Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro

Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro ÍNDICE DEL PROYECTO 1. Memoria justificativa del proyecto..............................................................................6 1.1 Introducción...................................................................................................6 1.2 Descripción del proyecto................................................................................9 1.3 Memoria justificativa......................................................................................9 2. Fundamentos de la medida de Intensidad sonora.....................................................11 2.1 Introducción..................................................................................................11 2.2 Definición de parámetros acústicos..............................................................11 2.2.1 Presión sonora 2.2.2 Potencia sonora 2.2.3 Intensidad sonora 2.3 Relación entre potencia, presión e intensidad acústica................................13 2.4 Principios básicos de la intensidad sonora....................................................14 2.5 Campos activos y reactivos...........................................................................16 3. Teoría de la medición de la intensidad sonora...........................................................18 3.1 Sondas del tipo p-p.......................................................................................18 3.2 Procesado de la señal con una sonda del tipo p-p........................................19 3. 2. 1. Método directo 3.3 Errores en medición con las sondas tipo p-p................................................21 3.3.1 Error por aproximación de fuentes finitas 3.3.2 Error debido al desfasaje entre los canales 4. Teoría del aislamiento................................................................................................25 4.1 Aislamiento de una pared simple homogénea: Ley de masas....................25 4.2 Normativa ISO 140-4. Medición del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción. Mediciones in situ del aislamiento aéreo entre locales.............................................................................................................................28 4.2.1 Ecuaciones y condiciones de campo Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 4.3 Normativa ISO-15186-2. Medición del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción utilizando intensidad sonora...................................29 4.3.1 Ecuaciones y condiciones de campo 4.3.2. Aislamiento a bajas frecuencias. Corrección de Waterhouse 5. Procedimientos de medida de aislamiento................................................................33 5.1 Ensayo de aislamiento por medidas de presión acústica. Norma ISO 140- 4......................................................................................................................................33 5.2 Ensayo de aislamiento en los edificios y en los elementos de construcción. Norma ISO 717-1............................................................................................................35 5.3 Ensayo de aislamiento por medidas de intensidad acústica. Norma ISO 15186..............................................................................................................................37 5.3.1 Medición por puntos 5.3.2 Medición por barrido 6. Descripciones de los equipos de medida...................................................................43 6.1 Medición de la intensidad acústica..............................................................43 6.2 Medición de la presión acústica...................................................................46 6.3 Descripción del software de medida............................................................47 7. Instrucciones del software de medida........................................................................48 7.1 Guía de utilización del programa dbBATI......................................................48 7.2 Guía de utilización del programa dbFA.........................................................57 7.2.1 Measurement session 7.2.2 ISO 9614 Session 8. Resultados..................................................................................................................74 8.1 Ensayo de aislamiento mediante medidas de presión.................................76 8.1.1 Discusión de resultados 8.2 Ensayo de aislamiento mediante medidas de intensidad............................80 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 8.2.1 Ensayos de aislamiento en la pared 8.2.1.1 Evaluación del método de medida 8.2.1.2 Evaluación del número de sub-áreas medidas 8.2.1.3 Evaluación de método de medida de intensidad 8.2.1.4 Evaluación de la distancia de medida 8.2.1.5 Influencia de la densidad de barrido 8.2.1.6 Influencia de la sala de ensayo 8.2.2 Ensayos de aislamiento por intensidad. Aislamiento de materiales e influencia de otros parámetros 8.2.2.1 Influencia de los materiales de la superficie de medición 8.2.2.2 Evaluación de la posición de la fuente 8.2.2.3 Evaluación del ruido de fondo 8.2.2.4 Evaluación del método de medida 9.Conclusiones..............................................................................................................103 9.1 Conclusiones de la comparación del método de presión...........................103 9.2 Conclusiones de los parámetros del método de intensidad.......................104 10. Bibliografía y normativa..........................................................................................105 10.1 Bibliografía................................................................................................105 10.2 Normativa.................................................................................................106 CONTENIDO DEL CD-ROM 1. CONTENIDO DEL PROYECTO - 1. ÍNDICE - CAPÍTULO 1 - CAPÍTULO 2 - CAPÍTULO 3 - CAPÍTULO 4 - CAPÍTULO 5 - CAPÍTULO 6 - CAPÍTULO 7 - CAPÍTULO 8 - CAPÍTULO 9 - CAPÍTULO 10 2. MANUAL DEL SOFTWARE DE MEDIDA - Manual del software dBFa32 en español - Manual de la sonda de intensidad 3. NORMATIVA - DBHR -GUÍA DBHR - UNE-ISO 15186-2 - UNE-ISO 140-4 -UNE-ISO 717-1 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 1. MEMORIA JUSTIFICATIVA DEL PROYECTO 1.1 INTRODUCCIÓN La contaminación acústica producida por la actividad humana ha aumentado de forma espectacular en los últimos años. Según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), 130.000.000 de habitantes de sus países miembros, se encuentran con un nivel sonoro superior a 65 decibelios, limite aceptado por la O.M.S. y otros 300.000.000 residen en zonas de incomodidad acústica entre 55-65 dB. Así pues, el silencio se ha convertido en un bien escaso en nuestras vidas. El desarrollo industrial, económico y cultural, la expansión urbanística, el aumento desenfrenado del parque automovilístico, entre otros, han contribuido a transformar una amplia gama de sonidos, rica en sus inicios, en contaminación acústica, en ruido. El Quinto Programa de política y actuación medioambiental de la Unión Europea reconoce y dice que la contaminación acústica constituye uno de los principales problemas medioambientales en Europa. El ruido se ha convertido así, en una de las mayores fuentes de malestar de la vida actual. (1) Debido a todo lo mencionado anteriormente, la ciencia conocida como acústica empieza a adquirir auge en los últimos tiempos. La acústica es la rama de la física que estudia el sonido, el cual se define como la variación de presión producida en un medio (sólido, líquido o gaseoso) por un elemento que vibra y que el oído humano puede detectar. Tradicionalmente en acústica se ha caracterizado un sonido por su nivel de potencia sonora. La potencia acústica es la cantidad de energía por unidad de tiempo (potencia) emitida por una fuente determinada en forma de ondas sonoras y se expresa en watios (w) Según la siguiente imagen el nivel de potencia sonora de una fuente se mediría en un punto cercano a la fuente, aunque esto no permite caracterizar la potencia en su totalidad, ya que para ello habría que medir la presión en todas y cada una de las direcciones del espacio. Imagen 1. Determinación de la potencia sonora (2) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro La potencia sonora (Lw) es una medida básica de la energía acústica de una fuente y no depende del entorno. Una de las aplicaciones más importantes de la acústica es en el campo del aislamiento de edificios. Es lo que se refiere a disminuir el ruido proveniente del exterior y además, controlar las particiones internas. La norma española que se encarga de regular el aislamiento acústico en los edificios según niveles de potencia sonora es el DBHR. (2) Otro parámetro característico de la disciplina de la acústica es la presión sonora. La presión sonora es una medida en un punto del espacio. Además de depender de la distancia a la fuente, esta medida puede variar debido a que la fuente generalmente no emite uniformemente en todas las direcciones. Es necesario conocer los índices de directividad para poder determinar las variaciones en las medidas de presión de puntos diferentes equidistantes de la fuente. La presión sonora también varía con las condiciones de apoyo de la fuente y también depende de las características acústicas de la sala. Sin embargo, el parámetro de la presión sonora sólo nos da información de un valor escalar. ¿Qué ocurre si se desea conocer la dirección del sonido en un punto concreto del espacio? Bien, en dicho caso, se ha de atender a la intensidad sonora. La intensidad acústica o intensidad sonora de una onda acústica se define como el valor medio de la energía que atraviesa un área unidad perpendicular a la dirección de propagación de la onda en la unidad de tiempo. (W/m 2 ) La medición del sonido mediante intensidad se conoce como intensimetría acústica y está adquiriendo importancia dentro del campo de la acústica ya que posee claras ventajas en comparación con la medición de la potencia. Entre estas ventajas destaca que la intensidad es un valor vectorial que permite conocer no sólo el valor del sonido en un punto concreto del espacio sino también la dirección de éste. Además la medida es menos sensible al ruido de fondo, permite segmentar la fuente sonora pudiendo medirse los niveles sonoros de ciertas partes de la fuente, proporciona más información sobre perturbaciones del campo acústico y aísla el objeto a investigar. Sin embargo, cabe destacar algunos inconvenientes de la técnica cómo que se puede aumentar el tiempo de medida del ensayo y que los costes de instrumentación y formación son más