En todo el mundo el nivel general de ruido es alarmantemente alto. Vivimos en una sociedad ruidosa a causa fundamentalmente del entorno tecnológico en el que nos desenvolvemos.
Es bien conocido el hecho de que la contaminación acústica no solo hace que sea más difícil relajarse, sino que origina estrés y constituye una amenaza real para nuestra salud. No podemos detener el desarrollo, por lo que cualquier tipo de solución contra el ruido nos ayudara a mejorar nuestro bienestar físico y mental.
Todas las soluciones constructivas que nos protejan de las agresiones acústicas, siempre van a tener una relación directa en nuestra calidad de vida, tanto física como mental. Las soluciones apropiadas para el aislamiento acústico, tanto para las obras de nueva construcción como para obras de rehabilitación, están pensadas de forma que se atenúe cualquier tipo de ruido y se pueda disfrutar de la tan deseada paz y tranquilidad en el hogar.
Para atender de la mejor forma a estas exigencias, es necesario actuar con carácter preventivo antes que paliativo. Una intervención tardía resulta a menudo costosa y no logra resultados enteramente satisfactorios.
ISOVER ha realizado un estudio del comportamiento de absorción acústica de la lana mineral en función de los factores que afectan a los sistemas constructivos con placa de yeso laminado.
Percepción del sonido: lo que realmente oímos
Al principio del estudio de los fenómenos acústicos, los científicos pensaban que las sensaciones del oído humano respondían a la ley de Weber- Fechner que establece que la sensación es proporcional al aumento relativo de los estímulos.
Sin embargo, en la práctica, un tono a una frecuencia de 20 Hz se siente a partir de un nivel de presión sonora de 70 dB, mientras que un tono a 16000 Hz se oye a partir de 13 dB. Es decir que el oído humano percibe la misma sensación sonora en ambos casos.
La curva de percepción de los sonidos, definida por los niveles de presión y las frecuencias, permite concretar curvas llamadas isofónicas, de “igual sensación sonora” para el oído humano (en la siguiente grafica se representan las curvas de sonoridad a través de las cuales los sonidos tienen la misma sonoridad).
Como vemos, las frecuencias en las cuales el oído humano es más sensible, se corresponden con las frecuencias de emisión de la voz humana y es por esta razón por la cual en acústica arquitectónica se consideran las frecuencias comprendidas entre 100 y 5000 Hz aproximadamente.
Proceso de absorción acústica y magnitudes fundamentales
Las lanas minerales tienen la capacidad de atenuar la intensidad de una onda sonora (energía que atraviesa la unidad de superficie perpendicularmente a la dirección de propagación del sonido en la unidad de tiempo, W/m2) que incide sobre ellas.
El efecto de absorción acústica sigue el siguiente proceso: la onda sonora incide, i , sobre la lana mineral con una frecuencia f (Hz) y una intensidad sonora I (W/m2), una parte de esta energía es reflejada, r (W/m2), otra disipada, a (W/m2), y el resto de esta energía atraviesa el material, t (W/m2), y es transmitida a través del mismo. Siendo: i = r + a + t [W/m2]
Para campo difuso o reverberante (la onda se encuentra con reflexiones debido a la presencia de elementos reflectantes como por ejemplo lo que ocurre en el interior de una sala). I= rms / 4·p·c [W/m2]
Dónde:
- I: Intensidad sonora (W/m2).
- Prms: Presión sonora eficaz o presión rms (root mean square-raíz cuadrada del valor cuadrático medio-) (Pa).
- ρ: Densidad del medio (kg/m3).
- C: Velocidad de propagación de la onda en el medio elástico (m/s).
Adicionalmente, es recomendable considerar la potencia sonora W, W, ya que esta magnitud está directamente relacionada con la fuente de ruido y no se ve influenciada por la situación de la misma ni por el ambiente que la rodea. W =∫I dS [w]
Este proceso es fundamental para comprender los fenómenos de aislamiento acústico en los elementos constructivos de placa de yeso laminado combinados con lana mineral en su interior y los niveles de reducción acústica que se obtienen.
Características acústicas de las lanas minerales
Es posible evaluar la energía absorbida por las lanas minerales, a través del coeficiente de absorción acústica, α, que es adimensional y toma valores de 0 a 1.
El coeficiente de absorción acústica, α, se define como la relación entre la energía absorbida por la lana mineral, Ia y la energía incidente, Ii, por unidad de superficie.
El poder absorbente de las lanas minerales, como material, se cuantifica a través de este coeficiente y es único para cada frecuencia. El coeficiente de absorción acústica, αs, se mide según la norma UNE-EN ISO 354:2004 Acústica. Medición de la absorción acústica en una cámara reverberante.
