Acustica Edificio - Manual Aislamiento Industrial Isover
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AISLAMIENTO
EN LA
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Índice
06. Lanas minerales aislantes no corrosivas para los aceros ...................................... 165
06.01. Introducción ...................................................................................................... 165
06.02. Métodos de ensayo y evaluación de resultados ................................................. 166
06.03. Recomendaciones para la manipulación y uso de las lanas minerales .............. 167
01
Generalidades
El aislamiento térmico se utiliza en la industria desde la iniciación de la era industrial, aunque el desa-
rrollo se produjo a partir de la segunda década del siglo XX.
Las razones para la utilización del aislamiento térmico son, fundamentalmente:
a) Necesidades de proceso, ya que deben evitarse transferencias térmicas que disfuncionen el proce-
so por diferencias de temperaturas no admisibles.
b) Seguridad de las personas y bienes. Si no existe aislamiento térmico suficiente, las temperaturas
superficiales externas pueden ser elevadas y provocar lesiones y accidentes en las personas. En el
límite, producir efectos de combustión e incendio en materiales combustibles próximos a estas
superficies.
c) El aislamiento térmico reduce las pérdidas energéticas, de tal modo que éstas pueden llegar a ser un
2-3% de las pérdidas energéticas sin aislamiento.
Es con mucho el mejor método de ahorro de energía conocido, permitiendo la amortización del
material aislante instalado en períodos de tiempo muy bajos, por ejemplo, algunas semanas.
d) La reducción de la contaminación ambiental. La mayor parte de la energía que se utiliza en los pro-
cesos térmicos procede de la transformación de un combustible por reacción exotérmica del mismo
con el oxígeno ambiental.
La composición química de los combustibles, debido a su origen orgánico, es mayoritaria en carbono
(C), con porcentajes variables de hidrógeno (H), oxígeno (O), azufre (S) y nitrógeno (N) entre otros.
Por ello, el contaminante atmosférico más abundante que se produce es el dióxido de carbono
(CO ). En menores proporciones, dióxido de azufre (SO ), óxidos de nitrógeno (NO ), y monóxido
2 2 x
de carbono (CO).
d-1) CO y el efecto invernadero
2
millones de toneladas/año.
Una de las particularidades de este gas es que deja pasar a través de él radiaciones de baja longitud
de onda del espectro solar. Sin embargo, es capaz de absorber buena parte de la energía calorífica
de la irradiación de la Tierra, cuyas longitudes de onda son más altas. De este modo, se forma una
capa casi impermeable a la evacuación del calor terrestre, provocando un aumento de la tempera-
tura del planeta.
Este hecho es el conocido «efecto invernadero».
El nivel de emisiones de CO a la atmósfera ha aumentado de un modo alarmante en la era indus-
2
trial. Desde 1900 a 1985, la proporción de CO en la atmósfera ha pasado de 290 a 348 ppm. Hacia
2
el 2030-2050, se espera que el valor alcanzado sea el doble que a principios de nuestro siglo.
Los científicos estiman que lo anterior supondrá un aumento de la temperatura media global del
planeta de 1,5 a 4,5 ºC, cuyas consecuencias se prevén dramáticas.
Por otra parte, no sólo se está incrementando el nivel de CO , sino que además se contribuye a
2
agravar el problema por otras causas. Entre ellas, que las masas forestales, capaces de transformar el
CO en O mediante la función clorofílica, están en recesión o en vías de desaparición en muchas
2 2
El dióxido de azufre emitido a la atmósfera por las combustiones de algunas fuentes energéticas pri-
marias (carbón, petróleo), es mucho menor en cantidad que el CO , pero sus valores anuales globa-
2
Por otra parte, el SO producido se difunde por la atmósfera y es arrastrado por los vientos. Median-
2
sulfúrico) diluidos, capaces de atacar los materiales con los que entre en contacto.
Constituye la llamada «lluvia ácida».
Uno de los aspectos más importantes de este fenómeno son las consecuencias de la «lluvia ácida»
sobre las masas forestales y los cultivos. Las composiciones alcalinas de los terrenos desaparecen
por el ataque, y los árboles enferman y mueren. Buena parte de los bosques de Europa central y del
norte, así como de EE.UU. y otras regiones cercanas a centros industriales están en recesión por esta
causa.
d-3) Aislamiento térmico para reducir la contaminación ambiental
Dado que consumo de energía y contaminación ambiental están unidos, se podría reducir la conta-
minación si se aplicara la conocida máxima: «La energía que menos contamina es la que no se con-
sume».
Sin embargo, no parece posible una reducción drástica e indiscriminada del consumo energético,
ya que esto afectaría gravemente a la economía y a la calidad de vida, especialmente en los países
industrializados.
Sí parece posible y exigible buscar un compromiso aceptable entre el consumo de energía primaria
y el rendimiento útil obtenido en los procesos térmicos alcanzando el posible para un «uso racional
de la energía».
No se trata por tanto de no consumir energía, sino de consumirla mejor, mediante la adopción de
técnicas que permitan gastar menos para el mismo fin.
Lo anterior supone un análisis muy preciso de todas las secuencias de los procesos, desde el punto
de vista energético.
Todos los casos de procesos térmicos en espacios cerrados preconizan, como solución fundamental
para reducir el consumo, la adopción de sistemas de aislamiento térmico, estudiados adecuada-
mente en calidad y espesor.
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GENERALIDADES 7
Desde la más lejana antigüedad, fenicios y egipcios ya sabían obtener hilos de vidrio, sumergiendo una
varilla metálica en un crisol conteniendo vidrio en fusión y retirándola rápidamente. Estos hilos se utili-
zaban para decorar vasos de vidrio moldeados sobre formas de arcilla. Sin embargo, la primera comuni-
cación sobre la lana de vidrio no aparece hasta el siglo XVIII, y se debe al físico y naturalista francés
Antoine de Reamur (1713).
Bien entendido que en esta época no se trataba de lana de vidrio para aislamiento, sino para fines texti-
les. El tejido exige fibras muy finas, por lo que el fibrado del vidrio se abordó por el lado más difícil, y,
por ello, no es de extrañar el fracaso consiguiente. Durante algún tiempo Venecia trató de perfeccionar
los procedimientos de estirado; pero las fibras obtenidas, con un costo elevado, resultaban frágiles y los
tejidos, faltos de flexibilidad.
En definitiva, hasta principios del siglo XX, la lana de vidrio fue una simple curiosidad.
En la Colombian Exposition de 1893 se presentó un traje enteramente tejido con hilos de vidrio.
Así pues, la fabricación de plumeros, mechas y fieltros de laboratorio eran las aplicaciones más aptas de
la lana de vidrio.
No existen datos precisos que señalen el momento a partir del cual se desarrolla, paralelamente a estas
aplicaciones tan particulares y limitadas, la utilización como aislamiento térmico. Sin embargo, parece
que coincide con la aparición de un nuevo procedimiento de fibrado. El «algodón de vidrio» se obtenía
dejando caer un hilo de vidrio fundido con un chorro de vapor. Así se lograba obtener gotas de vidrio
prolongadas en una aguja fina. Este procedimiento deriva de la fabricación de la lana de escorias.
Las cualidades aislantes de estas fibras groseras no tardaron en ser advertidas. Mientras tanto, el aumen-
to del desarrollo industrial impuso la necesidad creciente de los calorifugados.
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A partir de este momento, los procedimientos de fibrado van a progresar rápidamente. Durante la guerra
europea de 1914-1918, por razones del bloqueo, los alemanes continuaron activamente las investiga-
ciones para reemplazar los aislantes tradicionales de los que carecían: corcho, amianto, tierra de diato-
meas, etcétera.
En Francia la pionera en la lana de vidrio es la sociedad «La Seda de Vidrio», cuya fábrica estaba situada
en Soissons; siendo destruida en 1940 por un bombardeo, concentrándose entonces la fabricación en la
localidad de Ratigny, donde se produce una fibra corta y fina.
En España comienza la fabricación de la lana de vidrio en La Granja (Segovia), en el año 1942, por la
sociedad EXPACO, S.A., y comercializada con la marca «VITROFIB».
En ese mismo año, el Laboratorio de Ensayos Técnicos (LET), de SAINT-GOBAIN, concibió un nuevo pro-
cedimiento que se bautizó con el nombre de TEL (de las iniciales LET invertidas).
El procedimiento TEL conjuga dos de las tres formas posibles de fibrado:
— Por centrifugación.
— Por fluido.
La puesta a punto se llevó a cabo en Ratigny, durante los años 1954 a 1956. SAINT-GOBAIN ha vendido
la licencia de este procedimiento a la casi totalidad de los países productores de lana de vidrio.
En España se comienza la fabricación de la fibra TEL en el año 1963 por la Sociedad FIBRAS MINERA-
LES, S.A., presentándose en el mercado con la marca «VITROFIB-TEL».
VITRIFICANTES ESTABILIZANTES
FUNDENTES
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GENERALIDADES 9
Finalmente, como en vidriería clásica, se añade a la mezcla una cierta proporción de calcio finamente
molido.
La elaboración de la mezcla exige unidades especiales: molido, secado eventual (para las arenas), alma-
cenaje en silos, controles físico-químicos, pesadas exactas y mezcla perfectamente homogénea. Para
obtener 840 kilos de vidro fundido se necesita una tonelada de materia prima.
Fusión
La composición se introduce en un horno, que funciona con dos series de quemadores de inversión, o en
un horno de quemadores transversales.
El fibrado se realiza a través de los orificios de un «plato» perforado, soportado por un eje y dotado de un
movimiento de rotación muy rápido.
Este aparato es alimentado con vidrio fundido, por un órgano de reparto, «panier», que recibe el vidrio
fundido de la parte delantera del horno.
Después de este primer estirado mecánico, horizontal, debido a la fuerza centrífuga, las fibras se alargan
verticalmente, por la acción mecánica y térmica de un quemador circular de llama rápida.
Varios factores permiten actuar sobre el diámetro de las fibras obtenidas:
— El número y diámetro de los orificios del «plato» para un caudal de vidrio fijo.
— El caudal de vidrio para un mismo plato.
— La viscosidad del vidrio.
— El régimen del quemador horizontal.
La dispersión alrededor de los diámetros medios es muy estrecha.
Después de la pulverización, ya sea de aceite mineral para los productos «blancos», ya de resinas para
los productos «impregnados», las fibras caen sobre un tapiz metálico de aspiración.
Los productos «impregnados» pasan por una estufa, en la cual un circuito de aire caliente asegura la poli-
merización de la resina, que confiere rigidez a los productos.
La velocidad del tapiz de recepción varía en la proporción de 1 a 30, lo que permite obtener diferentes
pesos de lana de vidrio por m2 de producto.
Propiedades térmicas
Un material aislante se caracteriza por el valor de su conductividad térmica; su poder aislante es tanto
más elevado cuanto más pequeña es su conductividad.
La lana de vidrio es un material compuesto. El fieltro, que se forma en la cadena, está constituido por
fibras entrecruzadas desordenadamente, que impiden las corrientes de convección del aire. Es evidente
que la conductividad térmica del fieltro será no una conductividad sólida real, sino una conductividad
aparente y que será el balance de los efectos conjugados de varios procesos de cambios de calor, que
vamos a tratar de analizar a continuación:
a) El aire inmovilizado por la red de fibras, es un volumen proporcionalmente importante; por tanto, una
parte de la transmisión de calor se hará por convección.
b) Las fibras, en contacto unas con otras, permiten la transmisión de calor por conducción.
c) Finalmente, las fibras intercambian energía entre sí, por radiación.
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La relativa importancia de estas formas distintas de cambio de calor dependen, a igualdad de temperatu-
ra en el ambiente, de:
— El diámetro de las fibras.
— La densidad aparente del producto.
La conductividad térmica resulta, en la práctica, de la combinación de la transmisión gaseosa y de la
radiación; siendo despreciables las otras dos.
El valor de dicha conductividad varía de 0,032 a 0,045 W/(m · K) (a 10 ºC), para los productos ISOVER,
de aplicación en la construcción.
Otras propiedades
Los productos fabricados son ligeros (de 10 a 110 kg/m3) y fáciles de cortar y de manejar.
La lana de vidrio es incombustible, inatacable por los agentes exteriores: aire, vapor de agua, ácidos
(excepto de fluorhídrico) y bases no concentradas. El pH de la composición, 7 aproximadamente, asegu-
ra a la fibra una estabilidad total, incluso en medio húmedo y garantiza al usuario la no existencia de
corrosión de los metales en contacto con ella.
Su débil calor específico permite puestas en régimen rápidas, en instalaciones intermitentes.
Por último, la «lucha contra el ruido» ha puesto de manifiesto las cualidades «acústicas» de la lana de
vidrio.
Su elasticidad le permite ser el material que mejor se adapta a la técnica de los «suelos flotantes». Igual-
mente le permite mejorar sensiblemente el índice de aislamiento acústico en dobles tabiques.
Su elevado coeficiente de absorción justifica su empleo en la corrección acústica de locales (talleres, ofici-
nas, etc.), y sobre todo en los casos más difíciles, como el revestimiento de paramentos en «cámaras sordas».
Otro tipo de lana mineral es la denominada «lana de roca», elaborada a partir de rocas diabásicas
(rocas basálticas), obteniéndose un producto de propiedades complementarias a la lana de vidrio.
Es un producto especialmente indicado para los aislamientos térmicos en la industria (altas
temperaturas).
Componentes
GENERALIDADES 11
Fabricación
Las fibras, una vez impregnadas con un encolado compuesto de aceite mineral y una resina, caen
sobre un tapiz metálico en movimiento para pasar a una estufa en la que un circuito de aire caliente
asegura la polimerización del encolado.
La variación de la velocidad del tapiz de recepción permite obtener diferentes densidades y espesores
del material aislante (Fig. 2).
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Minerales Plásticos
FIBRA CERAMICA
Hasta 1.500 °C
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02
Aislamiento
térmico
a) Por conducción
En este caso el calor se transmite de molécula a molécula sin cambio aparente de materia, por lo que esta
forma de cambio de calor interesa esencialmente a los sólidos.
La elevación de temperatura aumenta la excitación de las partículas más elementales de la materia, trans-
mitiéndose dicha excitación a las más próximas de su entorno y con ello su energía calorífica, conti-
nuándose el proceso en el cuerpo en cuestión de la zona más caliente a la más fría.
Por lógica se comprende que cuanto más denso, compacto y pesado es un cuerpo, más próximas están
las moléculas entre sí y, por tanto, el cambio se realiza con mayor facilidad.
b) Por convección
c) Por radiación
La radiación está constituida por ondas electromagnéticas de diferentes longitudes. Mientras las dos for-
mas de transmisión anteriores (conducción y convección) necesitan de un soporte material; la transmi-
sión por radiación puede realizarse en el vacío.
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Todos los cuerpos, incluso a temperaturas bajas, emiten calor por radiación y la cantidad de calor irra-
diado aumenta cuando se eleva la temperatura del cuerpo.
Por ello, cuando un cuerpo se encuentra en presencia de otro más caliente, absorbe más energía de la
que emite y viceversa, siendo la cantidad transmitida la diferencia entre la emitida por ambos.
La conducción de calor normalmente describe la transmisión de calor a través de las moléculas en sóli-
dos, líquidos y gases producido por un gradiente de temperatura.
En el cálculo se supone que el gradiente de temperatura existe en una sola dirección, y que la tempera-
tura es constante en planos perpendiculares a ella.
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AISLAMIENTO TÉRMICO 15
La densidad de flujo de calor q para un pared en una dirección x perpendicular a su cara, viene dada por:
θ
q = –λ · W/m2
x
λ
q= · (θsi – θse) W/m2
d
o bien:
(θsi – θse)
q= W/m2
R
donde
λ es la conductividad térmica del material en W/(m · K);
d es el espesor de la pared en m;
θsi es la temperatura de la superficie interior, en °C;
θse es la temperatura de la superficie exterior, en °C;
R es la resistencia térmica de la pared en (m2 · K)/W.
(θsi – θse)
q= W/m2
R’
Σ
n
dJ
R’ = (m2 · K)/W
j=1 λJ
b) La densidad lineal de flujo de calor ql a través de una pared cilíndrica hueca de una sola capa es:
(θsi – θse)
ql = W/m
R1
donde Rl es la resistencia térmica lineal de una sola capa cilíndrica hueca, dada por:
De
In
Di
R1 = (m · K)/W
2·π·λ
donde
De es el diámetro exterior de la capa;
Di es el diámetro interior de la capa.
AISLAMIENTO TÉRMICO 17
(θsi – θse)
ql = W/m
R‘1
donde
Σ(
1 n
1 Dej
R‘1 =
2·π j=1 λJ
·In
Dij ) (m · K)/W
con D1 = Di y Dn = De
c) La cantidad de flujo de calor a través de un elemento esférico de una sola capa es:
θsi – θse
Φ= W
Rsph
donde Rsph es la resistencia térmica de una sola capa esférica en K/W y viene dado por:
1 1
Rsph =
2·π·λ ( 1
Di
–
De ) K/W
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donde
De es el diámetro exterior de la capa;
Di es el diámetro interior de la capa.
θsi – θse
Φ= W
R‘sph
donde
Σ
n
1 1 1
R‘sph =
2π j=1 λJ
·
1
Dj–1(–
D j
) K/W
con D1 = Di y Dn = De
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AISLAMIENTO TÉRMICO 19
NOTA: El flujo de calor a través de la pared de un conducto con sección rectangular viene dado por:
θ1 – θ2
qd = W/m
Rd
La resistencia térmica de la pared de tal conducto puede calcularse de forma aproximada mediante la
fórmula:
2·d
Rd = (m · K)/W
λ · (Pe + Pi)
donde
Pi es el perímetro interior del conducto;
Pe es el perímetro exterior del conducto;
d es el espesor de la capa aislante.
Pe = Pi + (8 · d)
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En las instalaciones, las superficies sólidas mantienen una transferencia de calor con el medio fluido en
contacto, donde se mezclan las formas convectivas y radiactivas, especialmente cuando el medio fluido
es gaseoso, especialmente el aire ambiente.
Por ello es necesario el estudio conjunto de ambos tipos de transferencias.
El coeficiente superficial de transmisión de calor h en W/(m2 · K) se define como la cantidad de flujo de
calor que pasa a través de una superficie en estado estacionario, dividida por la diferencia de temperatu-
ra entre dicha superficie y su entorno.
En el caso de instalaciones, existen dos tipos de coeficiente superficial según se trate de la cara interna hi
o la externa he.
En general, el coeficiente superficial de transmisión de calor viene dado por:
h = hr + hcv W/(m2 · K)
donde
hr es la parte radiativa del coeficiente superficial de transmisión de calor;
hcv es la parte convectiva del coeficiente superficial de transmisión de calor.
El coeficiente superficial debido a radiación, hr depende de la temperatura, del acabado superficial del
material y de su emisividad. La emisividad se define como la relación entre el coeficiente de radiación
Cr de la superficie y el coeficiente de radiación constante del cuerpo negro.
hr está dado por:
hr = ar · Cr W/(m2 · K)
4 4
T1 – T2
ar = K3
T1 – T2
AISLAMIENTO TÉRMICO 21
donde Tav es 0,5* (temperatura superficial + temperatura ambiente o superficial de una superficie radian-
te en la vecindad en K.
Cr es el coeficiente de radiación, en W/(m2 · K4)
Cr está dado por:
Cr = ε · σ
σ = 5,67 · 10–8 W/(m2 · K4)
Cr
Superficie ε
W/(m2 · K4)
Este factor es dependiente de varios factores, tales como la velocidad del aire, la orientación de la super-
ficie, el tipo de material, la diferencia de temperatura, etc.
Diferentes ecuaciones se utilizan en distintos países y no existen medios matemáticos exactos para
seleccionar una ecuación inequívoca, por lo que los resultados pueden variar.
Para la parte convectiva, debe hacerse una distinción entre el coeficiente de superficie en el interior de
los edificios y entre los que están al aire abierto.
Para tuberías y depósitos existe una diferencia entre el coeficiente interno, hi y el coeficiente externo, he.
En el interior de edificios, hcv puede ser calculado para paredes planas verticales y tuberías verticales para
convección laminar libre (H3 · ∆θ ≤ 10 m3 · K) por:
hcv = 1,32
√
4 ∆θ
H
W/(m2 · K) (a)
donde:
∆θ = (θse – θa) en K.
θse es la temperatura de la superficie de la pared, en K.
θa es la temperatura del aire ambiente dentro del edificio, en K.
H es la altura de la pared o el diámetro de la tubería, en m.
Para paredes planas verticales, tuberías verticales y en aproximación para grandes esferas dentro de edi-
ficios, la parte convectiva, hcv para convección libre turbulenta (H3 · ∆θ ≥ 10 m3 · K) viene dada por:
√ ∆θ
3
hcv = 1,74 W/(m2 · K) (b)
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Para tuberías horizontales dentro de los edificios, hcv está dado por:
• flujo laminar (D3 · ∆θ ≤ 10 m3 · K)
hcv = 1,25
√4 ∆θ
De
W/(m2 · K) (c)
√ ∆θ
3
hcv = 1,21 W/(m2 · K) (d)
Para el caso de superficies planas horizontales en el interior de edificios este coeficiente no es importan-
te para la mayoría de los propósitos prácticos.
Todas las ecuaciones de la parte convectiva del coeficiente térmico de la superficie externa dentro de
edificios es aplicable para situaciones con diferencias de temperatura entre superficie y aire menores de
100 °C.
NOTA: Para conductos cilíndricos con un diámetro menor de 0,25 m, la parte convectiva del coeficiente
externo puede ser calculado en buena aproximación por la ecuación (c).
Para mayores diámetros, por ejemplo De > 0,25 m la ecuación para paredes planas, (a) puede
aplicarse. La exactitud respectiva es de 5% para diámetros mayores de 0.4 m y 10% para diáme-
tros 0,25 < De < 0,4 m. La ecuación (a) también se usa para conductos con sección rectangular,
con una anchura y altura de similar magnitud.
b) Exterior de edificios
Para paredes planas verticales en el exterior de los edificios y por aproximación para grandes esferas, la
parte convectiva, hcv del coeficiente superficial está dado por:
• flujo laminar (v · H ≤ 8 m2/s)
hcv = 3,96
√ v
H
W/(m2 · K) (e)
hcv = 5,76
√5 v4
H
W/(m2 · K) (f)
Para tuberías horizontales y verticales que están en el exterior de edificios, se aplican las siguientes
expresiones:
• flujo laminar (v · De ≤ 8,55 · 10–3 m2/s)
hcv =
8,1 · 10–3
De
+3,14
√ v
De
W/(m2 · K) (g)
v0,9
hcv = 8,9 W/(m2 · K) (h)
De0,1
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AISLAMIENTO TÉRMICO 23
donde:
De es el diámetro exterior del aislamiento, en m.
v es la velocidad del viento, en m/s.
NOTA: Para el cálculo de la temperatura superficial, las expresiones (a) y (b) debieran ser usadas para la
pared y la tubería en lugar de las fórmulas (e) y (h) cuando no está establecida la presencia de
aire.
Para paredes horizontales en superficies al exterior, en caso de flujo laminar se aplicaría la ecua-
ción (e) y la (f) en caso de flujo turbulento.
Para los líquidos en el interior de tuberías y depósitos, los coeficientes superficiales alcanzan
valores muy elevados, en general superiores a 2.000 W/(m2 · K).
Lo mismo sucede con el vapor de agua saturado.
Para cálculos aproximados las siguientes ecuaciones para el coeficiente exterior, he en el interior de
edificios pueden aplicarse.
Para tuberías horizontales:
he = CA + 0,5 ∆θ W/(m2 · K)
Para tuberías verticales y paredes:
he = CB + 0,09 ∆θ W/(m2 · K)
usando los coeficientes de la siguientes tabla:
Superficie CA CB
aluminio brillante 2,5 2,7
aluminio oxidado 3,1 3,3
chapa de metal galvanizado, limpio 4,0 4,2
chapa de metal galvanizado, sucio 5,3 5,5
acero austenítico 3,2 3,4
plancha de aluminio-zinc 3,4 3,6
superficies no metálicas 8,5 8,7
Las anteriores ecuaciones son aplicables para tuberías horizontales en el rango de De = 0,35 m hasta 1 m
y para tuberías verticales de todos los diámetros.
La transmitancia térmica de una pared plana, U, es la cantidad de flujo de calor que en estado
estacionario pasa por unidad de área, dividida por la diferencia de temperatura en los
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q ql q
U= W/(m2 · K) Ul = W/(m · K) Usph = W/K
θ i – θa θi – θa θi – θa
Para paredes planas, la transmitancia térmica U puede calcularse:
1 1 1
= + R + = Rsi + R + Rse (m2 · K)/W
U hi he
Para paredes cilíndricas, la transmitancia térmica lineal Ul puede calcularse:
1 1 1
= + Rl + = Rli + Rl + Rle (m · K)/W
Ul hi · π · D i he · π · De
Para paredes esféricas, la transmisión térmica Usph viene dada por:
1 1 1
= + Rsph + K/W
hi · π · D l he · π · De
2 2
Usph
Como se ha indicado antes, el valor de hi es muy elevado, por lo que la resistencia superficial de líquidos
en el interior de depósitos y tuberías Rsi es pequeña y se puede despreciar. Para la resistencia superficial
exterior Rse, se aplican las ecuaciones indicadas. Para conductos de aire es necesario considerar también
el coeficiente superficial interior.
La inversa de la transmitancia térmica U es la resistencia térmica RT para paredes planas y la resistencia
térmica total lineal RTi para paredes cilíndricas y RT sph para paredes esféricas.
θi – θa
q= W/m2
RT
donde
R1, R2 ... son las resistencias térmicas de cada capa individual; Rsi, Rse son las resistencias térmicas super-
ficiales de las superficies interior y exterior.
Fig. 8. Distribución de la temperatura en una pared plana multicapa, mostrando la dependencia lineal de la resistencia térmica
superficial y las resistencias térmicas de cada capa independiente.
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AISLAMIENTO TÉRMICO 25
La relación entre la resistencia de cada capa o de la resistencia superficial respecto a la resistencia total
dará una medida de la caída de temperatura en cada capa o superficie (K).
Para la obtención de los valores de R1, R2, Rsi, Rse y RT véanse las fórmulas anteriores.
R1
θ1 – θ2 = · (θi – θa)
RT
Rsi
θi – θsi = · (θi – θa)
RT
R2
θ2 – θ3 = · (θi – θa)
RT
Rse
θse – θa = · (θi – θa)
RT
Dado que no es posible conocer todos los parámetros que entran en juego, resulta difícil garantizar la
temperatura superficial.
El cálculo de la temperatura superficial se usa normalmente para determinar un valor límite de la tempe-
ratura de la instalación por razones de seguridad.
El cálculo teórico puede variar en la práctica por distintas condiciones. Éstas pueden ser: la temperatura
ambiente, el movimiento del aire, el estado de la superficie del aislamiento, el efecto radiativo de los
cuerpos adyacentes, condiciones meteorológicas, ...
Para la obtención de la temperatura superficial partimos de la fórmula anterior; despreciando la Rsi, como
se ha indicado antes:
Rse
θse = θa + (θ – θa) °C
RT i
y al sustituir los valores de Rse y RT, para una sola capa de aislante:
Paredes planas:
(θi – θa)
θse = θa + °C
he · d
+1
λ
Paredes cilíndricas:
(θi – θa)
θse = θa + °C
heDe De
ln +1
2λ Di
El diagrama nº 1 adjunto permite calcular directamente el espesor del aislamiento que resulta para una
misma temperatura superficial, en una pared plana y en paredes cilíndricas de diversos diámetros y con-
siderando el resto de condiciones iguales. Esto supone que el valor de la conductividad térmica, λ, debe
ser igual en ambos tipos de aislante en el intervalo de temperaturas de trabajo para cada caso.
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325
80
220
165
Espesor de aislamiento en superficies cilíndricas, mm
140
70 114
89
40 10
30
20
10
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
A partir de la expresión para una tubería cilíndrica se obtiene a partir del diámetro y de un parámetro
C´, entrando en el diagrama 2, el espesor de aislamiento para una tubería fijando la densidad del flujo
de calor o la temperatura superficial de la misma.
Comentar que en esta fórmula se toma un valor constante de la conductividad térmica cuando esta es
variable, y que por ello es una aproximación al comportamiento real.
Fijando el flujo de calor al exterior, q, en W/m2, resulta la siguiente expresión:
(θim – θa)
C” = 2 · λ
( q ) –
1
he
De
donde C” = De · ln Di
De
donde C” = De · ln
Di
Con las anteriores expresiones y en función del diámetro sin aislamiento de la tubería en mm obtenemos
el espesor de aislamiento en mm.
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AISLAMIENTO TÉRMICO 27
Diagrama 2. Determinaciòn del espesor de aislamiento de una tuberìa para una densidad
de flujo de calor determinado o para una temperatura superficial fija.
Espesor aislamiento d, en mm
Ejemplos de aplicación
a) Cálculo de espesores de aislamiento necesarios para una pared de doble capa de un horno
Para calcular el espesor de la segunda capa de lana de roca, el coeficiente superficial hse se calcula de la
ecuación hr= ar · Cr estimando una temperatura superficial exterior θse = 60 °C:
– (293)4
ar = (333)
4
= 1,23 · 108 K3
333 – 293
Para calcular el término convectivo hay que establecer inicialmente si el flujo es laminar o turbulento.
