento debido a las ondas estacionarias que se generan en la cavidad

La reflexión de las ondas sonoras en las superficies interiores de la cavidad induce la aparición de ondas estacionarias91_{en la dirección} trans-91_{Ondas que se forman debido a la iteración de ondas que viajan con una misma}

frecuencia pero en distinto sentido (onda incidente y reflejada) y en las cuales la ener-gía acústica no se propaga. Así, las ondas estacionarias tienen unos puntos nodales en los que la onda nunca posee amplitud y unos puntos localizados en los "vientres" en los cuales siempre poseerá amplitud máxima (alternando continuamente los valores positivos y negativos). Existe una frecuencia límite a partir de la cual empiezan a apa-recer las ondas estacionarias o resonancias en la cavidad (n=1), pues estas ondas se presentan sucesivamente para las frecuencias de resonancia definidas por la expresión:

fr,n= = ≈ ; donde n=1, 2, 3..., y d el espesor de la cámara (m).

nc

2d

n.345

2d d

versal de dicha cámara, dando lugar dicho fenómeno al denominado

“efecto guitarra”. Estas ondas incrementan progresivamente la energía

sonora de la cavidad, lo cual produce una caída en el aislamiento del sis-tema constructivo.

De cara a evitar la aparición de las ondas estacionarias se ha de relle-nar la cámara con material absorbente (por ejemplo lana mineral) para que absorba gran parte de la energía que se refleja en ella.

Además, la colocación del material absorbente incrementa el “efecto resorte” de la cavidad, ya que actúa como un muelle que se opone al movimiento entre los tabiques y, por tanto, consigue una disminución del acoplamiento entre ellos. Por otra parte, los paramentos se mueven con

un mayor coste de energía y no vibran libremente, lo cual disminuye su frecuencia de resonancia.

En este punto se ha de mencionar un aspecto fundamental: en la cámara se han de colocar exclusivamente materiales absorbentes de poro abierto (lanas minerales de entre 40 y 70 Kg/m3_{de densidad),}

no debiendo instalarse nunca materiales no porosos o de células cerradas (como espumas por inyección), pues se eliminaría el benefi-cio conseguido con la cámara de aire (es decir, la ruptura de la trans-misión acústica por camino rígido) y se reduciría el aislamiento global del sistema constructivo, que sería incluso inferior al que se obtendría con un tabique simple masa igual a la suma de las masas de los dos tabiques.

Los materiales porosos trabajan como absorbentes pero no como ais-lantes. La colocación de tales materiales en las cámaras mejora el aisla-miento global del doble tabique por absorción, impidiendo el aumento o amplificación del sonido debido a las ondas estacionarias.

Por otra parte, la introducción de una membrana plástica de elevada densidad y baja rigidez entre hojas del material absorbente de la cámara conseguirá mejorar el comportamiento acústico del conjunto. Ello se debe, entre otros factores, a que la membrana se deformará al recibir el impacto de la onda sonora e impedirá la transmisión de parte de la energía acústica que ésta posee al disiparla en forma de energía mecánica.

iii) Acoplamiento debido a la resonancia del doble tabique Al igual que sucede con los

tabiques simples, los tabiques dobles poseen una tendencia natural a oscilar o vibrar con una frecuencia propia de resonancia (f0), para la cual el aislamiento

resulta muy reducido ya que se transmite gran parte de la

ener-gía que posee la onda incidente a esa frecuencia. Es decir, existe una determinada frecuencia del sonido incidente que induce un acoplamiento mecánico de vibración conjunta de los dos tabiques individuales, provo-cando que el sistema sea permeable a su energía (frecuencia que permite que el sistema sea fácilmente excitable o resonante). Por ello se procura en la práctica que esta frecuencia se localice lo más baja posible en el espectro de frecuencias (en el rango de frecuencias para las cuales el oído posee poca sensibilidad), pues la eficacia a nivel de aislamiento acústico de un sistema constructivo doble vendrá determinada por la posición de dicha frecuencia propia. En este sentido, se recomienda que para vivien-das f0sea menor de 90 Hz.

