Desde hace varios años, el ruido se ha convertido en una de las principales preocupaciones de la vida diaria, pues tanto dentro de la vivienda como en la calle o en el lugar de trabajo, este elemento puede ser el culpable de múltiples problemas.
La generación, transmisión y recepción de sonidos derivados del uso de instalaciones de climatización, basan su comportamiento en los principios físicos que rigen la generación, dispersión y recepción de ondas sonoras.
Estos fundamentos acústicos se basan en la rama de la física que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir, ondas mecánicas que se propagan a través de la materia por medio de modelos físicos y matemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido, sin embargo, el espectro de esta disciplina es mucho más complejo.
Para poder formar un contexto es necesario hablar de distintos términos, como el sonido, fenómeno vibratorio que, a partir de una perturbación inicial del medio elástico donde se produce, se propaga bajo la forma de una variación periódica de presión. Si a este fenómeno se le añade un matiz subjetivo originado por la sensación sonora que provoca, cuando es detectado por el oído, generando una sensación de molestia o dolor, llega a ser denominado ruido.
La Acústica y los Sistemas HVAC
Los sistemas de climatización son equipos pensados para acondicionar espacios destinados a uso y disfrute de las personas, por lo que resulta esencial su ubicación en áreas próximas a potenciales afectados por su funcionamiento. Si a esta circunstancia se une el hecho de que estos equipos basan su funcionamiento en el accionar mecánico de sus componentes y el trasiego de fluido, es fácil que estas instalaciones sean consideradas y tratadas como posibles focos de ruido en su lugar de instalación.
Las principales causas de ruido generado por instalaciones de climatización se deben a:
- El diseño inadecuado de los elementos que componen el sistema de climatización y si incorrecta ubicación
- La desestimación de las recomendaciones de los fabricantes sobre la instalación de los equipos de climatización
- La reducción de costes en obra sin tener en cuenta las implicaciones sonoras que esto puede suponer
En cuanto a la clasificación del ruido, será un elemento vital a la hora de localizar y caracterizar el tipo de perturbación antes de proponer medidas correctoras para su minimización. Según las características del foco que produce la perturbación, su medio de dispersión y su recepción, se podrá distinguir entre:
- Ruido aéreo: perturbaciones sonoras generadas por una variación de presión atmosférica en el aire, transmitidas por un medio aéreo y percibido por el receptor a través del oído. En una instalación de climatización de difusores, las rejillas o el ruido generado por las unidades exteriores a los vecinos de otro edificio son ejemplos de ruido aéreo.
- Ruido de impacto: ruido generado a través de la interacción mecánica de dos elementos sólidos (tacón-suelo) transmitido a través de la estructura y percibido por el oído del receptor. El ruido derivado del impacto producido por el régimen turbulento sobre una tubería o el contacto mecánico entre elementos de una unidad de tratamiento de aire, pueden ser transmitidos y percibidos como ruido de impacto.
- Vibraciones: oscilación generada a través de la interacción mecánica de dos elementos sólidos, la transmisión y la recepción por elementos rígidos.
La percepción del funcionamiento de un ventilador o un compresor a través del contacto de la mano con la pared o el suelo, estarán catalogados como vibraciones derivadas del funcionamiento en una instalación de climatización.
Si se presta atención, resultará sencillo encontrar perturbaciones acústicas y apartir de esto, será necesaria su correcta identificación para solventar los problemas potenciales derivados de su funcionamiento.
Confort Acústico
El adecuado entorno acústico de un espacio cerrado garantizará la satisfacción de sus usuarios. El confort acústico presenta como objetivo principal garantizar que los niveles sonoros a los que se ve sometido un entorno sean acordes con la actividad que se va a realizar, estableciendo, por ejemplo, exigencias distintas para una habitación de un hospital o para las oficinas de una nave industrial.
Las consideraciones que garantizarán un confort acústico óptimo son:
- Soluciones eficientes en fase de diseño: los profesionales encargados del diseño de un espacio o conjunto de espacios deberán contemplar las necesidades acústicas del mismo en su fase de diseño. De esta manera, se conseguirá proponer y aplicar medidas de actuación óptimas con el menor coste posible.