altos. (3)(5) Entre las aplicaciones más importantes de la intensimetría destacan: - Determinación de la potencia sonora de una fuente La medición in situ de la potencia sonora de maquinarias industriales es una de las principales aplicaciones de la intensimetría. La potencia sonora de una fuente puede determinarse integrando la intensidad sonora sobre una superficie que encierre a la fuente. Este método es válido incluso ante la presencia de otras fuentes sonoras en el exterior de esa superficie. La intensimetría acústica hace posible la determinación de la potencia de fuentes de sonido sin el uso de costosas instalaciones especiales, tales como cámaras anecoicas y salas de reverberación. - Identificación de fuentes de ruido Mediciones de la intensidad sonora sobre superficies bidimensionales permiten localizar fuentes de ruido visualizando el campo sonoro. Esta técnica junto con modernas herramientas de gráficos por computadora, permiten profundizar los análisis de radiación y propagación del sonido y los efectos de interferencias y difracciones. Para ello, se utilizan los llamados mapas de ruido como el que se muestra en la figura: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 1. Mapa de ruido de una pared sometida a ensayo de intensimetría (4)(6) Según el esquema las zonas de mayor intensidad acústica de la pared son las de color rojo donde se encontraría situada la fuente de ruido. - Aislamiento sonoro Tradicionalmente el ensayo de aislamiento de una pared para calcular la pérdida de sonido (el índice de reducción R), que es la potencia incidente transmitida de forma logarítmica, se ha llevado a cabo mediante medición de potencia acústica. Lo cual requería la transmisión del sonido entre dos habitaciones aisladas reverberantes. La energía transmitida en la habitación sometida al ensayo se deduce de una estimación de la media espacial de los cuadrados de las presiones acústicas o suponiendo que el campo sonoro es difuso. La energía recibida en la habitación receptora se calcula de forma similar, siendo necesario además el tiempo de reverberación en esta habitación. Mediante intensimetría, puede medirse la energía directamente usando la sonda de medición. La suposición de que el campo es difuso no es necesario, sólo el tiempo de reverberación. La principal ventaja de este método es que permite medir las pérdidas de transmisión sonora en particiones individuales de un material. (7) El método de medición de la intensidad del sonido no está exento de problemas. Algunas personas consideran que el método muy difícil de usar, y no se puede negar que se requiere más conocimiento en medir la intensidad del sonido que, por ejemplo, utilizando un medidor de nivel de sonido ordinaria. Las dificultades son principalmente debido al hecho de que la exactitud de las mediciones de la intensidad de sonido con un sistema de medición dado depende en gran medida el campo de sonido en estudio. Otro problema es que la distribución de la intensidad del sonido en el campo cercano de una fuente de es mucho más complicada que la distribución de la presión acústica, lo que indica que los campos de sonido pueden ser mucho más complicados de lo que antes se pensaba. Los problemas se reflejan en la extensa literatura en apartados sobre los errores y limitaciones de la medición de la intensidad del sonido y en la bastante complicada normativa. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO En el presente proyecto se llevarán a cabo varios ensayos de aislamiento en el laboratorio de ingeniería mecánica de la escuela técnica superior de ingeniería de la universidad de Sevilla. Se evaluarán los parámetros de aislamiento de los elementos según la norma ISO-15186-2 y la ISO 140-4. Se clasificará a su vez la superficie de medición según cómo cumpla los criterios descritos en dichas normas. Se evaluarán, en los diferentes ensayos, parámetros como la densidad y la distancia de barrido, diferentes elementos de construcción, ruido de fondo, situación espacial de la fuente sonora... Los ensayos de aislamiento se realizarán mediante intensimetría y mediante una medición de presión acústica para así, comprobar la efectividad de cada método para el mismo caso práctico y realizar un estudio comparativo evaluando los diferentes resultados y posibilidades que ofrece cada uno de los métodos. 1.3 MEMORIA JUSTIFICATIVA El cálculo del aislamiento a partir de medidas de intensidad ofrece una serie de ventajas mencionadas con anterioridad, sobre el método clásico, que se vale de medidas de presión para el mismo. Entre ellas cabe citar, por ejemplo, la localización de fuentes de ruido, ya que gracias al carácter vectorial de la intensidad sonora podemos elaborar mapas de intensidad de ruido en nuestra superficie de medida. La utilidad de las medidas de intensidad en el cálculo del aislamiento está más que demostrada, sin embargo falta información en cuanto a la influencia de varios parámetros como la distancia de medición o la forma de medición en el equipo de medida. Son muchos los errores, como se ha mencionado anteriormente que pueden perjudicar la medida de intensidad. De hecho en el presente proyecto, se han presentado muchas dificultades para obtener resultados fiables debido a las condiciones del entorno de medida que han afectado a los equipos de medida. A pesar de ello, la técnica de intensimetría sigue siendo una de las más utilizadas en el campo de la ingeniería acústica para la medición del aislamiento sonoro tanto en laboratorio como "in situ". Ello es debido a que el método tradicional no proporciona un promedio espacial del aislamiento a lo largo de la partición, sino que da como único resultado un valor de aislamiento integrado a todo el cerramiento. El principal objetivo del presente proyecto será la evaluación y comprobación de la efectividad del sistema de medición comparándolo con el método de presión así cómo la identificación de todos y cada uno de los posibles errores y/o problemas que hayan podido aparecer en la realización de los ensayos de aislamiento para el caso concreto. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 2. FUNDAMENTOS DE LA MEDIDA DE INTENSIDAD SONORA 2.1 INTRODUCCIÓN Se procede en este capítulo, a contar detalladamente los fundamentos teóricos del campo teórico de la acústica referente a la intensimetría, es decir, a la medida de la intensidad del sonido. Para ello, previamente se definirán los principales parámetros de la medida del sonido: la potencia, la presión y la intensidad. Tras ello, se ahondará en los principales conceptos básicos de la medición de intensidad acústica y como se han tenido en cuenta a la hora de la realización de los ensayos del proyecto. 2.2 DESCRIPCIÓN DE LOS PARAMÉTROS ACÚSTICOS 2.2.1 PRESIÓN ACÚSTICA La presión sonora es el parámetro clásico de medición del sonido en acústica. Durante años se ha determinado si una fuente era más o menos ruidosa según su nivel de presión sonora. La presión sonora viene definida como la diferencia entre la presión instantánea debida al sonido (que es fluctuante) y la presión atmosférica estática. De tal forma que puede representarse por la siguiente expresión: (Ecuación 1) Donde: P RMS = Presión cuadrática media P ref = Presión de referencia = 2·10 -5 Pa. El nivel de presión sonora se suele denominar como LPS (SPL en nomenclatura inglesa) además de la forma arriba reflejada. (8)(9) Es una magnitud escalar que depende, en exteriores, de la potencia de la fuente, su posición espacial y las condiciones físicas del medio. En interiores, además de esto, depende también, entre otras, de las condiciones del recinto. Es importante resaltar este carácter escalar de la presión sonora, circunstancia ésta, que aunque proporciona mucha información sobre el riesgo de pérdida auditiva de los usuarios de máquinas, no aporta suficiente información respecto de las causas generadoras del ruido. 2.2.2 POTENCIA ACÚSTICA dB P P L ref RMS P ·log20= Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 3. TEORÍA DE LA MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD SONORA Cuando una partícula de aire se desplaza desde su posición media se produce un incremento temporal de la presión. El incremento de dicha presión produce un empuje que se transmite de la partícula más próxima a la siguiente partícula y, por el efecto del choque entre partículas, un empuje en sentido contrario sobre la primera partícula que la desplaza hacia su posición de reposo. El ciclo de incremento de presión al aproximarse las partículas y el enrarecimiento del aire cuando se separan, se propaga a través del medio como una onda sonora. Hay por lo tanto, dos parámetros importantes en este proceso: la presión sonora que aumenta y disminuyen con respecto a la presión atmosférica y la velocidad de las partículas del aire que oscilan en una zona del espacio concreta. Para medir la intensidad sonora es necesario conocer la presión sonora instantánea y la correspondiente velocidad de las partículas. La presión se puede medir fácilmente. Sin embargo, medir directamente la velocidad de las partículas del aire resulta más complejo y requiere transductores especiales, que por suerte cada vez están más accesibles. Pero también se puede aplicar un método alternativo consistente en medir la presión sonora con dos micrófonos separados una distancia prefijada. Este método alternativo resulta muy fácil de aplicar si se utiliza un analizador con al menos dos canales. Por lo tanto, se puede considerar que existen dos tecnologías claramente definidas para la medida de la intensidad sonora. La primera basada en la medida de la presión sonora y la velocidad de las partículas con una sonda del tipo p-u. La segunda basada en la medida del gradiente de presión sonora en dos puntos muy próximos mediante dos micrófonos con una sonda del tipo p-p. (11) 3.1 SONDAS DEL TIPO p-p Este método está basado en la segunda ley de Newton que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la fuerza resultante ejercida sobre un cuerpo de masa m, le transmite una aceleración inversamente proporcional a la masa de dicho cuerpo, a= F/m .La relación de Euler (ecuación 18) está basada en la expresión anterior, pero aplicada a un fluido de densidad ρ. Según esta ecuación, es el gradiente de presión quien acelera al fluido en una determinada dirección r. Conociendo el gradiente de presión y la densidad del fluido, puede calcularse la aceleración. Integrando la aceleración, obtenemos la velocidad de las partículas del medio: t u r p t u r p gradp ϑ ϑ ρ ϑ ϑ ϑ ϑ ρ ϑ ϑ ·· −=⇒⇒=−=− (Ecuación 20) Como el gradiente de presión es proporcional a la aceleración de las partículas, la velocidad de éstas se puede obtener integrando el gradiente de presión en