Parte 2
1.0. EL IMPACTO
Físicamente el impacto es la colisión de un cuerpo en movimiento con otro
segundo cuerpo que puede estar en reposo o en movimiento. Una característica importante
del impacto es la generación de fuerzas relativamente grandes en los puntos de
contacto durante un breve periodo de tiempo. Tal tipo de fuerzas se refieren
como fuerzas de tipo impulsivo. Durante el choque, el cuerpo A ejerce
sobre el B una fuerza FB y el cuerpo B ejerce sobre el A una fuerza
FA. Estas fuerzas forman una pareja de fuerzas de acción y reacción
que en virtud de la ley de Newton son de igual valor y de sentidos opuestos,
esto es, FA = - FB.
Pero las fuerzas no son constantes. Antes del contacto ambas son nulas,
pequeñas en el primer instante del mismo; después las dos aumentan hasta un
valor máximo, y, por último, se anulan cuando los cuerpos se separan. El efecto
de estas fuerzas es comunicar a cada cuerpo una aceleración rápidamente
variable.
En virtud de la segunda ley de Newton, se tiene en todo momento durante el choque
FA = mA 
; FB = mB 
o sea
FA · dt = mA
· dvA; FB · dt = mB
· dvB
Estas relaciones han de cumplirse para todos los intervalos infinitesimales de tiempo, desde el comienzo del contacto, en el instante ti, hasta el final del mismo, en el instante tf. Por tanto,
; 
Si las masas mA y mB son constantes
= mA vAf - mA
vAi; 
= mB vBf - mB
vBi
La integral de la fuerza durante el intervalo en que actúa se denomina impulso
mecánico de la fuerza. Así, el impulso mecánico viene representado por el área
debajo de la curva de la variación temporal de la fuerza de contacto entre los
cuerpos. Por otra parte, el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad
se denomina cantidad de movimiento.
La ecuación anterior indica que el impulso mecánico de la fuerza que
actúa sobre un cuerpo es igual a la variación de la cantidad de movimiento del
mismo. Puesto que las fuerzas FA y FB son iguales y
de signo contrario, los impulsos mecánicos son iguales y de signo contrario,
esto es
mA vAf
- mA vAi = - ( mB vBf
- mB vBi )
o sea
mA vAi
- mB vBi = mA vAf
- mB vBf
El primer miembro es la cantidad de movimiento total del sistema antes del
choque y, el segundo, es la cantidad de movimiento total después del choque.
Esto representa el principio de conservación de la cantidad de movimiento.
Mientras que la cantidad de movimiento se conserva siempre constante en un
choque, no sucede lo mismo con la energía cinética. Cuando la energía cinética
permanece constante, el choque se dice elástico. Si los cuerpos que
chocan continúan unidos y se mueven así después del choque, este se denomina inelástico.
Estos son casos extremos y son posibles todos los intermedios.
Hay choques como los de las bolas de billar que se aproximan al choque
elástico. Si un choque entre dos cuerpos A y B es perfectamente elástico, la
disminución de energía cinética de uno es igual al aumento de energía cinética
del otro. La disminución de la cantidad de movimiento de uno es igual al
aumento de la cantidad de movimiento del otro, por tanto
mA (vAi2 - vAf2)
= 
mB (vBi2 - vBf2)
y
mA (vAi
- vAf) = mB (vBi - vBf)
De aquí, resulta
vAi + vAf = vBi + vBf
o finalmente
vAi - vBi
= - (vAf - vBf)
Pero vAi - vBi es la velocidad relativa de A respecto a B antes del choque y vAf - vBf es la velocidad relativa después del choque. En un choque perfectamente elástico, la velocidad relativa cambia de sentido pero conserva su magnitud. Si el choque no es perfectamente elástico, la velocidad relativa después del choque es menor que antes del mismo. Se define el coeficiente de restitución e como la razón cambiada de signo de la velocidad relativa después del choque a la velocidad relativa antes del choque
e = 
El coeficiente de restitución tiene un valor comprendido entre cero y uno.
Si el choque es perfectamente elástico el coeficiente de restitución es uno y
es cero si el choque es perfectamente inelástico. De las ecuaciones anteriores
resulta
vAf = 
vBf = 
Estos simples conceptos son básicos para entender el problema más complicado
que implica la vibración de al menos uno de los cuerpos que colisionan.
Un impacto es el resultado de una fuerza de corta duración y de valor lo
suficientemente grande como para hacer que una estructura vibre. Sea, por
ejemplo, el caso de una bola de masa m que cae sobre el suelo con una
velocidad v1, la cantidad de movimiento de la bola es mv1.