- Minimizar ruido en el origen: la alteración sonora de una estancia viene generada por una fuente de ruido, por tanto, la primera medida para reducir los niveles sonoros pasa por actuar inicialmente sobre la fuente que ha generado la perturbación.
- Buen montaje e instalación de los diferentes componentes: un buen diseño no sirve de nada si el profesional encargado de su instalación no sigue las directrices y recomendaciones marcadas por proyectistas y fabricantes.
- Criterios aerodinámicos en redes de conductos: los conductos funcionan como puente de transmisión sonora y como elemento generador de ruido, siendo necesario analizar el comportamiento del aire en el interior de los mismos, proponiéndose la instalación que minimice “recodos” y zonas de régimen turbulento.
- Estudio de los apoyos antivibración: las vibraciones son el origen de la mayoría de los problemas de ruido en una instalación, por lo que, evitando su transmisibilidad, empleando sistemas elásticos y muelles metálicos, se conseguirá atajar la perturbación antes de que pase al aire.
- Extremar precauciones y usar materiales específicos en locales de uso especial: los espacios silenciosos precisarán de soluciones antiruido que permitan reducir de forma significativa el ruido de la instalación. Los sistemas encapsulados y los silenciadores, en las tomas y salidas de aire, garantizarán el cumplimiento de los requerimientos planteados por estos espacios.
La consideración de estos aspectos a la hora de diseñar y ejecutar una instalación de climatización llevará implícita la consecución de los objetivos o recomendaciones de confort acústico. La Tabla 1 muestra los valores de las curvas Noise Rating recomendadas para diferentes tipos de espacios en función de la actividad a desarrollar en cada uno de ellos, estas curvas son determinadas por la ISO/R 1996 para desarrollo de espacios acústicos.
Es bien sabido que los elementos que conforman un sistema de climatización varían ostensiblemente en función del tipo de sistema seleccionado, el volumen del espacio a acondicionar y otros requerimientos específicos. Esta heterogenidad en las instalaciones implica también variaciones importantes en la problemática sonora entre cada una de ellas.
A nivel general, los elementos que a priori son susceptibles de producir un impacto sonoro sobre los usuarios de la instalación o personas ajenas a la misma son:
- Sistemas de ventilación
- Unidades exteriores
- Unidades interiores
- Conductos
- Rejillas y difusores
La identificación de estos elementos como fuentes de ruido y la caracterización de los niveles sonoros que producen, permitirá evaluar los posibles problemas y proponer medidas correctoras acorde con su funcionamiento y rendimiento.
Sistema de Ventilación
Debido al desplazamiento del aire y al movimiento de las aspas a una determinada velocidad, el ventilador provoca una perturbación brusca sobre el medio que lo rodea, que se traduce en la emisión de ruido. Debido a su funcionamiento, los sistemas de ventilación se caracterizan por presentar elevados niveles sonoros en la banda de frecuencia en la que se encuentra la “frecuencia de paso de aspa”, entendida como la velocidad de funcionamiento del ventilador, multiplicado por el número de aspas.
Estos elevados niveles sonoros de la frecuencia de aspas y sus armónicos se deben a flujos de entrada mal repartidos, existencia de flujos secundarios y remolinos, y a las capas turbulentas que se forman cerca del álabe, provocando la perturbación a cada paso del mismo.
Para evaluar la incidencia acústica que el ventilador puede producir en un determinado entorno, es necesario conocer el nivel de potencia acústica del mismo. Para ello, son tres las posibles vías para conseguir esta información:
1) Datos del fabricante
Los catálogos comerciales suelen facilitar los niveles de potencia sonora o de presión sonora recibida a una distancia conocida en determinadas condiciones de funcionamiento del ventilador y en un entorno sonoro concreto. Esta información, junto con las características acústicas del entorno en el que se pretende instalar el equipo, permitirá conocer los niveles derivados de su funcionamiento.
Para conocer con mayor grado de detalle las características sonoras del ventilador y proponer medidas correctoras precisas, es conveniente disponer de los niveles de presión o potencia sonora en bandas de octava o tercio de octava, ya que permitirán focalizar las medidas correctoras a las principales bandas de emisión.
