AISLAMIENTO ACÚSTICO EN LA EDIFICACIÓN

El aislamiento del sonido consiste en impedir su propagación por medio de obstáculos reflectores. Siempre que se trata de lograr un gran factor de reflexión hay que interponer en el camino del sonido un medio cuya impedancia Z sea lo más diferente posible a la del medio que conduce el sonido; por tanto, es lógico tratar por un lado el aislamiento del sonido en el aire u otro medio gaseoso (baja impedancia) y, por otro, el aislamiento en sólidos (alta impedancia).

 

     AISLAMIENTO ACÚSTICO AÉREO

El sonido transmitido por el aire es lo que normalmente se llama ruido aéreo, y así lo denominaremos en adelante.
        Si colocamos una barrera entre dos locales para conseguir un aislamiento al ruido aéreo, la transmisión del ruido de un local a otro se puede realizar por distintos caminos; como se ve en la siguiente figura.

 

 

 

 

a) Por vía directa 2, que se puede descomponer en dos causas principales.

- La porosidad a través de fisuras e intersticios.

- El efecto de diafragma, es decir, flexión bajo el efecto de la presión sonora, como en una membrana.

b) Por vías indirectas, como conductos 1 y paredes adyacentes 3.

 

Los lugares más comunes son los siguientes:

-         A través de falsos techos y cámaras plenum abiertas en las paredes.

-         A través de conductos pasantes de aire acondicionado.

-         A través de ventanas.

-         A través de unidades de climatización individuales(consolas de pared).

-         A través de aberturas en la pared.

-         A través de aberturas y rendijas en las puertas.

-         A través de aberturas en la estructura del suelo.

-         Cierres de paredes, techos y esquinas.

-         Por el sellado inadecuado de los conductos.

-         Por uniones entre bloques del material de las paredes.

-         Por un sellado inadecuado entre las paredes laterales.

-         Por un montaje inadecuado de las ventanas.

-         Por aberturas mal selladas en las esquinas de unión del suelo.

 

    Medidas

Hay diversos índices normalizados para cuantificar el aislamiento al ruido aéreo. Veamos los más usados:

- Aislamiento acústico (D): Es la diferencia de niveles de presión acústica que existe entre el nivel acústico del local donde está la fuente (local emisor) y el del local donde se recibe el sonido (local receptor).

Se calcula mediante la expresión:

                                   D=L₁-L₂ dB—

Este valor puede corresponder a una sola frecuencia, a una banda de frecuencia o al espectro total de frecuencias.

- Aislamiento acústico normalizado (Dn): Es la diferencia de niveles de presión acústica entre el local emisor y el receptor; pero teniendo en cuenta la influencia que, sobre el nivel, ejerce la reverberación. En el local receptor, si existe una reverberación elevada, el valor del nivel acústico L2 es mayor que el que cabría esperar debido al aislamiento producido por la pared, con lo que el aislamiento acústico se reduce. Lo contrario ocurrirá en el caso de elevada absorción: baja reverberación.

Para tener en cuenta esta incidencia, se efectúa una corrección de los resultados considerando que una habitación con un amueblamiento normal posee un tiempo de reverberación de 0,5 segundos, o, según otra normativa, un área de absorción equivalente de 10 m².

Por tanto, el aislamiento acústico normalizado, para una frecuencia determinada entre dos locales de una vivienda, se calcula mediante la expresión:

 

 

T:  Tiempo de reverberación del local receptor para la frecuencia considerada.

A: Área de absorción equivalente del local receptor para la frecuencia considerada.

 

-      Índice de debilitamiento acústico (R): Este índice se utiliza generalmente para medidas en laboratorio (cámaras de transmisión) y se define como:

 

 

siendo W₁ y W₂ las potencias acústicas incidentes sobre la muestra y transmitida por ella. En el caso de campo acústico difuso, que es como se ensaya en el laboratorio, se puede evaluar por la fórmula:

 

 

S: Superficie de la muestra a ensayar (m²).

A: Área de absorción equivalente de la sala de recepción (m²).