La siguiente expresión permite estimar la frecuencia de resonancia del doble tabique cuando el medio elástico entre sus elementos de obra es el aire y para una incidencia normal:

Para el caso de incidencia aleatoria:

donde m1 y m2 representan la densidad superficial de cada tabique

(en Kg/m2_{) y d la separación entre éstos (espesor de la cámara, en metros).}

Aunque, como se ha mencionado, resulta imprescindible instalar en la cámara un material absorbente (de poro abierto); por ello, la estimación de la frecuencia de resonancia dependerá en este caso de la rigidez (k) del dicho material elástico:

Dado que interesa que f0se situé lo más bajo posible en el

espec-tro frecuencial, de la expresión anterior se desprende que a mayor masa (densidad superficial) de los elementos y mayor espesor de la cámara (4-5 cm), mejores resultados de aislamiento. Además, la ins-talación de materiales absorbentes en la cámara disminuirá las pérdi-das de aislamiento que se producen tanto para la frecuencia de reso-nancia como a causa de la formación de ondas estacionarias en la cavidad.

En función de los condicionantes anteriores, la siguiente gráfica refleja los tres intervalos de frecuencias diferenciados en relación con el aislamiento propiciado por un doble tabique, en función de la frecuencia de la onda acústica incidente:

Zona para frecuencias inferiores a la frecuencia de resonancia

del doble tabique (f < f0)

Zona para frecuencias superiores a f0e inferiores a la primera

frecuencia de resonancia de la cavidad (fr,1≈ 172/d)

Zona de ondas estacionarias, o frecuencias de resonancia,

en la cavidad (f>fr,1)

En esta zona, el doble tabi-que se comporta como una partición simple de masa equivalente a la suma de las masas de los elementos indi-viduales (m1+m2) y su

aisla-miento se rige por la ley de masas. Por tanto, no existe ventaja derivada de la sepa-ración de los elementos indi-viduales. Por eso interesa que la frecuencia de resonancia se localice lo más baja posible, fuera del rango de frecuen-cias donde una disminución del aislamiento sería perjudi-cial. Por otra parte, para la frecuencia de resonancia (f≈f0) el aislamiento del doble

tabique es menor que el pro-piciado por una pared simple de masa m1+m2.

Para este intervalo de frecuencias, el aislamiento se incrementa en mayor medida que en la zona anterior al duplicar la fre-cuencia del sonido inci-dente, y resulta superior al que propiciaría un tabique simple de masa igual a la suma de las masas indivi-duales (m1+m2).

Zona de frecuencias sus-ceptibles de generar ondas estacionarias en la cavidad y provocar disminuciones en el aislamiento. Estas caídas en el aislamiento se pueden evitar, casi por completo, mediante la introducción de materiales absorbentes porosos en la cámara. A partir de fr,1 es

donde se aprecia verdade-ramente la ventaja indu-cida por la separación de las masas (doble tabique), ya que los tabiques vibran de modo independiente.

Durante la construcción del doble tabique se ha levantar inicialmente uno de ellos e instalar el material absorbente de poro abierto en la cámara, con la precaución de que siempre se encuentre a una altura superior a la que posea en ese momento el segundo tabique (véase figura adjunta). Para evi-tar uniones rígidas de mortero entre los tabiques no se han de levantar nunca al mismo tiempo.

iv) Acoplamiento debido a uniones rígidas entre los componentes La existencia de conexiones rígidas o contacto entre los dos tabiques origina puentes acústicos que reducen drásticamente el aislamiento propi-ciado por el sistema constructivo doble, ya que el movimiento vibratorio de uno de ellos se transmite directamente al otro. Por ello se han de evitar posibles ligazones físicas de los ele-mentos, sobre todo debidas a puentes de mor-tero; resultando fundamental la limpieza exhaus-tiva de las cámaras.

Por otra parte, cuando uno de los elementos del doble tabique es un elemento blando a flexión, caso de una solu-ción constructiva mixta, también se ha de evitar

toda unión rígida entre éste y el tabique húmedo de obra durante su colocación.