Para ello se calcula el valor del término
√ ∆θ √ 40
3 3
hcv = 1,74 = 1,74 = 5,95 W/(m2 · K)
he = 7,76 W/(m2 · K)
La conductividad térmica del BX SPINTEX 643-100 entre 650 °C y 60 °C es λ2 = 0,109 W/(m · K).
Para el cálculo del espesor del aislamiento de la segunda capa, se utiliza la ecuación:
(θ1 – θa)
q= W/m2
d2 1
+
λ he
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AISLAMIENTO TÉRMICO 29
d2 = 0,109 ·
( 650 – 20
300
–
1
7,76 ) = 0,215 m
El cálculo debe comprobarse con la densidad del índice de flujo de calor que resulta de aplicar este
espesor:
850 – 20
q= = 300 W/m2
0,133 0,215 1
+ +
0,20 0,109 7,76
El cálculo de la distribución de temperatura daría θ1 = 649,5 °C y una temperatura superficial exterior de
θse = 58,66 °C, que está en concordancia con la hipótesis inicial.
Para una tubería horizontal aislada de suministro de aire caliente con un revestimiento metálico, se debe
calcular la densidad del flujo de calor y la temperatura superficial exterior.
Condiciones de contorno:
temperatura media (aire): θ1 = 300 °C
temperatura del aire exterior: θa = 20 °C
diámetro de la tubería: Di = 0,324 m
espesor de aislamiento (manta de lana de roca, SPINTEX 342G-70): d = 0,200 m
conductividad térmica del aislamiento entre 300 °C y 30 °C λ = 0,052 W/(m · K)
coeficiente de radiación del revestimiento metálico del aislamiento: Cr = 2,5 · 10–8 W/(m2 · K4)
Se calcula el coeficiente superficial exterior he con una temperatura superficial estimada de θse = 30 °C
Para calcular el hcv se establece inicialmente si el flujo es laminar o turbulento.
Para ello comprobamos si:
D3 · ∆θ = 0,7243 · 10 = 4,05 ≤ 10 m3 · K
entonces estamos trabajando en régimen laminar. Con los datos del problema tenemos que:
hcv = 1,25
√4 ∆θ
De
= 1,25
√4 10
0,724
= 2,41 W/(m2 · K)
3034 – 2934
hr = · 2,5 · 10–8 = 2,64 W/(m2 · K)
303 – 293
luego
No se considera el coeficiente superficial interior. La densidad lineal de flujo de calor se calcula enton-
ces de acuerdo con las ecuaciones indicadas en el apartado 02.01.03.
π · (300 – 20)
q1 = = 109,9 W/m
1 0,724 1
· ln +
2 · 0,052 0,324 5,04 · 0,724
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θi – θa
θse = θa +
heDe De
ln +1
2λ Di
resultando:
300 – 20
θse = 20 + = 29,6 °C
5,04 · 0,724 0,724
ln +1
2 · 0,052 0,324
En instalaciones con temperatura superficial inferior a la de rocío del ambiente, se produce condensación.
El cálculo de un espesor de aislamiento adecuado permite que esta temperatura superficial sea igual o
superior a la de rocío, lo que evitará las condensaciones.
Además de los datos para el cálculo de la temperatura superficial, necesitamos el de la humedad relativa
del aire ambiente, que a veces no es conocida o sólo puede estimarse. Cuanto más elevada es la hume-
dad relativa, más difícil es obtener un valor preciso, por lo que las fluctuaciones de humedad o de tem-
peratura superficial son determinantes.
Mediante la Tabla 1 obtenemos la temperatura de rocío θd, que al sustituir, nos deja como incógnita el
espesor d para superficies planas:
λ θd – θi
d≥ · m
he θa – θd
Para paredes cilíndricas el espesor (De = Di + 2d) aparece dentro y fuera del logaritmo, por lo que es
necesario emplear un sistema iterativo
De De λ (θd – θi)
In ≥
2 Di he (θa – θd)
AISLAMIENTO TÉRMICO 31
Tabla 1
Diferencia de temperatura admisible entre la superficie y el aire ambiente, para diferentes humedades relativas
–20 — 10,4 9,1 8,0 7,0 6,0 5,2 4,5 3,7 2,9 2,3 1,7 1,1 0,5
–15 12,3 10,8 9,6 8,3 7,3 6,4 5,4 4,6 3,8 3,1 2,5 1,8 1,2 0,6
–10 12,9 11,3 9,9 8,7 7,6 6,6 5,7 4,8 3,9 3,2 2,5 1,8 1,2 0,6
–5 13,4 11,7 10,3 9,0 7,9 6,8 5,8 5,0 4,1 3,3 2,6 1,9 1,2 0,6
0 13,9 12,2 10,7 9,3 8,1 7,1 6,0 5,1 4,2 3,5 2,7 1,9 1,3 0,7
2 14,3 12,6 11,0 9,7 8,5 7,4 6,4 5,4 4,6 3,8 3,0 2,2 1,5 0,7
4 14,7 13,0 11,4 10,1 8,9 7,7 6,7 5,8 4,9 4,0 3,1 2,3 1,5 0,7
6 15,1 13,4 11,8 10,4 9,2 8,1 7,0 6,1 5,1 4,1 3,2 2,3 1,5 0,7
8 15,6 13,8 12,2 10,8 9,6 8,4 7,3 6,2 5,1 4,2 3,2 2,3 1,5 0,8
10 16,0 14,2 12,6 11,2 10,0 8,6 7,4 6,3 5,2 4,2 3,3 2,4 1,6 0,8
12 16,5 14,6 13,0 11,6 10,1 8,8 7,5 6,3 5,3 4,3 3,3 2,4 1,6 0,8
14 16,9 15,1 13,4 11,7 10,3 8,9 7,6 6,5 5,4 4,3 3,4 2,5 1,6 0,8
16 17,4 15,5 13,6 11,9 10,4 9,0 7,8 6,6 5,4 4,4 3,5 2,5 1,7 0,8
18 17,8 15,7 13,8 12,1 10,6 9,2 7,9 6,7 5,6 4,5 3,5 2,6 1,7 0,8
20 18,1 15,9 14,0 12,3 10,7 9,3 8,0 6,8 5,6 4,6 3,6 2,6 1,7 0,8
22 18,4 16,1 14,2 12,5 10,9 9,5 8,1 6,9 5,7 4,7 3,6 2,6 1,7 0,8
24 18,6 16,4 14,4 12,6 11,1 9,6 8,2 7,0 5,8 4,7 3,7 2,7 1,8 0,8
26 18,9 16,6 14,7 12,8 11,2 9,7 8,4 7,1 5,9 4,8 3,7 2,7 1,8 0,9
28 19,2 16,9 14,9 13,0 11,4 9,9 8,5 7,2 6,0 4,9 3,8 2,8 1,8 0,9
30 19,5 17,1 15,1 13,2 11,6 10,1 8,6 7,3 6,1 5,0 3,8 2,8 1,8 0,9
35 20,2 17,7 15,7 13,7 12,0 10,4 9,0 7,6 6,3 5,1 4,0 2,9 1,9 0,9
40 20,9 18,4 16,1 14,2 12,4 10,8 9,3 7,9 6,5 5,3 4,1 3,0 2,0 1,0
45 21,6 19,0 16,7 14,7 12,8 11,2 9,6 8,1 6,8 5,5 4,3 3,1 2,1 1,0
50 22,3 19,7 17,3 15,2 13,3 11,6 9,9 8,4 7,0 5,7 4,4 3,2 2,1 1,0
Ejemplo: A una temperatura ambiente de 20 °C y 70% de humedad relativa, la temperatura superficial mínima permitida o tempe-
ratura de rocío θd = 20 - 5,6 = 14,4 °C
Ejemplo de aplicación
Prevención de la condensación superficial. Espesor de aislamiento requerido para evitar la
condensación
Condiciones de contorno:
Temperatura interior: θi = –20 °C
Temperatura ambiente: θa = 20 °C
Diámetro de la tubería sin aislamiento (3 1/2”): Di = 0,1 m
Humedad relativa del ambiente: Φ = 75%
Conductividad térmica de la coquilla de lana de vidrio Isover
entre 20 °C y -20 °C λ = 0,029 W/(m · K)
La Tabla 1 da una diferencia máxima de 4,6 °C, por lo que la temperatura de rocío es de θd = 15,4 °C
El coeficiente superficial de transmisión de calor lo estimamos en:
he = 9 W/(m2 · K)
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AISLAMIENTO TÉRMICO 33
Para obtener el valor exacto del cambio de temperatura de un fluido a lo largo de una tubería, se aplica
la siguiente ecuación:
θfm – θa = (θim – θa) · e–α·l °C
donde
θim es la temperatura inicial del fluido, en °C;
θfm es la temperatura final del fluido, en °C;
θa es la temperatura ambiente, en °C;
l es la longitud de la tubería en m.
donde α es:
Ul · 3,6
α= m–1
m · cp
siendo
Ul la transmisión térmica lineal, en W/(m · K);
flujo másico medio, en kg/h
m
cp calor específico presión constante, en kJ/(kg · K)
Como en la práctica el cambio de temperatura aceptable es normalmente pequeño, se aplica la siguien-
te ecuación para un cálculo aproximado:
ql · l · 3,6
∆θ = · cp °C
m
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donde
∆θ es el cambio de temperatura longitudinal en °C
ql es la densidad lineal de flujo de calor en W/m.
ql se puede calcular sólo en el caso de que se conozca la temperatura media del fluido, lo que supone
que ∆θ debe ser conocida, para lo que es preciso utilizar un método de cálculo iterativo partiendo de un
valor ∆θ estimado. Es preciso repetir el procedimiento iterativo tantas veces como sea necesario hasta
que la variación de ∆θ sea aceptable.
2πλ
ql = (θsi – θsc), resultando: ql = 182,82 W/m
In De/Di
Este valor se incrementa en 20% por montaje, resultando ql = 219,4 W/m, lo que proporciona una caída
de temperatura longitudinal de aproximadamente:
La caída de temperatura se calcula con más exactitud utilizando la ecuación de la temperatura final:
AISLAMIENTO TÉRMICO 35
donde
(θim – θa)
q= W/m2
d 1
+
λ he
para
θfm es la temperatura final media del líquido, °C
θim es la temperatura inicial media del líquido, en °C
θa es la temperatura ambiente, en °C
Ul es la transmisión térmica lineal, en W/(m · K)
q es la densidad del flujo de calor en W/m2
A es la superficie del acumulador o depósito en m2
l longitud de la tubería
m es la masa del contenido en kg
tv es el tiempo de enfriamiento en horas
cp es la capacidad calorífica del fluido en kJ/(kg · K) (calor específico).
Para un depósito esférico, q · A es reemplazado por la tasa de flujo de calor Φsph (W).
El cálculo exacto de la caída de temperatura en función del tiempo se formula de acuerdo a la siguiente
ecuación, similar al cambio de temperatura longitudinal en una tubería variando l por t y α por α’:
donde
Ul · A · 3,6 , para superficies planas o cilíndricas con D > 1
α’s =
m · cp
Ul · l · 3,6 , para tuberías con fluido en reposo
α’l =
m · cp
La caída de temperatura con el tiempo puede calcularse aproximadamente con las ecuaciones respectivas:
q·A
∆θs = · t · 3,6 °C
m · cp
q·l
∆θl = · t · 3,6 °C
m · cp
Es imposible prevenir la congelación de un líquido en una tubería, aunque esté aislada, durante una uni-
dad de tiempo arbitrariamente largo.
Tan pronto como el líquido (normalmente agua) en la tubería es estacionario, el proceso de enfriamiento
comienza.
La densidad de flujo de calor ql de un líquido estacionario es determinada por la energía almacenada en
el líquido cpwmw y en el material de la tubería cppmp, así como por la entalpía requerida para transformar
agua en hielo.
Si cppmp ,<< cpwmw entonces cppmp puede ser ignorado.
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donde
π · (θim – θa)
qwp = W/m
1 De 1
· ln +
2·λ Di he · De
para
l es la longitud de la tubería en m
θfm es la temperatura final media del líquido, °C
θim es la temperatura inicial media del líquido, en °C;
θa es la temperatura ambiente, en °C;
mw es la masa de agua en kg
mpp es la masa de la tubería en kg
cp es la capacidad calorífica en kJ/(kg · K).
Si se establece una comparación entre tuberías aisladas y no aisladas, la influencia del coeficiente super-
ficial de la tubería no aislada debe ser tenida en consideración. La densidad de flujo de calor de la tube-
ría no aislada es dada por:
q1 = he · (θim – θa) · π· De
Como una aproximación el tiempo de enfriamiento viene dado por:
En tuberías aisladas, la resistencia térmica superficial exterior será despreciable para el cálculo de q.
Puede utilizarse como método aproximado el método indicado en el Diagrama 2.
El máximo tiempo permitido de agua en tuberías de diferente diámetro y con distintos espesores de aislamiento para evitar la con-
gelación del agua en una tubería. Temperatura inicial del agua = 5 °C, velocidad del aire = 5 m/s, λ = 0,040 W/(m · K), he = 20
W/(m2 · K).
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AISLAMIENTO TÉRMICO 37
El tiempo de congelación es función del flujo de calor y del diámetro de la tubería. Viene dado por:
π · (–θa)
qfr = W/m
1 De
· ln
2·λ Di
donde
f es el porcentaje de agua transformado en hielo;
Di es el diámetro de la tubería, en m;
hfr es la entalpía específica (calor latente de congelación del agua) = 334 kJ/kg;
ρice es la densidad de hielo a 0 °C = 920 kg/m3.
El porcentaje de agua transformado en hielo debe determinarse según las exigencias, por ejemplo, 25%
(f = 25).
Ejemplo
Determinación del tiempo de enfriamiento hasta 0 °C y de congelación parcial del agua (25% del
volumen).
Condiciones de contorno:
diámetro interior de la tubería: Dip = 0,10 m
diámetro del aislamiento interior: Di = 0,1079 m
temperatura del agua al comienzo del enfriamiento: θim = +10 °C
temperatura ambiental: θa = –10 °C
espesor del aislamiento: d = 0,100 m
conductividad térmica de la coquilla de vidrio ISOVER: λ = 0,03 W/(m · K)
calor del agua: mw · cpw = 38,28 kJ/K
calor latente de congelación: hfr = 334 kJ/kg
calor específico del agua: cpw = 4,2 kJ/(kg · K)
densidad del hielo: ρice = 920 kg/m3
Se calcula el flujo de calor, despreciando el coeficiente superficial he.
π · 20
qfr = = 3,59 W/m
1 0,3079
· ln
2 · 0,03 0,1079
20
10 · 38,28 · In
10
tv = = 20,52 h
3,59 · 3,6
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Para el cálculo del tiempo de congelación debe obtenerse primero el valor del flujo de calor que en este
caso: qfr = 1,8 W/m.
Luego:
Tuberías enterradas con o sin aislamiento térmico ya sea en canales o directamente en el suelo.
El flujo térmico por metro lineal de una tubería enterrada se calcula con:
θi – θsE
qI,E = W/m
Ri + RE
donde
θi es la temperatura media en °C;
θsE es la temperatura superficial en °C del terreno;
RE es la resistencia térmica en (m · K)/W para una tubería en suelo homogéneo;
λE es la conductividad térmica del suelo en W/(m · K);
hE es la distancia entre el centro de la tubería y la superficie en m.
Ri es la resistencia térmica en (m · K)/W para la tubería enterrada y aislada.
La resistencia térmica para el suelo (veáse figura 9) se calcula de acuerdo con la ecuación.
1 2 · hE
RE = · arcosh (m · K)/W
2 · π · λE Di
AISLAMIENTO TÉRMICO 39
1 4 · hE
RE = · In (m · K)/W
2 · π · λE Di
Para tuberías enterradas con capas de aislamiento de acuerdo con la figura 10, la resistencia térmica se
calcula de acuerdo con la ecuación
Σ(
1 n
1 Dej
R1 =
2·π j=1 λJ
· In
Dij ) (m · K)/W
Fig. 10. Tubería enterrada compuesta de varias capas, por ejemplo de un material aislante y revestimiento asentada en un área
preparada (por ejemplo arena) de sección cuadrada
La sección transversal de la capa exterior con una longitud equivalente (a) se toma en consideración con
un diámetro equivalente.
Dn = 1,073 · a en m
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El diámetro interior Di es idéntico a D0 (donde j = 1). La resistencia térmica del terreno RE resulta en este
caso
1 2 · hE
RE = arcosh (m · K)/W
2 · π · λE Dn
Existen métodos de cálculo para la determinación de la cantidad de flujo de calor y la temperatura del
terreno para otras tuberías adyacentes.
En el caso de tuberías revestidas utilizadas normalmente, adyacentes entre sí, si λ1 << λΕ, normalmente es
suficiente el cálculo como aproximación inicial, ya que los efectos mutuos pueden despreciarse.
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AISLAMIENTO TÉRMICO 41
Tabla 2
Desnudo 100 6 16
500 9 25
1/4 Desnudo 100 2,5 5,0
LOCAL CERRADO
3/4 Aislado
1/4 Desnudo 500 3,0 7,5
3/4 Aislado
1/3 Desnudo 100 3,0 6,0
2/3 Aislado
1/3 Desnudo 500 4,0 10,0
2/3 Aislado
Desnudo 100 15 22
500 19 32
1/4 Desnudo 100 4,5 6,0
3/4 Aislado
AL AIRE LIBRE
AISLAMIENTO TÉRMICO 43
02.04.01. INTRODUCCIÓN
Hasta el momento, todos los aspectos analizados se refieren a cálculos técnicos sobre los aislamientos.
La determinación de un espesor de aislamiento adecuado obedece en algunos casos a condiciones
exclusivamente técnicas, como puede ser limitar la caída de temperatura de un fluido en una conduc-
ción o fijar la temperatura máxima superficial de un aislamiento por motivos de seguridad de los trabaja-
dores.
Pero la mayor parte de las inversiones en aislamiento tienen un carácter económico: limitar las pérdidas
de calor en recintos a temperaturas muy diferentes a las ambientales. Por ello es necesario introducir
conceptos económicos en la elección adecuada del aislamiento, generalmente en la determinación del
espesor.
El planteamiento teórico es sencillo:
Las pérdidas de energía disminuyen con un aumento del espesor de aislamiento, de acuerdo con fórmu-
las conocidas.
El aumento del espesor de aislamiento supone incremento de la inversión para su compra e instalación,
aunque esto no tiene unas leyes determinadas de crecimiento.
Existen además otros componentes del coste global como son los gastos de mantenimiento.
Representando gráficamente estos conceptos para la unidad específica (p.e. m2 de superficie aislada) y
para un período de tiempo previsto de amortización, se tendrá:
— Inversiones en función del espesor de aislamiento «d».
— Pérdidas energéticas + gastos de mantenimiento para el período considerado, en función también de
«d».
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Coste total
Pts/m2
Inversión
d (m)
dopt
El coste total empresarial será, para cada espesor de aislamiento, el resultado de los valores de ambas
curvas.
El coste total será mínimo para un espesor determinado, precisamente el espesor óptimo económico
«dopt».
El método de cálculo más utilizado en la CEE se basa en las aplicaciones del VALOR ACTUALIZADO
NETO (VAN).
El procedimiento consiste en determinar, para cada inversión en aislamiento, el VALOR ACTUALIZADO
NETO de los ahorros energéticos aportados y compararlo con los incrementos que supone la inversión.
Para determinar el VAN, se determina el coef. VAN o coeficiente multiplicador que actualiza los ahorros
en el período total que se considere.
Se demuestra que el valor de dicho coeficiente es:
t(tn – 1)
Coef. VAN =
t–1
siendo
1 + 0,01 · b
t=
1 + 0,01 · r
donde:
b = Aumento previsible del coste de la energía en %.
r = Tasa de actualización neta en % (equivalente al interés bancario deducidos los impuestos y la
inflación).
n =Número de años para los que se efectúa el estudio (horizonte económico).
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AISLAMIENTO TÉRMICO 45
Para un proyecto determinado, a cada espesor de aislamiento térmico «di» le corresponderán unas pérdi-
das energéticas específicas y un coste de inversión asociado.
A medida que aumenta el espesor, como ya se ha indicado, disminuyen las pérdidas energéticas y
aumenta la inversión.
Si consideramos dos espesores consecutivos de aislamiento, la diferencia de pérdidas energéticas tendrá
un valor económico que se actualiza con el coef. VAN para el período considerado. A su vez, existirá una
diferencia de inversión de aislamiento.
Esto permite plantear la comparación:
INCREMENTO >
DE x Coef. VAN = INCREMENTO DE LA INVERSIÓN
AHORRO <
siendo:
INCREMENTO DE AHORRO: Valor pérdidas energéticas para «di» — Valor pérdidas para «di+l»
INCREMENTO DE INVERSIONES: Inversión para «di+l» — Inversión para «di»
Si el resultado de la inecuación es que el primer término es superior al segundo, indica que el incremen-
to de ahorro es mayor que la inversión necesaria para obtenerlo. Por el contrario, si la inecuación indica
que el incremento del ahorro obtenido requiere una inversión superior (primer término menor que el
segundo) esta inversión no es rentable y debe disminuirse, es decir, reducir el espesor de aislamiento.
Es obvio que la situación óptima (espesor óptimo económico) es precisamente la del equilibrio, es decir,
cuando el incremento del ahorro es igual al incremento de la inversión.
Como se indicaba en la Introducción, lo que se trata es de encontrar el valor mínimo del Coste Total:
Las pérdidas caloríficas, sobre todo de figuras geométricas conocidas, responde bien a las características
de funciones continuas de espesor (di). Pero no ocurre lo mismo con las inversiones: normalmente éstas
presentan saltos o discontinuidades con el espesor (p. ej.: espesores a partir de los que se necesitan dos
piezas superpuestas y dos sujeciones). Por esto, las inversiones sólo pueden presentar el carácter de fun-
ciones continuas dentro de un campo de valores «di».
Con estas consideraciones, es posible encontrar el espesor óptimo económico cuando se cumpla:
Coste(d)
=0
(d)
El caso más sencillo es el de las paredes planas o de gran radio de curvatura, para las cuales puede esta-
blecerse:
I(d)= I0+I’0 · d
en el que:
I(d) = Inversión para el aislamiento de espesor «d» (e/m2)
I0 = Valor constante de la inversión, independiente del espesor (e/m2)
I’0 = Coeficiente variable de la inversión (e/m3)
la ecuación global del coste será:
θ i – θe
Coste(d) = · E · (VAN) · Z + I0 + I’0 · d
1 d
+
he λ
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donde:
θi-θe = Dif. de temperaturas interior y ambiente (K)
he = Coeficiente superficial externo de transmisión de calor W/(m2 · K)
λ = Conductividad térmica del aislante entre θi-θe W/(m · K)
d = Espesor de aislamiento (m)
E = Coste de la energía e/(W · h)
(VAN) = Coef. VAN
Z = N° de horas de funcionamiento al año (h).
Coste(d)
el resultado de = 0 sería:
(d)
NOTA: Para las lanas minerales (lanas de vidrio y lanas de roca), el término λ/he suele despreciarse ya que
λ<<he.
Cuando se trata de elementos curvos (cilindros o esferas), la complejidad de la expresión resultante no
permite una formulación como en el caso de las paredes planas. En estos casos es más recomendable la
utilización del método general.
Ejemplos
Ejemplo 1
Se trata de calcular el espesor óptimo económico para el aislamiento de las paredes planas de un reac-
tor, utilizando una lana de roca ROCLAINE (Manta SPINTEX 342G-100).
Los datos de partida son:
• Temperatura interior = 400 °C
• Temperatura ambiente = 20 °C
• Coef. de conductividad medio entre 20 y 400 °C, λ = 0,06 W/(m · K)
• Coeficiente superficial externo, he = 12 W/(m2 · K)
• Tiempo de funcionamiento de la instalación, Z= 8.000 (h/año)
• Coste de la energía: 1,28 · 10-5 e/(W · h)
• Inversión en aislamiento, I= 40,26 + 186,31 · d (e/m2) con d(m) para d > 0,05 m.
• Número de años del estudio, n = 10 años.
• Incremento del coste de la energía en el período, b = 3% anual
• Interés anual del dinero, deducidos impuestos, 5%
• Tasa de inflación anual prevista, 3%
Se determinará el Coef. VAN en primer lugar:
1 + 0,01 · b
t=
1 + 0,01 · r
t(tn – 1)
Coef. VAN = con n = 10, resulta
t–1
AISLAMIENTO TÉRMICO 47
Ejemplo 2:
En este caso se trata de una tubería de proceso de la que se requiere calcular el espesor óptimo econó-
mico para un aislamiento en lana de vidrio ISOVER (COQUILLA ISOVER).
Los datos de partida son:
• Tubería de acero galvanizado de 4’’ (114 mm de diámetro)
• Temperatura interior = 200 °C
• Temperatura ambiente = 20 °C
• Coef. de conductividad medio entre 20 y 200 °C, λ = 0,046 W/(m · K)
• Coeficiente superficial externo, he = 12 W/(m2 · K)
• Inversión en aislamiento:
Para 40 mm de espesor 21,33 e/m
60 mm de espesor 28,84
80 mm de espesor 37,20
90 mm de espesor 41,46
100 mm de espesor 46,87
El resto de los datos necesarios, idénticos a los del ejemplo 1.
El método de cálculo será el mismo que el del ejemplo 1, Método General de cálculo, con algunas dife-
rencias:
(2) PÉRDIDAS DE ENERGÍA en cada espesor del aislamiento, serán ahora:
θi – θe
q= (W/m)
De
ln
1 Di
+
π · he · De 2πλ
AISLAMIENTO TÉRMICO 49
1. INTRODUCCIÓN
El aislamiento térmico trata de reducir las elevadas perdidas térmicas a través del cerramiento de los
equipos, depósitos y tuberías, etc, que debido a las solicitaciones mecánicas y, o, a las elevadas tempe-
raturas, se construyen de materiales metálicos con elevadas conductividades térmicas.
La reducción del flujo de calor aportada por el aislamiento, supone en primer lugar un ahorro importan-
te en la partida correspondiente al costo energético, pero también posibilita el correcto desarrollo de los
diferentes procesos industriales.
Otra parte importante a considerar como consecuencia de la reducción de las fugas térmicas, es el con-
trol de temperatura de la superficie exterior (cara fría), que puede suponer un riesgo para las personas
(quemaduras), así como evitar su incidencia sobre la temperatura ambiente, cuando los equipos se sitú-
an en locales con presencia de personas (mantenimiento u otra actividad).
SAINT-GOBAIN CRISTALERÍA ha desarrollado un software gratuito específico denominado Induver para
la definición del producto y espesor a emplear en cada caso.
Los materiales aislantes para esta aplicación, se presentan en forma de mantas o fieltros y en forma de
paneles flexibles o semirrígidos, eligiendo en cada caso el más idóneo de acuerdo con la temperatura de
trabajo y su mejor adaptabilidad para el montaje, en función de las características geométricas y dimen-
siones de los equipos.
Gama de productos estándar para esta aplicación:
Productos ISOVER
• Paneles: PI-156 y PI-256.
• Mantas o fieltros: fieltro TELISOL
• Productos ROCLAINE
• Paneles: BX Spintex-613-40, BX Spintex-623-70, BX Spintex-643-100 y Spintex HP-353-144
• Mantas o fieltros: Spintex 322-G-70, Spintex 342-G-100 y Spintex 342-G-125
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Hay un elemento común que habría de tenerse en cuenta en todo tipo de montaje de aislamiento sobre
chapa metálica: La preparación de la superficie a aislar. Ésta ha de estar, en la medida de lo posible, libre
de humedades y de partículas sueltas provenientes del montaje (rebabas, restos de soldadura, tierra, etc.).
Si se tratara de superficies de acero inoxidable, es conveniente también hacer que se aplique previamen-
te un tratamiento anticorrosión adecuado, cuidando especialmente las bridas o zonas donde se prevea
una interrupción del aislamiento y haya posibilidad de presencia de agua o humedades.
Se comentan a continuación los principales sistemas de montaje de las lanas minerales en las instalacio-
nes industriales.
Los tanques de almacenamiento se pueden aislar de diferentes maneras. Los sistemas más corrientes para
el aislamiento de las envolventes son:
a) Aislamiento con pernos
b) Aislamiento con aros distanciadores
Para el aislamiento de envolventes de tanques con pernos hay que realizar el replanteo y colocación ade-
cuado de los mismos.
Si la superficie de los tanques es metálica, los pernos se sujetan a la superficie del mismo mediante sol-
dadura (figura 1a), si la superficie es de hormigón habrá que utilizar los sistemas de fijación que se con-
sideren más adecuados para este tipo de material y características del tanque. (figura 1b).
Figura 1
La lana mineral se clavará en los mencionados pernos, colocando, si fuera necesario para asegurar el
contacto del aislamiento con el depósito, una arandela metálica a presión. La chapa ondulada de recu-
brimiento se clavará igualmente en dichos pernos, asegurándose por medio de una tuerca y contratuerca
y sus correspondientes arandelas. (Figura 1)
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AISLAMIENTO TÉRMICO 51
Las juntas verticales de la chapa de recubrimiento se solaparán una onda y las horizontales como míni-
mo cinco centímetros, siempre a favor de aguas. En aquellos sitios donde se prevea que vaya a combatir
mucho el viento es conveniente, o bien aumentar estos criterios mínimos o usar masillas o juntas estan-
cas adecuadas.
