Propuesta de nueva metodología de medida de aislamiento acústico en forjados ligeros

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería Mecánica Propuesta de nueva metodología de medida de aislamiento acústico en forjados ligeros Autor: Gutiérrez Morejón, Alberto Cotutor: Balmori Roiz, José Antonio Estructuras Dpto. CAIT-MMCTE Tutora: Herráez Sánchez, Marta Ingeniería Mecánica Dpto. CMeIM Valladolid, Julio 2023. RESUMEN La evolución de la construcción trae consigo nuevas posibilidades para la edificación de viviendas, así como nuevos retos a los que hacer frente. Un ejemplo de estas innovaciones son las construcciones prefabricadas, consistentes en estructuras más ligeras y más flexibles. Sin embargo, estas construcciones no presentan un buen comportamiento de aislamiento al ruido de impacto en los suelos de sus construcciones multiplanta. En este trabajo, se trata de establecer una nueva metodología para el estudio del aislamiento al ruido de impacto en suelos ligeros, como alternativa a la utilizada en salas acondicionadas, mediante maquetas de tamaño reducido, a partir de la normativa para suelos pesados. Se estudiará la mejora del aislamiento al ruido de impacto conseguida utilizando revestimientos de diferentes espesores de “Neumático Fuera de Uso” (NFU), una posible solución al problema descrito. Y también, la mejora introduciendo NFU en la fabricación misma del forjado. PALABRAS CLAVE: Ruido de impacto, Forjados ligeros, Construcciones prefabricadas (Passivhaus), Neumático Fuera de Uso NFU, Madera Contralaminada CLT. ABSTRACT The construction’s evolution brings with it new possibilities for dwelings’ edification, as well as new challenges to be faced. One example of these innovations is passive houses, consisting of lighter and more flexible structures. However, these constructions do not have a good impact sound insulation performance in the floors of their multiplanar constructions. In this work, the aim is to establish a new methodology for the study of impact noise insulation in lightweight floors, as an alternative to that used in conditioned rooms, by means of small floor mock-ups, based on the standards for heavy floors. Improvement of impact noise insulation will be studied by using coatings of different thicknesses of " Waste-Tire Rubber” (or “Tire Out of Use”, NFU), a possible solution to the described problem, will be studied. And also, the improvement by introducing NFU in the manufacture of the floor slab itself. KEYWORDS: Impact sound, Lightweight floors, Passive house (Passivhaus), Tire Out Of Use, Cross-laminated wood CLT. AGRADECIMIENTOS Deseo agradecer a mis padres y a mi hermana el apoyo incondicional durante todos estos años, y por aconsejarme para ser siempre la mejor versión de mí. A mi grupo de amigos, que han sido una vía de escape en los momentos no tan buenos que ha habido durante esta etapa de mi vida. Me llevo los mejores recuerdos. A mi tutora, Marta Herráez Sánchez, por sus consejos y por haberme dado la posibilidad de llevar a cabo este proyecto; y también a José Antonio Balmori Roiz y a María Machimbarrena Gutiérrez por haberme involucrado en él. A los profesores Álvaro Magdaleno y Álvaro Iglesias, del departamento de Estructuras, que han estado siempre dispuestos a ayudarme con mi propósito. Y a todas aquellas personas con las que he compartido buenos momentos durante estos años de universidad. Índice Índice de figuras Índice de tablas 1. Introducción y objetivos ...................................................................... 1 1.1. Antecedentes del proyecto ..................................................................... 1 1.2. Introducción y Justificación del estudio .............................................. 3 1.3. Objetivos................................................................................................... 7 1.4. Organización del documento .................................................................. 8 2. Caracterización de ensayos a ruido de impacto ............................... 9 2.1. Presentación de la normativa sobre aislamiento a ruido de impacto en cámaras normalizadas ................................................................................ 10 2.2. Presentación de la normativa sobre aislamiento a ruido de impacto con maquetas para suelos pesados ................................................................ 13 2.3. Estudios de investigación sobre ensayos de maquetas de suelos ligeros ................................................................................................................ 17 3. Propuesta de metodología para suelos ligeros .............................. 24 3.1. Descripción de la Cadena de medida ................................................... 24 3.1.1. Medida de la respuesta vibratoria: Acelerómetros .............................. 24 3.1.2. Equipo de excitación mecánica: Máquina de impactos ........................ 25 3.1.3. Equipo de adquisición y procesado en frecuencias ............................. 30 3.2. Maqueta de suelo ligero ....................................................................... 36 3.3. Montaje del ensayo: Realización y Descripción de la maqueta y de la estructura soporte ............................................................................................ 38 3.3.1. Fabricación y recogida de los componentes de las muestras ............. 38 3.3.2. Estructura soporte................................................................................... 43 3.3.3. Sobre los acelerómetros, y las capas de revestimiento y maqueta .... 44 3.4. Muestras de ensayo............................................................................... 49 3.4.1. Muestra 1: Maqueta estándar junto a capa de “NFU4” ........................ 50 3.4.2. M. 2: Maqueta estándar junto a capa de “NFU10” ................................ 51 3.4.3. M. 3: Maqueta estándar junto a capa de “NFU20” ................................ 52 3.4.4. M. 4, 5 y 6: Losa de hormigón con gránulos de NFU junto a capa de “NFU4”, “NFU10” y “NFU20”.................................................................................... 53 3.5. Últimos aspectos a la hora de llevar a cabo el ensayo ...................... 53 4. Presentación e interpretación de los resultados: ........................... 57 4.1. Maqueta con dosificación estándar .................................................... 57 4.1.1. Influencia del ruido de fondo ................................................................. 59 4.1.2. Repetibilidad de los niveles de aceleración en el tiempo .................... 60 4.1.3. Repetibilidad espacial de los niveles de aceleración ........................... 60 4.1.4. Resultados de la mejora del aislamiento a ruido de impacto ............. 61 4.2. Maqueta de hormigón con Neumático reciclado Fuera de Uso NFU 62 4.2.1. Influencia del ruido de fondo ................................................................. 63 4.2.2. Repetibilidad de las medidas en el tiempo ........................................... 64 4.2.3. Repetibilidad espacial ............................................................................. 65 4.2.4. Resultados mostrados como indica la norma ....................................... 66 4.3. Comparativa entre los dos tipos de forjado ....................................... 67 5. Presupuesto ..........................................................................................69 6. Conclusiones y líneas de futuro .........................................................71 6.1. Conclusiones .......................................................................................... 71 6.2. Líneas futuras ........................................................................................ 73 Bibliografía ....................................................................................................... 74 Anexos ANEXO A: RESULTADOS DE TODOS LOS ENSAYOS REALIZADOS Gráficas y tablas ANEXO B: GUÍA BREVE DE MANEJO DEL PROGRAMA “DewesoftX” Para medición de análisis en octavas con acelerómetros ANEXO C: ASPECTOS A LA HORA DE REALIZAR EL ENSAYO Documento Excel, pasos a seguir y lista de verificación ANEXO D: CARTAS DE CALIBRACIÓN Cartas de calibración de los acelerómetros usados. Índice de figuras Fig. 1 Gráficos acerca del año de construcción de la vivienda (izquierda), y la eficiencia energética de las edificaciones (derecha), siendo A la mayor posible, y F la menor. [mdsagenda2030-a] ...... 1 Fig. 2 Cadena de valor de la rehabilitación de viviendas en España. [mdsagenda2030-a] ............ 2 Fig. 3 Objetivos de Desarrollo Sostenible. [Ramoneda] ..................................................................... 3 Fig. 4 Resumen de los principios de la construcción 'Passivhaus' .Información: [Passivhaus]. Fuente: Elaboración propia. .............................................................................................................. 4 Fig. 5 Propiedades de la madera contralaminada (CLT), destacando la desventaja del poco aislamiento acústico conseguido, tanto aéreo como de impacto [Álvarez]. Elaboración propia. ..... 6 Fig. 6 Diferentes denominaciones de la transmisión del ruido [Hassan] ........................................... 9 Fig. 7 Ilustraciones de la instalación de ensayo que define la norma [Hassan], y de cómo se transmite el ruido provocado por la máquina en el ensayo. Elaboración propia. ........................... 11 Fig. 8 Dimensiones de la losa de hormigón a utilizar (izquierda), e indicación de la necesidad de colocar unos soportes elásticos bajo ésta (derecha) ....................................................................... 14 Fig. 9 Estructura montada para la medición del revestimiento acorde con lo establecido en la norma ISO 10140-3 (Izquierda); y resultados de la mejora del aislamiento al ruido de impacto de los diferentes revestimientos caracterizados, colocando un suelo flotante sobre las muestras (derecha). [Arenas] .......................................................................................................................... 18 Fig. 10 Algunas imágenes del montaje del ensayo para la caracterización de los revestimientos según la norma descrita en el apartado 2.1. de este documento. [Martins]................................... 18 Fig. 11 Ilustración de la geometría del suelo compuesto de madera y hormigón tipo I (Izquierda), y el suelo de madera y hormigón de tipo II (derecha). [Martins] ....................................................... 19 Fig. 12 Tabla donde se expone qué muestras cumplen con la legislación sobre el ruido de impacto de veinticuatro países europeos. [Martins] ..................................................................................... 19 Fig. 13 Montaje de la muestra según la norma que define un método alternativo para el estudio de forjados pesados, UNE-EN ISO 16251-1. [Foret] ......................................................................... 