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Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
1
MEDICIONES DE AISLACIÓN IN SITU
FEDERICO DAMIS1, NAHUEL CACAVELOS
2
Universidad Nacional de Tres de Febrero (UNTREF), Buenos Aires, Argentina.
[email protected], [email protected]
2
Abstract – Mediante el actual trabajo se consideraron los procedimientos a seguir por las
normas internacionales para realizar mediciones in situ de aislación sonora tanto aérea como
vibratoria. Se compararon diversas normas actuales y se obtuvieron los valores globales y por
banda de tercios de octava de los índices R’,Dn y DnT. Se detallaron los procedimientos
utilizados, así como el instrumental y se propusieron soluciones constructivas en algunos casos.
1. INTRODUCCIÓN
El aislamiento acústico es un factor
muy importante dentro del estilo de vida
moderno. Desde el movimiento de las
áreas rurales a las ciudades y el
advenimiento de los edificios
residenciales, la privacidad y la
independencia comienzan a depender en
gran escala del aislamiento acústico. No
sólo el silencio se torna necesario para una
buena calidad de vida, sino también
incluso la libertad de provocar sonidos
fuertes sin molestar a otros.
El mecanismo de medición del
aislamiento acústico entre dos espacios
vecinos fue analizado por la norma 140-
4[1] hasta hace unos años. Esta norma
emplea un método de medición de
aislamiento acústico entre dos espacios
separados. En el año 2011, Carl Hopkins
presenta un trabajo en el JASA
denominado “On the efficacy of spatial
sampling using manual scanning paths to
determine the spatial average sound
pressure level in rooms.”[2], en donde se
analiza la eficiencia de un método
distintivo y práctico para la medición de
nivel de presión sonora dentro de un
recinto en el que se utilizan en vez de
posiciones fijas de micrófono, un
micrófono recorriendo el camino de un
contorno geométrico. El trabajo explica
que al tener una gran cantidad de muestras
no correlacionadas es posible obtener gran
eficiencia. A raíz de esto en 2013 se
elabora una nueva normativa con base en
el estudio de Hopkins, la norma
internacional ISO 16283-1 [3]. El
propósito del presente trabajo es realizar
una comparación in situ entre ambas
normativas utilizando ambos métodos en
tercios de octava. Asimismo se realiza un
análisis extendido para frecuencias bajas
(50, 63 y 80 Hz) y un análisis de los
flancos existentes entre tabiques.
2. MARCO TEÓRICO
2.1 TRANSMISIÓN SONORA ENTRE
TABIQUES
Si una pared es irradiada por una
potencia acústica P1, del otro lado se
transmite una potencia acústica P2, siempre
menor que P1. El coeficiente de
transmisión, t se define entonces como:
(1)
el cual es comúnmente expresado en dB
como perdida de transmisión (TL),
definido como:
(2)
Es preciso advertir que tanto t como TL
son independientes del área de la pared
considerada ya que modificarían en igual
proporción ambas potencias.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
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2.2 LEY DE MASA
Realizando un análisis sobre una fuente
plana que incide en forma normal al
tabique, es posible calcular las pérdidas de
transmisión del mismo para luego conocer
su potencia incidente y su potencia
transmitida. Gracias al cálculo numérico se
obtiene la siguiente solución conocida
como Ley de masa:
(
) (3)
Esta solución muestra que para
frecuencias altas (donde el sumando 1
puede despreciarse en el logaritmo) la
pérdida de transmisión crece 6dB con cada
duplicación de la densidad superficial del
tabique. Asimismo, fijada la densidad
superficial, la pérdida de transmisión crece
con la frecuencia. Vale aclarar que esto
sólo es válido para incidencia normal, por
lo que para incidencia aleatoria exige
ciertas correcciones empíricas; pudiéndose
estimar la misma como:
(4)
2.3 PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN
COMPUESTA
En la mayoría de los casos los tabiques
se presentan constituidos por una
yuxtaposición de varios materiales, cada
uno con pérdidas de transmisión distintas y
superficies distintas. De esta manera se
analiza la potencia acústica radiada a cada
material en función de su superficie. La
pérdida de transmisión en este caso se
puede estimar como:
∑
(5)
2.4 SOLUCIONES GENERALES DE
AISLAMIENTO ACUSTICO
Generalmente la solución de
aislamiento acústico es proveer barreras
controladas de gran masa a paredes
simples, dobles o incluso triples. En estos
casos el problema radica en la transmisión
estructural el cual puede ser fácilmente
resuelto mediante la utilización de
discontinuidades o resistencias. Esto es
importante en el análisis de los problemas
de aislamiento antes de describir una
solución. Mientras que duplicando la masa
sólo conseguimos 6 dB de mejoría, la
solución para grandes aislamientos es
utilizar dobles o triples estructuras con
gran espacio entre cada capa. De esta
manera una estructura doble tendrá
características de aislamiento que
incrementan 10 dB por cada duplicación de
la frecuencia contra solo 5 dB de
estructuras simples. En estructuras de triple
capa se pueden encontrar aproximadamen-
te 15 dB de aislamiento al duplicar la
frecuencia.
En la práctica, como resultado de que la
partición es finita y posee espesor, una
doble pared común con una cavidad donde
cada placa no esté lo suficientemente
alejada como para considerarse
independiente, posee un promedio de caída
de 8dB/octava mientras una pared simple
de las mismas características posee solo 6
dB/octava. De esta manera es posible
dividir el estudio del aislamiento acústico
en cuatro categorías:
Paredes simples: 5 dB/octava
Paredes dobles con poca cavidad
(50 a 300 mm): 8 dB/octava
Paredes dobles con grandes
cavidades (300 mm o más): 10
dB/octava.
Paredes triples: 15 dB/octava
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Es preciso aclarar que estos valores son
solo aproximaciones de particiones
individuales, las cuales pueden variar
circunstancialmente, especialmente a bajas
frecuencias. Hay que recordar que
cualquier predicción es dependiente de la
precisión de la construcción y de las
debilidades acústicas que pueda presentar.
2.5 DEBILIDADES Y PUENTES
ACÚSTICOS
Cuando se utilizan marcos de madera
alrededor de la estructura abierta deben
estar siempre masillados hasta el ladrillo, o
concreto. Este es un punto estructural
importante que comúnmente es ignorado y
solo se vislumbra cuando se consigue un
aislamiento pobre en altas frecuencias. Es
común encontrar que esto se produce
debido a que la madera al encogerse
empuja la estructura, dejando un agujero
donde solo una capa muy pequeña de
material fue aplicada en la construcción y
por lo tanto la misma se abre y deja una
grieta. Es esencial que la madera sellada
con masilla o un componente similar sea
tratada con un material elástico de manera
que pueda solventar cualquier problema de
este estilo.
La utilización de lana mineral para
rellenar huecos no es recomendada. En
caso de usarse debe ser presionada
fuertemente en su lugar de aplicación y
posteriormente aplicar un sellador. Esta
técnica solo es utilizable en hoyos
pequeños menores a 6mm. Hoyos grandes
deben ser tratados con un material grueso y
sólido teniendo cuidado de no realizar
puentes mecánicos entre cavidades.
Cuando el hoyo es debido a cables o
cañerías de servicio, es importante rellenar
con elementos constructivos de obra
húmeda o lana mineral de alta densidad. Si
los ductos pasan a través de la pared o del
piso, el espacio alrededor del ducto debe
ser apropiadamente sellado con cemento o
material de masa similar. Si el mismo pasa
a través de una cavidad de una sala
desacoplada mecánicamente como
solución constructiva de aislamiento, la
misma deberá tener una sección flexible o
pasar por capas resistivas en la pared o el
piso, para evitar puentes acústicos donde
se reduzca la pérdida por transmisión.
Con el objeto de proveer cañerías de
servicios, el arquitecto puede crear
caminos desde donde el ruido viaje a
través de una habitación a la otra.
Ejemplos de esto son los sistemas de
ventilación, canalizaciones y ductos de
cables que pasan a través de la estructura.
Estas unidades o ductos están hechos
generalmente de metal y de grandes
tamaños. Es esencial que sea considerado
cuidadosamente y tratado o rellenado
luego de que los cables fueron colocados,
con un material de alta densidad. Otro
ejemplo de puente acústico se da cuando
las paredes o particiones terminan en un
montante. En este caso es complejo el
detallado ya que la pared es más ancha que
el montante. Este problema puede ser
resuelto utilizando una cubierta triangular
rellenando con obra húmeda.