El sistema de aislamiento de envolvente de tanques con aros distanciadores solamente se diferencia del
anterior en que el soporte del aislamiento es una pletina metálica perimetral fijada a una patilla del
mismo material y de longitud igual al espesor del aislamiento.
Esta patilla se fija a la superficie del tanque
y se asegura por medio de un tornillo a la
envolvente, intercalando entre ambos ele-
mentos una pieza de cartón de lana cerá-
mica de espesor adecuado según la tempe-
ratura.
La lana mineral se alojará entre los aros dis-
tanciadores y se asegurará mediante alam-
bre galvanizado colocado en zigzag.
Finalmente se coloca la chapa ondulada de
recubrimiento sujeta a los distanciadores
por medio de tornillos autorroscantes con
su correspondiente arandelas de plástico o
teflón, según la temperatura de la superficie
del tanque. (Fig. 2)
El aislamiento del techo de los tanques se
realiza, en ambos casos, de forma muy
parecida.
Se deberán soldar inicialmente, en sentido
radial y en circunferencias concéntricas, Figura 2: Aislamiento de la pared de un tanque con aros distanciadores.
unos distanciadores fabricados con pletinas
metálicas de longitud igual al espesor del
aislamiento que se prevea colocar. Sobre los distanciadores se colocarán unas piezas en lana cerámica
para evitar el puente térmico, y sobre éstas se apoyará un perfil U que servirá de soporte de la chapa de
recubrimiento y dará al conjunto una resistencia al paso de personas. (Fig. 3)
La lana mineral se colocará entre los distanciadores, y el recubrimiento –siempre de chapa lisa- se ator-
nillará a los mencionados distanciadores.
Las juntas de las chapas de recubrimiento se bordonearán convenientemente y se sellarán con una masi-
lla adecuada para evitar la penetración del agua de la lluvia en el aislamiento.
3. AISLAMIENTO
TÉRMICO DE EQUIPOS
Aislamiento en forma de paneles se aplica preferentemente en equipos con superficies planas, o bien
superficies curvas de gran radio de curvatura.
Se sueldan al cerramiento varillas de acero convenientemente distanciadas.
Los paneles se "pinchan" en las varillas y coincidiendo con cada capa se colocan arandelas de retención
galvanizadas o "cobreadas". En función de las dimensiones del equipo y para superficies curvas, puede
asegurarse la fijación del aislamiento mediante un fleje provisto de sistema de tensado.
A partir de una temperatura superior a 200 º C, el aislamiento debe colocarse en dos o más capas, a
"cubrejuntas".
Aislamiento en forma de fieltros o mantas para equipos de pequeñas dimensiones especialmente con la
superficie curva, se colocan directamente uniendo los bordes de la malla metálica mediante "cosido" con
alambre de acero galvanizado o inoxidable (cuando se requiera).
Para equipos de mayores dimensiones, se sueldan al cerramiento varillas de acero distanciadas adecua-
damente, clavando en ellas las mantas y colocando arandelas de retención galvanizadas o "cobreadas",
coincidiendo con cada una de las capas.
A partir de una temperatura superior a 200 ºC, el aislamiento debe colocarse en dos o más capas, a
"cubrejuntas".
Para colocar el recubrimiento de protección exterior se sueldan pletinas en Z de acero (distanciadores) al
cerramiento del equipo, cuyas dimensiones y distribución dependerán del espesor de aislamiento previs-
to y solicitaciones mecánicas (viento).
A las pletinas se fijan llantas de acero, mediante tornillos auto-roscantes, o de rosca métrica con tuercas
auto-blocantes.
Entre las pletinas y llantas, se intercala una junta de material aislante rígido para reducir el "puente tér-
mico", especialmente para temperaturas superiores a 100 ºC. Un material aislante idóneo para esta apli-
cación, es el panel rígido de lana cerámica tipo Keranap en espesores de 3 a 9 mm, según la temperatu-
ra de trabajo del equipo.
Cuando por las características del equipo no puedan realizarse soldaduras, para la fijación del aisla-
miento y revestimiento, se colocan "collares" construidos con pletinas de acero al carbono o inoxidable,
con los extremos plegados y perforados para fijarlos y tensarlos, mediante tornillos de rosca métrica y
tuercas auto-blocantes. Los "collares" o "zunchos" incorporan mediante soldadura varillas preferiblemen-
te roscadas que atraviesan el material
aislante y, posteriormente se fijan las
llantas mediante doble tuerca y aran-
dela metálica, que permita intercalar
la junta aislante para reducir el "puen-
te térmico".
También puede incorporarse la junta
de material aislante, entre el cerra-
miento del equipo y el "collar" o "zun-
cho".
El revestimiento exterior de chapa de
aluminio, acero galvanizado o laca-
do, o inoxidable, se fija a las llantas
mediante tornillos auto-taladrantes.
Coincidiendo con las juntas, las cha-
pas se presentan "bordoneadas", para
evitar la penetración del agua de llu-
via al aislamiento.
En equipos con faldones, patas, etc.,
se deberá prolongar sobre éstos el ais-
lamiento en una longitud mínima de
cuatro veces el espesor requerido en
Figura 4: Aislamiento del registro de un tanque. cada caso.
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AISLAMIENTO TÉRMICO 53
Si se necesitaran aislar las puertas de inspección, registros, bocas de hombre, bridas ciegas, etc., se hará
del tipo desmontable, por medio de cajas metálicas divididas en dos o más partes, que incorporan el ais-
lamiento en su interior. Estas cajas se fijan con cierres rápidos de presión para facilitar su apertura en ope-
raciones de mantenimiento. (Fig. 4)
En la tabla 5 se indican los espesores aconsejables de aplicación utilizando productos ISOVER, en fun-
ción de las temperaturas de trabajo más usuales y del rendimiento óptimo del material aislante
Dichos productos pueden aplicarse a temperaturas superiores a las de los márgenes establecidos en la
Tabla, como se especifica en las fichas técnicas correspondientes.
ESPESOR MATERIAL AISLANTE
TEMPERATURA
AISLAMIENTO
DE TRABAJO EQUIPO (ºC) PANELES MANTAS
(mm)
100 70
PI-156
150 90
200 110 Telisol
250 120 PI-256
300 140
100 70
150 90 BX SP-613-40
200 110 SP 322-G-70
250 120
BX SP-632-70
300 140
350 160
400 180 BX SP-643-100 SP 342-G-100
450 200
500 220
SP HP-353-144 SP 342-G-125
550 240
En cualquier caso, el cálculo del espesor debe ser establecido cuidadosamente en función de determina-
dos parámetros, tales como el tipo de revestimiento, las temperaturas exteriores, las velocidades de los
vientos, etc.
Como se indicaba al inicio de este capítulo, SAINT GOBAIN CRISTALERÍA dispone de un software gra-
tuito, específico para el cálculo de los espesores con el nombre de Induver.
La valoración de las pérdidas globales es compleja y en todo caso depende de varios factores a destacar:
a) De la correcta instalación del material aislante (especialmente cuando se aplica en una sola capa,
debiendo cuidar las juntas entre paneles o mantas).
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Aislamiento térmico de tuberías (en general de sección circular) o conductos (sección cuadrada o rec-
tangular) para transporte de fluidos en estado líquido, gas o vapor.
Se corta la manta en una dimensión igual a "diámetro exterior tubería + doble del espesor de la manta" y
se coloca sobre la tubería, "cosiendo" los bordes de la manta por la malla, con alambre de acero dulce
galvanizado.
Para tuberías con un diámetro superior a 250 mm, debe reforzarse la fijación de la manta mediante laza-
das de alambre, o flejes de acero galvanizado con sistema de tensado.
A partir de una temperatura superior a 200 ºC, el aislamiento debe colocarse en dos o más capas, a
"cubrejuntas".
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AISLAMIENTO TÉRMICO 55
Para el revestimiento del aislamiento puede utilizarse chapa de aluminio de espesor según diámetro,
chapa galvanizada o lacada y chapa de acero inoxidable.
Para diámetros de hasta 500 ÷ 600 mm, la chapa de revestimiento se "ata" en las juntas longitudinales y
transversales, mediante tornillos de rosca chapa, presentándose los bordes de junta transversal y uno de
los bordes de junta longitudinal "bordoneados".
Para diámetros superiores, se fija una llanta de acero de 40 x 3 mm. tensada mediante tuercas auto-blo-
cantes intercalando una junta aislante con la tubería (fieltro de lana cerámica tipo Pyronap de 3 ÷ 6 mm
según temperatura de trabajo), que incorpora distanciadores en Z de 40 x 3 mm, soldados a la llanta.
Sobre los distanciadores se fija una llanta exterior de 40x3 mm, que sirve de soporte y fijación de la
chapa de revestimiento.
4.e. Bridas y
válvulas
Para el aislamiento
de bridas y válvulas,
se utiliza un encap-
sulado desmontable
dividido en dos mita-
des, construido con
chapa de aluminio
de 0,8 mm. y perfiles
en U de refuerzo de
acero galvanizado o
aluminio, revistién-
dolo por la cara inte-
rior con manta SP, la
cual se fija mediante
piezas en Z y pleti-
nas. (figura 8).
Figura 9: Aislamiento desmontable de una válvula
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En las juntas trasversales y longitudinales, así como en la junta con el calorifugado de la tubería, se inter-
cala un fieltro de lana cerámica tipo Pyronap. Ambas piezas del "encapsulado", se fijan mediante cuatro
cierres de presión. (figura 9)
4.f. Codos
Cuando se trate de tuberías aisladas con coquillas de lana mineral, los codos se calorifugarán cortando
las coquillas en segmentos ajustables y afianzando cada segmento mediante una lazada de alambre. (Fig.
10).
En el caso de tuberías
aisladas con mantas
de lana mineral se
debe realizar el aisla-
miento mediante pie-
zas debidamente cor-
tadas de las mantas
por medio de planti-
llas y fijando firme-
mente el conjunto
mediante el entrela-
zado de la malla de
la manta con los tra-
mos contiguos.
El recubrimiento
exterior se realizará
mediante segmentos
de chapa engatilla-
dos entre sí. Estos
segmentos se prefa-
bricarán en taller y se
Figura 10: Aislamiento de un codo con coquilla. montarán en obra.
En la tabla 11 se indican los espesores aconsejables de aplicación utilizando productos ISOVER, en fun-
ción de las temperaturas de trabajo más usuales, diámetro de la tubería y del rendimiento óptimo del
material aislante.
Dichos productos pueden aplicarse a temperaturas superiores a las de los márgenes establecidos en la
Tabla, como se especifica en las fichas técnicas correspondientes.
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AISLAMIENTO TÉRMICO 57
1” 30 30 40 40 50
1 1/2“ 30 30 40 50 60
2“ 30 40 40 50 60
2 1/2” 40 40 50 60 70
3” 40 50 50 60 70
4” 40 50 60 70 80
6” 50 60 70 80 90
8” 50 60 70 80 90
10” 60 70 80 90 90
12” 60 70 80 90 110
14” 60 70 80 100 110
16” 60 70 90 100 120
18" 60 80 90 100 120
20" 70 80 90 110 120
22" 70 80 100 110 130
24" 70 80 100 110 130
Figura 11: Espesores mínimos aconsejados para tuberías aisladas con productos de lana de vidrio ISOVER.
1” 30 30 40 40 50 60 60 70 80 90
1 1/2“ 30 30 40 50 60 60 70 70 80 90
2” 30 40 40 50 60 70 80 80 90 100
2 1/2“ 40 40 50 60 70 70 80 90 100 110
3” 40 50 50 60 70 70 80 90 110 120
4” 40 50 60 70 80 80 90 100 120 130
6” 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
8” 50 60 70 80 90 110 120 130 140 160
10” 60 70 80 90 90 110 120 130 150 170
12” 60 70 80 90 110 120 130 140 160 180
14” 60 70 80 100 110 120 140 150 170 180
16” 60 70 90 100 120 120 140 150 170 190
18” 60 80 90 100 120 130 140 160 170 190
20” 70 80 90 110 120 130 150 160 180 200
22” 70 80 100 110 130 140 150 170 180 200
24” 70 80 100 110 130 140 150 180 190 210
1. Tubería.
2. Coquilla Isover o coquilla Roclaine.
3. Lazada de alambre de acero dulce galvanizado, para
fijación coquillas. Dos lazadas por coquilla a una
distancia de los bordes de 200 mm,
aproximadamente.
4. Chapa de aluminio de 0,6 - 0,8 mm, remates en
juntas longitudinales y transversales «bordonadas».
5. Tornillo rosca-chapa «cosido» chapa revestimiento.
Distanciados a 100-150 mm.
1. Tubería.
2. Junta de fieltro de lana cerámica tipo Pyromat,
espesor 3-6 mm según temperatura fluido.
3. Llanta de 40*3 mm fijada mediante tornillo y tuerca
autoblocante.
4. Distanciador de 40*3 mm soldada a la llanta.
5. Manta Spintex en una o varias capas cosidos bordes
en juntas longitudinales y transversales, con alambre
de acero dulce galvanizado.
6. Llanta de 40*3 mm exterior, fijada a distanciadores
con tornillos autoroscantes de cabeza avellanada. La
llanta se tensa y fija en los extremos con tornillo y
tuerca autoblocante.
7. Chapa de aluminio de 0,8 mm remates en juntas
longitudinales y transversales «bordonadas».
8. Tornillos rosca-chapa, fijación chapa de revestimiento
y cosido en juntas. Distancia entre ejes de llantas a
1.000 mm.
AISLAMIENTO TÉRMICO 59
1. Tubería.
2. Junta de fieltro de lana cerámica tipo Pyromat,
espesor 3-6 mm según temperatura fluido.
3. Llanta de 40*3 mm fijada mediante tornillo y tuerca
autoblocante.
4. Distanciador de 40*3 mm soldada a la llanta.
5. Manta Spintex en una o varias capas cosidos bordes
en juntas longitudinales y transversales, con alambre
de acero dulce galvanizado.
6. Llanta de 40*3 mm exterior, fijada a distanciadores
con tornillos autoroscantes de cabeza avellanada. La
llanta se tensa y fija en los extremos con tornillo y
tuerca autoblocante.
7. Chapa de aluminio de 0,8 mm remates en juntas
longitudinales y transversales «bordonadas».
8. Tornillos rosca-chapa, fijación chapa de revestimiento
y cosido en juntas. Distancia entre ejes de llantas a
1.000 mm.
AISLAMIENTO EN CODOS
1. Tubería.
2. Coquilla Isover o coquilla Roclaine, o manta Telisol o
Spintex, en una o varias capas.
3. Coquilla o manta, cortadas en segmentos
(hexágonos), según curvatura tubería.
4. Lazada de alambre de acero dulce galvanizado
fijación segmentos de coquillas y refuerzo segmentos
de manta.
5. Chapa de aluminio de 0,6-0,8 mm cortada en
segmentos (hexágonos) según curvatura tubería,
«bordonada» en su perímetro.
6. Tornillos rosca-chapa para «cosido» chapa de
revestimiento (segmentos) en juntas longitudinales y
transversales.
1. Tubería.
2. Coquilla o manta capa o capas «interiores».
3. Anillo de chapa de aluminio, cubrición junta
dilatación en capas «interiores».
4. Fleje tensado sobre anillo de chapa y fijado a la
misma, con tornillos o remaches.
5. Coquilla o manta, capa exterior.
6. Chapa de aluminio revestimiento exterior bordonado.
7. Anillo chapa de aluminio «bordonada» en un
extremo cubrición junta dilatación en capa exterior.
8. Fleje tensado sobre chapa de revestimiento exterior.
9. Tornillos rosca chapa fijación anillo junta dilatación.
1. Soporte tubería.
2. Tubería.
3. Coquilla Isover o Roclaine o manta Telisol, o Spintex
en una o varias capas.
4. Chapa de aluminio de 0,6-0,8 mm remates en juntas
longitudinales y transversales «bordonados».
5. Coquilla Isover o Roclaine o mantas Telisol o Spintex,
una capa (aislamiento soporte).
6. Chapa de aluminio de 0,6-0,8 mm revestimiento
aislamiento soporte. Remate inferior bordonado a
90°.
7. Chapa de aluminio remate aislamiento en soporte
(corona).
8. Tornillos rosca chapa fijación y cosido chapa de
revestimiento en tuberías y soporte.
AISLAMIENTO TÉRMICO 61
TUBERÍAS DE ACOMPAÑAMIENTO
1. Tubería de calentamiento.
2. Tubería principal.
3. Malla electrosoldada de acero galvanizado o
inoxidable.
4. Manta Spintex.
5. Chapa de aluminio de 0,8 mm remates en juntas
longitudinales y transversales bordonadas.
6. Tornillos rosca chapa para «cosido» chapa
revestimiento distanciados a 100-150 mm.
7. Lazada de alambre de acero dulce galvanizado para
fijación manta Spintex.
1. Tubería.
2. Coquilla Isover o Roclaine o manta Telisol, o Spintex
en una o varias capas.
3. Chapa de aluminio de 0,6-0,8 mm remates en juntas
longitudinales y transversales «bordonados».
4. Tornillos rosca chapa «cosido» chapa revestimiento.
5. Chapa de espesor 0,8 mm construcción elemento
semicilíndrico para aislamiento de bridas
(encapsulado).
6. Manta Telisol o Spintex (una capa).
7. Pletina en Z de acero galvanizado o inoxidable, para
fijación manta o encapsulado.
8. Semicorona en U remate frontal encapsulado.
9. Cierre presión.
10. Tornillo rosca chapa o remache, para cosido
«corona» a elemento semicilíndrico (encapsulado).
11. Junta de fieltro de lana cerámica tipo Pyromat,
fijado con remaches.
1. Tubería.
2. Coquilla Isover o Roclaine o manta Telisol, o Spintex
en una o varias capas.
3. Chapa de aluminio de 0,6-0,8 mm remates en juntas
longitudinales y transversales «bordonados».
4. Chapa de aluminio de espesor 0,8 mm,
construcción elementos encapsulado.
5. Remate frontal de elementos «encapsulado», de
chapa de aluminio de 0,8 mm.
6. Manta Telisol, o Spintex (una capa).
7. Pieza en U de aluminio (remate lateral elementos,
«encapsulado»).
8. Junta de fieltro de lana cerámica tipo Pyromap,
fijado con remaches.
9. Cierre presión.
10. Cordón de lana cerámica, fijado con pegamento
específico.
AISLAMIENTO TÉRMICO 63
1. Pared equipo.
2. Llanta de acero galvanizado, soporte de la chapa de
revestimiento exterior.
3. Distanciador. Pletina en -L- de acero soldado a la
pared del equipo.
4. Manta «Roclaine» tipo Spintex 322-G-70, 342-G-100
o 342-G-125.
5. Tubuladoras.
6. Remate chapa aluminio, en tubuladora.
7. Varilla de acero de diámetro 3 mm soldada a la
pared del equipo, para fijación aislamiento.
8. Arandela de retención «cobreada».
9. Chapa de aluminio de espesor 0,8 mm «bordonada».
10. Chapa de aluminio «gajos» bordonada (protección
fondo equipo).
AISLAMIENTO TÉRMICO 65
AISLAMIENTO DE PARED
(MEDIA - ALTA TEMPERATURA)
1. Pared equipo.
2. Panel de lana cerámica rígido (junta)
tipo keranap de espesor 3-6 mm.
3. Armadura soporte (pletina de acero)
soldada a pared.
4. Distanciador (pletina en -L-) de acero.
5. Llanta de acero galvanizado de 50 x 3
mm, soporte chapa de revestimiento.
6. Tornillo rosca chapa, fijación chapa de
revestimiento.
7. Tornillo autorroscante de acero
inoxidable, cabeza alomada, fijación
llanta.
8. Chapa de aluminio de 0,8 mm
«borbonada».
9. Manta «Roclaine» tipo Spintex 322-G-
100 o
342-G-125.
10. Arandela de retención «cobreada».
11. Varilla de acero de diámetro 3 mm
soldada a la chapa del equipo, para
fijación aislamiento.
1. Techo tanque.
2. Distanciadores de sección 50 x 3
mm soporte revestimiento.
3. Paneles «Roclaine» tipo BX
Spintex 623-G-70 o
BX Spintex 643-100.
4. Llanta de acero galvanizado de
10 x 50 x 3 mm, soporte
revestimiento.
5. Banda o tira de panel rígido de
lana cerámica tipo keranap de
espesor 3 mm.
6. Caperuza de chapa de aluminio
de 0,5-0,8 mm.
7. Remache fijación caperuza.
8. Tornillo autotaladrante de acero
inoxidable, cabeza alomada con
arandela de estanqueidad.
9. Chapa de aluminio de 0,8 mm
(protección aislamiento).
10. Cordón de masilla de silicona.
1. Pared tanque.
2. Paneles «Roclaine» tipo BX Spintex
623-G-70 o
BX Spintex 643-100.
3. Distanciadores de sección 40 x 3 mm
soporte revestimiento.
4. Tornillo autotaladrante de acero
inoxidable, cabeza alomada con
arandela de estanqueidad.
5. Llanta de acero galvanizado de 50 x 3
mm, soporte revestimiento.
6. Banda o tira de panel rígido de lana
cerámica tipo keranap de espesor 3
mm.
7. Chapa de aluminio ondulada
(protección aislamiento).
8. Flejes de acero galvanizado de 20 x
0,5 mm soporte paneles aislantes.
1. Pared equipo.
2. Distanciador (pletina en -L- de acero) soldada a la
pared del equipo.
3. Manta o panel «Roclaine» tipo Spintex.
4. Llanta de acero galvanizada soporte chapa de
revestimiento del equipo y armadura.
5. Panel de lana cerámica rígido (junta) tipo Keranap de
espesor 3-6 mm.
6. Cordón de masilla de silicona.
7. Chapa de aluminio plegada en -Z- (remate superior
armadura).
8. Chapa de aluminio plegada en -L- (remate frontal
armadura).
9. Armadura de refuerzo del equipo.
10. Chapa de aluminio plegada en -Z- y bordonada
(remate inferior armadura).
11. Chapa de aluminio revestimiento equipo.
AISLAMIENTO TÉRMICO 67
1. Pared equipo.
2. Manta Spintex o Coquillas Roclaine (dos o
más capas).
3. Manta o panel «Roclaine» tipo Spintex.
4. Chapa de aluminio (revestimiento pared
equipo).
5. Corona de remate pared equipo - tubería de
chapa de aluminio bordonada.
6. Manta Spintex o Coquilla Roclaine.
7. Tubería.
8. Chapa de aluminio (revestimiento tubería).
03
Aislamiento
de edificios industriales
Cubierta inclinada constituida por dos hojas de chapa perfilada o grecada, entre las cuales se sitúa un
aislamiento constituido por una manta de lana de vidrio ISOVER tipo IBR, IBR Velo o IBR Aluminio.
Solución válida para cerramientos de cubierta en edificios industriales, situados en cualquiera de las
zonas climáticas contempladas en la Norma Básica de Edificación - Condiciones Térmicas (NBE - CT-
79).
La hoja interior del sándwich se fija a la estructura, colocando sobre ella unos perfiles omegas o en Z
transversales. Sobre estos perfiles se coloca la manta aislante y sobre ésta la chapa de acabado de espesor
generalmente comprendido entre 0,6 y 1 mm.
Las omegas comprimen el aislamiento sobre la chapa exterior, reduciéndose de esta manera el puente
térmico. La fijación mecánica del sándwich se realiza mediante tornillos auto roscantes o auto
taladrantes que incorporan arandelas de estanqueidad.
Los mantas IBR, IBR Velo e IBR Aluminio se apoyan sobre la chapa interior cubriendo las Omegas, con
el revestimiento situado hacia abajo -cara caliente para el periodo de invierno-, que actuará como
barrera de vapor.
La manta IBR se presenta revestida por una de sus caras con un soporte de papel kraft , la manta IBR Velo
con un velo de fibra de vidrio y la manta IBR Aluminio con un soporte de papel kraft-aluminio. Los
soportes de kraft y kraft-aluminio se fijan a la manta con oxiasfalto.
En los montajes de cerramientos verticales, además de esta flexibilidad para adaptarse a los refuerzos
interiores del sándwich, se requiere que el producto aislante tenga una determinada resistencia a la
tracción, al objeto de que no se produzcan descuelgues que, aunque inusuales, conviene tener en
cuenta.
Para esta aplicación puede utilizarse la manta de lana de vidrio IBR Velo, que incorpora un velo de fibra
de vidrio textil reforzado por una de sus caras, el cual asegura la integridad del producto colocado
verticalmente.
Recientemente se ha desarrollado el producto en lana de vidrio denominado HIBRID, en el cual se ha
sintetizado la experiencia y las necesidades del mercado. La lámina de poliéster que incorpora esta
manta por una de sus caras, además de constituir una muy eficaz barrera de vapor, elimina de manera
total, los eventuales problemas de descuelgues en montajes verticales (figura 1).
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DETALLE DE LA VENTANA
1 Babero de protección.
2 Cerramiento exterior de chapa trapezoidal.
3 Aislamiento térmico de fachada fieltro Isover tipo
Hibrid.
4 Cerramiento interior de chapa de acero prelacada,
fijado al elemento estructural con tornillos
autorroscantes.
La resistencia térmica (R), es la que se opone al paso del calor y es el sumatorio de cada una de
resistencias térmicas de las diferentes capas que constituyen el cerramiento.
La resistencia térmica de un material aislante plano es el resultado de dividir el espesor del producto y
su coeficiente de conductividad.
El coeficiente de transmisión térmica del cerramiento, es la inversa de la resistencia térmica total (RT) del
mismo.
Las resistencias superficiales, se obtienen de la Tabla 2.1 del Anexo 2 de la NBE-CT-79.
RESISTENCIA COEFICIENTE
ANC
TÉRMICA DE TRANSMISIÓN
FIELTRO IBR
FIELTRO IBR
ALUMINIO W/m · °C
ESPESOR mm
ESPESOR mm
0,76
— 55
omegas de 50 mm
0,59
80 —
omegas de 70 mm
0,50
100 —
omegas de 90 mm
MASA AISLAMIENTO
ESPESOR-AISLAMIENTO
AISLAMIENTO DEL CERRAMIENTO A RUIDO AÉREO
IBR-Aluminio 55 12,5 ≥ 38
IBR 80 12,5 ≥ 40
IBR 100 12,5 ≥ 42
En el caso de utilizar como aislante un material de síntesis de poro cerrado, tal cual el poliestireno
expandido, extrusionado o poliuretano, el resultado acústico será pobre debido a la reducida absorción
acústica y a la elevada rigidez de estos materiales.
Por el contrario, la utilización de aislamientos térmicos de lanas de vidrio permite una mejora notable
en el valor del aislamiento acústico.
En la figura 4 puede observarse los resultados de aislamiento acústico de dos paneles sándwich con los
elementos de chapa iguales (chapas de 1 mm de espesor), pero con almas de lana de vidrio (16 kg/m3)
y de poliuretano (30 kg/m3), respectivamente. En este caso, el aislamiento acústico obtenido con
sándwich aislado con poliuretano es muy reducido por debajo de la frecuencia crítica de la chapa,
debido, tal cual ha quedado anteriormente dicho, a la elevada rigidez de las espumas, lo que supone un
aislamiento global notablemente inferior al obtenido con el aislante absorbente.
Bandeja metálica
perforada
(1) (2)
Puede incrementarse el valor del aislamiento acústico de un panel sándwich in situ con la chapa interior
perforada, introduciendo una barrera de vapor en la cara caliente del aislante (cara interna).
Esta barrera equivale a reducir el efecto de las perforaciones, aunque no lo suficiente como para sustituir
a la chapa lisa, debido a su menor masa superficial. Lógicamente, de esta manera también se reduce el
valor del coeficiente de absorción del cerramiento (figura 6).
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Bandeja metálica
perforada
(1) (2)
Las mejores prestaciones posibles resultarán de aumentar la absorción acústica de la nave mediante
techos acústicos o bafles suspendidos que tienen esa función, manteniendo el cerramiento sin
perforaciones.
De una manera general, para aumentar los valores de aislamiento acústico de estos sistemas de sándwich
in situ, las soluciones pasan por el incremento de las masas, es decir, el espesor de las chapas, o lo que
es más habitual, aumentar el espesor del sándwich, lo que permite una mejora también del aislamiento
térmico, reduciendo costes de energía térmica.
• Láminas exteriores
Normalmente constituidas por chapas de acero tratadas adecuadamente y con acabados y proteccio-
nes muy diversas, pueden ser también de otros materiales, tales cuales el aluminio o el cobre.
El espesor de la lámina perfilada exterior oscila entre 0,5 y 0,8 mm, de acuerdo con las especificacio-
nes o el medio, y de 0,5 a 0,6 mm es de la chapa interior, igualmente perfilada.
