Control del nivel de ruido en las refineras Tcnicas de control de ruido:Qu es sonido? Movimiento ondulatorio producido por cuerpos vibratorios cuya frecuencia es perceptible por el odo humano.

Qu es ruido? Es todo sonido no deseado.

Qu es el control del ruido? Es la adecuacin de los niveles de ruido a niveles aceptables.

Qu se puede hacer para realizar el control de ruido? Una vez determinados los problemas de ruido sufridos en una zona o municipio el control del mismo puede hacerse desde 3 puntos de vista:

En la fuente - En el receptor

- En el medio de propagacin

o

Control del ruido en la fuente:

Para esto se puede:y

Actuar sobre la vibracin que produce el ruido. Este sera el caso de la vibracin de un cuerpo, por ejemplo la maquinaria de refrigeracin de un local. Esta puede no producir ruido como tal, pero s propagar una vibracin por la pared de un edificio y que sta, al entrar en contacto con un elemento de poca masa de convierta en ruido. Esto se solucionara colocando elementos dispersores de vibracin como muelles o bancadas de inercia.

y

Reducir la amplitud de la onda, por ejemplo creando maquinarias en los trenes que sean ms silenciosas y que reduzcan el roce entre piezas.

En la mayora de los ncleos de poblacin, el principal problema de ruido viene representado por el generado por el producido por el trfico rodado. Para la reduccin del ruido en el mismo se puede, por ejemplo, realizar un cambio en el asfaltado, pasando de pavimento adoquinado a asfalto sonorreductor se consigue una reduccin del ruido de varios decibelios. Otra fuente de ruido importante dentro del trnsito rodado son los elementos de transporte pblicos flotas ms silenciosas

o

Control del ruido en la propagacin:

El sonido es una onda que se propaga por el aire. Pero esta propagacin no es gratuita sino que el rozamiento que se produce entre partculas con el avance de la onda produce

disipacin de la energa, esto podemos aprovecharlo para reducir el nivel de sonido que reciben los oyentes. Otra forma de prdida de energa es la atenuacin producida por obstculos y barreras que se encuentra la onda en su propagacin. Algunos mtodos de control del ruido en la propagacin:o

Modificaci o n de orientaci n de fachadas: en ejes viarios con mucha densidad de trfico y por tanto un elevado nivel de ruido, el modo de aumentar la distancia y por tanto el nivel sonoro recibido en las viviendas es colocar las edificacion es de modo que la fachada no coincida con el trazado de la va.

Barrer as acstic as: se trata de pantalla s slidas especial mente construi das para reducir el nivel sonoro tras ellas y protegie ndo de este modo al oyente. Este tipo de barreras se suelen colocar en calzada s de grandes dimensi ones que se encuent ran cerca

o Cerramientos: esta solucin consiste en encerrar la fuente en cabinas que reducen el nivel de emisin en el exterior de las mismas. Este tipo de soluciones son muy utilizadas en elementos de ventilacin de edificios, instalados en azoteas.

de ncleos de poblaci n. Dentro de los municip ios su instalac in es inviable por lo que se recurre a otros objetos, de menor tamao e impacto visual y por tanto efecto sonorre ductor como rboles.

o Control del ruido en el receptor:Estas medidas deben ser las ltimas a las que recurrir para el control el ruido ya que son las menos populares por la molestia que generan. Este tipo de soluciones suelen adoptarse en el entrono laboral donde, a pesar de otras medidas tomadas los niveles de exposicin de los trabajadores continan siendo muy elevados.

o

Proteccin de los odos: mediante cascos y tapones

o

Cabinas de aislamiento: en este caso no es la fuente la que se encuentra aislada sino el propio receptor.

o

Control del ruido del ruido medioambiental:

Siguiendo el esquema anterior las acciones a llevar a cabo se presentan en tres bloques segn al elemento de afeccin al que vayan dirigidas. Como se ha comentado, el principal problema de un municipio se debe al trfico rodado. Por tanto es en esta fuente en la que se plantean la mayor parte de las actuaciones reductoras del nivel global. Nos centraremos adems en las tcnicas dedicadas a la reduccin del nivel en la fuente ya que, como se ha visto con anterioridad, tanto las aplicadas en propagacin como en el receptor son escasas y poco eficientes. Dentro de las tcnicas dedicadas a reduccin del ruido por trfico rodado haremos una nueva clasificacin dividiendo en medidas destinadas a reducir el ruido de trfico y medidas destinadas al reducir o reordenar el trfico.o

Medidas de reduccin del trfico: es evidente que a menor nmero de vehculos, menor nivel sonoro registrado en el municipio.

Para la reduccin del volumen general de trfico se plantean dos frentes de accin.o

Creacin de zonas de circunvalacin: su finalidad es sacar del centro urbano todo el trfico de paso existente en el municipio y cuyo trnsito por el interior del mismo es innecesario. o Promocin de transporte pblico: un transporte pblico bien organizado, con fluidez de servicio y que conecte todas las zonas del municipio con el

centro es un buen punto para fomentar su uso y disuadir a los ciudadanos del uso del coche particular. Esto debe ir acompaado de planes de concienciacin de la poblacin y un sistema de aparcamientos disuasorios a las afueras del centro de la localidad.

Por otra parte, para vas de trfico muy denso o con muchos desplazamientos, se pueden plantear: o Reduccin del nmero de carriles y ensanchamiento de las aceras: mediante la reduccin de carriles de una calle es evidente que la capacidad de la misma vara y por tanto a menor nmero vehculos menor nivel de ruido. Este tipo de soluciones deben ser consideradas cautelosamente ya que la descongestin de una va puede significar la congestin de otra si no se planifica adecuadamente. Para la toma de estas decisiones es muy til el uso de herramientas como mapas de conflicto, en los que apreciar las calles en las que el nivel sonoro es tan bajo que la introduccin del trfico evacuado d e la calle congestionada no produce un nuevo conflicto en la va receptora. El ensanche de las aceras se produce para dar mayor predominio a los peatones, permitiendo su movilidad y haciendo el entorno ms agradable mediante la introduccin de nuevo mobiliario urbano. o Eliminacin de un sentido de circulacin: esta medida produce una reduccin de un 20-30% del volumen de trfico.

o

Medidas de reduccin del ruido de trfico:

El ruido producido por los vehculos se debe a dos causas: o Ruido de rodadura: es especialmente notable a bajas velocidades y se debe al rozamiento del caucho de las ruedas con el pavimento del firme. o Ruido del motor: es ms apreciable a altas velocidades donde el ruido de rodadura queda prcticamente enmascarado. A mayor velocidad mayor ruido.

o

Medidas encaminadas a reducir la velocidad

Estrec hamie nto de carrile s y colocac in de medianas: mediante el estrechamiento real de los carriles o la simulacin de su estrechez mediante la colocacin de medianas que produzcan dicho efecto, la velocidad de los vehculos se ve automticamente reducida.

Eliminacin de trayectorias rectilneas: produce un efecto parecido al anterior. Si la va es recta y con buena visibilidad, el conductor tender a correr ms. Pero si, por ejemplo, se colocan las plazas de aparcamiento de modo alternativo a un lado y a otro de la calzada esto produce una disminucin de la visibilidad produciendo que el conductor circule con menor confianza y por tanto corra menos.

Jerar quiza cin de las vas: se trata de la definicin de zonas de diferentes velocidades en funcin del uso al que se las quiera destinar. Esto es, para calles interiores cuyo uso sea nicamente de llegada a puntos finales (por ejemplo a viviendas particulares) la velocidad ser reducida mientras que para ejes de gran importancia y que vertebren la circulacin del municipio la velocidad permitida ser mayor. de este modo se crearn islas de baja velocidad, rodeadas por vas de trnsito cuya velocidad y por tanto nivel sonoro ser mayor.