Durante el choque la bola ejerce sobre el suelo una fuerza que por el principio
de acción y reacción es igual y contraria a la que el suelo ejerce sobre la
bola, pero ambas fuerzas no son constantes. Antes del choque ambas fuerzas son
nulas, al iniciarse el contacto son pequeñas, después aumentan hasta un valor
máximo, y por último se anulan cuando los cuerpos se separan. En este fenómeno
pueden presentarse dos casos: que después del choque no se haya producido
ninguna deformación permanente en los cuerpos que chocan (choque elástico) o
que, por el contrario, los dos cuerpos continúen unidos después del choque (choque
inelástico),subsistiendo una deformación permanente. Llamando M a la masa del
suelo, v'1 y v'2 las velocidades
respectivas de la bola y del suelo después del choque, se tiene por el
principio de conservación de la cantidad de movimiento que mv1
= mv'1 + Mv'2, ya que el suelo se
encuentra inicialmente en reposo y v2 = 0. En general, el
choque no es perfectamente elástico ni totalmente inelástico. Por otra parte,
como M >> m y teniendo en cuenta que el impulso mecánico es f
t = Mv'2 se deduce que la citada cantidad de
movimiento se convierte en una fuerza variable f que actúa sobre la
masa M durante un tiempo más o menos largo, dependiendo del tiempo que tarda en
producirse la variación de velocidad. La fuerza f es proporcional a la
masa del objeto que cae y a su variación de velocidad. También se ve cómo si
el choque es elástico (suelo poco deformable), la fuerza es mayor y de
menor duración (impulso, percusión) que si el choque es inelástico
(suelo deformable) en que la fuerza es menor y la duración mayor, y
que para una misma variación de la cantidad de movimiento, cuando la masa
del suelo es pequeña la velocidad resultante del mismo es mayor que cuando la
masa del suelo es más grande. Esta fuerza actuando sobre el suelo produce
la excitación del mismo para que vibre, variando su energía cinética, una parte
de la cual se disipa como calor en el material del propio suelo, y otra, se
transmite como vibración a través de la estructura.
Los ruidos de impacto no suelen producir por sí mismos, salvo en el recinto
en el cual se producen, molestias de ruido por vía aérea, las molestias se
producen en los recintos anejos vía transmisión estructural, y es en estos
recintos la vibración de la estructura, tabiques, suelo, paredes, forjados, la
que los convierte en ruidos aéreos que son percibidos de forma molesta por el
oído de los receptores.
Los ruidos de impacto básicamente tienen tres orígenes principales: percusión
(caída de objetos al suelo, pisadas, portazos, saltos, carreras, golpeteo de
máquinas, manejo de vajillas, cocinas, descargas de aparatos sanitarios,
duchas, golpes de ariete en tuberías, altavoces, pianos, cierres metálicos de
puertas, etc.), vibración (ascensores, máquinas de aire acondicionado,
campanas extractoras de humos, lavadoras, lavavajillas, botelleros, cámaras
frigoríficas, grifos, movimiento de fluidos a través de tuberías, grupos de
presión, calderas de calefacción, bombas, amasadoras, hornos, etc.) y arrastres
y rodadura (sillas, mesas, carretillas y carros, barriles, cajas de
bebidas, muebles, etc.). También, frecuentemente es motivo de queja las pisadas
de animales, sobre todo de perros. En algunos casos la causa es una mezcla de
las anteriores.
La casuística es muy variada y, en general, los ruidos de impactos se
generan en todo tipo de locales como bares, cafeterías, restaurantes, pubs,
discotecas, juegos recreativos (billares, futbolines, dardos,
boleras),academias de baile, gimnasios, supermercados, carnicerías,
pescaderías, panaderías, pastelerías, imprentas, talleres de artes gráficas,
talleres (prensas, guillotinas, estampadoras, martillos, compresores,
elevadores), talleres de lavado, pasos de carruajes, puertas de garaje,
viviendas, etc. Todo ello encaja en lo que normalmente son ruidos de impactos.
Un caso muy normal y que también tiene una parte muy significativa de
transmisión estructural es la correspondiente al ruido aéreo de los locales
musicales (excitación por campo sonoro difuso), especialmente la
correspondiente a las frecuencias bajas y medias. Como consecuencia de la
insuficiencia del aislamiento acústico al ruido aéreo, las bajas frecuencias
excitan los forjados y paredes, provocando una excitación similar a la de los
impactos, dando lugar a una transmisión vía estructural.
La formulación matemática de los impactos no es fácil, pero la aplicación del análisis de Fourier a señales transitorias de energía finita, con amplitud y duración finitas, permite formular armónicamente la fuerza f (t) en forma de transformada de Fourier de tiempo continuo como
F() = 
en el dominio de la frecuencia, la cual pone de manifiesto cómo el impacto
produce una fuerza que presenta distintos armónicos.
El estudio de la respuesta del forjado a una fuerza de excitación f (t), se puede realizar para un modelo simplificado representado por una ecuación diferencial (considerando en primera aproximación un comportamiento lineal) del tipo
f = 
donde, M es la masa del suelo-forjado, c es el coeficiente de
fricción y k la constante elástica del mismo. La resolución de esta
ecuación daría la respuesta del desplazamiento del forjado-suelo.
Aunque la ecuación anterior muestra un camino para encontrar la respuesta a
un impacto, sin embargo, desde el punto de vista práctico, sería casi imposible
de aplicar salvo a modelos muy simples, ya que se desconocerían todos o casi
todos los parámetros de la ecuación. Otro método de cálculo que se podría
seguir sería el de los elementos finitos.
