Manual TK-HR Acondicionamiento acústico (tiempo de reverberación)
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Descripción

A continuación se enumeran los apartados a seguir para el cálculo:

• Introducción
• Exigencias del DB-HR relativas al tiempo de reverberación
• Cálculo del tiempo de reverberación de un recinto
• Opción simplificada

1.- Introducción

Con la versión 1.1.5.8 de TeKton3D se incorpora la posibilidad de comprobar el tiempo de reverberación y absorción acústica de aquellos recintos que lo precisen, de acuerdo con el DB-HR. Esta prestación estará disponible para aquellos usuarios que tengan licenciado el módulo TK-HR.

La limitación del tiempo de reverberación es una exigencia básica del DB-HR encaminada a la mejora del acondicionamiento acústico. El tiempo de reverberación está relacionado directamente con la capacidad de absorción de energía acústica por parte de los materiales que revisten los paramentos y objetos interiores de un recinto.

Cuando una onda sonora incide sobre un paramento, parte de la energía que porta se refleja, mientras el resto es absorbido por el propio material. La relación entre la energía absorbida y la energía total es el coeficiente de absorción acústica (a), magnitud fundamental de cara a la justificación del tiempo de reverberación. La onda reflejada  permanecerá en el local hasta que vuelva a incidir sobre otra superficie, momento en el que se absorberá otra cierta cantidad de energía, dada también por el coeficiente a. Tras varias reflexiones sucesivas, la energía de la onda quedará absorbida en su totalidad.

Así, desde que una onda sonora es emitida hasta que es absorbida por completo, hay un cierto tiempo de permanencia de la onda en el recinto, que dependerá directamente del coeficiente de absorción acústica de los revestimientos. Se denomina tiempo de reverberación al tiempo transcurrido desde que una fuente sonora se interrumpe hasta que la presión acústica del local desciende 60 dB.

El tiempo de reverberación depende de la geometría del local y del coeficiente de absorción acústica de los materiales que contiene, tanto revestimientos de paredes y techos como mobiliario.

2.- Exigencias del DB-HR relativas al tiempo de reverberación

El DB-HR establece unos valores máximos del tiempo de reverberación para aulas, salas de conferencias, restaurantes y comedores. El documento también considera la aplicación de esta limitación a las zonas comunes de edificios de uso residencial público, docente u hospitalario que comparten puertas con recintos protegidos, pero en este caso lo que se exige es un área de absorción acústica equivalente mínima. Los citados límites se encuentran en el DB-HR 2.2, y se resumen en la siguiente tabla:

Tipo de recinto	Límite
Aulas y salas de conferencias sin ocupación ni mobiliario, con volumen inferior a 350 m3	T≤0,7 s
Aulas y salas de conferencias sin ocupación, con volumen inferior a 350 m3 (considerando la totalidad de las butacas)	T≤0,5 s
Restaurantes y comedores sin ocupación ni mobiliario	T≤0,9 s
Zonas comunes de edificios de uso residencial público, docente u hospitalario colindantes con recintos protegidos con los que comparten puertas	A ≥ 0,2·V

El tiempo de reverberación se calcula mediante la fórmula de Sabine:

Siendo V el volumen del recinto y A la absorción acústica total del recinto, que a su vez se obtiene como la suma de las absorciones acústicas (a·S) de los paramentos y las butacas (A_O), si las hay. En recintos de más de 250 m³ se considera además la absorción acústica del aire (4·m·V)

El cálculo del tiempo de reverberación mediante las expresiones anteriores, a partir de la geometría del recinto y  los datos de los acabados interiores y mobiliario, se corresponde con la opción general, aplicable a:

• Aulas, salas de conferencias de hasta 350 m³, con geometría prismática. En caso recintos con formas abovedadas, el método no garantiza el confort acústico, debiendo en estos casos recurrir a un estudio específico que garantice las condiciones acústicas del recinto.
• Restaurantes y comedores.
• Zonas comunes de edificios de uso residencial público, docente u hospitalario, colindantes con recintos protegidos con los que además se comparten puertas, en las que se limita el área de absorción acústica.

Para los dos primeros casos, existe una opción simplificada alternativa (DB-HR 3.2.3) que simplemente compara el coeficiente de absorción acústica medio del tratamiento aplicado en el techo con un valor mínimo, que para cada caso vale:

Valor mínimo del coeficiente de absorción acústica medio del material
Aulas de volumen hasta 350 m3 sin butacas tapizadas:
Aulas de volumen hasta 350 m3 con butacas tapizadas fijas:
Restaurantes y comedores:

La opción simplificada contempla además la posibilidad de contabilizar la colaboración de los tratamientos aplicados al resto de paramentos del recinto, cuando el aplicado al techo no sea suficiente. En estos casos, la suma de los productos a_m,i · S_i (coeficiente de absorción acústica del material por su superficie de aplicación) debe ser igual o mayor al límite a_m,t de la tabla anterior multiplicado por a superficie de techo (S_t):

3.- Cálculo del tiempo de reverberación de un recinto

Para poder calcular el tiempo de reverberación de un recinto en TeKton3D, es necesario hacer unos ajustes previos en la aplicación. Para este ejemplo se explicará cómo justificar el tiempo de reverberación del comedor de un restaurante.