En el intento de proveer al cliente la
máxima flexibilidad para la disposición de
las oficinas o espacios multifunción, se
utilizan particiones desmontables donde,
para minimizar el costo, se encuentran solo
levantadas hasta un techo suspendido o
techo falso. El cuerpo por sobre el techo es
excelente para resolver los servicios
técnicos pero es muy perjudicial para el
aislamiento acústico. Esta cámara de aire
sobre el techo provee una ruta clara por
donde el sonido puede pasar a través de
una sala a la otra. Es por esto que es
importante que las paredes estén
construidas a altura completa, dividiendo
cada sala. Ocasionalmente, utilizando un
panel plástico acústico en el techo puede
mejorar la situación del aislamiento sonoro
sin modificar las ventajas del techo falso.
Otras rutas de transmisión que el
diseñador debe considerar son los ductos
de ventilación y eléctricos dentro de las
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paredes, pasando de una sala a la otra. Para
mejorar esta situación se pueden tratarse
con sistemas atenuadores o rellenados con
arena o lana de vidrio cuidando de que
queden completamente sellados. Las
estructuras montantes de las paredes
usualmente de metal o concreto, son
grandes transmisores mecánicos por lo que
pueden ocasionar conexión mecánica entre
estructuras donde se intenta realizar un
sistema desacoplado.
3. METODOLOGÍA
Las mediciones se llevaron a cabo
según el estándar internacional ISO 16283-
1, el cual próximamente remplazará al
estándar ISO 140-4. Este estándar describe
los procedimientos para mediciones de
campo, de aislación sonora dentro de
edificios. Las mediciones de aislación
acústica descritas anteriormente en las
normas ISO 140-4, y 140-7 fueron
destinadas en primer lugar a mediciones en
donde el campo sonoro deba ser
considerado difuso y no explicitan si los
operadores pueden encontrarse dentro del
recinto durante las mediciones. La norma
ISO 16283-1 difiere de las normas ISO
140-4, y -7 en cuanto a que la misma se
aplica a recintos en los cuales el campo
sonoro no sea necesariamente difuso;
además, aclara de qué forma los
operadores pueden medir el campo sonoro
utilizando micrófonos o sonómetros de
mano e incluye información adicional que
se encontraba previamente en la norma
ISO 140-14.
Para determinar la aislación sonora
aérea entre dos recintos, la norma requiere
que uno de los recintos sea receptor y que
el otro sea emisor de señal sonora (el de
mayor volumen). Las mediciones deben
incluir niveles de presión sonora en ambos
recintos con la fuente de señal emitiendo,
mediciones de ruido de fondo y de tiempo
de reverberación en la sala receptora. A
partir de esto se definen dos
procedimientos: el estándar y el de baja
frecuencia. Éste último se debe evaluar en
el caso de querer considerar las bandas de
tercio de octava en 50, 63 y 80 Hz cuando
el volumen de la sala receptora es menor
de 25 m3. En este caso, se aplicó
únicamente el procedimiento estándar ya
que las condiciones de medición dadas así
lo dispusieron.
El procedimiento estándar hace
referencia a la utilización de: un micrófono
fijo o un micrófono de mano moviéndose
de una posición a otra, un arreglo de
micrófonos fijos, un mecanismo de
continuo movimiento o un micrófono de
escaneo manual. Estas mediciones deben
ser tomadas en la zona central de la
habitación en posiciones lejanas a las
paredes. Diferentes aproximaciones son
descriptas para determinar la presión
sonora, de manera que el usuario pueda
elegir el método más adecuado. La
consideración principal para la sala de
fuente radica en la protección auditiva que
debe usar el operador humano; en cambio
para la sala receptora, subyace en
minimizar el efecto del mismo sobre el
ruido de fondo ya sea tanto ocasionándolo
él mismo como monitoreando posibles
ruidos externos intermitentes que puedan
aparecer durante la medición.
El campo sonoro en la mayoría de los
recintos rara vez se aproximará a un campo
difuso a lo largo del rango de frecuencias
de interés de esta norma (entre 50 y 5000
Hz). Los procedimientos definidos por la
ISO 16283-1 por lo tanto, permiten la
realización de las mediciones sin tener
conocimiento sobre la difusividad del
campo sonoro de análisis y es debido a
esto que no es necesario la modificación
del mismo utilizando difusores o
mobiliario adicional en cualquiera de los
recintos. En caso de requerir que las
mediciones sean comparables con
resultados obtenidos en laboratorios, con la
introducción de tres difusores de un área
de 1m2 es usualmente suficiente.
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3.1 PROCEDIMIENTO ESTÁNDAR
Como mencionamos anteriormente, se
utilizan mediciones de presión sonora para
determinar el nivel sonoro promedio en la
zona central de los recintos receptores y
emisores. El estímulo sonoro utilizado será
generado dentro del recinto emisor
utilizando parlantes en al menos dos
posiciones del recinto. El nivel de presión
sonora emitido por la fuente deberá ser lo
suficientemente alto en el recinto receptor
como para encontrarse significativamente
por encima del ruido de fondo. La señal de
prueba debe ser estacionaria durante la
medición y debe poseer un espectro plano
a lo largo de las frecuencias de interés. Se
recomienda el uso de ruido blanco o rosa
debido a sus características
determinísticas.
Las distancias entre superficies del
recinto y el parlante deberá ser de por lo
menos 0.5 m y a 1 m por lo menos de la
superficie que separa ambos recintos. Esta
distancia se considera desde la superficie
en cuestión hasta el centro geométrico del
parlante utilizado. Las diferentes
posiciones de parlantes no deberán estar
contenidas en planos paralelos a las
superficies del recinto y la distancia entre
las mismas deberá ser de 0.7 m por lo
menos. De todos los métodos descritos en
la norma, sólo se considerarán en este caso
dos: el método mediante micrófonos fijos y
mediante escaneo o mapeo manual.
3.1.1 USO DE MICRÓFONOS FIJOS
Este método considera el uso de
micrófonos fijos a un trípode y el operador
se puede encontrar dentro o fuera del
recinto durante la medición. El número de
mediciones deberá ser por lo menos 5
(cinco) en cada recinto. Estas posiciones
deberán encontrarse distribuidas a lo largo
del mismo. En el caso de utilizarse un
parlante único, las posiciones no deberán
estar contenidas en un mismo plano
relativo a alguna de las superficies del
recinto y las mismas no podrán formar
ningún tipo de grilla regular espacialmente.
3.1.2 ESCANEO MANUAL
En caso de usarse este método, se debe
definir una trayectoria de escaneo que
podrá ser un círculo, una hélice, un
semicilindro o tres semicírculos. En caso
de no contar con el suficiente espacio se
preferirá el uso de este último. Se podrán
utilizar distintas trayectorias en cada
recinto. Estas trayectorias se pueden
observar en la Fig. 1. En este caso
particular se prefirió arbitrariamente el uso
de la trayectoria semicilíndrica.
Para utilizar esta trayectoria, se requiere
el uso de una vara de entre 0,3 y 0,9 m de
extensión para colocar el micrófono.
Figura 1. Trayectorias para el escaneo
manual: 1) Circular. 2) Helicoidal. 3)
Semicilíndrica. 4) Tres semicírculos.
La trayectoria comienza a 0,5 m del
piso de distancia, a aproximadamente 90º
hacia un costado. Acto seguido, se le
imprime a la vara un movimiento
semicircular paralelo al piso cubriendo
220º aproximadamente. El movimiento
continúa verticalmente en línea recta hasta
que el micrófono se encuentre a 0,5 m del
techo y una vez que se encuentra allí, se
escanea espacialmente en semicírculo en
dirección opuesta 220º y luego se
desciende verticalmente para alcanzar el
punto de origen de la trayectoria. Durante
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las secciones circulares de movimiento se
requiere que el operador logre una
velocidad angular constante. La máxima
velocidad angular permitida es de
aproximadamente 20º por segundo y una
máxima velocidad lineal de 0,25 m/s para
los tramos verticales.