Por otra parte, si bien el problema es de difícil resolución teórica, se
puede buscar la respuesta por vía de ensayo. Ello consiste en someter la estructura
a la excitación producida por una máquina normalizada de impactos o a
percusiones controladas y analizar la respuesta en frecuencia a los mismos. El
análisis de esta respuesta permite conocer el comportamiento de la estructura y
preveer si la misma va a ser o no adecuada para el uso que de ella se vaya a
realizar. Este procedimiento puede requerir la realización de numerosas
pruebas, de personal especializado y de equipos sofisticados, pero permite
obtener los datos reales del comportamiento de la estructura mediante
mediciones " in situ ".
2.0. MATERIALES AISLADORES TÍPICOS
Los materiales aisladores pueden dividirse en los tipos siguientes:
Muelles. Los muelles metálicos son de uso frecuente. Tienen algunas
ventajas con respecto a los otros tipos de materiales. Sin embargo, también
tienen desventajas como consecuencia de su bajo grado de amortiguamiento. En
algunos casos el amortiguamiento adicional se consigue añadiendo amortiguadores
de fricción u otros dispositivos tales como cámaras de aire con orificios.
Normalmente los muelles trabajan a compresión y tienen una deflexión lineal,
dentro de un margen bastante amplio. Se usan para obtener un alto grado de
aislamiento vibratorio, especialmente a bajas frecuencias. Los muelles de acero
tienen prácticamente una duración ilimitada y características inalterables,
siempre que sean de calidad, y son preferidos para aplicaciones en las que los
aisladores deban conservar estas propiedades.
Elastómeros. Los elastómeros tales como el neopreno, el caucho
natural o buna, se usan frecuentemente para la construcción de aisladores. Se
pueden usar para trabajar tanto a compresión como a cortadura. Tienen la
ventaja de se pueden moldear a medida y que poseen suficiente amortiguamiento
interno lo cual les permite trabajar a la frecuencia de resonancia de la
máquina durante cortos periodos de tiempo.
La elección de un material elastomérico para una aplicación determinada
depende de la deflexión requerida. Conviene considerar la durabilidad,
estabilidad, coste y amortiguamiento del aislador.
El amortiguamiento es consecuencia de la fricción interna del material
elastomérico. En el rango de trabajo normal, el amortiguamiento reduce la
eficacia aislante, sin embargo, es deseable un cierto grado de amortiguamiento puesto
que el mismo reduce el movimiento vibratorio de la máquina durante la puesta en
marcha, cuando la velocidad pasa a través de la frecuencia de resonancia.
El corcho tiene un elevado amortiguamiento interno, pero una
limitada flexibilidad, por lo que no es un buen aislante de las vibraciones.
Otros materiales utilizados como aisladores son las lanas de roca, fibras de
vidrio, poliuretanos u otros materiales polímeros, aglomerados asfálticos,
moquetas, etc., como el corcho tienen más o menos amortiguamiento interno pero
limitada elasticidad por lo que sus características aislantes vibratorias son
inferiores a las de los muelles o de los compuestos de neopreno.
Existe una solución mejorada de los aislantes de neopreno constituida por el
aglomerado de hebras de neopreno con resinas termoestables o isolgoma.
La frecuencia natural de este material es inferior a la del neopreno debido a
la propia estructura mallada del material, presenta una mayor deflexión estática,
excelente durabilidad y una gran resistencia a los agentes químicos y a los
factores climáticos. Sus características elásticas le sitúan próximo a las
características de los muelles, presentando un mayor amortiguamiento que éstos
como consecuencia de su estructura fibrosa. Se presenta en planchas lo cual
facilita su colocación para la realización de suelos flotantes, tabiques
flotantes y bancadas para máquinas.
3.0. AISLAMIENTO DE LAS VIBRACIONES Y DE LOS RUIDOS DE IMPACTO
Los procedimientos para aislar las vibraciones y los ruidos de impacto se
pueden agrupar en las tres categorías siguientes:
1. Reducción del problema en la fuente
a) Equilibrado dinámico de las masa móviles. En donde la vibración
se produce por elementos rotativos o alternativos, la amplitud de la fuerza
vibratoria puede reducirse o eliminarse por equilibrado dinámico de los mismos.
b) Equilibrado de las fuerzas de origen magnético. Las fuerzas
vibratorias que se producen por falta de simetría de los campos magnéticos en
las máquinas eléctricas pueden reducirse modificando los circuitos magnéticos y
eléctricos de las máquinas.
c) Control de holguras. Frecuentemente se producen vibraciones e
impactos como resultado de choques durante el funcionamiento de las máquinas. En
la mayor parte de los casos se deben a holguras excesivas en los cojinetes. En
otros, al cierre de la armadura móvil de los contactores. El impacto puede
reducirse utilizando almohadillados de neopreno que amortiguen el movimiento de
los núcleos.
2. Aislamiento
a) Aislamiento de la fuente. Si la máquina genera impactos o
vibraciones significativas durante su funcionamiento normal, puede apoyarse
sobre aisladores de vibraciones para proteger a las personas y al resto de las
máquinas de esas vibraciones e impactos.
b) Aislamiento de los equipos sensibles. Frecuentemente se requiere
que algunos aparatos trabajen en ambientes caracterizados por la existencia de
vibraciones e impactos severos. Los equipos pueden protegerse de estas
influencias ambientales montando los mismos sobre aisladores de vibraciones.