• Acabados
Los factores climatológicos y medioambientales en general condicionan el tipo de acabado. Las cha-
pas de acero galvanizado de los paneles sándwich pueden recubrirse con diferentes compuestos:
— Poliéster
Pintura aplicada en una línea de coal-coating a partir de resinas de poliéster, pigmentos, sílice y
disolventes, formando una capa de 25 micras. Esta protección proporciona una total resistencia a
la corrosión y una excelente relación calidad-precio.
— Resinas
Recubrimiento a partir de resinas de fluoruro de carbono, fabricado por polimerización de monó-
meros de fluoruro de vinilideno. El espesor aplicado es de 40-70 micras.
Este acabado es idóneo para ambientes muy corrosivos, y es muy recomendable en situaciones de
alta exigencia estética.
— Láminas plásticas
Aplicación por la cara exterior de una pintura de policloruro de vinilo, de espesor de 100-200
micras. Esta solución es aconsejable para ambientes corrosivos en general, especialmente para
zonas marítimas. Esta lámina confiere al producto una gran resistencia a los agentes químicos y
permitiendo una gran flexibilidad.
Como decíamos al inicio, los paneles sándwich aportan al proyecto sus mejores características, tanto en
el proceso de construcción, como posteriormente de cara a la habitabilidad. Las principales ventajas a
destacar son:
— Facilidad de montaje
La sencillez de montaje de los paneles sándwich con núcleo de lana mineral es el resultado de un
cuidadoso y profundo estudio de los sistemas que intervienen en el proceso, en unión de alguno de
los sistemas de fijación existentes en el mercado. La afortunada unión de estas técnicas hace que
esta solución ofrezca un montaje más rápido que cualquier otra solución de cerramientos.
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Los paneles sándwich pueden fabricarse en infinidad de formatos y en longitudes que pueden lle-
gar hasta catorce metros, por lo que aportan una solidez y homogeneidad en una gran superficie,
circunstancia muy difícil de obtener con sistemas tradicionales in situ.
— Ecológicos
El balance ecológico de un sistema se mide por el resultado de sumar a las unidades energéticas
usadas para la fabricación de una elemento las que ahorra en su puesta en obra, referido a otro sis-
tema comparable. En el caso de los paneles sándwich con núcleo de lana mineral a cada unidad
energética consumida se le contrapone 25 unidades de ahorro en su colocación.
— Estanqueidad
Los paneles sándwich, tanto en las superficies de sus láminas como en sus uniones, son estancos al
agua y al aire.
La lana mineral usada en la fabricación de los paneles sándwich no sufre contracciones ni dilata-
ciones por efecto de la temperatura ni es hidrófuga y, consecuentemente, no absorbe ni retiene la
humedad del ambiente.
— Acústica
La elasticidad de las lanas minerales y su estructura abierta dota a los paneles sándwich de una alta
capacidad para absorber la energía que produce el ruido, y evitar el efecto de acoplamiento de
ondas estacionarias entre capas.
Esta característica los diferencia de los construidos con núcleos de aislantes rígidos, que transmiten
con toda su integridad a través de él la energía acústica incidente en cualquiera de sus caras.
En aquellos casos en que se requiera un acondicionamiento acústico determinado pueden fabri-
carse paneles sándwich con su cara interna perforada. Las ondas sonoras penetran en el interior del
material aislante convirtiéndose en energía cinética y en calor, por lo que quedan absorbidas efi-
cientemente.
— Resistencia y estabilidad al fuego
Las lanas minerales son incombustibles.
Los paneles sándwich fabricados con lana mineral constituyen elementos con una gran resistencia
al fuego, por lo que, además de no propagar la llama, actúan como cortafuegos o retardadores en
caso de incendio.
Las lanas minerales permanecen inalterables hasta alcanzar muy altas temperaturas lo cual retarda
las deformaciones en caso de incendio. La estanqueidad del sistema queda así garantizada por el
montaje, evitando el avance rápido de las llamas.
— Productos homologados y fabricados en serie
Que garantiza una determinada composición ensayada y homologada y, consecuentemente, un
determinado resultado de manera independiente de las circunstancias del montaje.
— Salubridad
Las lanas minerales son elementos inorgánicos e inertes y no favorecen el crecimiento de microor-
ganismos ni insectos en su interior. Son imputrescibles y no constituyen aislamiento para roedores.
• Sistemas
Los paneles sándwich requieren una gran tecnología no sólo en su fabricación, precisa y muy tecnifi-
cada, sino en la solución de cada uno de los supuestos habituales o especiales con que nos podemos
encontrar en la construcción de un edificio de cualquier naturaleza.
A continuación, de una manera sintetizada pero muy gráfica, describimos distintas soluciones de mon-
tajes que se dan frecuentemente en el montaje de una nave industrial.
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1. Canalón doble aislamiento. 9. Panel cubierta aguas abajo. 17. Remate de esquina.
2. Correa de apoyo. 10. Panel de cubierta. 18. Remate de piñón.
3. Cubierta con precorte solapa. 11. Panel fachada. 19. Remate inferior de fachada.
4. Doble correa. 12. Pilar. 20. Tornillo fijación.
5. Junta cierre de canto. 13. Remache fijación remate. 21. Tornillo roscachapa.
6. Junta de cumbrera. 14. Remate cierre de canto. 22. Zócalo.
7. Junta PVC de estanqueidad. 15. Remate de cubierta interior.
8. LDR de relleno. 16. Remate de cubierta troquelado.
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Para el aislamiento de estos paneles se utilizan lamas de lana de roca ROCLAINE o de vidrio ISOVER en
el interior de las dos hojas, previamente giradas noventa grados al objeto de aprovechar la mayor
resistencia a la compresión y a la tracción transversal de los paneles.
Los nervios y grecas de los paneles se rellenan completamente en línea con el mismo producto aislante
de alta densidad, utilizando piezas trapezoidales de lana de roca o de vidrio añadidas automáticamente
durante el proceso.
La resistencia térmica global (R) que se obtiene con estos paneles sándwich prefabricados avalan su
utilización y es el origen del gran auge que están teniendo en el mercado de las edificaciones
industriales. (figura 8)
R
ESPESOR (mm) PESO PANELES kg/m2
(m2 · K)/W
50 16,7 1,449
80 21,1 2,222
100 24,0 2,703
Figura 8: Coeficiente de transmisión térmica de un panel sándwich prefabricado aislado con un panel de lana de roca
de 145 k/m3 de densidad.
Al igual que en todos los casos, es necesario distinguir claramente dos aspectos: la absorción acústica y
el aislamiento acústico.
El incremento de la absorción acústica de un panel sándwich se consigue perforando la chapa interna
un mínimo de un 22 % de su superficie.
Esta solución, aunque perjudica el valor del aislamiento acústico del panel, es muy útil en aquellos casos
en que es necesario reducir los valores sonoros internos o la reverberación en locales situados
generalmente en entornos no residenciales.
Los valores de absorción son muy elevados, a tenor de los espesores de lana mineral que suelen utilizarse
(figura 9)
ABSORCIÓN ACÚSTICA
ESPESOR (mm)
NRC αw αs (11 Khz)
50 0,85 0,85 0,90
Los valores de aislamiento acústico que se obtienen con los paneles sándwich aislados con lana mineral
son ciertamente importantes, tal como corresponde a este tipo de soluciones constructivas formadas por
dos hojas blandas a la flexión (ambas láminas de acero), con un alma interior de lana mineral
(absorbente acústico y amortiguador elástico, simultáneamente).
En la figura 10 se presentan los resultados de aislamiento acústico los sándwich aislados con panel de
lana de roca de densidad 145 k/m3 y espesores 50, 80 y 100 mm. Los resultados obtenidos en los
ensayos, demuestran que el aislamiento aumenta con el espesor de lana de roca.
AISLAMIENTO ACÚSTICO
ESPESOR (mm)
RA (dBA) RW (dB)
50 33 33,4
80 37 37,4
100 39,4 40,1
Figura 10: Aislamiento acústico de un panel sándwich prefabricado con lana de roca de 145 k/m3.
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La doble lámina metálica de los cerramientos sándwich, el alma de lana de roca de alta densidad y los
grandes formatos de estos paneles hacen que sus características de resistencia y estabilidad al fuego
alcancen cotas muy elevadas e impensables para otros tipos de paneles sándwich con aislamientos de
síntesis.
En la figura 19 se indican los valores RF y EF de un panel construido con un aislamiento de lana mineral
de 145 k/m3.
RF (minutos) EF (minutos)
ESPESOR (mm) RESITENCIA ESTABILIDAD
AL FUEGO AL FUEGO
50 30 60
80 60 90
100 120 120
Figura 19 RF y EF de un panel sándwich prefabricado con lana de roca ROCLAINE de 145 k/m3.
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La resistencia térmica (R), es la que se opone al paso del calor y es el sumatorio de cada una de
resistencias térmicas de las diferentes capas que constituyen el cerramiento.
La resistencia térmica de un material aislante plano es el resultado de dividir el espesor del producto y
su coeficiente de conductividad.
El coeficiente de transmisión térmica del cerramiento, es la inversa de la resistencia térmica total (RT) del
mismo.
Las resistencias superficiales, se obtienen de la Tabla 2.1 del Anexo 2 de la NBE-CT-79. (figura 12)
Para el PANEL CUBIERTA, el coeficiente de conductividad para una temperatura media de 10 º C, es de
0,037 W/m K.
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AISLAMIENTO COEFICIENTE
RESISTENCIA TÉRMICA
PANEL CUBIERTA DE TRANSMISION
m2 °C/W
ESPESOR (mm) W/m2 °C
40 1,27 0,53
50 1,54 0,47
60 1,81 0,41
80 2,35 0,34
El aislamiento a ruido aéreo normalizado (R), es el medido en Laboratorio siguiendo las prescripciones
de la norma UNE 74.040 y se representa en dBA (curva de ponderación A).
La mejora aportada por el material aislante, depende de la resistencia de flujo especifica (Rayl/cm), de
acuerdo con la experiencia aportada por los ensayos de Laboratorio.
En la tabla 2 se recogen las condiciones acústicas del cerramiento, para diferentes espesores de
aislamiento con panel CUBIERTA de densidad 150 Kg/m_ y para un espesor de la chapa perfilada de 0,9
mm. El espesor de la capa de gravilla es 5 cm. (figura 13)
40 26 108 38 45
50 28 110 38 46
60 29 111 39 48
80 32 113 40 48
Si se desea colocar el aislamiento en forma de falso techo debido, por ejemplo, a la necesidad de crear
un espacio (plenum) para situar instalaciones de aire acondicionado o porque se trate de una cubierta
soportada por cerchas, el montaje es igualmente simple, bien aprovechando estas cerchas o con perfiles
primarios fijados a aquellas y secundarios de separación (figura 15)
Los productos de lana de vidrio más comúnmente utilizados son los PANEL ALUMISOL, el PANEL DIN
y el PANEL PA, que se apoyan sobre una armadura auto-resistente constituida por perfiles de acero
galvanizado o lacado, en forma de H (primarios), en T invertida (secundarios) y en U (perfil de borde).
El PANEL ALUMISOL ofrece en su cara vista un revestimiento de aluminio-kraft. El PANEL DIN incorpora
un film de PVC y el PANEL PA incorpora en su cara vista una película elástica. Los tres paneles son
autoportantes.
Los tres productos, PANEL ALUMISOL, PANEL DIN y PANE PA disponen del Certificado de Concesión
del Derecho de Uso de la Marca AENOR.
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Es una solución idónea para cubiertas inclinadas de edificaciones industriales, situadas en cualquiera de
las zonas climáticas contempladas en la Norma Básica de Edificación - Condiciones Térmicas (NBE - CT-
79).
La armadura se suspende de las correas de cubierta, mediante clips de fijación rápida o grapas metálicas
fijadas a las alas de las mismas, varillas roscadas y pieza de cuelgue de los primarios.
Debe preverse la adecuada ventilación del espacio situado entre el falso techo y la cubierta. Para ello se
facilita la entrada de aire mediante aberturas practicadas bajo el alero, y la salida se facilita elevando las
piezas de remate en la cumbrera. La ventilación puede favorecerse colocando en los faldones o
cumbrera, aireadores estáticos
La resistencia térmica (R), es la que se opone al paso del calor y es el sumatorio de cada una de
resistencias térmicas de las diferentes capas que constituyen el cerramiento.
La resistencia térmica de un material aislante plano es el resultado de dividir el espesor del producto y
su coeficiente de conductividad.
El coeficiente de transmisión térmica del cerramiento, es la inversa de la resistencia térmica total (RT) del
mismo.
Las resistencias superficiales, se obtienen de la Tabla 2.1 del Anexo 2 de la NBE-CT-79.
La resistencia térmica del material aislante, se obtiene partiendo de la conductividad térmica del mismo
definido por la Marca AENOR o por el etiquetado CE y del espesor correspondiente.
Para los paneles ALUMISOL, DIN y PA, el coeficiente de conductividad para una temperatura media de
10 º C, es de 0,034 W/m K.
En la figura 16, se recogen las condiciones térmicas del cerramiento de techo-cubierta, para los tipos de
panel autoportante considerados y en función del espesor.
COEFICIENTE
RESISTENCIA TÉRMICA
AISLAMIENTO DE TRANSMISIÓN.
DEL TECHO
CUBIERTA METÁLICA
— 40 0,98 0,81
— 40 1,00 0,79
— 50 1,19 0,69
50 — 1,23 0,67
Figura 16: Resistencia térmica y coeficiente de transmisión de una cubierta con aislamiento en falso techo.
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Las cualidades de aislamiento acústico de una cubierta simple con aislamiento por el interior vienen
dadas por la naturaleza de la chapa, que es un elemento que tiene unas determinadas características y
principalmente por las del aislamiento.
Las chapas de acabado, con espesores normales < 1 mm (0,63 y 0,75 mm normalmente), no pueden
alcanzar por sí mismas valores importantes de aislamiento acústico, a pesar de tener frecuencias críticas
elevadas. (12.000 ÷ 15.000 Hz)
El aislamiento a ruido aéreo normalizado (R), es el medido en Laboratorio siguiendo las prescripciones
de la norma UNE 74.040 y se representa en dBA (curva de ponderación A).
El aislamiento a ruido aéreo puede obtenerse también aplicando el valor de la masa superficial (Ley de
masa experimental), en las ecuaciones [1] y [2] del Apartado 3.2 del Anexo 3 de la NBE-CA-88.
En la figura 17 se recogen las condiciones acústicas del cerramiento, para los materiales aislantes
considerados y para un espesor de la chapa perfilada de 0,8 mm.
AISLAMIENTO AISLAMIENTO
MASA DEL CERRAMIENTO
ALUMISOL, DIN o PA A RUIDO AÉREO
kg/m2 (1)
ESPESOR (mm) dBA
40 10,0 ≥ 28
50 10,5 ≥ 28
Los productos aislantes de lana mineral (PANEL ALUMISOL, PANEL DIN y PANEL PA) tienen además
importantes características como absorbentes acústicos, las cuales adquiere especial relevancia en
aquellas edificaciones donde el proceso que se realiza en su interior precisa de una corrección del nivel
sonoro.
De esta manera, con la utilización de estos paneles de lana mineral pueden lograrse, al mismo tiempo,
dos objetivos importantes: aislar térmicamente y acondicionar acústicamente una edificación industrial.
La figura 18 recoge los valores de absorción acústica de los anteriormente citados paneles.
PRODUCTOS FRECUENCIA Hz 125 250 500 1.000 2.000 4.000
Una característica singular de los cerramientos aislados con lanas de vidrio es no-inflamabilidad. Esta
característica por si sola debería ser suficiente como para que el criterio de elección del aislamiento en
una edificación industrial no suscitara ninguna duda sobre el material aislante a utilizar.
En un incendio no solamente tiene importancia la no-inflamabilidad de los productos, sino también su
capacidad de soportar durante el mayor tiempo posible los efectos de las temperaturas muy elevadas que
se producen (por encima de los 1.000 º C), retrasar la extensión del mismo y, lo que es también muy
importante, evitar la emisión de humos tóxicos.
Ningún producto de síntesis (poliuretano o poliestireno) es capaz de cumplir estos requerimientos
mínimos exigidos. Sólo las lanas minerales, tales como la de vidrio, lo hacen en su totalidad y con la
eficiencia requerida.
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04
Aislamiento y
acondicionamiento
acústico
Una determinación simple: «Se entiende por sonido una variación de la presión ambiental que se propa-
ga en forma de ondas».
Más científicamente se puede definir: «El sonido es un fenómeno vibratorio que, a partir de una pertur-
bación inicial del medio elástico donde se produce, se propaga, en ese medio, bajo la forma de una
variación periódica de presión».
PRESIÓN ACÚSTICA
No toda variación periódica de la presión ambiental es perceptible como sonido. Posteriormente vere-
mos dentro de qué límites se encuentra esta percepción.
Esta variación de la presión ambiental es lo que se denomina presión acústica (p).
Normalmente, esta variación es débil. Para su medida se utilizan magnitudes más cómodas que el kg/cm2
o «bar». Se usa generalmente el microbar (µbar), que es la millonésima parte del bar (1 µbar=10-6 bar), o
el pascal (Pa) (1 Pa=1 N/m2=10 µbar).
PERÍODO Y FRECUENCIA
Si representamos gráficamente una oscilación cualquiera (ver figura 1), se llama período (T) al tiempo
que se tarda en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s).
La frecuencia (f) es el número de ciclos que se realizan en un segundo. Es, por tanto, la inversa del perí-
odo:
1
f=
T
Se mide en ciclos por segundo (cps), que se denomina normalmente hercios (Hz).
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Fig. 1.
La velocidad de propagación (c) del sonido es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras. Tiene
la dirección perpendicular a la superficie vibrante bajo forma de ondas. Dentro de unos grandes límites,
esta velocidad es independiente de la magnitud de la presión acústica.
Depende de las condiciones ambientales (presión y temperatura) y, fundamentalmente, del medio donde
se propaga, llamado «campo acústico».
Para un ambiente normal (P=1 atm T=20 °C), damos, a título de ejemplo, la tabla siguiente para algunos
elementos:
AIRE = 340 m/seg.
AGUA = 1.460 m/seg.
MADERA = 1.000 a 5.000 m/seg.
CEMENTO = 4.000 m/seg.
ACERO, HIERRO = 4.700 a 5.100 m/seg.
VIDRIO = 5.000 a 6.000 m/seg.
PLOMO = 1.320 m/seg.
CAUCHO = 40 a 150 m/seg.
LONGITUD DE ONDA
La distancia que recorre una onda sonora en el tiempo de un período es lo que se llama longitud de onda
(λ).
Por tanto, esta longitud de onda dependerá de la velocidad de propagación (c) y del período (T), o su
inversa, la frecuencia (f).
c=f·λ
c
λ = cT =
f
IMPEDANCIA ACÚSTICA
Cada medio, sólido, líquido o gaseoso, ofrece una facilidad más o menos grande para la propagación del
sonido. Por analogía con la corriente eléctrica, se dice que el medio posee una impedancia acústica (Z).
La impedancia se define como el cociente entre la presión acústica (P) y la velocidad propia del movi-
miento vibratorio definida antes como velocidad del sonido (v). Es decir:
P
Z=
v
Z=·c
TABLA 1
IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA
SUSTANCIA
g/(s · cm2) (Pa · s)/m
SÓLIDOS
Hierro fundido 270 · 104 270 · 105
Hierro forjado 400 · 104 400 · 105
Cinc 240 · 104 240 · 105
Acero 390 · 104 390 · 105
Granito 162 · 104 162 · 105
Mármol 99 · 104 99 · 105
LÍQUIDOS
Agua (13 °C) 144 · 103 144 · 104
Agua salada 155 · 103 155 · 104
GASES
Aire a 0 °C 42,7 427
Aire a 20 °C 41,4 414
Vapor de agua 23,5 235
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El oído percibe las variaciones de presión en forma de sonido cuando su periodicidad está entre las 16 y
16.000 variaciones por segundo (de 20 a 20.000 según otras teorías); es decir, cuando su frecuencia está
entre 16 y 16.000 Hz (o 20 a 20.000 Hz).
Esta banda de frecuencias audibles se descompone generalmente en tres regiones: frecuencias graves,
medias y agudas.
LABERINTO
NERVIO AUDITIVO
CONDUC TO VENTANA
AUDITIVO REDONDA
EXTERNO
TIMPANO TROMPA DE EUSTAQUIO
ESQUEMA
DEL
OIDO
OIDO
OIDO EXTERNO MEDIO OIDO INTERNO
FLUIDO
AIRE
AIRE
Fig. 2.
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— El oído externo, que fundamentalmente tiene una misión de conducción, pero escasa de percepción.
— El oído medio, que arranca en la membrana del tímpano, que es la que recoge las variaciones de pre-
sión. Estas son transmitidas por un sistema de huesecillos (martillo, yunque y estribo), que actúan
como una sucesión de palancas y que constituyen un amplificador (de 55 a 60 veces).
— El oído interno, con apariencia de caracol, está relleno de un líquido (líquido linfático), que es el que
transmite finalmente las variaciones de presión al auténtico órgano receptor que es la membrana
basal.
En la membrana basal están las células nerviosas (unas 25.000), son de distinta longitud (similitud con las
cuerdas del piano), y según las zonas, recogen los distintos tonos.
También y debido al gran número de células, se hace un análisis de la intensidad, aunque el análisis más
fino se realiza, ya, en el cerebro, al que llega esta señal mediante el nervio acústico.
04.02.02. INTENSIDAD
Las dos sensaciones fundamentales que nos da el oído, como hemos visto, son el tono y la intensidad.
El tono se puede determinar fácil y objetivamente midiendo la frecuencia.
La intensidad es una magnitud, en parte, subjetiva. Está relacionada con la presión sonora, que es objeti-
vamente medible; sin embargo, dos sonidos de igual presión sonora y de distinta frecuencia no producen
la misma sensación de intensidad. Se define como la energía por unidad de superficie y se mide en
W/m2.
Para que el oído comience a percibir un sonido, la presión acústica debe ser, al menos, de 2 · 10-4 µbar.
Esto es lo que se denomina Umbral Auditivo.
Cuando la presión acústica supera los 103 µbar, el oído puede sufrir lesiones irreversibles. Esto es lo que
se denomina Umbral Doloroso.
En la escala de intensidades, el umbral auditivo es 10-12 W/m2 y el umbral doloroso es 25 W/m2.
Para ver cómo percibe nuestro oído, nos remitimos a la ley de Weber-Fechner: «Nuestras impresiones
sonoras varían según una progresión aritmética, cuando las excitaciones físicas que las causan varían
según una progresión geométrica». Es decir, que si la excitación varía de 10 a 100, nuestra impresión
sonora varía de 1 a 2.
Para simplificar los cálculos y por lo dicho en el párrafo anterior, se recurre a un proceso matemático
donde representamos las medidas acústicas en escala logarítmica.
La forma de establecer la medida del nivel sonoro producido por una presión acústica P, se realiza
mediante la fórmula:
P
L = 20 log dB
Po
I
L = 10 log dB
Io
2. Si un instrumento musical produce 70 dB, dos instrumentos iguales no producirán el doble de deci-
belios, aunque se produzca el doble de intensidad. Veámoslo:
I I
70 = 10 log = 10 log = 10 (log I – log 10–12);
Io 10–12
2 · 10–5
L = 10 log = 10 log (2 · 10–5 · 1012) = 10 log (2 · 107) =
10–12
04.02.03. SONORIDAD
Sensibilidad auditiva
Como dijimos en el apartado anterior, el oído humano no es igual de sensible a todas las frecuencias.
Fletcher y Munson estudiaron la variación de la sensibilidad del oído con la presión sonora (o, lo que es
lo mismo, con el nivel acústico) y resumieron su estudio en unas curvas que dan esta variación de sensi-
bilidad en función de la frecuencia (ver fig. 3).
Fig. 3.
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Como se ve, la sensibilidad es máxima para 1.000 Hz, es algo menor para frecuencias mayores, y dismi-
nuye mucho para bajas frecuencias. Este efecto de sensibilidad depende de las personas y de la edad, la
agudeza auditiva disminuye con la edad para frecuencias superiores a los 5.000 Hz.
Efecto de enmascaramiento
La sensibilidad del oído humano que hemos visto para tonos puros no es igual en el caso de sonidos y
ruidos compuestos de varios tonos. Esto es lo que se conoce como «efecto de enmascaramiento».
Este fenómeno tiene mucha importancia en la vida cotidiana, y su efecto puede ser ventajoso o pertur-
bador. Por ejemplo, a veces en una casa no se oyen los ruidos de la conversación o de la radio de los
vecinos, y no es debido a que los muros o forjados reduzcan tanto los ruidos como para que queden por
debajo del umbral auditivo; sino que existe un ruido «enmascarante» que puede ser un ruido de tráfico o
de alguna actividad desplegada en la casa; cuando estos «ruidos de fondo» desaparecen, por ejemplo
por la noche, se perciben los ruidos perturbadores que antes eran inaudibles.
04.02.04. MOLESTIA
El ruido, por sus efectos fisiológicos, puede ser una fuente de molestia. La aparición repentina de un
ruido inhabitual lleva consigo una modificación de la actividad fisiológica: crecimiento del ritmo cardía-
co, modificación del ritmo respiratorio, variación de la presión arterial, ...
Desgraciadamente, la perturbación de un ruido que se debe considerar como molesto no está influen-
ciada solamente por las leyes fisiológicas de la sensibilidad sonora, sino también por la disposición sico-
lógica, subjetiva y muy variable con el tiempo de cada observador en particular.
Intentamos definir el concepto de ruido:
Para mucha gente, el ruido no es ni más ni menos que el sonido que producen los demás. Una definición
más técnica puede ser: «El ruido es una señal acústica que no muestra claramente ningún tono definido»,
o «El ruido es una variación de la presión acústica que puede ir acompañada o no de algunos sonidos
más o menos musicales».
El concepto de molestia, al que se empareja «in mente» el concepto de ruido, al igual que la intensidad,
es un concepto indefinido. Se puede descomponer en una parte estadística, y por ello medible (molestia
objetiva); y una segunda parte que no se puede someter básicamente a ninguna medida (molestia subje-
tiva).
La parte medible se apoya fundamentalmente en la impresión de que las frecuencias altas son más
molestas que las bajas, como ya vimos antes.
El decibelio A
Debido a la subjetividad, es difícil obtener con un solo valor una medida del nivel acústico; es decir, un
valor objetivizado que se aproxima lo más posible a la percepción del oído.
Uno de los sistemas empleados para definir con un solo valor el nivel de presión acústica es el decibelio
A [dBA]. Esta medida está basada en las curvas antes vistas de Fletcher y Mounson sobre la sensibilidad
del oído en función de la frecuencia. Se obtiene mediante la media ponderada entre el espectro del ruido
y la curva siguiente, que se conoce como curva de ponderación A.
La medida en dBA se acepta como la valoración simple más aproximada a la sensación producida por
música, palabra y ruidos comunitarios más generales, incluidos los de tráfico y electrodomésticos, y
siempre que no se trate de ruidos con tonos predominantes.
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Esta curva está tomada de la norma UNE 21.314, y se utiliza para compensar las diferencias de sensibili-
dad que el oído humano tiene para las distintas frecuencias dentro del campo auditivo.
En la siguiente tabla se especifican los valores que toma la curva de ponderación A para un margen de
frecuencias común en la realidad.
Frecuencia 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800
en Hz
Ponderación –19,1 –16,1 –13,4 –10,9 –8,6 –6,6 –4,8 –3,2 –1,0 –0,8
en dBA
04.02.05. VIBRACIONES
Se entiende, en general, por sensación de vibración, la sensación de excitación vibrátil que se produce
por contacto directo del cuerpo humano con un cuerpo sólido que vibra.
Como no existe un órgano determinado que perciba este tipo de vibración, no es posible una separación
clara entre sonido y sensación de vibración, a menos que limitemos la expresión de vibración a las vibra-
ciones por debajo de 16 Hz (o 20 Hz); es decir, los infrasonidos que no se pueden percibir como sonido.
Sin embargo, esta limitación no es razonable ni en sentido físico ni en sentido fisiológico, ya que el oído
puede percibir los sonidos que alcanzan y excitan la membrana del tímpano, así como las vibraciones de
los huesos del cráneo que excitan directamente al oído interno (audición por conducción ósea, audífo-
nos). También, las células sensoriales de la piel pueden sentir las vibraciones y, en el caso de ser fuertes,
pueden abarcar todo el cuerpo y extender esta sensación a los órganos internos, fundamentalmente a los
pulmones y estómago, ya que las bolsas de aire que contienen dichos órganos hacen las veces de ampli-
ficador de vibraciones.
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Normalmente se entiende como sonido solamente el que se propaga en gases, especialmente en el aire.
Evidentemente, también es posible la propagación de sonidos en los líquidos y en los sólidos.
Como la propagación en gases y en líquidos obedece a las mismas leyes físicas, se pueden estudiar con-
juntamente, y luego, por separado, la propagación en sólidos.
a) En gases y líquidos
Aquí, la propagación del sonido no puede ser objeto de tensiones transversales, y las ondas sonoras son
ondas de densidad con movimiento longitudinal. Esta propagación se puede caracterizar con dos magni-
tudes: la presión sonora, p, (contracciones y dilataciones de volumen: variación de densidad), y la velo-
cidad del sonido, c (movimiento).