A continuación se muestra un gráfico en el que se representan la absorción frente al espectro de frecuencias de sonidos percibidos por el oído humano. Vemos que para 250Hz, αs= 0,38. Por lo que un 38% de la energía es absorbida. Para 2000Hz, αs= 0,80. En este caso un 80% de la energía es absorbida.
A partir esta curva de absorción, conseguida experimentalmente para cada tipo de producto, podemos determinar el coeficiente global de absorción, αw, del mismo. Este coeficiente global de absorción define la capacidad de absorción acústica de un material para todas las frecuencias del espectro, según la norma UNE-EN ISO 11.654:1998, y nos permite comparar el poder de absorción acústico entre productos para todo el espectro. Así, de cada producto se obtiene una “firma” de cada producto de su capacidad de absorción con el fin de ayudar a determinar cuál se adapta mejor a nuestras necesidades.
Pero, ¿cómo afectan las diferencias entre productos de lana mineral al coeficiente de absorción acústica de los mismos?, ¿cuáles son estos parámetros?
Variables que afectan al coeficiente de absorción acústica y se efecto en las lanas minerales
El efecto sobre la capacidad de absorción acústica de las lanas minerales depende de los siguientes parámetros que diferencian los distintos tipos de productos:
- Resistividad al paso del flujo de aire (KPa·s/m2).
- Porosidad del material, expresado por la relación entre el volumen de aire inmovilizado en la red filamentosa de la lana y el volumen total de la pieza (la heterogeneidad con la que se distribuye la geometría de la red de lana mineral).
- Espesor de la lana mineral (mm).
Efecto en el coeficiente de absorción acústica de la resistividad al paso del flujo de aire a través de la lana mineral
La resistividad al flujo del aire del material absorbente acústico, KPa·s/m2, es uno de las características de las lanas minerales que según la norma UNE-EN 13162:2009 se relaciona con los requerimientos legales de índice de aislamiento acústico al ruido aéreo directo. Viene dado en el código de designación del producto como AFri.
La resistencia al paso del flujo de aire que presenta una lana mineral está íntimamente relacionada con la estructura de red y la fricción de la onda acústica con los filamentos y la reducción de la intensidad de la misma. De manera que se evita que atraviese el material.
Se han estudiado distintos productos de lana mineral fabricados con las mismas condiciones y distintas resistividades al flujo de aire. Siempre que este parámetro esté comprendido entre 5 y 50 KPa·s/m2, el coeficiente de absorción acústica presenta valores similares y resultados de aislamiento óptimos.
Efecto en el coeficiente de absorción acústica de la porosidad de la lana mineral
Los procesos de fabricación de la lana mineral arena y la lana de roca son diferentes y por tanto se obtienen productos con distinta porosidad. Esto se refleja en la densidad del producto derivado de su estructura de red.
Se han analizado los dos tipos de materiales, con los mismos parámetros de producto y espesor. Los resultados del coeficiente de absorción acústica arrojan valores similares para distintas densidades, por lo que este parámetro no tiene efectos significativos sobre el coeficiente de absorción acústica.
En una lana de vidrio, los filamentos “útiles” para conseguir el resultado acústico representan un 100% de su materia, mientras que en una lana de roca, se puede encontrar hasta un 30% de infibrados que no aportan nada a las características acústicas del material
Debido a la presencia de este material sólido denominado infibrado (material que no se ha convertido en filamento durante el proceso de fibrado), las lanas de vidrio pueden llegar a comportarse ligeramente mejor que las lanas de roca desde el punto de vista acústico.
Efecto en el coeficiente de absorción acústica del espesor de la lana mineral
Se ha estudiado el efecto del espesor en los productos de lana mineral arena y de lana de roca. Según las variaciones en el coeficiente de absorción acústica obtenido, el espesor es un factor fundamental que incrementa el coeficiente de absorción cuanto mayor es éste.
En conclusión, para productos de lana mineral con valores de resistencia al flujo de aire comprendidos entre 5 y 50 KPa·s/m2, el comportamiento acústico a igualdad de espesor es similar. Mientras que por debajo de 5KPa·s/m2, el material absorbente no proporcionaría la amortiguación acústica necesaria y por encima de 50, el material sería demasiado rígido.
No hay diferencias en el coeficiente de absorción acústica significativas entre la lana de roca y lana mineral arena. Siendo el espesor de la lana mineral el factor que tiene una influencia notable en el coeficiente de absorción acústica. Cuanto mayor es el espesor del material, mayor es su absorción acústica.