20 Fig. 14 Resultados de la mejora del aislamiento de ruido de impacto con: una alfombra como revestimiento (izquierda), un revestimiento de PVC (derecha); comparando los métodos presentados en las normas ISO 10140 y ISO 16251-1. [Foret] ........................................................ 21 Fig. 15 Maqueta de madera-hormigón. Se han fabricado hasta tres tipos, de diferentes dimensiones (izquierda). Ilustración de la posición de los acelerómetros y de la máquina de impactos sobre dicha maqueta (derecha). [Pereira] ....................................................................... 22 Fig. 16 Placa de madera (izquierda), y losa de hormigón (derecha), ambas de dimensiones semejantes a lo definido en la norma UNE-EN ISO 16251-1, y con la cadena de medida instalada. En ambas, el acelerómetro está adherido en la parte superior del montaje. [Pereira] ................... 22 Fig. 17 Resultados de la mejora del aislamiento al ruido de impacto en los suelos compuestos de madera-hormigón utilizando una capa de vinilo flexible (PVC) (superior), y utilizando un suelo flotante con un revestimiento de goma (inferior). [Pereira] ............................................................ 23 Fig. 18 Izquierda Acelerómetro "DeltaTron Accelerometer Type 4513-B-001". Derecha: Acelerómetro " Miniature CCLD Accelerometer Type 4508-B-003 Fuente: Ficha técnica de ambos y pagina web de la marca comercializadora [Brüel] ......................................................................... 24 Fig. 19 Máquina de impactos estandarizada (izquierda), ilustración de ésta (derecha, elaboración propia) ............................................................................................................................................. 26 Fig. 20 Ilustración de la mejora propuesta para una de las fórmulas empíricas, en el que el sistema se desglosa de esta manera. Los términos “Y” hacen referencia a la respuesta global y local de la muestra, el término “C” se corresponde con el efecto de amortiguamiento, y el término “K” es la rigidez del elemento del sistema. Los términos “F” representan la fuerza [Rabold] ....................... 27 Fig. 21 Ilustración de la modificación realizada en el martillo central de la máquina [Lietzén] ...... 28 PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 4 amortiguamiento tanto acústico como vibratorio [Bernardo] [Aragón]. Las casas prefabricadas se caracterizan por usar este tipo de materiales, y presentan el problema acústico mencionado. A continuación, se hace hincapié en la información que se ha recopilado acerca de estas construcciones. El estándar de construcción ‘Passivhaus’ [Passivhaus] se ha convertido, hoy en día, en la opción más eficiente energéticamente dentro del mercado de la vivienda: las condiciones térmicas dentro de las edificaciones que siguen estos criterios son ideales en cada periodo del año, logrando un ahorro energético que oscila entre el 80% y el 90% comparado con la solución tradicional [Medgón]. Dicha aptitud para lograr el confort térmico se consigue con un buen aislamiento en las envolventes verticales de la vivienda, que generan estanqueidad en el interior. Para conseguir un aire limpio y renovado, se utilizan sistemas de ventilación controlados; y las ventanas, hechas de PVC, deben estar certificadas por el ‘Passivhaus Institut’, órgano responsable de la certificación de este tipo de viviendas. Las ventanas deben presentar una buena estanqueidad térmica, y a la vez, ser capaces de captar radiación solar [Rehau]. La Fig. 4 recoge algunas de las características de estas viviendas. Fig. 4 Resumen de los principios de la construcción 'Passivhaus' .Información: [Passivhaus]. Fuente: Elaboración propia. Esta técnica de edificación más avanzada supone unos costes mayores que la construcción convencional (entre un 10-15%) [Medgón], debido a la complejidad encontrada en llegar al rendimiento óptimo. Sin embargo, el ahorro energético del que presumen las casas prefabricadas reduce drásticamente el precio de la vivienda a largo plazo. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 5 En resumen, la construcción “Passivhaus” ofrece una buena precisión a la hora de crear la vivienda; además, requiere de menos tiempo que la construcción tradicional, y presenta una mejor calidad de vida en general [Jayalath]. La empresa “Medgón | Fabricación de Edificios Passivhaus y Casas Pasivas”, ubicada en Carrión de los Condes, Palencia, mostró la problemática acústica que tenían sus construcciones pasivas multiplanta, y un equipo de investigación de la Universidad de Valladolid, conformado por arquitectos, ingenieros forestales, físicos e ingenieros acústicos, investigó sobre el tema. Es aquí donde se plantea la necesidad de este estudio: hallar un procedimiento, que no conlleve un alto coste, para estudiar el aislamiento al ruido de impacto, conseguido con ciertos materiales en los denominados forjados ligeros (en inglés, lightweight floor), con maquetas de tamaño reducido. La metodología de maquetas de tamaño reducido (small floor mock-up) ya está implementada en forjados pesados (heavy floors) mediante la normativa [UNE16251], pero aún no existe una normativa equivalente en forjados ligeros. Por ello, una de las aportaciones de este trabajo será presentar una metodología similar pero adaptada a los forjados ligeros. Además, y en concreto, este trabajo permitirá obtener una estimación de las propiedades aislantes que supone la introducción de distintas capas de Neumático reciclado Fuera de Uso (NFU) sobre un formado ligero construido con madera y hormigón (timber-concrete floor). Esta propuesta de estudio se trasladó al concurso “Desafío Universidad- Empresa”, en la edición 2021, obteniéndose el tercer premio en el certamen. El concurso se lleva a cabo por la Fundación Universidades y Enseñanzas Superiores de Castilla y León (FUESCYL) para impulsar la realización de proyectos tecnológicos, del ámbito científico, en los que participan universidades y empresas [tcue]. La necesidad tecnológica es planteada por la empresa o entidad de interés social, y son los investigadores quienes tratan de encontrar una solución al problema expuesto. Volviendo al tema central, las construcciones prefabricadas comienzan con un “esqueleto” de la vivienda hecho de madera (actuando como la capa de compresión que poseen todos los edificios domésticos), aunque pueden ser fabricadas con este en su totalidad. Dicho material se caracteriza por tener propiedades tensionales relativamente altas (módulo elástico de 8000MPa) teniendo en cuenta su ligereza, y con tal nivel de prefabricación que hace que sus costes de distribución, transporte y almacenamiento sean reducidos [Martins], [Kohrmann], [Álvarez]. Habitualmente, la madera se presenta en forma de tablas que, combinando estas, se forman capas. Colocando al menos 3 capas, perpendiculares entre sí y encoladas, se obtienen tableros denominados madera contralaminada (llamados CLT, Cross-laminated wood en PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 6 inglés) [Álvarez]. Son los paneles que utilizaremos en nuestros ensayos. La Fig. 5 recoge algunas propiedades de esta forma de presentación de la madera. Sin embargo, la madera es un material que presenta poca resistencia a la transmisión del sonido por impacto y vía aérea a bajas frecuencias (en el rango de 50Hz a 100Hz) [Jayalath]. Por lo cual, en muchas ocasiones, se agregan capas de otros materiales, lo que permite un aumento de la masa de estas construcciones, y así, se mejora el comportamiento acústico de las estructuras ligeras, como las construidas con madera [Tonelli]. Fig. 5 Propiedades de la madera contralaminada (CLT), destacando la desventaja del poco aislamiento acústico conseguido, tanto aéreo como de impacto [Álvarez]. Elaboración propia. Por otro lado, se considera Neumático Fuera de Uso (NFU) al residuo proveniente de los neumáticos desechados por el poseedor de éstos. La gestión para controlar su generación como residuo, la utilización de este para cumplir funciones diferentes para las que se usaba (lo que permite la revalorización del producto) y el posible reciclado de este residuo, entre otros aspectos; se regula a través del Real Decreto 1619/2005, de 30 de diciembre, modificado en el año 2020. Este real decreto establece obligaciones al productor de neumáticos, al generador de NFU, y al gestor de este residuo, como priorizar la preparación de este para su reutilización [mtransicioneco]. En cuanto al estudio llevado a cabo en la Universidad de Valladolid, se comentan algunos de los aspectos de los que se caracteriza este proyecto. Mediante la definición de un nuevo método para estudiar forjados ligeros se conseguiría una manera más ágil y económica que la propuesta para cámaras homologadas en laboratorios acreditados, y también la caracterización como posible aislante acústico del Neumático Fuera de Uso (NFU) . ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 7 • Reducir el impacto ambiental, usando materiales sostenibles y reciclados en la construcción de edificios, como lo son la madera y el NFU. El NFU resulta difícil de reciclar, siendo dudoso si es rentable tratar de gestionar este material para convertirlo en un nuevo producto. Por ello, su incorporación en un sector como es el de la construcción, permitiría una reutilización de este material en grandes volúmenes. La madera, como material natural, buen aislante térmico y captador de CO2, es una buena opción para acompañar al NFU y así, contribuir al medioambiente. • Facilitar la evaluación acústica de propuestas constructivas, definiendo una metodología más barata y que puede ser realizada por fabricantes sin la necesidad de recurrir a grandes instalaciones con cámaras de ensayo homologadas. • Apoyo a la economía local, ya que muchas empresas en nuestra comunidad se dedican a la preparación y utilización de la madera, además de la existencia de algunas otras que reciclan Neumático Fuera de Uso en Palencia, León y Burgos. Además, estos sistemas entrarían dentro un mercado circular, por usar materiales que en un futuro tendrán seguro una aplicación, en el mismo ámbito o diferente. • Mejora de la logística constructiva, en cuanto a la reducción de los tiempos de ejecución, calidad de las construcciones, y posible disminución de los costes de fabricación si se consolida un coste competitivo. 1.3. Objetivos Una vez detallada la información sobre la que basa este estudio experimental, se enumeran los objetivos a conseguir en este Trabajo Fin de Grado. • Desarrollar y poner a punto una propuesta de metodología para el estudio del aislamiento al ruido de impacto en forjados ligeros con maquetas, como alternativa a los ensayos acústicos en cámaras homologadas de laboratorios acreditados. Para conseguirlo, inicialmente habrá que adquirir conocimientos acerca de la instrumentación empleada en el ensayo (acelerómetros, máquina de impactos y un nuevo equipo de adquisición y procesado de datos). También será necesario analizar el procedimiento descrito en la normativa para maquetas de suelos pesados, así como la búsqueda y síntesis de la bibliografía centrada en ensayos de suelos ligeros reproducidos con maquetas. Esto permitiría reunir suficiente información para redactar una posible segunda parte de la norma para medición de la mejora del aislamiento al ruido de impacto, en este caso, para suelos ligeros de pequeñas dimensiones. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 8 • Aplicación de dicha metodología para caracterizar el comportamiento como aislante ante el ruido de impacto de distintos revestimientos de Neumático Fuera de Uso (NFU) colocados sobre dos tipos de maquetas ensayadas. Esto aportará un análisis comparativo de su comportamiento frente al ruido de impacto, entre los distintos revestimientos junto con los dos tipos de forjados ligeros creados. Además de los objetivos técnicos, se incluyen una serie de objetivos académicos que consisten en desarrollar las competencias profesionales vinculadas a la profesión del Ingeniero Técnico Industrial especializado en Mecánica. Dichas competencias aparecen recogidas en el BOE, en la Orden Ministerial [CIN 351/2009]. 1.4. Organización del documento Se presenta este apartado donde se comenta la estructuración de este Trabajo de Fin de Grado, desarrollando los capítulos que aparecen en este informe, que son un total de seis. El primer capítulo comienza con el contexto socioeconómico en el que se enmarca el interés y la necesidad de realizar este trabajo, así como una introducción al caso de estudio realizado, y la mención de los objetivos técnicos y académicos. El capítulo dos plasma la investigación desarrollada acerca del estado del arte del tema, en el que se desarrollan los aspectos encontrados en dos normativas que explican distintas metodologías para el estudio del tema. Además, se exponen investigaciones realizadas recientemente. A partir del capítulo tres se introduce la aportación propia del Trabajo de Fin de Grado. Este capítulo contiene la propuesta de metodología llevada a cabo, incluyendo la cadena de medida utilizada en la toma de datos, la presentación y el desarrollo del montaje de la estructura donde se colocan dos tipos de suelos ligeros reproducidos por una maqueta, así como las capas que lo componen; y otros aspectos a tener en cuenta a la hora de reproducir el ensayo. Los resultados y la interpretación de ellos se encuentran en el capítulo 4, haciendo una distinción entre los dos tipos de suelos ligeros analizados, y comparando ambos con estudios desarrollados previamente. El capítulo cinco desarrolla el presupuesto económico de las tareas realizadas en este Trabajo Fin de Grado. Las conclusiones del trabajo, relacionadas con los objetivos, y las líneas futuras se encuentran en el capítulo seis, último capítulo de esta memoria. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 9 2. Caracterización de ensayos a ruido de impacto En una vivienda, el ruido denominado como “de impacto” se transmite cuando un sólido golpea a otro, provocando una aportación de energía que se transmite a través de este segundo cuerpo. En general, el ruido de impacto que más se produce, en los edificios, es el ruido provocado por las personas al andar. Aunque se denomine de esta manera, la mayor parte de la energía transferida se propaga por el aire. Realmente, en una situación de este tipo, se produce la reflexión del sonido sobre el primer cuerpo, la absorción del sonido por el segundo y la transmisión sonora en la habitación contigua si este segundo elemento es una envolvente de una sala. La transmisión de este fenómeno varía según la rigidez y la continuidad del elemento, y se transmite a gran velocidad por la estructura llegando hasta espacios muy lejanos a la fuente. Además, puede ocurrir que haya transmisión a través de los flancos en la unión del cerramiento [Hassan]. En la Fig. 6 se exponen otros tipos de ruidos que puede haber, además del que se ha explicado. Fig. 6 Diferentes denominaciones de la transmisión del ruido [Hassan] En particular, el ruido de impacto está más relacionado con el suelo de las edificaciones que con las paredes de los espacios, y supone un problema complejo, debido a que, en éste, es necesario controlar el ruido transmitido por el aire y por impacto, a diferencia de las envolventes verticales, en las que solo hay que atenuar el ruido transmitido por aire. Actualmente, la introducción de un diseño acústico de gran calidad en una construcción aporta al mismo la aptitud de sostenibilidad [Hassan]. El aislamiento a ruidos que se propagan a través de sólidos por ruido de impacto PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 10 tiene un papel importante en el confort de las viviendas. En el ámbito de la construcción, este aspecto no se ha tenido tan en cuenta como otros, por lo que se desea que, en un futuro, este problema esté lo suficientemente controlado [Cordero]. Por ello, se trata de dar solución al efecto mencionado, mediante revestimientos para atenuar el sonido, absorbiéndolo y, a la vez, bloqueándolo. Este es el método más efectivo, aunque también hay que valorar la eliminación de la transmisión por los flancos, y evaluar la masa del elemento, Este último aspecto ya se ha mencionado en el apartado 1.2. Los revestimientos para atenuar este ruido, también conocidos como mantas o capas, están hechas de fibras minerales artificiales [Hassan], y se suelen colocar sobre losas rígidas formando lo que se conoce como “suelo flotante”. La capa no debe estar adherida directamente, ya que el objetivo es que haya una disociación de las estructuras rígidas de los forjados, a través de la interposición de estos elementos. Al factor de si un revestimiento sirve para controlar o no el ruido de impacto, se une el factor de que, un mismo revestimiento puede dar un comportamiento distinto dependiendo del tipo de acabado que tiene encima [Hassan]. Por ello, la estimación de esta transmisión se realiza de forma experimental, con métodos estandarizados. En la actualidad, existen fundamentalmente dos normativas que indican cómo debe analizarse el aislamiento al ruido de impacto. En los siguientes apartados se desarrollan ambas metodologías. 2.1. Presentación de la normativa sobre aislamiento a ruido de impacto en cámaras normalizadas La norma UNE-EN ISO 10140 describe, en sus partes 1, 3, 4 y 5, una metodología acerca del estudio del aislamiento a ruido de impacto para realizar en cámaras homologadas, en las que la transmisión sonora a través de los flancos se suprime. Para llevarla a cabo, se utilizan dos habitáculos, uno dispuesto encima del otro. Se ha denominado como “recinto emisor” el espacio superior, y como “recinto receptor”, el inferior [UNE10140-3]. Para el recinto emisor, no hay ninguna regla de obligado cumplimiento sobre su forma y tamaño. En cambio, para el recinto receptor sí, se obliga a que el volumen de este debe ser mayor que 50m3 [UNE10140-5]. El suelo a ensayar se coloca entre ambas estancias, y es aconsejable que la muestra ocupe todo el techo de la sala. Dicho techo debe tener una superficie de entre 10m2 y 20m2, y la longitud de la arista más corta ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 11 que forma dicha superficie debe ser mayor que 2,3m. [UNE10140-5]. El recinto emisor, como su propio nombre denota, se usa para colocar la fuente emisora, que será una máquina de impactos normalizada, dispuesta en varias posiciones. En el recinto receptor, se colocará un micrófono único movido de posición en posición, una alineación de micrófonos fijos, o un micrófono en continuo movimiento [UNE10140-4]. Estos miden la presión sonora del lugar, que servirá para hallar el aislamiento conseguido. La Fig. 7 resume, con dos ilustraciones, las características de la instalación de ensayo, así como los equipos que se utilizan. Fig. 7 Ilustraciones de la instalación de ensayo que define la norma [Hassan], y de cómo se transmite el ruido provocado por la máquina en el ensayo. Elaboración propia. La norma define hasta tres categorías de revestimientos, y dos tipos de suelos de referencia, o maquetas. Dependiendo de la combinación escogida de ambos elementos, el procedimiento de ensayo cambia en el número de posiciones de la máquina de impactos y/o en la disposición de la misma sobre la muestra. Lo mismo pasa con los micrófonos utilizados en recinto inferior. En la categoría uno se encuentran los recubrimientos pequeños y flexibles, como el corcho o la goma; en la categoría dos están las capas homogéneas y compuestas de algún componente rígido, consideradas como grandes (se cataloga como grande cuando este ocupa todo el techo del recinto receptor); y los recubrimientos flexibles y grandes pertenecen a la categoría tres [UNE10140-1]. Los suelos de referencia se dividen en pesados y ligeros. Se denomina suelo de referencia pesado cuando se utiliza una losa de hormigón armado, con un espesor de entre 100mm y 160mm, y con un área de al menos 10m2. Hay PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 12 hasta tres tipos de suelos de referencia ligeros, y se encuentran definidos en la [UNE10140-5]. Como se ha comentado anteriormente, los micrófonos registran la presión sonora en bandas de tercios de octava en el recinto inferior. Con esta medición se calcula la reducción en el nivel de presión acústica de impactos normalizados (ΔL), tratando los datos de la siguiente manera. En primer lugar, se calcula el nivel de presión acústica energético medio (Lsb, Lb) en bandas de tercios de octava mediante una de las dos formas presentadas en la documentación. Se usa una u otra dependiendo de si se usan micrófonos fijos o micrófonos en movimiento. En segundo lugar, se elimina el ruido de fondo de la medición aplicando una de las siguientes ecuaciones (Eq. 1, Eq. 2, Eq. 3), dependiendo del intervalo donde se encuentre la diferencia entre el nivel de señal combinado con el ruido de fondo (𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠), y solo el nivel del ruido de fondo (𝐿𝐿𝑠𝑠) [UNE10140-4]. 𝐿𝐿𝑖𝑖=𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑠𝑠𝑠𝑠 𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠−𝐿𝐿𝑠𝑠≥15𝑑𝑑𝑑𝑑 Eq. 1 𝐿𝐿𝑖𝑖=10 ∗log10�10𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠 10 −10𝐿𝐿𝑠𝑠 10�𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑠𝑠𝑠𝑠 6𝑑𝑑𝑑𝑑 ≤𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠−𝐿𝐿𝑠𝑠≥15𝑑𝑑𝑑𝑑 Eq. 2 𝐿𝐿𝑖𝑖=𝐿𝐿𝑠𝑠b−1,3 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑠𝑠𝑠𝑠 𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠−𝐿𝐿𝑠𝑠≤6𝑑𝑑𝑑𝑑 Eq. 3 En tercer lugar, se aplica un término de corrección, que aumenta el valor del nivel de la presión acústica [UNE10140-3] (Eq. 4). 