Medidas destinadas a regularizar el trfico: otra fuente importante de ruido dentro del trfico rodado es el efecto de las paradas y arranques debida a la necesidad de aceleracin requerida. Esto se produce principalmente en semforos e intersecciones. Para evitar esto resulta interesante la instalacin de rotondas que hacen un mejor reparto del trfico. o Modificacin del pavimento: como se ha comentado, el ruido de rodadura es especialmente importante a bajas velocidades. Los niveles producidos varan mucho en funcin del firme instalado, siendo el adoqun el ms ruidoso en contraposicin con pavimentos de nueva creacin conocidos como sonorreductores. o Transporte pblico ms silencioso: es evidente la imposibilidad de modificar el parque automovilstico, o al menos, no a corto plazo. No ocurre lo mismo con la flota de autobuses, trenes de cercanas de la localidad. Es posible la introduccin de autobuses que produzcan menor ruido que los extendidos autobuses diesel. Los autobuses elctricos producen nicamente ruido de rodadura, hbridos o incluso lao

sustitucin de este tipo de transporte por otros menos ruidosos como los tranvas o el innovador trambus.Control del ruido activo y pasivo

Conjunto de tcnicas que contemplando aspectos operacionales y econmicos permiten obtener un ambiente aceptable de ruido para un receptor determinado. Control de ruido no significa exclusivamente reduccin de ruido. CLASIFICACIN DE LAS TCNICAS DE CONTROL 1.- Reduccin del ruido en la fuente. 2.- Control del ruido en el medio transmisor. 3.- Uso de medidas protectoras contra el ruido por parte del receptor. 1.- Reduccin del Ruido en la fuente: Puede lograrse por: 1-a. Reduccin de la amplitud de vibracin del foco original. 1-b. Reduccin de la amplitud de vibracin de otros focos que entran en vibracin debido a la vibracin original. 1-c. Cambios en el procedimiento operacional. 1-a. La reduccin de la amplitud de vibracin del foco original puede lograrse por: 1-a1. Reduccin de impactos o impulsos. 1-a2. Equilibrado de masas en movimiento ( Mquinas rotativas ). 1-a3. Equilibrado de fuerzas magnticas ( Motores elctricos, generadores ). 1-a4. Compensacin dinmica, mediante los absorbentes dinmicos. 1-a5. Aislamiento de vibraciones. 1-b. La reduccin de la amplitud de vibracin de otros focos puede conseguirse por: 1-b1. Alteracin de la frecuencia natural de vibracin de un elemento resonante. 1-b2. Disipacin de la energa mediante uso de materiales amortiguantes. 2.- Control del Ruido en el medio transmisor : Tipo de medidas: 2-a. Adecuado emplazamiento de la fuente sonora, tal que al aire libre, la atenuacin mxima se lograr aumentando en lo posible la distancia entre la fuente sonora y el receptor, y/u otras veces alterando la orientacin relativa de la fuente y el receptor. 2-b. Adecuada planificacin de la construccin.

2-c. Deflexin del medio. En transmisiones areas de ruidos, pueden ser efectivas barreras u obstculos colocadas estratgicamente, estas barreras deben ser de mayor tamao que la longitud de onda del ruido que va a ser desviado. 2-d. Mediante tcnicas de encerramientos pueden conseguirse atenuaciones considerables de ruido, siempre que el diseo sea adecuado alrededor bien de la fuente sonora o del receptor. 2-e. Mediante tcnicas de absorcin. El uso de absorbentes acsticos colocados en techos, suelos y paredes puede conseguir importantes atenuaciones. En el caso de conductos ruidosos pueden emplearse forros absorbentes de ruido. 2-f. Mediante uso de filtros y silenciadores acsticos. 3.- Medidas protectoras contra el ruido en el receptor : 3-a. Uso de equipos de proteccin individual. 3-b. Informacin y formacin al personal. 3-c. Control administrativo de la exposicin. REDUCCIN DEL RUIDO EN LA FUENTE a. Proyectando la instalacin adecuadamente: - Niveles sonoros existentes en cada zona. - Niveles admisibles fijados. - Anlisis del ruido producido por la mquina. b. Sustituyendo la maquinaria o proceso: - Ventiladores. - Destornilladores neumticos. - Expulsor neumtico por un mecnico. c. Modificacin de la maquinaria o proceso: - Uso de anclajes y uniones elsticas. - Reduccin de velocidad de las corrientes de aire.

PROCEDIMIENTOS ACTIVOSSUSTITUCIN DE EQUIPOS O PROCESOS La sustitucin de equipos o procesos ruidosos por otros que generen menos ruido pero que mantengan o mejoren los requerimientos tcnicos y econmicos, no

siempre es fcil, pero, de modo general cuando es posible, se consiguen buenos resultados cuando se sustituye: - El remachado por la soldadura. - Las prensas mecnicas por prensas hidrulicas. - Los martillos neumticos por los martillos de accin electromagntica. - Las herramientas porttiles neumticas ( especialmente si no disponen de silenciosos en los escapes de aire ) por las herramientas elctricas. - Los procedimientos de enderezado o conformado de perfiles metlicos por otros a base de gatos, prensas, etc. MODIFICACIN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO Estos procedimientos se basan en la modificacin parcial de los equipos o mquinas de modo que el ruido generado o estimado sea menor con mtodos tales como: - Sustituir expulsores neumticos por otros mecnicos. - Reducir en lo posible las velocidades de rotacin. - Sustituir ventiladores helicoidales por otros centrfugos. - Sustituir engranajes rectos por otros helicoidales o bien ambos por correas trapezoidales. - Introducir escalonamientos en las operaciones con tiles de trabajo. REDUCCIN DE LAS FUERZAS GENERADORAS DEL RUIDO Estos procedimientos consisten bsicamente en la introduccin de una serie de modificaciones o elementos que reduzcan las fuerzas generadoras del ruido, tales como: - Equilibrando dinmicamente la maquinaria. - Sustituyendo las piezas desgastadas. - Engrasando y lubricando las partes mviles. - Disminuyendo la superficie de radiacin del ruido. - Modificando la rigidez de las superficies radiadoras de ruido. - Modificando la masa de los equipos. - Incluyendo uniones y anclajes elsticos. - Instalando elementos antivibratorios, etc. - Interponiendo materiales amortiguadores entre superficies que chocan entre s. - Colocando silenciosos en escapes neumticos y salidas de aire, etc.

PROCEDIMIENTOS PASIVOSREDUCCIN DEL RUIDO EN EL MEDIO DE PROPAGACIN

Existen diversos procedimientos de control que tratan de atenuar los efectos del ruido sobre los receptores, modificando las condiciones de la transmisin y propagacin de las ondas acsticas, entre los focos emisores y las personas: - La disposicin y planificacin adecuada de los equipos ruidosos en una planta. - El acondicionamiento acstico de las superfcies lmites interiores de los recintos donde se instalen equipos ruidosos. - La instalacin de cabinas, envolventes, barreras totales o parciales interpuestas entre los focos de ruido y los receptores. - El tratamiento de las trayectorias de propagacin del ruido y de las vibraciones por aislamiento de las mquinas y elementos.

Absorcin acstica

Acondicionamiento acstico interior de locales y recintos: Cuando un foco sonoro emite energa acstica, las ondas sonoras se propagan a partir de l en forma de onda esfrica si no encuentran ningn obstculo en su camino. Al chocar contra algn obstculo se reflejan cambiando su direccin. Si la superficie reflectante fuese completamente impermeable al aire y perfectamente rgida no habra prdida de energa en cada reflexin. Sin embargo, en la realidad no existe un reflector perfecto, ya que ste entrar en vibracin por efecto de la onda incidente, o permitir la propagacin de las ondas sonoras en el interior del material, si ste tiene estructura porosa. Como consecuencia de cualquiera de estos dos procesos, las ondas reflejadas tendrn menos energa acstica que las incidentes, dicindose que parte de la energa acstica ha sido absorbida por la superficie. El sonido que genera un foco sonoro en el interior de un recinto incide sobre las superficies lmite de ste, reflejndose en parte, y estas reflexiones tienden a aumentar el nivel de presin sonora en el interior del recinto (figura 1).

Fig.1.- Ondas directa y reflejada en un recinto.

Los materiales absorbentes sonoros son aquellos que reducen el nivel de energa sonora de las reflexiones que existen en el interior de un local.

En un recinto con una fuente sonora, si sus superficies lmite son parcialmente reflectantes, el campo sonoro en el recinto tendr dos componentes: - El sonido directo que va de la fuente al observador. - Los sonidos reflejados que llegan al observador despus de reflejarse en las superficies lmite. Esto crea un campo reverberante que se superpone al campo creado por la fuente. As, el campo sonoro se determina a partir de la potencia acstica de la fuente y de las propiedades reflectantes de las superficies lmites. Para que la superficie de un material absorba energa sonora es necesario que la superficie sea relativamente transparente al sonido y que el medio sea capaz de transformar al menos parcialmente la energa de las ondas en energa calorfica de friccin. La transparencia se puede conseguir mediante un material altamente poroso, o mediante una lmina perforada que recubre al material poroso. Tambin puede ser una membrana ligera flexible impermeable al aire o perforaciones o grietas en el cuerpo de un material poroso, con superficie externa impermeable. El acondicionamiento acstico de un local tiene como finalidad extraer energa sonora del campo acstico, absorbindola en los repetidos choques de las ondas contra las paredes. Al incidir una onda sonora sobre una superficie absorbente, parte de la energa es absorbida, parte reflejada y parte transmitida al otro lado. La proporcin entre ellas depender de la frecuencia de la onda incidente y de las caractersticas tcnicas y constructivas del material, as como del ngulo de incidencia de la onda. A la relacin entre la energa acstica absorbida y la incidente sobre un material por unidad de superficie se le conoce como coeficiente de absorcin. El coeficiente de absorcin acstica de un material depende de la naturaleza del mismo, de la frecuencia de la onda sonora y del ngulo con que incide la onda sobre la superficie. Como el coeficiente de absorcin vara con la frecuencia, se suelen dar los mismos a las frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000Hz (segn Norma UNE 74041-80 Medida de Coeficientes de Absorcin en Cmara Reverberante, equivalente a la ISO 354-1963). Los materiales acsticos absorbentes reciben las ondas bajo distintos ngulos de incidencia ms o menos aleatorios. Por ello, sus coeficientes de absorcin se calculan en cmaras reverberantes y el resultado se considera que es un valor medio para todos los ngulos de incidencia. Este coeficiente se llama de Sabine. El coeficiente de absorcin de cualquier material absorbente cae cuando incide ruido

a frecuencias inferiores a una de corte dada por el espesor del volumen de aire, ya que cuando su espesor es menor que 1/4 de la longitud de onda incidente, el volumen acta como resistencia acstica rgida. De forma aproximada, esta frecuencia de corte viene dada por:

siendo "d" la anchura total del volumen de aire. De aqu la baja absorcin de materiales de poco espesor (1 2 cm) cuando se montan directamente sobre un soporte rgido, para frecuencias de 125 y 250 Hz. Se observa que es necesaria una anchura de al menos 10 cm para mantener una absorcin elevada a las bajas frecuencias. Un elemento que interviene en la absorcin acstica, sobre todo a bajas frecuencias, es el espesor del volumen de aire existente entre la cara del material y la superficie rgida que lo soporta. Este volumen puede variar desde cero, cuando el material se monta directamente sobre el soporte rgido, hasta algunos metros como es el caso de los techos acsticos suspendidos. Se necesitan al menos 10 cm para mantener una alta absorcin a las bajas frecuencias. En la siguiente tabla se recogen algunos de estos valores. Los materiales porosos y blandos permiten la penetracin de las ondas sonoras causando una gran absorcin, mientras que las superficies con acabados no porosos (cemento, vidrio, hormign, terrazo, etc) generalmente absorben menos del 5%, sobre todo a bajas frecuencias.

Frecuencia

MaterialVentana abierta Hormign Madera Fieltro asbestos (1cm) Fieltro de pelo y asbestos Fieltros sobre pared (3cm)

1251 0,01 0,04 0,13

2501 0,01 0,04 0,41

500 1000 2000 40001 0,02 0,03 0,35 0,38 0,56 1 0,02 0,03 0,30 0,55 0,69 1 0,02 0,03 0,23 0,46 0,65 1 0,03 0,02 0,49

Corcho (3 cm) Corcho perforado y pegado a la pared Tapices Ladrillo visto Enlucido de yeso sobre ladrillo Idem sobre cemento Enlucido de cal Paneles de madera Alfombra sobre cemento Celotex (22 mm) Celotex (16 mm) Vidrio Placas perforadas de material poroso

0,08 0,14 0,14 0,02 0,02 0,04 0,04 0,10 0,04 0,28 0,08 0,04 0,44

0,08 0,32 0,35 0,02 0,02 0,04 0,05 0,11 0,04 0,30 0,18 0,04 0,57

0,30 0,95 0,55 0,03 0,02 0,04 0,06 0,10 0,08 0,45 0,48 0,03 0,74

0,31 0,90 0,75 0,04 0,03 0,05 0,08 0,08 0,12 0,51 0,63 0,03 0,93

0,28 0,72 0,70 0,05 0,04 0,06 0,04 0,08 0,03 0,58 0,75 0,02 0,75

0,28 0,65 0,60 0,05 0,04 0,03 0,06 0,11 0,10 0,57 0,02 0,76

Tabla. Coeficientes de absorcin de diferentes materiales.

De cara a facilitar los diseos constructivos, se da un nuevo coeficiente, muy en uso, que es la media aritmtica de los coeficientes de absorcin de un material a 250, 500, 1000 y 2000 Hz, redondeando al ms prximo en 0,05. Se denomina coeficiente de reduccin de sonido (NRC). La unidad de absorcin es el Sabn, que equivale a una superficie de un pie cuadrado que tenga un coeficiente de absorcin de la unidad. Tambin existe el Sabn MKS, que hace referencia a una superficie de un metro cuadrado. En la mayor parte de las situaciones prcticas, en el interior del local se logra una distribucin homognea de la energa sonora, cumpliendo las condiciones de campo difuso. Adems, y superpuesto al anterior, existe un campo directo generado por la energa sonora radiada por la fuente y que se propaga en el aire alejndose de sta.

El nivel de presin sonora en cualquier punto interior de un recinto cerrado, ser pues el resultado de las contribuciones de los campos directo y reverberante. Se expresa mediante:

donde: Lw: nivel de potencia sonora de la fuente, en dB. Lp: nivel de presin sonora en el punto considerado, en dB. Q: factor de directividad de la fuente. r: distancia entre la fuente sonora y el punto, en m. K: constante del local, en m2. La constante de un local, K mide la capacidad de un recinto para la absorcin del sonido, y puede calcularse como:

donde E m es el coeficiente medio de absorcin, que se calcula segn:

donde S es la superficie en m2. La anterior ecuacin describe de forma sencilla el campo sonoro en cualquier punto interior del recinto, y permite conocer la importancia relativa de las contribuciones de los campos directo y reverberante. En efecto: - Si la absorcin acstica es mnima, K es pequea y predomina el trmino 4/K, con lo que el nivel sonoro en cualquier punto del recinto ser aproximadamente constante, independiente de la distancia (condicin reverberante). - Si existe una gran absorcin acstica, K es grande y predomina el trmino Q/4T r2, con lo que el nivel de presin sonora disminuye con la distancia (condicin anecoica). Esta ecuacin tambin pone de manifiesto la importancia de la disposicin de la maquinaria sobre la planta industrial en cuanto a los niveles de produccin de

ruido. Vemoslo con un ejemplo: supongamos un fabricante que desea determinar las caractersticas tcnicas de sus mquinas. Para ello hace tres ensayos: 1) Equipo dispuesto en un patio amplio, hormigonado, y a 2,5 m frente a la mquina hizo la medicin del nivel de presin sonora, obteniendo Lp = 87 dB. En este caso Q=2; K(aire libre) = infinito. Con lo que:

de potencia sonora. 2) Equipo en una cmara anecoica. Hizo la medicin a una distancia de 1.5 m, obteniendo Lp = 88.2 dB. En este caso Q= 1; K= infinito. Con lo que:

lo que confirmaba el resultado anterior. 3) Esta mquina, el comprador la va a instalar en un recinto, junto a una pared. Los datos son: Q= 4; K= 1000 m2. El trabajador situado en un puesto a 1.5 m de distancia, tendr que soportar un nivel de presin sonora de:

As, vemos que la misma fuente puede producir a 1,5 m de distancia 88,2 dB del orden de 94,3 dB, segn las condiciones del local y de la ubicacin de la mquina. Las determinaciones de los niveles de ruido producidos por mquinas estn desarrollados en normas tcnicas especficas como la BS 4813 o la CECIMO (europea), que especifican los ensayos en vaco y en carga, regmenes, etc. Dentro de un campo acstico existe una distancia a la que el nivel de presin sonora debido a las ondas reflejadas se hace igual al de las ondas directas. Es la "distancia crtica", y dentro de ella no es apreciable el acondicionamiento acstico de las paredes, ya que dominan las ondas directas. Se calcula como:

donde: r: distancia crtica, en m. K: constante del local, en m2 Q: factor de directividad Como norma prctica, se puede decir que domina el ruido directo dentro de un cono terico con el centro en la base de la mquina, el vrtice en el techo y el radio de la base igual a la altura, lo cual indica que el acondicionamiento de techos y paredes pueden ser ms eficaces en recintos con los techos bajos que con altos como se puede apreciar en la figura 3. Como regla general se puede indicar que cuanto mayor es la absorcin de un local, mayor es la distancia a la fuente a la cual un incremento de la absorcin es plenamente efectivo. La frmula anterior slo es vlida para distribuciones uniformes de la absorcin y siempre que la distancia r obtenida sea inferior a la que existe entre la fuente de ruido y una pared lmite del recinto, as como para pequeos valores del coeficiente de absorcin.

Figura 3. Acondicionamiento en locales con techos bajos y altos.

Vamos a ver cmo se puede calcular la atenuacin del ruido, fuera de la distancia crtica, por el acondicionamiento de superficies con materiales absorbentes. Veamos para ello algunos conceptos bsicos: - Absorcin A (m2): cuantifica la energa extrada del campo acstico cuando la onda sonora atraviesa un medio determinado, o en el choque con las superficies lmites del recinto. Puede calcularse como: Af = E f .s A = E m .s

donde: Af: absorcin para la frecuencia f, en m2 A: absorcin media, en m2 E f: coef. de absorcin del material para la frecuencia f E m: coeficiente medio de absorcin s: superficie del material, en m2 La absorcin sonora debida a las superficies lmites del local ser:

Se define como absorcin equivalente de un objeto a la absorcin total de un metro cuadrado de superficie, cuyo coeficiente de absorcin es numricamente igual a la absorcin producida por el objeto. Si en el interior existen objetos y personas, para encontrar la absorcin debida a los mismos se multiplica la absorcin equivalente de un objeto por el nmero de objetos iguales que haya:

siendo Ej la absorcin equivalente de cada objeto, y nj el nmero de objetos. La absorcin total ser A= A1 + A2 Segn L.L. Beranek, cuando sobre una superficie se colocan un gran nmero de personas crendose por tanto en el recinto una superficie muy absorbente, la absorcin debida al pblico no se obtiene multiplicando el coeficiente de absorcin de una persona por el nmero de personas, sino que se aproxima ms a la realidad multiplicar el rea ocupada por el pblico por unos coeficientes de absorcin experimentales que son:f(Hz) Coef. 125 0.44 250 0.60 500 0.77 1000 0.89 2000 0.82 4000 0.70

- Tiempo de reverberacin: la reverberacin es el fenmeno debido a la reflexin, por el cual seguimos teniendo la sensacin de sonido en un lugar cerrado, cuando ha cesado la fuente productora. Si las superficies de reflexin son poco absorbentes, el sonido se ir apagando despacio, y viceversa (caso de las cmaras anecoicas).

El tiempo de reverberacin es aquel en el que la presin acstica se reduce a la milsima parte de su presin inicial, una vez que ha cesado la fuente sonora, o sea, lo que tarda en decaer el sonido 60dB. Depende slo de las dimensiones del local, de la absorcin de sus superficies, y del contenido que tenga. La ecuacin ms usada para calcular este tiempo es la de Norris-Eyring:

siendo: T: tiempo de reverberacin, en s. V: volumen del local, en m3. s: superficie del local, en m2. E m: coeficiente de absorcin medio del local. Si el coeficiente E es pequeo (E < 0.2), queda aproximadamente como:

que es la conocida Ley de Sabine. Si se supone que una onda sonora se atena en su recorrido m dB por unidad de trayectoria, el tiempo de reverberacin de Sabine ser:

siendo: f: valor de la frecuencia. V 0: densidad del aire en condiciones normales. c: velocidad del sonido en el aire en condiciones normales. La importancia relativa de la atenuacin acstica ofrecida por el aire depende de los valores de la absorcin total del recinto y del volumen de ste. En general, ser importante para grandes volmenes (superiores a 5000 m3) y a altas frecuencias (2000-4000 Hz). En otro caso se puede despreciar.

Si un recinto fuese totalmente absorbente, E = 1 y T tendra un cierto valor. Pero si E = 1, implica que toda la energa que incide sobre las paredes es absorbida, con lo que no tendra sentido hablar de tiempo de reverberacin. Esto se debe a las suposiciones hechas en la obtencin de la ecuacin de Sabine (el campo en el interior del recinto es perfectamente difuso, la prdida de energa es uniforme en cada una de las reflexiones), que raramente se dan en la prctica. En general, esta ecuacin es bastante precisa en la mayora de las situaciones, y para coeficientes de absorcin superiores a 0,2-0,3, el error que se comete es del orden del 10%. Para predecir tiempos de reverberacin en salas con gran variedad de materiales distintos (coeficientes de absorcin muy variados), se ha comprobado experimentalmente que la ecuacin ms adecuada es la de Millington-Sette:

siendo: Si: rea del material i-simo. E i: coeficiente de absorcin del material i-simo. El tiempo de reverberacin no es constante para todas las frecuencias, ya que la absorcin sonora tanto en el aire como en las superficies interiores depende de la frecuencia. Generalmente, los clculos se hacen en bandas de octava para frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz, que son a las que normalmente los fabricantes proporcionan los coeficientes de absorcin de sus productos. La reduccin de niveles sonoros en locales antes y despus de un acondicionamiento acstico se calcula como:

siendo T0 y T1 los tiempos de reverberacin antes y despus del tratamiento, que tambin se puede expresar como:

siendo A0 y A1 la absorcin del local antes y despus del tratamiento.

De lo dicho anteriormente, se puede observar, en cuanto al acondicionamiento acstico de locales que: - El empleo de materiales absorbentes en superficies interiores slo reduce el nivel sonoro en puntos lejanos a la fuente, donde predomina el campo difuso. - En la prctica, con los materiales absorbentes se obtiene una reduccin mxima del nivel de presin sonora de unos 10 dB, en puntos alejados de la fuente. - Cuando hay pocas fuentes sonoras en el recinto, se podr lograr una apreciable disminucin del nivel sonoro por absorcin, sobre todo en puntos alejados. - Cuando hay muchas fuentes distribuidas por el recinto, los materiales absorbentes no producen, en general, una disminucin apreciable del nivel de presin sonora.

Absorcin acstica

Acondicionamiento acstico interior de locales y recintos: Cuando un foco sonoro emite energa acstica, las ondas sonoras se propagan a partir de l en forma de onda esfrica si no encuentran ningn obstculo en su camino. Al chocar contra algn obstculo se reflejan cambiando su direccin. Si la superficie reflectante fuese completamente impermeable al aire y perfectamente rgida no habra prdida de energa en cada reflexin. Sin embargo, en la realidad no existe un reflector perfecto, ya que ste entrar en vibracin por efecto de la onda incidente, o permitir la propagacin de las ondas sonoras en el interior del material, si ste tiene estructura porosa. Como consecuencia de cualquiera de estos dos procesos, las ondas reflejadas tendrn menos energa acstica que las incidentes, dicindose que parte de la energa acstica ha sido absorbida por la superficie. El sonido que genera un foco sonoro en el interior de un recinto incide sobre las superficies lmite de ste, reflejndose en parte, y estas reflexiones tienden a aumentar el nivel de presin sonora en el interior del recinto (figura 1).

Fig.1.- Ondas directa y reflejada en un recinto.

Los materiales absorbentes sonoros son aquellos que reducen el nivel de energa sonora de las reflexiones que existen en el interior de un local. En un recinto con una fuente sonora, si sus superficies lmite son parcialmente reflectantes, el campo sonoro en el recinto tendr dos componentes: - El sonido directo que va de la fuente al observador. - Los sonidos reflejados que llegan al observador despus de reflejarse en las superficies lmite. Esto crea un campo reverberante que se superpone al campo creado por la fuente. As, el campo sonoro se determina a partir de la potencia acstica de la fuente y de las propiedades reflectantes de las superficies lmites. Para que la superficie de un material absorba energa sonora es necesario que la superficie sea relativamente transparente al sonido y que el medio sea capaz de transformar al menos parcialmente la energa de las ondas en energa calorfica de friccin. La transparencia se puede conseguir mediante un material altamente poroso, o mediante una lmina perforada que recubre al material poroso. Tambin puede ser una membrana ligera flexible impermeable al aire o perforaciones o grietas en el cuerpo de un material poroso, con superficie externa impermeable. El acondicionamiento acstico de un local tiene como finalidad extraer energa sonora del campo acstico, absorbindola en los repetidos choques de las ondas contra las paredes. Al incidir una onda sonora sobre una superficie absorbente, parte de la energa es absorbida, parte reflejada y parte transmitida al otro lado. La proporcin entre ellas depender de la frecuencia de la onda incidente y de las caractersticas tcnicas y constructivas del material, as como del ngulo de incidencia de la onda. A la relacin entre la energa acstica absorbida y la incidente sobre un material por unidad de superficie se le conoce como coeficiente de absorcin.

El coeficiente de absorcin acstica de un material depende de la naturaleza del mismo, de la frecuencia de la onda sonora y del ngulo con que incide la onda sobre la superficie. Como el coeficiente de absorcin vara con la frecuencia, se suelen dar los mismos a las frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000Hz (segn Norma UNE 74041-80 Medida de Coeficientes de Absorcin en Cmara Reverberante, equivalente a la ISO 354-1963). Los materiales acsticos absorbentes reciben las ondas bajo distintos ngulos de incidencia ms o menos aleatorios. Por ello, sus coeficientes de absorcin se calculan en cmaras reverberantes y el resultado se considera que es un valor medio para todos los ngulos de incidencia. Este coeficiente se llama de Sabine. El coeficiente de absorcin de cualquier material absorbente cae cuando incide ruido a frecuencias inferiores a una de corte dada por el espesor del volumen de aire, ya que cuando su espesor es menor que 1/4 de la longitud de onda incidente, el volumen acta como resistencia acstica rgida. De forma aproximada, esta frecuencia de corte viene dada por:

siendo "d" la anchura total del volumen de aire. De aqu la baja absorcin de materiales de poco espesor (1 2 cm) cuando se montan directamente sobre un soporte rgido, para frecuencias de 125 y 250 Hz. Se observa que es necesaria una anchura de al menos 10 cm para mantener una absorcin elevada a las bajas frecuencias. Un elemento que interviene en la absorcin acstica, sobre todo a bajas frecuencias, es el espesor del volumen de aire existente entre la cara del material y la superficie rgida que lo soporta. Este volumen puede variar desde cero, cuando el material se monta directamente sobre el soporte rgido, hasta algunos metros como es el caso de los techos acsticos suspendidos. Se necesitan al menos 10 cm para mantener una alta absorcin a las bajas frecuencias. En la siguiente tabla se recogen algunos de estos valores. Los materiales porosos y blandos permiten la penetracin de las ondas sonoras causando una gran absorcin, mientras que las superficies con acabados no porosos (cemento, vidrio, hormign, terrazo, etc) generalmente absorben menos del 5%, sobre todo a bajas frecuencias.

Material

Frecuencia

125Ventana abierta Hormign Madera Fieltro asbestos (1cm) Fieltro de pelo y asbestos Fieltros sobre pared (3cm) Corcho (3 cm) Corcho perforado y pegado a la pared Tapices Ladrillo visto Enlucido de yeso sobre ladrillo Idem sobre cemento Enlucido de cal Paneles de madera Alfombra sobre cemento Celotex (22 mm) Celotex (16 mm) Vidrio Placas perforadas de material poroso 1 0,01 0,04 0,13 0,08 0,14 0,14 0,02 0,02 0,04 0,04 0,10 0,04 0,28 0,08 0,04 0,44

2501 0,01 0,04 0,41 0,08 0,32 0,35 0,02 0,02 0,04 0,05 0,11 0,04 0,30 0,18 0,04 0,57

500 1000 2000 40001 0,02 0,03 0,35 0,38 0,56 0,30 0,95 0,55 0,03 0,02 0,04 0,06 0,10 0,08 0,45 0,48 0,03 0,74 1 0,02 0,03 0,30 0,55 0,69 0,31 0,90 0,75 0,04 0,03 0,05 0,08 0,08 0,12 0,51 0,63 0,03 0,93 1 0,02 0,03 0,23 0,46 0,65 0,28 0,72 0,70 0,05 0,04 0,06 0,04 0,08 0,03 0,58 0,75 0,02 0,75 1 0,03 0,02 0,49 0,28 0,65 0,60 0,05 0,04 0,03 0,06 0,11 0,10 0,57 0,02 0,76

Tabla. Coeficientes de absorcin de diferentes materiales.

De cara a facilitar los diseos constructivos, se da un nuevo coeficiente, muy en uso, que es la media aritmtica de los coeficientes de absorcin de un material a 250, 500, 1000 y 2000 Hz, redondeando al ms prximo en 0,05. Se denomina coeficiente de reduccin de sonido (NRC).

La unidad de absorcin es el Sabn, que equivale a una superficie de un pie cuadrado que tenga un coeficiente de absorcin de la unidad. Tambin existe el Sabn MKS, que hace referencia a una superficie de un metro cuadrado. En la mayor parte de las situaciones prcticas, en el interior del local se logra una distribucin homognea de la energa sonora, cumpliendo las condiciones de campo difuso. Adems, y superpuesto al anterior, existe un campo directo generado por la energa sonora radiada por la fuente y que se propaga en el aire alejndose de sta. El nivel de presin sonora en cualquier punto interior de un recinto cerrado, ser pues el resultado de las contribuciones de los campos directo y reverberante. Se expresa mediante:

donde: Lw: nivel de potencia sonora de la fuente, en dB. Lp: nivel de presin sonora en el punto considerado, en dB. Q: factor de directividad de la fuente. r: distancia entre la fuente sonora y el punto, en m. K: constante del local, en m2. La constante de un local, K mide la capacidad de un recinto para la absorcin del sonido, y puede calcularse como:

donde E m es el coeficiente medio de absorcin, que se calcula segn:

donde S es la superficie en m2. La anterior ecuacin describe de forma sencilla el campo sonoro en cualquier punto interior del recinto, y permite conocer la importancia relativa de las contribuciones de los campos directo y reverberante. En efecto:

- Si la absorcin acstica es mnima, K es pequea y predomina el trmino 4/K, con lo que el nivel sonoro en cualquier punto del recinto ser aproximadamente constante, independiente de la distancia (condicin reverberante). - Si existe una gran absorcin acstica, K es grande y predomina el trmino Q/4T r2, con lo que el nivel de presin sonora disminuye con la distancia (condicin anecoica). Esta ecuacin tambin pone de manifiesto la importancia de la disposicin de la maquinaria sobre la planta industrial en cuanto a los niveles de produccin de ruido. Vemoslo con un ejemplo: supongamos un fabricante que desea determinar las caractersticas tcnicas de sus mquinas. Para ello hace tres ensayos: 1) Equipo dispuesto en un patio amplio, hormigonado, y a 2,5 m frente a la mquina hizo la medicin del nivel de presin sonora, obteniendo Lp = 87 dB. En este caso Q=2; K(aire libre) = infinito. Con lo que:

de potencia sonora. 2) Equipo en una cmara anecoica. Hizo la medicin a una distancia de 1.5 m, obteniendo Lp = 88.2 dB. En este caso Q= 1; K= infinito. Con lo que:

lo que confirmaba el resultado anterior. 3) Esta mquina, el comprador la va a instalar en un recinto, junto a una pared. Los datos son: Q= 4; K= 1000 m2. El trabajador situado en un puesto a 1.5 m de distancia, tendr que soportar un nivel de presin sonora de:

As, vemos que la misma fuente puede producir a 1,5 m de distancia 88,2 dB del orden de 94,3 dB, segn las condiciones del local y de la ubicacin de la mquina.

Las determinaciones de los niveles de ruido producidos por mquinas estn desarrollados en normas tcnicas especficas como la BS 4813 o la CECIMO (europea), que especifican los ensayos en vaco y en carga, regmenes, etc. Dentro de un campo acstico existe una distancia a la que el nivel de presin sonora debido a las ondas reflejadas se hace igual al de las ondas directas. Es la "distancia crtica", y dentro de ella no es apreciable el acondicionamiento acstico de las paredes, ya que dominan las ondas directas. Se calcula como:

donde: r: distancia crtica, en m. K: constante del local, en m2 Q: factor de directividad Como norma prctica, se puede decir que domina el ruido directo dentro de un cono terico con el centro en la base de la mquina, el vrtice en el techo y el radio de la base igual a la altura, lo cual indica que el acondicionamiento de techos y paredes pueden ser ms eficaces en recintos con los techos bajos que con altos como se puede apreciar en la figura 3. Como regla general se puede indicar que cuanto mayor es la absorcin de un local, mayor es la distancia a la fuente a la cual un incremento de la absorcin es plenamente efectivo. La frmula anterior slo es vlida para distribuciones uniformes de la absorcin y siempre que la distancia r obtenida sea inferior a la que existe entre la fuente de ruido y una pared lmite del recinto, as como para pequeos valores del coeficiente de absorcin.

Figura 3. Acondicionamiento en locales con techos bajos y altos.

Vamos a ver cmo se puede calcular la atenuacin del ruido, fuera de la distancia crtica, por el acondicionamiento de superficies con materiales absorbentes. Veamos para ello algunos conceptos bsicos: - Absorcin A (m2): cuantifica la energa extrada del campo acstico cuando la onda sonora atraviesa un medio determinado, o en el choque con las superficies lmites del recinto. Puede calcularse como: Af = E f .s A = E m .s donde: Af: absorcin para la frecuencia f, en m2 A: absorcin media, en m2 E f: coef. de absorcin del material para la frecuencia f E m: coeficiente medio de absorcin s: superficie del material, en m2 La absorcin sonora debida a las superficies lmites del local ser:

Se define como absorcin equivalente de un objeto a la absorcin total de un metro cuadrado de superficie, cuyo coeficiente de absorcin es numricamente igual a la absorcin producida por el objeto. Si en el interior existen objetos y personas, para encontrar la absorcin debida a los mismos se multiplica la absorcin equivalente de un objeto por el nmero de objetos iguales que haya:

siendo Ej la absorcin equivalente de cada objeto, y nj el nmero de objetos. La absorcin total ser A= A1 + A2 Segn L.L. Beranek, cuando sobre una superficie se colocan un gran nmero de personas crendose por tanto en el recinto una superficie muy absorbente, la absorcin debida al pblico no se obtiene multiplicando el coeficiente de absorcin de una persona por el nmero de personas, sino que se aproxima ms a la realidad

multiplicar el rea ocupada por el pblico por unos coeficientes de absorcin experimentales que son:f(Hz) Coef. 125 0.44 250 0.60 500 0.77 1000 0.89 2000 0.82 4000 0.70

- Tiempo de reverberacin: la reverberacin es el fenmeno debido a la reflexin, por el cual seguimos teniendo la sensacin de sonido en un lugar cerrado, cuando ha cesado la fuente productora. Si las superficies de reflexin son poco absorbentes, el sonido se ir apagando despacio, y viceversa (caso de las cmaras anecoicas). El tiempo de reverberacin es aquel en el que la presin acstica se reduce a la milsima parte de su presin inicial, una vez que ha cesado la fuente sonora, o sea, lo que tarda en decaer el sonido 60dB. Depende slo de las dimensiones del local, de la absorcin de sus superficies, y del contenido que tenga. La ecuacin ms usada para calcular este tiempo es la de Norris-Eyring:

siendo: T: tiempo de reverberacin, en s. V: volumen del local, en m3. s: superficie del local, en m2. E m: coeficiente de absorcin medio del local. Si el coeficiente E es pequeo (E < 0.2), queda aproximadamente como:

que es la conocida Ley de Sabine. Si se supone que una onda sonora se atena en su recorrido m dB por unidad de trayectoria, el tiempo de reverberacin de Sabine ser:

siendo: f: valor de la frecuencia. V 0: densidad del aire en condiciones normales. c: velocidad del sonido en el aire en condiciones normales. La importancia relativa de la atenuacin acstica ofrecida por el aire depende de los valores de la absorcin total del recinto y del volumen de ste. En general, ser importante para grandes volmenes (superiores a 5000 m3) y a altas frecuencias (2000-4000 Hz). En otro caso se puede despreciar. Si un recinto fuese totalmente absorbente, E = 1 y T tendra un cierto valor. Pero si E = 1, implica que toda la energa que incide sobre las paredes es absorbida, con lo que no tendra sentido hablar de tiempo de reverberacin. Esto se debe a las suposiciones hechas en la obtencin de la ecuacin de Sabine (el campo en el interior del recinto es perfectamente difuso, la prdida de energa es uniforme en cada una de las reflexiones), que raramente se dan en la prctica. En general, esta ecuacin es bastante precisa en la mayora de las situaciones, y para coeficientes de absorcin superiores a 0,2-0,3, el error que se comete es del orden del 10%. Para predecir tiempos de reverberacin en salas con gran variedad de materiales distintos (coeficientes de absorcin muy variados), se ha comprobado experimentalmente que la ecuacin ms adecuada es la de Millington-Sette:

siendo: Si: rea del material i-simo. E i: coeficiente de absorcin del material i-simo. El tiempo de reverberacin no es constante para todas las frecuencias, ya que la absorcin sonora tanto en el aire como en las superficies interiores depende de la frecuencia. Generalmente, los clculos se hacen en bandas de octava para frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz, que son a las que normalmente los fabricantes proporcionan los coeficientes de absorcin de sus productos. La reduccin de niveles sonoros en locales antes y despus de un acondicionamiento acstico se calcula como:

siendo T0 y T1 los tiempos de reverberacin antes y despus del tratamiento, que tambin se puede expresar como:

siendo A0 y A1 la absorcin del local antes y despus del tratamiento. De lo dicho anteriormente, se puede observar, en cuanto al acondicionamiento acstico de locales que: - El empleo de materiales absorbentes en superficies interiores slo reduce el nivel sonoro en puntos lejanos a la fuente, donde predomina el campo difuso. - En la prctica, con los materiales absorbentes se obtiene una reduccin mxima del nivel de presin sonora de unos 10 dB, en puntos alejados de la fuente. - Cuando hay pocas fuentes sonoras en el recinto, se podr lograr una apreciable disminucin del nivel sonoro por absorcin, sobre todo en puntos alejados. - Cuando hay muchas fuentes distribuidas por el recinto, los materiales absorbentes no producen, en general, una disminucin apreciable del nivel de presin sonora.

Reduccin de ruido mediante materiales absorbentes

Para completar este tema de control por absorcin acstica, se incluyen unos ejemplos que contienen recomendaciones prcticas para el acondicionamiento de diferentes tipos de locales en funcin de lo que se ha explicado en los epgrafes anteriores. Recomendaciones sobre acondicionamiento acstico de locales: Es aconsejable disear los locales de pblica concurrencia con un tiempo de reverberacin inferior a 1 segundo, para conseguir mayor confort acstico y mayor intimidad, mejorndose la calidad de audicin y la comunicacin hablada. El tratamiento absorbente es ms indicado en locales en que los asistentes desean una mayor intimidad, como restaurantes ntimos, pubs, etc.

En locales de gran superficie con pblico bullicioso (autoservicios, restaurantes grandes, bingos, etc) es muy importante tratar el techo con materiales muy absorbentes para disminuir el ruido de fondo y dar sensacin de bienestar. El coeficiente de absorcin de estos techos debe ser de 0,65 a 0,75. La forma del techo tambin influye en la calidad acstica interior. Techos planos y paralelos al suelo suelen originar niveles de ruido de fondo elevados. En salones de recreativos, los sonidos son en gran medida picos de presin sonora elevada. Si no se hace un tratamiento acstico absorbente, sobre todo en la zona de los impactos, los niveles de ruido de fondo aumentan de manera notable y de ah el problema de aislamiento acstico. En discotecas, si es posible, se deben intentar separar zonas de niveles de ruido elevado (pista de baile) de las menos ruidosas (del orden de 80-85dBA), ya que entonces las soluciones de control son ms factibles y econmicas. Con un tratamiento absorbente adecuado en paredes se evitan reflexiones que empeoran la calidad acstica interior y disminuye la sensacin de intimidad en zonas alejadas de la pista. Se puede poner un tratamiento absorbente importante en paredes laterales, asientos absorbentes y una distribucin sonora ambiental, con tratamiento reflectante en pista de baile con altavoces direccionales y altos niveles de ruido en esa zona. En locales para tablaos, es muy importante el tratamiento en la zona del tablao que debe ser muy reflectante y el fondo del local muy absorbente, a fin de evitar que el palmoteo y taconeo se pueda repetir por reflexiones mltiples en las paredes del local producindose audiciones muy defectuosas en estos casos.

Definicin de aislamiento acstico

Introduccin: Entendemos por aislamiento acstico a la proteccin de un recinto contra la penetracin de sonidos que interfieran la actividad que se desea realizar, o bien para evitar que altos niveles de presin sonora generados en el interior puedan salir al exterior o pasar a terceros recintos en que no son deseables. Lo primero a tener en cuenta es que las fuentes que originan estos ruidos pueden estar dentro o fuera del recinto que pretendemos aislar, y lgicamente el enfoque ser diferente como se ver ms adelante. As, lo primero que se debe establecer es la naturaleza de los ruidos que existan y los caminos de entrada al recinto a travs de sus superficies lmite. Las principales vas de penetracin suelen ser las siguientes:

Penetracin por va area: - Aberturas y grietas existentes en paredes. - Conductos de ventilacin existentes. - Vibraciones de la pared que separa ambos recintos. Penetracin por propagacin a travs de cuerpos slidos: - Vibraciones de paredes no adyacentes al recinto y que se propagan por el espesor de las paredes, radindose al interior por las paredes laterales. - Transmisin de impactos sonoros. - Vibraciones de maquinaria que se propagan a travs de la estructura del edificio. - Vibraciones del material de la propia pared adyacente, con lo que se convierte en radiadora de sonido ella misma. Es de resaltar que el aislamiento acstico depende grandemente de las caractersticas materiales de las superficies lmites del recinto, y de las caractersticas del ruido, bsicamente su distribucin en frecuencia. Definicin: El aislamiento del sonido consiste en impedir su propagacin por medio de obstculos reflectores. Se trata de interponer al sonido en su camino un medio cuya impedancia acstica sea lo ms diferente posible de la del medio que lo conduce. La transmisin de ondas sonoras a travs de una particin de separacin entre locales puede explicarse considerando que se propagan en forma de fluctuaciones de presin: un elemento de aire infinitamente prximo a la superficie se ver forzado a desplazarse al llegar hasta l la onda sonora, obligando a vibrar a la superficie slida. sta, por reaccin, actuar sobre el elemento de aire prximo a ella en sentido opuesto al de propagacin de la onda sonora inicial. As, parte de la energa sonora incidente es transmitida, y parte reflejada. A su vez, la energa transmitida es en parte empleada en desplazar las molculas del slido, propagndose por su interior, y en parte es disipada al ser absorbida por efectos de las fuerzas intermoleculares. En su propagacin por el interior, la perturbacin alcanza la otra superficie de ste, y mediante un proceso anlogo es radiada de nuevo al medio ambiente en forma de ruido areo (figura 1).

Figura 1.- Transmisin de ondas sonoras a travs de particiones

Las ondas sonoras viajan a partir de la fuente en todas las direcciones, y como se ha indicado antes, parte son reflejadas. En la figura 2 se ilustra la reflexin de las ondas originadas en una fuente sonora, al chocar contra un gran muro plano. Las lneas continuas curvadas representan ondas expandindose hacia fuera a partir de la fuente; las lneas curvas a trazos representan las ondas despus de que se han reflejado en la pared. Las lneas rectas con flechas indican la direccin de propagacin de las ondas sonoras (rayos sonoros). El ngulo del sonido reflejado es igual al ngulo del sonido incidente. Esto se denomina Ley de Reflexin, pero slo es aplicable a la reflexin del sonido sobre una superficie que es grande comparada con la longitud de onda.

Figura 2. Reflexin de las ondas sonoras

Las ondas sonoras reflejadas se transmiten como si se hubieran originado a partir de la "imagen" de la fuente de sonido, considerando "imagen" como una fuente imaginaria localizada a la misma distancia detrs de la pared que la fuente real delante de ella, a lo largo de una lnea perpendicular dibujada entre la fuente y la pared. Si la superficie reflectante no fuese porosa, y s perfectamente rgida, no habra prdida de energa por reflexin, y las ondas reflejadas produciran el mismo nivel de presin sonora en un punto que el que producira la fuente imagen si el muro se retirara y tuviera la misma potencia sonora que la fuente real. Sin embargo, ninguna superficie real es un reflector perfecto, y parte de la energa acstica es siempre absorbida por la superficie.

Si la superficie reflectante no es grande en comparacin con la longitud de onda del sonido incidente, no se mantiene la ley de reflexin y el sonido reflejado no tiene el mismo ngulo que el incidente. El sonido a una frecuencia de 100 Hz tiene de longitud de onda 3.4 m, que es grande en comparacin con los chaflanes, por tanto las ondas sonoras se reflejan sobre la pared como si fuera lisa. Pero un sonido de 1000 Hz, con longitud de onda de 0.34 m no obedece a esta ley, y las ondas sonoras son reflejadas en todas direcciones, como se observa en la misma figura. Existen algunos factores que disminuyen el aislamiento acstico terico de una pared, como son la transmisin por flancos, conductos de aire acondicionado, rendijas, orificios, ventanas, puertas, etc. La transmisin por flancos y rendijas se puede apreciar en la figura 3, donde se pueden identificar:

Figura 3.- Penetracin de ruidos en un recinto.

1- a travs de falsos techos y cmaras abiertas en las paredes (F1) 2- a travs de conductos de aire acondicionado (F2) 3- a travs de ventanas (F3) 4- a travs de unidades de climatizacin individuales (consolas de pared) (F4) 5- a travs de diferentes tipos de aberturas existentes en la pared (F5) 6- a travs de diferentes tipos de aberturas existentes en las puertas (F6) 7- a travs de rendijas y agujeros existentes en las puertas (F7) 8- a travs de aberturas existentes en la estructura del suelo (F8) 9- a travs de cierres de paredes, techos y esquinas (L1) 10- por un sellado inadecuado de los conductos (L2) 11- por uniones entre los bloques del material de la pared (L3) 12- por un sellado incorrecto entre las paredes laterales (L4) 13- por un montaje inadecuado de ventanas (L5) 14- por aberturas de paredes (L6) 15- por aberturas mal selladas en las esquinas de unin del suelo (L7) 16- por conductos elctricos mal sellados en las paredes (L8) 17- por agujeros en el suelo mal sellados (L9)

El clculo simplificado de la energa acstica que se transmite a travs de una pared es sencillo, simplemente conociendo el nivel de presin sonora global del ruido incidente y el aislamiento acstico bruto del material de separacin, siendo la diferencia entre ambos valores la energa que se transmite a travs de la pared, segn se observa en la figura 4.

Figura 4.- Aislamiento de un elemento constructivo.

Se deben tener en cuenta las transmisiones de paredes que no son las propias del recinto pero que estn de alguna manera conectadas a las mismas a travs de la estructura del edificio, ya que transfieren niveles de ruido como consecuencia de sus vibraciones longitudinales. Esto hace que en algunas ocasiones, si nos centramos exclusivamente en aumentar el aislamiento de las paredes comunes, no resolvamos el problema ya que habra que prestar atencin a las transmisiones laterales que permanecen.

Aislamiento acstico de paredes dobles

Un mtodo, normalmente muy bueno, de aumentar el aislamiento acstico de una pared sin tener que aumentar de manera desorbitada su masa superficial es recurrir al uso de paredes mltiples. Se divide la pared en un nmero de capas delgadas de manera que el ruido se reduce por etapas. Como aproximacin podemos decir que cada capa trabaja independientemente, y si una masa M se divide en dos masas M1 y M2, entonces el aislamiento total de esta capa doble sera: Rt = 20logM1w + 20logM2w = 20log(M1.M2)w

con lo que ganancia de aislamiento conseguida sera: Rd= Rt - R = 20log(M1.M2)w - 20log(M1+M2)w (dB)

Por ejemplo, una pared de una capa con una masa superficial de 100kg/m2 tiene un aislamiento aproximado de 40dB. Si se coloca una segunda capa unida a la primera, el conjunto tendra unos 46dB al haberse duplicado la masa. Por contra, si la segunda capa se coloca separada de la primera se obtendra un aislamiento medio de 80 dB, debido a que la onda sonora tiene que atravesar en este segundo caso la cmara de aire formada, siendo doble el trnsito entre medios con muy diferente impedancia acstica. Un aislamiento tan alto slo se puede obtener cuando la segunda pared no ejerce ninguna accin sobre la primera, o sea, que no exista ningn tipo de acoplamiento entre ellas. Ello exige que el campo acstico entre ambas paredes sea difuso, siendo sto solo posible cuando la distancia entre ambas paredes se hace grande frente a la longitud de onda del sonido en el aire. Como esta condicin no puede cumplirse en la realidad, al menos para frecuencias bajas, la suma de los aislamientos de las paredes no es posible. El incremento del espesor de la cmara de aire mejora el aislamiento acstico entre 8 y 12 cm, no produciendo efectos significativos mayores anchuras de la misma.

Bsicamente, el aspecto fundamental a tener en cuenta en paredes de varias capas es evitar al mximo la repercusin de las distintas capas entre s. Una pared doble con dos hojas rgidas indeformables unidas entre s por el aire de la cmara forma un dispositivo elstico masa-muelle-masa que se puede comparar con un tambor. Este sistema es capaz de vibrar con una frecuencia propia que es su frecuencia de resonancia, que es funcin de ambas masas y del espesor de la cmara de aire d entre las masas superficiales, respondiendo a la expresin:

Para esta frecuencia, la transmisin del sonido a travs del paramento puede ser incluso mayor que si las dos paredes estuviesen rgidamente unidas. Por ello, debe cuidarse la eleccin de las masas y de su separacin a fin de evitar que la frecuencia de resonancia del conjunto entre dentro del espectro que pretendemos aislar, o sea, que sea lo suficientemente baja para que quede fuera de dicho espectro (normalmente por debajo de los 100Hz, y tan baja como sea posible). Un conjunto como el descrito se comporta de la siguiente manera: - Para frecuencias inferiores a la de resonancia, el tabique doble se comporta como uno simple de masa M= M1 + M2, pudiendo pasar mayor ruido que si las capas estuviesen unidas. - Para frecuencias superiores a la de resonancia, cuya longitud de onda sea doble a la separacin entre capas, el aislamiento total ser suma de los aislamientos de las dos capas. - Para frecuencias comprendidas entre la de resonancia y una fr1= 343/2d, el aislamiento total tendr en cuenta no slo los aislamientos de las dos capas, sino tambin las dimensiones de la capa a aislar, la separacin entre las mismas y el coeficiente de absorcin del material que se coloque entre las dos capas. El empleo de material absorbente en la cavidad entre la doble pared se debe realizar adecuadamente, ya que un material con bajo coeficiente de absorcin o mal instalado puede originar una reduccin importante en el aislamiento de la pared.

Diferentes tipos de construcciones aislantes 1.- Pared doble con yeso en ambas caras 2.- Pared doble con relleno sobre metal

3.- Dos paredes de bloques huecos con un relleno de material poroso 4.- Pared doble de madera con capa de yeso, rellena con material poroso 5.- Una pared de bloques con capa de yeso

El hecho de que sea conveniente incluir un material poroso no rgido en la cmara de aire entre ambas paredes se debe a que se puede dar un tipo de acoplamiento entre capas contiguas de la pared doble debido a ondas estacionarias. Cuando las ondas inciden perpendicularmente, aparece un acoplamiento entre ambas capas cuando la distancia d de separacin toma los valores de P /2, P , 3P /2, etc (siendo P la longitud de onda en el aire). En el caso de incidencia oblicua de las ondas acsticas aparecen fenmenos anlogos ya que este tipo de ondas excitan ondas estacionarias paralelas a la superficie de la pared cuyas frecuencias propias son ms bajas. Estas resonancias son muy perjudiciales sobre todo cuando su efecto se suma con la coincidencia de la onda de flexin de las capas de la pared. Todo esto se puede evitar colocando material absorbente dentro de la cmara. Estos absorbentes deben colocarse siempre evitando uniones rgidas entre las dos capas. Es muy importante que el absorbente no toque la pared que queda expuesta al ruido, y a ser posible ninguna de las dos. Las capas de una pared mltiple no deben tener ninguna unin rgida (a estas uniones se las denomina puentes acsticos) ya que provocan acoplamientos directos entre ambas capas, reducindose notablemente el aislamiento. En el caso de que estos puentes sean inevitables, deben ser relativamente blandos y ligeros para las paredes pesadas, y pesados para las paredes ligeras. Si una de las hojas es relativamente pesada y la otra ligera, y se unen rgidamente, el aislamiento ser mejor cuanto menor sea el nmero de ligazones, siendo la mejor ligazn por puntos que por lneas. En las capas dispuestas horizontalmente, el mnimo nmero de puentes acsticos para sujecin se encuentra en oposicin con la flexin que puede sufrir el elemento. En cualquier caso el nmero de puentes debe ser el mnimo posible. La sistemtica de clculo a seguir para el aislamiento de paredes de dos capas es el siguiente: - Para frecuencias inferiores a fr , dada anteriormente, las dos hojas se comportan como un nico elemento de masa M= M1+M2. - Para frecuencias superiores a fr1 (cuya longitud de onda sea doble de la distancia de separacin de las capas), el aislamiento total ser la suma de los aislamientos de las dos hojas, dado por:

siendo:

RT = aislamiento total. RM1, RM2= aislamiento de cada elemento. E = coeficiente de absorcin con que se trata la cavidad de aire. Para frecuencias comprendidas entre fr y fr1, el aislamiento viene dado por la expresin:

siendo: d= distancia entre las capas, en m. E '= k.E , donde: k= 0.1 para d=0.1m k= 0.2 para d=0.2m k= 0.5 para 0.3