2) Algoritmos o tablas
Determinadas recomendaciones, así como estándares internacionales, presentan algoritmos y tablas a través de los cuales es posible estimar los niveles de potencia sonora de un equipo en función de sus características de funcionamiento, número de aspas, potencia, velocidad, etcétera. La información que se puede extraer de estos paradigmas y tablas no suele ser tan exacta como la proporcionada por el fabricante, pero permite disponer de un orden de magnitud sin necesidad de realizar ensayos experimentales.
3) Ensayos normalizados (normas ISO 13347, 3744, 3743, 3745, 5136)
Este conjunto de estándares establecen técnicas de ensayos para la obtención del nivel de potencia sonora de fuentes en diferentes entornos y con distintos grados de precisión.
Cada uno de estos ensayos requiere de un entorno acústico determinado y proporciona el nivel de potencia sonora del sistema a través de medidas de nivel de presión en puntos estratégicamente distribuidos. Las características del entorno, el número de puntos de ensayo y su distribución variarán en función del tipo y tamaño de la fuente sonora, así como de la norma seguida para realizar el ensayo.
Alternativas ante el Ruido
Como ya se ha podido comprobar, la problemática acústica de una instalación de climatización es variada y afecta de forma distinta a cada uno de los elementos que la componen.
Tal como sucede con cualquier entorno de contaminación, se recomienda seguir siempre estas dos máximas:
- Proponer medidas correctoras en fase de diseño para reducir costes y futuros problemas de funcionamiento de la instalación.
- Proponer medidas de actuación inicialmente sobre el foco de ruido.
Si estas medidas no fueran suficientes, hay que actuar sobre el medio de transmisión (espacio entre emisor y receptor). Finalmente, y como último recurso, se tiene que actuar sobre el receptor.
Sin embargo, hay algunas opciones para el sector, como la aplicación de pantallas acústicas o elementos de separación parcial dispuestos entre el emisor de ruido y el receptor, con el propósito de actuar como obstáculo sonoro y mitigar así la transmisión sonora entre ambos elementos.
Los parámetros que definen la capacidad de atenuación de una pantalla acústica son el material con el que está fabricada, su altura, la distancia que la separa del emisor y receptor y su espesor. Otros aspectos como su capacidad absorbente y el entorno deben ser tomados en cuenta para evitar reflexiones no deseadas.
Es importante hacer hincapié en que detrás de una pantalla acústica, la zona en la cual se produce la atenuación de la misma se conoce como sombra acústica, pero ha de tenerse en cuenta que las ondas incidentes sobre una pantalla acústica no son atenuadas para todas las frecuencias de igual manera. Gran parte de la efectividad de una barrera para atenuar el ruido depende de características externas, como la calidad de la instalación de la barrera, material del suelo y la geometría del entorno, entre otras.
Otra medida que mitigará el ruido es el acondicionamiento y aislamiento de las salas destinadas a albergar la maquinaria interior de la instalación y garantizar así su adecuado comportamiento acústico. Otros aspectos importantes en su diseño son:
- Correcta ubicación en la planta, evitando en la medida de lo posible cercanía con espacios especialmente sensibles
- El diseño de cerramientos que garanticen una diferencia de niveles mínima con las estancias contiguas
- El acondicionamiento acústico que evite reverberaciones innecesarias
- Sistemas de control sonoro en los conductos de entrada y salida de fluido
Para evitar la transmisión de vibraciones al exterior se emplean manguitos antivibratorios y aisladores metálicos para suspender los conductos y se controla el nivel de ruido y movimiento al interior de este tipo de cuartos.
Comprender la problemática que hay alrededor del tema será sólo el inicio, pues cada sistema será distinto. Acercarse a profesionales, a la bibliografía y a los manuales especializados en el tema para evitar consecuencias mayores, será el siguiente paso.
Algunas normas que ya aplican en el país ponen a la acústica como un elemento de gran importancia, por lo que buscar soluciones que eviten algún problema es cuestión de atención y profesionalismo.
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Fuente: Revista Mundo HVAC&R www.mundohvacr.com.mx “Acústica adecuada: Indispensable en el confort”