𝐿𝐿𝑛𝑛=𝐿𝐿𝑖𝑖+10log �𝐴𝐴 𝐴𝐴0� Eq. 4 “A” es el área de absorción acústica calculado a partir del tiempo de reverberación, y “A0”, un área de referencia. Por último, se halla la reducción en el nivel de presión acústica de impactos normalizados a través de la Eq. 5. Lno hace referencia a la presión acústica de impactos normalizado del suelo sin el revestimiento, y Ln con el revestimiento colocado [UNE10140-1]. ∆𝐿𝐿=𝐿𝐿𝑛𝑛0−𝐿𝐿𝑛𝑛 Eq. 5 Algunos aspectos adicionales sobre cómo realizar el ensayo se exponen a continuación. En primer lugar, el suelo debería instalarse de manera similar a como se hace en la realidad, respetando las instrucciones de los fabricantes para la manipulación de los elementos que forman el suelo [UNE10140-3] ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 13 [UNE10140-1]. En segundo lugar, las mediciones deberían realizarse cuando la excitación mecánica sea estable, y sin la presencia de personas en el recinto receptor. Por último, en el caso de que no se pueda despreciar la transmisión del ruido aéreo, se debe hacer una corrección del nivel de presión siguiendo el apartado 5.4 de la norma [UNE10140-5]. La reducción en el nivel de presión acústica de impactos normalizados ponderada se halla mediante los recursos presentados en la norma UNE-EN ISO 717-2 [UNE717]. Este método resulta, principalmente, costoso y complejo, además de ser necesario la destrucción posterior de las muestras relativamente grandes, lo que incrementa los costes. 2.2. Presentación de la normativa sobre aislamiento a ruido de impacto con maquetas para suelos pesados La norma UNE-EN ISO 16251-1 es una metodología que permite reducir las dificultades a la hora de determinar la mejora del aislamiento al ruido de impacto, ya que la solución que propone la serie de normas [UNE10140] requiere de una instalación de ensayo especial, algo costoso para pequeñas y medianas empresas. En dicha norma, se explica un método que proporciona resultados comparativos entre distintos revestimientos (también llamados capas). Toda la información plasmada en este apartado, con respecto a cómo se realiza el ensayo, ha sido obtenida de la norma [UNE16251]. El ensayo consiste en caracterizar el aislamiento conseguido con respecto al ruido de impacto al colocar distintas capas aislantes sobre una losa (en la norma se denomina placa) de hormigón de (120±5)cm × (80±5)cm × (20±1)cm (Fig. 8). Dichas capas han de tener la misma superficie horizontal que la losa. La losa se apoya sobre unos soportes elásticos en sus cuatro esquinas, para desacoplar la misma del suelo (Fig. 8). Estos soportes no deben tener una superficie superior a 10cm x 10cm. Además, la resonancia vertical de la losa colocada sobre los soportes debe ser menor a 20Hz. En cuanto a la superficie de la losa, ésta debe ser uniforme y lisa, con una tolerancia de ±1mm, medida desde un borde al opuesto. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 20 Se concluye el estudio comprobando si las soluciones constructivas cumplen con el Nivel de Presión Sonora a Ruido de Impacto Normalizado Ponderado L’n,w (dB), (ponderado según la norma UNE- EN ISO 717-2) (en inglés, Weighted Normalized Impact Sound Pressure Level), definidas por la legislación de hasta 24 países. Se ha obtenido que el suelo de madera, además de los dos suelos de madera-hormigón realizados, no cumplen con dicha legislación. Para que sean aceptados por los requerimientos de cada país, los suelos de maderahormigón deben instalarse junto con el falso techo (Fig. 12). Por otro lado, respecto a ensayos realizados con muestras pequeñas (maquetas) Foret et al. [Foret], hace un estudio comparativo entre resultados conseguidos por el método realizado en cámaras acústicas normalizadas UNE- EN ISO 10140, y los resultados obtenidos mediante el método de maquetas, presentado en la norma ISO 16251-1 [UNE16251], para analizar la mejora de la reducción del ruido de impacto con revestimientos de suelo para el caso de suelos pesados, Para ello, fabricaron una placa de hormigón de dimensiones aceptadas por la normativa, y de un espesor de 20mm. Las cuatro esquinas de la losa se apoyan en cuatro patas hechas de ladrillo, con un soporte elástico de 10x10cm2 como mediador entre ambos cuerpos, para aislar la losa de las vibraciones transmitidas por el suelo y viceversa (Fig. 13). Han usado dos tipos de revestimientos, simplemente colocados encima y no pegados, para este ensayo: una alfombra y 9 suelos diferentes de PVC. Fig. 13 Montaje de la muestra según la norma que define un método alternativo para el estudio de forjados pesados, UNE-EN ISO 16251-1. [Foret] Aunque la frecuencia de resonancia del conjunto, obtenida excitando la losa más la alfombra con una pelota de goma, no está por debajo del valor mencionado en la norma, los datos son concordantes en todo el rango de tercios de octava, desde 100Hz hasta 5000Hz, habiendo alguna discrepancia en torno a 400Hz, y a más de 2000Hz. A altas frecuencias, se conjetura que es debido a la forma de sujeción de los acelerómetros. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 21 A partir de la losa de hormigón más la alfombra (Fig. 14), el estudio determina, además, la influencia de otros parámetros mediante una investigación exhaustiva, como la influencia de la posición de la máquina de impactos o de los acelerómetros, así como el número de posiciones usadas en ambos casos. Se halla que los resultados se ajustan muy bien a los de la norma ISO 10140- 3 cuando se modifican las posiciones de la máquina y la de los acelerómetros, y que no es significativo realizar las medidas con una tercera posición de la máquina de impactos o con más acelerómetros. Los revestimientos de PVC muestran un resultado similar al observado con la alfombra (Fig. 14). Fig. 14 Resultados de la mejora del aislamiento de ruido de impacto con: una alfombra como revestimiento (izquierda), un revestimiento de PVC (derecha); comparando los métodos presentados en las normas ISO 10140 y ISO 16251-1. [Foret] Pereira et al. [Pereira] presenta un ensayo sin conseguir un buen aislamiento al ruido de impacto a bajas frecuencias, al analizar la reducción del ruido de impacto proporcionada por suelos de madera, y suelos de madera más una capa de hormigón (Fig. 15) (en total, tres suelos de este tipo, de diferentes dimensiones), colocando sobre dichos suelos dos aislantes y dos suelos flotantes. Estos cuatro son dispuestos sobre los suelos ejemplo en diferentes momentos, y son: una alfombra y láminas de vinilo (suelo LVT) como aislantes, y una capa de corcho compacto y una de goma como suelos flotantes. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 22 Fig. 15 Maqueta de madera-hormigón. Se han fabricado hasta tres tipos, de diferentes dimensiones (izquierda). Ilustración de la posición de los acelerómetros y de la máquina de impactos sobre dicha maqueta (derecha). [Pereira] El documento sigue el método descrito en la norma ISO 16251-1, y el suelo de referencia a partir del que razona esa conclusión, es una losa de hormigón. Es decir, se compara la diferencia del nivel de aceleración conseguido a través de la muestra de madera y las dos maquetas compuestas de madera-hormigón, junto con dos aislantes y dos suelos flotantes (analizados estos en todas las maquetas), con respecto a una losa de hormigón “desnuda” (Fig. 16). Fig. 16 Placa de madera (izquierda), y losa de hormigón (derecha), ambas de dimensiones semejantes a lo definido en la norma UNE-EN ISO 16251-1, y con la cadena de medida instalada. En ambas, el acelerómetro está adherido en la parte superior del montaje. [Pereira] A frecuencias altas, se consigue una evidente mejora del aislamiento al ruido de impacto con el hormigón, siendo las soluciones constructivas de madera, más el elemento aislante o suelo flotante, poco eficaces. A bajas frecuencias se consigue un bajo aislamiento por parte de las dos muestras. En cuanto a los suelos compuestos de madera y hormigón (Fig. 17), la reducción del ruido estudiado, para cada frecuencia, es muy similar a lo conseguido con la losa de hormigón de referencia. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 23 Fig. 17 Resultados de la mejora del aislamiento al ruido de impacto en los suelos compuestos de maderahormigón utilizando una capa de vinilo flexible (PVC) (superior), y utilizando un suelo flotante con un revestimiento de goma (inferior). [Pereira] Todos estos estudios, y muchos más, necesitan ser analizados en un marco común para obtener conclusiones significativas acerca de cómo las diferentes soluciones que se proponen se comportan entre sí [Jayalath]. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 24 3. Propuesta de metodología para suelos ligeros A continuación, se presenta la metodología planteada para el estudio de suelos ligeros, inspirada en su mayoría en la normativa sobre maquetas para suelos pesados y en los estudios de suelos ligeros, sobre maquetas, presentados en la bibliografía consultada. 3.1. Descripción de la Cadena de medida Para valorar los equipos de medida a utilizar, es necesario analizar el tipo de estudio que se quiere llevar a cabo. En nuestro caso, no se caracteriza el comportamiento absoluto del forjado ligero reproducido en un maqueta (mencionado en los objetivos descritos en el punto 1.3.), es una metodología comparativa entre distintos revestimientos. En un análisis de este tipo, (también conocido como análisis de la señal o dinámico), solo se necesita recoger la información de la respuesta del sistema, por lo que la cadena de medida consiste en usar acelerómetros, que recopilan los datos de respuesta a lo largo del tiempo, y un equipo de análisis de medidas. No obstante, es imprescindible provocar una perturbación, por lo que se utiliza una máquina que lo produce, pero no se recoge información durante su funcionamiento. 3.1.1. Medida de la respuesta vibratoria: Acelerómetros Para medir la respuesta vibratoria de nuestra estructura se utilizan acelerómetros uniaxiales, que son transductores piezoeléctricos que permiten generar una señal eléctrica proporcional a la componente de la aceleración perpendicular a la superficie de medida. Se han usado hasta tres acelerómetros, de la marca “Bruel & Kjær”, y los modelos usados son los siguientes: “DeltaTron Accelerometer Type 4513-B-001” Fig. 18 izquierda. Dos “Miniature CCLD Accelerometer Type 4508-B-003” 1 derecha. Fig. 18 Izquierda Acelerómetro "DeltaTron Accelerometer Type 4513-B-001". Derecha: Acelerómetro " Miniature CCLD Accelerometer Type 4508-B-003 Fuente: Ficha técnica de ambos y pagina web de la marca comercializadora [Brüel] ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 25 Ambos acelerómetros se caracterizan por ser piezoeléctricos y, además, son “acelerómetros IEPE”, de electrónica incorporada. Es decir, con conexión directa al sistema de procesado [Brüel]. También poseen la tecnología “TEDS” (Transducter Electronic Data Sheet), basada en un chip integrado en el sensor, que facilita al equipo de adquisición saber los parámetros significativos a la hora de configurar el canal correspondiente al acelerómetro en el equipo de adquisición, como la sensibilidad o el rango de frecuencia (para el acelerómetro “Type 4513-B-001”, la sensibilidad es 10,02mV/ms-2 y el rango de frecuencia es de 1 a 10000Hz; y para el acelerómetro 4508-B-003, la sensibilidad es 10mV/ms-2 y el rango de frecuencia es de 0,3 a 8000Hz); así como evitar los errores que pueden suceder al introducir los parámetros de forma manual [Dewesoftmanual]. Por último, los dos tienen un peso pequeño (8,6g el acelerómetro con código 4513-B-001, y 4,8g, el acelerómetro con código 4508-B-003), comparado con las maquetas a ensayar (el mínimo peso de 85,7kg), lo que hace que sean válidos para el estudio [Brüel]. 