El número de mediciones mínimas
mediante este método es 1 (una) por cada
posición de fuente, en el caso de utilizar
una única fuente sonora, como fue el caso
en la presente medición. Esto arrojaría un
total de 4 (cuatro) escaneos manuales para
el caso de 2 posiciones de fuente: 2
escaneos en el recinto receptor y 2 en el
recinto emisor. Sin embargo, la norma
prevé la utilización de una única medición
en cada recinto para el caso de recintos
cuya superficie del piso sea menor a 50 m2.
En este caso sería necesario únicamente 2
mediciones o escaneos manuales, además
de una medición adicional de ruido de
fondo en el recinto receptor. La tabla 1
resume la cantidad de posiciones de
micrófonos/fuente a utilizar según las
condiciones de medición.
Tabla 1. Resumen de las posiciones de
micrófonos/fuentes sonoras según la ISO
16283-1
3.1 PROCEDIMIENTO ESTÁNDAR
(CONTINUACIÓN)
En cuanto a las distancias mínimas
entre micrófonos, se establece lo siguiente,
en la medida de lo posible:
a) 0,7 m entre posiciones de
micrófonos fijas.
b) 0,5 m entre posiciones de
micrófono y superficies del
recinto.
c) 1 m entre posiciones de micrófono
y posiciones de fuente sonora.
Los tiempo de promediación o de
integración en cada posición de micrófono
fija asimismo, deberán ser de por lo menos
6 s para el rango de frecuencias entre 100
Hz y 400 Hz . Para el rango entre 500 Hz y
5000 Hz, el mismo no podrá ser menor a 4
s. Si consideramos el rango extendido en
baja frecuencia, entre 50 Hz a 80 Hz, el
tiempo de promediación deberá superar los
15 s. Para el caso de las posiciones de
escaneo manual, los tiempos de integración
serán más elevados: 30 s para las
frecuencias de interés entre 100 Hz y 5000
Hz y por lo menos 60 s para la banda
extendida entre 50 Hz y 80 Hz. Además el
tiempo de integración deberá cubrir un
número entero de trayectorias de
micrófono.
Los resultados obtenidos por cada
micrófono estarán dados por niveles de
presión sonora (dB) y deberán ser
promediados energéticamente según la
siguiente fórmula:
∑
(6)
siendo L1,L2,…,Ln el nivel de presión
sonora a n posiciones diferentes en el
espacio.
4. MEDICIÓN Y RESULTADOS
4.1 RECINTOS
A través de este trabajo, se logró medir
la transmisión sonora directa e indirecta
entre dos aulas de la Universidad Tres de
Febrero (UNTREF), localizada en el
Anexo de la misma. Al tratarse de aulas, el
contenido de las mismas fue una
determinada cantidad de pupitres, así como
un pizarrón en cada aula y una mesa
utilizada por los profesores (Fig. 2).
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Figura 2. Detalles internos del recinto emisor.
Las dimensiones medidas de ambos
recintos se pueden observar en la Figura 3.
Como vemos, la sala emisora presenta un
volumen de aproximadamente 94,5 m3,
con una superficie de suelo de 31,5 m2,
mientras que la sala receptora presenta un
volumen de 67,56 m3 y una superficie total
de piso de 22,52 m2. La superficie del
elemento separador se estimó en 18,21 m2.
Todas estas dimensiones fueron medidas
mediante un distanciómetro laser Bosch
GLR225.
Figura 3. Dimensiones de sala emisora y
receptora
4.1.1 ANALISIS MODAL
Con el fin de entender mejor el campo
sonoro presente en las salas y su posterior
interpretación de resultados, se motivó el
análisis de una simulación modal del
recinto emisor. En la Figura 4 podemos
observar como los modos con mayor
cantidad de energía se presentan
dominados por el largo de la sala. En este
caso vemos una preponderancia en 28Hz y
sus armónicos, los cuales también
interactúan también con los modos
dominados por el alto de la sala. Por lo
tanto, durante las mediciones el contenido
energético sufrió variaciones,
especialmente en bajas frecuencias a partir
de 28 Hz a lo largo del espacio del recinto.
Figura 4. Análisis espectral de los modos de
la sala emisora. Largo; Ancho; Alto;
Tangencial Largo/Alto; Tangencial
Ancho/Alto; Oblicuo.
4.1.2 PROBLEMAS DE
AISLAMIENTO PARTICULAR
Fue preciso analizar el sistema de
aislación de tabiques mediante la completa
inspección de sus detalles constructivos. Es
por esto que se pretende demarcar las
posibles debilidades del sistema que fueron
encontradas al inspeccionar la sala.
4.1.3 TECHO SUSPENDIDO
El tabique separador entre ambas salas
no fue completamente construido desde la
losa hasta el techo de hormigón. El mismo
se alza sólo hasta un techo de PVC
construido con el fin de facilitar los
conexionados eléctricos y de servicio de
las distintas salas. De esta manera, el
sonido incidente sobre dicho techo es
transmitido por el mismo hacia la otra la
otra sala sin ninguna barrera más que el
propio techo. En estos términos es posible
identificar la pérdida de transmisión (TL)
del material con el fin de evaluar su
efectividad en la solución de aislamiento
acústico. La Fig. 5 nos muestra una
simulación por software de los valores de
TL del cielorraso en función de la
frecuencia. Estos valores fueron tenidos en
cuenta a la hora de analizar la pérdida de
transmisión total de un recinto hacia el otro
por las razones mencionadas.
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Figura 5. Pérdida de transmisión del techo
suspendido.
4.1.4 PUERTAS
El tipo de puerta presente en ambas
salas es de tipo estándar con apertura doble
y no posee tratamiento acústico alguno. No
posee ningún tipo de sistema particular de
sellamiento de burletes para impedir el
contacto acústico y la materialidad de la
misma es madera de baja densidad.
Figura 6. Detalle lejano del tipo de puertas
utilizado en los recintos.
La posición de la puerta presente en
ambas salas es próxima al tabique
separador, con lo cual impactará
significativamente sobre la calidad de
aislamiento del sistema.
4.1.5 INSTALACIÓN ELÉCTRICA
La instalación eléctrica de los recintos
es compartida en el conexionado interno a
la pared divisoria analizada. De esta
manera es posible identificar a los mismos
como puentes acústicos ya que han sido
colocados en simetría en ambas salas,
encontrándose en exactamente en la misma
posición y debilitando de esta manera el
aislamiento acústico. La Fig. 7 muestra
ejemplos de conexionado acústicamente
eficientes que facilitan la pérdida de
transmisión de energía sonora entre un
recinto y otro.
Figura 7 – Correcto posicionamiento de
enchufes eléctricos de pared.
4.1.6 TABIQUE SEPARADOR
El tabique lindante analizado fue
construido en obra seca con el sistema de
perfilería liviano. El mismo refiere a la
utilización de un sistema acústico de dos
placas de yeso con un espacio de aire
entremedio soportado por perfiles de metal
de tipo zinc. Es de notar que la
construcción no es homogénea ya que
también atraviesan vigas y tabiques de
obra húmeda pertenecientes a una
construcción anterior. Sacando de lado
dichas irregularidades en la Fig. 8 se
muestra un ensayo realizado por la firma
“Durlock” para un tabique de estas
características. Se esperarán por lo tanto,
valores de aislación similares obtenidos
mediante la medición.
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Figura 8. Índice de reducción sonora estimado
para el tipo de configuración del tabique
separador del sistema medido.
4.2 TIEMPO DE REVERBERACIÓN Y
ÁREA DE ABSORCIÓN EQUIVA-
LENTE
El tiempo de reverberación, según la
norma ISO 16283-1 deberá ser medido de
acuerdo a lo expuesto por la ISO 3382-2
[4]. Como esta norma no se encontró
disponible al momento de la medición, se
tuvo en cuenta lo referido a la norma ISO
354 [5]. La evaluación del tiempo de
reverberación a partir de las respuestas al
impulso de la sala se deberá considerar a
partir de una caída de 5 dB por debajo del
nivel de presión sonora inicial. El rango de
evaluación a partir de esta caída deberá ser
preferentemente de 20 dB, por lo tanto, se
tomaron en cuenta las estimaciones de T20
obtenidas a partir de las respuestas al
impulso.
Figura 9. Posiciones de micrófono y fuente
sonora durante las mediciones de T20 en la sala
receptora.
Los operadores no se encontraron
presentes dentro del recinto durante las
mediciones. Estas mediciones solamente se
realizaron en el recinto receptor y fueron
necesarias para obtener los valores de
diferencia de niveles normalizada (Dn) y
diferencia de niveles estandarizada (DnT).
