El control de la transmisión de sonido entre habitaciones continuas en edificios como residencias, oficinas y casas es uno de los factores de diseño cada vez más relevantes en la actualidad, ya que si no se tiene una baja transmisión de sonido en cada habitación se puede generar un ambiente inconfortable entre los ocupantes. Por lo que se han establecido regulaciones de sonido para la construcción de edificios en diferentes países, tales como Alemania (acorde con el estándar DIN-4109), Grecia, Irlanda (acorde con el estándar EN ISO-16283-1) y Francia, que establecen un aislamiento de sonido aéreo mayor a 53 dB.
Uno de los métodos normalizados para cuantificar el aislamiento acústico en edificios y sus elementos lo brinda la ISO-140, estableciendo el índice de reducción de sonido (SRI) proporcional como parámetro de aislamiento en estructuras como pared, puerta, ventana o placa.
Esta medición se realiza entre dos habitaciones divididas con el elemento a estudiar. En la Fig. 1(a) se presenta la configuración experimental de la prueba, en la que el ruido es emitido en la primera habitación sobre un lado del espécimen, nombrado habitación fuente, ya que es donde se coloca una fuente de sonido de referencia, como se muestra en la Fig. 1(b).
En la Fig. 1(c) se muestra la segunda habitación, nombrada habitación receptora, en la cual se puede colocar un arreglo de micrófonos o un micrófono rotativo para medir el nivel de presión sonora (SPL) en un rango de frecuencias de 100 a 3,150 Hz. Finalmente, se realiza el cálculo de SRI del espécimen usando la diferencia de SPL de ambas habitaciones y las propiedades de absorción de sonido del elemento de estudio.
Conscientes de esta necesidad, el grupo de diseño de la Unidad de Alta Tecnología de la Facultad de Ingeniería (UAT-FI) trabaja en la caracterización y modelado del SRI en habitaciones construidas con diferentes tipos de materiales.
Las mediciones experimentales no sólo proporcionan el nivel de aislamiento de los elementos a estudiar, también son útiles para caracterizar tiempo de reverberación de cada habitación, el cual puede ser utilizado para alimentar modelos de simulación que predicen el SRI, como el análisis estadístico de energía.
El análisis estadístico de energía (SEA) es un método basado en balances de energía entre subsistemas. Puede utilizarse para calcular la respuesta vibroacústica usando como entrada el sonido trasmitido a través de aire y por la estructura; algunos de los ejemplo más comunes son la transmisión de sonido y vibración inducida dentro de edificios, vehículos, aeronaves y otros sistemas.
Una de las principales ventajas de la metodología es la facilidad con la que se pueden agregar datos experimentales y asociarse a algún componente del sistema sin mayor problema. Este análisis también permite identificar caminos de transmisión de ruido y vibración dominantes y no dominantes del sistema a estudiar. Sin embargo, una de las principales limitaciones es el rango de frecuencias bajas, ya que está asociado a la densidad modal dentro de este rango.
Uno de los casos particulares a estudiar en la UTA-FI son las habitaciones continuas construidas principalmente con paneles de cristal, estas se encuentran regularmente en escuelas o empresas y son usadas como salas de conferencia y clase. En estos diseños le dan más peso a la apariencia y acabado que a la funcionalidad y calidad de sonido en el interior, debido a que las paredes de cristal generan una alta reflexión de ondas (eco); en ellas se ha medido un tiempo de reverberación alto, de hasta 3 segundos en habitaciones de 120 m3, cuando lo recomendable es 0.5 segundos.
Esto ocasiona una sensación desagradable para los asistentes, porque no permite una comunicación clara y efectiva del curso o conferencia que se lleva a cabo. Aunado a esto, se ha detectado que si no se tiene una correcta unión entre los paneles de cristal no se pueden utilizar las habitaciones al mismo tiempo, ya que el sonido de un evento se escucha claramente en la otra habitación, ocasionando gran confusión y mala transmisión de la información a los asistentes.
La UAT-FI ha utilizado los datos experimentales de los campos sonoros de este tipo de habitaciones para alimentar modelos SEA y poder predecir el SRI de muros de cristal, como se observa en la Fig. 2, obteniendo buenas predicciones y validando los modelos para después usarlos como una herramienta de diseño.
Además, estos modelos SEA, combinados con modelos de absorción acústica, también pueden ayudar a la selección apropiada de los materiales acústicos correctos para cada habitación y con esto evitar la reflexión de ondas.
El doctor Roberto Zárate Espinosa es académico de la Unidad de Alta Tecnología de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla.
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