la dirección r respecto del tiempo (Ecuación 21) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro dt r p u r ∫ −= δ δ ρ · 1 (Ecuación 21) En la práctica, el gradiente de presión puede ser aproximado mediante la medida de la presión en dos puntos, p A y p B, separados por un espaciador fijo. Si se divide la diferencia de presiones p A -p B , por la distancia que separa ambos micrófonos Δr, se obtiene una buena aproximación de la velocidad media de las partículas en la dirección r. La expresión (Ecuación 22) representa un estimador fiable que relaciona los parámetros mencionados anteriormente. (11) dtpp r u ABr )·(· · 1 ∫ − ∆ −= ρ (Ecuación 22) Desde el punto de vista práctico, la sonda de intensidad sonora está formada por dos micrófonos separados por un espaciador. Midiendo ambas presiones, se obtiene el gradiente de presión a lo largo de la línea imaginaria que une el centro de ambos micrófonos; así mismo, la estimación de la velocidad de las partículas del aire se realiza en la posición central de esta línea, es decir, en el punto equidistante entre los micrófonos, figura 3: Figura 3. Determinación del gradiente de presiones con una sonda tipo p-p (11) 3.2 PROCESADO DE LA SEÑAL CON UNA SONDA DEL TIPO p-p Un sistema analizador de intensidad sonora del tipo p-p consta de una sonda y un analizador. La sonda mide simultáneamente la presión sonora con dos micrófonos. El analizador realiza la integración y los cálculos necesarios para obtener la intensidad sonora. Estas ecuaciones no son nuevas. Lo que es nuevo es el uso de las modernas técnicas de procesado de señal para obtener la intensidad sonora. Ésta puede obtenerse de dos formas: mediante uso directo de integradores y filtros analógicos o digitales, para llevar a cabo la resolución de la ecuación, o mediante el uso de un Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro analizador FFT. Este último relaciona la intensidad con la parte imaginaria del espectro cruzado de las dos señales de los micrófonos. Las dos formas son equivalentes y con ambas se obtiene la intensidad sonora con aceptable fiabilidad. 3.2.1 MÉTODO DIRECTO Los equipos que utilizan el método directo suelen ser portátiles, procesando la señal por medio de hardware específico que realiza los cálculos necesarios siguiendo la ecuación (22). La componente del vector de la intensidad sonora en la dirección r se calcula por medio de dicha expresión. dtpppp r upI ABBArr ·)()·( ··2 1 · ∫ −+ ∆ −== ρ (Ecuación 23) Donde la presión sonora es considerada como el valor medio entre las dos presiones medidas por los micrófonos. La velocidad de las partículas se calcula según la ecuación 22, vista con anterioridad. En la figura 3 se muestra un diagrama de bloques de un medidor de intensidad sonora en tiempo real, incluido el filtrado digital en tercios de octava. Se puede observar que el diagrama de bloques sigue la ecuación paso a paso. En primer lugar la señal es captada por los micrófonos, preamplificada y filtrada. En segundo lugar se obtiene la presión media medida para ambos micrófonos por una parte y, por la otra, el gradiente de presión definido para ambas señales en el espacio. Finalmente, el producto de los valores obtenidos entre sí y su promediado posterior, determina el valor de la intensidad sonora. El método directo es muy útil para el desarrollo de equipos portátiles de medida. (11) Figura 4. Esquema de bloque de un analizador que utiliza el método directo (11) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 3.3. ERRORES EN MEDICIONES CON SONDAS p-p Existen varias fuentes de error en la medición de la intensidad sonora. Algunos de ellos ligados al método en sí mismo y otros a deficiencias técnicas en las mediciones. Las causas de error más importantes son: el error debido a la aproximación por diferencias finitas del gradiente de presión entre micrófonos y el error originado por la instrumentación debido al desajuste de la medida de la fase entre canales. Otra serie de errores son considerados de menor importancia por estar relacionados con aspectos aleatorios, ambientales o debidos a la falta de pericia en el manejo de la sonda. 3.3.1 ERROR POR APROXIMACIÓN DE FUENTES FINITAS Las sondas de intensidad del tipo p-p, calculan la velocidad de las partículas determinando el gradiente de presiones entre los dos micrófonos, estando éstos separados una distancia conocida. La distancia de separación de los micros limita el rango de frecuencia de medida. Para una distancia determinada Δr, habrá un límite en alta frecuencias donde al disminuir la longitud de onda considerablemente se produzca un error significativo en la aproximación por diferencias finitas del gradiente de presión. (7) Para una separación efectiva de los micros, habrá un límite en alta frecuencia por encima del cual los errores se incrementarán significativamente. En la práctica se suelen considerar los siguientes límites superiores en frecuencia para las diferentes distancias estándar de separación de los micrófonos: Tabla 1. Límite de alta frecuencia según el espaciador. (7) En la siguiente figura puede observarse este error a altas frecuencias: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 5. Medida del gradiente de presión a alta y baja frecuencia. (11) A baja frecuencia la aproximación por diferencias finitas es correcta, y a alta frecuencia el error es considerable. En la práctica los separadores se pueden fabricar en función del ancho de banda que interese y para una aplicación concreta. La siguiente figura muestra los separadores a utilizar según la frecuencia de trabajo: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 6. Limitaciones en frecuencias para distintos separadores. (7) Las medidas a baja frecuencia deben realizarse con el separador de 50 mm, mientras que a alta frecuencia el ideal es el de 6 mm. (5) 3.3.2 ERROR DEBIDO AL DESFASAJE ENTRE LOS CANALES Las diferencias de fase entre las mediciones de ambos micrófonos son la fuente de error más importante en la medición de intensidad sonora, aun con los mejores equipamientos disponibles en la actualidad. Aunque los equipos actuales han evolucionado mucho y están en mejora continua, todos tienen algún desfasaje entre los canales que se suma al ángulo detectado por los micrófonos; a bajas frecuencias la diferencia de fase en el campo sonoro entre ambos micrófonos es extremadamente pequeña y la más mínima diferencia de fase introducida por el equipo puede generar grandes errores en la estimación de la Intensidad Sonora. El equipo mide un ángulo que es la suma entre el desfasaje del campo sonoro, Ø, y el desfasaje introducido por la cadena de medición, φ. (Ecuación 24) Como se puede ver cuanto mayor es Ø, menor será el error relativo de la medición; por ello a bajas frecuencias donde Ø y φ pueden llegar a ser del mismo orden, el error introducido por el equipo puede llegar a ser considerable. Por otra parte, estos límites no dependen exclusivamente del aparato sino que además son función del campo acústico bajo estudio. Cuando el campo sonoro posee una componente reactiva considerable, el nivel de presión sonora es mayor que el nivel de intensidad sonora. La diferencia entre ambos niveles es el índice que mide la reactividad del campo, siempre y cuando se mantenga una correcta orientación de la sonda de intensidad. Esta circunstancia modifica la diferencia de fase que puede medirse en el campo sonoro. (7) (11) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 4. TEORÍA DEL AISLAMIENTO El aislamiento o índice de reducción sonora R, se define como “diez veces el logaritmo del cociente entre la potencia sonora que incide sobre el objeto de prueba que se considere, W 1 , y la potencia sonora transmitida a través de este, W 2 ” (Ecuación 25) El cálculo de este índice según las normas de intensidad y presión se abordará en los siguientes apartados detalladamente. Es importante señalar sin embargo, que, en la práctica, a la hora de asignar un valor de aislamiento a un determinado material constructivo, se recurre a los valores obtenidos en cámaras de ensayo y no a las expresiones teóricas. (13) 4.1 AISLAMIENTO DE UNA PARED SIMPLE HOMOGÉNEA: LEY DE MASAS Se explicará a continuación el caso ideal más simple: una partición constituida por un único material. Obviamente, existen numerosos casos de mayor complejidad con paredes dobles, pero al no someterse a ensayo en el presente proyecto, no se han tratado en este apartado. Dado un cerramiento formado por un único material de unas características de elasticidad y densidad conocidas, la energía “atravesará” el cerramiento tanto a través de los poros como en forma de una nueva onda generada al vibrar la propia partición. La atenuación de la onda sonora incidente depende de la frecuencia del sonido, de la masa de la pared y de las condiciones de contorno de la partición. En el caso de una pared simple, las propiedades aislantes varían considerablemente con la frecuencia, por lo que se suelen distinguir tres zonas de comportamiento claramente diferenciado: Zona 1: A bajas frecuencias, la pared se comporta como un muelle o placa vibrante. En esta zona, el aislamiento decae con la frecuencia y se ve afectado así mismo por las frecuencias propias o de resonancia, que están relacionadas con la rigidez y las condiciones de contorno de la pared. La existencia de estas frecuencias de resonancia disminuye drásticamente el aislamiento por debajo de los 100 Hz. Zona 2: Se corresponde con la mayor parte del espectro de interés para los materiales de uso habitual en las construcciones arquitectónicas. En este rango de frecuencias el comportamiento de la pared simple está gobernado por su masa y se la puede considerar como una gran cantidad de pequeñas masas deslizando unas sobre otras. (13) (15) Para este rango de frecuencias se encuentran expresiones teóricas para el aislamiento en función de la masa y de la frecuencia, de la forma: CMfR + = )log(20 (Ecuación 26) Donde M es la masa por unidad de superficie del material, f la frecuencia (Hz) y C una constante que depende de la impedancia del material. El aislamiento R aumenta con una pendiente de 6 dB/octava, tanto si se duplica la masa del cerramiento como si se dobla la frecuencia, aunque esto es así sólo hasta un determinado límite superior de frecuencias. La ecuación (26) constituye la conocida Ley de Masas y se representa en la siguiente figura: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 7. Ley de masas. Partición simple (13) En la práctica, los materiales no responden a la ley de masas a todas las frecuencias. Bajo determinadas condiciones, las ondas de flexión (λF) que se generan en la pared al vibrar, pueden entrar en resonancia con la onda sonora incidente (λ). A este fenómeno