3.1.2. Equipo de excitación mecánica: Máquina de impactos La máquina de impacto Fig. 19 se encarga de excitar el sistema, imitando un “taconeo” sobre el suelo a caracterizar. El modelo es “EM-050”, comercializada por “Look Line Acoustics”, y cumple con las especificaciones presentadas en las normativa asociada [MImpactos]. Es de tipo electromagnético, en vez de funcionar por medio de un mecanismo formado por cadenas, poleas o engranajes que transmiten el movimiento a un eje (en ese caso, sería de tipo mecánico). Está compuesta de 5 cilindros de acero macizo, y funciona debido a la aplicación de un campo magnético inducido en cinco bobinas, una para cada martillo. Los cilindros se elevan, debido al campo magnético, por una camisa de cilindro o guía, cuya función es la de retener al cilindro lateralmente. La inducción del campo magnético está meditada para que los cilindros caigan, de forma sincronizada (uno detrás de otro), desde una altura de 40mm y golpeen la superficie en un tiempo muy corto de tiempo (100ms), antes de volver a subir y repetir el ciclo. El doble impacto por rebote se evita debido a las levas que hay. El peso de la máquina es de 12kg y los martillos no están colocados de manera simétrica y esto se muestra con claridad en la representación esquemática de la Fig. 19. [MImpactos] PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 26 Fig. 19 Máquina de impactos estandarizada (izquierda), ilustración de ésta (derecha, elaboración propia) Se trata de un equipo que se ha utilizado en estudios para poder generar una fuente de sonido artificial. Los siguientes artículos que se describen a continuación la utilizan para alcanzar diferentes objetivos. El estudio de Wittstock et al. [Wittstock] se centra en la incertidumbre de las fuentes sonoras utilizadas en los métodos estandarizados por la ISO para caracterizar el ruido aéreo y por impacto que generan dichas fuentes. También se interesa en la predicción de la potencia sonora provocada por estos equipos. Para llevar a cabo estos objetivos, se ha caracterizado, hasta en siete laboratorios, una máquina de impactos estandarizada. Los valores experimentales recopilados han permitido validar las conjeturas teóricas que había acerca del tema. En el caso del artículo de Rabold et al. [Rabold], se intenta encontrar un modelo numérico que permita obtener resultados similares a los que se obtendrían experimentalmente de la máquina de impactos estandarizada, para así evitar la preparación de ensayos complejos que estudian la optimización de los suelos ligeros en cuanto a ruido de impacto. Anteriormente se han realizado algunas propuestas, pero ninguna tiene en cuenta la velocidad relativa entre la vibración de la estructura y la excitación del martillo. Se propone aplicar, a dicho modelo que simula el efecto de la máquina de impactos, algunas formulas empíricas obtenidas de la bibliografía respectiva, presentadas en el informe de la menos complejas a la que más. Mejorando estas contribuciones, se consigue, finalmente, un modelo válido que permite comparar los resultados de las medidas experimentales con lo simulado, de manera correcta (Fig. 20). Incluso el modelo se acerca a deducir los picos de resonancia del sistema. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 27 Fig. 20 Ilustración de la mejora propuesta para una de las fórmulas empíricas, en el que el sistema se desglosa de esta manera. Los términos “Y” hacen referencia a la respuesta global y local de la muestra, el término “C” se corresponde con el efecto de amortiguamiento, y el término “K” es la rigidez del elemento del sistema. Los términos “F” representan la fuerza [Rabold] Por último, Lietzén et al. [Lietzén] describe el comportamiento de la máquina de impactos sobre suelos ligeros, materia que interesa para este Trabajo de Fin de Grado. El estudio comienza afirmando que la interacción entre la máquina de impactos estandarizada y el suelo excitado con ella, es diferente según el tipo de suelo a caracterizar. Por ello, el objetivo de este informe es justificar esto, y para ello, se estudia el impulso temporal generado por la máquina, y el espectro en frecuencias, de manera experimental. Se utilizan hasta veinticuatro suelos de madera, algunos compuestos de un tablero de CLT y una losa aligerada prefabricada (de hormigón), y en otros casos, se presentan estos dos elementos por separado. Además, se han combinado con un parquet multicapa, con un suelo de PVC, y con un suelo flotante hecho de lana de roca y dos paneles de cartón yeso. En primer lugar, se ha modificado la máquina de impactos añadiendo, al martillo central, un sensor de fuerza en el extremo del cilindro que golpea el suelo para medir la fuerza ejercida, y un sensor de aceleración en el extremo contrario para mesurar el movimiento del martillo, como se ilustra en la Fig. 21. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 28 Fig. 21 Ilustración de la modificación realizada en el martillo central de la máquina [Lietzén] Tras ajustar algunos aspectos por la alteración introducida, la máquina se ha colocado hasta en cinco posiciones en cada muestra, sin cambiar su situación al estudiar distintas muestras. En las medidas de los sensores, se han buscado los impulsos que realiza el martillo, y se ha establecido el valor a cero de la medición de la fuerza durante los impactos del martillo alterado, cuando los otros martillos actúan. Se presenta, en la Fig. 22, la respuesta temporal sin modificar, la medida alterada, y el espectro en frecuencias conseguido, todo ello, en cada posición donde se ha colocado la máquina. Aunque el espectro en frecuencias no es exactamente plano, que es como debería ser teóricamente, es similar a éste, descendiendo a partir de los 1000Hz. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 29 Fig. 22: Representación temporal de la fuerza realizada por la máquina de impactos en las cinco posiciones (fila superior); fuerza modificada en las cinco posiciones mencionadas (fila central); y espectro en frecuencia del impulso realizado por el martillo, en las cinco posiciones (fila inferior). Fuente: [Lietzén] Las siguientes graficas (Fig. 23) representan, de izquierda a derecha, los espectros en frecuencia de la media aritmética de todas las fuerzas periódicas individuales que suceden en cada muestra, cuando la máquina se sitúa en la posición 1; el nivel de fuerza en bandas de tercios de octava desde 20Hz hasta 3150Hz; y la desviación estándar de estos niveles. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 36 Preview), y de gráficos para visualizar análisis octavas (Octave Preview), además de una lampara indicadora para saber cuándo se está almacenando la medición (Indicator Lamp), y un medidor digital para saber el tiempo de medida (Digital Meter); todos ellos añadidos en Widgets. En el anexo B se detalla la configuración de cada gráfica y “widget” usado. Fig. 32 Disposición propia para la visualización durante la toma de medidas. El programa ya estaría listo para su uso. Las opciones que se encuentran en Storing vienen definidas más adelante, en el apartado 3.4. de este informe. Por último, es importante enfatizar en que una de las ventajas que posee el programa, es que puede analizar los datos en frecuencias, creando espectros para interpretar los resultados recogidos en el dominio del tiempo. 3.2. Maqueta de suelo ligero Se han creado dos maquetas que simulan ser un suelo ligero de pequeñas dimensiones. Una de ellas está compuesta de un tablero de madera contralaminada (CLT) y una losa de hormigón con dosificación estándar; y la otra, se ha obtenido combinando el mismo tablero de CLT con una losa de hormigón cuya dosificación incluye gránulos de Neumático Fuera de Uso (NFU) (Fig. 33). ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 37 Fig. 33 Estructura soporte junto a una de las maquetas instalada encima (izquierda), y una ilustración de la composicion de las maquetas, con sus espesores definidos (derecha, elaboración propia). Debido a la necesidad de provocar una desconexión entre las muestras de estudio (denominado así a la maqueta de suelo ligero más un revestimiento acústico), y los alrededores de las mismas, se ha creado una estructura soporte compuesta de cuatro patas de madera, unidas entre sí con tablas atornilladas, y de varias planchas de un material antivibratorio (más adelante denominado como Sylomer), que corresponden a los soportes elásticos nombrados en la norma [UNE16251]. En la Fig. 34, se muestra el montaje final de la estructura soporte (similar a la de otros estudios, Fig. 13 y Fig. 16) junto con una de las maquetas conformadas; y una ilustración que representa el detalle de los soportes elásticos, conseguidos con las planchas mencionadas, y la disposición de los distintos equipos de medida en el ensayo (como se ha indicado, se presenta todo esto en este apartado para dar un contexto a lo siguiente). Fig. 34 Estructura soporte más una maqueta (izquierda), ilustración del sistema (derecha, elaboración propia) PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 38 3.3. Montaje del ensayo: Realización y Descripción de la maqueta y de la estructura soporte Detallo las características del montaje realizado para poner a punto el ensayo experimental. 3.3.1. Fabricación y recogida de los componentes de las muestras Los elementos, o capas, que forman las soluciones constructivas planteadas son las siguientes: • Panel de madera contralaminada (CLT) (Fig. 35). Se trata de un tablero hecho de chopo, del clon “Populus x euroamericana Guinier I-214”, encolado con Adhesivo de Poliuretano (PUR). Esta especie se encuentra cultivada, en su mayor parte, en la comunidad autónoma de Castilla y León, con respecto al resto de comunidades; y dicho clon es el más extendido dentro del cultivo de chopo. Se permite el uso de hasta 29 clones de chopo, como material forestal de reproducción, en nuestro país [Balmori]. Posee un alto contenido en polisacáridos, un alto contenido de holocelulosa (de hasta un 80%, compuesto de un 50% de celulosa y un 30% de hemicelulosa), y bajo contenido en lignina. Este último factor aporta, a esta madera, un aspecto fibroso [Balmori]. A continuación, se presenta una tabla con algunas de sus propiedades (Tabla 1). Tabla 1 Algunas de las propiedades del CLT usado [Balmori]. Elaboración propia La madera de chopo se emplea, principalmente, para fabricar tableros de partículas, tableros contrachapados y embalajes industriales. En segundo plano, también se produce pasta de papel con esta especie [Balmori]. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 39 Fig. 35 Tablero de CLT, con las dimensiones del mismo indicadas. Elaboración propia. • Losas de hormigón. Se han fabricado dos tipos de losas. Una con una dosificación de agua, cemento, grava y arena estándar, para conseguir hormigón de resistencia “H25”, que a partir de ahora denominaremos losa de hormigón estándar. Y otra losa sustituyendo parte de la arena con granalla de NFU, que a partir de ahora denominaremos losa de hormigón con granalla de NFU. De ambas, se han elaborado dos, para futuros ensayos o por si sucede algún contratiempo durante la realización de las medidas, como algún defecto o grietas en el elemento. A continuación, en la Tabla 2 se presenta la dosificación usada. Tabla 2 Composición de las losas de hormigón. Elaboración propia. En primer lugar, se ha creado el encofrado, con las medidas oportunas, mediante listones de madera, y a continuación se ha llevado a cabo el corte y PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 40 la colocación de barras de acero (B500S, de diámetro 6mm) para formar la malla característica de la que se compone el hormigón armado Fig. 36 . Fig. 36 Preparación del encofrado para elaborar la placa de hormigón (izquierda superior), encofrado listo para verter el hormigón fresco (derecha superior), detalle del montaje de la construcción de la malla de acero (izquierda inferior), y elaboración de la mezcla (derecha inferior). Posteriormente, se ha realizado la dosificación de la mezcla para elaborar el hormigón (Fig. 36), y una vez preparado, se ha vertido el compuesto sobre los encofrados, obteniendo como resultado lo observado en la Fig. 37. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 41 Fig. 37 Losas de hormigón fabricadas, estando el hormigón aun fresco. • Capa de aislante Hasta tres capas de distintos espesores de neumático fuera de uso (NFU) se han caracterizado Fig. 38. En la Tabla 3 se detallan las características de las mismas Fig. 38 Revestimientos utilizados sin montar, de distintos espesores. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 42 Tabla 3 Especificaciones de los revestimientos usados. Elaboración propia. Además, se han realizado unas patas de madera; y se ha utilizado unas planchas de ‘Sylomer’, de tipo “SR42” y “SR450”, material absorbente de vibraciones y ruidos, que usaremos para aislar toda la estructura de ensayo de las vibraciones transmitidas por el terreno, y viceversa (Fig. 39). En el siguiente apartado, se detalla dónde están situadas. Fig. 39 Ilustración de las patas usadas, con sus dimensiones, elaboración propia (Izquierda, elaboración propia), y planchas de Sylomer comercializadas (derecha) Las planchas de Sylomer, definidas en su catálogo como la mejor solución antivibrante, son resistentes a altas cargas (desde 100kg/m2 hasta 1000t/m2, dependiente de la densidad), factor a tener en cuenta si estamos colocando, encima de estas, paneles aislantes y losas de hormigón de gran peso. En su catálogo se describen muchas más de las propiedades presentadas aquí (Tabla 4), para los diferentes tipos de planchas comercializadas, y en diferentes condiciones de montaje, mediante gráficas [Sylomer]. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 43 Tabla 4 Propiedades mecánicas y especificaciones de los tipos de planchas de Sylomer usadas. Elaboración propia. 3.3.2. Estructura soporte Para el análisis de las maquetas de suelos ligeros, se ha construido, utilizando los tablones de madera usados en el encofrado de las losas de hormigón, una especie de mesa (Fig. 41) donde apoyar las muestras de estudio. La Fig. 40 reúne algunas imágenes del proceso de construcción de la misma. Fig. 40 Proceso de construcción de la estructura soporte. Las tablas del encofrado se han dispuesto, en primer lugar, de forma horizontal, uniendo los listones de madera, antes mencionados, que hacen de pata de la estructura. Después, para reforzar el sistema en la dirección vertical (perpendicular al suelo) y, en general restringiendo el movimiento de una forma más completa de toda la estructura, se han situado más tablones uniendo, diagonalmente, las patas del sistema, como se muestra en la Fig. 41. Para aislar la maqueta de las vibraciones del suelo y viceversa, se coloca el material aislante mencionado. Las planchas de Sylomer están colocadas entre la parte inferior de la pata y el suelo (de color gris), y entre la parte superior de la pata y la maqueta (de color rosa) (Fig. 41). En esta última zona se han colocado dos planchas en vez de una, para mejorar la desconexión. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 44 Fig. 41 Estructura soporte, junto al tablero de CLT (izquierda), modo de colocación de las planchas de Sylomer (derecha) 3.3.3. Sobre los acelerómetros, y las capas de revestimiento y maqueta Siguiendo con el método propuesto, hay que definir la posición que tendrá la máquina sobre la muestra, y las posiciones de los acelerómetros. Para el caso de los acelerómetros se han dispuesto, aleatoriamente, en la parte inferior de la maqueta, como explica la norma para el estudio de suelos pesados [UNE16251]. Hemos utilizado tres acelerómetros para la realización de la medida, aunque se han marcado hasta ocho posiciones para futuras mediciones, y se han colocado dejando un espacio de 10cm con todo el perímetro de la maqueta, como se puede observar en la Fig. 42. Para llevar a cabo el proceso descrito en el anterior párrafo, se ha desmontado la maqueta y se han marcado los puntos con un sistema de referencia que, al volver a colocar el tablero, en la estructura soporte junto a la losa de hormigón, éste coincide con el designado en dicha losa. La Fig. 42 aclara este aspecto del proceso de preparación del ensayo. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 45 Fig. 42 Imagen del proceso de colocación de los acelerómetros en la cara del tablero situada más cerca del terreno, con los sistemas de referencia designados. La disposición de los cables es importante, debido a que interfieren en la medición si estos se mueven. Por ello, se han sujetado al tablero con cinta de carrocero. La Fig. 43 detalla cómo se han sujetado los acelerómetros al tablero, que ha sido mediante cera de abeja, lo cual permite una sujeción sin introducir amortiguamiento entre la base del acelerómetro y la estructura a medir. Fig. 43 Detalle de la instalación de los acelerómetros A y D. Debido a que, a simple vista, no se puede observar la situación de estos puntos, se han colocado chinchetas de color para ubicar las posiciones de los acelerómetros, por si alguno se suelta y hay que volverlo a colocar. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 52 3.4.3. M. 3: Maqueta estándar junto a capa de “NFU20” La Fig. 53 enseña la tercera muestra de estudio, en el que se ha utilizado la capa, hecha de NFU, que tiene un espesor de 20mm, sobre la maqueta estándar. Fig. 53 Imagen de la tercera muestra examinada (superior) y un dibujo tridimensional de cuál es la composición de la muestra (inferior, elaboración propia). ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 53 3.4.4. M. 4, 5 y 6: Losa de hormigón con gránulos de NFU junto a capa de “NFU4”, “NFU10” y “NFU20”. En este caso, las imágenes de las muestras de estudio podrían ser las mismas que las de las Fig. 51, Fig. 52 y Fig. 53, ya que en ellas no se puede diferenciar si la losa de hormigón posee una dosificación estándar, o está compuesta de gránulos de NFU. Por este motivo, se ha evitado insertar más imágenes de la muestras, para no llenar el informe con redundancias. La muestras están compuestas del tablero de CLT, la losa de hormigón con granalla de NFU, y los tres tipos de revestimiento, colocados sobre la maqueta en distintos momentos. 3.5. Últimos aspectos a la hora de llevar a cabo el ensayo En este quinto apartado del capítulo tres se refleja la metodología planteada para mejorar la organización de ciertos aspectos a la hora de llevar a cabo el estudio. Esta metodología es parte del trabajo personal realizado para cubrir uno de los objetivos de este Trabajo Fin de Grado. Debido a la cantidad de medidas que se han de recopilar mediante el programa de adquisición de datos “DewesoftX”, se aportan las siguientes herramientas que aseguran una correcta aplicación de la misma. En primer lugar, se propone una notación para los archivos de datos. A la hora de realizar el ensayo, hay que tener en cuenta que, en cada medición realizada con el programa, se consiguen los datos del espectro del nivel de aceleración de los tres acelerómetros para el rango de frecuencias de 50 a 5000Hz, dividido dicho rango en tercios de octava. En una muestra (es decir, maqueta más el revestimiento correspondiente), hay que ensayar colocando la máquina en dos posiciones, y además de esto, es necesario medir el ruido de fondo (con la máquina de impactos en una de las posiciones) para corregir la medida obtenida. Así, para una muestra, se generan hasta tres archivos de datos con el programa, con el espectro de la aceleración de los tres acelerómetros en cada archivo. Como es necesario estudiar hasta tres revestimientos, más la ausencia del mismo, en dos maquetas diferentes (maqueta estándar y maqueta NFU), se generan hasta 24 archivos de datos en todo el ensayo. La correspondiente notación se presenta en la Fig. 54, donde se ha comenzado (de izquierda a derecha) designando la maqueta que se ha utilizado (“forj” o “forj_NFU”); posteriormente, el revestimiento colocado o la ausencia de este; PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 54 la posición de la máquina de impactos; y, por último, la posición de los acelerómetros. Fig. 54 Esquema de la notación usada. Elaboración propia. Por ejemplo, “sin0” se refiere a la maqueta analizada con ningún revestimiento sobre ella, y todos los nombres de archivos que contienen “b” indican que la medida es del ruido de fondo. Un ejemplo de la notación de los archivos de datos sería el siguiente: “Forj_nfu10_2_acd” En segundo lugar, se ha creado un documento en Excel donde exportar los datos y realizar los cálculos pertinentes para el tratamiento de datos; y, en tercer lugar, se ha creado una hoja de instrucciones, con los pasos a seguir durante el ensayo, acompañado de una lista de verificación (“checklist”) como hoja de ruta de todos los ensayos a realizar, utilizada para facilitar la realización de la medición. En cuanto al archivo “Excel”, en el que solo es necesario introducir los datos exportados en las casillas correspondientes, éste calcula las magnitudes mostradas en las ecuaciones Eq. 7, Eq. 8, Eq. 9, Eq. 10 y Eq. 11, y presenta las gráficas necesarias para ver, con más claridad, la tendencia del comportamiento de los parámetros estimados. Así, se procede, con más facilidad, a la interpretación y el