Estas ondas longitudinales se propagan fundamentalmente de dos formas:
— Ondas planas progresivas (pistón indeformable).
Fuente próxima
b) En sólidos
En este caso, además de las ondas longitudinales, el sonido también se puede propagar mediante ondas
transversales. La propagación mediante unos tipos u otros de ondas depende, en parte, de la geometría
del cuerpo sólido considerado.
Existen varios tipos de ondas según tengan componente longitudinal, transversal o ambos.
— Longitudinales: Ondas de densidad.
— Transversales: Ondas transversales y ondas de torsión.
— Longitudinales-transversales: Ondas de alargamiento, ondas superficiales o de Rayleigh y ondas de
flexión.
Las más importantes desde el punto de vista de aislamiento acústico son las ondas de flexión. La particula-
ridad de este tipo de ondas es que su velocidad de propagación «c», al contrario que en los otros tipos de
ondas, no es constante, sino que es proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia (c= ω 4
B/M, donde
M=masa superficial; B=rigidez a la flexión). Con este tipo de ondas, se produce una dispersión espacio-
temporal de las diversas longitudes de onda a su paso por el sólido; es decir, que en la propagación de
un impulso con un amplio espectro de frecuencias llegan primero las altas frecuencias a un punto aleja-
do del sólido.
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Fig. 4.
En la figura anterior aparecen dos medios 1 y 2 cuyas impedancias son, respectivamente, Z1 y Z2. Consi-
deramos una onda incidente «i» que va del medio 1 al 2. Al llegar al límite, parte de la energía sonora se
refleja mediante una onda reflejada «r», y otra parte se transmite al medio 2 mediante una onda transmi-
tida «t».
Se define:
Pt 2Z2
Factor (o coeficiente) de transmisión t = =
Pi Z1 + Z2
Pr Z2 – Z1
Factor (o coeficiente) de reflexión r = =
Pi Z1 + Z2
Esta última ecuación nos indica que cuanto mayor sea la diferencia entre Z1 y Z2, la reflexión será mayor
y, por tanto, existirá una elevada amortiguación del sonido. Por ejemplo: si Z1 es pequeño, como en el
caso del aire, se elegirá para una buena amortiguación un Z2 grande; por el contrario, si Z1 es grande,
como en el caso del agua y de los sólidos, se elegirá una materia de impedancia Z2 pequeña.
Grado de absorción
Generalmente, en lugar del factor de reflexión r se emplea el grado de absorción (α), que se define como
la fracción de energía de onda incidente que no es reflejada. Como vimos en 2.2, la energía es propor-
cional al cuadrado de la presión sonora; entonces podemos escribir:
α = 1 – r2
Para hacerse una idea, veamos un ejemplo: el grado de absorción de paredes sin revestir, empleando
materiales de construcción usuales, es, en general, menor del 5% (α<0,05) (imaginarse una habitación
vacía). Además, si tenemos presente que con un grado de absorción del 10% (α=0,1) son necesarias más
de 20 reflexiones para que la energía de una señal sonora se reduzca en unos 10 dB; es decir, a una déci-
ma parte, está claro que la naturaleza de las paredes juega un papel decisivo en la intensidad del interior
de un recinto.
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La propagación del sonido no se realiza nunca sin pérdidas, sino que está supeditada siempre a una
mayor o menor amortiguación; es decir, la presión o la velocidad disminuyen al aumentar la distancia al
foco sonoro.
Para esta amortiguación existen diferentes causas que dependen de las características del medio físico y
de la frecuencia del sonido.
— Amortiguación «clásica», que incluye:
— • Efecto de roce interno de las partículas excitadas por la vibración, condicionado a la viscosidad del
medio.
— • Efecto de la transmisión del calor generado por el roce de las partículas, dependiente de los coefi-
cientes de transmisión.
— Amortiguación por relajación molecular térmica, debido a las necesidades de energía para el retorno
a la posición de equilibrio de las partículas excitadas por las vibraciones. Esta amortiguación es com-
plementaria a la «clásica».
Por ser el aire el medio de propagación habitual, digamos que la amortiguación en dicho medio depen-
de de la frecuencia del sonido considerado, de la humedad relativa y de la temperatura. Los sonidos de
alta frecuencia son amortiguados en mayor medida que los de baja frecuencia. Por otra parte, la hume-
dad relativa influye de manera importante en la amortiguación. En la figura 5 puede verse cómo influye
la humedad relativa en la amortiguación y para diferentes frecuencias. El máximo de amortiguación se
obtiene para un aire muy seco.
También como se ha indicado, influye la temperatura en la amortiguación, disminuyendo ésta al aumen-
tar la temperatura para cualquier grado de humedad (especialmente a partir de –5 ºC para arriba).
AMORTIGUACIÓN (dB/m)
Fig. 5.
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Si consideramos una fuente de sonido en espacio libre, a medida que nos alejamos de la misma se pro-
duce una disminución de la presión sonora inversamente proporcional a la distancia. Pero este efecto no
debe considerarse en principio como una amortiguación del sonido en sí, sino más bien como una dis-
minución de la amplitud originada por la distribución de la energía en un volumen mayor.
La expresión general del nivel de presión sonora a una distancia r de la fuente, viene dada por:
φ
Lp = Lw + 10 log
4πr2
donde:
Lp - Nivel de presión acústica a distancia de la fuente (dB).
Lw - Nivel de potencia acústica de la fuente (dB).
r - Distancia de la fuente (m).
φ - Directividad de la fuente emisora, que depende del ángulo sólido de emisión. En la acústica arqui-
tectónica, se suele considerar fuente omnidireccional (φ=1).
Considerando una fuente puntual omnidireccional (radiación esférica), el nivel de presión a una distan-
cia de la fuente r viene determinado por la siguiente relación:
Lp = Lw – 10 log 4πr2
En la Fig. 7 se observa la representación gráfica de esta ecuación, que indica una caída de 6 dB cada vez
que se duplica la distancia a la fuente.
En un recinto o local cerrado, las ondas emitidas por una fuente determinada chocan con las superficies
que limitan el local, dando origen a ondas reflejadas, las cuales a su vez se reflejan nuevamente, repi-
tiéndose el fenómeno multitud de veces.
La presión acústica que existe en un punto determinado del recinto, después de haberse producido varias
reflexiones del sonido, es la resultante de las presiones de las ondas emitidas en distintos momentos y
que en el instante de la observación se cruzan en el punto considerado. Dicho de otro modo, la presión
en dicho punto es el resultado de la presión del campo directo (ondas que se han propagado desde la
fuente sin chocar) y del campo reverberado (ondas que han chocado una o varias veces contra las super-
ficies que limitan el local), como se indica en la Fig. 6.
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Fig. 6.
Por tanto, el nivel de presión acústica en un punto, depende en gran medida de la absorción acústica de
las superficies que limitan el local y que en definitiva definen la absorción global del mismo o área absor-
bente del local.
Considerando una fuente de propagación omnidireccional, el nivel de presión sonora en un punto viene
dado por la expresión:
Lp = Lw + 10 log
(
1
4πr2
+
4
A )
donde:
ST · αm α1 · S1 + α2 · S2 + … + αn · Sn
A= ; αm =
1 – αm S1 + S2 + … + Sn
y donde:
Lp - Nivel de presión en el punto considerado (dB).
Lw - Nivel de potencia acústica de la fuente (dB).
r - Distancia del punto considerado a la fuente (m).
A - Area absorbente del local (m2).
ST - Suma de las superficies que limitan el local (m2).
αm - Coeficientes de absorción medio, de las superficies que limitan el local.
S1, S2 ... Sn - Areas de las diferentes superficies que limitan el local (m2).
α1, α2, ... αn - Coeficiente de absorción de dichas superficies que limitan el local.
El término 4/A define la reducción del nivel de presión acústica, en el campo reverberado y que lógica-
mente será función del área absorbente del local.
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Fig. 7.
El ábaco de la Fig. 7 representa las variaciones de nivel de presión con la distancia y para diferentes áreas
de absorción del local; considerando una fuente omnidireccional.
Para distancias mayores a R = 0,14 A (radio sonoro), se mantiene constante la presión sonora. No obs-
tante, puede observarse que aún para valores de r>R, en muchos casos permanece una ligera disminu-
ción de nivel, debido a que un campo difuso se cumple raras veces y por otra parte la mayoría de los
focos no emiten otras ondas esféricas perfectas. No obstante, debe considerarse el ábaco como un límite
práctico de cálculo.
La reducción media de la presión sonora en el campo reverberado, en un recinto donde se aplican mate-
riales absorbentes de sonido; viene dado por la relación:
A1
∆Lp = 10 log
A0
donde:
∆Lp - Reducción de la presión sonora (dB).
A1 - Area absorbente del local, con el tratamiento de materiales absorbentes (m2).
A0 - Area absorbente del local antes del tratamiento (m2).
El cálculo de esta reducción de la presión sonora puede obtenerse igualmente, partiendo de los tiempos
de reverberación antes y después de la aplicación de los materiales absorbentes, según la relación:
T1
∆Lp = 10 log
T2
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donde:
T1 - Tiempo de reverberación antes del tratamiento (s).
T2 - Tiempo de reverberación después del tratamiento (s).
El tiempo de reverberación se define como el tiempo durante el cual la energía sonora en el recinto se
reduce a una millonésima del valor inicial o, dicho de otro modo, 60 dB; después de cesar la fuente de
ruido (Fig. 8).
Fig. 8.
Dicho tiempo de reverberación puede medirse con los aparatos adecuados o bien calcularse empírica-
mente con una cierta aproximación.
La fórmula más utilizada para el cálculo es la aplicación de la ecuación de Sabine:
0,161 · V
T=
A
donde:
T - Tiempo de reverberación (seg).
V - Volumen del recinto (m3).
A - Area absorbente del local (m2).
Esta ecuación es aplicable, especialmente en recintos no muy grandes, donde las superficies que los limi-
tan posean un coeficiente de absorción uniforme y cuyo valor no sea superior a 0,2.
Para valores del coeficiente de absorción superiores y siempre que exista una cierta uniformidad entre los
mismos, es más conveniente la utilización de la ecuación de Eyring:
0,161 · V
TR =
–S · ln (1 – αm)
donde:
α1 · S1 + α2 · S2 + … + αn · Sn
αm =
S1 + S2 + … + Sn
y donde:
V - Volumen del local (m3).
S - Suma de las superficies que limitan el local (m2).
ln - Logaritmo neperiano.
αm - Coeficiente de absorción medio de las superficies que limitan el recinto.
S1, S2..., Sn - Superficies que limitan el recinto (m2).
α1, α2..., αn - Coeficiente de absorción de las diferentes superficies que limitan el recinto.
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Para valores del coeficiente de absorción muy diferentes, es más exacto utilizar la ecuación de Milling-
ton:
0,161 · V
T=
–ΣS · ln (1 – α)
donde:
j=n
Σ S ln (1 – α ) = S
j=1
j j 1 · ln (1 – α1) + S2 · ln (1 – α2) + … + Sn · ln (1 – αn)
Ciertos locales pueden ser foco de un ruido de nivel sonoro elevado si no se toman precauciones. Este es
el caso de muchos locales industriales, donde son corrientes los niveles peligrosos para la conservación
de la agudeza auditiva. Esto ocurre también, aunque con una intensidad menor, en los locales que aco-
gen público como cafés, restaurantes, grandes oficinas, salas de espera de estaciones o aeropuertos, pool
de mecanógrafas, salas de télex, etc. Como en la mayor parte de los casos de acústica, es en el momen-
to de la concepción de las salas, recintos, etc., cuando hay que pensar en el problema del ruido, y no
cuando ya está construido el local.
Para la disminución del ruido se puede recurrir, según los casos, a dos procedimientos:
— Reducir la potencia sonora emitida mediante recursos constructivos, es decir, mediante blindajes ade-
cuados en las máquinas, o, si esto no es posible, mediante apantallados parciales, móviles o no.
— En el caso de no poderse realizar las medidas anteriores (gimnasios, piscinas cubiertas, restaurantes,
etc.), sólo queda la posibilidad de reducir el nivel sonoro mediante el aumento del área de absorción
equivalente o, lo que es lo mismo, mediante la reducción del tiempo de reverberación.
La eficacia conseguida en la reducción de nivel se puede calcular con la expresión indicada anterior-
mente:
A
∆L = 10 log dB
A0
Siendo:
A0 = Area de absorción equivalente antes del tratamiento.
A = Area de absorción equivalente después del tratamiento.
Ejemplo práctico:
Una sala de dimensiones I=50 m, a=20 m, h=10 m y un grado de absorción de las superficies limítrofes
α0=0,05 (recordar cuando se trata anteriormente del grado de absorción, que este valor es el característi-
co de los materiales de construcción tradicionales).
El volumen será: V = 50 · 20 · 10 = 10.000 m3.
y la superficie: S = 2 · (I · a + I · h + a · h) = 3.400 m2.
El área de absorción equivalente será: A0 = α0 S = 170 m2.
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V 10.000
T0 = 0,161 = 0,161 = 9,47 s
A0 170
10.000
T1 = 0,161 = 1,44 s
1.120
1.120
∆L1 = 10 log = 8,2 dB
170
Si se revisten también los 1.000 m2 de paredes laterales con el mismo material, tenemos:
2.070
∆L2 = 10 log = 10,9 dB
170
Por tanto, el revestimiento adicional de las paredes produce una mejora de 2,7 dB.
En este apartado se tratan resumidamente las medidas encaminadas a mejorar la calidad de escucha de
una sala.
Para salas pequeñas, esta mejora supone solamente el conseguir un tiempo de reverberación entre cier-
tos límites dados, que se conoce como «tiempo de reverberación óptimo». Para salas grandes, también
influye la forma de las mismas, la distribución de materiales absorbentes, así como el uso que se vaya a
hacer de ella.
De una manera general, las cualidades acústicas que debe tener un local destinado a auditorio son las
siguientes:
a) La intensidad acústica de los sonidos útiles (palabra, canto, música, etc.) debe superar netamente a la
de los ruidos de fondo. Ello supone que:
a) — La sala no sea desproporcionadamente grande en relación con la potencia de las fuentes sonoras.
a) — En efecto, la sonoridad depende a la vez de la intensidad del sonido directo y de la intensidad del
sonido reflejado. Por un lado, la intensidad del sonido directo es menor cuanto mayor sea la dis-
tancia fuente-auditor; por ejemplo, tomemos el caso de un buen orador que emite con un nivel de
80 dBA, a 30 m, el nivel del sonido directo no es más que 40 dBA aproximadamente. Por otro
lado, la intensidad del sonido reflejado es menor cuanto mayor sea el poder absorbente del local,
y este poder crece en las grandes salas con la superficie ocupada por el público.
a) — La forma de la sala sea tal que el sonido directo que llega de la fuente a los oyentes esté libre de
obstáculos y, en particular, que no pase muy cerca del público, pues se producirá una absorción
no deseable que se uniría a la atenuación producida por la distancia. Lo más indicado es que el
lugar para el auditorio se distribuya en gradas; esta condición, además, es favorable para una
buena visión de la escena.
a) — El poder de absorción de la sala se ajusta de manera que la reverberación refuerce el sonido direc-
to, sin hacerle perder su claridad por una prolongación excesiva de cada emisión sonora.
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a) — Los ruidos de fondo sean de un nivel muy bajo, cuando la intensidad de los sonidos útiles sea
débil. Para ello, el local debe estar bien protegido de los ruidos exteriores, y además los equipos
del local (asientos, ventiladores, etc.) deben ser lo más silenciosos posible.
b) La calidad del sonido percibido debe ser buena, en particular mediante:
a) — Ausencia de accidentes acústicos con ecos.
a) — Claridad apropiada a la naturaleza de la escucha. Por ejemplo, para la palabra, la claridad debe
ser bastante superior a la del caso de la música.
a) — Reverberación apropiada a cada tipo de música.
Todas estas características están ligadas a la forma del local, así como a su poder absorbente (o tiempo de
reverberación).
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— De esqueleto rígido.
— Absorbentes porosos
— De esqueleto flexible.
— Tipo Helmholtz
— Simples — Propiamente dichos
— De membrana
— Tipos de Bekesy
— Resonadores
— En serie
— Acoplados
— En paralelo: paneles perforados
Los más típicos, y desde luego los únicos, de entre los considerados aquí, con características de verda-
dero material, son los materiales porosos; siendo, los demás, dispositivos o estructuras absorbentes.
Los materiales porosos están constituidos por un medio sólido (esqueleto), recorrido por cavidades más o
menos tortuosas (poros) comunicadas con el exterior.
La degradación de la energía acústica se produce por fricción viscosa del fluido en el seno de las cavidades.
Desde el punto de vista del comportamiento acústico, conviene distinguir entre materiales de esqueleto
rígido y flexible. En los primeros el coeficiente de absorción aumenta con la frecuencia, mientras que en
los segundos se presentan resonancias (máximos) de absorción a frecuencias bajas y medias.
Los resonadores; como su propio nombre indica, producen la absorción de energía acústica mediante un
proceso de resonancia. El movimiento resonante de una parte del sistema extrae energía del campo acús-
tico, de manera selectiva y preferente, en una banda de frecuencias determinada.
Hay diversas fórmulas para el cálculo de la frecuencia central de resonancia, y así poder utilizar el más
adecuado en cada caso.
Los absorbentes anecoicos, también llamados dispositivos de absorción con variación progresiva de las
características físicas, hacen uso del hecho por el que la reflexión de una onda acústica se produce cuan-
do encuentra una variación de las características físicas del medio en que se propaga. Con la variación
gradual de éstas, se pretende reducir al mínimo el obstáculo que presenta el material.
Con estas absorbentes se logran coeficientes de absorción a incidencia normal superiores al 99%, a par-
tir de una determinada frecuencia llamada de corte. Su utilización es específica en cámaras anecoicas.
En la práctica son tres los materiales o sistemas utilizados:
• Materiales porosos.
• Resonadores de placa.
• Resonadores de Helmholtz.
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Los materiales porosos están constituidos por una estructura que configura una elevada cantidad de
intersticios o poros, comunicados entre sí. Los materiales de estructura fibrosa se ajustan exactamente a
esta configuración.
Al incidir una onda acústica sobre la superficie del material, un importante porcentaje de la misma pene-
tra por los intersticios; haciendo entrar en vibración a las fibras, con lo que se produce una transforma-
ción en energía cinética de parte de la energía acústica.
Por otra parte, el aire que ocupa los poros entra en movimiento; produciéndose unas pérdidas de energía
por el rozamiento de las partículas con el esqueleto, que se transforma en calor.
Como quiera que la sección de que dispone la onda acústica está limitada por el esqueleto o elemento
sólido; se comprende que el comportamiento del material dependerá de la porosidad del mismo.
Efectivamente, la elevada absorción acústica de los materiales constituidos por fibras de vidrio o roca es
explicable a su elevada porosidad que puede rebasar el 99%.
No obstante, como quiera que los espesores de capa que normalmente se utilizan es muy limitada, por
problemas de espacio y costo, la absorción acústica con materiales porosos es muy elevada a las altas
frecuencias y limitada a las bajas. Efectivamente, para obtener un grado de absorción del 99%, es nece-
sario un espesor de aislamiento para una determinada frecuencia; equivalente a λ/4 (λ longitud de onda).
COEFICIENTE DE ABSORCION αS
FRECUENCIA f (Hz)
1 30 mm Espesor 3 70 mm Espesor
2 50 mm Espesor 4 90 mm Espesor
Fig. 9. Absorción acústica de panales de lana de roca «ROCLAINE» de densidad 70 kg/m3 apoyados sobre una superficie rígida.
En la Fig. 9 aparecen las curvas de absorción acústica de un panel de lana de roca con diferentes espe-
sores.
Observando las mismas, puede apreciarse lo anteriormente expuesto: la influencia del espesor sobre el
coeficiente de absorción. Efectivamente, así como para las altas frecuencias el comportamiento está muy
en línea para los cuatro espesores considerados, en las medias y especialmente en bajas frecuencias, se
aprecia claramente la ganancia obtenida al aumentar el espesor.
Otros factores de influencia son los espacios vacíos entre el material absorbente y la pared rígida (cáma-
ra) y los revestimientos.
La cámara actúa como un implementador del espesor real del material, de modo que se consiguen
absorciones más elevadas para un mismo producto según su disposición esté más alejada de la pared
rígida.
Este hecho tiene especial relevancia en las bajas y medias frecuencias, pero no en las altas, ya que en
éstas los coeficientes de absorción son de por sí muy elevados.
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El otro aspecto importante es el revestimiento con el que se presentan habitualmente estos productos
para su comercialización como «techos acústicos».
Los revestimientos pueden ser de dos clases: porosos e impermeables.
Si el revestimiento es poroso, no presenta una impedancia importante al paso del aire, por lo que los
valores de absorción del material base no resultan modificados prácticamente. Es el caso de los revesti-
mientos de tejidos de fibra de vidrio u otros materiales y las aplicaciones de pinturas con pistola.
Los revestimientos impermeables (láminas plásticas o metálicas) modifican sustancialmente el espectro
absorbente acústico del material de base, sobre todo a partir de las frecuencias en que la resistencia de
masa de la lámina supera la impedancia del aire.
ω·M>·c
ω - Frecuencia angular [ω = 2πf] (Hz)
M - Masa de la lámina (kg/m2)
- Densidad del aire (kg/m3)
c - Velocidad del sonido del aire (m/seg).
De acuerdo con esta relación, una lámina plástica de 50 µm o de aluminio de 25 µm puede considerar-
se permeable al sonido hasta los 1.000 Hz. Para frecuencias más altas, disminuye lentamente la permea-
bilidad al sonido, y por lo tanto, la absorción de acuerdo con la ley de masa.
COEFICIENTE DE ABSORCION αS
FRECUENCIA f (Hz)
Fig. 10. Absorción acústica de panales de fibra de vidrio 30 mm, con revestimiento poroso o lámina impermeable.
NATURALEZA ASPECTO FORMA DE COLOCACION PROCESO DE ABSORCION VALOR ACUSTICO RELATIVO OBSERVACIONES
La absorción es debida a la
Placas de fibras minerales Estos materiales son
porosidad y al efecto diafragma
poco comprimidas con una interesantes por su poder
Placas semirrígidas de la placa suspendida. La
lámina plástica. autoportantes. Suspendidas. absorbente casi uniforme.
película plástica modera la
Imputrescible y no
absorción de los agudos en
• Lana de vidrio. combustible.
favor de los medios.
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El revestimiento es bastante
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Si de acuerdo con el espectro del ruido producido, debe realizarse el tratamiento especialmente en bajas
frecuencias y si no se dispone del espacio suficiente la solución más idónea es la aplicación de resona-
dores de placa.
Estos consisten en una placa u hoja que vibra sobre un colchón de aire. Si la placa es suficientemente
grande y no demasiado rígida, la fuerza de retroceso vendrá definida por la rigidez de la capa de aire.
Considerando que la placa u hoja vibra con la misma amplitud en toda su superficie (lo cual en la prác-
tica es válido), la frecuencia de resonancia del resonador viene dada por la expresión:
fo =
c
2π
’ · d · d’
donde:
c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg).
- Densidad del aire (kg/m3).
’ - Densidad de la placa u hoja (kg/m3).
d - Espesor de la capa de aire (m).
d’- Espesor de la placa u hoja (m).
El grado de absorción de estos resonadores depende de las pérdidas internas del material de placa u hoja
y de las pérdidas por frotamiento en puntos de sujeción.
Dicho grado de absorción más bien limitado puede aumentarse rellenando el espacio de aire con un
material absorbente de lana mineral (ver Fig. 11).
El material absorbente introducido en la cámara, amortigua las vibraciones reflejadas en la pared rígida,
detrás de la placa y que no permiten la vibración completa de ésta, dando lugar en su ausencia a una
reducción de la energía absorbida y, por tanto, del valor del coeficiente de absorción.
Lo que sí es importante es cuadricular el espacio de aire para evitar la propagación tangencial de sonido.
COEFICIENTE DE ABSORCION αS
FRECUENCIA f (Hz)
1 Cámara de aire amortiguada con 25 mm de lana mineral.
2 Cámara de aire vacía.
Fig. 11. Coeficientes de absorción acústica de un panel contrachapado de 1,5 mm. con cámara de aire de 60 mm.
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La constitución de los resonadores de agujero es en esencia la misma que los resonadores de placa, con
la diferencia de que la placa u hoja va provista de perforaciones. Al igual que en los resonadores de
placa, debe cuadricularse el espacio de aire, a fin de evitar la propagación de sonido paralela a la placa.
El tamaño de las cuadrículas debe ser pequeño en comparación con la longitud de onda del sonido a
amortiguar.
Con este tipo de resonadores se consigue, para un espesor limitado, un elevado grado de absorción para
la gama de frecuencias medias. La amortiguación en este caso está determinada por el rozamiento del
aire con las paredes de las perforaciones, acompañado de un desprendimiento de calor. Como en caso
de los resonadores de placa, el relleno del espacio de aire con un material poroso a base de lana mine-
ral aumenta el grado de absorción.
En la Fig. 12 se representa la curva de absorción de un resonador de agujero, compuesto por una placa
rígida de 9,5 mm de espesor y un 8,3% de superficie perforada, con un espacio de aire de 50 mm relle-
no con lana de roca.
La frecuencia de resonancia del resonador viene dada en este caso por la expresión:
fo =
c
2π ε
l’ · d
donde:
c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg).
ε - Relación superficie perforada/superficie total (m2/m2).
I’ - Profundidad efectiva del agujero (m).
d - Espesor de la capa de aire (m).
Fig. 12. La curva corresponde a una placa rígida de 9,5 mm con agujeros de 15 mm de diámetro, distanciados a 46 mm
(superficie agujeros 8,3%), separada de la pared a 50 mm y rellena de la cámara con lana de roca
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El sonido transmitido por el aire es lo que normalmente se llama ruido aéreo, y así lo denominaremos en
adelante.
Si colocamos una barrera entre dos locales para conseguir un aislamiento al ruido aéreo, la transmisión
del ruido de un local a otro se puede realizar por distintos caminos; como se ve en la Fig. 13.
Fig. 13.
04.06.01.01. Medidas
Hay diversos índices normalizados para cuantificar el aislamiento al ruido aéreo. Veamos los más usados:
— Aislamiento acústico (D): Es la diferencia de niveles de presión acústica que existe entre el nivel acús-
tico del local donde está la fuente (local emisor) y el del local donde se recibe el sonido (local recep-
tor).
— Se calcula mediante la expresión:
D = L1 – L2 dB
— Este valor puede corresponder a una sola frecuencia, a una banda de frecuencia o al espectro total de
frecuencias.
— Aislamiento acústico normalizado (Dn): Es la diferencia de niveles de presión acústica entre el local
emisor y el receptor; pero teniendo en cuenta la influencia que, sobre el nivel, ejerce la reverbera-
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ción. En el local receptor, si existe una reverberación elevada, el valor del nivel acústico L2 es mayor
que el que cabría esperar debido al aislamiento producido por la pared, con lo que el aislamiento
acústico se reduce. Lo contrario ocurrirá en el caso de elevada absorción: baja reverberación.
Para tener en cuenta esta incidencia, se efectúa una corrección de los resultados considerando que una
habitación con un amueblamiento normal posee un tiempo de reverberación de 0,5 segundos, o, según
otra normativa, un área de absorción equivalente de 10 m2.
Por tanto, el aislamiento acústico normalizado, para una frecuencia determinada entre dos locales de
una vivienda, se calcula mediante la expresión:
T 10
Dn = L1 – L2 + 10 log = L1 – L2 + 10 log dB
0,5 A
siendo:
T = Tiempo de reverberación del local receptor para la frecuencia considerada.
A = Area de absorción equivalente del local receptor para la frecuencia considerada.
— Indice de debilitamiento acústico (R): Este índice se utiliza generalmente para medidas en laboratorio
(cámaras de transmisión) y se define como:
W1
R = 10 log dB
W2
siendo W1 y W2 las potencias acústicas incidentes sobre la muestra y transmitida por ella. En el caso de
campo acústico difuso, que es como se ensaya en el laboratorio, se puede evaluar por la fórmula:
S
R = L1 – L2 + 10 log dB
A
siendo:
S = Superficie de la muestra a ensayar (m2).
A = Area de absorción equivalente de la sala de recepción (m2).
Se entiende por pared simple la que no está formada por varias paredes independientes, es decir, no es
necesario que sea una pared homogénea (de un solo material), sino que debe cumplir que los puntos
situados sobre una misma normal no modifiquen su distancia mutua cuando la pared realice vibraciones.
Para obtener un buen aislamiento acústico, estas paredes se deben construir de acuerdo con los siguien-
tes puntos:
— Suficientemente pesadas.
— Débilmente rígidas.
— Estancas de aire.
Para una pared simple, la ley de masa y frecuencia (Ley de Berger) indica que el aislamiento acústico es
mayor cuanto mayor sea su masa superficial (masa por unidad de superficie), es decir, más pesadas, y
también es mayor para frecuencias altas.
La expresión de esta ley es:
ω·m
D = 20 log dB
2·Z
Esto, pasado a una gráfica normal o semilogarítmica, nos da el aislamiento acústico en función de la
masa superficial, para una serie de frecuencias dadas.