se le denomina coincidencia. (Figura 8) Figura 8. Onda sonora de flexión. Fenómeno de coincidencia (13) La menor de las frecuencias de coincidencia posibles es la llamada frecuencia crítica y marca el límite superior a la zona 2. Debido al fenómeno de resonancia, el aislamiento se reduce bruscamente a esta frecuencia. Para los sonidos incidentes cuya longitud de onda cumpla la relación: θ λ λ sen F · = Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro (Ecuación 27) Donde λF es la longitud de la onda a flexión originada en la partición y θ el ángulo de incidencia, se producirá la resonancia. La frecuencia crítica viene dada por: Ed f c )1(10·14,6 24 σρ − = (Ecuación 28) Siendo d es el espesor del cerramiento, ρ es la densidad del material del cerramiento, σ su coeficiente de Poisson, E su módulo de Young y λ la longitud de la onda incidente. Zona 3: Por encima de la frecuencia crítica, la pared simple no obedece a la ley de masas, pasando nuevamente a tener un comportamiento de resorte. En esta zona, el factor que gobierna las variaciones del aislamiento es el amortiguamiento interno del material, es decir, la capacidad del material para absorber energía acústica a las ondas de flexión. Existen sucesivas frecuencias de coincidencia muy distanciadas. Para frecuencias mayores a la frecuencia crítica, a igualdad de masa y frecuencia, el coeficiente de aislamiento aumenta entre 8 y 10 dB cada vez que el amortiguamiento se haga diez veces superior. Cuando se doble la frecuencia, a igualdad de masa y amortiguamiento, para frecuencias superiores a la crítica, R se incrementará entre 9 y 10 dB. (13) (15) Las tres zonas anteriormente descritas pueden observarse en la figura: Figura 9. Zonas de aislamiento de una pared simple (13) 4.2 NORMATIVA ISO-140-4. MEDICIÓN DEL AISLAMIENTO ACÚSTICO EN LOS EDIFICIOS Y DE LOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN. MEDICIONES IN SITU DEL AISLAMIENTO A RUIDO AÉREO ENTRE LOCALES. En esta norma se especifica un método de laboratorio para la medición del aislamiento acústico de elementos constructivos tales como paredes, suelos, ventanas, puertas, elementos de fachada y fachadas, excepto aquellos clasificados como elementos constructivos pequeños. El laboratorio en el que se realizan los ensayos se debe ajustar a lo especificado en la parte 1 de esta misma serie de normas. Los resultados se expresan en intervalos de frecuencia de tercios de octava. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 4.2.1 ECUACIONES Y CONDICIONES DE CAMPO Para poder determinar el aislamiento de un determinado elemento constructivo en laboratorio, es preciso estimar la potencia sonora que incide sobre él en la sala emisora W1 y la potencia sonora transmitida a la sala receptora por dicho elemento W2. La norma exige que el campo sonoro creado, tanto en la sala emisora como en la receptora, sea difuso y que el sonido radiado en el recinto receptor se transmita sólo a través de la muestra. En estas condiciones de campo difuso se conoce la relación existente entre intensidad y presión sonora promedio en una banda de frecuencia: (Ecuación 29) Donde ρ 0 c es la impedancia del medio, producto de la densidad por la velocidad del sonido, en este caso en aire y p 1 es la presión sonora. En la sala emisora, por tanto, la potencia sonora que incide sobre la muestra será: pp S c p SIW · ··4 · 0 2 1 11 ρ == (Ecuación 30) Siendo S p la superficie del elemento de prueba. En la sala receptora, sin embargo, para estimar la potencia sonora recibida sólo a través de la muestra, es preciso tener en cuenta la absorción del resto de la sala, ya que el nivel de intensidad estimado al medir la presión sonora no coincidirá exactamente con el inyectado, al haber sido absorbida por las paredes parte de la energía acústica. En este caso se cumplirá: 2 0 2 2 222 · ··4 ·A c p AIW ρ == (Ecuación 31) Donde A es el área de absorción equivalente de la sala receptora en dicha banda de frecuencia. La energía que es absorbida por las paredes sumada a la que llega a la sala receptora debe ser igual a la transmitida por la fuente sonora en la sala emisora, alcanzándose pues, un equilibrio en la superficie de medición. El aislamiento, índice de reducción sonora o índice de pérdidas por transmisión sonora, R, según la ecuación 25, en cada banda de frecuencias, será: 2 12 2 1 log10log10 A S LL W W R p pp +−== c p I··4 0 2 1 1 ρ = Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 2 16,0 A V T rev = (Ecuación 45) Sustituyendo en esta ecuación el valor del tiempo de reverberación y el valor de V (el volumen de la habitación), se obtendría el valor de A 2 . Con estos datos, ya se calculan los valores de R y de D para las diferentes bandas de octava. (15) Para el cálculo de los valores globales, se atiende en el siguiente apartado a la norma ISO 717- 1. (23) (24) 5.2 EVALUACIÓN DE AISLAMIENTO EN LOS EDIFICIOS Y DE LOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN . NORMA ISO 717-1 Los valores calculados en la norma anterior se comparan con valores de referencia a las frecuencias de medición en el rango de 100 Hz a 3150 Hz para bandas de tercio de octava y de 125 a 2000 Hz para bandas de octava. Para valorar los resultados frente a las normas internacionales ISO 140-3, ISO 140-4, ISO 140- 5, ISO140-9 e ISO 140-10 en bandas de octava con precisión de 0,1 dB, se desplaza 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 de 10 dB. Se produce una desviación desfavorable en una determinada frecuencia cuando el resultado de las mediciones es inferior al valor de referencia. Sólo se consideran las desviaciones desfavorables. El valor, en decibelios, de la curva de referencia a 500 Hz, después del desplazamiento, de acuerdo con este procedimiento, es el valor de R W o del aislamiento bruto, según los datos de la curva empleados. (25) Una vez calculado este valor, se calculan los coeficientes espectrales, C y C tr. Dichos coeficientes están basados en dos espectros en los rangos de frecuencia anteriormente citados. (16)(17) C se refiere al aislamiento de la pared para un ruido rosa y C tr se refiere al aislamiento de la pared para un ruido de tráfico urbano. Para calcular estos coeficientes se precisan las siguientes ecuaciones: iA DXC −= 1 (Ecuación 46) ∑ − −= )( 1 1010 DiCi A LOGX (Ecuación 48) DiXC Atr −= 2 (Ecuación 47) ∑ − −= )( 2 1010 DiCtri A LOGX (Ecuación 49) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro El término de D i hace referencia a los coeficientes de aislamiento anteriores calculados para cada tercio de banda de octava. Los términos C i y C tri son valores de referencia del espectro de nivel sonoro. En la tabla siguientes aparecen para las bandas de octava. f(Hz) C i C tri 125 -21 -14 250 -14 -10 500 -8 -7 1000 -5 -4 2000 -4 -6 Tabla 2. Valores de C i y C tri de las bandas de octava. (24) Los valores de los coeficientes espectrales se redondean sin decimales. Una vez calculados estos valores, el resultado suele expresarse de la siguiente forma: R W (C; C tr ) Y los valores de la curva de referencia R w son los siguientes: f(Hz) Valor Referencia 100 33 125 36 160 39 200 42 250 45 315 48 400 51 500 52 630 53 800 54 1000 55 1250 56 1600 56 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 2000 56 2500 56 3150 56 Tabla 3. Valores de referencia de aislamiento de las bandas de tercios de octava. (25) Todos los cálculos descritos hasta ahora, en nuestro caso, fueron llevado a cabo por el software del programa dBBATI. 5.3 ENSAYO DE AISLAMIENTO POR MEDIDAS DE INTENSIDAD ACÚSTICA. NORMA ISO 15186-2 El procedimiento de ensayo de la norma ISO-15186 consiste en la medición del nivel de presión sonora medio en el recinto emisor (Lp) y del nivel de intensidad sonora medio en una superficie de medición en el recinto receptor (L I ) para analizar el aislamiento entre las dos habitaciones. Al igual que anteriormente, en definitiva se pretende medir la potencia sonora, pero esta vez, con medidas de intensidad. Sin embargo, en este caso la potencia emisora no se puede evaluar con medidas de intensidad, por lo que se recurre a medidas de presión. La medición de Lp se realiza de acuerdo a los procedimientos de la norma 140-4 descritos en el apartado anterior. (13) La medición de los niveles de intensidad puede realizarse de dos formas: por puntos o por barrido. (21) 5.3.1 MEDICIÓN POR PUNTOS. Esta metodología consiste en básicamente en realizar medidas con la sonda en una distribución discreta de puntos. Esta forma tiene como ventaja, que proporciona mayor facilidad a la hora de repetir los ensayos, ya que se señalan o marcan los puntos exactos donde se realizan las medidas de manera que una medida se hace exactamente igual a la siguiente, hay menos parámetros a controlar y que, por tanto, puedan perjudicar a la medida. Su inconveniente es que, requiere de una preparación más compleja y más lenta ya que, en cada medida se necesita la colocación exacta de los micrófonos en los puntos donde se quiera medir. Según la bibliografía, la medición por puntos es más sensible a la distancia de medición. (9) (11) 5.3.2 MEDICIÓN POR BARRIDO Para la realización de estas medidas, se mueve la sonda de intensidad continuamente a lo largo de trayectorias definidas, sobre cada segmento de la superficie de medida seleccionada. Se regula el instrumento de medida, para obtener la medida temporal de la intensidad acústica y de la presión acústica, sobre la duración total de un barrido sobre un segmento. Se efectúa la operación de barrido de manera que la trayectoria especificada de barrido sea seguida con precisión, que el eje de la sonda se mantenga perpendicular a la superficie de medida en todo momento, y que la velocidad de movimiento de la sonda sea uniforme. Según la norma, dicha Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro velocidad debe estar entre 0,1 y 0,3 m/s y la duración del barrido no debe ser menor de 20 s. La distancia de medición debe estar entre 0,1 y 0,3 m. Es importante que durante el barrido manual, el operador no permanezca enfrente del segmento que está siendo barrido, sino a un lado de forma que su cuerpo no interfiera con la radiación del sonido desde la fuente. El barrido, puede ser mecánico, lo cual favorece las condiciones descritas en la norma. Sin embargo, para un barrido manual, como en nuestro caso, es imposible que las condiciones se cumplan estrictamente. A pesar de ello, el hecho de que la norma haga mención de estas condiciones en estos términos, nos debe hacer ver que realmente es importante cumplir con las especificaciones citadas, por lo que se debe tener sumo cuidado en la realización del ensayo. (21) Las trayectorias seguidas durante el ensayo fueron las que se describen en la siguiente figura: Figura 