3. Reducción de la respuesta
a) Modificación de la frecuencia natural. Si la frecuencia natural
de la estructura de um equipo coincide con la frecuencia de la vibración
aplicada, la condición vibratoria puede ser mucho más grave como consecuencia
de la resonancia. En estas condiciones, si la frecuencia de la excitación es
substancialmente constante, es posible aliviar la vibración cambiando la
frecuencia natural de tal estructura.
b) Disipación de energía. Si la frecuencia de vibración no es
constante o si la vibración incluye un gran número de frecuencias, la reducción
deseada de vibración puede no alcanzarse cambiando la frecuencia natural del
sistema. Puede ser posible obtener resultados equivalentes disipando energía
para eliminar los efectos severos de la resonancia.
c) Masa auxiliar. Otro método para reducir la vibración de la
respuesta del sistema es la de añadir una masa auxiliar al sistema con un
muelle. Con un ajuste adecuado, la masa vibra y reduce la vibración del sistema
al cual está conectada. La incorporación de amortiguamiento a este sistema de
masa auxiliar puede aumentar su efectividad.
Una estructura pesada es menos susceptible de ser excitada (menor
amplitud) que una estructura ligera. Sin embargo, esto no siempre puede
ser recomendado por razones técnicas (mayor sobrecarga de la estructura) y
económicas.
Los ruidos de impacto se pueden reducir alargando la duración de la
colisión con lo cual se reduce el valor de la fuerza de excitación del
forjado. Esto puede conseguirse de distintas formas, pero básicamente interponiendo
un medio elástico entre el objeto que impacta y el forjado.
Otra manera de reducción del ruido de impactos consiste en utilizar
forjados menos elásticos y más deformables (mayor capacidad de disipación
de energía, mayor coeficiente de fricción). Estas condiciones se dan más
frecuentemente en forjados antiguos que en construcciones actuales, en las
cuales se tiende a una mayor ligereza con estructuras menos masivas y al empleo
de materiales más elásticos y menos disipativos.
Por último, como se ha indicado en párrafos anteriores los forjados no son
simples sino que presentan uniones con otras partes de la estructura como
pilares, muros, otros forjados, etc. que modifican el comportamiento del modelo
dando lugar a modos resonantes locales o acciones a distancia totalmente
impredecibles si no se realiza un ensayo " in situ ". Para estas
acciones a distancia no queda más solución que cortar la vía de transmisión por
medio de algún procedimiento que interrumpa la propagación de la vibración a
través de la estructura.
En los párrafos anteriores quedan definidas y justificadas las acciones que
deben tomarse para reducir los ruidos de impactos. Sin embargo, es muy
frecuente encontrar en la práctica soluciones nada apropiadas. Incluso libros
reputados y catálogos de fabricantes proponen soluciones muy poco
recomendables. También se observa que algunas administraciones y organismos
proponen soluciones que, en general, inducen a graves errores.
Dada la gran variedad de la problemática que se puede presentar de ruido de impactos, resulta difícil y poco recomendable dar recetas, no obstante, a riesgo de ser demasiado general se proponen algunas soluciones. La solución por excelencia al ruido de impactos es la del suelo flotante. Por suelo flotante se entiende el conjunto formado por un suelo de hormigón que se apoya sobre el forjado existente a través de un medio elástico y que va completamente desconectado del resto de los elementos de la estructura. El suelo flotante debe quedar perfectamente desconectado de los paramentos perimetrales y de las conducciones hidráulicas, ya que, en caso contrario, la eficacia del suelo flotante puede quedar anulada. La frecuencia de resonancia fr se puede calcular aproximadamente por la fórmula
fr = 
donde k es la constante de rigidez del material elástico en N/m, m
es la masa de la solera en kg/m2, g es la aceleración de la
gravedad en mm/s2 y es la deflexión estática del material elástico
en mm . Por debajo de fr los dos suelos están
estrechamente acoplados, la eficacia del aislamiento es pequeña. Para fr
(frecuencia de resonancia) el conjunto del suelo flotante se comporta de forma
más desfavorable que el suelo base. Por encima de la frecuencia de resonancia
el desacoplamiento se incrementa con la frecuencia. La eficacia del aislamiento
al ruido de impacto depende fundamentalmente del material elástico. También se
ve que para que el material trabaje correctamente debe estar cargado con la
masa de solera correcta, pues de lo contrario, si la carga es pequeña la
frecuencia de resonancia aumenta y, por otra parte, si la carga es grande
el material se comprime excesivamente, perdiendo su propiedad elástica, y la
solera flotante queda unida rígidamente al suelo base.
Las ventajas del suelo flotante sobre cualquier otro método de reducción del
ruido de impactos son que además de reducir el ruido de impacto, mejora
notablemente el aislamiento a ruido aéreo del conjunto suelo
flotante-forjado base siendo la superficie del suelo indeformable a las pisadas,
pudiendo solarse con el material que se estime más conveniente. Por tanto, ésta
deberá ser la primera opción cuando se requiera reducir el ruido de impactos y,
al mismo tiempo, mejorar el aislamiento acústico a ruido aéreo. Éste suele ser
el caso normal en todos los locales musicales, en restaurantes, cervecerías,
gimnasios, academias de baile, supermercados, y en la mayor parte de las salas
de máquinas, entre otros.