– Recomendaciones de diseño y actuación para obtener los mejores resultados de aislamiento de un tabique doble

La siguiente tabla resume los principales acoplamientos o factores condicionantes que inducen una disminución del aislamiento propiciado por un doble tabique, así como las medidas de diseño y de actuación encaminadas a minimizar tales acoplamientos y maximizar, en la medida de lo posible, el comportamiento acústico de la solución constructiva:

Factores condicionantes de la pérdida de aislamiento

de un doble tabique

Recomendaciones de diseño y actuación para la obtención de los mejores resultados

Las hojas de un tabique doble han de poseer diferentes espesores si son de un mismo material(colocación de las piezas en distintas posiciones) o diferente densidad (combinación de distintos tipos de ladrillos). Una opción adecuada consiste en combinar diferentes materiales: elementos de obra húmeda con elementos blandos a flexión (yeso laminado), cuyas frecuencias críticas son muy distintas.

La reflexión de las ondas en la cavidad genera en ella la aparición de frecuencias de resonancia que inducen una disminución del aislamiento del sistema constructivo doble. Estos efectos perjudiciales se pueden evitar casi en su totalidad mediante la colocación en la cámara de materiales absorbentes de poro abierto (lanas minerales de entre 40 y 70 Kg/m3 _{de densidad). Por ello, no se}

deben instalar nunca materiales no porosos como las espumas rígidas inyectadas. La introducción de una membrana plástica de elevada densidad y baja rigidez entre hojas del material absorbente de la cámara conseguirá mejorar el comportamiento acústico global. Interesa que la frecuencia de resonancia del doble tabique (f0) sea lo más baja posible (< 90 Hz para

viviendas) para aprovechar la ventaja derivada del doble sistema y situarla fuera del rango de frecuencias en las cuales una disminución del aislamiento sería perjudicial. A mayor masa (densidad superficial) de los elementos y mayor espesor de la cámara (4-5 cm), mejores resultados de aislamiento.

Cuando existe una conexión rígida o contacto directo entre los dos tabiques se originan puentes acústicos que reducen drásticamente el aislamiento propiciado por el conjunto. Por esta razón nunca se han de levantar ambos tabiques al mismo tiempo, para evitar uniones rígidas de morteroentre ellos.

i) Acoplamiento debido a las frecuencias críticas y de resonancia individuales de cada tabique

ii) Acoplamiento debido a las ondas estacionarias que se generan

en la cámara

iii) Acoplamiento debido a la resonancia del doble tabique (vibración del conjunto con una frecuencia propia de resonancia f0).

iv) Acoplamiento directo debido a uniones rígidas entre los componentes

– Estimación teórica del aislamiento acústico de un tabique doble La estimación del aislamiento acústico de un doble tabique a partir exclusivamente de su masa empleando la fórmula referida a las paredes simples [RA = 36,5 log m – 41,5 (dBA), para m ≥ 150 Kg/m2 y siendo

m=m1+m2], a pesar de ser un método que proporciona una orientación sobre el valor teórico mínimo de aislamiento que el tabique puede generar, no tiene en consideración el incremento propiciado por la separación entre sus elementos y la instalación en la cámara de material absorbente.

Igual que sucede con los tabiques simples, para los sistemas cons-tructivos dobles existen una serie de fórmulas que permiten obtener el valor del aislamiento para cada frecuencia de octava o de tercio de octava en función de la zona del espectro en que estén situadas. Estas zonas vienen definidas por la frecuencia de resonancia del doble tabique (Hz) y por la frecuencia para la cual se produce la pri-mera de las resonancias de la cavidad (Hz):

a) Para la zona de frecuencias inferiores a la frecuencia de resonancia

del sistema constructivo doble (f<f0), el aislamiento generado en cada fise estima mediante la expresión:

R(fi)=20 log(m1+m2)fi-48 (dB)

Donde m1 y m2representan la densidad superficial de cada tabique (en Kg/m2_).