7. Trayectorias del barrido manual. (9) En el presente proyecto, se realizaron tanto ensayos por barrido como ensayos por puntos y se compararon los diferentes resultados obtenidos. Se procede a continuación a describir la superficie de medición. Dicha superficie debe envolver totalmente al elemento de construcción sometido a ensayo. Se divide la superficie en varias sub-áreas, en cada una de las cuáles se realizan los barridos correspondientes o las mediciones por puntos. En el ensayo de aislamiento, obviamente, la superficie de medición se corresponde con la de la pared de separación entre las dos habitaciones. En la siguiente figura se esquematiza un ejemplo del sistema con ocho sub-áreas de medición: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 10. Superficie de medición dividida en ocho sub-áreas. (21) Una vez obtenidos los valores de presión e intensidad, los parámetros a calcular según la norma serían el índice de reducción sonora por intensimetría (R I ), el indicador de presiónintensidad de la superficie (F pln ) y el índice de intensidad-presión residual (δ pI0 ) Cada uno de ellos viene dado por las ecuaciones anteriormente descritas: (Ecuación 50) (NOTA: Esta ecuación se deduce de la número 35 deducida en el apartado anterior) (Ecuación 51) donde: Lp 1 : nivel de presión sonora en la habitación emisora Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro L In : nivel de intensidad sonora medio en la habitación receptora que vendría dado por la ecuación 39 del apartado anterior. S M : área total de la superficie de medición (Sumatorio de las áreas de todas las sub-áreas de medición) S: área del elemento de separación sometido a ensayo o, en el caso de recintos escalonados, esa parte del área común del recinto emisor y receptor S 0 =1 m 2 N: Posiciones del altavoz El indicador de presión-intensidad sirve para calificar el entorno de medición. Un entorno se considera satisfactorio si cumple los siguientes criterios para cada banda de tercio de octava: F pIN < δ pI0 -7 dB Para la muestra de ensayo reflectante F pIN < 6 dB Para la muestra de ensayo absorbente Una muestra de ensayo se considera absorbente si el coeficiente de absorción excede de 0,5. Según la norma ISO-11654 un material puede considerarse reflectante si su coeficiente de absorción se encuentra entre los valores de 0,1 y 0,05. Los materiales que componen la habitación sometida a ensayo son básicamente: pared de ladrillo, vidrio y madera. Los coeficientes de absorción de cada uno de estos materiales son 0.02, 0.04 y 0.03 respectivamente. Puesto que estos valores están por debajo de los valores anteriores, se considera la habitación reflectante. Si la intensidad sonora resultase negativa o si no se cumpliesen los criterios previamente descritos es necesario mejorar el entorno de medición aumentando la distancia de medición o añadir material de absorción acústica en la habitación. Los valores del índice de residual de presión-intensidad vienen dados según la tabla siguiente: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Tabla 4. Índices residuales de presiónintensidad (9) NOTA: Para los requisitos relativos al índice de presión-intensidad residual para separaciones entre micrófonos distintas a 25 cm, añadir 10log (x/25) donde x es la separación entre micrófonos en milímetros a las cifras, en decibelios de la tabla. Para nuestro caso se escoge la columna de la sonda clase 1 y puesto que tenemos una separación distinta a 25 mm, añadimos 10log(x/25) a los datos que vienen en la tabla, donde x sería 18 mm. Por último a la ecuación 50 del índice de reducción sonora es necesario añadirle el coeficiente Kc para comparar los resultados de intensidad con los obtenidos con medidas de presión de la norma 140-4. Dicho coeficiente viene dado por la ecuación 42: ) · 8 1log(10·log10 V S WK r cc λ +== Una vez obtenidos estos valores, se añadirían en la ecuación 49 para calcular el aislamiento. (21) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 6. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE MEDIDA En el siguiente capítulo se procederá a describir los equipos utilizados para la realización de los ensayos de medición, así como la descripción del software empleado para el tratamiento de los resultados obtenidos. Se describirán los elementos para la medida de presión y la de intensidad acústica. 6.1 MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD ACÚSTICA: 1. Sonda de intensidad Para la medición de la intensidad acústica y posteriormente su transformación en potencia se empleó una sonda G.R.A.S. 50AI-B. Junto con lo que constituye estrictamente la sonda, se incluyen micrófonos, preamplificadores... En la siguiente figura se presenta la sonda de intensidad: Figura 8. Sonda de intensidad 50 AI (18) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Junto con lo que constituye estrictamente la sonda, se incluyen micrófonos, preamplificadores... En la siguiente figura pueden observarse dichos constituyentes: Figura 9. Componentes de la sonda de intensidad 50 AI (18) En la figura pueden apreciarse los dos micrófonos necesarios para medir la intensidad, diferentes separadores de dichos micrófonos según convenga para la medida, los preamplificadores y por supuesto diferentes adaptadores para la conexión de todos ellos. 2. Unidad Symphonie Para la adquisición de los datos, es necesaria la unidad Symphonie que transforma las señales recogidas por la sonda y las envía al procesador, constituido por un ordenador con un software determinado que será descrito en apartados próximos. En la siguiente figura pueden apreciarse dichos componentes: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 10. Unidad symphonie 3. Fuente dodecaédrica La realización del ensayo de aislamiento implica la emisión de un ruido rosa o blanco y la medición de la atenuación de ese sonido en la sala receptora. Para la emisión de dicho ruido se empleó una fuente de sonido dodecaédrica, como la mostrada en la figura conectada a un amplificador y a un preamplificador e introducida en la salida que ofrece el equipo de captación Symphonie. Lo que caracteriza a dicha fuente es que debe emitir igual en todas direcciones, para minimizar al máximo los errores de emisión. En la siguiente figura puede apreciarse la fuente sonora: Figura 11. Fuente dodecaédrica 6.2 MEDICIÓN DE LA PRESIÓN ACÚSTICA: - Micrófonos Para la medición de presión acústica y posteriormente su transformación en potencia, se emplearon micrófonos conectados a la unidad de Symphonie. Un ejemplo de dichos micrófonos se muestra a continuación: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 18 Se aprecia un salto perfectamente hacia la mitad de cada gráfica que se puede ajustar manualmente si el programa no ha escogido con suficiente precisión en el tramo en el que ocurre el salto. Una vez la medición haya terminado, se activarán los dos botones señalados por debajo de este y que nos permiten aceptar la medida, si creemos que ha sido correcta su realización (botón Ok) o desecharla si pensamos que no es válida (botón X). 7. Con las medidas aceptadas, se obtiene la representación para cada banda de octava o de tercio de octava de cada parámetro: tiempo de reverberación, espectro de emisión, recepción y ruido de fondo. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 19 8. Una vez obtenidos los parámetros de medida se hace clic en la pestaña de cálculos estándar para que el programa determine los parámetros de aislamiento R y D solicitados en la norma 140-4. Nos vuelve a aparecer una ventana con dos opciones: Configurar y parámetros. Haciendo clic en "Configurar" se despliega un menú para elegir lo que queremos calcular: Figura 19 Nosotros elegimos la opción de aislamiento (insulation) y aceptamos. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 9. A continuación aparece una nueva ventana para elegir los parámetros a calcular según la norma que se desee: Figura 20 Se eligen los parámetros R y D de la norma 140-4 y además se introduce el volumen de la habitación y la superficie de medida en dicha ventana. Se seleccionan de todas las medidas realizadas aquellas que se quiera utilizar en el cálculo: ruido de fondo, espectros de emisión y recepción y tiempo de reverberación. Figura 21 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Haciendo click en los parámetros anteriores de la figura 18 pueden observarse los resultados de los espectros de los coeficientes de aislamiento R y D. En la siguiente figura pueden observarse la forma en que presenta el programa dichos resultados: Figura 22 En nuestro caso, no aparecieron los resultados numéricos por problemas en las medidas del ruido de fondo como puede observarse en la figura, sin embargo se calcularon manualmente en el apartado de resultados. (19) 7.2 GUÍA DE UTILIZACIÓN DEL PROGRAMA dBFa Siguiendo con el apartado anterior se procede ahora a describir los pasos de utilización del programa dBFa. El programa proporciona dos opciones según se quiera realizar una medida de intensidad haciendo referencia a la geometría de la superficie de medida (según la norma ISO 9614) o el caso contrario sin atender a la geometría de la superficie de medida (measurement session). Aunque en principio, la norma ISO 9614 está pensada sólo para medidas de potencia, en esta opción, el programa permite incluir más información del sistema de medida que en la "measure session". (14) Sobre todo, ofrece una clara ventaja a la hora de numerar las medidas según las sub-caras de medición en las que se divide la superficie del ensayo. Por ello, en el presente proyecto, para la realización de determinados ensayos se utilizó más esta opción. A continuación se explican los pasos a seguir para cada una de las opciones: 7.2.1 MEASUREMENT SESSION 1. Para el ensayo de aislamiento con una fuente externa es necesario previamente al abrir un archivo nuevo en el programa elegir la opción de "Measurement session". Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 23 2. A continuación en la pestaña de "adquisition" se hace clic en la opción de "New measurement set-up" Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 24 3. Aparece un menú con tres tipos diferentes de ensayos para realizar la medida. Se elige el “intensity mode” Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 25 4. Ahora aparece un nuevo menú para elegir las opciones del ensayo de medida Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 26 5. Haciendo clic en “Parameters” aparece una nueva ventana donde se puede cambiar el espaciado de los micrófonos, la velocidad del sonido y la densidad del aire. Nosotros sólo hemos marcado la opción del autorango automático, al igual que en el programa del dBBATI y en el “Storage mode” se hace clic en la opción de “Customized” para pedirle al programa que sólo nos almacene las medidas de intensidad y de presión en un tercio de octava. Serían “Li 1/3” y “Lp 1/3”. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 27 6. Haciendo clic en “Generador” activamos la opción de la fuente de ruido externa con un ruido rosa en nuestro caso. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 28 7. Por último, en la opción "average" se elige el tiempo de medida. Primero se pulsa la pestaña "Modify" y luego se introduce el tiempo, en nuestro caso 50 segundos por ejemplo, según la figura: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 35 6. En este momento, se procede a comenzar con la realización del ensayo. Para ello, se hace click en "mesure" 7. En la siguiente ventana se hace click en la pestaña señalada con la flecha roja para elegir el orden de las medidas: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 36 8. Nos aparecen las sub-áreas de medición que deseamos medir, en nuestro caso se seleccionan todas. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 37 9. Cuando se acepta, se queda dicha ventana parpadeando en cada una de las medidas de cada sub-área que se esté realizando. Sin embargo, el usuario debe hacer click en la ventana negra de medida para ir realizando las pruebas. Figura 38 10. Una vez llegados a este punto haciendo click en la pestaña de "config" se eligen las mismas opciones que en la "mesarument session" y las medidas se realizan de la misma forma que en el programa dBBATI. (20) Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 39 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 8. RESULTADOS Se presentan a continuación los resultados numéricos obtenidos de los diferentes ensayos realizados a lo largo del proyecto. En primer lugar se detallarán los resultados obtenidos del ensayo de aislamiento medido mediante presión. Siguiendo las directrices de la norma ISO-140-4. A continuación, se compararán estos resultados con los obtenidos realizando el mismo ensayo mediante intensimetría siguiendo las directrices de la norma ISO-15186. Tras ello, se realizarán varios ensayos de aislamiento mediante intensimetría variando diferentes parámetros como la densidad y la distancia de barrido, el ruido de fondo... De esta forma, se evaluará la influencia de dichos parámetros en los resultados de las diferentes medidas de intensidad. Las habitaciones receptora y emisora se muestran a continuación en las siguientes fotos: Imagen 2. Sala receptora La sala receptora, utilizada en el laboratorio como sala de café, presentaba una mesa en el centro con 4 sillas y una otra mesa detrás con algunos utensilios de cocina. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Imagen 3. Sala emisora El pasillo del laboratorio de mecánico fue utilizado como sala emisora del ensayo, situándose la fuente sonora en el centro de la pared y a una distancia aproximada de 40 cm. El pasillo presenta unos 6 m de largo hasta la puerta de entrada aproximadamente. La dificultad de medir el tiempo de reverberación en una sala de dichas características obligó a elegirla como sala emisora en vez de como receptora. No obstante, en un ensayo se probó a intercambiar las salas para evaluar y comparar los diferentes resultados. La pared que separa ambas habitaciones, es decir, la superficie de medición, está compuesta por tres superficies de aluminio y seis de vidrio, como puede apreciarse en la imagen 3. La presencia de diferentes materiales en la muestra de ensayo nos ayudará a la hora de evaluar sus características en lo que a protección del sonido se refiere, y a su vez, proporcionará facilidades para medir la intensidad en diferentes zonas de la superficie de medición. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 8.1 ENSAYO DE AISLAMIENTO MEDIANTE MEDIDAS DE PRESIÓN En este ensayo se calculó el coeficiente de aislamiento, R, el aislamiento bruto, D y el tiempo de reverberación de la habitación receptora. Las ecuaciones utilizadas descritas en el apartado número cinco de procedimientos de medida fueron la 44 para restar el ruido de fondo, la 45 para el tiempo de reverberación y la 32 y la 33 para los coeficientes R y D. Los cálculos descritos en el apartado anterior fueron desarrollados por el software dbBATI. Los datos geométricos de la habitación sometida a ensayo (la sala receptora), necesarios para los cálculos son: V (volumen de la sala) = 16 m 3 Sp (superficie de la pared) = 6 m 2 Tras realizar el ensayo, los datos proporcionados por el software (ruido de fondo, espectro de emisión y espectro de recepción) se presentan en la siguiente tabla: f(HZ) Lp1 Lp2 L2_fondo 125 76,7 67,6 33,2 160 77,6 64,8 32,4 200 81,5 65,1 50,6 250 81,7 65,4 52,9 315 79,1 65,1 41 400 79 63,2 34,7 500 76,6 59,6 34,7 630 75,2 58,8 31,5 800 73,9 56,2 33,2 1000 73,1 53,4 30,7 1250 70,6 53,1 30,5 1600 72,2 55,2 29,6 2000 70,9 54,8 28,3 2500 70 53,4 26 3150 68 51,9 24,2 4000 65,4 48,4 21,9 Tabla 4. Datos del ensayo de aislamiento con medidas de presión. La ISO 140-4 exige que haya una diferencia entre el ruido de fondo y el recibido como mínimo de 10 dB, los datos de la tabla 4 corroboran dicho hecho, ya que la diferencia entre Lp2 y Lp2_fondo es mucho mayor de 10 dB. Puede observarse también, que a bajas frecuencias (200 y 250 Hz) el ruido de fondo tiene valores similares al ruido recibido, hecho por el cual, el programa no te permite calcular los coeficientes espectrales y el valor del aislamiento global. No obstante este último se calculará manualmente a continuación. Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Figura 40. Espectro de emisión del ensayo de presión Se comprueba también a continuación, como exige la norma que en la sala emisora no puede haber una diferencia mayor de 6 dB entre bandas contiguas. Esta condición puede apreciarse en el espectro de emisión obtenido: Como se observa en la figura 36, la mayor diferencia se encuentra entre la banda de 160 y entre la de 200 Hz. Según los datos de la tabla número 4 la diferencia sería de unos 3,9 dB, por lo tanto seguiríamos cumpliendo los límites impuestos por la norma. Los parámetros calculados se presentan en la siguiente tabla para diferentes bandas de frecuencia: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro f(HZ) trev D R 125 0,7 9,2 9,4 160 0,49 12,7 15,5 200 0,52 16,4 16,5 250 0,47 16,3 17,9 315 0,61 14,1 15,3 400 0,46 15,8 15,9 500 0,62 17 17,9 630 0,43 16,4 17,4 800 0,5 17,7 19,5 1000 0,49 19,8 20,4 1250 0,41 17,5 18,7 1600 0,4 17 17,6 2000 0,41 16,1 17 2500 0,41 16,5 17,4 3150 0,43 16,1 16,8 4000 0,42 17 17,6 Tabla 5. Resultados del ensayo de aislamiento con medidas de presión. Cabe destacar en la tabla anterior, el alto valor del tiempo de reverberación en la banda de 125 Hz. Para comprobar que no haya habido ningún fallo al realizar la medida, se observan las caídas graficadas por el programa en la siguiente figura: Figura 41. Caídas del tiempo de reverberación Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Puede observarse, pues, que las rectas de aproximación a las gráficas, tomadas por el programa, para todas las bandas de frecuencia son adecuadas, por lo que se toma como válidos los valores anteriores del tiempo de reverberación. Seguidamente, se calcula el valor del área de absorción media (A 2 ) con la ecuación 28 del tiempo de reverberación. El valor del tiempo sería el reflejado en la tabla 5 a 1000 Hz de frecuencia. Con este valor y el del volumen de la habitación, se obtiene el resultado de área A 2 que sería: A 2 = 5,12 m 2 Por último ya se calcula el valor del aislamiento global (R w ). Para ello se realiza lo comentado en el apartado anterior de 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 de 32 dB. Realizando dicho cálculo, se obtiene que desplazando la curva de referencia 33 dB, la curva obtenida es la deseada. Se representan pues, en la siguiente gráfica el resultado: Gráfica 1. Cálculos del ensayo de presión De tal forma, que se concluye con que el valor del aislamiento global, el valor de la curva de referencia a 500 Hz, sería de 19 dBA. 8.1.1 DISCUCIÓN DE RESULTADOS Para evaluar y analizar el resultado obtenido, se ha querido comparar la curva obtenida con la curva ideal según la ley de masas (figura 9) explicada en el primer apartado de teoría del proyecto. En la siguiente gráfica se representan los coeficientes de aislamiento del ensayo de presión por cada banda de frecuencia: 0 10 20 30 40 50 60 0 1000 2000 3000 4000 R f(Hz) Valor Referencia Curva medida Curva desplazada Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro f(Hz) ENSAYO1 ENSAYO2 ENSAYO3 ENSAYO4 ENSAYO5 ENSAYO6 125 9,09 10,01 5,91 5,61 5,62 10,22 160 7,50 10,26 6,83 6,53 6,65 6,85 200 8,17 12,20 6,43 6,08 6,81 7,45 250 8,85 13,46 8,57 8,27 6,88 9,15 315 10,43 11,50 9,30 9,00 8,59 9,38 400 10,83 15,16 7,78 7,48 7,94 9,87 500 10,18 15,07 8,52 8,22 8,79 8,62 630 9,64 13,98 8,41 8,11 8,70 8,43 800 10,39 12,25 8,39 8,09 8,46 8,54 1000 11,51 12,28 8,14 8,02 7,79 9,47 1250 11,19 12,37 7,67 7,37 7,50 9,31 1600 11,95 14,22 7,97 7,67 7,97 9,85 2000 12,53 13,45 8,32 8,02 8,43 10,06 2500 12,77 16,09 8,53 7,97 8,61 10,08 3150 11,98 17,15 8,91 8,61 9,11 10,15 4000 11,60 16,08 9,12 8,72 9,08 10,14 5000 11,71 16,28 9,70 9,37 9,14 10,44 Tabla 11. Factores de presión-intensidad de los ensayos por intensimetría. Se han representado en color rojo los valores que no cumplen la condición 1 y en verde los que sí la cumplen. El factor de presión-intensidad proporciona una estimación de la calidad del entorno de medición, si la condición 1 vista con anterioridad no se cumple, a priori los resultados obtenidos en el ensayo no son fiables, por lo que no se pueden comparar con los de otros ensayos. Por tanto, a la vista de los datos de la tabla 11, parece lógico suponer que el ensayo 1 tomado como referencia, no ofrecerá buenos resultados, por lo que en lugar de ello, se ha tomado el ensayo número 4 con mayor distancia de medición, como ensayo de referencia. Por último, antes de poder comparar los valores del coeficiente de aislamiento de los diferentes ensayos de intensidad con el obtenido por presión, será necesario aplicar la corrección de Waterhouse para bajas frecuencias. Aplicando la ecuación 42, para los valores de la sala sometida a ensayo (volumen y superficie de medición) se obtuvieron los siguientes valores para las distintas bandas de frecuencia: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro f(Hz) Kc 50 0,00284912 63 0,00226136 80 0,00178092 100 0,0014248 125 0,00113987 160 0,00089055 200 0,00071246 250 0,00056997 315 0,00045237 400 0,00035624 500 0,000285 630 0,00022619 800 0,00017812 1000 0,0001425 1250 0,000114 1600 8,9063E-05 2000 7,1251E-05 2500 5,7001E-05 3150 4,5239E-05 4000 3,5626E-05 5000 2,85E-05 Tabla 12. Coeficientes de corrección de Waterhouse Como puede observarse en la tabla, los valores de estos coeficientes tienen un valor muy bajo por lo que se despreciaron a la hora de realizar los cálculos. 