Figura 1
En muchas ocasiones los suelos flotantes no se comportan adecuadamente como
consecuencia de la utilización de materiales que no son elásticos o lo son de
forma muy limitada, tales como materiales de tipo esponjoso, aglomerado compacto
o fibroso, comercialmente muy difundidos por su bajo coste. Clásicamente se han
utilizado amortiguadores de neopreno u otros similares, sin embargo, su montaje
puede resultar algo complejo. La solución más apropiada consiste en utilizar
planchas de material de neopreno constituidas por fibras de neopreno malladas.
La colocación de estas planchas es continua sobre el suelo base. El espesor de
las planchas deberá ser conforme a la deflexión requerida según la frecuencia
de resonancia y de acuerdo al espectro de frecuencia producido por los
impactos. También tiene importancia la naturaleza del forjado base pues si este
no es suficientemente rígido puede ser necesario aumentar el espesor del
material elástico para aumentar la deflexión del mismo y reducir más la
frecuencia de resonancia. En la figura 1 se representa la ejecución típica de
un suelo y tabique flotantes.
Si la excitación del suelo flotante se realiza mediante un campo sonoro
difuso, las ondas de presión sonora fuerzan a vibrar la solera flotante la cual
a través del medio elástico fuerza parcialmente a vibrar el suelo base. Otra
parte del sonido radiado por el suelo flotante se transmite a través del
material de interposición al suelo base creando un campo reverberante entre
ambos suelos por lo que conviene suplementar el material elástico con una capa
de planchas de lana de roca que actúa como absorbente de las ondas sonoras
estacionarias entre los suelos. En este caso el espesor del suelo flotante
deberá calcularse como si se tratase de un divisorio doble.
Una buena práctica constructiva sería la de proteger todo el material
aislante con un plástico que evite las filtraciones de agua y del hormigón. En
ocasiones resulta conveniente proteger mecánicamente el material aislante
mediante un tablero del paso de máquinas y personas durante la fase de
hormigonado del suelo flotante. Debe tenerse en cuenta que una vez terminada la
ejecución de un suelo flotante, suele ser muy difícil la localización de los
puntos de conexión entre el suelo flotante y el forjado base, siendo
prácticamente imposible remediar la situación, salvo que se levante el suelo
flotante y se vuelva a realizar correctamente. Por tanto, deberá extremarse
el cuidado en la ejecución evitando toda clase de corto circuitos
acústicos.
Las uniones rígidas entre el suelo flotante y los tabiques o paredes del
contorno pueden reducir de forma muy significativa tanto el aislamiento
acústico al ruido de impactos como el aislamiento acústico al ruido aéreo. Con
el fin de evitar estas uniones a lo largo de todo el perímetro del suelo
flotante se debe prolongar la capa de material elástico del suelo entre la
pared de contorno y el borde del suelo flotante. Se ha comprobado en multitud
de ocasiones que una vez terminado perfectamente el suelo flotante, la
colocación del rodapié o del solado del suelo produce una reducción del
asilamiento acústico al ruido de impactos.
Idéntico comentario cabe efectuar si el suelo flotante ha de ser atravesado
por tuberías o conducciones varias, sanitarias, eléctricas, frigoríficas,
bajantes, etc. Conviene aislar las mismas rodeándolas con un manguito de
material elástico que evite la unión rígida de la tubería con el suelo
flotante. Aunque en algunas ocasiones se utilicen materiales porosos,
aglomerados, esponjosos o fibrosos, para los manguitos son más adecuados los
materiales elásticos a base de neopreno.
Un remedio parcial para algunos casos particulares, sobre todo en viviendas
(ruido de pisadas) y en algún tipo de locales, es el de recubrir el suelo con
una capa de material deformable como puede ser una moqueta, alfombra o goma. El
problema es que la solución particular hay muchos que la quieren convertir en
general, lo cual no debe ser hecho por profesionales.
En la figura 2 se representan los resultados obtenidos de varios ensayos realizados con la máquina normalizada de impactos sobre un forjado base con una solera de hormigón de 7 cm de espesor (L1). La misma ejecución, pero colocando entre la solera de hormigón de 7 cm y el forjado una capa de material elástico de 1 cm de espesor (L2). La misma ejecución anterior pero empleando dos capas de 1 cm de espesor cada una (2 cm en total) de material elástico con base neopreno (L3). En la figura se pone de manifiesto el hecho notable de que a medida que aumenta el espesor de la capa de material elástico aislante, interpuesto entre el forjado y el suelo flotante, aumenta la reducción sonora al ruido de impacto, sin embargo, una vez que la frecuencia de resonancia del material elástico está por debajo de la frecuencia menor del espectro sonoro del impacto, la reducción sonora es menor y, prácticamente, lo que aumenta se debe al aumento del aislamiento al ruido aéreo por absorción y mayor separación entre los elementos.