Teóricamente, esta ley nos dice que doblando la masa se consigue una mejora de 6 dB en el aislamien-
to.
Esta ley es experimental, por tanto no es absoluta, sino aproximada, si bien se utiliza mucho para dar una
primera idea del comportamiento acústico de una pared.
La ley de masas sólo se cumple en un intervalo de frecuencias que está determinado por dos frecuencias
características de una pared real y en el entorno de los cuales no se cumple la ley de masas, con una
reducción notable del aislamiento acústico.
— La frecuencia natural del sistema (f0) como un todo, que depende de la masa de la pared y de las suje-
ciones perimetrales de la hoja.
— La frecuencia crítica o de coincidencia fc, en la cual las ondas incidentes coinciden en frecuencia con
las ondas longitudinales de flexión de la pared.
Esta frecuencia depende exclusivamente del material de la pared y de su espesor, según la expresión:
fc =
c2
2π · d 12
E
(1 – µ2)
donde:
c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg).
d - Espesor de la pared (m).
- Densidad del material de la pared (kg/m3).
µ - Coeficiente de Poisson.
E - Módulo de Young (N/m2).
En la Fig. 14 se indican los valores de las frecuencias críticas de los materiales más habituales en la edi-
ficación.
I - HORMIGÓN
II - LADRILLO
III - ACERO
IV - PLOMO
V - MADERA CONTRACHAPADA
VI - VIDRIO
• LAS CIFRAS INDICAN EL ESPESOR DE LA
PARED EN cm.
Fig. 14.
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Se observa que existen tres zonas donde el aislamiento acústico está gobernado por diferentes factores,
tal como se representan esquemáticamente en la Fig. 15.
— La zona de «dominio de la elasticidad» (f < f0), que corresponde en general a muy bajas frecuencias y
con un aislamiento descendente hasta «f0», donde es casi nulo.
— La zona de «dominio de la masa», que sí está gobernada por la ley de masas, caracterizada por
f0 < f < fc aproximadamente, donde:
R = 20 log (m · f) – 42 (dB)
— La zona de «dominio del amortiguamiento interno», que corresponde a f > fc, en la cual el aislamien-
to baja de modo considerable hasta fc y aumenta desde ese valor de un modo progresivo.
En esta zona, el factor que gobierna las variaciones del aislamiento es el amortiguamiento interno (η) del
material, es decir, la capacidad del material para absorber energía de vibración a las ondas de flexión.
Dominio Dominio Dominio del amortiguamiento
de la de la masa interno
elasticidad
Aislamiento acústico
Frecuencias
Toda esta problemática está bien estudiada para las paredes simples de obra que se utilizan en la Edifi-
cación, como se representa en la Fig. 16.
PESO (kgf/m2)
Fig. 16.
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La curva de trazos indica el valor del aislamiento en función de la masa para la pared ficticia considera-
da (Ley de masa teórica).
Sin embargo, en la práctica, y de acuerdo con los ensayos realizados en laboratorio con distintos tipos de
materiales, se ha podido comprobar que los resultados obtenidos son inferiores (curva llena).
Se observa que existe una diferencia notable en el aislamiento de 10-15 dB para pérdidas reales, entre la
ley de masa teórica y las medidas reales, debido a los factores de influencia explicados.
En el punto anterior se ha determinado el valor real del aislamiento acústico de una pared simple.
Si dicha pared de masa «m» la dividimos en dos hojas de masas m1 + m2 = m y las separamos una dis-
tancia «d», el conjunto ofrece un aislamiento acústico superior al de la pared simple de masa equivalen-
te.
Este hecho representa un paso importante en el aligeramiento de las soluciones constructivas para un
mismo valor de aislamiento acústico. Además este aligeramiento puede ser muy notable con la utiliza-
ción de materiales ligeros blandos a la flexión (es decir, de fc elevada), como se verá más adelante.
El análisis del aislamiento, en este caso, nos lleva a la aparición de frecuencias en el entorno de las cua-
les existe una fuente reducción del aislamiento. En este caso se trata de la «frecuencia natural del siste-
ma» y de las «frecuencias de cavidad», que dan lugar a zonas dominadas por diversos factores de
influencia.
a) La frecuencia natural del sistema (f0) se refiere a un conjunto de masas m1 y m2, unidas por un resorte
de rigidez K.
a) Este sistema de masa-muelle-masa, con la capacidad de vibrar, posee una frecuencia de resonancia
propia que viene definida por la siguiente expresión:
f0 =
1
2π K m1 + m2
m1 · m2
Hz
donde:
K - Rigidez del medio separador (N/m3).
m1 y m2 - Masas de los elementos (kg/m2).
El medio separador puede estar constituido por aire, un material determinado o un sistema mecánico. Si
el medio lo constituye el aire, la frecuencia de resonancia viene dada por la expresión:
f0 =
615
d
m1 + m1
1 2
Hz
donde:
d - Espesor de la capa de aire (cm).
m1 y m2 - Masas superficiales, en kg/m2.
Esta frecuencia será tanto más baja cuanto mayores sean las masas y/o mayor la distancia entre ellas. Para
esta frecuencia, el aislamiento acústico es muy bajo, prácticamente nulo; por tanto, se debe conseguir que
esta frecuencia sea lo más baja posible, ya que la sensibilidad del oído disminuye al disminuir la frecuen-
cia. Normalmente se busca que esta frecuencia esté por debajo del campo de medida (100 Hz).
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Algunos estudios aconsejan que esta frecuencia sea menor de 75 Hz, y otros, más exigentes, recomien-
dan que sea menor de 60 Hz. Para estos dos casos, se obtienen las relaciones prácticas siguientes:
1 1
— Para f0 < 75 Hz; d > 67 ( +
m1 m2 ) cm
1 1
— Para f0 < 60 Hz; d > 105 ( +
m1 m2) cm
m1 · m2 · d
R = 20 log · ω3
22c3
c) donde:
c) m1 y m2 - Masas de elementos (kg/m2).
c) d - Espesor de la capa de aire (m).
c) ω - Frecuencia angular ω = 2πf (Hz).
c) - Densidad de aire (kg/m3).
c) c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg).
c) Este valor queda reducido en torno a las zonas en que las masas m1 y m2, tengan sus frecuencias críti-
cas o de coincidencia, ya que en esas frecuencias cada una de las hojas será muy transmisora del
sonido.
c) La mejora del aislamiento se puede obtener con diversos procedimientos:
c) • Haciendo que ambas hojas, si son del mismo material, no sean iguales de espesor, para evitar el
efecto de acoplamiento en una misma frecuencia crítica.
c) • Diseñando hojas de materiales diferentes, especialmente que uno de ellos sea blando a la flexión
(cartón-yeso, chapa metálica...), para que al menos una de las hojas tenga una frecuencia crítica
muy elevada (>3.000 Hz) donde el aislamiento ya es tan importante que no presenta influencias
negativas apreciables.
c) • Este es el caso de los trasdosados sobre cerramientos o divisorios de obra, con placas de cartón-
yeso.
c) • El límite ideal es la disposición de ambas hojas con materiales blandos a la flexión. Este es el caso
de la tabiquería de montaje en seco, con placas de cartón yeso.
c) • Los procedimientos anteriores se deben complementar con un elemento absorbente interno en el
interior de la cámara de aire (p.e.: lana de vidrio).
c) • El efecto de este elemento absorbente es conseguir un desacople de ambas hojas y una absorción de
la energía acústica que se transmite de la hoja excitada por la vibración sonora, hacia la segunda.
d) La zona de «dominio de las resonancias de cavidad», gobernada exclusivamente por la distancia «d».
En esta zona el aislamiento baja fuertemente en el entorno de cada:
λ c
d= n· = n·
2 2f
representadas en Fig. 17
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Fig. 17.
Fig. 18.
Si son inevitables tales puentes, como, por ejemplo, en las sujeciones laterales de las paredes, en los
pasos inevitables de tuberías, etc., éstos deben ser relativamente blandos y ligeros para paredes pesadas,
y pesados para paredes ligeras.
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Se presenta a continuación un ejemplo comparativo que resume las características de los aislamientos de
paredes simples y dobles, según mediciones reales de laboratorio, resumidas en la Fig. 19.
FRECUENCIA f (Hz)
La curva 1 corresponde a las dos placas cartón-yeso juntas, pero no solidariamente unidas, por lo que la
frecuencia crítica del material es de 4.000 Hz, que correspondería a una sola hoja. No obstante, se
observa un cierto acoplamiento caracterizado por la bajada de aislamiento a 2.000 Hz, que correspon-
dería a la frecuencia crítica de la pared unitaria de espesor 20 mm.
La curva 2 presenta un bajo aislamiento a la frecuencia natural del sistema (f0 ≅ 100 Hz), además de algu-
nos acoplamientos debido a los rigidizadores, así como la influencia de las resonancias en cavidad y la
importante reducción del aislamiento a la frecuencia crítica de las hojas iguales a 4.000 Hz.
No obstante, el aislamiento global es superior al de la hoja simple.
La curva 3 corresponde al mismo montaje ensayado en 2, pero con adición de lana de vidrio en la cavi-
dad. La curva 3 es sensiblemente parecida a la curva 2, pero con valores de aislamiento superiores.
Esto es debido al fuerte efecto de desacoplamiento de hojas y la absorción de la energía acústica en
cámara. Ya en la frecuencia natural del sistema, la reducción de aislamiento es inferior y se amortiguan
las caídas de aislamiento en torno a las frecuencias críticas y de cavidad.
fn =
1
2π K
M
siendo:
fn=frecuencia natural, en Hz
K=rigidez del elemento elástico en kg/sg2
M=masa, en kg
Fig. 20.
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La rigidez del elemento elástico es la característica del elemento como muelle. Otra forma de establecer
la frecuencia natural del sistema es la determinación de la deflexión estática de la capa elástica bajo la
carga de la masa «M».
La expresión en este caso es:
15,7
fn = Hz
d
1
T=
( ) fp 2
–1
fn
Fig. 21.
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El valor práctico generalmente admitido es que deben utilizarse elementos elásticos con una fn tal, que sea
como mínimo fn=fp/3, siendo fp Hz el valor de la frecuencia más baja capaz de excitar el sistema. Por ejem-
plo, si se quiere proteger la estructura de un edificio de las vibraciones que genera un compresor que tra-
baja a 1.450 rpm, deberán instalarse elementos amortiguadores que presenten una fn≤1.450/60*3 Hz, con
la masa total repartida en el número de elementos amortiguadores diferentes.
A efectos prácticos, puede utilizarse el gráfico de la fig. 22, para la determinación de la fn necesaria para
grado de aislamiento, dado en tanto por ciento de excitación no transmitida.
Fig. 22.
Es muy importante establecer que los elementos de amortiguación se construyen por los fabricantes para
un intervalo de cargas determinado y para el que se garantiza la fn Hz de catálogo. Fuera de ese interva-
lo de cargas, los elementos trabajan mal o no trabajan. Si la carga es inferior a la prevista, el material tra-
baja con una fn superior a la prevista, lo que aumentará la transmisibilidad y por tanto la energía de la
vibración; si la carga es superior a la prevista, el material se aplastará saliendo del campo elástico de tra-
bajo, con el resultado equivalente a que se rigidiza y parece como si no se hubiera puesto ningún ele-
mento de amortiguación.
En resumen: la elección de los elementos de amortiguación dependerán de la fn que se haya determina-
do y del modelo adecuado para esa fn, con cada una de las cargas (iguales o no) en que se reparta el peso
total del equipo.
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Fig. 23.
Fig. 24.
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— Lanas minerales: Las lanas de vidrio y roca, con densidades adecuadas, actúan como elementos amor-
tiguadores con valores aceptables de trabajo para frecuencias superiores a 30 Hz. Esto es posible por el
bajo módulo de rigidez dinámica de las lanas minerales, que es algo superior al del aire. Así, bajo car-
gas uniformemente repartidas (losas flotantes), se obtienen sistemas con fn de 10 Hz. El material trabaja
perfectamente dentro de su campo elástico ya que las deformaciones bajo carga son de 2-3 mm.
Fig. 25.
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Existen numerosas fuentes de rudio que pueden producir molestias y sobre las cuales deben realizarse
actuaciones concretas, a fin de disminuir el nivel sonoro a límites aceptables. Esto constituye el control
del ruido.
Los límites de aceptabilidad suelen estar fijados por disposiciones legislativas que se establecen por las
diversas administraciones en el ámbito de su competencia:
— Estatales: Normativa Básica de la Edificación NBE-CD-88.
— Autonómicas: Leyes medioambientales.
— Locales: Ordenanzas sobre el ruido.
Cualquiera que sea la problemática que se plantee, los factores a considerar para controlar el ruido son:
Origen del ruido-Vía de transmisión-Receptor
La experiencia demuestra que los sistemas de control del ruido son tanto más eficaces si se procede a
aplicarlos con la misma secuencia que se ha indicado.
Por ello, el origen del ruido debe ser siempre el primer objetivo a analizar para la resolución del proble-
ma. Por ejemplo: es imposible alcanzar una actuación adecuada sobre el ruido que produce una máqui-
na si no se ha previsto la colaboración de elementos antivibradores que limiten el ruido de origen sólido.
A veces, la actuación sobre el origen del ruido es imposible, porque no es exterior o porque está muy
difundido en múltiples focos. En este caso deben analizarse las vías de transmisión, p. ej. los ruidos del
aire transmitido por conductos.
Sólo en último caso debe recurrirse a la protección directa del receptor, ya que ésta sólo es personal (pro-
tectores personales), colectiva (cabinas de personal), dejando un ambiente ruidoso de gran extensión que
puede afectar a otros receptores.
Las principales fuentes de ruido exterior a un edificio o industria son el tráfico (automovilístico o ferro-
viario), otras industrias ruidosas, maquinaria de obras públicas...
El método más eficaz es el aislamiento acústico adecuado de todos los cerramientos del edificio o indus-
tria. Esta solución puede ser a veces imposible por ser abierta la industria o porque puede encarecer fuer-
temente el coste de aislamiento acústico frente a ruidos elevados.
En la mayor parte de los casos es eficaz la protección mediante pantallas acústicas, que deben conside-
rarse como acciones complementarias a otras de aislamiento, ya que el nivel de protección alcanzado
con las pantallas no suele ser elevado (inferior a 20 dB).
El cálculo de pantallas acústicas está basado en las teorías de difracción de Fresnel y en datos experi-
mentales.
Valores aceptables aproximados pueden obtenerse del gráfico de Maekawa adjunto (fig. 26).
En el gráfico se observa que la atenuación acústica que ofrecen las barreras depende del número adi-
mensional N, que relaciona la diferencia del camino que debe recorrer el sonido entre emisor (E) y
receptor (R) antes y después de la colocación de la barrera y la longitud de onda del sonido con las diver-
sas frecuencias.
Como es habitual en la acústica, las altas frecuencias son atenuadas más fácilmente que las bajas fre-
cuencias.
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Atenuación dB
Cuando las pantallas acústicas son delgadas, la solución más adecuada es utilizar la aproximación de
Kurze, donde:
2πN
∆L = 5 + 20 log
tanh 2πN
20
α=1
α = 0,8
15
MEJORA DEL APANTALLAMIENTO dB
α = 0,6
α = 0,4
10
1
α = 0,2
0,8
0,6
5
0,4
0,2
0
0 30 60 90 120 150 180
ANGULO DE DIFRACCION Ψ
Fuente puntual
Fuente lineal
Fig. 27.
Una vía típica de transmisión de ruidos aéreos la constituyen los sistemas de conductos de climatización
y ventilación, así como los sistemas de aspiración y expulsión de aire en cabinas.
Las soluciones de amortiguación del sonido más frecuentes pasan por las técnicas de absorción acústica.
siendo:
∆L: Amortiguación del sonido por unidad de longitud del conducto.
α: Coeficiente de absorción del material interior del conducto en α-Sabine.
P: Perímetro interior del conducto, en m.
S: Sección interior del conducto, en m2.
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Ejemplo:
Calcular la reducción de ruido que aporta la instalación de un metro de conducto autoportante de lana
de vidrio (Climaver) de sección 350 x 350 mm si la fuente sonora es un ventilador helicoidal que mueve
un caudal de aire de 20.000 m3/h, venciendo una pérdida de carga de 15 mm de columna de agua.
La potencia sonora generada por el ventilador puede determinarse utilizando la fórmula de Madison-
Graham y los coeficientes correctores para tipos helicoidales.
donde:
Q=Caudal de aire, m3/h.
P=Presión estática, mm.c.a.
W=Potencia del ventilador, kW.
La corección para este tipo de ventiladores es:
f(Hz) 125 250 500 1.000 2.000 4.000
resultando que:
LW = 91,52 dB
con la siguiente distribución:
f(Hz) 125 250 500 1.000 2.000 4.000
Lwg=86,78 dBA
Lpg=78,81 dBA
Consiste en un recinto de entrada y salida no alineadas, con una sección de paso mayor que la corres-
pondiente a los conductos de entrada y salida. El interior de la cámara está revestido de un absorbente
sonoro. Constituye en esencia un característico filtro de paso alto (fig. 28).
Fig. 28.
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1
∆L = 10 log dB
1–α
S
2πd(
cosβ
2
+
A )
donde:
S: Sección del conducto de llegada y salida (m2).
d: Distancia entre los conductos de llegada y salida (m).
α: Coeficiente de absorción del material de revestimiento interior de la cámara (αS).
A: Área absorbente de la cámara (m2).
β: Ángulo indicado en la figura.
Para frecuencias bajas, el resultado real es de 5 dB menos que el calculado.
Están basados en los mismos principios de absorción del caso de los conductos, pero estableciendo valo-
res muy elevados de α y de la relación P/S, para obtener en poca longitud valores muy elevados de ate-
nuación.
Constituidos por colisas de cuerpo metálico, normalmente rectangular, con un espesor de cuerpo eleva-
do y rellenas de material absorbente (lana de vidrio o de roca).
Las colisas se colocan en el interior de un cajón (fig. 29), paralelamente a sí mismas y a pequeñas dis-
tancias unas de otras, respecto a su altura, de modo que queden ranuras estrechas para el paso del aire.
El número de colisas a instalar dependerá del caudal de aire en circulación y su velocidad admisible.
Los valores de atenuación que pueden obtenerse responden a la conocida expresión
P
∆L = 1,05 · α1,4 · dB/m
S
Fig. 29.
1 FRECUENCIAS BAJAS
Baja absorción acústica - longitud de onda
larga baja amortiguación.
2 FRECUENCIAS MEDIAS
Buena absorción acústica - longitud de onda
media alta amortiguación.
3 FRECUENCIAS ALTAS
Muy buena absorción acústica - longitud de
onda corta baja amortiguación.
Fig. 30.
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Ejemplo
Se considera un sistema de distribución de aire desde un climatizador, con las siguientes características:
— Velocidad aire: 12 m/s.
— Caudal en circulación: 10.000 m3/h.
— Altura máxima para el equipo: 0,3 m.
Calcular las características teóricas de un silencioso de absorción para atenuar 30 dB en el intervalo de
frecuencias 100 a 500 Hz.
Se calcula la sección libre de paso neto necesaria:
10.000 m3/h
= 0,2315 m2
12 · 3.600 m/s · s/h
Para atenuar con efectividad a 500 Hz, la separación entre colisas no debe ser superior a:
1 340 m/s
· · = 0,085 m
8 500 1/s
Teniendo en cuenta la altura máxima de colisas de 0,3 m, el número de pasos libres de aire mínimo debe
ser:
0,2315 m2
n≥ =9
0,3 · 0,0085 m·m
P
Efectuando operaciones con el valor ∆L = 1,05 · α · dB/m , tendremos:
1,4
S
Atenuación en dB/m
Ancho de colisa (mm)
125 Hz 250 Hz 500 Hz
La solución será elegir entre los valores más bajos de atenuación, en este caso para 125 Hz, resultando
el más adecuado un silencioso de 10 colisas, de 0,3 x 0,1 m de sección de colisas, separadas 0,085 m
entre sí y con una longitud de 30/13,3=2,3 m.
La práctica totalidad de los locales de ocio y muchos locales de trabajo están expuestos a niveles sono-
ros que perturban la actividad normal y el bienestar de las personas.
El ruido que se genera en los locales por fuentes internas es muy variado y procede desde unos pocos
focos localizados hasta un número importante de focos no localizados y distribuidos por todo el local de
manera aleatoria.
Evidentemente, problemas diferentes exigen soluciones diferentes, con frecuencia, además, el problema
exige más de una solución simultáneamente.
Este sistema es el más adecuado cuando el número de focos ruidosos es importante, aunque su nivel
sonoro no sea elevado individualmente.
Si la distribución de estos focos es muy extensiva en un local o son móviles, se genera un ruido impor-
tante que sólo es posible reducirlo mediante acciones en el campo reverberado, dentro de las limitacio-
nes que supone, aumentando el valor de área absorbente del local.
El valor medio de reducción sonora en un local, supuesto un campo reverberado difuso, modificando su
área absorbente es:
A1 T0
∆L = 10 log = 10 log dB
Ao T1
donde:
∆L = Reducción del nivel sonoro medio en el local.
A1 = Área absorbente del local aumentada, en m2.
A0 = Área absorbente del local inicialmente, en m2.
T0 = Tiempo de reverberación del local inicialmente, en s.
T1 = Tiempo de reverberación del local aumentada la absorción, en s.
Para conseguir las mejoras de absorción se pueden utilizar:
— Techos acústicos constituidos por paneles rígidos de lana mineral, con elementos funcionales deco-
rativos en su parte vista, que se instalan suspendidos del techo mediante perfilerías vistas u ocultas.
— Baffles acústicos formados por placas absorbentes montadas en marcos rígidos formando figuras geo-
métricas que se suspenden del techo. Las figuras son variadas, pero principalmente son paralelepípe-
dos estrechos y cilindros.
— Murales acústicos consistentes en paneles decorativos de formas planas u onduladas, susceptibles de
instalarse paralelos a los cerramientos verticales, y compuestos por elementos absorbentes acústicos.
La característica funcional importante de todos estos sistemas es su espectro de coeficiente de absorción
con la frecuencia.
Ejemplo:
Se trata de conocer la disminución general del nivel sonoro en un edificio cuyas características tipológi-
cas y de ocupación son las adjuntas.
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Dimensiones longitudinal
Ventanas: 10 unidades de 4 x 2 metros.
Puertas: 2 unidades de 4 x 4 metros.
Superficies cerramientos
— Techo-cubierta de guarnecido y enlucido de yeso: 576 m2.
— Paramentos de guarnecido y enlucido de yeso: 388 m2.
— Ventanas: 80 m2.
— Puertas de chapa de acero: 32 m2.
— Solera de pavimento de hormigón, pintado: 576 m2.
Se considera una ocupación de 50 personas.
Volumen neto local: 2.880 m3.
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A0 = Σ α S = 66,2 (m2)
De acuerdo con la teoría de Sabine, el tiempo de reverberación del local viene dado por la ecuación:
0,161 V
T1 = (s)
A0
donde:
V: Volumen del local (m3)
A0 = α1 · S1 + α2 · S2 + … + αn · Sn
donde:
S1, S2..., Sn: Superficies de los cerramientos (m2).
α1, α2..., αn: Coeficientes de absorción de dichos cerramientos.
Aplicando valores en (1), se obtiene:
0,161 · 2.880
T1 = = 7 (s)
66,2
b) Tiempo de reverberación del local, con un techo absorbente acústico
Se considera un techo de paneles Eurocoustic, modelo Tonga de 25 mm de espesor; suspendido dejando
un espacio o cámara de 300 mm.
El valor medio del coeficiente de absorción, para frecuencias de 100 a 5.000 Hz, es: α = 0,78.
Para el cálculo del tiempo de reverberación en el local, cuando una o varias superficies tienen un coefi-
ciente de absorción muy diferente, se aplica la teoría de Millington y Sette.
Dicho tiempo de reverberación viene dado por la ecuación:
0,161 V
T2 = (s)
A1
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donde:
V: Volumen del local (m3).
A1 = Σ Si ln (1 – αi) = –[S1ln (1 – α1) + S2ln (1 – α2) + … + Snln (1 – αn)]
donde:
S1, S2..., Sn: Superficies de los cerramientos (m2).
α1, α2..., αn: Coeficiente de absorción de dichos cerramientos.
ln: Logaritmo neperiano.
Aplicando valores en [2]:
A1 = –Σ Si ln (1 – αi) = –[576 · ln (1 – 0,78) + (388 – 100 · 0,325) · ln (1 – 0,03)] + 80 · ln (1 – 0,1) + 32
· ln (1 – 0,02) + 576 ln (1 – 0,015) + 50 ln (1 – 0,4)] = 926,25 m2
Volumen con el falso techo: 2.880 – 576 · 0,325 ≅ 2.693 m3.
0,161 · 2.693
T2 = ≅ 0,47 (s)
926,25
La reducción del nivel de presión sonora puede calcularse en función del área absorbente en el local, sin
y con tratamiento absorbente acústico y también en función de los tiempos de reverberación correspon-
dientes.
Para la reducción obtenida en base al área absorbente, se utiliza la ecuación
A1
L = 10 log (dB)
A0
donde:
A1: Área absorbente del local con tratamiento acústico (m2).
A0: Área absorbente del local antes del tratamiento (m2).
Aplicando valores, se tiene:
926,25
L = 10 log ≅ 11,4 (dB)
66,2
Para la reducción obtenida partiendo de los tiempos de reverberación se utiliza la ecuación:
T0
L = 10 log (dB)
T1
donde:
T1: Tiempo de reverberación en el local sin tratamiento absorbente (s).
T2: Tiempo de reverberación en el local con el tratamiento absorbente (s).
Aplicando valores, se tiene:
7
L = 10 log ≅ 11,7 (dB)
0,47
Nota:
La solución idónea para los equipos ruidosos es el encapsulado, construyendo un cerramiento total sobre
la máquina o grupo de equipos.
El ejemplo que se presenta a continuación es un resumen de las técnicas que conducen al encapsulado
como solución, según se indica en la fig. 31.
EQUIPO RUIDOSO
-a-
TRATAMIENTO ANTIVIBRATORIO
-b-
-c-
Fig. 31.
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-d-
-e-
-f-
Fig. 31.
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Un equipo ruidoso (a) situado en el interior de un local presenta el espectro sonoro a ruido aéreo que se
indica. El primer paso elemental para todo equipo con movimiento interno es la desolidarización del
apoyo sobre cualquier elemento del edificio. La colocación de elementos antivibratorios adecuados (b)
proporciona, además de la reducción de la transmisión vía sólida necesaria, una reducción importante a
ruido aéreo en el campo de las bajas frecuencias.
Para tratar de mejorar, se analiza una solución complementaria a la anterior, que es el apantallamiento
del equipo. Sin embargo, se comprueba que esta solución aporta poco al aislamiento global. En (c), se
representa el efecto que se obtendría solamente con el apantallamiento del equipo, que sólo es acepta-
ble en las altas frecuencias.
El siguiente paso será establecer un cerramiento envolvente del equipo (d), salvo el suelo, que presente
un aislamiento teórico de la membrana tan elevado como se desee. La reducción del nivel sonoro es evi-
dente especialmente en el campo de las frecuencias medias y altas.
No obstante, el cerramiento con materiales rígidos presenta una elevada componente en el campo rever-
berado ya que su coeficiente de absorción será muy bajo a cualquier frecuencia.
Si el nivel sonoro todavía resultara elevado para las exigencias técnicas previstas, la solución pasa por
construir «una caja dentro de la caja», de acuerdo con lo propuesto en (f). En esta solución, el equipo se
instala dentro de una envolvente completamente cerrada (incluso el fondo) desolidarizando todo lo ante-
rior por elementos antivibratorios del suelo y situándolo en un cerramiento como el presentado en el
caso anterior.
La reducción sonora es muy elevada y prácticamente es la única posible si se desean aislamientos «in
situ», superiores a 60-65 dBA. Esta será la solución aplicable a los locales especialmente ruidosos como
norma general.
Los cerramientos a efectuar no suelen presentar elementos simples y uniformes, sino que presentan con
frecuencia elementos complejos para diversas funciones, como son:
Todos estos elementos deben tenerse en cuenta en el proyecto ya que suponen elementos débiles acústi-
camente y deben diseñarse especialmente para que no debiliten el aislamiento global.
— Mirillas y ventanas dobles, con separaciones importantes entre hojas (mayores de 15 cm). Vidrios de
alto espesor, mejor si son laminares. Marcos independientes para cada hoja, desolidarizados. En el
límite, hojas no paralelas.
— Puertas y trampillas de doble hoja, con ajustes al marco mediante elementos elásticos. Mejora la cali-
dad acústica con marcos desolidarizados del soporte ciego. En el límite, montaje de dobles puertas,
con cámara intermedia de alta absorción acústica.
— Todos los huecos de aspiración y expulsión de gases deben llevar silenciosos, principalmente de
absorción, calculados para las atenuaciones acústicas que proceda.
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El caso más frecuente es el de los locales con actividades ruidosas en diversos grados, sobre los cuales
existe una limitación legal de nivel sonoro de emisión hacia el exterior.
En este aspecto se encuentran los edificios industriales, cuya ubicación zonal sólo supone un nivel dife-
rente, tanto más exigente para situaciones en zonas urbanas hospitalarias o residenciales.