8.2.1.1 Evaluación del método de medida. Se compara previamente los resultados obtenidos con el ensayo de medidas de presión y el de medidas de intensidad del ensayo 3 (con las nueves sub-áreas de medición). En la siguiente gráfica pueden verse los valores del coeficiente de aislamiento de ambos métodos: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Gráfica 3. Comparación de los resultados obtenidos por presión y por intensidad del ensayo 3 Donde: Rp: Coeficientes de aislamiento obtenidos mediante el método de presión. A simple vista, según los datos obtenidos, puede afirmarse que los resultados de ambos métodos gozan de amplias similitudes. Ambas curvas siguen una tendencia muy similar, salvo que la de presión se desplaza 2 dB aproximadamente por encima de la curva de intensidad. 8.2.1.2 Evaluación del número de sub-áreas medidas Se comparan a continuación los ensayos 3 y 4 para comprobar que, como se afirmó con anterioridad, los resultados son similares y no es necesario medir en todas y cada una de las sub-áreas: 0 5 10 15 20 25 0 1000 2000 3000 4000 5000 R f(Hz) Rp Ensayo 3 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Gráfica 4. Comparación de los resultados obtenidos por presión y en los ensayos 3 y 4 Se observa claramente, que los ensayos 3 y 4 son muy similares, lo cual, se pareció también en los resultados numéricos de la tabla 9. Además si se comparan con el de presión, puede observarse como es lógico, que los valores del ensayo 3, al medir en la habitación completa son más parecidos a los de presión que los del ensayo 4. Ambos métodos, según la tabla 10, cumplen a la perfección la condición del factor presión-intensidad para todas y cada una de las bandas de frecuencia. 8.2.1.3 Evaluación del método de medida de intensidad En la siguiente gráfica se comparan los ensayos 4 y 2. El primero realizado por barrido y el segundo por puntos, manteniendo estables otros parámetros como la densidad de barrido. Gráfica 5. Comparación de los resultados obtenidos por medición por puntos y por barrido. 0 5 10 15 20 25 0 1000 2000 3000 4000 5000 R f(Hz) Ensayo 3 Ensayo 4 Rp 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 0 1000 2000 3000 4000 R f(Hz) Ensayo 4 Ensayo 2 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro En general los resultados obtenidos por ambos métodos muestran pocas similitudes, las curvas apenas siguen una tendencia parecida. Refiriéndonos de nuevo a la tabla 11, está claro que el ensayo 2 posee muchos errores al no cumplirse la condición del factor presión-intensidad para casi ninguna de las bandas de tercios de octava. Sería necesario también mejorar el entorno acústico y la norma aconseja también mejorar el ensayo aumentando la discretización, es decir, tomando más puntos de medida. En la bibliografía consultada también se comenta que la medición por puntos resulta complicada debido a una forma muy compleja del campo cercano a la superficie. Además, es muy fácil cometer errores por la persona que realiza el ensayo ya que se requiere la posición exacta de los micrófonos, siendo éstos muy sensibles a la distancia de medición. (12) Los resultados del ensayo 4 parecen son más fiables en este caso, al ser más similares a los del método de presión y cumplirse la condición del factor de presión-intensidad. 8.2.1.4 Evaluación de la distancia de medida En este punto se presenta la comparación de los ensayos 1 y 4, los cuales, se realizaron de la misma forma, salvo porque en el número 4 se incrementó la distancia de medida a la pared. Gráfica 6. Comparación de los resultados obtenidos al incrementar la distancia de barrido. Según la gráfica, parece que ambas curvas siguen una tendencia muy similar, salvo que la curva del ensayo 1 se desplaza al altas frecuencias unos 4 dB aproximadamente por encima de la del ensayo 3. Según la teoría, la distancia de medida a la pared debe ser elegida atendiendo a un compromiso para evitar errores en el campo cercano y a su vez, minimizar la influencia del campo reverberante en la habitación receptora. (12) Según la norma 15186-2 si no se cumple la condición 1 para algunas bandas de frecuencia, como es el caso del ensayo 1, lo cual se 5 7 9 11 13 15 17 19 21 0 1000 2000 3000 4000 R f(Hz) Ensayo 3 Ensayo 1 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro observa en la tabla 11, el hecho de incrementar la distancia de medición podría ser una solución al problema. (21) Lo cual, se cumple a la perfección, al incrementar la distancia de medición en el ensayo 3 se han eliminado estos errores, puesto que, según los datos de la tabla 11 se cumple la condición de la norma para todas las bandas de frecuencia. Sin embargo, en el ensayo 4 los coeficientes de aislamiento son menores, por lo que quizá hubiera sido necesario realizar otro ensayo incrementando la distancia de medida un poco pero sin llegar a duplicarla para comprobar así si se mejoraría el ensayo sin disminuir tanto los coeficientes de aislamiento. La norma también afirma que puede mejorarse el entorno acústico con elementos absorbentes que eliminen ruido adicional que perjudique a la medida de la sonda. Este ruido adicional puede crear condiciones de medición inaceptables. Sin embargo, en los ensayos no se contaba con elementos absorbentes adecuados que no complicaran en exceso la realización de las medidas, por lo que se optó simplemente por aumentar la distancia de medición. 8.2.1.5 Influencia de la densidad de barrido La comparación de los resultados obtenidos en los ensayos 4 y 5 se presenta a continuación en la gráfica. Se pretende, ahora evaluar la influencia en el ensayo de la densidad de barrido: Gráfica 7. Comparación de los resultados obtenidos al incrementar la densidad de barrido. Esta vez, las gráficas presentan mayores similitudes que anteriormente. Las tendencias son muy similares, estando una ligeramente desplazada de la otra. Además a bajas frecuencias los valores de los coeficientes de aislamiento son extremadamente parecidos. Desde el punto de vista del factor presión-intensidad, ambos ensayos cumplieron a la perfección la condición 1 para cada una de las bandas, con lo cual, se comparan ahora ambas 5 7 9 11 13 15 17 19 21 0 1000 2000 3000 4000 R f(Hz) Ensayo 4 Ensayo 6 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro curvas con la de presión para arrojar nuevos factores que ayuden a evaluar la influencia de la densidad de barrido: Gráfica 8. Comparación de los resultados obtenidos en el ensayo 4 y 6 y el de presión Parece ser, que los resultados del ensayo 6 se asemejan más a los del de presión que los del ensayo 4. Con lo cual, se concluye con que al aumentar la densidad de barrido se mejoran los resultados. Aunque es necesario recordar que no son directamente comparables porque no se miden exactamente el mismo número de áreas. Parece razonable pensar que midiendo 9 áreas a 30 cm y con la densidad de barrido mayor los resultados de presión e intensidad se parezcan mucho. De la misma forma, que en caso del ensayo 2 (medida por puntos), mientras mayor discretización del ensayo se realice, parece que mejores resultados se obtendrán. 8.2.1.6 Influencia de la sala de ensayo Por último, comparar ahora el ensayo 4 y el 5, en el cual se intercambió la sala receptora por la emisora. Los resultados obtenidos fueron: 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 0 1000 2000 3000 4000 R f(Hz) Ensayo 4 Ensayo 6 Rp Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Gráfica 9. Influencia de la sala sometida a ensayo. La gráfica 9 muestra unos resultados parecidos para ambos ensayos, sobre todo a altas frecuencias, aunque cabe destacar que las diferencias son del mismo orden que las anteriores. El hecho de intercambiar las habitaciones receptora y emisora no parece tener apenas influencia en los coeficientes de aislamiento obtenidos. El ensayo 5 se parece más al 6 que el 4, es decir, se podría decir que se ha medido mejor cuando la sala receptora ha sido es el pasillo. La norma no especifica características especiales para la sala receptora, sólo que se cumpla la condición del factor de presión-intensidad, lo cual parece ser, que lo cumple mejor el pasillo. Puede que sea por el ruido de fondo o por los elementos de construcción adyacentes a la superficie de medición que en el caso de la sala de café son mayores y podrían, según la norma, dificultar las medidas. (21) Desde el punto de vista del factor de presión-intensidad, para ambos ensayos no fue necesario mejorar el entorno acústico, ya que se cumple a la perfección la condición número 1. En este caso, no se realizó un ensayo de presión intercambiando las habitaciones, puesto que medir el tiempo de reverberación en el pasillo resultaría más complicado para el ensayo. 8.2.2 ENSAYOS DE AISLAMIENTO POR INTENSIDAD. AISLAMIENTO DE MATERIALES Y EVALUACIÓN DE OTROS PARÁMETROS Por último, se evaluó la influencia del material aislante de la superficie de medición y se evaluaron otros parámetros como la posición de la fuente, el ruido de fondo y de nuevo la medición por puntos, pero esta vez, se midió en una sola sub-área de la pared. Ésta sub-área de medición evaluada se encerró en un paralelepípedo, midiéndose así en cada una de las direcciones del espacio para obtener la intensidad total que atraviesa la superficie en concreto. Sin embargo, al ser estas áreas colindantes con el techo, el suelo y la pared, las caras del paralelepípedo que coincidían con dichos elementos no se tuvieron en cuenta, ya que se supone que la intensidad no pasaría a través de ellos. En la siguiente figura puede 5 7 9 11 13 15 17 19 0 1000 2000 3000 4000 R f(Hz) Ensayo 4 Ensayo 5 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro observarse las caras del paralelepípedo que se midieron la cada sub-área número 5. La cara superior no se midió, ya que al suponer sólo 6 caras totales en la pared, se supondría que ésta cara sería la pegada al techo. Figura 42. Caras del paralelepípedo medidas en la sub-área número 5 Las letras en rojo corresponden a la numeración de las caras medidas en cada sub-área. Como se aclaro anteriormente, según la imagen 3, las sub-áreas 1, 2 y 3 son de aluminio y las 4, 5 y 6 son de vidrio. Se aclara, seguidamente, cada uno de los ensayos realizados: - Ensayo 7. Se realizó un ensayo de barrido para las caras de la sub-área número 5 con una distancia de medición de 30 cm con la superficie de medición, para la fuente sonora en la posición 1 ( en el centro del pasillo a 50 cm de la pared de ensayo) y con un