 

        Aislamiento de paredes simples

Se entiende por pared simple la que no está formada por varias paredes independientes, es decir, no es necesario que sea una pared homogénea (de un solo material), sino que debe cumplir que los puntos situados sobre una misma normal no modifiquen su distancia mutua cuando la pared realice vibraciones.

Para obtener un buen aislamiento acústico, estas paredes se deben construir de acuerdo con los siguientes puntos:

- Suficientemente pesadas.

- Débilmente rígidas.

- Estancias de aire.

 

        Ley de masa y de frecuencia

Para una pared simple, la ley de masa y frecuencia (Ley de Berger) indica que el aislamiento acústico es mayor cuanto mayor sea su masa superficial (masa por unidad de superficie), es decir, más pesadas, y también es mayor para frecuencias altas.

La expresión de esta ley es:

 

 

w: Pulsación [w=2pf] (Hz).

m = Masa superficial (kg/m²).

Z = Impedancia acústica del aire (Rayls).

 

Esto, pasado a una gráfica normal o semilogarítmica, nos da el aislamiento acústico en función de la masa superficial, para una serie de frecuencias dadas.

Teóricamente, esta ley nos dice que doblando la masa se consigue una mejora de 6 dB en el aislamiento.

Esta ley es experimental, por tanto no es absoluta, sino aproximada, si bien se utiliza mucho para dar una primera idea del comportamiento acústico de una pared.

 

        Aislamiento real de paredes simples

Considere una onda plana incidiendo en una pared homogénea, masiva y no elástica. Bajo la influencia de la presión de la onda sonora la pared se desplazará. Si consideramos que la pared está conformada por una pila de pequeños ladrillos, el desplazamiento de un ladrillo debido a la presión en un lado de la pared generará en el otro lado una onda sonora que puede calcularse.

El índice de reducción puede calcularse como función de la masa por unidad de área M, la frecuencia f y el ángulo de incidencia q.

        El problema con esta fórmula es que, por lo general, no tenemos una sola onda incidiendo sobre la pared sino un campo difuso, por lo cual se tiene que:

 

Obsérvese que al doblarse la masa se duplica la reducción del sonido transmitido, e igual ocurre si se duplica la frecuencia de la onda incidente, sin embargo estas son reglas aproximadas. En la práctica se tienen incrementos entre 5 y 10 dB. Esta es la ley de la MASA

El factor de Reducción R hace que se divida el comportamiento acústico de una pared sólida homogénea en varios sectores como se muestra a continuación:

 

 

 

 

 

Curva del Índice de reducción de sonido idealizada.

Como se puede observar en la figura anterior solo en una región de la curva de índice de reducción ( la III ) se aplica la ley de la masa, para el resto deben considerarse otros factores.

En la región II se tiene el efecto de la elasticidad de la pared, esto es, las diversas porciones de la pared no se mueven independientemente como se asume en la derivación de la ley de las masas. Un pared que tenga masa y elasticidad también posee frecuencia de resonancia la cual se puede calcular como:

 

 

f_res=frecuencias de resonancia.

E=módulo de Young del material.

r=densidad del material.

h=grosor de la pared.

x,y dimensiones de la pared

por ejemplo:

h=0.01 m

x=3 m

y=4 m

E=6.2x1010 N/m2 ( vidrio).

r=2.3 x 103 Kg/m3 ( vidrio)

para n=m=1; tendremos fres= 9.7 Hz.

 

En la región V ocurre un fenómeno llamado Efecto Coincidencia. Como se observó anteriormente la ley de las masas produce una buena predicción del comportamiento acústico de una pared en una zona del espectro limitada en las altas frecuencias por el efecto coincidencia. Este efecto se produce para aquellos ángulos de incidencia para los cuales se cumple que:

 

 

    Como en la práctica las ondas inciden desde cualquier ángulo, esto define toda una zona del efecto coincidencia para la cual la pared es prácticamente transparente acústicamente.

 

 

 

 

 

 

 

        Efecto coincidencia.

 

La frecuencia inferior para la cual ocurre el efecto coincidencia se obtiene para una onda paralela con la pared y depende, por supuesto, del tipo de material y del espesor del mismo.

Adicionalmente se tiene que el ancho de la zona donde ocurre el efecto coincidencia también es función del material tal como se observa en las siguientes gráficas:

 

 

 

 

 

 

Gráfico del efecto coincidencia.

Se tiene que las características básicas para obtener el comportamiento de un material para reducir la transmisión del sonido son: la densidad superficial, la altura del escalón donde ocurre el efecto coincidencia y el ancho del mismo.

En esta tabla se tienen algunos valores de estos parámetros para materiales típicos de construcción de paredes.

 

 Coeficientes para el efecto coincidencia

 

La frecuencia crítica se puede calcular como:

 

 

 

M=masa (Kg/m3)

D=Densidad superficial por mm de espesor

h= espesor en mm.

R= índice de reducción

 

Aislamiento de paredes múltiples

En el punto anterior se ha determinado el valor real del aislamiento acústico de una pared simple.

Si dicha pared de masa «m» la dividimos en dos hojas de masas m1 + m2 = m y las separamos una distancia «d», el conjunto ofrece un aislamiento acústico superior al de la pared simple de masa equivalente.

Este hecho representa un paso importante en el aligeramiento de las soluciones constructivas para un mismo valor de aislamiento acústico. Además este aligeramiento puede ser muy notable con la utilización de materiales ligeros blandos a la flexión (es decir, de fc elevada), como se verá más adelante.

El análisis del aislamiento, en este caso, nos lleva a la aparición de frecuencias en el entorno de las cuales existe una fuerte reducción del aislamiento. En este caso se trata de la «frecuencia natural del sistema» y de las «frecuencias de cavidad», que dan lugar a zonas dominadas por diversos factores de influencia.

 

1.- La frecuencia natural del sistema (f0) se refiere a un conjunto de masas m1 y m2, unidas por un resorte de rigidez K.

Este sistema de masa-muelle-masa, con la capacidad de vibrar, posee una frecuencia de resonancia propia que viene definida por la siguiente expresión:

 

 

K:  Rigidez del medio separador (N/m³).

m1 y m2:  Masas de los elementos (kg/m²).

 

El medio separador puede estar constituido por aire, un material determinado o un sistema mecánico. Si el medio lo constituye el aire, la frecuencia de resonancia viene dada por la expresión:

 

 

 

d:  Espesor de la capa de aire (cm).

m1 y m2:  Masas superficiales (kg/m²).

 

Esta frecuencia será tanto más baja cuanto mayores sean las masas y/o mayor la distancia entre ellas. Para esta frecuencia, el aislamiento acústico es muy bajo, prácticamente nulo; por tanto, se debe conseguir que esta frecuencia sea lo más baja posible, ya que la sensibilidad del oído disminuye al disminuir la frecuencia. Normalmente se busca que esta frecuencia esté por debajo del campo de medida (100Hz).

Algunos estudios aconsejan que esta frecuencia sea menor de 75 Hz, y otros, más exigentes, recomiendan que sea menor de 60 Hz.

 

2.- La zona de «dominio de la elasticidad» (f < f0), en que el comportamiento del sistema es idéntico al de una sola hoja de masa mt = m1 + m2. Precisamente para f = f0, el aislamiento es casi nulo.

 

3.- La zona de «dominio de las masas» (f0 < f < f cavidad). Para frecuencias superiores a la frecuencia de resonancia es donde realmente se aprecia la ventaja de la doble pared, ya que para una masa equivalente a la pared simple la mejora del aislamiento teórica alcanza los 18 dB al duplicar la frecuencia, en vez de 6 dB.

El nivel de aislamiento obtenido en esta zona de frecuencias a nivel teórico puede calcularse mediante la expresión siguiente:

 

 

m1 y m2:  Masas de elementos (kg/m²).

d:  Espesor de la capa de aire (m).

w: Pulsación [w=2pf] (Hz).

Q - Densidad del material de la pared (kg/m³).

c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg).

Este valor queda reducido en torno a las zonas en que las masas m1 y m2, tengan sus frecuencias críticas o de coincidencia, ya que en esas frecuencias cada una de las hojas será muy transmisora del sonido.

La mejora del aislamiento se puede obtener con diversos procedimientos:

 • Haciendo que ambas hojas, si son del mismo material, no sean iguales de espesor, para evitar el efecto de acoplamiento en una misma frecuencia crítica.

 • Diseñando hojas de materiales diferentes, especialmente que uno de ellos sea blando a la flexión (placas de yeso laminado, chapa metálica...), para que al menos una de las hojas tenga una frecuencia crítica muy elevada (> 3.000 Hz) donde el aislamiento ya es tan importante que no presenta influencias negativas apreciables.

 • Este es el caso de los trasdosados sobre cerramientos o divisorios de obra, con placas de yeso laminado.

 • El límite ideal es la disposición de ambas hojas con materiales blandos a la flexión. Este es el caso de la tabiquería de montaje en seco, con placas de yeso laminado.

 • Los procedimientos anteriores se deben complementar con un elemento absorbente interno en el interior de la cámara de aire (p.e.: lana de vidrio).

El efecto de este elemento absorbente es conseguir un desacople de ambas hojas y una absorción de la energía acústica que se transmite de la hoja excitada por la vibración sonora, hacia la segunda.

 

4.- La zona de «dominio de las resonancias de cavidad», gobernada exclusivamente por la distancia «d». En esta zona el aislamiento baja fuertemente en el entorno de cada:

 

 
lo que queda reflejado en la figura:

 

 

 

 

 

 

c:  Velocidad del sonido (m/s).

n:  Número entero (1, 2, 3...).

d:  Espesor de capa de aire (m).

f:   Frecuencia (Hz).

Para estas frecuencias, el sistema se comporta como una masa única mt =m1+m2, ya que ambas hojas se acoplan acústicamente, desapareciendo así el efecto aislante de la pared doble.

Sólo existe una solución general al problema: la presencia de elementos absorbentes en la cavidad (p.e.: lana de vidrio), amortiguará la fuerte caída del aislamiento, por absorción de buena parte de la energía de resonancia en la cavidad.

Es importante tener en cuenta el acoplamiento rígido entre elementos. Las capas de una pared múltiple no deben tener, a ser posible, ninguna unión rígida, ya que ésta provoca un cortocircuito acústico (puente fónico), que reduce el efecto de pared múltiple. En el caso límite, el aislamiento acústico sería el de una pared simple de peso equivalente al peso total.

Si son inevitables tales puentes, como, por ejemplo, en las sujeciones laterales de las paredes, en los pasos inevitables de tuberías, etc., éstos deben ser relativamente blandos y ligeros para paredes pesadas, y pesados para paredes ligeras.

 

Para una pared doble:
      Básicamente una pared doble consiste en dos paredes simples separadas por un material elástico o por aire.

 

 

 

 

El comportamiento de la reducción de la transmisión sonora dependerá de los siguientes factores:

1.-Comportamiento acústico de cada pared.

2.-El acoplamiento entre las paredes debido al medio elástico.

3.-La absorción acústica del medio elástico.

 

 

 

 

 

 

 

Regiones de la atenuación de una pared doble

 

A partir de la figura se tiene que:

- En la Región I:

Para frecuencias menores que f_r las paredes se comportan como una sola con espesor igual a la suma de los espesores individuales. Esto se debe a que, para esas longitudes de onda el acoplamiento de las paredes es, prácticamente rígido. El modelo equivalente para esta región es:

 

 

por ello en esta zona se cumple aproximadamente la ley de la masa con M=m1+m2.

 

- En la región II:

Para estas frecuencias se tiene un acople elástico entre las paredes gracias al aire que se encuentra entre ellas, por lo cual tenemos un modelo del tipo:

 

 

Se observa que en este caso la pendiente de la atenuación es de 18 dB/oct.

La frecuencia de resonancia f_r cumple con la siguiente ecuación:

 

 

E_d: Elasticidad del material entre las paredes

E_d =0.14.10-6 N/m2 para el aire

E_d =118 .10-3 N/m2 para lana mineral

 

En la región III:

Las longitudes de onda de las frecuencias de esta región comienzan a ser del orden de la separación de las paredes, debido a lo cual se comportan como dos paredes simples desacopladas por lo que el efecto de reducción en la transmisión es de 12 dB/oct., igual a la suma de los efectos de cada pared. La frecuencia a la cual comienza el fenómeno es aquella cuya media longitud de onda coincide con la distancia entre las paredes:

 

 

AISLAMIENTO ACÚSTICO TRANSMITIDO POR CUERPOS SÓLIDOS

En el sonido transmitido por cuerpos sólidos, fundamentalmente se habla de sonido de impactos, que se propaga por la estructura del edificio y llega al oído mediante ondas aéreas.

Otro tipo de transmisión es el de las vibraciones, que se propaga y se transmite por la estructura.

 

    Medidas

Para la medida del aislamiento a ruido de impactos se utilizan fundamentalmente dos índices:

- Nivel de ruido de impactos normalizado (LN): es el más utilizado. Se define como el nivel acústico normalizado de la sala de recepción. Se calcula mediante la expresión:

 

 

Para excitar el suelo en la sala de emisión se utiliza un martinete normalizado que lleva una serie de martillos que golpean el suelo alternativamente con una energía determinada y a una cierta frecuencia.

 

- Disminución del ruido de pisada (L): que se define como la diferencia de los niveles sonoros normalizados (usando martinete normalizado) de la pisada de un suelo, antes (L0) y después (LT) de realizar una mejora; por ejemplo, la instalación de un pavimento flotante, la colocación de una simple moqueta, etc.

Se calcula mediante la expresión:

 

    Aislamiento a ruido de impactos

Como caso más importante, vamos a estudiar los ruidos producidos en los suelos (pasos, golpes, etcétera).

Para evitar la propagación de estos ruidos de choque e impedir, así, su recepción por vía aérea en otros recintos distintos del de emisión, se debe realizar un «corte elástico» entre el revestimiento del suelo y el forjado. Actualmente, la mejor solución es realizar un suelo flotante sobre mantas o paneles elásticos de fibras minerales. Tal conjunto tiene que estar «totalmente» desolidarizado de las paredes verticales y de los forjados. Veamos unas normas elementales para la realización práctica de los suelos flotantes:

- La superficie del forjado debe encontrarse seca y lisa, y los tabiques construidos o, al menos, levantados hasta una altura de dos hileras.

- Los paneles de lanas minerales se colocan a tope, o, si es en dos capas, a cubrejuntas.

- Se protegen con un cartón bituminoso o una lámina de polietileno.

 

 

Algunos ejemplos son los siguientes:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Aislamiento de vibraciones

Para aislar las vibraciones, se trata bien de impedir que las vibraciones se transmitan al suelo o a otros grupos unidos al mismo (aislamiento activo) o bien de que las vibraciones del suelo no se transmitan a un aparato sensible (aislamiento pasivo).

El aislamiento de vibraciones, como el caso de los ruidos de impacto, requiere la presencia de elementos blandos que reduzcan la transmisión, como son muelles de acero, lana de vidrio, materiales elásticos...

En principio, una máquina aislada siempre es un sistema muelle-masa, en el que la masa está constituida por la misma máquina y, eventualmente, por una placa de basamento unida rígidamente a ella, y la suspensión por el material aislante colocado bajo ella.

El sistema masa-muelle tiene una frecuencia natural de vibración condicionada a la masa del equipo y al módulo de elasticidad dinámica del elemento que actúa de aislante.

Para esa frecuencia, no existe aislamiento, pero a medida que la frecuencia excitatriz de la masa aumenta, se reduce la transmisión de manera importante. Para frecuencias mayores tres o más veces que la frecuencia natural del sistema, la transmisión disminuye al 10%-15% de la original.

Este problema tiene una importancia relevante para el aislamiento de máquinas e instalaciones.