Figura 2
Por tanto, es muy importante que se emplee el espesor adecuado de material
elástico para que la frecuencia de resonancia del mismo se encuentre lo
suficientemente por debajo de la frecuencia menor del espectro sonoro del
impacto, y una vez conseguido esto, se mejora el aislamiento al ruido aéreo
añadiendo un material básicamente absorbente, como la lana de roca, para
mejorar el aislamiento al ruido aéreo.
Los mejores resultados se consiguen sobre la base de una combinación entre
material elástico de neopreno tipo isolgoma con material absorbente a base de
lana de roca, con lo cual se consigue que cada material trabaje de la mejor
forma posible aprovechando las características elásticas y absorbentes de cada
uno de ellos.
4.0. MEDIDA DEL RUIDO DE IMPACTOS
La eficacia del aislamiento acústico " in situ " al ruido de
impactos debe realizarse mediante una máquina normalizada de impactos. Esta
máquina consiste en cinco martillos colocados en línea, cuyos ejes están
separados una distancia de 100 mm, cada uno tiene un peso de 0,5 kg, y caen
secuencialmente sobre el suelo a ensayar a razón de 10 impactos por segundo con
una velocidad equivalente a la de una caída libre desde una altura de 4 cm. La
parte del martillo que impacta sobre el suelo tiene forma cilíndrica con un
diámetro de 3 cm. La superficie de impacto es de forma esférica con un radio de
curvatura de 50 cm. El procedimiento para realizar el ensayo de impacto se
describe en la norma UNE EN-ISO 140 Parte 7 (Medición in situ del aislamiento
acústico de suelos al ruido de impactos).
Se definen dos niveles de presión acústica al ruido de impacto: El nivel de
presión acústica del ruido de impacto normalizado se define por la expresión
donde Li es el nivel de presión sonora en el recinto receptor en
bandas de tercio de octava cuando el suelo es excitado con la máquina
normalizada de impactos, A es el área de absorción equivalente medida en el
recinto receptor y A0 es el área de absorción equivalente de
referencia que se toma 10 m2. El nivel de presión acústica de
impacto estandarizado se define por la expresión
donde Li significa lo mismo que antes, T es el tiempo de
reverberación medido en el recinto receptor y T0 es el tiempo de
reverberación de referencia. Para viviendas T0 = 0,5 s. La
estandarización del ruido de impactos a un tiempo de reverberación de 0,5 s
tiene en cuenta que en viviendas el tiempo de reverberación se ha visto que es
casi independiente del volumen y de la frecuencia y aproximadamente igual a 0,5
s. El ruido de impacto normalizado y el ruido de impacto estandarizado
coinciden cuando el área de absorción de referencia A0 = 0,32 V,
siendo V el volumen del recinto receptor en m3. La medición también
se puede realizar en bandas de octava.
La evaluación del aislamiento acústico al ruido de impactos debe realizarse
según la norma UNE-EN ISO 717-2, refiriendo los valores calculados
anteriormente a los de la curva de referencia para ruidos de impactos y
desplazando ésta hasta que la suma de las desviaciones desfavorables sea lo
mayor posible pero no superior a 32,0 dB. La magnitud global para la valoración
del aislamiento acústico a ruido de impactos derivada de mediciones en bandas
de tercio de octava es el valor en dB a 500 Hz de la curva de referencia una
vez ajustada. Deberá tenerse en cuenta el término de adaptación espectral CI.
En el caso de que la valoración se realice en bandas de octava el ajuste de la
curva de referencia se realizará de manera que la suma de las desviaciones más
desfavorables sea la mayor posible pero no mayor de 10,0 dB, y el valor en dB a
500 Hz de la curva de referencia se disminuye en 5 dB. Debe tenerse en cuenta
que contrariamente al aislamiento acústico al ruido aéreo, el aislamiento
acústico al ruido de impacto es mejor cuanto menor sea el valor Ln,w
obtenido. El término de adaptación espectral C1 es el valor en
decibelios que ha de añadirse a la magnitud global para tener en cuenta la
falta de ponderación del nivel sonoro de impactos.
Un ejemplo muestra la forma de evaluar el valor de Ln,w y de C1
para valores medidos "in situ" en bandas de octava
|
f1(Hz) |
Ln(dB) |
Valor de referencia desplazado -17dB |
Desviaciones desfavorables |
|
125 250 500 1k 2k |
48,3 50,2 48,8 47,2 36,3 |
50 50 48 45 32 |
0,0 0,2 0,8 2,2 4,3 |
|
Ln,sum = 54,8 dB C1 = 54,8 -15 -43 = -3dB |
|
Suma = 7,5<10 Ln,w = 48 - 5 = 43dB |
|
El término de adaptación espectral C1 tiene en cuenta el efecto
de falta de adaptación del espectro real al de referencia para las distintas
frecuencias. Para suelos macizos con recubrimientos eficaces suele tomar
valores próximos a cero, para suelos que presentan picos a ciertas frecuencias
su valor es positivo y para suelos de hormigón lisos su valor suele ser
negativo. Es indudable que la característica del suelo será mejor en su
respuesta espectral para valores de C1 nulos o negativos.
Debe tenerse en cuenta que los valores medidos en laboratorio de las
características aislantes al ruido de impactos de un suelo pueden resultar, en
general, muy diferentes de los valores reales medidos en un edificio. Por esta
razón es absolutamente necesaria la medida "in situ" del aislamiento
acústico al ruido de impacto.