ruido de fondo de 30 dBA. Se eligió esta distancia de medición por arrojar mejores resultados que en los ensayos anteriores. - Ensayo 8. Ídem al ensayo 6 pero en la sub-área 6. - Ensayo 9. Ídem al ensayo 6 pero en la sub-área 3. - Ensayo 10. Ídem al ensayo 7 pero para la fuente sonora en la posición 2 (a 50 cm de la pared de ensayo y a 1 m de la pared norte del pasillo). Para aclarar las diferentes posiciones se adjunta la siguiente imagen: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro Imagen 4. Posiciones 1 y 2 de la fuente sonora - Ensayo 11. Ídem al ensayo 7 pero con un ruido de fondo de 50 dBA (se incrementó con una fuente sonora adicional en la habitación receptora) - Ensayo 12. Ídem al ensayo 7 pero esta vez, se midió por puntos en 4 puntos distribuidos uniformemente a lo largo de la superficie. Los parámetros de cada uno de los ensayos se especifican en la siguiente tabla: ENSAYO MEDICIÓN DISTANCIA DE MEDICIÓN (cm) SUB-ÁREA DE MEDICIÓN POSICIÓN FUENTE RUIDO DE FONDO (dBA) 7 BARRIDO 30 5 1 30 8 BARRIDO 30 6 1 30 9 BARRIDO 30 3 1 30 10 BARRIDO 30 5 2 30 11 BARRIDO 30 5 1 50 12 PUNTOS 30 5 1 30 Tabla 13. Parámetros de medición de los ensayos de aislamiento de cada sub-área A continuación se adjuntan los resultados de los coeficientes de aislamiento, así como de los índices de presión-intensidad de los ensayos anteriormente descritos: Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 9. CONCLUSIONES A la vista del estudio realizado y de los resultados expuestos a lo largo del texto, se han alcanzado una serie de conclusiones que de forma resumida se desarrollan a continuación. A continuación, se dividirá el presente capítulo en dos partes. La primera de ellas dedicada a las conclusiones obtenidas al comparar los métodos de presión e intensidad y en la segunda se incluirán única y exclusivamente las conclusiones de la evaluación de los diferentes parámetros del método de intensidad. 9.1 CONCLUSIONES DE LA COMPARACIÓN DEL MÉTODO DE PRESIÓN El método convencional para medir el aislamiento acústico de paneles y tabiques consiste en determinar la pérdida de transmisión sonora (también llamada índice de reducción de sonido). El método tradicional para medir éste parámetro requiere por regla general dos habitaciones reverberantes. La potencia acústica incidente en la habitación emisora se deduce de una estimación de la presión sonora media en un campo difuso y la potencia transmitida se determina a partir de una medición similar en la sala receptora donde, además, el tiempo de reverberación debe ser calculado. El nuevo método de intensidad ha hecho posible medir la potencia transmitida directamente a través de una sonda intensidad. En este caso, no es necesario que el campo sonoro en la sala receptora sea difuso, lo cual implica que sólo una habitación se supone reverberante (la sala emisora). Sin embargo, no se puede obtener la potencia incidente en la sala emisora midiendo la intensidad, ya que el método proporciona la intensidad del sonido neta en la habitación emisora. La principal ventaja del método de la intensidad sobre el enfoque convencional es que es posible evaluar la pérdida de transmisión de partes individuales de la superficie sometida a ensayo. Sin embargo, debe satisfacerse la condición del índice de presión-intensidad para cada una de las medidas de intensidad. El método de presión, también proporciona otros errores, al no tener en cuenta la absorción de la superficie. En cambio, si una parte de la absorción en la sala receptora se debe a la partición sometida a ensayo la potencia incidente es menor que la transmitida. Bajo tales condiciones se debe aumentar la absorción de la sala de recepción; si no es así, el método de intensidad sobreestimará la pérdida de transmisión debido a que la potencia acústica transmitida se subestima. A menudo se ha detectado que el método de intensidad proporciona menores valores del coeficiente de aislamiento que el método de presión a bajas frecuencias y valores más altos a altas frecuencias, como se ha podido observar en algunos ensayos del presente proyecto. Sin embargo, esta regla no ha sido totalmente confirmada por los estudios más recientes. (5) En general, parece ser que el método de intensidad resulta más beneficioso a la hora de evaluar el aislamiento sonoro de una habitación. Es decir, a igualdad de resultados entre los dos métodos, el de intensidad, ofrece mayores ventajas al proporcionar un promedio espacial del aislamiento a lo largo de toda la partición y no sólo un valor global y sobre todo, al no verse Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro condicionado por el campo reverberante de la habitación receptora. Por ello, el método de intensidad permite, analizar el aislamiento de una parte de la superficie de medición en concreto y no de la superficie al completo, como ocurre con el método de presión. Además de gran importancia es el hecho de no necesitar determinar el tiempo de reverberación en la sala receptora. 9.2 CONCLUSIONES DE LOS PARÁMETROS DEL MÉTODO DE INTENSIDAD - Si se atiende sólo al método de intensidad, el hecho de aumentar la distancia de medición, tal como citaba la norma ISO-15186-2, ofrece mejores resultados del coeficiente de aislamiento. - El método de barrido, a diferencia del método de puntos, ofrece mayores ventajas al no necesitar la realización de tantas medidas para arrojar resultados óptimos. Sin embargo, también resulta más complicado el hecho de realizar un barrido con la sonda que el hecho de medir en un sólo punto de forma individual. - Para el caso sometido a ensayo, factores como la posición de la fuente sonora o el hecho de intercambiar las habitaciones emisora y receptora no afectó a los resultados obtenidos. - Otros factores como un alto ruido de fondo en la habitación receptora afectaron de manera perjudicial a los coeficientes de aislamiento. Este ruido de fondo afectaron significativamente al campo sonoro sometido a ensayo, lo cual, afecta mucho a la precisión de las medidas de intensidad. - Las partes de vidrio de la pared de medida ofrecieron presentaron mayores coeficientes de aislamiento sonoro que las partes de aluminio, concluyéndose pues, que dichas partes aislaban más que las de aluminio. - En resumen, el método de intensidad aplicado al aislamiento sonoro arroja mucha más información y precisión en las medidas que el método de presión, e incluso puede resultar más óptimo para algunos casos concretos. Sin embargo, el hecho de que sea un método más preciso, lo hace a su vez, más complicado a la hora de llevar a cabo las medidas. Es necesario, tener en cuenta todos los parámetros evaluados en este proyecto (distancia de medición, densidad de barrido, ruido de fondo...) para llevar a cabo mediciones adecuadas y por ende, obtener resultados fiables. Además, las condiciones del entorno de medida pueden afectar mucho a los equipos, impidiéndose así obtener resultados fiables. Materiales absorbentes o salas de ensayo con elementos que compliquen el campo sonoro pueden perjudicar los ensayos de tal forma, que sea imposible alcanzar resultados óptimos. 10. BIBLIOGRAFÍA Y NORMATIVA 10.1 BIBLIOGRAFÍA (1) REQUENA RAMOS I. Universidad de Granada. Medidas de ruido. Disponible en la web: http://www.ugr.es/~ramosr/CAMINOS/conceptos_ruido.pdf (2) MAYO NÚÑEZ J. Universidad de Sevilla. ASIGNATURA DE INGENIERÍA ACÚSTICA. Magnitudes Acústicas y niveles de medida (3) PÉREZ VILLALOBOS J.A., RAMOS O.A., URQUIZA MANZANELLI A.J., CONTRERA H., NOVILLO D.A. Análisis de ruidos de motores eléctricos aplicando intensimetría sonora. Mecánica Computacional Vol XXXI, págs. 4029-4045 Noviembre 2012 (4) EGEA J., SÁNCHEZ C., RODRIGUES C.C, LATORRE E. Identifying acoustic bridges by using beamforming and sound sound intensity in situ measurement technique. Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Noise and sustainability 2010 (5) JACOBSEN. Sound intensity and its measurement and applications. Technical University of Denmark. 2003 (6) CHEN S., WANG D. LIANG J., GUO C. JIEHONG H. Noise source identification of a passenger car based on sound intensity measurement. University of Jillian. Sciencedirect-Elsevier. Applied acoustics 2005 (7) URQUIZA MANVANELLI A.J. LUNATI V.I. Intensimetría sonora: metodología y aplicaciones. Facultad regional de Córdoba. Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica- Mayo 2012 Argentina (8) AIMME INSTITUTO TECNOLÓGICO METALMECÁNICO. Determinación de la potencia, presión e intensidad sonora. Disponible en la web: https://www.aimme.es/informacion/faqs/ficha.asp?id=555 (9) GIRÓN CRUZ A. Medidas de potencia mediante medidas de intensidad en máquinas tractoras de ascensor. Universidad de Sevilla (10) BRÜEL & KAEJER. Intensidad y potencia sonora. 27 y 28 de Marzo de 2003 (11) MUNUERA SAURA G. Técnicas avanzadas de medida en intensimetría acústica para la caracterización de materiales aislantes. Universidad Politécnica de Cartagena- Departamento de Ingeniería Mecánica 2008 (12) FAHY F.J. Sound Intensity E & FN Spon 1995 (13) MACHIMBARRENA GUTIÉRREZ M. Estudio comparativo del aislamiento sonoro por los métodos de presión e intensidad. Universidad de Valladolid-Departamento de física y óptica aplicada-1999 (14) HIGINAI ARAU. ABC de la acústica arquitectónica. Ediciones CEAC. 1999 Intensimetría acústica aplicada al aislamiento sonoro 3 (15) HONGISTO V. Airborne sound insulation of wall structuresmeasurement and prediction methods. Helsinki University of Technology, Espoo Report 56 2000 (16) MÖSER M, BARROS J.L. Ingeniería acústica. Teoría y aplicaciones .Springer 2009 (17) MAYO NÚÑEZ J. Universidad de Sevilla. ASIGNATURA DE INGENIERÍA ACÚSTICA. Aislamiento (18) G.R.A.S. SOUND AND VIBRATION. Instruction manual Sound Intensity Probe Type 50AI. Brüel & Kaejer. 2009 (19) 01 dB MVI TECHNOLOGIES GROUP. dBBATI. Building acoustics. Manual de usuario. Symphonie measure system 2014 (20) 01 dB MVI TECHNOLOGIES GROUP. dBFa32. Paquete informático de análisis de frecuencia. Manual de usuario. Symphonie measure system 2014 10.2 NORMATIVA (21) ISO 15186-2: Medición del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción utilizando intensidad sonora. Mediciones in situ AENOR: Marzo 2011 (22) ISO 9614-2: Determinación de posniveles de potencia acústica emitidos por las fuentes de ruido por intensidad del sonido. Medición por barrido AENOR: Febrero 1997 (23) ISO 140-4: Medición del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción. Mediciones in situ del aislamiento a ruido aéreo entre locales. AENOR: Abril 1999 (24) DBHR: Protección frente al ruido. CSIC: Agosto 2009 (25) ISO 717-1: Evaluación del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción. Parte 1: Aislamiento a ruido aéreo AENOR: Agosto 1997