Se utilizó el método de respuesta al
impulso integrada, el cual requirió la
utilización de 6 (seis) posiciones fijas de
micrófono como mínimo y una posición de
fuente sonora. La fuente sonora debió ser
omnidireccional y se respetaron las
distancias establecidas por la ISO 354, a
saber:
1,5 m entre posiciones de
micrófonos.
2 m entre micrófonos y
posiciones de fuente sonora.
1 m entre micrófonos y
superficies del recinto.
En la Fig. 9 se pueden observar las
posiciones de fuente sonora y micrófono
dentro del recinto. La fuente utilizada se
trató de un dodecaedro Outline Globe
Source Radiator (con su respectivo
Subwoofer) y los micrófonos utilizados
para medir fueron micrófonos de medición
DPA 4007. Se utilizaron tres micrófonos
de éstos en simultáneo, con lo cual la
medición se realizó en dos etapas. Como
señal de prueba se utilizó un barrido
senoidal („log sine sweep‟) desde 20 Hz
hasta 10 kHz, con una duración de 40 s. El
mismo se generó mediante el software
Aurora 4.3; se grabaron las señales de
prueba en cada posición y luego se
convolucionaron con el filtro inverso de la
señal para la obtención de las respuestas al
impulso. Asimismo, se calculó la
desviación estándar del T20 según la
siguiente fórmula especificada en la norma
ISO 354:
√
(7)
siendo la desviación estándar
de T20; T el tiempo de reverberación
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medido; f la frecuencia central de la
banda de tercio de octava de interés y
N el número de respuesta al impulso
evaluadas para esa banda.
El área de absorción equivalente fue
calculada a partir del tiempo de
reverberación según la fórmula de
Sabine:
(8)
siendo V el volumen del recinto y T el
tiempo de reverberación. Los
resultados obtenidos se pueden
observar en la Tabla 2. En la Fig. 10 se
muestran a su vez los valores de T20
con su respectiva incertidumbre
expandida. La misma fue calculada
tomando un intervalo de confianza de
95% de los datos.
Frecuencia (Hz) T20 (s) A (m2)
50 4,52 ± 0,12 2,47
63 4,33 ± 0,1 2,58
80 3,7 ± 0,08 3,02
100 3,45 ± 0,06 3,24
125 3,15 ± 0,05 3,55
160 2,98 ± 0,04 3,74
200 1,66 ± 0,03 6,74
250 1,26 ± 0,02 8,84
315 0,95 ± 0,02 11,78
400 0,99 ± 0,02 11,34
500 0,81 ± 0,01 13,82
630 0,75 ± 0,01 14,96
800 0,66 ± 0,01 17,01
1000 0,63 ± 0,01 17,82
1250 0,64 ± 0,00 17,54
1600 0,64 ± 0,00 17,50
2000 0,72 ± 0,00 15,55
2500 0,77 ± 0,00 14,54
3150 0,79 ± 0,00 14,11
4000 0,77 ± 0,00 14,44
5000 0,72 ± 0,00 15,48 Tabla 2. Tiempos de reverberación y área de
absorción equivalente para el recinto receptor.
Figura 10. Tiempo de reverberación medido
con su respectiva incertidumbre expandida,
4.3 NIVELES DE PRESIÓN SONORA
Se midieron los niveles de presión
sonora tanto en la sala receptora como en
la emisora, utilizando cinco posiciones de
micrófono y dos posiciones de fuente. Para
ello, se utilizaron cinco sonómetros
Svantek 959 tipo I en simultáneo en cada
caso. Los mismos fueron calibrados antes
y después de las mediciones para
corroborar que las variaciones de los
instrumentos no fueran grandes a lo largo
del tiempo que duró la medición. Los
factores de calibración se pueden observar
en la Tabla 3. La calibración se realizó con
un calibrador Svantek SV30A tipo I, el
cual emite una señal de 1 kHz a 114 dB
(valor normalizado de calibración). Como
se observa, la variación máxima durante el
tiempo de medición fue de 0,13 dB, con lo
cual los valores entregados por el
instrumental contaron con un gran nivel de
precisión a lo largo del tiempo.
Sonómetro Inicio (dB) Fin (dB)
1 0,38 0,25
2 0,64 0,67
3 0,84 0,9
4 0,25 0,31
5 -0,47 -0,51 Tabla 3. Factores de calibración
Se colocaron todos los sonómetros
fuera de los recintos a medir ya que se
utilizaron cables de extensión para
centralizar la operación del instrumental en
un punto (Fig. 11). Se debió compensar la
respuesta de los cables utilizando filtros de
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
11
compensación elaborados por el propio
fabricante del instrumento. Las mediciones
realizadas se configuraron utilizando un
tiempo de integración „Slow‟ y una
ponderación en frecuencia „Z‟ (sin ningún
tipo de filtro asociado).
Figura 11. Configuración de los sonómetros
utilizando los cables de extensión.
Se midió el nivel equivalente de presión
sonora (LEQ) en cada punto del espacio,
con una duración de 20 s para el caso de
micrófonos fijos y 90 s para el caso de
escaneo manual. Se respetaron las
distancias mínimas establecidas por la
norma ISO 16283-1 previamente
mencionadas y se tomaron en cuenta las
recomendaciones de la norma para una
distribución espacial óptima a lo largo de
los recintos. En el Anexo D de la misma,
se encuentran variados ejemplos de
posicionamiento tanto de fuentes sonoras
como de micrófonos para el caso de
mediciones horizontales. Se tomó como
referencia uno de ellos, especificado en la
Fig. 12 debido a las similitudes en la
proporción de salas con respecto al caso
aplicado.
Figura 12. Ejemplo de posicionamiento
espacial recomendado por la ISO 16283-1 para
mediciones horizontales.
Se utilizó la misma fuente
omnidireccional que en el caso de la
medición de tiempo de reverberación, y se
colocó en dos posiciones distintas, cerca de
las esquinas opuestas al tabique separador,
tal como recomienda la norma para excitar
las resonancias de sala y obtener mayor
precisión en bajas frecuencias. Esta
recomendación no es menor y se debe
notar que aparece de forma novedosa en la
norma ISO 16283-1; su predecesora la
norma ISO 140-4 no hace mención a esto,
sino que recomienda únicamente aumentar
el número de posiciones de fuente para
mejorar la precisión en baja frecuencia.
Como señal de prueba en este caso se
utilizó ruido rosa, generado internamente
por la fuente a un nivel perceptualmente
alejado del ruido de fondo. El generador se
encendió y apagó remotamente mediante el
control remoto de la fuente, ya que los
niveles de presión dentro del recinto
emisor fueron muy elevados.
Se respetaron las distancias mínimas
acorde a lo establecido en la sección 7 de
la norma, tanto para las posiciones de
micrófono fijas como para las posiciones
de escaneo manual. Las Figs. 13-14
muestran en detalle las ubicaciones tanto
para el recinto emisor como para el recinto
receptor.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
12
Figura 13. Posiciones de medición de nivel
de presión sonora para la sala emisora.
Figura 14. Posiciones de medición de nivel de
presión sonora para la sala receptora.
Se midió en el recinto emisor con la
fuente encendida y luego en el recinto
receptor tanto con la fuente encendida
como apagada para verificar el ruido de
fondo y realizar las correcciones
pertinentes. Luego se promediaron
espacialmente los valores obtenidos, por
bandas de tercios de octava desde 50 Hz
hasta 5000 Hz. Los promedios obtenidos
se pueden observar en las Tablas 4 y 5,
para los dos métodos utilizados
(micrófonos fijos y escaneo manual).
Hz Emisora Receptora RF ∆ RF
50 97,9 73,9 41,2 32,6
63 104,0 79,6 50,6 29,0
80 100,8 74,3 50,9 23,4
100 98,7 72,7 37,3 35,3
125 100,7 70,5 33,6 36,9
160 99,0 67,2 36,8 30,4
200 94,8 62,2 37,7 24,5
250 95,3 62,2 32,3 29,9
315 96,6 60,7 31,2 29,5
400 94,3 57,0 31,7 25,3
500 92,6 54,4 26,5 27,8
630 90,6 49,8 22,7 27,0
800 90,3 47,4 20,8 26,6
1000 90,8 45,7 17,8 27,8
1250 91,2 44,9 19,7 25,1
1600 90,8 44,0 16,7 27,3
2000 89,7 42,5 16,5 26,0
2500 89,0 41,4 20,0 21,4
3150 87,3 40,7 20,3 20,3
4000 85,9 38,7 18,2 20,5
5000 85,5 36,9 19,4 17,5 Tabla 4. Promedios espaciales de nivel de
presión sonora para el método de micrófonos
fijos.