razonamiento de los resultados, y de manera automática, por lo que puede servir como plantilla para futuros ensayos. En el Anexo C se explica cómo debe utilizarse el archivo Excel, ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 55 Para realizar la medición, se comienza en las opciones de Storing del programa . Aquí se cambia el nombre del archivo usando la notación descrita. Después, en la pestaña MeasureMeasure, se graba la medida. Si se trata de la medición del ruido de fondo, simplemente se comienza pulsando en Store. Si lo que vamos a medir es la respuesta ante la excitación de la máquina, es conveniente encender primero esta y después comenzar a almacenar los datos. En ambos casos, se ha hecho una medición de hasta 25s de duración, inspirado con lo expuesto en la norma para suelos pesados, donde indica que debe hacerse mediciones de 20s o más. Una vez superado ese valor, se ha apagado la maquina después de parar el almacenamiento de datos. Cada medida se exporta en la pestaña AnalizeExport. Se han elegido únicamente las filas que corresponden con los datos del análisis de octavas (CPB 1 (Octave Analysis)), así como la conversión a niveles de aceleración de la medida (Formula 1, Formula 2, Formula 3) (Fig. 55). Fig. 55 Captura de pantalla de la pestaña “Exportar” del programa “DewesoftX”. Se deben seleccionar, únicamente, las filas de la “8” hasta la “14”. Por último, se han comparado los datos exportados en formato de archivo “Excel” con los mostrados en la pestaña MeasureMeasure del software de adquisición de datos, verificando que son los mismos. Se han repetido todos estos pasos para cada medida. En la Fig. 56, muestro una captura de cómo es la lista de verificación, en la que hay que cambiar el texto, subrayado en gris, por las características de la muestra y del ensayo. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 56 Fig. 56 “Checklist” del ensayo de una muestra. En el anexo C se encuentra el resto de la lista de verificación. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 57 4. Presentación e interpretación de los resultados: En este apartado, se presentarán e interpretarán los resultados más relevantes de las medidas realizadas, así como las magnitudes calculadas a partir de ellos, según se indicó en los apartados anteriores, que permitirán caracterizar el comportamiento a ruido de impacto de la muestra y la interpretación de los mismos. El desglose de todas las medidas se encuentra en el anexo A. Antes de comenzar exponiendo los resultados, hay que recordar que los valores de vibración se representarán en forma de niveles de la componente normal de la aceleración, cuyas unidades son dBre10-6m/s2. El nivel de aceleración es una magnitud logarítmica y relativa. Así, si en nuestras medidas se registra una aceleración de 1ms-2 en la dirección perpendicular a la muestra, eso corresponde con un nivel de aceleración de 120dB. No hay que confundir estos dB de aceleración con los dB de nivel de presión sonora que conocemos en la vida cotidiana. Por ejemplo, en situaciones de medición del ruido de fondo, los niveles alcanzados son del orden de 40-60dB, lo que quiere decir que el acelerómetro está midiendo valores en un rango de 10-3-10-4ms-2. Una vez explicado esto, se describe cómo se presentan los resultados en este apartado. Se ha dividido el capítulo en tres partes, donde las dos primeras muestran los resultados de medidas en las mismas situaciones usando la maqueta estándar y la maqueta NFU, respectivamente; y el tercer apartado compara los resultados entre ambas maquetas. Dentro de los dos primeros apartados, se hace mención a distintos aspectos a tener en cuenta, como es la comparación del ruido de fondo y el alcanzado con la máquina encendida, la independencia de las medidas de la respuesta vibratoria con el tiempo y con la posición de la muestra donde se miden; y, por último, la expresión de los resultados de forma similar a la normativa encontrada para suelos pesados [UNE16251]. 4.1. Maqueta con dosificación estándar A continuación, se presentan los espectros de los niveles de aceleración promedio espacial (tanto de las 3 posiciones del acelerómetro como de las 2 posiciones de la máquina) corregidos (eliminado el ruido de fondo), en bandas de tercios de octava. Se ha realizado en las cuatro posibles situaciones, con los tres revestimientos (azul NFU4, rojo NFU10, negro NFU20) y sin revestimiento (gris SIN0 desnudo), y se han realizado dos medidas, en momentos distintos, que corresponden a las figuras Fig. 57 y Fig. 58. Además, se ha calculado la desviación típica de los valores medidos en cada muestra y en cada banda de frecuencia, según la siguiente ecuación (Eq. 12). PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 58 𝜎𝜎=�∑(𝑥𝑥𝑖𝑖−𝑥𝑥)2 𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 𝑁𝑁 Eq. 12 Fig. 57 Comparativa del nivel de aceleración alcanzado usando las distintos revestimientos de NFU en el forjado de hormigón estándar con CLT, a cada tercio de octava en frecuencia. Primera medida. Fig. A-4 del Anexo A. Fig. 58 Comparativa del nivel de aceleración alcanzado usando los distintos revestimientos de NFU en el forjado de hormigón estándar con CLT, a cada tercio de octava en frecuencia; además del forjado “desnudo”. Segunda medida. Fig. A-12 del anexo A. En ellas se pueden distinguir, principalmente, dos intervalos de frecuencia: hasta los 200Hz, el nivel de aceleración alcanzado en las cuatro situaciones es muy similar (variaciones del orden de 2,2dB; 4,8dB como máximo); y a partir de los 250Hz, es cuando comienza a haber unas diferencias claras, sobre todo, entre los niveles alcanzados por la maqueta desnuda y por las maquetas con los revestimientos (llegando a encontrarse una diferencia de hasta 74,6dB, entre sin0 y NFU10), y con la capa de NFU de espesor 4mm y las capas con espesores mayores (llegando a encontrarse diferencia de hasta 30,7dB entre NFU4 y NFU10). ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 59 Los revestimientos acústicos son aptos para atenuar el sonido a medias y altas frecuencias, pero a bajas frecuencias no se consigue el mismo efecto [Martins]. Por otro lado, se encuentra otra tendencia: en el rango que va desde los 500Hz hasta los 2500Hz, el nivel de aceleración medido con el revestimiento de espesor 20mm es mayor que con el revestimiento de 10mm. Este resultado no es el esperado ya que, por razonamiento lógico, se piensa que, si el revestimiento es de un mayor espesor, éste permitirá reducir más la vibración, y por ende, aislar más el sonido. 4.1.1. Influencia del ruido de fondo En este apartado, se pone en valor la validez de las medidas realizadas, por la clara diferencia en los niveles medidos cuando actúa la máquina sobre la muestra, y cuando está apagada, siendo esa diferencia menor a altas frecuencias (la mínima diferencia entre datos es 18dB). Por lo tanto, el ruido de fondo se demuestra que es despreciable, ya que la corrección es cero si se tiene una diferencia de más de 15dB (Eq. 7). Las medidas que no cumplen esa diferencia se han corregido con las otras ecuaciones presentadas (Eq. 8 y Eq. 9). Se ha hecho el cálculo del promedio de las tres posiciones, y se ha plasmado en gráficas. La Fig. 59 describe lo expuesto, y se trata de la muestra conformada por la maqueta estándar y el revestimiento de NFU con un espesor de 4mm. Anexo A para más detalles. Fig. 59 Comparativa del ruido de fondo para la muestra formada por: hormigón estándar, panel de CLT y NFU de espesor 4mm. Segunda medida. Fig. A-9 del Anexo A. En el anexo A se encuentra el resto de las gráficas que realizan esta comparativa, que presentan la misma tendencia. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 60 4.1.2. Repetibilidad de los niveles de aceleración en el tiempo La Fig. 60 presenta la comparativa del nivel de aceleración conseguido, con cada capa, en medidas llevadas a cabo en días distintos. Se representa todo esto de manera separada, es decir, los datos de la capa NFU4 se plasman en la gráfica con la paleta de colores azul; los datos de la capa NFU10, en la gráfica con la paleta de colores rojo; y los datos de la capa NFU20, en la gráfica con la paleta de colores verde. La diferencia de decibelios es del orden de menos de 1dB en todas las gráficas. Fig. 60 Comparativa entre las mediciones hechas en momentos distintos, enfrentando cada capa de aislante por separado, para comprobar la repetibilidad. Hormigón estándar. Fig. A-13 del Anexo A. 4.1.3. Repetibilidad espacial de los niveles de aceleración Mediante la comparación del nivel de aceleración conseguido en uno de los acelerómetros en las cuatro muestras, con el promedio realizado a partir de los tres acelerómetros, verificamos la no influencia de la posición donde se coloquen los equipos de medida de la respuesta vibratoria en la superficie inferior de las muestras. La Fig. 61 es un ejemplo de los valores alcanzados con uno de los acelerómetros, gráfica que es similar a la Fig. 57. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 61 Fig. 61 Comparativa de la respuesta obtenida en el acelerómetro de la posición “d” para los tres revestimientos en maqueta estándar: nfu4, nfu10, y nfu20. Primera medida. Fig. A-7 del Anexo A. 4.1.4. Resultados de la mejora del aislamiento a ruido de impacto Por último, la Fig. 62 muestra la mejora del aislamiento al ruido de impacto, hallada mediante la Eq. 11, así como un zoom en la zona de bajas frecuencias (Fig. 62 inferior) y representa el parámetro que indica el comportamiento comparativo entre distintos revestimientos de aislamiento de ruido de impacto. Fig. 62 Aislamiento al ruido de impacto conseguido con las distintas muestras (con respecto al hormigón estándar sin ningún aislante), para el rango de 50-5000Hz, en tercios de octava. Fig. A-14 del Anexo A. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 68 A bajas frecuencias, el mejor aislamiento (∆L) se consigue con la capa de Neumático Fuera de Uso de espesor 20mm colocada en la maqueta NFU (hasta un valor de ΔL de 2,2dB). En la banda de 125Hz, el mejor aislamiento lo aporta el mismo revestimiento, pero colocado en la maqueta estándar (hasta 2,8dB más con respecto al mismo revestimiento en la maqueta NFU). A partir de esta banda, hasta los 400Hz, las capas ‘NFU10’ y ‘NFU20’ colocadas en la maqueta NFU, presentan, ambas, el mejor aislamiento (con una diferencia, entre ellas, del orden de 3dB). A medias y altas frecuencias, es decir, a partir de los 500Hz y hasta los 2000Hz, el revestimiento de espesor 10mm, situado sobre la maqueta NFU, presenta el mejor aislamiento posible con respecto al resto de situaciones estudiadas(hasta 5,5dB más que el NFU10 en la maqueta estándar, en una de las bandas de frecuencia). Si se exige un aislamiento a altas frecuencias (a partir de 2000Hz) conviene utilizar un revestimiento de espesor 20mm, independientemente de la maqueta (una diferencia de 5,7dB con respecto a la línea más cercana, que es la del revestimiento NFU4 en la maqueta estándar). La siguiente tabla resume la mejora del aislamiento que se consigue con algunas de las muestras usadas, diferenciando intervalos de frecuencia para los que una muestra supera, en este aspecto, al resto (Tabla 7). Las celdas con un color de fondo naranja más claro indican un valor similar al mayor obtenido a cada frecuencia. Tabla 7: Resumen de la mejora del aislamiento al ruido de impacto conseguida con algunas de las muestras estudiadas. Elaboración propia. Esta última gráfica (Fig. 69) es muy similar a lo encontrado en otros estudios referenciados en la bibliografía, como el de [Arenas] (Fig. 9), [Foret] (Fig. 14), o [Pereira] (Fig. 17), por lo que se considera que se ha hecho un buen análisis del comportamiento acústico de los diferentes revestimientos combinados con los dos tipos de suelos ligeros. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 69 5. Presupuesto Este apartado describe un estudio económico llevado a cabo para analizar los gastos que ha supuesto la realización de este Trabajo de Fin de Grado. Por un lado, se han tenido en cuenta las etapas de realización de este trabajo y el número de semanas necesarias para realizarlas. Por otro lado, se han analizado los costes asociados a cada factor involucrado, y se ha hallado el coste total del proyecto. Este Trabajo de Fin de Grado ha tenido una duración de 520 horas, clasificadas en cuatro etapas presentadas a continuación. Para el cálculo de dichas horas empleadas se ha tenido en cuenta que, en un día, las horas efectivas han sido ocho; y que, en una semana, los días trabajados han sido cinco. Por lo tanto, se han empleado 65 días, lo que hace un total de 13 semanas. • Estado de arte del proyecto (3 semanas, 15 días, 120 horas). Esto engloba la lectura de documentos técnicos sobre el tema, normativa aplicada al ámbito de la acústica, libros acerca del marco teórico de las vibraciones y acústica, y páginas web relacionadas; así como el análisis, interpretación y síntesis de todo esto. • Aprendizaje para el manejo del programa usado en la adquisición de datos “DewesoftX” (3 semanas, 15 días, 120 horas). Para ello, se ha procedido a la lectura de los manuales proporcionados por la empresa comercializadora del programa, y se han realizado pruebas previas a la toma de datos para llevar a cabo este trabajo. • Proceso de preparación del montaje de ensayo (2 semanas, 10 días, 80 horas) Se incluye el desencofrado y montaje de la estructura soporte, preparación de las capas que componen los suelos ligeros (tanto revestimientos como maquetas), e instalación de los equipos de medida. • Redacción del documento (5 semanas, 25 días, 200 horas) En ese periodo, se ha redactado este documento, donde se recoge toda la información recopilada de la búsqueda bibliográfica hecha, así como el método llevado a cabo, y la presentación de los resultados. Una vez descrito esto, se pasa a estudiar cuáles han sido los costes involucrados en este proyecto. Se analiza, en primer lugar, el coste de la mano PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 70 de obra empleada, en base a las horas trabajadas; y, en segundo lugar, los materiales que se han empleado, así como la amortización de los equipos. El proyecto se ha realizado por un trabajador con la categoría profesional de recién ingeniero, que corresponde al grupo profesional II, con un nivel salarial 2, definido en el Boletín Oficial del Estado [DGT-a]. En base a esta información, se ha obtenido el coste de la mano de obra, expuesto en la Tabla 8, a partir de la resolución del 8 de mayo de 2023 [DGT-b]. Tabla 8: Salario que requiere un trabajador recién graduado, tras la resolución del 8 de mayo de 2023. Por último, se valoran los costes del material utilizado, plasmado en la Tabla 9. En cuanto a la licencia del programa para la adquisición de datos, esta es de libre acceso. Para la amortización de los equipos, se ha hecho uso de las “Tablas de coeficientes de amortización del Impuesto sobre Sociedades”, vigentes actualmente [Iberley]. Tabla 9: Costes asociados a la mano de obra y al material. Se detalla el precio por unidad de los elementos, y la amortización de los equipos utilizados. Elaboración propia. El coste del trabajo es de 6108,13€ ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 71 6. Conclusiones y líneas de futuro Por último, en este apartado, se analizarán las conclusiones a las que se han llegado con este Trabajo de Fin de Grado, en relación con los objetivos descritos en el apartado 1.3. Además, se enumeran una serie de líneas futuras que servirán de guía para continuar con este proyecto. 6.1. Conclusiones • Se ha desarrollado una propuesta de metodología para el estudio del aislamiento al ruido de impacto mediante maquetas de suelos ligeros. En esta metodología, se ha definido un montaje del ensayo y la configuración de los equipos de medida a utilizar; se ha realizado un documento Excel para el tratamiento de las mediciones, que puede servir como plantilla para futuras ocasiones; y se ha establecido una notación y una lista de verificación para asegurar una correcta medición. Con ello, se abre una nueva línea de investigación en el departamento, que permitirá realizar ensayos sobre otros tipos de forjados y otros tipos de revestimiento, que permitirá aportar información interesante en el campo del aislamiento al ruido de impacto. • Se ha aplicado la metodología a los revestimientos de NFU colocados sobre los dos tipos de maquetas mencionados, y se ha obtenido información interesante del comportamiento en relación con el dominio de las frecuencias. o Concretamente, a bajas frecuencias (50-100Hz), no se consigue una mejora con ningún revestimiento (el nivel de aceleración en la muestra con el revestimiento, y sin él es similar, tan solo una diferencia del orden de 2,2dB). Para medias y altas frecuencias (125-5000Hz), la presencia del revestimiento hace reducir de manera importante los niveles de aceleración de la muestra, llegando a mostrar hasta 80dB menos a 5000Hz). o Con respecto a la mejora del aislamiento al ruido de impacto, los mejores resultados se tienen para el revestimiento de NFU10. Destaca su aislamiento en el rango de 500-2000Hz: valores de ΔL entre 25-45dB, con ligeras diferencias (1-5dB) respecto a lo obtenido con el revestimiento de NFU20. En el resto de los rangos de frecuencia, su comportamiento es similar al de NFU20 (diferencias menores, del orden de 1dB). o En relación con la comparativa entre ambas maquetas, a bajas frecuencias (50Hz-100Hz), ambas aíslan el ruido de impacto de manera similar, sin proporcionar una mejora notable (valores de PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 72 ΔL del orden de 0-2dB). Desde 160-400Hz, las capas NFU10 y NFU20 presentan mejor aislamiento en la maqueta NFU (hasta un valor de ΔL de 5-20dB, con una diferencia de 3-5dB con respecto al comportamiento de las muestras más próximas). En el rango 500-2000Hz, destaca el NFU10 en la maqueta NFU (con diferencias del orden de 2-7dB, con respecto al comportamiento de las muestras más próximas). Y, por último, en el rango 2000- 5000Hz, presenta mejor aislamiento NFU20 en la maqueta estándar (con diferencias del orden de 3-5dB, con respecto al ΔL de las muestras más próximas). En general, a bajas y medias frecuencias (desde 50-1600Hz), la maqueta NFU atenúa más las vibraciones que la maqueta estándar (según se mostró en la Tabla 7). En cuanto a los objetivos académicos desarrollados, a continuación, se desglosan los trabajados de este Trabajo de Fin de Grado. • Antes del desarrollo del tema central del documento, se ha hecho una exhaustiva lectura de bibliografía, analizando el contenido de los documentos encontrados y sintetizando su información. Esta es una de las competencias desarrollada. • Además, con respecto a la lectura de documentos mencionada, dichos textos están relacionados con el tema de sostenibilidad y el medioambiente, lo que implica un desarrollo en los valores éticos del estudiante, desde el ámbito de la ingeniería. • A la hora de llevar a cabo el ensayo presentado en este trabajo, se ha trabajado con otras personas del equipo de investigación del departamento, así como de otros equipos de investigación, adquiriendo, así, habilidad para trabajar en equipo. Aparte de esto, ha sido necesario aprender y trabajar de forma autónoma para poder mejorar las habilidades personales. • Se han trabajado competencias en relación con la comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, en campos y ondas, en este caso de acústica y vibraciones, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Y se han aplicado para el caso del diseño de estructuras y construcciones industriales. • Por último, se ha redactado este Trabajo de Fin de Grado, donde se recoge toda la información valiosa del proyecto realizado. Se ha adquirido mayor habilidad para la redacción de documentos técnicos del ámbito de la ingeniería. ALBERTO GUTIÉRREZ MOREJON UNIVERSIDAD DE VALLADOLID 73 6.2. Líneas futuras En este apartado, se menciona una serie de líneas de futuro para continuar con este estudio. • Llevar a cabo más ensayos como los presentados, utilizando revestimientos de NFU de otros espesores, así como combinar los que ya tenemos y poder analizar nuevas situaciones. También sería interesante combinar las capas que conforman los suelos ligeros de distinta manera y realizar una comparación con lo obtenido. Otra línea de futuro podría ser poseer un revestimiento de NFU20 íntegro, ya que el que se ha utilizado está dividido en dos partes. • Utilizar otros paneles de madera contralaminada (CLT) obtenidos, para realizar un análisis comparativo con respecto a lo plasmado en este trabajo. Se dispone de un CLT de pino pinaster y de un CLT suministrado por la empresa gallega “XILONOR”, de pino pinaster y pino radiata. • Comprobar si la función de desconexión, que es uno de los cometidos de la estructura soporte, es óptima. Para ello, se colocarán acelerómetros en los apoyos de la estructura, que son las patas. • Desarrollar un modelo numérico para hallar una frecuencia de resonancia aproximada del sistema, mediante un software adecuado. • Sería interesante comparar los resultados expuestos en el trabajo con los que se obtendrían en cámaras homologadas de laboratorios acreditados. PROPUESTA DE NUEVA METODOLOGÍA DE MEDIDA DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN FORJADOS LIGEROS 74 Bibliografía  [Álvarez] Álvarez A. El panel de madera contralaminada. TFG en Fundamentos de la Arquitectura, Universidad de Valladolid (2022)  [Aragón] Aragón R. Prototipado de un sistema estructural a escala con pretensado exterior. Experimentación y simulación. TFG en Ingenierıa Mecanica, Universidad de Valladolid (2019)  [Arenas] Arenas J.P., Sepulveda L. Impact sound insulation of a lightweight laminate floor resting on a thin underlayment material above a concrete slab. 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