3.1.- Solapa "Tiempo de reverberación y Absorción acústica"

El primer paso para calcular el tiempo de reverberación es indicar qué espacios necesitan ser comprobados. En el caso del restaurante, habrá que editar el espacio que representa al comedor.

Si tiene el módulo TK-HR licenciado, aparece en el cuadro de Propiedades del espacio la solapa Tiempo de reverberación y absorción acústica:

 

Para incluir el espacio en el cálculo del tiempo de reverberación, habrá que seleccionar el tipo de recinto en el desplegable de la parte superior, en este caso "restaurantes y comedores".  A partir de ese momento se habilitará el resto de opciones del cuadro.

Como ya se indicaba en el punto 1 de este capítulo, los datos necesarios para el cálculo del tiempo de reverberación son:

• Geométricos: volumen del recinto y superficie de cada paramento. Son datos que TeKton3D ya conoce con la propia definición del edificio, y no habrá que definir nada al respecto.
• Acabados interiores de los paramentos, es decir, material que forma la capa interior de cada una de las paredes, huecos y techos que envuelven el recinto . Es preciso conocer el coeficiente de absorción acústica de cada uno de ellos.
• Otros datos adicionales: en el caso de salas de conferencias habrá que indicar si existen butacas fijas para tenerlas en cuenta en el cálculo.

Es en esta solapa donde se definen los acabados interiores del recinto. En principio, TeKton3D tomará la capa interior de cada pared, suelo y techo y sus correspondientes coeficientes de absorción acústica para comprobar el cumplimiento del DB-HR. Si fuera necesario aplicar un tratamiento especial o modificar estos datos, habría que activar la casilla Editar manualmente para introducir directamente los datos de los materiales.

3.2.- Primer cálculo: con los acabados iniciales

Para empezar es recomendable calcular para ver en qué medida es necesario realizar acciones espaciales sobre los paramentos para limitar el tiempo de reverberación. Así, tras cerrar la ventana anterior haciendo clic en Aceptar,  con la opción de menú Calcular->Tiempo de reverberación y absorción acústica->Opción general se iniciará el proceso de cálculo. Al finalizar, en el panel de Errores aparecerán las incidencias encontradas durante el cálculo:

Este panel advierte que el acabado "FORU10" no tiene definidas sus propiedades. Para localizarlo y solucionar la incidencia, habrá que volver a la solapa "Tiempo de reverberación y absorción acústica", y buscar el material que da el problema en la lista de acabados (que se activa con la casilla Editar manualmente):

Efectivamente, el material indicado, que es el forjado de cubierta,  tiene un coeficiente a=0. Suponiendo que en un principio se pretende mantener la configuración original, con el botón Editar será posible seleccionar un material similar que sí tenga definido el coeficiente a, como por ejemplo "FORU14":

A la hora de seleccionar el material, es posible aplicar un filtro para que sólo se muestren las soluciones cuyo coeficiente de absorción acústica sea superior a un determinado valor. En este caso filtrando con un valor muy bajo (0,0001) se consigue eliminar de la lista aquellos materiales que no tengan definido dicho coeficiente.

Una vez modificado el material, habrá que iniciar de nuevo el cálculo para comprobar el valor resultante del tiempo de reverberación, con la opción de menú Calcular->Tiempo de reverberación y absorción acústica->Opción general. Para consultar los resultados obtenidos es necesario generar un nuevo listado (Resultados->Crear listado, o directamente desde el panel de Proyecto):

Como era de esperar, el recinto no cumple las exigencias del DB-HR, al obtenerse un tiempo de reverberación de 3,5 segundos cuando el límite está en 0,9:

Así, será necesario aplicar algún tratamiento especial al techo y a las paredes para poder cumplir el DB-HR.

3.3.- Aplicar acabados nuevos

Para disminuir el tiempo de reverberación se colocará en el techo un techo acústico. Para ello, habrá que repetir el proceso descrito en el apartado anterior para quitar el forjado de cubierta de la lista de acabados y poner en su lugar un techo acústico.