b) Para la zona de frecuencias superiores a la frecuencia de

resonan-cia del tabique doble e inferiores a la primera de las resonanresonan-cias de la cavidad (f0<f<fr,1), el aislamiento para cada fise estima con la fórmula:

R(fi) = Rm1+ Rm2+ 10 log d + 10 log α' + 10 log [(altura tabique +

longitud tabique)/(altura tabique x logitud tabique)] + 3 (dB)

Donde Rm1y Rm2son los aislamientos para cada fide los tabiques de densidad superficial m1y m2(según datos provenientes de ensayos de ais-lamiento realizados en laboratorio).

Además:α' = K α

siendo K = 0,1 para d ≤ 0,1 m; K = 0,2 para 0,1 < d < 0,3 m; K = 0,5 para 0,3 ≤ d < 0,5 m y α representa el coeficiente de absorción por fre-cuencias del material de la cámara.

c) Para la zona de frecuencias superiores a la primera de las

resonan-cias de la cavidad (f > fr,1), el aislamiento en cada fise estima mediante la

siguiente expresión:

R(fi) = Rm1+ Rm2– 10 log [(1/α) + (1/4)] (dB)

Donde, igualmente, Rm1y Rm2son los aislamientos para cada fide los

tabiques de densidad superficial m1y m2(según ensayos de laboratorio).

Posteriormente, a partir del espectro frecuencial de aislamiento obtenido, R(fi) en dB, se calcularía el aislamiento global del sistema

constructivo doble en decibelios A (según el método descrito en el punto 3.1).

En todo caso, conviene indicar que existen en el mercado herramien-tas que permiten estimar el aislamiento propiciado por las soluciones constructivas en función de factores condicionantes tales como los mate-riales empleados, los espesores, las condiciones de contorno, etc., teniendo en cuenta, además, las transmisiones indirectas o transmisiones por flancos (situación real en obra), de las cuales se tratará en posteriores capítulos.

3.2.3. Resumen: Estimación de los aislamientos acústicos

de tabiques simples y dobles

Tabiques simple de albañilería Doble tabique de albañilería

Ley de masa teórica: Obtención del aislamiento por bandas de frecuencia (R en dB) y posterior cálculo del valor global (RAen dBA).

Ley de masa experimental (NBE-CA):

Obtención de modo directo del aislamiento global RAen dBA, a

partir de la densidad superficial del tabique.

En función del tramo espectral: Obtención del aislamiento por bandas de frecuencia (R en dB) y posterior cálculo del valor global (RAen dBA).

Se tiene en consideración el dis-tinto comportamiento aislante de las soluciones constructivas en función de donde se localicen la frecuencia crítica y la frecuencia de resonancia (para el tabique simple) y la frecuencia de reso-nancia del doble tabique y la pri-mera frecuencia de resonancia de la cavidad (para el sistema constructivo doble).

Aproximación del aislamiento mínimo teórico apli-cando: RA= 36,5 log m – 41,5 (dBA).

Siendo m la masa total del doble tabique (en Kg/m2_).

Sólo se puede utilizar la ecuación si la cámara es superior a 2 cm y la hoja más ligera m ≥ 150 Kg/m2_.

Los resultados obtenidos hacen referencia al aislamiento teórico propiciado por los tabiques, mientras que el Código Técnico de la Edificación establece requisitos de aislamiento"in situ" entre locales. Por tanto, de cara a estimar de modo teórico el aislamiento que existirá en la realidad entre dos locales, resultará necesario obtener y aplicar a los resultados anteriores las pérdidas de aislamiento debidas a las transmisiones indirectas entre recintos (ver Norma UNE 12354, en el Anexo II). En todo caso, como se ha mencionado, el parámetro pedido por el Código Técnico de la Edificación es el valor global DnTA

(en dBA) de la diferencia de niveles estandarizada, por lo cual se ha de establecer una relación que permita estimar el aisla-miento mediante tal parámetro a partir del valor global RAque hemos calculado (valor que también se puede obtener

mediante ensayos en laboratorio: RA=Rw+C) a través de un factor de seguridad que incluya las pérdidas por transmisión

indi-recta o por flancos (Kf), nunca menores de 7 dB.

