AISLAMIENTO PARED DOBLE

ACÚSTICA Y PSICOACÚSTICA II MÓDULO I: AISLAMIENTO A RUIDO AÉREO Y VIBRACIONES

U. 2: “LA PARED DOBLE”

Ing. Joaquín Mansilla

Curso 2013

Estructura Estructura de la presentación: PRESENTACIÓN: ESTRUCTURA U.2: PARED DOBLE – Introdu Introducci cción ón – Pared Pared simple simple pared pared doble – Frecuencia Frecuenciass de de interés interés – Aislamient Aislamientoo teórico teórico – Ejemplo: Ejemplo: vidrios vidrios

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Introducción

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Introducción Recordatorio: pared simple MODELO MATEMÁTICO: MATEMÁTICO: •1ª APROXIMACIÓN: Pared simple, homogénea e infinita •LEY DE MASAS •2ª APROXIMACIÓN: Pared simple, elástica, homogénea e infinita •FRECUENCIA COINCIDENCIA •LEY DE MASAS CORREGIDA •3ª APROXIMACIÓN: Pared simple, elástica, homogénea y finita •FRECUENCIAS DE RESONANCIA •CONTROL RIGIDEZ MODELO ISO 12354-1: •AJUSTADO SEGÚN MEDIDAS EMPÍRICAS Ing. Joaqu Joaquín ín Mansilla Mansilla - UNTREF

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Introducción

Isotrópico

Anisotrópico

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Introducción

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La pared doble. Definición del comportamiento acústico:

- LA PARED DOBLE -


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Pared simple y pared doble Pared simple y pared doble: • Es difícil obtener aislamientos elevados con paredes simples, deberíamos recurrir a: • Materiales muy pesados. • Grosores elevados. • Cuidado con la frecuencia de coincidencia. • Es más eficiente recurrir al uso de paredes dobles. • Ejemplo: Si doblamos la masa (o el grosor) de una pared simple, obtendremos un incremento de 6dB


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Pared simple y pared doble • En cambio, si mantenemos el grosor inicial pero hacemos dos paredes separadas por una cámara de aire, obtendremos un incremento de aislamiento superior a 6dB. • En este caso el aislamiento conseguido es mucho mayor debido a que produce una ruptura de la continuidad de material. • Al llegar al cambio de medio, una parte de la energía sonora del frente de onda se reflejará, de manera que la energía transmitida será menor.

• Cuantos más cambios de impedancia (cambios de medio) encuentre la onda de presión, menor será la energía transmitida Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared simple y pared doble Pared simple y pared doble: • Lo ideal sería conseguir un aislamiento de 30 + 30 = 60dB, pero esto no sucede debido a que el nuevo sistema (pared – cavidad – pared) presentará pérdidas de aislamiento respecto al caso ideal de dos paredes simples. • Estas pérdidas se deben principalmente a: • Las ondas estacionarias que se crean en la cavidad. • La nueva resonancia del sistema pared – cavidad – pared. • Las uniones rígidas entre los componentes de la pared doble. • A continuación estudiaremos la teoría que nos permitirá calcular el aislamiento de una pared doble en función de la frecuencia.


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Pared doble • Un sistema de pared doble está constituido por dos paredes simples homogéneas, iguales o no, separadas por una cavidad de aire que puede estar parcial o totalmente rellena de material absorbente.


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Pared doble • El aislamiento de una pared doble obedecerá a la ley de masas para paredes simples, pero deberemos tener en cuenta que existen diversas frecuencias en las que se produce una pérdida de aislamiento importante: • f ri

frecuencias de resonancia como placa de cada pared.

• f 0

frecuencia de resonancia del sistema pared – cavidad – pared.

• f ci

frecuencias críticas o de coincidencia de cada pared.

• f L

frecuencia límite o de cavidad.

• f di

frecuencias de densidad de cada pared.

