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Análisis Técnico del Proceso Constructivo de la Edificación Enero de 2005 Autores: Josep Castellano Costa, (Capítulo I, Temas 1 al 6) Xavier Fitó Font, (Capítulo I, Tema 7) Josep María Arjona Borrego, (Capítulo II, Tema 1) Rocío García-Espina Soler, (Capítulo II, Tema 2) María Belén Recondo Pérez, (Capítulo II, Tema 3) Juan Miguel García Morales, (Capítulo II, Tema 4) Juan Manuel Rosillo Gutiérrez, (Capítulo II, Tema 5) Antonia Jiménez Rabaneda, (Capítulo, Tema 6) Milagros Igual Sánchez (Capítulo II, Tema 7) Albert Ribera Roget, (Capítulo III, Tema 1 y 2) Jesús Rodríguez Casellas, (Capítulo III, Tema 1 y 2) Luis Pamos Bueno, (Capítulo IV, Tema 1) Manuel Muñoz Hidalgo, (Capítulo IV, Tema 2) Amadeu Escriu Giró, (Capitulo V, Tema 1 y 2) Pedro-Antonio Begueria Latorre, (Capítulo VI, Tema 1 y 2) 2
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Capitulo II. Reconocimientos Previos y Ensayos de Control de Calidad en la Edificacion
Tema VII Propiedades acústicas de las particiones en la edificación
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Propiedades acústicas de las particiones en la edificación
A - Introducción B - Concepto de pérdida de transmisión acústica C - Vías de transmisión del sonido D - Modelos de aislamiento acústico D.1 Pared simple D.2 Pared múltiple
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Propiedades acústicas de las particiones en la edificación
E – Soluciones constructivas E.1 E.2 E.3 E.4 E.5
Particiones de escayola y tirantes Paredes de bloques de hormigón Puertas Ventanas Suelos y techos
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Capitulo II. Reconocimientos Previos y Ensayos de Control de Calidad en la Edificacion
Tema VII Propiedades acústicas de las particiones en la edificación
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A. Introducción
Objetivos:
Conocer los principales fundamentos del aislamiento acústico a ruido aéreo.
Conocer los principales modelos para predecir el comportamiento de las particiones en la construcción.
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B. Concepto de pérdida de transmisión acústica
Caracterización de particiones desde el punto de vista acústico. Pérdida por transmisión.
El índice acústico de pérdida por transmisión es la relación entre la energía sonora incidente sobre la pared y la energía sonora transmitida.
El índice acústico se expresa en decibelios.
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1449
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B. Concepto de pérdida de transmisión acústica
Pérdida por transmisión.
En las construcciones típicas, las pérdidas por transmisión varían entre el 99,9% (30 dB, valor muy bajo) y el 99,99999% (70 dB) de la energía sonora emitida.
El aislamiento exigido por el Reglamento de Protección contra la Contaminación acústica en Andalucía (Decreto 326/2003, de 25 de Noviembre, BOJA 243/2003, de 18 de diciembre) es de 45 dB, como mínimo, con carácter general y de entre 60 y 75 dB, como mínimo, para actividades o instalaciones muy ruidosas.
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1450
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B. Concepto de pérdida de transmisión acústica
Tabla 1. Relación entre presión sonora para varias fuentes de ruido. Fuente de ruido Discoteca Taladradora a 15 m Camión Pesado a 15 m Hormigonera a 15 m Automóvil (100 Km/h) a 30 m Residencia urbana Residencia ciudad pequeña Susurro suave (2 m) Paraje natural Umbral de audición
Nivel de presión sonora Nivel de presión sonora (Pa) (dB) 110 6.324.600 100 2.000.000 85 355.660 80 200.000 65 35.566 52 7.962 45 3.557 35 1.125 25 356 0 20
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C. Vías de transmisión del sonido Transmisión del sonido a un recinto cerrado.
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1452
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C. Vías de transmisión del sonido
Transmisión del sonido a un recinto cerrado. 1.
Vía aérea El sonido atraviesa los elementos de partición de un recinto a través del aire.
Paredes
Suelos
Ventanas
Puertas
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1453
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C. Vías de transmisión del sonido
Transmisión del sonido a un recinto cerrado. 1.
Vía estructural El sonido se transmite por vibración a través de las estructuras de un edificio.
Ruido impacto, es un caso particular que se genera mediante golpes, por ejemplo, (pasos)
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1454
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C. Vías de transmisión del sonido
Curva de pérdidas por transmisión de una partición
Cálculo en laboratorio.
Determinación “in situ”
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C. Vías de transmisión del sonido
Cálculo de la pérdida por transmisión de una partición
La pérdida por transmisión de una partición varía con la frecuencia del sonido (aumentando, por lo general, a medida que lo hace la frecuencia).