Nota: Véase el cálculo del valor global RA(en dBA) en función de los valores frecuenciales R (en dB) en el punto 3.1.

R = 20 log (mf) – 48 (en dB) con m (Kg/m2_{) del tabique}

a) Para m ≥ 150 Kg/m2_:

RA= 36,5 log m – 41,5 (dBA)

b) Para m ≤ 150 Kg/m2_:

RA= 16,6 log m +2 (dBA)

El aislamiento en cada banda de frecuencia se determinará apli-cando distintas fórmulas en fun-ción del tramo espectral donde ésta se encuentre (entre f0y fco

mayor que fc).

Inconveniente: Es necesario conocer el factor de amortigua-mientoη del material del tabique.

Donde:

V = Volumen del recinto receptor (m3₎

S = Superficie elemento separador (m2₎

Kf= Pérdidas por transmisiones indirectas (Norma UNE 12354).

a) Para f < f0: R = 20 log (m1+ m2) f – 48 (dB).

b) Para f0< f < fr,1: R = Rm1+ Rm2+ 10 log d + 10 log

α' + 10 log (altura tabique + longitud tabique/altura x longitud) + 3 (dB).

Donde:α' = K α

siendo K = 0,1 para d ≤ 0,1 m; K = 0,2 para 0,1 < d < 0,3 m; K = 0,5 para 0,3 ≤ d < 0,5 m;

α = coeficiente de absorción por frecuencias del material de la cámara.

c) f > fr,1: R = Rm1+ Rm2– 10 log [(1/α) + (1/4)] (dB).

Donde Rm1y Rm2son los aislamientos por bandas de

3.2.4. Tabiques mixtos: Mejora del aislamiento de un sistema

constructivo de obra mediante la instalación

de trasdosados

– Comportamiento acústico de los trasdosados

El empleo de tabiques mixtos que combinan materiales de obra húmeda con elementos blandos a flexión (yeso laminado) permite que no se produzca un acoplamiento en las frecuencias críticas de los dos elementos del sistema constructivo, por lo que resulta muy eficaz desde el punto de vista del aislamiento acústico que genera. Por ello, y también a causa de su facilidad de ejecución, cuando se pretende incrementar el aislamiento de una partición ya ejecutada se recurre a la instalación de los denominados trasdosados, constituidos por capas de yeso laminado y un material absorbente, por lo general lana mineral:

Las placas de yeso laminado poseen una elevada fre-cuencia crítica. Así, para una placa cartón-yeso de 13 mm esta frecuencia se sitúa en el intervalo de 2700 Hz a 3100 Hz. De este modo, el "agujero" en el aislamiento que se produce a esta frecuencia repercute en menor medida en el aislamiento global, ya que por la ley de masa el aislamiento para frecuencias altas resulta ele-vado.

Mientras que la frecuencia crítica, que interesa que se sitúe lo más elevada posible, disminuye a medida que se incrementa el espesor de los materiales de obra húmeda, para las placas de yeso laminado se man-tiene constante a pesar de unir en una misma estruc-tura placas iguales (no disminuye).

Así, a modo de ejemplo, mientras la frecuencia crítica de

una placa maciza de 40 mm de yeso laminado se sitúa en los 800 Hz, para el sistema constituido por 3 placas individuales de 13 mm la fre-cuencia crítica se sigue localizando en el intervalo de 2700 Hz a 3000 Hz.

Placas de yeso laminado: Ventajas de su empleo

El resultado será un sistema constructivo mixto formado por un mate-rial base y el trasdosado seleccionado:

Existen dos conceptos importantes relacionados con el aislamiento propiciado por un trasdosado que han de tenerse en cuenta:

i) El incremento en el aislamiento propiciado por un trasdosado no es

constante. Así, cuanto mayor es el aislamiento que se pretende

incre-mentar, más difícil resulta aumentarlo. De este modo, un mismo trasdo-sado inducirá mayores incrementos en el aislamiento de una solución constructiva base cuanto más débil acústicamente sea ésta. Los catálogos de fabricantes suelen recoger el aislamiento del propio trasdosado, pero no es frecuente que indiquen el incremento en el aislamiento en función del que ya posea la solución base.