• Estas frecuencias nos dividen el margen de actuación de una pared en distintas zonas. En nuestro caso estudiaremos cuatro zonas distintas, que vendrán delimitadas por la frecuencia de resonancia del sistema masa-resorte-masa y la frecuencia de cavidad. Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared doble Resonancia del sistema pared – cavidad – pared: • Toda pared doble se comporta como un sistema masa-resorte-masa. • Masa • Resorte

La masa de cada pared (m1 y m2 respectivamente). Aire de la cavidad, se caracteriza por su rigidez (k).

Este sistema tendrá una frecuencia de resonancia. A esta frecuencia la vibración del sistema será mucho mayor, por lo que se traducirá como una pérdida de aislamiento. Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared doble Resonancia del sistema pared – cavidad – pared: • Frecuencia de resonancia para incidencia normal y aire en la cavidad:

f 0  Frecuencia de resonancia [Hz]

• Y para incidencia aleatoria:

L  Espesor de la cavidad [m] mi  Masa superficial de cada pared [Kg/m 2]

• Para el caso en que la cavidad se haya instalado material absorbente, la frecuencia de resonancia dependerá de la rigidez de dicho material.


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Pared doble Frecuencia límite o de cavidad: • Existe otro grupo de frecuencias en las que el aislamiento vuelve a debilitarse, son las frecuencias de resonancia de la cavidad de aire que queda entre ambas paredes. • Si dentro de la cavidad no hay material absorbente, las reflexiones en las caras internas de ambas paredes serán importantes y se crearán ondas estacionarias. • Estas ondas tendrán una amplitud mucho mayor a unas determinadas frecuencias (frecuencias de resonancia de la cavidad fL). También se las denomina frecuencias de espesor. No sepuedemostrar laimagen en estemomento.


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Pared doble Frecuencia límite o de cavidad: • Para evitar los efectos perjudiciales de estas frecuencias es aconsejable colocar material absorbente en la cavidad.

No deben instalarse materiales no porosos o de célula cerrada, ya que se incorporaría una unión rígida entre ambas paredes y se perderían los beneficios de la pared doble. El aislamiento global del sistema constructivo se reduciría considerablemente. Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared doble Aislamiento de una pared doble • La formulación existente sobre este tema es extensa. Son diversos los autores que han estudiado este fenómeno y los resultados a los que han llegado presentan variaciones de diversa consideración. • A continuación presentamos dos teorías, una para albañilería y otra para obra seca.


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Pared doble Estudio del aislamiento (TL) por zonas:


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Pared doble Zona I (f
A las frecuencias de vibración de la placa(fr):

Pendiente: +6 dB/Octava Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared doble Zona II (f 0
Zona donde actúa realmente como pared doble


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Pared doble Zona IIIa (f c1
Pared más rígida:

Pared más blanda:


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Pared doble Zona IIIb (f c2

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Pared doble Zona IVa (f d1

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Pared doble Zona IVb (f d2

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Pared doble Modelo de Sharp para el cálculo del aislamiento de una pared doble Adecuado para obra en seco (frecuencia crítica alta). Para el caso simple de una partición consistente en dos paneles homogéneos separados por una cámara de aire sin material absorbente y sin puntos de conectividad entre los dos paneles, Sharp desarrolla las siguientes expresiones:

Donde f0 es la frecuencia de resonancia del sistema masa-resorte-masa y f l es “la frecuencia a la que las longitudes de onda no son tan grandes como la cavidad, también conocida como frecuencia límite”:


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Pared doble Para el caso de que exista material absorbente en el interior de la cavidad, Fahi propone la siguiente alternativa:

Donde α y β son las partes reales e imaginaria del coeficiente de absorción del material ubicado en la cavidad y k el número de onda. El coeficiente de absorción puede calcularse, según Delany y Bazley de la siguiente forma:


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Pared doble En muchos casos los paneles que forman una pared doble están interconectados a través de uniones lineales o puntuales. Para estos casos, Sharp desarrolló dos ecuaciones que permiten calcular el incremento de aislamiento proporcionado en cada caso. Para conexiones puntuales:

Donde e es el espacio entre puntos de interconexión y f c es la mayor frecuencia crítica de ambos paneles. Para conexiones lineales:

Donde b es el espacio entre líneas de interconexión y fc es la mayor frecuencia crítica de ambos paneles. Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared doble Comparación entre resultados proporcionados por Sharp y mediciones realizadas. Pared doble ideal Pared doble formada por una placa de yeso laminado de 13mm con una cavidad de 224mm llena de poliéster de 100mm de espesor y otra placa de yeso laminado de 13mm. La línea continua indica los valores calculados y los puntos indican los valores obtenidos a partir de las mediciones


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Pared doble Comparación entre resultados proporcionados por Sharp y mediciones realizadas. Pared doble ideal Pared doble formada por dos placas de yeso laminado de 13mm, con una cavidad de 260mm llena de dos capas de lana mineral de 80mm de espesor y dos placas más de yeso laminado de 13mm. La línea discontinua indica los valores obtenidos con la ecuación de Sharp, la línea continua los valores obtenidos por la ecuación de Fahy y los puntos los valores obtenidos a partir de mediciones.


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Pared doble Comparación entre resultados proporcionados por Sharp y mediciones realizadas. Pared doble con interconexiones. Pared doble formada por una placa de yeso laminado de 10mm, una cavidad llena de fibra de vidrio de 75mm de grosor y dos placas de yeso laminado de 10mm.


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Pared doble Algunas consideraciones: • La presencia de material absorbente en la cavidad (se recomienda rellenar toda la cavidad) puede mejorar el aislamiento entre 5 y 10dB. Tenderá a producir una descenso de la frecuencia de resonancia del sistema M-K-M. Si las paredes son gruesas no es necesario abusar de material absorbente (un simple fieltro hará la misma función). • Las paredes han de ser totalmente independientes entre si y de las paredes perimetrales. • Es importante vigilar los espesores de las cavidades de aire para la frecuencia de espesor no caiga en la zona de frecuencias medias. • El diseño de las paredes está directamente relacionado con el tipo de ruido a aislar. • Deben evitarse uniones rígidas entre paredes. Las conducciones no deben provocar puentes acústicos. Pueden ir por el interior de las cavidades sin tocar ninguna pared, o bien forrada por elementos elásticos. Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared doble

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Pared doble Ventanas dobles: El uso del doble vidrio se aplica muchas veces por motivos térmicos. En este caso las cámaras de aire oscilan entre 6 y 20 mm. Debido a esta pequeña cavidad existen las frecuencias de resonancia a causa de la elasticidad del aire que comunica las masas de los vidrios. Estas frecuencias, en estos casos, suelen hallarse entre 400 y 1000 Hz. A estas frecuencias se produce un notable descenso del aislamiento acústico. Si la cámara fuera superior, el aislamiento sería mucho mejor. Es importante la conveniencia de que los espesores de los vidrios difieran un 30%, así, ambas frecuencias de coincidencia son diferentes. Cuando se usan compuestos de doble vidrio con cámara de aire superior a 50 mm es conveniente colocar en la zona perimetral interior de la cavidad un material absorbente. Otra medida importante es construir marcos independientes y colocar elementos elásticos desolidarizantes que aseguren la estanqueidad y la flotabilidad de cada vidrio. La carpintería que acompaña a los vidrios debe tener un aislamiento acústico acorde con el acristalamiento que soporte y asegurar la estanqueidad al paso del aire. Ing. Joaquín Mansilla - UNTREF

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Pared doble Tipos de vidrios: Vidrio monolítico ordinario Vidrio templado y vidrio reforzado con hilos Vidrio texturado Estos tres primeros tienen un comportamiento similar. Su frecuencia de coincidencia es aprox.:

f c

Su factor de amortiguamiento o de pérdidas oscila entre: 



1200 

h

0,001 0,003 

Vidrio laminado: Debido al material inter-capas que en general es butiral de polivinilo o polimetilmetacrilato. Proporciona un aumento significativo del factor de pérdidas o de amortiguamiento que suele ser 10 veces superior al monolítico. Esto se traduce a un aumento significativo a la frecuencia crítica y frecuencias superiores.


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Pared doble Ejemplos de acristalamientos:


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