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C. Vías de transmisión del sonido
Caracterización de particiones: clase de transmisión sonora
Se obtiene a partir de las pérdidas por transmisión del sonido en las 16 bandas de tercio de octava entre 125 y 4000 Hz.
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1457
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C. Vías de transmisión del sonido Caracterización de particiones: clase de transmisión sonora
Transmisión del sonido para un suelo de viguetas de madera con material absorbente
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D. Modelos de aislamiento acústicos
Pared simple
Pared Múltiple
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1459
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D.1 Pared simple Pared Simple, características:
Se mueve como un “TODO”.
Sus dos caras exteriores están conectadas rígidamente.
Ejemplos:
Escayola.
Contrachapado.
Cristal.
Hormigón sólido.
Bloques de hormigón. Reconocimientos previos y ensayos de control de calidad en la edificación,Tema VII, Propiedades acústicas de las particiones en la edificación
1460
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D.1 Pared simple Pared Simple: comportamiento acústico. Pérdida por transmisión del sonido:
Masa (por unidad de área) 1.
Densidad del material.
1.
Espesor de la capa.
Rigidez
Amortiguamiento intrínseco en el material o en los bordes de la partición.
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1461
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D.1 Pared simple
Pared simple: fenómenos físicos Pérdida por transmisión del sonido:
Ley de Masas. 1.
Frecuencias por debajo de la de coincidencia.
Efecto de coincidencia
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1462
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D.1 Pared simple
Pared simple: ley de masas.
La pérdida por transmisión aumentará en 6 dB (4 veces) por cada duplicación de la masa, aumentando el grosor del material o seleccionando materiales más densos.
Cuanto más pesada es la partición, menos vibra en respuesta a las ondas sonoras y, por tanto, menos energía sonora irradia hacia el otro lado.
La ley de masas es aplicable a frecuencias por debajo de la frecuencia de coincidencia.
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1463
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D.1 Pared simple Pared simple: ley de masas (aplicación)
Tabla 2. Masa superficial para 1 mm de grosor y constante A (para el cálculo de la frecuencia crítica fc) de algunos materiales de edificación habituales. Material Masa superficial por mm de Constante A (KHzmm) grosor Aluminio 2,7 12,9 Hormigón en masa 2,3 18,7 Bloque de hormigón hueco 1,1 20,9 Madera de abeto 0,55 8,9 Vidrio 2,5 15,2 Plomo 11 55,0 Plexiglás o lucite 1,15 30,8 Acero 7,7 12,7 Escayola 0,8 39,0 Contrachapado 0,6 21,7
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1464
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D.1 Pared simple Pared simple: efecto coincidencia.
La pérdida media por transmisión muestra una bajada [es “menos aislante”] por efecto de coincidencia en las frecuencias que van desde las inmediatamente inferiores a la frecuencia crítica hasta una octava o más por encima de ésta. 1.
Nota: La pared es “transparente” a la onda incidente a esa frecuencia
Frecuencia crítica: La longitud de onda de las ondas libremente flexionadas en la partición coincide con la longitud de onda del sonido incidente.
Rigidez: Cuanto más rígida o gruesa sea la capa del material, más baja será la frecuencia crítica.
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D.1 Pared simple
Pared simple: cálculo del efecto coincidencia.
La frecuencia crítica se calcula dividiendo el valor de la constante A entre el grosor del material en milímetros.
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D.1 Pared simple
Pared simple: ejemplos efecto coincidencia.
Particiones mixtas de hormigón y contrachapado: 1.
La frecuencia crítica del conjunto está dentro del rango de frecuencias importante para a acústica de edificios (80 a 4000 Hz)
Paneles flexibles: 1.
Los paneles flexibles, como planchas delgadas de metal, láminas delgadas de plástico o plomo, no muestran bajadas por efecto de coincidencia en el rango de 80 a 4000 Hz.
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D.1 Pared simple
Pared simple: conclusiones.
Dos capas de material pegadas firmemente se comportan como una capa gruesa, con un descenso asociado de la pérdida por transmisión de la frecuencia de coincidencia.
Si las dos capas se unen de manera más holgada (tornillos), las superficies se pueden deslizar durante los movimientos de flexión (las pérdidas por transmisión aumentan debida al rozamiento).
El uso de paneles ondulados, nervaduras, viguetas o travesaños aumenta la rigidez en una determinada dirección, lo que introduce bajadas de coincidencia adicionales.
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D.2 Pared múltiple Pared múltiple: necesidad.
Pared múltiple: conjunto de capas acopladas con mayor o menor rigidez.
El aumento de peso de las particiones con finalidad acústica tiene un límite práctico en una construcción normal.
Se requiere el uso de paredes múltiples para obtener un mejor aislamiento acústico.
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D.2 Pared múltiple Pared múltiple: modelo acústico.