A modo de ejemplo, si imaginamos un tabique base que genera 30 dBA de aislamiento, cierto trasdosado podría incrementar el citado ais-lamiento en 15 dBA; sin embargo, este mismo trasdosado lograría un incremento menor, por ejemplo sólo 6 dBA, si el aislamiento del tabique base fuese de 45 dBA:

ii) Por otra parte, como regla general y para un mismo sistema cons-tructivo base, cuanto mayor sea el espesor del elemento absorbente y cuantas más placas de yeso laminado92_{posea el trasdosado aplicado, más}

elevado será el incremento en el aislamiento que propiciará:

El aislamiento de las soluciones constructivas se incrementa de izquierda a derecha.

En función de su montaje con el tabique base podemos diferenciar tres tipos de trasdosados:

a) Trasdosado directo: se instala aplicando pelladas de pasta de aga-rre, superponiéndolo sobre el tabique base y presionando.

b) Trasdosado semidirecto: se aplica igualmente sobre el sistema constructivo base pero empleando unos perfiles de sujeción en contacto con éste.

c) Trasdosado autoportante: en este caso, el trasdosado se atornilla a una estructura que se instala separada del sistema constructivo base.

– Cuantificación del aisla-miento propiciado por los trasdosados

i) Trasdosado a una cara En relación al aisla-miento propiciado por los trasdosados, existen

dife-rentes expresiones que relejan de modo aproximado el incremento en el aislamiento de un elemento de obra a partir de su aplicación. Así, la Norma UNE EN 12354-1:2000 “Acústica de la edificación. Estimación de

las características acústicas de las edificaciones a partir de las característi-cas de sus elementos. Parte 1. Aislamiento acústico del ruido aéreo entre recintos” indica que cuando se instala un trasdosado a un elemento

estructural básico, el incremento en el aislamiento original a ruido aéreo depende de la frecuencia de resonancia f0del nuevo sistema constructivo,

definiéndose dos casos diferenciados:

a) Si el trasdosado se adhiere directamente al elemento de obra (sin rastreles ni perfiles), la frecuencia de resonancia f0 se calcula de la

Donde: s' representa la rigidez dinámica del material absorbente (normalmente lana mineral) del trasdosado, según la Norma EN 2905-1

“Acústica. Determinación de la rigidez dinámica. Parte 1: Materiales uti-lizados bajo suelos flotantes en viviendas” (en MN/m3_{); m'}

1 y m'2 son,

respectivamente, las densidades del elemento base y del trasdosado (en Kg/m2_).

A su vez, s' = E'dyn/d

donde E'dyn es el módulo de elasticidad dinámica del elemento

absor-bente (en MN/m2_{) y d su espesor (en metros).}

b) Por otra parte, cuando se instala el tras-dosado con montantes o perfiles no conecta-dos directamente al elemento estructural bási-co (trasdosados indirectos) y la cavidad se rellena con material poroso de resistividad al aire r ≥ 5 kPa s/m2_{(según la Norma EN 29053} “Acús-tica. Materiales para aplicaciones acústicas. Determinación de la resistencia al flujo de aire”),

la frecuencia de resonancia f0 se obtiene mediante

la expresión:

siendo d el espesor de la cámara (en metros).

Según la citada Norma UNE EN 12354-1, para elementos estructu-rales básicos con un índice Rwde aislamiento situado en un intervalo de

20 dB ≤ Rw≤ 60 dB, la mejora de tal índice resultante como

consecuen-cia del recubrimiento (ΔRw) se puede estimar a partir de la frecuencia de

resonancia f0 (o fr) del sistema (dependiente de las características del

montaje del trasdosado) si ésta resulta inferior a 200 Hz, y a partir del propio Rw: