paper ID: A070 /p.1 Ed. J.P. Arenas Trasdosados Avanzados de Mampuestos de Ladrillo: Alternativa de Aislamiento Acstico en Edificios A. Moreno, F. Simn, C. de la Colina, M. J. Fernndez,P. Luque & D. Fernndez Instituto de Acstica, C. S. I. C., Serrano 144, Madrid 28006 RESUMEN: Como colofn a un estudio del aislamiento de divisorios de mampuestos de ladrillo de hoja simple ydoblesepresentarnresultadosrelevantesdeuntiponovedosodetrasdosadosabasedehojasdelgadasde ladrillomontadassobrebandaselsticasperimetrales.Semostrarlaaltadependenciaaislanterespectodelos vnculos perimetrales del trasdosado con los divisorios circundante y que mediante estos trasdosados es posible encontrar soluciones constructivas acordes con el nivel exigencial in situ previsto en el nuevo Cdigo Tcnico de la Edificacin espaola. KEYWORDS: Aislamiento acstico, Trasdosados, Divisorios de ladrilloV Congreso Iberoamericano de Acstica, FIA2006paper ID: A070 /p.2 1. INTRODUCCION La proteccin acstica en edificios, incluso para requerimientos normales implica soluciones que,mediantedivisoriosdeunahoja,requiereespesoresypesosdifcilmenteaceptablesen unasociedadmodernadondeprimanlosproblemasestructuralesydeespaciotil aprovechado [1]. Lareduccindepesoydeespesordelosdivisoriosimpulselestudiodel comportamientodedivisoriosdedosomshojas.Paralelamente,ysicabeconmayor dinamismo que en la edificacin, la industria aeronutica desarroll elementos de cerramiento y compartimentacin ultraligeros basados en divisorios multicapa con inclusin de materiales porosos [2]. Lafragmentacinendosomashojasdealbaileratradicional,noconstituyeensi misma una solucin convincente: los divisorios de dos hojas apenas superan los valores de la leydemasadedivisoriosmacizosistroposdeunahojadepesoequivalente[3]conla consiguienteprdidadelespaciotildelacavidadentrehojasyporproblemasde transmisionesindirectasenedificiossereclamanespesoresmnimosdelashojas relativamentealtos[4].Lainclusindelanamineralenlacavidadnomejoraelaislamiento masqueparapesostotalesdehasta200kg/m2,intervaloenelqueelaislamientototalse mantieneprcticamenteconstanteen46dBA[3],loqueesinsuficienteenedificiosenla panormica actual del CTE [5]. Porelcontrariolosdivisoriosdealbaileratradicional,abasedemampuestosde ladrillorevestidosdetrasdosadosligeros,muestranvaloresdeaislamientoacsticobien superiores (mejoras del orden de 20 dBA y superiores) a los preconizados por la ley de masa [6]. Algunosautoreshanhechonotarelcomportamientoaltamenteaislantededivisorios dobles de ladrillo con soporte de bandas elsticas [7, 8, 3] y apuntado un buen comportamien-to como elementos de trasdosado [7] Enestacomunicacinpresentaremosalgunosresultadosrelevantesdeuntipo novedoso de trasdosados a base de hojas delgadas de ladrillo montadas sobre bandas elsticas perimetrales. 2. TEORIA DE TRASDOSADOS LIGEROS Elprimermodelotericoespecficodelcomportamientodetrasdosadosligeros,quenos parecesignificativo,sedebeaHeckl[9,10]elcualproporcionalamejoradelaislamiento respecto a la ley de masa para paneles trasdosados fijados a la pared soporte mediante uniones porpuntosoporlneas,entrminosdemagnitudesconocidasomediblesdeloselementos constitutivos.Establececomolimitacionesdevalidezdelmodeloelintervaloentrela frecuencia de resonancia de London, f0 y la frecuencia crtica, fc , as como M>>m, siendo M ymlasmasasrespectivasporunidaddesuperficiedeldivisorioportadorydeltrasdosado. Ademslaprofundidaddelacmaradebeserpequeaparaasegurarquelafrecuenciade resonancia de cavidad asociada quede por encima de la frecuencia crtica. Ed. J.P. Arenas V Congreso Iberoamericano de Acstica, FIA2006paper ID: A070 /p.3 Lightweight Linings of Wallslog(f)DR (dB)2. 2 2. 4 2. 6 2. 8 3 3. 2 3. 4 3. 6 3. 8- 551015202530 Lightweight Linings of Wallslog(f)DR (dB)2 2. 2 2. 4 2. 6 2. 8 3 3. 2 3. 4 3. 6 3. 85101520253035red - experimentalblue - Heckel's predictionred - experimentalblue - Heckel's prediction Figura 1: Incremento del aislamiento acstico de trasdosados ligeros sobre paredes de albailera tradicional (140 Kg/m2). Izq.: YC (8 Kg/m2) unido por puntos y la cavidad (30mm) parcialmente ocupada por lana mineral; Dcha.: YC (10 Kg/m2)autoportante con la cavidad (50mm) parcialmente ocupada por lana mineral BasndonosenelmodelodeaislamientodeSharp[11,12],generalmenteaceptado como buen predictor de resultados experimentales, hemos desarrollado un modelo que para la casustica que aqu nos ocupa se puede resumir en las ecuaciones que siguen [6]: ( ) 2 ) 1 ( ) ( lg 104022 int++ + = ffX e f Rc po(1) 2 1 127 . 77c cf f e mmX=(2) ++ = 40122 11 221 lg 10fff mf mb f Rccc lne(3) El valor de la mejora del aislamiento en la frecuencia crtica de coincidencia del panel ligero (f=fc2), se relaciona con el valor en f = fc2/2 (es decir con el valor de la ecuacin (1) o (3), segn corresponda) mediante la ecuacin: ) lg( 10 6 ) 2 / ( ) (2 2 2 + + = = = c cf f R f f R(4) SegnestemodeloRaumentadenuevoapartirdeestafrecuenciadecoincidencia segn un crecimiento lineal de 9 dB/octava. El modelo de Sharp, corresponde a uniones de compliancia nula. Para valores de sta diferentes de cero Davy [13] ha propuesto otro modelo, que an en una presentacin somera desequilibrara las previsiones de esta comunicacin, y adems no usaremos en este trabajo. Ed. J.P. Arenas V Congreso Iberoamericano de Acstica, FIA2006paper ID: A070 /p.4 3. DIVISORIOS DE LADRILLO DE UNA Y DOS HOJAS En el diseo resulta de gran utilidad la ley de masa emprica para las magnitudes globales de aislamientofrentealruidoareo,RAenelcasodelanormativaespaola.Enlafigura2,se muestra esta ley general as como las especficas para algunas familias de ladrillos (divisorios realizadosconestostiposdeladrillos)dentrodesusintervalosdemasausuales.Engeneral losresultadosdedivisoriosdeladrillosesitanalgopordebajodelaleydemasageneral exceptuando los ladrillos perforados (LP), que estn relativamente centrados con tendencia a estar por encima en la parte inferior de su intervalo de masas propio. Ley de masa RADIVISORIOS DE LADRILLO (laboratorio: Instituto de Acstica, Madrid )log mRA (dBA) 1. 71. 92. 1 2. 3 2. 5 2. 7 2. 9 30 35 40 45 50 55 60 ladrillos LP bloques TA ladrillos LH Figura 2: Puntos experimentales (azul y negro) y leyes de masa empricas (mejor ajuste por mnimos cuadrados)de las familias: LH (divisorios de ladrillos huecos), LP (id. de ladrillos perforados) y TA (id. de piezas de arcilla aligerada trmica).En rojo mejor ajuste general con un polinomio de grado 7.En turquesa Ley de Masa general de divisorios en placa homogneos. Conunnmeromsreducidodecasos,laFigura3muestralosresultados experimentales obtenidos con divisorios de dos hojas con lana mineral en la cavidad (azul) y sinella(amarillo),comparadosalaLeydeMasageneral.Estafiguramuestraquelos divisoriosdoblessinlanamineralenlacavidadsiguenbienlaleydemasageneralmientras que los divisorios dobles que llevan lana mineral tambin siguen esta ley de masa para masas superioresaaproximadamente220kg/m2,peroparamasasinferioresmantienen prcticamente el mismo valor de aislamiento independientemente de la masa: unos 47 dBA. Ed. J.P. Arenas V Congreso Iberoamericano de Acstica, FIA2006paper ID: A070 /p.5 DIVISORIOS DE DOBLE HOJA DE LADRILLO Montaje tradicional3035404550556065100 1000m (Kg/m2)RA (dBA)LM en cavidadley masasin LM Figura 3: Aislamiento acstico de divisorios de dos hojas de ladrillo, con (azul) y sin (amarillo) lana mineral (LM) en la cavidad. 4. TRASDOSADOS DE LADRILLO Hastaelpresentehemosestudiadotrasdosadosformadosporunafbricadeladrillohueco sencillode50mmdeespesor,guarnecidaunacaracon10mmdeyeso(LHS.50+e.10(1c)), conunacavidadde40mm,rellenadelanamineral(dosdensidades56y64kg/m2),con montajeperimetralelsticomediantebandaselsticasdedosmateriales(poliestireno elastificado (EEPS), y un aglomerado de grnulos de goma (GrGo)). Se han usado tres grados devinculacinalportamuestrasaplicadodesdeelguarnecidodeyeso:cordndeyeso(Y), cordn plstico amortiguado (Pa) y ausencia de vnculo (O). Es de sealar que para frecuencias superiores a la frecuencia de coincidencia el valor deR(f)esmuysignificativo.TodosloscasosestudiadospresentantiposdecurvasR(f) bastante semejantes en forma: comienzan crecientes con pendiente del orden de 15 dB/octava, alcanzanunamesetamuybreve(2a3terciosdeoctava)queesdondetomanlosmayores valoresdemejora,paradisminuiraraznde-15dB/octavahastalafrecuenciade coincidenciadelaplacadeladrillodeltrasdosado.Enestafrecuencialamejoraseanula prcticamenteenelcasodelvnculoY(queesprcticamenteequivalenteamontajessin bandaselsticasperimetrales,esdeciralostrasdosadostradicionalesdeladrillo),mientras que se mantiene todava muy importante para los otros dos tipos de vnculo. A continuacin siguetendenciascrecientesodecrecientesdependiendodelaparedportadoraydeltipode vnculo para alcanzar asintticamente un valor constante al aumentar la frecuencia. Ed. J.P. Arenas V Congreso Iberoamericano de Acstica, FIA2006paper ID: A070 /p.6 TRASDOSADOS DE LADRILLO-be30 Figura 5: Curvas R(f), de trasdosados de LHS, para distintos tipos de bandas elsticas y de vinculacin perimetral, obtenidos sobre una pared portadora de ladrillo perforado de 11cm Se encuentra que el valor asinttico viene condicionado por la pared portadora y por el vnculo de unin perimetral, siendo la pared portadora el factor condicionante mas importante (superior a 10 dB) mientras que el segundo se resulta del orden de 2 dB. En trminos generales, y conseguido un buen absorbente poroso en la cavidad, el tipo dematerialelsticojuegaunpapelimportante,peroeseltipodevnculoelcondicionante fundamentalenlacuantade R. El mayor efecto se consigue con el vnculo Pa y el menor con el vnculo Y. El valor global de la mejora, RA se ve afectado tambin por la pared portadora usada comocurvadereferenciayademsenelmismosentidoquelamedicinexperimental:la pared mas ligera da valores mayores que la pared mas pesada. Por tanto la pared portadora es unfactormuyimportanteeneldiseoacsticodeunedificiosobretodocuandosequieren conseguir prototipos de mnimos para viviendas u otros usos.La tabla 1 que sigue agrupa valores globales tpicos de estos trasdosados que se sitan entre 6 y 25 dBA. En ella aparece claramente la influencia de la pared portadora en el proceso demedicin.Igualmenteclarificalainfluenciaenlavaloracinglobaldelasdoscurvasde referencia de valoracin global preconizadas por la norma ISO/DIS 140-16: 2003: a)curva de referencia con frecuencia crtica en frecuencias medias( crM), yb)curva de referencia con frecuencia crtica en frecuencias bajas (crL). Saltaalavistaque,adiferenciadelasituacinhabitualparatrasdosadosligerosde otra naturaleza, los valores mas favorables de estos trasdosados no siempre se consiguen con lavaloracinmediantelacurvadereferenciacrM,apartirdelosvaloresmedidosconel divisorio portador ms ligero. Este hecho se debe a que las formas espectrales ms idneas en la valoracin global varan en cuanta apreciable segn la curva de referencia que se utilice, y para estos trasdosados aumenta DR(f), con la pared portadora mas ligera pero se descolocan respectoalaformamasidneadelavaloracinglobalencuantasuficienteparadarel resultados final apuntado. vnculo Y n banda 1/3 octava (100-5000 Hz)R (dB) 1357 9 11 13 15 17 19 5 10 15 20 25 vnculo PaBe : granulado de gomaBe : EEPSEd. J.P. Arenas V Congreso Iberoamericano de Acstica, FIA2006paper ID: A070 /p.7 Tabla 1: Valores globales RA de trasdosados de ladrillo (LHS50.e10) con lana mineral en la cavidad(40mm, 64 Kg/m3) Pared soporteLP110.e10LHD110.e10 Pared referenciacrMcrLcrMcrL Y7.38.710.610.8 O15.817.718.315.9EEPS Pa17.519.124.922 Y6.58.211.812 O19.819.517.714.9GrGo Pa20.521.423.821.8 5. CONCLUSIONES Sedescribeunnuevotipodetrasdosadoenbaseamampuestosdeladrilloconaltas prestacionesdelamejoradelaislamientofrentealruidoareo,R,queresultanmuy superiores a las de los trasdosados tradicionales de ladrillo. Se han descrito los factores principales de los que depende R y se ha cuantificado sus efectos. Sehamostradolaimportanteinfluenciadelaparedportadoraenlosresultados experimentalesascomoenlosresultadosdelavaloracinglobal,sealandosugran importancia para el diseo de edificaciones que superen los requisitos de aislamiento acstico en condiciones de mxima eficacia. 6. AGRADECIMENTOS EstetrabajosehadesarrolladodentrodelProgramaNacionaldeInvestigacinPN2004, Proyecto:BIA2004-07102-CO3-01.SeagradeceaHISPALYT(AsociacinEspaolade FabricantesdePiezasdeArcillaCocida),lasfacilidadesdematerialesymontajesdelos elementos estudiados experimentalmente. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS [1] Jornada de introduccin del proyecto de CTE, Ministerio de Vivienda, Madrid 2002. [2]Beranek et al, [3]A.Moreno,F.Simn,C.delaColina,MJ.Fernndez,P.Luque&D.Fernndez,Divisorios ligeros de ladrillo que superan las exigencias del CTE, I Congreso Nacional de Aislamiento Trmico y Acstico, de AECOR, Madrid, 7-9 Junio 2006 [4] R. Josse, Acoustique lusage des architectes, ingenieurs et urbanistes,[5] Preproyecto CTE DB-HR 2005,[6]A.Moreno,F.Simn,C.delaColina&MJ.Fernndez,Trasdosadosligeros:unatcnica emergenteenaislamientoacsticofrentealruidoareo,RevistadeAcstica,vol.XXXnms..3-4, 2005. [7]V.Borg&M.Villot,Constructionsenbriqueetacoustique:rponseslarglementation, Acoustique&Techniques, Nm. 23, Octobre 2000. [8] A. Esteban, comunicacin personal y documentos restringidos. Ed. J.P. Arenas V Congreso Iberoamericano de Acstica, FIA2006paper ID: A070 /p.8 [9] M. Heckl, Untersuchungen ber die Luftschalldmmung von Doppelwnden mit Schallbrcken, Proc. Intern. Congr. Acoust., 3d, Stuttgart, 1959, Vol. II,Elsevier, 1961 [10]I.L.Vr&C.I.Holmer,ImprovementinSound-transmissionLossObtainedbyAddinga Resilient Skin to a Heavy Partition , in L.L. Beranek, Noise and Vibration Control, McGraw-Hill, 1971. [11]B.H.Sharp,AstudyoftechniquestoIncreasetheSoundInsulationofBuildingElements, ReportWR73-S,preparedforDepartmentofHousingandUrbanDevleopment,Washington,DC, under contract H-1095, Wyle Laboratories, 1973. [12] D.A.Bies&C.H.Hansen,Doublewalltransmissionloss,EngineeringNoiseControl- Theory and Practice, E & FN SPON, 1996. [13] J.L. Davy, Predicting the sound insulation of stud walls , Proceedings of Internoise 91, New Zealand Acoustical Society, 1998.Ed. J.P. Arenas