Así, en la lista de acabados se eliminará "FORU14" y se añadirá uno nuevo:

Al crear un nuevo acabado, el cuadro que aparece es el mismo que el utilizado para cambiar el forjado en el punto anterior:

Para empezar, habrá que indicar el material que compone el techo acústico, con el botón "Seleccionar material", en este caso se pondrá el techo TECH2, correspondiente a un techo acústico modelo Eurocustic Eurobaffles 1200x300x50, con una absorción acústica bastante elevada (0,75). Cuando seleccione un material para disminuir el tiempo de reverberación tenga en cuenta que los que mejor cumplen este fin son los materiales porosos con celdas interconectadas, no siendo buenos absorbentes acústicos los aislantes de célula cerrada.

Una vez elegido el material, en el desplegable Elemento habrá que indicar sobre qué paramento se dispone esta solución constructiva. Como es un techo bajo cubierta, en el desplegable habrá que buscar el nombre del elemento constructivo que representa la cubierta (CU-21):

 

Automáticamente, el programa mostrará la superficie del paramento (551,73 m²) y la localización (techo). Si realiza ahora el cálculo del tiempo de reverberación, podrá comprobar que el tiempo de reverberación ha disminuido hasta 1,0 s, pero sigue sin cumplir las exigencias del DB-HR (0,9 s como máximo).

Como el tiempo de reverberación sigue siendo alto, para reducirlo, se pueden intentar diversas acciones:

• Recurrir a un techo acústico con mejores prestaciones.
• Cambiar el suelo por otro más absorbente (tarima, por ejemplo).
• Aplicar acabados especiales a las paredes (maderas, corchos, etc.)
• Tener en cuenta las cortinas en el cálculo, como se indica en el apartado siguiente.

3.4.- Reducir el tiempo de reverberación mediante cortinas

Para seguir disminuyendo el tiempo de reverberación, el siguiente paso será definir y tener en cuenta unas cortinas que cubren las ventanas del espacio estudiado.

3.4.1.- Crear el material textil de la cortina

En primer lugar, habrá que crear un nuevo material en la biblioteca de materiales de TeKton3D con los datos disponibles. A falta de datos de un material textil concreto, pueden emplearse los coeficientes de absorción acústica de la tabla siguiente:

Material	500 Hz	1000 Hz	2000 Hz
Cortina 338 g/m2	0,11	0,17	0,24
Cortina 475 g/m2, plegada sobre sí misma al 50%	0,49	0,75	0,70

Para este caso, se colocarán cortinas de 338 g/m². Para crear este material hay que ir a la opción de menú Archivo->Bases de datos->Materiales->Para cerramientos.

Una vez dentro de la base de datos es recomendable crear una carpeta aparte de las existentes y dentro de ésta el nuevo material:

Tenga en cuenta que materiales nuevos, distintos de los que ya aparecen en la carpeta CTE-HE1 no funcionan en LIDER y CALENER, por lo que no es recomendable emplear estos materiales creados por el usuario para cálculos relacionados con la demanda térmica.

Cuando cree el nuevo material, introduzca los mínimos datos requeridos de la solapa General sin necesidad de ser preciso (ver figura siguiente), ya que este material no va a ser empleado en ningún elemento constructivo, sino que se utilizará únicamente como acabado interior:

Para definir los coeficientes de absorción acústica que caracterizan el material hay que activar la casilla "Constituye un material para el acabado superficial de un elemento constructivo", lo que habilitará la solapa "Protección frente al ruido", en la que se indicarán los valores del coeficiente de absorción acústica para las frecuencias de 500Hz, 1000Hz y 2000Hz (el valor medio se calcula automáticamente):

3.4.2.- Asignar la cortina a las ventanas

Para asignar el nuevo material a las ventanas hay que seguir estos pasos:

• Editar la ventana y activar la casilla Acabado interior. Con el botón podrá seleccionar el material del que está formada la cortina (COR338):
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• Indicar al programa que tenga en cuenta en el cálculo las cortinas. Para ello, habrá que editar el espacio y en la solapa Tiempo de reverberación y absorción acústica activar la casilla "Tener en cuenta el acabado interior de huecos".
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Una vez aplicadas estas modificaciones a todas las ventanas del comedor, el tiempo de reverberación disminuirá sensiblemente, lo justo para que se cumplan las exigencias del DB-HR (en concreto, las cortinas de este recinto incrementan en un 3,7% el área de absorción acústica equivalente). Observe que el elemento COR338 aparece ahora en la ficha justificativa:

 

4.- Opción simplificada

El cálculo desarrollado en el apartado anterior se corresponde con la opción general, pero de la misma forma se podría haber aplicado la opción simplificada, haciendo uso de la opción de menú Calcular->Tiempo de reverberación y absorción acústica->Opción simplificada.

Si realiza el cálculo por esta opción, podrá comprobar que el recinto estudiado en el apartado anterior no cumple,  porque la opción simplificada, aunque más sencilla, es más exigente.

Como ventaja, la opción simplificada es una buena herramienta a la hora de hacer un cálculo rápido del coeficiente de absorción acústica requerido en un techo.

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