Como se puede observar, en ambos
casos la diferencia entre el nivel de presión
sonora del recinto receptor y su ruido de
fondo es mayor a 10 dB, con lo cual no se
aplicaron correcciones de ruido de fondo a
los valores, según lo estipulado en la
sección 9 de la norma. La incertidumbre de
las mediciones se debió haber determinado
según lo establecido en la norma ISO
12999-1 [6], pero la misma no se
encontraba disponible al momento de la
medición, con lo cual no se pudo
determinar la incertidumbre. Esto
constituye otra diferencia relevante con
respecto a la norma ISO 140-4, la cual se
remite a la norma ISO 140-2 [7] para
proporcionar una repetibilidad satisfactoria
de las pruebas y mediciones.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
13
F Emisora Receptora RF ∆ RF
50 101,1 77,9 39,5 38,4
63 109,9 83,5 38,5 45,0
80 105,5 77,1 41,4 35,7
100 101,3 72,8 38,8 34,0
125 98,2 69,8 33,4 36,4
160 95,3 66,8 36,1 30,7
200 92,8 61,2 35,5 25,7
250 94,5 60,8 32,6 28,2
315 95,2 60,7 32,9 27,8
400 93,6 57,3 33,6 23,7
500 92,9 54,9 31,5 23,4
630 90,1 50,0 25,6 24,4
800 89,9 47,7 27,6 20,1
1000 90,3 46,6 26,9 19,7
1250 90,9 45,7 22,7 23,0
1600 90,4 45,4 21,7 23,7
2000 89,1 43,5 21,5 22,0
2500 88,1 42,6 22,4 20,2
3150 86,3 41,6 23,1 18,5
4000 84,7 39,5 21,9 17,6
5000 84,4 37,8 27,1 10,7 Tabla 5. Promedios espaciales de nivel de
presión sonora para el método de escaneo
manual.
Figura 15. Medición de nivel de presión sonora
en la sala emisora.
Figura 16. Medición en la sala receptora
utilizando el método de escaneo manual.
Figura 17. Detalle del elemento separador,
visto desde el recinto emisor.
4.4 CÁLCULO DE ÍNDICES DE
PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN
Dentro de la norma se definen varios
conceptos relativos a las mediciones que
permiten caracterizar la transmisión del
sistema.
Diferencia de niveles, D: es la
diferencia, en decibelios, del promedio
espacial-temporal de los niveles de presión
sonora producidos en los dos recintos por
una o varias fuentes de ruido situadas en
uno de ellos:
(9)
siendo L1 el nivel de presión acústica
medio en el recinto emisor y L2 el nivel de
presión acústica medio en el recinto
receptor.
Diferencia de niveles normalizada,
Dn:es la diferencia de niveles, en
decibelios, correspondiente a un área de
absorción de referencia en el recinto
receptor:
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
14
(10)
siendo D la diferencia de niveles, en
decibelios; A el área de absorción
equivalente del recinto receptor, en metros
cuadrados; y A0 el área de absorción de
referencia, en metros cuadrados (para
recintos en viviendas o recintos de tamaño
comparable se toma A0= 10 m2).
Diferencia de niveles estandarizada,
DnT: es la diferencia de niveles, en
decibelios, correspondiente a un valor de
referencia de tiempo de reverberación en el
recinto receptor:
(11)
siendo D la diferencia de niveles, T el
tiempo de reverberación en el recinto
receptor y T0 el tiempo de reverberación de
referencia (para viviendas, T0=0,5 s).
Índice de reducción sonora aparente,
R’: es diez veces el logaritmo decimal del
cociente entre la potencia acústica W1
incidente sobre la pared de ensayo y la
potencia acústica total transmitida al
recinto receptor si, además de la potencia
sonora W2 transmitida a través del
elemento separador, es significativa la
potencia sonora W3 transmitida a través de
elementos laterales o de otros
componentes, se expresa en decibelios
como:
(12)
En general, la potencia acústica transmitida
al recinto receptor consta de la suma de
varios componentes. Este índice se puede
evaluar como:
(13)
siendo S la superficie de la partición
común, en metros cuadrados; y A el área
de absorción equivalente del recinto
receptor, en metros cuadrados. R‟ se puede
utilizar para la comparación de mediciones
in situ con mediciones de laboratorio del
índice de reducción sonora R (definido en
la norma ISO 140-2). Cabe destacar que
cuando R‟ se determina en un rango
extendido de baja frecuencia (bandas de
tercios de octava de 50 Hz, 63 Hz y 80 Hz)
la Ecuación 12 puede no adecuarse a la
realidad y ser inexacta. Además, en el
índice de reducción sonora aparente R‟, la
potencia sonora transmitida al recinto
receptor está relacionada con la potencia
sonora incidente sobre el elemento
constructivo común, con independencia de
las condiciones reales de transmisión. El
índice de reducción sonora aparente R‟ es
independiente de la dirección medida entre
los dos recintos, si los campos acústicos
son difusos en ambos recintos.
Las Tablas 6 y 7 muestran los valores
obtenidos por bandas de tercios de octava
para los dos métodos utilizados: el método
de micrófonos fijos y el de escaneo
manual, según las ecuaciones
anteriormente descritas.
Hz Dn DnT R'
50 30,1 33,6 32,9
63 30,3 33,8 33,0
80 31,7 35,2 34,5
100 30,9 34,4 33,7
125 34,8 38,2 37,5
160 36,0 39,5 38,8
200 34,3 37,8 37,1
250 33,6 37,1 36,3
315 35,2 38,7 37,9
400 36,7 40,2 39,5
500 36,8 40,3 39,6
630 39,1 42,6 41,8
800 40,5 44,0 43,3
1000 42,7 46,2 45,4
1250 43,9 47,4 46,7
1600 44,4 47,9 47,1
2000 45,2 48,7 48,0
2500 46,0 49,5 48,7
3150 45,1 48,6 47,9
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
15
4000 45,6 49,1 48,4
5000 46,6 50,1 49,4 Tabla 6. Índices de pérdida de transmisión
obtenidos para el método de micrófonos fijos.
Figura 18. Índices de pérdida de transmisión
obtenidos para el método de micrófonos fijos.
En las Figs. 18 y 19 podemos observar
la misma información de forma gráfica y
podemos constatar una similitud con las
curvas teóricas de TL definidas
ampliamente en la literatura del tema. Se
observa además una diferencia de
aproximadamente 20 dB con respecto a los
extremos de las frecuencias de interés
analizadas, lo cual nos demuestra la
dificultad que se presenta en estos sistemas
para aislar el contenido en bajas
frecuencias.
Hz Dn DnT R'
50 29,3 32,8 32,1
63 32,3 35,8 35,1
80 33,5 37,0 36,3
100 33,4 36,9 36,1
125 32,9 36,4 35,7
160 32,8 36,3 35,5
200 33,3 36,8 36,1
250 34,2 37,7 37,0
315 33,8 37,3 36,5
400 35,8 39,2 38,5
500 36,6 40,1 39,3
630 38,3 41,8 41,0
800 40,0 43,4 42,7
1000 41,2 44,7 43,9
1250 42,7 46,2 45,5
1600 42,6 46,1 45,4
2000 43,7 47,2 46,5
2500 43,9 47,4 46,7
3150 43,2 46,6 45,9
4000 43,6 47,1 46,3
5000 44,7 48,2 47,4 Tabla 7. Índices de pérdida de transmisión
obtenidos para el método de escaneo manual.
Figura 19. Índices de pérdida de transmisión
obtenidos para el método de escaneo manual.
En pos de comparar la precisión del
método de escaneo manual, el cual posee
la ventaja de consumir mucho menos
tiempo, con el método tradicional de
medición mediante micrófonos fijos, se
examinó la variación porcentual del índice
de reducción sonora aparente R‟ tomando
este último como valor de referencia. Los
resultados se pueden observar en la Tabla
8.