El modelo de pared simple se puede aplicar a cada una de las capas. 1.
Cuanto mayor es el espesor de la cámara de aire entre las dos particiones en una pared mútiple, mayor es la pérdida por transmisión
2.
La frecuencia de resonancia en los conjuntos masa-aire-masa suele estar en el rango de las bajas frecuencias.
•
Ejemplo: sonido estereofónico: la línea de melodía es habitualmente apenas audible, pero la línea del bajo late a través de la pared
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D.2 Pared múltiple
Pared múltiple: uso de material absorbente.
Aumenta la densidad de la capa de aire.
Absorben las vibraciones, además de los ruidos.
Protección contra puentes acústicos.
Materiales fibrosos: fibra de celulosa, fibra de vidrio, lana de roca 1.
Ejemplo: aislantes de espuma de células cerradas (poliestireno): aunque es un excelente aislante térmico, no es un aislante acústico.
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D.2 Pared múltiple
Pared múltiple: conclusiones.
Reduce la frecuencia de resonancia masa-aire-masa.
Aumenta la pérdida por transmisión a frecuencias por encima de la frecuencia de resonancia.
Limita los efectos negativos de las grietas alrededor de las salidas de potencia y otros escapes.
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D.2 Pared múltiple
Pared múltiple: conclusiones.
Las uniones mecánicas flexibles minimizan la transmisión a través de la estructura sólida (la transmisión del sonido a través del aire de la cámara es menos efectiva que a través de los materiales sólidos).
El material absorbente es útil sólo si la vía dominante no es la de transmisión de la vibración a través del acoplamiento mecánico.
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E. Soluciones constructivas
Particiones de escayola.
Paredes de bloques de hormigón.
Paredes dobles de mampostería.
Puertas.
Ventanas.
Suelos y techos.
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E.1 Particiones de escayola y tirantes
Reducción de las uniones mecánicas entre las capas de la partición. 1.
Tirantes de madera al tresbolillo
1.
Hileras separadas de tirantes de madera o acero
1.
1 fila de tirantes con acanaladuras de metal flexibles
Las juntas de las dos capas han de estar colocadas al tresbolillo
Las juntas deben sellarse con material acústico no resistente, sobre todo en la base de la pared
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E.2 Paredes de bloques de hormigón
Las paredes de bloques de hormigón no producen los valores de pérdida por transmisión predichos por la ley de masas debido a su rigidez..
La transmisión a través del material poroso del bloque reduce el aislamiento acústico previsto
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E.2 Paredes de bloques de hormigón
Tabla 3. Valores de aislamiento acústico STC (clase de transmisión del sonido) para paredes de bloques únicos blancos que han sido sellados correctamente. Grosor nominal (mm) 90 150 200 250 300
Bloque ligero kg/bloque 7 10 13 15 18
Bloque normal
STC 43 44 45 47 48
kg/bloque
STC
10 15 17 21 25
44 46 48 49 51
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E.2 Paredes de bloques de hormigón
Aumento rendimiento acústico 1.
Acabado de las juntas.
1.
Sellado de las paredes mediante masilla, sellador de bloques, pintura aglutinante o epoxy.
1.
Añadir capas de escayola sobre pared bloques de hormigón. •
Aumenta la clase de transmisión del sonido.
•
Reduce los valores de la pérdida por transmisión en el campo cercano a la resonancia masa-aire-masa.
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E.3 Puertas
Puertas simples:
Aumentar el peso de una puerta sin sellar no aumenta sustancialmente su aislamiento acústico.
A menos que se reduzcan los escapes alrededor de la puerta, el aislamiento acústico efectivo no será muy superior a 20 dB, sea cual sea la mejora de los paneles de la puerta.
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E.3 Puertas Puertas simples sellado:
Juntas de espuma alrededor del perímetro de la puerta aumenta el STC.
Sellados magnéticos aumentan sustancialmente el STC de la puerta.
1480
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E.3 Puertas
Puertas simples: criterios de ejecución del sellado
El marco de la puerta ha de ajustarse en la pared de tal manera que se eviten grietas o cavidades huecas que actúen como vías de escape del sonido.
La junta debe estar lo suficientemente ajustada como para que sea necesario un gran esfuerzo para insertar una tarjeta rígida de plástico entre la junta y la puerta.
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E.3 Puertas
Puertas simples especiales.
Las puertas simples diseñadas para aislamiento acústico pueden lograr valores de aislamiento acústico de 35 dB o superiores si los sellos son adecuados.
El rendimiento previsto sólo se alcanzará si las juntas están adecuadamente ajustadas y el marco de la puerta está bien colocado.
Es preciso reemplazar periódicamente o readaptar los sellos.
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E.3 Puertas
Mejoras de puertas existentes.
Aumentando el peso (rellenando con planchas de escayola o láminas de metal).
Sellar el perímetro de la puerta.
Los valores de aislamiento acústico por encima de 35 dB no son factibles sin un control efectivo de la transmisión de la vibración entre las superficies de la puerta.
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E.3 Puertas
Puertas dobles.
Una segunda puerta, con espacio de aire entre ambas, es una alternativa barata y efectiva acústicamente.
Añadiendo absorción acústica en uno o los dos lados de las puertas se pueden obtener aislamientos acústicos superiores a 45 dB.
Son menos sensibles a los sellos del perímetro.
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E.3 Puertas
Cierres inferiores automáticos.
Es esencial que exista un suelo duro plano para que un cierre automático de puerta sea efectivo.
El sello debe ser cuidadosamente mantenido.
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E.3 Puertas
Puertas exteriores.
Si se añade una contrapuerta ligera (ventana de dos secciones con cristal único), aumenta el aislamiento acústico en unos 7 dB.
Con buenos sellos, el aumento en el rendimiento supera los 10 dB.
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E.3 Puertas
Puertas plegables y particiones correderas.
Las puertas plegables se comportan como puertas normales pero las juntas entre segmentos pueden actuar como una vía extra de escape del sonido.
Es difícil sellar una partición corredera y tienen problemas adicionales, con vías de transmisión lateral adicionales, como el borde superior de la partición, su marco de apoyo o el techo adyacente.
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E.4 Ventanas
Ventanas: cristal único.
El aislamiento acústico aumenta al aumentar el grosor del cristal.
Las frecuencias de coincidencia se desplazan hacia frecuencias medias al aumentar el grosor del cristal, lo que impone limites en la mejora del aislamiento acústico.
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1488
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E.4 Ventanas Ventanas: cristal laminado.
El cristal laminado (2 o más capas de cristal unidas mediante láminas de plástico ) aumenta la pérdida por transmisión a frecuencias próximas a la bajada de coincidencia.
La mejora se produce por amortiguamiento.
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1489
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E.4 Ventanas
Ventanas: cristal doble.
El uso de cristales dobles o triples aumenta la pérdida por transmisión a frecuencias altas.
La resonancia masa-aire-masa produce una bajada significativa en la pérdida por transmisión para frecuencias bajas o medias
Al aumentar la cámara de aire y/o usar cristales más pesados, la bajada puede desplazarse fuera del rango de frecuencias de interés, consiguiendo unas pérdidas por transmisión mucho más altas.
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E.4 Ventanas Tabla 4. Valores de aislamiento acústico STC (clase de transmisión del sonido) para ventanas selladas típicas. En los casos de cristal doble, los valores de la tabla corresponden al grosor de la cámara de aire especificada. Las ventanas funcionales con el mismo cristal suelen tener valores de 3 a 5 inferiores. (L indica cristal luminado) STC típico para ventana sellada 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30
Cristal único (grosor)
L-20 mm L-12 mm 12 mm L-6 mm 6 mm 3-4 mm
Cristal doble 3 mm y 3 mm
150 mm 100 mm 70 mm 50 mm 30 mm 20 mm 10 mm 6 mm
Cristal doble 6 mm y 6 mm 120 mm 80 mm 50 mm 30 mm 20 mm 13 mm 8 mm
Cristal doble 6 mm y L-7 mm 100 mm 60 mm 40 mm 25 mm 16 mm 10 mm
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E.4 Ventanas
Ventanas: cristal doble con relleno de gas pesado.
Los gases pesados pueden utilizarse para rellenar la cámara entre cristales en ventanas con acristalamiento doble.
El efecto sobre el valor de aislamiento acústico suele ser escaso, pero el gas pesado aporta mejoras sobre el control del ruido en el rango de las frecuencias medias.
Está indicado como aislamiento térmico y en la mejora del aislamiento de las fuentes de ruidos exteriores, como el tráfico de autopista.
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E.5 Suelos y techos
Suelos y techos:
Los suelos de hormigón con núcleo macizo o hueco se comportan como particiones simples.
Los techos de viguetas de acero o madera con techo de escayola se comportan como particiones dobles.
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E.5 Suelos y techos
Suelos y techos: criterios de selección.
Se deben evitar las uniones estructurales rígidas entresuelo y techo. 1.
Ejemplo: uso de canales flexibles para conectar la escayola a las paredes
La flexibilidad de las capas de la superficie del suelo juega un papel importante en la reducción de la generación del ruido de impacto y vibraciones. 1.
Ejemplo: Alfombras, suelos flotantes
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F. Referencias
HARRIS, CYRIL M., MANUAL DE MEDIDAS ACÚSTICAS Y CONTROL DEL RUIDO. 3 ED. MC-GRAW HILL, 1998.
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