El nivel de emisión al exterior más bajo permitido suele corresponder a las actividades que se desarrollan
en edificios compartidos con viviendas. Especialmente conocidas son las actividades de ocio, donde los
niveles de ruido generados en el interior de los locales es muy elevado (p.e. bares, discotecas, salas de
fiestas...), por lo que se necesitan niveles de aislamiento muy importantes para este tipo de locales.
Las naves más habituales son aquellas cuya envolvente está constituida por chapa metálica perfilada,
tanto en cerramiento vertical como en cubierta.
Los aislamientos acústicos de las chapas utilizadas, con espesores normales < 1 mm (0,63 y 0,75 mm
normalmente), no pueden alcanzar valores importantes pese a las buenas características de la chapa de
acero como material blando a la flexión, por tanto con frecuencias críticas elevadas (> 1.500 Hz).
La necesidad de incluir aislamiento térmico ha supuesto el desarrollo de soluciones tipo sandwich, en el
que la chapa perfilada constituye los elementos exteriores y un aislamiento térmico es el alma del sand-
wich.
Esta solución mejora el aislamiento acústico respecto a la chapa perfilada de una sola hoja, aunque es el
tipo de material aislante el que determinará la cuantía de la mejora.
Si se utiliza como material aislante térmico un material de síntesis de poro cerrado, como es el caso del
poliestireno expandido o extrusionado, o del poliuretano, el resultado acústico es pobre, ya que la nula
absorción acústica de estos materiales, así como su rigidez, no permite el funcionamiento del sistema
como un cerramiento de doble hoja.
Por el contrario, la utilización de aislamientos térmicos de lanas minerales (lanas de vidrio y de roca) per-
miten una mejora notable en el valor del aislamiento acústico.
En la fig. 32 pueden observarse los resultados de aislamiento acústico de dos sandwich con los elemen-
tos de chapa iguales (chapas de 1 mm de espesor), pero con almas de lana de vidrio (16 kg/m3) y de
poliuretano (30 kg/m3), respectivamente. En este caso, el aislamiento con sandwich de poliuretano es
muy reducido por debajo de la frecuencia crítica de la chapa, lo que supone un aislamiento global nota-
blemente inferior al obtenido con el aislante absorbente.
La necesidad de reducir los ruidos en el interior de las naves para mejorar las condiciones de las mismas,
algunas veces se trata de conseguir perforando la hoja interna de chapa para aumentar el coeficiente de
absorción. Sin embargo, esta solución es negativa para el aislamiento acústico de la envolvente, ya que
reduce la efectividad del aislamiento a la hoja exterior principalmente.
En la fig. 33 se presentan los resultados de aislamiento de dos sandwich iguales con ACUSTIVER-R (fiel-
tro de lana de vidrio), pero con hoja interna lisa y perforada. Como se aprecia, la diferencia de aisla-
miento acústico es de 7 dB(A). Este valor no es fácil de compensarse sólo con la reducción del ruido
interno obtenido por la mejora del coeficiente de absorción (fig. 34).
Las mejores prestaciones posibles resultarán de aumentar la absorción acústica de la nave mediante
techos acústicos que tienen esa función, manteniendo el cerramiento sin perforaciones.
Para aumentar los valores de aislamiento acústico de estos sistemas, las soluciones pasan por el incremen-
to de las masas, es decir, el espesor de las chapas, o lo que es más habitual, aumentar el espesor del sand-
wich, lo que permite una mejora también del aislamiento térmico, reduciendo costes de energía térmica.
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(1) (2)
Fig. 33. Aislamiento diferencial entre cerramiento industrial sin y con perforaciones
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Bandeja metálica
perforada
(1) (2)
En la fig. 35 se observan los resultados sobre el aislamiento acústico de aumentar el espesor de aisla-
miento del sandwich anterior de 60 mm de ACUSTIVER-R a 100 mm (50 mm de ACUSTIVER-R y 50 mm
de ACUSTIVER-160). La mejora en este caso es de 3 dB(A) en el caso de chapas lisas.
Para el montaje con la chapa interior perforada, en este caso la mejora es más elevada que lo que cabría
esperarse. Esto se debe a la introducción, en el segundo montaje, de una barrera de vapor en la cara
caliente del aislante (la cara interna). Esta barrera equivale a reducir el efecto de las perforaciones, aun-
que no suficiente para sustituir a la chapa lisa por su menor masa superficial. También es fácil comprobar
que se reduce el valor del coeficiente de absorción de la cara interna por el efecto de la citada barrera
(fig. 36).
Bandeja metálica
perforada
Los aislamientos de cubierta, cuando utilizan las mismas soluciones constructivas, consiguen valores
idénticos que las soluciones citadas. De todos modos, la solución más habitual para cubiertas con aisla-
miento térmico es la denominada «Cubierta Deck», constituida por un soporte de chapa perfilada, un
aislante de lana mineral de alta densidad (PANEL CUBIERTA-150) y una impermeabilización, general-
mente asfáltica.
El aislamiento acústico obtenido depende de las características de la impermeabilización elegida, ya que
ésta será una de las hojas del sandwich mixto. En la fig. 37 se presenta el resultado de un ensayo con ais-
lamiento de lana de roca (150 kg/m3) con un espesor de 60 mm.
CUBIERTA DECK
Chapa 0,75 mm
Panel cubierta 60 mm (150 kg/m3)
Impermeabilización bituminosa adherida
Ra = 39 dB(A) Rw = 40 dB
Son productos mixtos, constituidos por dos láminas de chapa de acero perfilada en frío, con un núcleo
aislante interior de lana mineral (lana de vidrio o de roca).
Su construcción se realiza en trenes especiales de perfilado, con ensamblado y corte automático. De este
modo, la confección del producto es rápida, de alta precisión dimensional y con elevada calidad de con-
junto.
Las propiedades de las lanas minerales se transmiten al producto final, por lo que éste tiene una elevada
capacidad de aislamiento térmico y aislamiento acústico, así como una notable resistencia al fuego.
a) Comportamiento acústico:
Dos aspectos son básicos:
— La absorción acústica, por la cual es posible reducir de modo importante el ruido generado en el
interior de las instalaciones industriales. La absorción acústica elevada del panel, se obtiene
mediante la perforación de la chapa interna (mínimo de 22% de perforaciones).
— En la figura adjunta, se presenta la curva de absorción αs, en función de la frecuencia, para un
panel sándwich de 50 mm de espesor y una de las caras perforada. La absorción acústica media
obtenida es de αw = 0,85.
Fig. 38. Sandwich prefabricado, con chapa perfilada de 0,5 mm y alma de lana mineral de 50 mm.
(Lámina interior perforada 25%.) Valor global de absorción, αw = 0,85.
— El aislamiento acústico. Es muy alto, como corresponde a este tipo de soluciones constructivas for-
madas por dos hojas blandas a la flexión (ambas láminas de acero) con un alma interior de lana
mineral (absorbente acústico y amortiguador elástico, simultáneamente.
— En la figura adjunta se presentan los resultados de aislamiento acústico de dos sandwich de igual
construcción, pero con espesores de 50 y 80 mm de lana mineral. Los resultados obtenidos en los
ensayos (35 y 37 dB), demuestran que el aislamiento crece con el espesor de lana.
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Fig. 39. (1) Sandwich prefabricado, con chapa perfilada de 0,5 mm y alma de lana mineral de 50 mm.
(Lámina interior perforada 25%.) Aislamiento acústico: RA = 34,4 dBA Rw = 35 dB.
(2) Sandwich prefabricado, con chapa perfilada de 0,5 mm y alma de lana mineral de 80 mm.
(Lámina interior perforada 25%.) Aislamiento acústico: RA = 36,2 dBA Rw = 37 dB.
a) Muros y tabiques
La existencia de cierres de obra (fábrica de ladrillo o de bloque, muros de hormigón) permite la realiza-
ción de trasdosados con la otra hoja constituida por elementos blandos a la flexión (placa de yeso, nor-
malmente), con un alma interior de lana de vidrio o de roca.
La utilización de lana de vidrio es más recomendable, ya que el resultado acústico del sistema es prácti-
camente igual con lanas de vidrio de baja densidad que con lanas de roca de mayor densidad pero de
coste sensiblemente superior.
En cuanto a los sistemas de fijación del trasdosado al soporte de obra, lo más importante es la adopción
de montajes (pelladas, estructuras de montaje en seco), que presenten el menor grado de unión rígida
posible entre ambas hojas. La necesidad de esta desolidarización entre los elementos de cierre es impe-
rativa para obtener aislamientos superiores a 55 dB(A), con unos costes razonables.
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Como es lógico, para un mismo elemento de soporte, el nivel de aislamiento de estos sistemas crece con
el aumento de la cámara de separación de las hojas (siempre rellena de lana de vidrio o de roca), o bien
de la masa de las placas de yeso.
Se presenta en la fig. 40 el valor de aislamiento acústico, certificado por laboratorio homologado, de
diversos tipos de trasdosado efectuados a un mismo elemento de obra vertical.
La curva (1) corresponde al soporte, que en este caso es un tabique de ladrillo hueco doble, colocado a
media asta y revestido por ambas caras de enfoscado (5 y 15 mm, respectivamente), con un peso global
de 163 kg/m2 y 130 mm de espesor total. El nivel alcanzado es de 42,5 dB(A).
Trasdosado con CALIBEL 13 mm (placa de yeso) y 40 mm (lana de vidrio), se obtiene la curva (2), con un
aislamiento de 55 dB(A), lo que representa una mejora de 12,5 dB(A), con un aumento de sólo 12 kg/m2
y 60 mm de espesor.
conductos de aire acondicionado...). Estas instalaciones deben estar siempre en el interior de la «caja ais-
lada».
Como los forjados suelen tener masas superficiales de 275 kg/m2 como mínimo, lo que representa alre-
dedor de Ra=48 dB(A), es fácil estimar el valor que alcanzarían soluciones como las propuestas en la
fig. 40 estudiada.
El montaje de las placas de yeso debe atenerse a lo establecido por los fabricantes de estos materiales
para el montaje de techos (Fig. 41). La elección de los elementos antivibratorios debe asegurar una buena
distribución de los mismos y el cálculo de todas las cargas que debe soportar la estructura del techo ade-
más de peso propio (otro techo acústico, elementos de iluminación...).
En la fig. 42 se presenta un detalle de colocación del techo aislante, con los conductos de climatización
en protección tipo «falsa viga».
(1) (4)
(2-3)
Fig. 41
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Cualquiera que sea el tipo de soporte del pavimento, éste debe ir desolidarizado acústicamente del resto
de la estructura del edificio para evitar la transmisión de ruidos de impacto, como se ha indicado ante-
riormente (ver apartado 03.06.02).
21. Antivibrador
31. Canal
22. Enyesado
Fig. 42
Si se trata de forjados y la actividad del local supone un elevado nivel a ruido de impacto (discotecas,
academias de baile, etc.) se obtienen buenos resultados construyendo un suelo flotante, constituido por:
• Antivibratorios con fn menor de 5 Hz (rellenando el espacio entre los antivibratorios con Acustiver 160).
• Una losa de hormigón, de 100 mm de espesor, armada con mallazo de 7 mm de diámetro de varilla y
60x80 mm de luz. Para su construcción, montar un tablero de aglomerado de 20 mm y lámina de poli-
propileno de 0,2 mm.
El cálculo y distribución de los antivibratorios deben tener en cuenta no sólo el peso propio, sino tam-
bién las sobrecargas de uso, tanto las permanentes como las eventuales.
Cuando se trate de soleras, suele ser suficiente la utilización de lanas de vidrio o roca como elementos
amortiguantes a ruido de impacto, ultilizándose en estos casos, espesores del orden de 50 mm, con lanas
de alta densidad (Panel PF y Panel solado directo).
La construcción correcta de la losa flotante es el paso imprescindible para poder realizar el resto de las
intervenciones en el local que deben ir apoyadas sobre la misma. Por supuesto, la realización de tabi-
ques debe suponer la menor sobrecarga posible, es decir, debe ejecutarse con placas de yeso y montaje
en seco. Esto es aplicable a cualquier otro elemento de mobiliario y decoración.
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05
Protección
contra incendios
05.01. INTRODUCCIÓN
Los incendios constituyen con frecuencia el riesgo más grave para los ocupantes de los edificios o los tra-
bajadores de muchas industrias, la tripulación de un buque, ...
Las consecuencias de un incendio se resumen en una sola palabra: pérdidas.
Siempre habrá pérdidas materiales de bienes familiares, sociales o empresariales. Con frecuencia, tam-
bién habrá derivaciones en carencia de servicios.
Sin embargo, lo más grave y doloroso por lo irreparable, son las pérdidas de vidas humanas.
Una pregunta surge ante esto: ¿habrá algún medio de eliminar este problema? La respuesta es que pro-
bablemente nunca pueda eliminarse, pero sí reducirlo notablemente en dimensiones, mediante acciones
adecuadas de incrementar la protección pasiva y activa, especialmente en el hábitat de las personas,
como en el caso de los edificios.
Un país que empezó a aplicar esta política a mediados de los años 70 fue EE.UU. con los resultados indi-
cados en el Cuadro 1.
CUADRO 1
NÚMERO DE PÉRDIDAS
AÑO INCENDIOS HERIDOS MUERTOS EN BILLONES
EN EDIFICIOS $ (1984)
La reducción es notable si se tiene en cuenta el incremento de población del 22% en el período 1966-1984.
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Las dos formas, complementarias, para una eficaz lucha contra incendios son:
– La protección pasiva, por la cual todos los elementos de un edificio, industria, buque..., tengan escasa
o nula capacidad para provocar un incendio, constituyendo además soluciones constructivas que
impidan la propagación de un eventual incendio producido a causa del contenido (mobiliario, ele-
mentos eléctricos, productos almacenados o transportados...).
– La protección activa permite, en caso de incendio, la rápida determinación y alarma para el uso eficaz
de los medios de lucha contra incendios (extintores, mangueras...).
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b) La generación de humos:
El incendio no solo produce fuertes aumentos de temperatura, sino también el desprendimiento de
humos. La composición y velocidad de producción de los mismos, depende los productos combustibles
y del porcentaje de oxígeno disponible para la combustión.
El problema es serio, ya que se estima que el 80% de las víctimas de los incendios, tienen por origen los
humos desprendidos durante el mismo, de acuerdo a dos grupos de factores que determinan estas cir-
cunstancias.
b-1) La opacidad de los humos es la característica que determina el grado de visibilidad a través del
humo. Si el humo es relativamente opaco, la visibilidad es baja, incluso nula.
La posibilidad de que las personas escapen de un incendio, está directamente relacionada con la rapidez
de evacuación de los locales incendiados. La introducción de un condicionante que reduce la rapidez de
evacuación, juega un papel negativo e incrementa notablemente los riesgos de las personas.
Además, el riesgo se ve aumentado por la reducción del oxígeno respirable, lo que aumenta la fatiga y,
en el caso de personas más débiles, prácticamente supone que no puedan moverse y escapar.
b-2) La toxicidad de los humos.
En un incendio siempre se desprenden anhídrido carbónico (CO2)y monóxido de carbono (CO), siendo
este último gas tanto más abundante cuanto más incompleta es la combustión, como suele suceder en
los incendios dentro de los locales cerrados.
Además, en función de la composición química de los materiales, se pueden producir desprendimiento
de otros gases con elevado grado de toxicidad para el ser humano, aun en proporciones muy pequeñas.
A este respecto y a título de ejemplo no limitativo, basta recordar que la dosis mortal en un máximo de
10 minutos, es respirar aire con 200 ppm de acido cianhídrico (HCN), ó 500 ppm de cloro (Cl2).
Respecto al CO citado antes, la dosis letal para ese periodo de tiempo, es de 4.500 ppm. Pero su peli-
grosidad es muy elevada, ya que tasas muy inferiores a la indicada, reduce la movilidad de las personas,
adormeciéndolas. Es el gas desprendido por los braseros, que tantas víctimas causó en épocas pasadas.
Por otra parte, la toxicidad individual de estos componentes, se potencia por la presencia de otros. Algu-
nas normas (ISO, ASTM, AFNOR…), determinan un «índice de toxicidad de humos», combinando los
valores de análisis para este tipo de componentes.
Temperatura
(°C)
1.000
750
M4
M3
500 M2
M1
250
M0
tiempo
Fig. 1.
Fig. 2.
a-3) Fuego totalmente desarrollado:
La situación es de incendio desarrollado, y el material se valora por su eventual aporte de energía al
incendio, con independencia de su colocación.
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Fig. 3.
a-3-2) Norma UNE EN ISO 1716:2002, “Bomba calorimétrica” (Ver figura 4). Se determina la cantidad
de energía calorífica que puede aportar el material en caso de incendio.
Las características a determinar son:
— Poder Calorífico Superior del material o de sus componentes. Se denomina PCS , referido a la unidad
de peso, MJ/kg, ó a la unidad de superficie, MJ/m2.
Fig. 4.
— Producto homogéneo: Producto que consta de un material único, con densidad y composición unifor-
mes.
— Producto no homogéneo: Producto que no satisface los requisitos de producto homogéneo. Se trata de
un producto con dos o más componentes, sustanciales y/o no sustanciales.
— Componente sustancial: Un material que constituye parte significativa de un producto no homogéneo.
Una capa con masa ≥ 1 kg/m2 ó espesor ≥ 1 mm, se considera componente sustancial.
— Componente no sustancial: Un material que no constituye parte significativa de un producto no homo-
géneo. Una capa con masa <1 kg/m2 ó espesor < 1 mm, se considera componente no sustancial. Dos
capas adyacentes no sustanciales, son componentes no sustanciales. Se debe hacer la siguiente distin-
ción:
— • Componente no sustancial externo: Componente no sustancial no recubierto en una de sus caras por
un componente sustancia.
— • Componente no sustancial interno: Componente no sustancial recubierto en ambas caras por, al
menos, un componente sustancial.
a-4) COMENTARIOS SOBRE LAS EUROCLASES:
En primer lugar debe resaltarse que es una clasificación mucho más completa y precisa para conocer el
comportamiento de un material, que la clasificación española actual.
Se pasa de un rudimentaria y simplista clasificación de 5 clases únicas (M0, M1…M4), a otra con 7 clases
principales, que se complementa en algunas de ellas con una adición de hasta 3 para niveles de humos (si)
y 3 para caída de gotas o partículas incandescentes ( di )
En resumen: pasamos de 5 posibilidades de clasificación, hasta la nueva que tiene 40 posibilidades.
Añadir que todo producto que alcance una clasificación, es capaz de cumplir las exigencias de todas las
inferiores.
Otro aspecto interesante es una evaluación cualitativa de lo que significa cada euroclase:
— Clase A1: Será la clasificación para materiales que no pueden contribuir en ningún caso al incendio,
incluso al plenamente desarrollado. En la práctica correspondería a los productos M0 actual.
— Clase A2: Será para materiales que no puedan aportar, de modo significativo, una carga al fuego ni con-
tribuir a su desarrollo: La limitación de 3 MJ/kg de carga al fuego, es equivalente a menos del 6% del
mismo peso en petroleo.
— Por otra parte, se verificará que los productos satisfacen los requerimientos de la clase B respecto al
ensayo SBI, lo que es fácil de cumplir por su bajo PCS indicado antes. A esta clasificación ya le afecta
las complementarias de producción de humo y partículas ó gotas incandescentes.
— No es posible comparar esta clasificación con la actual, aunque si es factible decir que corresponderá a
productos de tipo incombustible, recubiertos con revestimientos delgados de baja combustibilidad, con
clasificación M1 actual.
— Clases B, C y D: En general, serán productos combustibles que se ensayarán en el SBI. La clase que
alcancen dependerá de los límites cada vez menos exigente de dicho ensayo. La mejor clasificación, B,
corresponderá a los productos colocados bajo la protección de elementos de obra u otro tipo incom-
bustibles.
— Les afectarán muy especialmente las complementarias de producción de humo y partículas ó gotas
incandescentes.
— No pueden compararse con ninguna de las clases de la actual clasificación.
— Clase E: Productos combustibles, normalmente ensayados desnudos ó con protección débil. Solo se les
pide resistir un pequeño ataque de llama, durante un corto periodo de tiempo. A esta clasificación le
afecta solo la complementaria de caida de partículas ó gotas incandescentes.
— Clase F: Productos que no pueden satisfacer ninguna de las anteriores.
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Dos formas diferenciadas se consideran: la capacidad portante de los elementos estructurales para impe-
dir el colapso del edificio en caso de incendio y la capacidad de los elementos de cierre y compartimen-
tación (fachadas, divisorios, forjados, etc.), para confinar el incendio e impedir la ignición y propagación
de llamas a espacios contiguos.
Para ambos casos, la característica es el tiempo: cuanto mayor sea el tiempo disponible, será mejor para
evacuar personas o luchar contra el incendio.
La norma UNE 23820 Exp. citada establece un número de ensayos determinado para diversos perfiles y
protecciones, permitiendo la posterior interpolación de resultados de protección para elementos no
ensayados.
Los ensayos de estabilidad al fuego se realizan dentro de hornos homologados y mediante la exposición
al fuego de una curva patrón establecida de tiempo-temperatura. Durante el ensayo, se establecen las
temperaturas en el alma del perfil ensayado, hasta la temperatura máxima de 500 ºC en el alma. El tiem-
po necesario para alcanzar dicha temperatura será la Estabilidad al Fuego teórica, aunque oficialmente
sólo se admite el mayor valor inferior de la escala: EF 15, 30, 60, 90, 120, 180, 240 (p.e: si el ensayo ha
alcanzado un tiempo de 167 minutos, el resultado oficial es EF-120).
En la Fig. 1 se determinan las curvas reales de temperatura de horno y de alma de un pilar de acero pro-
tegido con TOP-HEAT.
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Fig. 1
EVOLUCIÓN DE LA TEMPERATURA DE LA SUPERFICIE DE UN PILAR METÁLICO PROTEGIDO CON «TOP HEAT»
TEMPERATURAS (ºC)
TIEMPOS (MIN.)
Fig. 2
RESISTENCIA AL FUEGO DE UNA CUBIERTA DE CHAPA DE ACERO (TIPO DECK)
AISLAMIENTO DE CUBIERTAS PLANAS NO TRANSITABLES «DECK»
1. Armadura soporte
2. Chapa perfilada para cubiertas
3. Fijación mecánica (tornillo autorroscante y arandela metálica
nervada)
4. Adhesivo-barrera de vapor
5. Panel de lana de roca «ROCLAINE» tipo panel cubierta de
espesor 40 mm
6. Impermeabilización
Las exigencias de la NBE-CPI-96 señalan la necesidad de disponer de puertas cortafuegos en los accesos
o comunicaciones entre el exterior y un sector de incendios, dos sectores de incendios, pasos a zonas de
riesgo especial...
Las puertas se construyen básicamente con un sistema de sandwich en el que los elementos exteriores son
chapas de acero de bajo espesor y el alma interior de lana de roca o mixtos, lana de roca y cartón yeso.
El espesor del elemento interno es función del grado de resistencia al fuego que se desee. Como ya se ha
indicado en apartados anteriores, los mejores resultados se obtienen con lanas de roca de composición
especial tipo TOP-HEAT.
Adquieren especial importancia en estos casos las características de los otros elementos que componen
el sistema de las puertas (herrajes, marco perimetral, cerraduras, juntas...), ya que deben estudiarse cohe-
rentemente con las exigencias solicitadas al sistema.
Las puertas se ensayan de acuerdo con la norma UNE 23802, construyendo en el horno un cierre verti-
cal constituido por la probeta de ensayo. En esta probeta se habrán incluido dos unidades de la puerta a
ensayar (una por cada cara), recibidas en un tabique de obra enfoscado por ambas caras, que tenga una
resistencia al fuego muy superior a la que desea ensayarse para las puertas.
En la Fig. 3 aparece un croquis de colocación de termopares en un ensayo de puertas cortafuegos.
En la Fig 4., puede verse la evolución de temperaturas en las termopares de la cara no expuesta, corres-
pondiente al ensayo de una puerta cortafuegos ensayada para RF-60. El alma de la puerta lo constituye
lana de roca ROCLAINE, tipo TOP-HEAT de 45 mm.
Fig. 4
PUERTAS CORTAFUEGOS. GRAFICO DE EVOLUCION DE TEMPERATURAS EN LA CARA NO EXPUESTA
°C
250
200
11
150 12
10
13
100
14
50
0
0 20 40 60 80
Tiempo (minutos)
Evoluciones temperatura/tiempo en distintos termopares
Una de las soluciones más novedosas y con mayor desarrollo en los últimos tiempos, es la utilización de
sandwich aislantes resistentes al fuego, para todo tipo de soluciones en la edificación.
El producto es simple en su concepción: dos chapas de acero perfiladas en frío, de espesor 0,5 o 0,6 mm,
y un alma interior de lana mineral de alta densidad.
Las exigencias de seguridad frente incendios para cerramientos y divisorios según el uso, establecidas en la
NBE-CPI-96, se modificarán e incrementarán en las nuevas exigencias que ya conocen del CTE. Específica-
mente, para los establecimientos industriales, se ha establecido un reglamento (ver apartado siguiente).
En el cuadro, se presentan soluciones de sandwich con sus características de EF y RF.
Tipo B
Tipo C
Tipo A: Establecimientos industriales ubicados en un edificio que ocupa parcialmente un edificio que tiene, además, otros estable-
cimientos, ya sean estos de uso industrial o bien de otros usos.
Tipo B: Establecimientos industriales ubicados en un edificio que está adosado a otro u otros edificios, ya sean estos de uso indus-
trial o bien de otros usos.
Tipo C: Establecimientos industriales ubicados en un edificio que ocupa totalmente un edificio, o varios, en su caso, que está a una
distancia mayor de 3 m. Del edificio más próximo de otros establecimientos.
Tipo D: Establecimientos industriales que desarrollan su actividad en espacios abiertos que no constituyen un edificio, que pueden
tener cubierto más del 50% de la superficie ocupada.
Tipo E: Establecimientos industriales que desarrollan su actividad en espacios abiertos que no constituyen un edificio, que pueden
tener cubierto hasta el 50% de la superficie ocupada.
Existen algunas reducciones en las exigencies para las plantas sobre rasante, cuando las cubiertas son de
estructura ligera (no transitables, y con carga permanente inferior a 100 kg/m2), o existen instalaciones
fijas de protección de las instalaciones con rociadores de agua.
3. La resistencia al fuego de los elementos constructivos, será:
— Si es delimitadora de incendios y portante, no será inferior a la exigida para la EF de la tabla en ese
sector de incendios.
• Toda medianería o muro colindante con otro establecimiento, será como mínimo
• Riesgo Bajo.......RF-120
• Riesgo Medio....RF-180
• Riesgo Alto....... RF-240
— Existe además, una serie de consideraciones específicas para puertas cortafuegos, compuertas, etc.
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06
Lanas minerales
aislantes no corrosivas
para los aceros
06.01. INTRODUCCIÓN
La corrosión de materiales metálicos (acero, aluminio, cobre...) se produce fundamentalmente por los
pares galvánicos en las soldaduras y uniones, además de la acción progresiva de los agentes atmosféricos
por sí mismos o bien potenciando como catalizadores otros procesos químicos de corrosión.
Las lanas minerales aislantes son materiales inertes: de pH ligeramente básico (9 ó 10) sólo atacados por
el ácido fluorhídrico.
Sin embargo, las lanas minerales pueden producir corrosión en los aceros, a causa del ión cloro (Cl–),
cuando éste se presenta libre en la superficie de las fibras de las lanas (es importante precisar que la
acción corrosiva sólo es debida al Cl– libre y no al contenido en la masa del material, que está combi-
nado).
En los años cuarenta, la US. ATOMIC ENERGY COMMISSION realizó unos estudios con expertos (Dana
y Karnes), para analizar dos mecanismos de este tipo de corrosiones, llegando a determinar:
— Existe una acción corrosiva debida a la acción de los iones Cl– y F– libres en la superficie de las lanas,
ya que estos iones pueden combinarse con la humedad ambiental. La acción corrosiva es tanto mayor
cuanto más altas son las concentraciones de los mismos.
— La acción corrosiva se reduce, llegando a desaparecer totalmente (pasividad del material), mediante
la presencia de controladores determinados de iones Na+ y SiO=3, libres en la superficie del material y
por tanto solubles.
— Se estableció una relación que determinaba las cantidades mínimas de elementos pasivantes que
eran necesarias, para que una determinada concentración de iones activos no produjera la acción
corrosiva. Se determinó un gráfico (Fig. 1), en el cual las concentraciones de estos iones para una lana
mineral determinada, posicionaban un punto en el gráfico donde se establecía si se encontraba en la
zona corrosiva o no.
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Fig. 1
– –
ACCEPTABILITY OF INSULATION MATERIAL BASED ON THE LEACHABLE (Cl + F ) AND THE LEACHABLE
(Na+ + SiO3=) ANALYSIS
10,000
UNACCEPTABLE ANALYSIS
1,000
ppm (Cl
ppm F–)
(Cl– + F)
ACCEPTABLE ANALYSIS
100
10
100 1,000 10,000 100,000
=
ppm
ppm(Na + SiO
(Ns + SiO ))
+
33
El proceso anterior dio lugar a unas metodologías de ensayo químicos, que se complementaban en casos
más exigentes con ensayos físicos.
a) MÉTODO QUÍMICO
Está basado en el posicionamiento de un producto dentro del gráfico de Karnes.