Hz R' (fijo) R' (manual) ∆%
50 32,9 32,1 2,48
63 33,0 35,1 6,24
80 34,5 36,3 5,28
100 33,7 36,1 7,34
125 37,5 35,7 4,84
160 38,8 35,5 8,27
200 37,1 36,1 2,67
250 36,3 37,0 1,79
315 37,9 36,5 3,65
400 39,5 38,5 2,49
500 39,6 39,3 0,56
630 41,8 41,0 1,82
800 43,3 42,7 1,37
1000 45,4 43,9 3,29
1250 46,7 45,5 2,61
1600 47,1 45,4 3,73
2000 48,0 46,5 3,13
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
16
2500 48,7 46,7 4,21
3150 47,9 45,9 4,11
4000 48,4 46,3 4,16
5000 49,4 47,4 3,90 Tabla 8. Análisis comparativo entre el método
de micrófonos fijos y de escaneo manual sobre
el índice de reducción sonora aparente R‟.
Como vemos, las variaciones en
ningún caso exceden el 10 %, con lo cual
podemos hablar de una estimación
medianamente precisa a la hora de realizar
mediciones utilizando escaneos manuales.
Las mayores diferencias porcentuales se
encuentran en bajas frecuencias, y se
pueden atribuir a la falta de soporte modal
de los recintos y la baja difusión del campo
sonoro. En frecuencias medias-altas, por
encima de 2000 Hz, también contamos con
mayor variación porcentual, la cual puede
deberse principalmente a la influencia del
operador durante la medición y a las
pequeñas imprecisiones en la trayectoria
estipulada del micrófono. Cabe destacar
que esta medición de escaneo manual fue
realizada mediante una única trayectoria de
tipo semicilíndrica, con lo cual resta lugar
para futuras investigaciones y
comparaciones de los métodos mediante
otras trayectorias y con una cantidad
mayor de mediciones.
Posteriormente, y de acuerdo a lo
establecido en la normativa ISO 717-1 [8],
se obtuvieron las magnitudes globales R‟w,
Dn,w y DnT,w para cada caso. Para lograr
esto se compararon los valores obtenidos
con valores de referencia en el rango de
100 Hz a 3150 Hz (Fig. 20).
Figura 20. Valores de la curva de referencia
para aislamiento a ruido aéreo.
Esta comparación consistió en
desplazar la curva de referencia en saltos
de 1 dB hacia la curva medida hasta que la
suma de las desviaciones desfavorables sea
lo mayor posible pero no mayor que 32 dB
(para mediciones en bandas de tercios de
octava como en este caso). Se produce una
desviación desfavorable en una
determinada frecuencia cuando el resultado
de las mediciones es inferior al valor de
referencia. Solo deben considerarse las
desviaciones desfavorables. El valor, en
decibelios, de la curva de referencia a 500
Hz, después del desplazamiento, de
acuerdo con este procedimiento constituye
la magnitud global R‟w, Dn,w o DnT,w según
corresponda. Asimismo, basándose en la
normativa ASTM E413 [9], se calculó la
magnitud global STC para el índice de
reducción sonora aparente R‟ mediante un
procedimiento similar al definido en la
norma ISO 717-1 con la diferencia de que
el método de comparación difiere
ligeramente. En este caso, se debe en
primer medida aproximar los valores de
pérdida de transmisión al entero más
próximo y luego comparar con la misma
curva de referencia pero entre 125 Hz y
4000 Hz. Se debe desplazar la curva de
referencia en pasos de 1 dB teniendo en
cuenta que la curva de TL nunca deberá
llegar a 8 dB por encima de la curva de
referencia y que además, la suma de
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
17
desviaciones favorables no puede superar
los 32 dB (para el análisis en bandas de
tercios de octava). Una vez se cumpla el
criterio, el valor de la curva de referencia a
500 Hz representará el valor único STC.
Las Tablas 9 y 10 muestran los valores
globales calculados mediante ambos
métodos de medición. Los valores globales
asociados al escaneo manual son
ligeramente menores, y esto se debe
principalmente a que estas mediciones
arrojaron valores menores de índices de
pérdida de transmisión, según lo
corroborado en la Tabla 8. Sin embargo, la
máxima diferencia en cuanto a estos
valores globales es de 2 dB, con lo cual se
sostiene que el método de escaneo manual
posee una buena eficacia para realizar
medidas aproximadas en tiempos de
medición acotados.
Valores Globales (dB)
Dn,w 42
DnT,w 45
R'w 45
STC 44
Tabla 9. Valores globales obtenidos para el
método de micrófonos fijos.
Valores Globales (dB)
Dn,w 41
DnT,w 44
R'w 43
STC 43
Tabla 10. Valores globales obtenidos para el
método de escaneo manual.
Se calcularon también los términos de
adaptación espectral (en rango extendido)
solamente para el caso de microfoneo fijo,
según la norma ISO 717-1. Estos términos
se calcularon utilizando los espectros
sonoros especificados en la Figura 21.
Figura 21. Espectros de nivel sonoro para
calcular los términos de adaptación espectral.
Los términos de adaptación espectral
Cj, en decibelios, fueron calculados
mediante la ecuación:
(14)
siendo j el índice de los espectros sonoros
nº 1 y 2; Xw el valor del índice global
calculado a partir de los valores R‟, Dn y
DnT; XAj se calcula según la ecuación:
∑
(15)
siendo i el índice para las bandas de tercio
de octava de 100 Hz a 3150 Hz; Lij los
niveles a la frecuencia i para el espectro j;
y Xi el valor de R‟, Dn o DnT a la
frecuencia de medida i dada una precisión
de 0,1 dB.
Los términos de adaptación espectral se
deberán calcular con una precisión de 0,1
dB y redondearse al valor entero más
próximo. Deben identificarse de acuerdo al
espectro usado como sigue:
C cuando se calcule con el espectro nº1
(ruido rosa ponderado A).
Ctr cuando se calcule con el espectro nº2
(ruido de tráfico urbano ponderado A).
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
18
Los valores obtenidos para la presente
medición se ven expresados en la Tabla 11.
R' Dn DnT
C -1 -1 0
Ctr -3 -3 -2
C50-3150 -1 -1 0
Ctr,50-3150 -3 -3 -3
C50-5000 0 0 0
Ctr,50-5000 -3 -3 -3
C100-5000 0 0 0
Ctr,100-5000 -3 -3 -2 Tabla 10. Términos de adaptación espectral
calculados para el método de micrófonos fijos.
En el Anexo del presente trabajo se
encuentran presentes las hojas de datos
conteniendo la información completa,
estandarizada y ordenada para cada índice
calculado utilizando el método de
micrófonos fijos.
4.5 TRANSMISION INDIRECTA POR
FLANCOS
Se determinó la transmisión indirecta
por flancos según lo establecido en el
Anexo C de la norma ISO 140-4. La
misma establece que se pueden estudiar las
transmisiones indirectas midiendo los
niveles de velocidad superficial medios del
elemento constructivo separador y de las
superficies adyacentes en el recinto
receptor. El nivel de vibración superficial
medio Lv de cada superficie se puede
establecer como:
(
) (16)
siendo v1,v2,…,vn los valores rms de las
velocidades de vibración normales a la
superficie en n posiciones diferentes sobre
la muestra; y v0 la velocidad de vibración
de referencia (v0=10-9
m/s). Según esta
norma, el transductor de vibración
utilizado debería estar bien unido a la
superficie, y su impedancia de masa
debería ser suficientemente pequeña
comparada con la impedancia puntual de la
superficie.
Para llevar esta medición a cabo, se
utilizaron tres acelerómetros en simultáneo
colocados en cada superficie al momento
de la medición, conectados mediante los
cables de extensión a los sonómetros
Svantek 959, y excitados mediante ruido
rosa a través de un dodecaedro localizado
en el recinto emisor, cerca de una de las
esquina opuestas a la pared divisoria.
Como los acelerómetros utilizados miden
la vibración en función de la aceleración
(en mm/s2), se debió convertir estos
valores de aceleración a velocidad (en m/s)
dividiendo por 2πf cada valor obtenido por
banda de frecuencia. Cada acelerómetro
fue calibrado según los valores de fábrica
antes de realizarse las mediciones para
obtener resultados más confiables. Las
mediciones se realizaron sobre todas las
superficies del recinto receptor a excepción
del techo, ya que la colocación de los
acelerómetros en ese lugar se dificultaba.
Los mismos fueron unidos a las respectivas
superficies de medición mediante cera de
vela, para lograr un acoplamiento óptimo
del instrumental. Los cables se encintaron
a las superficies en la cercanía del
acelerómetro para evitar alteraciones en
baja frecuencia por las flexiones del cable.
En la Fig. 22 se pueden observar las
posiciones de medición para cada
superficie.
Figura 22. Posicionamiento de los
acelerómetros.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
19
Las superficies se nombraron de forma
numérica siendo S1 la superficie de
separación de los recintos, S3 la superficie
trasera, S4 la superficie del piso y S2 y S5
las superficies laterales. Como las
vibraciones generalmente poseen un
relevante peso por debajo de las
frecuencias audibles, se incluyeron bandas
de frecuencia infrasónicas, para verificar el
nivel de vibración de forma más eficiente.
Hz S1
(dB) S2
(dB) S3
(dB) S4
(dB) S5
(dB)
0,8 14,0 69,0 12,2 73,3 72,4
1 50,3 69,5 7,1 67,7 63,9
1,25 50,2 72,1 10,4 73,8 61,4
1,6 47,6 65,7 6,6 65,0 57,8
2 46,1 65,1 3,3 65,1 55,1
2,5 47,1 64,4 5,1 63,8 54,9
3,15 45,5 58,5 -0,6 59,2 51,7
4 43,5 58,6 -1,0 57,9 50,1
5 43,7 59,3 -0,9 59,3 50,6
6,3 41,8 52,6 -2,9 52,0 46,4
8 43,1 54,0 0,2 51,2 51,4
10 43,4 57,5 6,2 53,5 53,5
12,5 41,8 50,9 10,2 50,0 52,8
16 43,9 50,1 25,6 52,3 50,5
20 49,5 48,1 18,0 50,1 45,1
25 54,8 54,3 13,5 63,1 53,7
31,5 61,7 61,2 18,3 63,2 67,6
40 62,8 75,8 22,6 67,3 77,6
50 62,1 81,8 17,1 64,4 68,6
63 63,2 82,6 23,2 78,1 78,7
80 62,6 84,0 29,5 70,9 71,0
100 60,0 75,5 24,6 65,5 64,6
125 58,9 70,4 23,3 67,8 68,1
160 55,5 61,2 17,3 58,6 64,2
200 52,7 60,0 12,2 53,4 54,2
250 52,7 58,4 6,1 48,0 58,4
315 52,4 53,9 3,8 45,3 50,7
400 50,7 52,8 -2,2 40,0 44,7
500 50,2 53,9 -7,3 39,7 42,1
630 48,0 49,7 -9,8 34,6 35,1
800 47,3 59,2 -14,8 32,5 35,0
1000 48,6 48,7 -12,0 26,6 36,0
1250 44,9 45,5 -21,3 20,1 35,8
1600 45,4 38,0 -27,4 16,1 24,7
2000 41,8 36,3 -34,9 13,9 25,2
2500 39,7 26,2 -37,3 13,3 22,4
3150 35,2 17,5 -42,1 11,9 14,9
4000 31,0 13,5 -44,8 9,6 10,0
5000 31,2 12,9 -44,6 9,1 5,3
Total 71,2 88,6 34,0 82,1 82,9 Tabla 11. Niveles de vibración superficial Lv
para cada superficie de la sala receptora.
La Tabla 11 nos muestra los resultados
obtenidos para los niveles de vibración
superficial Lv. Podemos destacar que la
mayor cantidad de energía transmitida
mediante flancos se da a través de la
superficie S2, ubicada en uno de los
laterales, con lo cual la conexión mecánica
entre el recinto emisor y esta superficie
constituye la conexión mecánica crítica, y
sería la superficie a atacar en caso de
querer mejorar el aislamiento por
transmisiones indirectas. Otras superficies
donde la transmisión de energía es mayor
son la superficie S4 y S5, es decir, la
superficie del piso y del otro lateral,
opuesto a S2. El hecho de que el piso del
recinto receptor constituya otro posible
flanco de transmisión radica en el hecho de
que la señal de prueba fue emitida
mediante un subwoofer situado sobre el
piso de la sala emisora; se supone entonces
que el nivel de las vibraciones se transmite
desde esta superficie hacia el recinto
receptor, y explicaría además por qué la
transmisión de energía no es tan elevada
sobre la superficie en común de ambos
recintos. Otro elemento que justifica esto,
proviene de un análisis en frecuencia de las
vibraciones: si observamos la Tabla 11 con
detenimiento, podremos notar que el
mayor nivel de velocidad superficial para
todas las superficies se encuentra entre las
bandas de 40 Hz y 100 Hz, donde el
subwoofer generalmente actúa. Por el
contrario, la vibración en alta frecuencia es
mayormente predominante en la superficie
compartida S1, debido a la incidencia
directa de la fuente sobre este paramento.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
20
Sobre la superficie trasera S3, como es de
esperar, no se producen grandes
variaciones de velocidad, con lo cual su
influencia sobre la sala receptora es
mínima.
4.6 FACTOR TOTAL DE PÉRDIDA
Se estimó el factor total de pérdida,
según lo establecido en la norma ISO 140-
3 [10]. Para ello se debe modelar el recinto
como un sistema físico que intercambia
energía con otros sistemas a través de un
acoplamiento débil. Se define entonces a la
energía vibracional E dentro de un ancho
de banda determinado (f+∆f) bajo
condiciones estacionarias. A través de
fuerzas externas al sistema, se inyecta una
variación de energía ∆E dentro del mismo
ancho de banda y durante un período
correspondiente al de la frecuencia f, de
forma tal que E se mantenga constante. El
factor total de pérdidas se puede definir
entonces como:
(17)
Este sistema como mencionamos,
puede tratarse tanto de una pared, como de
un grupo de paramentos acoplados de
aproximadamente la misma densidad
superficial. Los otros sistemas con los que
se intercambia energía pueden ser un
volumen de aire, u otra pared o partición
de diferente masa acoplada al sistema a
través de conexiones resistentes. El factor
total de pérdidas incluye las pérdidas
internas, de borde y por radiación.
La relación entre el factor total de
pérdidas y el tiempo de reverberación del
sistema (cuando es excitado por una fuerza
impulsiva) está dado por:
(18)
El tiempo de reverberación se debe
estimar midiendo la velocidad o
aceleración en diferentes puntos del
sistema. Se sugiere que el tiempo de
reverberación sea calculado a través de una
respuesta al impulso, entre 5 dB y 20 dB
por debajo del máximo nivel. Para
construcciones de paredes típicas se
recomienda el promediado de por lo menos
12 (doce) respuestas al impulso:
típicamente utilizando dos puntos de
medición, tres de excitación y dos
repeticiones en cada uno. La excitación
deberá ser lograda a través del impacto de
un martillo cubierto por algún tipo de
almohadilla de goma. La masa del martillo
deberá ser aproximadamente la
correspondiente a 100 cm2 de la pared
excitada.
Figura 23. Puntos de excitación en la sala
emisora (marcados con cinta adhesiva).
Para llevar a cabo esta medición se
tomaron tres posiciones de excitación en la
sala emisora, localizados sobre la pared
divisoria, y se midió en dos posiciones del
otro lado de la pared, en la sala receptora.
Se grabaron las respuestas al impulso
utilizando acelerómetros y excitando la
pared con un martillo recubierto con un
globo para amortiguar el golpe y no dañar
en exceso la pared (Fig. 24).
Figura 24. Detalle del martillo utilizado para
excitar la sala.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
21
Se promediaron 5 repeticiones en cada
punto de medición, obteniendo un total de
treinta respuestas al impulso. Se calcularon
los valores de T20 para cada uno utilizando
el software Aurora 4.3 y se obtuvo un
promedio total de 0.29 s de tiempo de
reverberación. Se calculó entonces el
factor total de pérdidas según la Ecuación
18. Los resultados se pueden observar en la
Tabla 12 por bandas de tercio de octava.
Hz
50 0,154
63 0,122
80 0,096
100 0,077
125 0,062
160 0,048
200 0,039
250 0,031
315 0,024
400 0,019
500 0,015
630 0,012
800 0,010
1000 0,008
1250 0,006
1600 0,005
2000 0,004
2500 0,003
3150 0,002
4000 0,002
5000 0,002 Tabla 12. Resultados obtenidos del factor
total de pérdidas.