La caracterización del aislamiento acústico al ruido de impactos mediante la
máquina normalizada de impactos se corresponde correctamente con los impactos
debidos a las pisadas o pasos con zapatos de tacón, generalmente de frecuencias
medias-altas. Cuando existe un recubrimiento del suelo con material deformable
se alarga el tiempo de duración del impacto, pero se reduce la amplitud del
mismo. Al realizar el ensayo de impacto sobre el suelo de estas características
es posible conseguir aparentemente una reducción notable del ruido de impacto,
pero puede presentar problemas de interpretación. Así, por ejemplo, un suelo
recubierto con material deformable mostró unos resultados al impacto correctos
frente a las pisadas, sin embargo, cuando este suelo se utilizó para sala de
baile se mostró totalmente ineficaz al impacto. Un suelo flotante con un
comportamiento al ensayo de impacto, aparentemente no mejor que el anterior,
resolvió perfectamente el problema. Esto viene a poner de manifiesto nuevamente
la importancia del ensayo "in situ" para la caracterización de los
suelos al impacto y que los datos de laboratorio deben ser convenientemente
analizados antes de ser utilizados con fines de diseño. Por otra parte, una
capa de material deformable no aumenta el aislamiento al ruido aéreo, mientras
que sucede lo contrario con un suelo flotante.
En la NBE-CA-88, aparte de que se realiza la evaluación en dB(A), basada en
un criterio que no sigue ninguna otra norma internacional, el valor de 80 dB(A)
es demasiado elevado, contempla el ruido de impacto normalizado como una
abstracción teórica justificable a partir de datos de laboratorio o bien se
deduce a partir del aislamiento al ruido aéreo, lo cual tampoco tiene nada que
ver con la realidad. La solución debe ser que una norma que afecta grandemente
a la calidad de la edificación sea consecuente, primero con los valores lógicos
máximos al ruido de impactos (40 a 50 dB y menores, valores usados en otros
países de la CE y que son más conformes a la realidad) y, segundo que la
calificación acústica de los edificios al ruido de impactos se realice mediante
ensayo " in situ ".
A pesar de que el ruido de impactos es casi con seguridad la causa más
frecuente de molestias por ruido, son escasas, por no decir ninguna, las
ordenanzas municipales y reglamentos de comunidades que contemplan el ruido de
impacto y su medición. En la mayor parte de ellas se engloba bajo el nombre
genérico de ruido aéreo, que no tiene nada que ver con el ruido de impactos.
Son frecuentes las pruebas, no objetivas, que se hacen en los locales tales
como dejar caer sillas, arrastrar mesas, rodar barriles, etc. Deberían
incluirse en las ordenanzas los valores mínimos, de acuerdo con la actividad
del local, exigibles de aislamiento acústico al ruido de impactos y su medición
" in situ " para garantizar que los locales reúnan las condiciones
necesarias, en lugar de que una vez finalizados los trabajos de aislamiento
acústico sus propietarios se lleven la desagradable sorpresa de que no sean adecuados
para el uso previsto con el consiguiente perjuicio económico.
5.0 ESTRATEGIA PARA DISEÑAR UN SUELO FLOTANTE
Lo primero que debe conocerse es cuál va a ser el uso del local. Esto ya indica
qué actividad se va a ejercer en el mismo. Evidentemente, no es lo mismo un
local tipo cafetería, o bar tranquilo que una cervecería, pub o que una
discoteca, gimnasio o academia de baile andaluz.
Tampoco es lo mismo que el suelo del local esté sobre tierra firme que sobre
un forjado con sótano o garaje en la parte inferior. Es claro que en este caso
el comportamiento estructural del forjado y del edificio es fundamental.
Por último, y no menos importante, no debe perderse de vista el horario de funcionamiento
de la actividad del local ni los valores de ruido permitidos en las ordenanzas
municipales vigentes.
Cada local tiene un problema y difícilmente hay dos locales iguales. Los
instaladores que así proceden suelen llevarse desagradables sorpresas por no
haber tenido en cuenta todas estas consideraciones.
A partir de lo indicado, es lógico pensar que los requerimientos no son
iguales para unos casos que para otros. Pero, en cualquier caso, lo que
caracteriza a un suelo flotante es su capacidad para reducir la transmisión de
ruido a la estructura del edificio. Esto solamente se puede conseguir evitando
que se transmitan las vibraciones producidas por acción de los impactos. Ello
requiere, como ha quedado ampliamente demostrado en todo lo precedente, una
masa, un medio elástico y una absorción. Suele ser frecuente que denominados
"profesionales" confundan los materiales elásticos con los
absorbentes o que se empleen materiales que no son elásticos, sino deformables
y no entraremos en más consideraciones ya que de estos hay demasiados en el
mercado.