Está definido en la norma ASTM-C795, donde se establece el gráfico oficial de control y los aspectos
que afectan al ensayo y a la determinación de los análisis químicos de los materiales.
A este respecto, y dadas las pequeñas concentraciones de los iones a analizar, es necesario seguir los
métodos de ensayo especificados en la norma ASTM-C871 para determinar las concentraciones de
Cl–, F–, Na+ y SiO=3, mediante la lechada de 20 g de material base.
En la Fig. 2 se encuentra el resultado de un análisis típico de una lana de roca ROCLAINE.
En la actualidad existe una tendencia a simplificar el método de ensayo, reduciendo el problema de
la determinación única del ión Cl–, fijando la aceptabilidad del material cuando la concentración de
este ión es ≤ 6 ppm.
Esta simplificación es totalmente válida pero muy restrictiva respecto a las curvas de Karner, ya que no
tiene en cuenta las concentraciones de los elementos pasivantes Na+ y SiO=3, los cuales siempre están
presentes en las lanas minerales.
b) MÉTODO FÍSICO QUÍMICO
Es el método más exigente, generalmente utilizado sólo en casos especiales, que supone la determi-
nación de no corrosividad de acuerdo a dos formas: la química, anteriormente citada y una determi-
nación física. Se necesitan dos tipos de determinaciones.
– Un análisis físico del posible ataque de un aislante sobre una probeta de acero austenítico, de
acuerdo con lo especificado en la norma ASTM-C692.
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Fig. 2
EJEMPLO DE ANÁLISIS
10,000
Cliente: CESA
Producto: Manta Spintex 342G-125
UNACCEPTABLE ANALYSIS
1,000
ELEMENTOS: SiO=3 (ppm) 209
(Cl– + FF)–)
F– (ppm) 20
ppm(Cl
Na +
(ppm) 144
ppm
100
ACCEPTABLE ANALYSIS Cl –
(ppm) 4
(353,24)
•
10
100 1,000 10,000 100,000
ppm
ppm (Na SiO3)3=)
(Ns ++SiO
+
Los productos ISOVER y ROCLAINE disponen de los certificados de análisis que determinan la calidad
de «NO CORROSIVOS», por lo que pueden utilizarse sin riesgo en el aislamiento industrial.
No obstante, por el carácter externo de los iones que se certifican, estos valores corresponden a produc-
to almacenado inmediatamente después de su fabricación, no manipulado y perfectamente embalado
bajo bolsas o film retráctil de Polietileno.
El material, desde la salida de fábrica y hasta su posicionamiento en obra, puede sufrir contaminaciones
de origen externo, debido a la acción de los agentes atmosféricos (viento, humedad ambiente elevada,
lluvia...), especialmente si se encuentra en terrenos salinos o próximos al mar. Esta contaminación exter-
– –
na puede suponer un aumento elevado en las concentraciones de los iones activos (Cl + F ), reposicio-
nando el material en la zona no aceptable de la curva de Karnes.
Para mantener las cualidades del producto aislante tal como se encontraban a la salida de la fábrica, se
requieren unas mínimas precauciones en la manipulación y transporte del producto:
• Mantener el producto siempre dentro del embalaje hasta el momento de su aplicación.
• Manipular el embalaje con cuidado tanto en la carga como en la descarga del transporte, así como en
su almacenamiento, evitando la rotura de los embalajes.
• Almacenar siempre sobre suelos limpios y secos, protegido de las inclemencias atmosféricas.
• Realizar una imprimación de silicato sódico en las superficies a aislar, reforzando dicha aplicación en
las zonas más expuestas (bridas, conexiones...). Proteger el aislamiento colocado lo más rápidamente
posible, especialmente en instalaciones expuestas o exteriores.
• Usar siempre guantes en la manipulación del material.
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ENSAYOS DE CORROSIÓN
PRODUCTO NORMA LABORATORIO RESULTADO
Coquilla Moldeada Roclaine ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Coquilla Roclaine ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Primitivo Coquilla Isover Alta Temp. Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Manta 342-G Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Manta 342-GD-125 Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 322-G-70 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 322-G-125 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 342-G Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 342-G-100 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 342-G-110 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 623-70 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 623-80 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Manta Spintex 643-100 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Roclaine BX Spintex 643 Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Roclaine Manta 342-G-125 Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Roclaine Spintex HP-353 Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Telisol Regulatory Guide 1:36 INASMET No corrosivo
Therminap 322-550 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
Therminap 342-650 ASTM-C-795 y C-781 INASMET No corrosivo
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07
Climatización
y conductos
de aire acondicionado
1. INTRODUCCIÓN
Las instalaciones de climatización tienen como misión procurar el bienestar de los ocupantes de los edi-
ficios, cumplimentando los requisitos para su seguridad y con el objetivo de un uso racional de la ener-
gía.
Las condiciones interiores de diseño deberán estar comprendidas entre los siguientes límites generales:
Velocidad media
Estación Temperatura operativa °C Humedad relativa %
del aire m/s
Las instalaciones contemplarán, también, una renovación de aire adecuada al número de personas y la
actividad que realizan, sin olvidar, las características interiores del local y de los materiales que lo com-
ponen.
El proyectista seleccionará el tipo de instalación de aire acondicionado en función de determinados cri-
terios como pueden ser:
— Características del área a acondicionar y la actividad que se va a desarrollar en la misma. Por ejem-
plo, para aquellos locales con una ocupación muy variable deben estudiarse los dipositivos de varia-
ción del caudal de aire exterior.
— Coste de instalación y de funcionamiento. La selección de los equipos debe basarse en los rendi-
mientos energéticos. Por otro lado, la Directiva 93/76/CEE relativa a las emisiones de CO2 indica que
los estados miembros de la Unión Europea establecerán y aplicarán programas que permitan a los
ocupantes de los edificios regular su propio consumo de energía y de adecuar la facturación de los
gastos en función del mismo.
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— Nivel de control de los diferentes parámetros del aire. Además de la temperatura y la humedad,
deben evaluarse parámetros como el CO2, excelente indicador de la contaminación del aire origina-
da por los ocupantes.
— Eficacia en la difusión del aire. Estudio de la velocidad del aire y de su estratificación, tanto para el
ciclo de refrigeración como para el de calefacción.
— Mantenimiento de la instalación. El RITE establece la obligatoriedad del mantenimiento para todas
aquellas instalaciones que superan los 70 kW de potencia instalada, y en su ITE 08 define la periodi-
cidad de las diferentes operaciones de mantenimiento.
— Nivel de ruido, etc.
Podemos clasificar los sistemas de acondicionamiento de aire según la forma mediante la cual enfriamos
o calentamos el mismo, dentro del local que se pretende acondicionar.
• Expansión directa (equipos de ventana, unidades partidas...).
• Todo agua (fan-coils...).
• Todo aire (unidades de tratamiento de aire).
• Aire-agua (inducción...).
Los sistemas basados en la distribución de aire son los denominados TODO AIRE. En estos sistemas, el
conducto actúa como elemento estático de la instalación, a través del cual circula el aire en el interior
del edificio, conectando todo el sistema: aspiración del aire exterior, unidades de tratamiento de aire,
locales de uso, retorno y evacuación del aire viciado.
(Fuente Comentarios al RITE. Edición IDAE) Esquema de Unidad de Tratamiento de Aire con dispositivo de enfriamiento gratuito y
recuperador de calor. Clasificación de filtros según Norma UNE-EN 779.
Los equipos «Todo Aire» aportan, entre otras, las siguientes ventajas:
— Filtración, humectación y deshumectación centralizadas.
— Funcionamiento silencioso: todos los aparatos móviles se encuentran situados en un espacio común
y reducido, lo que permite un tratamiento acústico más sencillo. (Los ruidos originados por el flujo de
aire en los conductos y transmitidos de un local a otro deben ser estudiados aparte).
— Todo el aire de retorno pasa por la unidad de tratamiento central, por lo que sufre una nueva filtración
y corrección de la humedad, redundando en una mayor calidad del aire.
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— El aire de renovación es captado por una única toma exterior, lo que permite una mejor ubicación de
la misma, de forma que los efectos del viento en fachada tengan una menor incidencia y que se
encuentre alejada de zonas de evacuación de aire viciado o torres de enfriamiento.
— Economía de funcionamiento: en estaciones con temperaturas suaves todo el aire impulsado a los
locales puede provenir del exterior sin ningún coste adicional, freecooling, sin existir retornos y mejo-
rándose notablemente la calidad del aire interior. Si en el invierno, durante gran parte del día, las
ganancias de calor en el edificio superasen a las pérdidas a través de su envolvente más las necesarias
renovaciones mínimas de aire, sería necesario enfriarlo, pudiendo recurrir al aire exterior. A este res-
pecto el RITE exige, cuando el caudal de aire expulsado por medios mecánicos hacia el exterior sea
superior a 3 m3/s y el régimen de funcionamiento sobrepase las 1.000 horas anuales, se instale un
aparato de recuperación con una eficiencia mínima del 45%.
— Mantenimiento centralizado: filtros, sistemas de humectación y deshumectación, intercambiadores
del calor y aparatos móviles están ubicados en un mismo local.
— Posibilidad de emplear aparatos de control de las condiciones ambientales de cada local, sencillos y
económicos.
En el capítulo sobre Calidad del Aire Interior se inicidirá en la importancia de introducir aire exterior en
los locales como medio de diluir las sustancias contaminantes.
2. TIPOS DE CONDUCTOS
Los conductos de aire son elementos estáticos de la instalación, a través de los cuales circula el aire en el
interior del edificio, conectando todo el sistema: aspiración, unidades de tratamiento de aire, locales de
uso, retorno y evacuación del aire viciado.
Aunque existen conductos de materiales plástico, de espumas aislantes poliméricas y de mampostería, en
España, la normativa de aplicación en vigor, que está contenida en el «Reglamento de Instalaciones Térmi-
cas de los Edificios (RITE)», con desarrollo en las Instrucciones Técnicas Complementarias (ITE) y su refe-
rencia a diversas normas UNE 100, únicamente contempla los conductos metálicos y los de lana de vidrio.
En el citado reglamento se hace mención de las conexiones flexibles entre las redes de conductos de dis-
tribución de aire y las unidades terminales. Se indica que la longitud máxima de dichas conexiones debe
ser de 1,5 m debido a su elevada pérdida de presión.
Respecto al grado de estanqueidad, se han establecido 3 clases. Los sistemas de montaje y tipos de
refuerzos vienen definidos en el proyecto de norma europea prEN 1507 (actualmente en fase de encues-
ta pública). Ver también la norma UNE 100-104.
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Los paneles de lana de vidrio para la realización de conductos fueron desarrollados en EE.UU. hace más
de 40 años y, desde entonces, se fabrican por una de las sociedades del Grupo Saint Gobain en ese país
(CertainTeed Corp.)
SAINT-GOBAIN CRISTALERIA, S.A., División Aislamiento, productor de lana de vidrio y de lana de roca,
fabrica este tipo de paneles desde el año 1967 bajo la marca comercial CLIMAVER®. Las características
de resistencia, flexibilidad, cohesión y ligereza de la lana de vidrio ISOVER, la califican como material
idóneo para estos paneles de alta densidad.
Los paneles canteados de lana de vidrio CLIMAVER PLUS R y CLIMAVER PLATA, acreditados con la
Marca «N» de AENOR, se fabrican en el Centro de Producción de lana de vidrio y de roca de Azuqueca
de Henares, poseedor del Certificado de Registro de Empresa «ER» de AENOR.
Descripción
Paneles rígidos de lana de vidrio aglomerada con resinas termoendurecibles. Una de sus caras, la que
constituirá la superficie externa del conducto, está recubierta de un revestimiento que actúa de barrera
de vapor y proporciona la estanqueidad al conducto. La otra cara, la interior del conducto, puede apare-
cer con revestimiento de aluminio, de velo de vidrio, etc.
Aplicaciones
Construcción de conductos para la distribución de aire en instalaciones de calefacción, ventilación y aire
acondicionado.
3 1,19 25
Los diferentes tipos de revestimientos y densidades de los paneles de lana de vidrio definen los distintos
productos que constituyen la gama CLIMAVER.
Conductividad
Condiciones de Trabajo Máximas
Gama Térmica
Reacción Marcas
[λ] (W/m °C) al fuego de calidad Presión Velocidad Temperatura
CLIMAVER a 10 °C Clase estática del aire máxima
(*) (mm c.a) (m/s) (°C)
(*) Los paneles CLIMAVER A2 y A2 NETO disponen de la mejor clasificación posible para conductos de lana de vidrio y metálicos
aislados.
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Una red de distribución de aire por conductos está formada por tramos rectos, donde la velocidad y la
dirección del aire no varían, y por figuras, tramos donde el aire cambia de velocidad y/o dirección.
El Método del Tramo Recto, basa la construcción de la red de conductos en la unión de elementos o figu-
ras obtenidos a partir de conductos rectos.
Este método presenta claras ventajas con respecto a otros métodos tradicionales, como, por ejemplo, el
método de tapas:
– Mayor precisión
– Resistencia y calidad
– Menores pérdidas de carga
– Mejor acabado
– Menores desperdicios
El Método del Tramo Recto puede utilizarse con los paneles Climaver Plata, Climaver Plus R...
Los paneles Climaver, disponen de un revestimiento exterior exclusivo, con marcado de líneas guía, que
facilita el corte de los conductos rectos para la obtención de figuras y elimina riesgos de errores en el tra-
zado.
Las herramientas MTR, realizan el corte de conductos rectos para su transformación en figuras, con los
ángulos de corte necesarios. Debido a su especial configuración, realizan un corte limpio y preciso, con
la inclinación adecuada a cada caso.
Herramientas MTR
90º
22,5º
Herramienta Herramienta
punto blanco punto amarillo
Las mayores exigencias en aspectos relativos a la calidad del aire interior y de las instalaciones han moti-
vado el desarrollo del nuevo Sistema Climaver Metal en el que el montaje de los conductos también se
basa en el denominado Método del Tramo Recto (ver capítulos de Instalación).
• CLIMAVER PLUS R®: panel de lana de vidrio ISOVER. Este nuevo producto añade al canteado exclusi-
vo de los paneles CLIMAVER PLUS el rebordeado del canto interior o «macho».
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Sección transversal
del conducto
PERFIVER H: rebordea los cantos del panel de lana de vidrio en las conexiones a unidades terminales
(rejillas...), máquinas (juntas elásticas, marcos metálicos...) y compuertas (de inspección, cortafue-
go...). El perfil PERFIVER H no es exclusivo del Sistema Climaver Metal.
• Cola CLIMAVER.
• Cinta CLIMAVER.
Los conductos del SISTEMA CLIMAVER METAL basados en el montaje con el Método del Tramo Recto y
compuestos por los elementos indicados en el apartado anterior, han sido desarrollados para añadir a los
12 años de garantía que aportan los paneles de la gama CLIMAVER cualidades adicionales de resistencia
y facilidad de mantenimiento. Los múltiples ensayos a los que se han sometido los conductos del SISTE-
MA CLIMAVER METAL avalan las ventajas que a continuación se mencionan:
• Homologación de los conductos del SISTEMA CLIMAVER METAL por empresas de limpieza de con-
ductos de reconocido prestigio y según métodos avanzados de uso extendido a nivel internacional.
(Ver «Manual de Conductos de Aire Acondicionado CLIMAVER» para más información.)
• Durabilidad. Los conductos del SISTEMA CLIMAVER METAL, han superado satisfactoriamente tests de
envejecimiento acelerado basados en múltiples ciclos con variación de temperatura y humedad. El
más conocido de estos tests es el FLORIDA TEST (21 ciclos de 8 horas de duración con variaciones de
Humedad Relativa de 18% a 98% y de Temperatura de 25 ºC a 55 ºC)
• Mayor resistencia mecánica a la presión. Los ensayos realizados bajo la Norma americana UL 181 per-
miten alcanzar a los conductos del SISTEMA CLIMAVER METAL presiones estáticas de 800 Pa (80
mm.c.a.)
• Ensayo de no proliferación de mohos. Los conductos no favorecen el desarrollo de microorganismos ni
mohos según se demuestra en el ensayo realizado en laboratorio independiente y de acuerdo con la
citada Norma UL.
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DEFINICIONES: DENOMINAREMOS FIGURA A AQUELLOS CONDUCTOS DE FORMA ESPECIAL, ES DECIR, A AQUELLOS TRAMOS NO RECTOS (EJ.:
CODOS, REDUCCIONES, DERIVACIONES, «PANTALONES», «R»...) SE DENOMINARÁ PIEZA AL ELEMENTO QUE UNIDO A OTROS DA LUGAR A UNA
FIGURA . FINALMENTE TAPA ES UN ELEMENTO O PIEZA PLANA QUE, UNIDA A OTRAS, CONSTITUYE UNA FIGURA O TRAMO RECTO.
La fabricación de las diferentes figuras y tramos rectos de la red de conductos se inicia con el trazado
sobre el panel de las diferentes piezas que posteriormente se recortarán y ensamblarán, todo ello,
mediante el empleo de un reducido número de herramientas ligeras y de fácil manejo.
El presente manual pretende describir las operaciones a realizar para la correcta instalación de una red
de distribución de aire.
Se diferencian claramente dos métodos de fabricación de figuras:
• Método del Tramo Recto, es el método recomendado en general e imprescindible para la fabricación
de las figuras en el SISTEMA CLIMAVER METAL.
• Método por Tapas o tradicional, que solamente se aplicará en este manual para el apartado de cons-
trucción de reducciones.
Para ambos métodos, la construcción de tramos rectos es la misma. En cambio, las diferencias son nota-
bles en lo que se refiere a la fabricación de figuras.
Aunque existen máquinas automatizadas para la fabricación de tramos rectos de conducto, el empleo de
herramientas manuales es la forma más usual de fabricación y son imprescindibles para la realización de
figuras, sobre todo para el método por tapas.
Para la fabricación de los conductos se requiere:
CLIMAVER SISTEMA
Material PLUS R CLIMAVER
MTR Por METAL
tapas
4.1. Trazado
Una vez conocidas las secciones y el tipo de elemento o figura de la red de conductos (tramo recto,
codo, desvío, etc.), se trazan sobre el panel o tramo recto de conducto las diferentes piezas, se cortan y
se ensamblan. Los trazados que aquí se desarrollan, se realizan para las Herramientas CLIMAVER MM.
Se insiste en la facilidad del trazado de tramos rectos haciendo uso de la Regla-escuadra CLIMAVER MM,
y con este fin se explica en este manual su modo de utilización.
4.2. Corte
Se detallan en imágenes posteriores las dimensiones y
cortes a considerar en función del tipo de elemento
que se va a realizar.
Las Herramientas CLIMAVER MM utilizan cuchillas
de acero de gran calidad y de fácil reposición. Corte de «Media Madera»
Nota: Este tipo de corte proporciona una mayor rigidez a la sección, por lo que se recomienda su uso, en sustitución de las
herramientas de corte en «v».
Estos útiles son más ligeros y además permiten el ahorro de tiempo en el trazado, mediante el empleo de
útiles calibrados como es la Regla-escuadra CLIMAVER MM.
Punto
Rojo
Punto
Rojo
Punto
Rojo Punto
Azul
Punto Punto
Rojo Azul
Las herramientas se componen de un soporte o cuerpo al que van atornilladas las cuchillas. La nueva
generación de Herramientas CLIMAVER MM lleva incorporado un dispositivo que simultáneamente corta
el panel y facilita la separación del recorte sobrante.
Sobre el panel se marcan las referencias que sirven para colocar una regla guía en la que se apoya el
soporte, produciéndose el corte a medida que se avanza con la herramienta. Con la ayuda de la Regla-
escuadra CLIMAVER MM ya no es necesario marcar las referencias.
Otra herramienta imprescindible para el corte es el cuchillo de doble filo. En el dibujo se aprecia la dife-
rencia en la utilización del cuchillo para cortar el revestimiento o para otras operaciones, como la lim-
pieza de la solapa.
4.3. Sellado
Existen dos tipos de sellado:
Sellado interior:
Esta operación se realiza obligatoriamente en la unión de piezas para la obtención de figuras como son
los codos, las derivaciones «r, pantalón y zapato»...
El sellado se obtiene aplicando un cordón de Cola CLIMAVER sobre la superficie de lana de vidrio de
una de las piezas a unir, junto al borde del revestimiento interior y completando el perímetro interior de
la sección.
La sujeción que permitirá el secado correcto de la Cola CLIMAVER y el sellado exterior de las piezas que
conforman la figura se realiza aplicando unas tiras transversales a las juntas exteriores en cada plano del
conducto y el encintado perimetral posterior.
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Sellado exterior:
El sellado exterior de los conductos de la gama CLIMAVER es especialmente estanco, siendo desprecia-
bles las fugas de aire hacia el exterior, siempre y cuando hayan sido construidos y ensamblados correc-
tamente.
Importante: Para garantizar la resistencia y duración de los conductos, las cintas adhesivas deben cumplir:
— Hoja de aluminio puro de 50 µm de espesor con adhesivo a base de resinas acrílicas.
— La cinta debe tener una anchura mínima de 65 mm.
— Homologación bajo Norma americana UL 181 A-P o garantía similar del fabricante: [Resistencia a la tracción ≥ 2,8 N/mm;
Elongación ≤ 5%; Pelado (180°) ≥ 0,5 N/mm; Pelado (20°) ≥ 0,36 N (24 h.)/mm].
Consejos de aplicación:
Para la aplicación de las cintas de aluminio la temperatura ambiente deberá ser superior a 0 ºC. Debe eli-
minarse la suciedad de las superficies a sellar. Mediante la espátula plástica, se hará presión sobre la
cinta friccionando hasta que aparezca el relieve del revestimiento marcado en la cinta.
En las uniones longitudinales de paneles para obtener conductos rectos y en las uniones transversales
entre conductos, el sellado se realiza posteriormente al grapado del revestimiento exterior, mediante la
cinta de aluminio adhesiva.
Debe adherirse la mitad del ancho de la cinta a la solapa ya grapada, y la otra mitad a la superficie sin
solapa.
En las uniones de piezas para la construcción de figuras mediante el Método del Tramo Recto no existirá
grapado previo al encintado, y se realizará el sellado de las uniones interiores con Cola CLIMAVER.
SAINT-GOBAIN CRISTALERÍA, S.A. comercializa las Cintas CLIMAVER que cumplen los requisitos de la
Norma UL-181. Como identificativo de calidad en las instalaciones llevan impresa en toda su longitud la
marca CLIMAVER.
– Conducto de chapa galvanizada, sin sellado de juntas, recubierto interiormente por un material de lana
de vidrio termo-acústico, de 12 mm de espesor y 36 kg/m3 de densidad (nombre comercial: VN 12).
– Conducto de chapa galvanizada, sin sellado de juntas, aislado exteriormente por lana de vidrio termo-
acústica de 55 mm de espesor y 12 kg/m3 de densidad (nombre comercial: IBR-Aluminio).
– Conducto autoportante de lana de vidrio termo-acústica de alta densidad, recubierto interior y exte-
riormente por un complejo triplex de aluminio visto, sellado exteriormente con banda de aluminio
autoadhesiva (nombre comercial: CLIMAVER PLUS R).
– Conducto autoportante de lana de vidrio termo-acústica de alta densidad, recubierto interior y exte-
riormente por un complejo triplex de aluminio visto, montado con perfilería de refuerzo en aluminio,
sellado exteriormente con banda de aluminio autoadhesiva (nombre comercial: SISTEMA CLIMAVER
METAL).
FILTRACIONES:
• VOLUMEN (m3/h) 223 223 223 28 28
• ENERGÍA (Kw · h) 1,28 1,28 1,28 0,19 0,19
PAREDES:
• U W/(m2 ºK) 3,7 2,1 0,8 1,1 1,1
• ENERGÍA (Kw · h) 1,66 0,97 0,35 0,57 0,57
TOTAL ENERGÍA
2,94 2,25 1,63 0,76 0,76
(Kw · h)
Para la velocidad del aire prevista (6 m/s) y el tipo de material de conducto resultan los coeficientes U
(W/m2 · °C) de termotransferencia que se indican en Cuadro I.
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Se ha establecido el Cuadro II, donde se comparan los aspectos económicos de las inversiones que rpre-
sentarían instalaciones de conductos como las indicadas, con el sobrecoste de funcionamiento que
suponen las pérdidas calculadas y el periodo Payback.
El estudio se ha realizado a finales de 2000 en Madrid, por lo que los datos de costes, de inversión y de
funcionamiento de la instalación se centran en esas coordenadas. El método de cálculo es válido, siem-
pre y cuando se actualicen los valores económicos en el tiempo y según la zona a estudiar.
Algunas aclaraciones a los datos del Cuadro II, son:
a) Inversiones
Cada una de las cantidades se ha obtenido como promedio de varios datos de mercado real, para insta-
laciones de 500/1.000 m2 de conductos.
b) Costes por pérdidas
Para establecer un precio real del Kwh, se han estudiado dos valores extremos: un gran edifcio climati-
zado, de más de 16.000 m2 de superficie de oficinas y un estudio de 325 m2.
En ambos casos se ha obtenido el precio real medio del Kwh consumido según facturas pagadas por el
usuario durante un año, resultando un promedio de 18 ptas/Kwh, que es el aplicado.
El rendimiento energético del sistema COP, se han estimado en 2,5. En este sentido se han reducido los
consumos energéticos procedentes del Cuadro I.
c) Payback
Como base de la comparación en el estudio americano se toma, de entre todos los tipos de conductos
que se utilizan en ese país, el conducto de chapa metálica desnudo y sin sellado de juntas.
También en el presente estudio tomaremos al conducto de chapa desnudo y sin sellado de juntas como
base para el presente estudio. Así, el Payback obtenido, equivale a las horas de funcionamiento que
deben transcurrir para que se compense, por menor sobrecoste de funcionamiento, el mayor coste de
inversión de otros sistemas de conductos.
La particularidad a nivel español consiste en que el conducto Climaver Plus R, es de menor coste de ins-
talación que el de chapa metálica de referencia, además de tener un sobrecoste de funcionamiento más
bajo que éste. Todo ello supone un Payback menor que cero, o lo que es lo mismo: es la instalación más
barata de inversión y con más bajo sobrecoste de funcionamiento.
Es interesante precisar que cualquier instalación tiene un sobrecoste de funcionamiento más bajo res-
pecto al conducto de chapa metálica, por lo que una vez alcanzado el Payback, se tendrá siempre un
ahorro proporcional al tiempo de funcionamiento.
CUADRO II
SOBRE COSTE
FUNCIONAMIENTO 0,005 0,004 0,003 0,001 0,001
(e/m2 · h)
* Las cifras reflejadas como coste de las instalaciones son orientativas y pertenecen a cálculos realizados con datos procedentes del
área de Madrid para edificios de tamaño medio y obtenidos en 2000.
– El Sistema Climaver Metal pese a ser ligeramente más caro que la chapa desnuda, presenta valores de
pérdida mucho menores, por lo que tiene un Payback bajo (sólo 603 horas) o lo que es lo mismo, poco
más de mes y medio de funcionamiento en una instalación media.
– Los sistemas basados en conductos de chapa aislada necesitan periodos elevados de funcionamiento
para comensar la inversión inicial. En cualquier caso, conllevan costes de funcionamiento mayores
que los sistemas de conductos Climaver.
Los conductos de aire representan una vía de transmisión del sonido para dos tipos de ruidos:
– Los propios de la instalación, a causa de elementos en movimiento (unidades de tratamiento, ventila-
dores, flujo de aire en los conductos...).
– Los de «transmisión cruzada», producidos en un local y transmitidos a otros adyacentes por el sistema
de conductos.
El material del conducto juega un papel importante en la atenuación sonora de los ruidos y está ligado a
los coeficientes de absorción del material.
Así, para la geometría de conductos que se estudia, las atenuaciones sonoras específicas, por unidad de
longitud (dB/m) están representadas en el Cuadro III para cada material.
Puede verse que los conductos metálicos desnudos no tienen prácticamente atenuación sonora. Esta
aumenta cuando existe un revestimiento interior de lana de vidrio (p.e. VN 12).
Para alcanzar valores importantes de atenuación sonora hay que considerar los conductos de la gama
Climaver. En este estudio se presentan dos productos típicos de la gama a estos efectos: Climaver Plata y
Climaver Plus R, especialmente el primero, ya que bastan unos pocos metros de conducto para apreciar
la atenuación.
CUADRO III
CLIMAVER PLUS R / CLIMAVER A2* 1,26 1,26 1,26 4,99 3,97 3,97
(*) Según ensayos del CSIC Instituto de Acústica y norma ISO R 354.
5.3. CONCLUSIONES
Por todo lo expuesto, puede afirmarse que en el aspecto técnico, los conductos de lana de vidrio Clima-
ver Plus R, Climaver Plata, Climaver A2 y Climaver A2 Neto poseen las mayores ventajas, por sus meno-
res pérdidas energéticas por filtraciones y transmisiones de calor, aportando las mejores propiedades en
atenuación acústica para la reducción del ruido.
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08
Tablas
de conversión
de unidades
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