Como vemos, en alta frecuencia el
valor de se aproxima a cero, lo cual
indica que la variación de energía del
sistema es mínima según la Ecuación 17;
esto se condice con la realidad, ya que la
energía en alta frecuencia transmitida por
el impulso es mínima. Caso contrario es lo
que sucede en baja frecuencia, donde el
factor de pérdida aumenta, y el sistema
pierde su energía, la cual es transferida al
sistema del otro lado de la pared.
5. CONCLUSION
En resumen, durante el presente trabajo
pudimos llevar a cabo mediciones de
distinto tipo sobre la aislación de un
sistema de recintos acoplados mediante
una pared divisoria, además de lograr
comparar entre los diversos métodos
utilizados tanto por la norma ISO 140-4
como por la novedosa norma ISO 16283-1,
próxima a reemplazar a la primera. Se
obtuvieron valores coherentes que
sostienen la teoría vigente de aislación
tanto aérea como vibratoria, se detalló la
metodología aplicada así como se
propusieron algunas soluciones
constructivas a los problemas de aislación
en un caso práctico real.
6. REFERENCIAS
[1] 140-4. Acoustics - Measurement of
sound insulation in buildings and of
building elements - Part 4: Field
measurements of airborne sound insulation
between rooms.
[2] Hopkins, C. (2011). On the efficacy of
spatial sampling using manual scanning
paths to determine the spatial average
sound pressure level in rooms. The Journal
of the Acoustical Society of America,
129(5), 3027-3034.
[3] ISO 16283-1. Acoustics - Field
measurement of sound insulation in
buildings and of building elements - Part
1: Airborne sound insulation.
[4] ISO 3382-2. Acoustics - Measurement
of room acoustic parameters - Part 2:
Reverberation time in ordinary room.
[5] ISO 354. Acoustics - Measurement of
sound absorption in a reverberation room.
[6] ISO 12999-1. Acoustics -
Determination and application of
measurement uncertainties in building
acoustics -- Part 1: Sound insulation.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
22
[7] ISO 140-2. Acoustics - Measurement of
sound insulation in buildings and of
building elements - Part 2: Determination,
verification and application of precision
data.
[8] ISO 717-1. Acoustics - Rating of sound
insulation in buildings and of building
elements - Part 1: Airborne sound
insulation.
[9] ASTM E413-87. Classification for
Rating Sound Insulation.
[10] ISO 140-3. Acoustics - Measurement
of sound insulation in buildings and of
building elements - Part 3: Laboratory
measurements of airborne sound insulation
of building elements.
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
23
ANEXO
Hoja de datos para la diferencia de niveles normalizada Dn
Cliente:
94,5 m3
67,56 m3
f Dn
(Hz) (dB)
50 30,1
63 30,3
80 31,7
100 30,9
125 34,8
160 36,0
200 34,3
250 33,6
315 35,2
400 36,7
500 36,8
630 39,1
800 40,5
1000 42,7
1250 43,9
1600 44,4
2000 45,2
2500 46,0
3150 45,1
4000 45,6
5000 46,6
Dn,w(C,Ctr) = 42(-1,-3) C50-3150 = -1 C50-5000 = 0 C100-5000 = 0
Ctr,50-3150 = -3 Ctr,50-5000 = -3 Ctr,100-5000 = -3
Nº de Informe:
Fecha: Firma:
Volumen del recinto receptor:
Diferencia de niveles normalizada de acuerdo a la Norma ISO 16283-1
Medidas in situ del aislamiento a ruido aéreo entre recintos
Fecha del Ensayo:
Descripción e identificación del elemento de construcción y disposición del ensayo, dirección de la medida:
Volumen del recinto emisor:
Valoración según la norma ISO 717-1:
Evaluación basada en base de medidas
in situ obtenidas mediante un método
de ingeniería
Nombre del Instituto de ensayo:
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,05
0
63
80
10
0
12
5
16
0
20
0
25
0
31
5
40
0
50
0
63
0
80
0
10
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
dB
Hz
Dn Curva de Referencia (ISO 717-1)
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
24
Hoja de datos para la diferencia de niveles estandarizada DnT
Hoja de datos para el índice de reducción sonora aparente R‟
Cliente:
94,5 m3
67,56 m3
f DnT
(Hz) (dB)
50 33,6
63 33,8
80 35,2
100 34,4
125 38,2
160 39,5
200 37,8
250 37,1
315 38,7
400 40,2
500 40,3
630 42,6
800 44,0
1000 46,2
1250 47,4
1600 47,9
2000 48,7
2500 49,5
3150 48,6
4000 49,1
5000 50,1
DnT,w(C,Ctr) = 45(0,-2) C50-3150 = 0 C50-5000 = 0 C100-5000 = 0
Ctr,50-3150 = -3 Ctr,50-5000 = -3 Ctr,100-5000 = -2
Nº de Informe:
Fecha: Firma:
Volumen del recinto receptor:
Diferencia de niveles normalizada de acuerdo a la Norma ISO 16283-1
Medidas in situ del aislamiento a ruido aéreo entre recintos
Fecha del Ensayo:
Descripción e identificación del elemento de construcción y disposición del ensayo, dirección de la medida:
Volumen del recinto emisor:
Valoración según la norma ISO 717-1:
Evaluación basada en base de medidas
in situ obtenidas mediante un método
de ingeniería
Nombre del Instituto de ensayo:
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
50
63
80
10
0
12
5
16
0
20
0
25
0
31
5
40
0
50
0
63
0
80
0
10
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
dB
Hz
DnT Curva de Referencia (ISO 717-1)
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
25
Hoja de datos para el índice STC (Sound Transmission Class)
Cliente:
94,5 m3
67,56 m3
f R'
(Hz) (dB)
50 32,9
63 33,0
80 34,5
100 33,7
125 37,5
160 38,8
200 37,1
250 36,3
315 37,9
400 39,5
500 39,6
630 41,8
800 43,3
1000 45,4
1250 46,7
1600 47,1
2000 48,0
2500 48,7
3150 47,9
4000 48,4
5000 49,4
R',w(C,Ctr) = 45(-1,-3) dB C50-3150 = -1 C50-5000 = 0 C100-5000 = 0
Ctr,50-3150 = -3 Ctr,50-5000 = -3 Ctr,100-5000 = -3
Nº de Informe:
Fecha: Firma:
Índice de reducción acústica de acuerdo a la Norma ISO 16283-1
Medidas in situ del aislamiento a ruido aéreo entre recintos
Volumen del recinto emisor:
Volumen del recinto receptor:
Descripción e identificación del elemento de construcción y disposición del ensayo, dirección de la medida:
Fecha del Ensayo:
Nombre del Instituto de ensayo:
Valoración según la norma ISO 717-1:
Evaluación basada en base de medidas
in situ obtenidas mediante un método
de ingeniería
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
50
63
80
10
0
12
5
16
0
20
0
25
0
31
5
40
0
50
0
63
0
80
0
10
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
dB
Hz
R' Curva de Referencia (ISO 717-1)
Instrumentos y Mediciones Acústicas Junio 2015, Argentina
26
Cliente:
94,5 m3
67,56 m3
f R'
(Hz) (dB)
50 32,9
63 33,0
80 34,5
100 33,7
125 37,5
160 38,8
200 37,1
250 36,3
315 37,9
400 39,5
500 39,6
630 41,8
800 43,3
1000 45,4
1250 46,7
1600 47,1
2000 48,0
2500 48,7
3150 47,9
4000 48,4
5000 49,4
STC = 44 C50-3150 = - C50-5000 = - C100-5000 = -
Ctr,50-3150 = - Ctr,50-5000 = - Ctr,100-5000 = -
Nº de Informe:
Fecha: Firma:
Volumen del recinto receptor:
Índice de reducción acústica de acuerdo a la Norma ISO 16283-1
Medidas in situ del aislamiento a ruido aéreo entre recintos
Fecha del Ensayo:
Descripción e identificación del elemento de construcción y disposición del ensayo, dirección de la medida:
Volumen del recinto emisor:
Valoración según la norma ISO 717-1:
Evaluación basada en base de medidas
in situ obtenidas mediante un método
de ingeniería
Nombre del Instituto de ensayo:
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
50
63
80
10
0
12
5
16
0
20
0
25
0
31
5
40
0
50
0
63
0
80
0
10
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
dB
Hz
R' Curva de Referencia (ASTM E413)