El material elástico de elección es el constituido por neopreno o goma
natural de tipo mallado. Abundan las imitaciones a base de cauchos
recauchutados en mayor o menor extensión. Estos se comportan más bien como
piedras colocadas debajo del suelo y, por supuesto, no trabajan ni poco ni
mucho, nada. Dentro de los materiales de neopreno los hay en tacos o en
planchas. Existe una diferencia básica en cuanto a la instalación. Ni que decir
tiene que es mucho más sencilla la ejecución del suelo con planchas. En
cualquier caso, tampoco todas los tipos de planchas son adecuados para un suelo
flotante. ¿Razón?. Para que un suelo flotante trabaje correctamente, tiene que
trabajar el medio elástico del mismo. Y para que esto suceda tiene que estar
cargado dentro del margen correcto. Normalmente deberán soportar cargas entre
250 y 400 kg/m2. Deberá tener la deflexión adecuada para que las
bajas frecuencias sean atenuadas. Se ha visto que únicamente cuando el neopreno
está mallado reúne estas condiciones de elasticidad para conseguir la deflexión
adecuada con estas cargas. Existen aglomerados de goma que, en general, no
reúnen las condiciones adecuadas para el suelo flotante. ¿Causa?. Sirven para
soportar cargas mayores y su comportamiento no es correcto para cargas más
ligeras.
Una vez elegido el material elástico adecuado, la siguiente cuestión es,
¿Cuánto hace falta?. Habrá que colocar el espesor necesario para conseguir la
deflexión adecuada a la frecuencia de vibración más baja que se desee reducir.
A mayor espesor, más deflexión, menor frecuencia de resonancia y mayor
rendimiento antivibratorio. En general, para suelos flotantes de locales tipo
bar o cafetería sobre suelos de tierra es suficiente una plancha de 1 cm. Para
locales tipo bar musical con suelo sobre forjados, con sótano o garaje en la
parte inferior, lo recomendable es utilizar dos capas de 1 cm cada una. Por
último, para locales tipo discoteca, cervecería, gimnasios, etc. con forjado y
sótano, deben utilizarse tres capas de material elástico de 1 cm cada una.
El caso de salas de baile o gimnasios de tipo de artes marciales, lo
recomendable es realizar suelos flotantes de doble flotabilidad, con dos y tres
capas de material elástico respectivamente.
Como se indicó anteriormente, el impacto no sólo actúa por la transmisión
directa de energía a través del sistema de amortiguamiento, sino que por el
ruido aéreo que se produce durante el mismo, también debe realizarse un
aislamiento a este ruido aéreo. Esto requiere el empleo de cámaras intermedias
que deben rellenarse con material absorbente tipo lana de roca, de densidad
superior a 100 kg/m3, adecuado para suelos. Aunque la lana de roca y
otros materiales tipo poliuretano o cualquiera de los muchos que existen en el
mercado con propiedades milagrosas tienen mínimas propiedades elásticas, se
utilizan inadecuadamente para tal cometido, produciéndose los consiguientes
fallos en los suelos aislados de tal manera. Se dirá que algo hacen, no hay
duda, pero es mayor el número de casos en que fallan que en que se acierta.
¿Cuál es, entonces, la función de la lana de roca, y no se mencionan otros
materiales para tal función?. Contribuir a la absorción de las resonancias
dentro de las cámaras del suelo flotante. También realiza otra función
adicional muy importante, es la de ayudar al sistema elástico de planchas de
neopreno mallado a modificar la impedancia del conjunto, obteniéndose en estas
condiciones el funcionamiento óptimo del suelo flotante. Este aspecto es
completamente distinto a lo que sucede con los tacos de neopreno, ya que con
estos no se puede conseguir el cambio de impedancias que es tan beneficioso.
La última cuestión es la de definir qué altura de cámara se debe dejar entre
la solera flotante y el suelo existente. La respuesta es la misma que para el
sistema de techos flotantes o para tabiques flotantes de dos hojas o de tres
hojas. Normalmente, dependiendo de la aplicación, puede ser de 4 a 8 cm. El
espesor suficiente de la solera de hormigón flotante es de 6 a 10 cm, aunque
puede ser mayor en algunos casos, dependiendo del tipo de impactos que haya en
la actividad.
Ni que decir tiene, que la solera flotante no debe presentar en ningún punto
de su contorno, ni a través de las cámaras, unión alguna con las paredes,
tabiques, pilares o forjado. No es difícil realizar el control adecuado si se
voltean las planchas de material elástico y se colocan planchas de lana de roca
que ofrecen una rigidez suficiente para mantenerse perfectamente en su sitio.
Conviene cubrir todo el conjunto con un plástico de protección antes de colocar
el mallazo de la solera y de hormigonar.
En general, los tabiques flotantes se instalan sobre el propio suelo
flotante, aunque también se podrían instalar separados del mismo, lo cual es
menos frecuente. En cualquier caso, siempre han de quedar aislados del forjado.
El tabique flotante, dependiendo de su composición, representa una sobre
carga a lo largo de todo el perímetro del suelo flotante. Como el material elástico
usado para el suelo es de baja rigidez elástica, debe usarse para el suelo
debajo de los tabiques flotantes otro material de mayor rigidez que puede
disponerse a modo de tira continua a lo largo de todo el perímetro del suelo
flotante.
En la figura 3 se representa a modo de ejemplo un esquema típico de un suelo
flotante de tipo intermedio en el que se pueden ver todos los detalles
analizados en la exposición anterior.
