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Ejemplo práctico de cálculo acústico de una instalación de conductos de climatización

por | Ene 4, 2021 | INNOVACIÓN, SOSTENIBILIDAD | 0 Comentarios

El presente documento trata un ejemplo real y practico de cálculo de la acústica de una instalación de conductos de climatización.

Este ejemplo complementa la Formación Técnica de Acústica de las Instalaciones de Conductos de climatización y los conceptos allí explicados.

Las imágenes de la instalación de conductos han sido diseñadas gracias a la aplicación OPEN BIM URSA AIR, y los cálculos de la acústica han sido llevados a cabo gracias a la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”.

 

Vamos a estudiar el caso real y práctico de una instalación de conductos de climatización de suministro y retorno de aire y el ruido que induce en la biblioteca de una universidad. A partir de este momento denominaremos a la biblioteca como «el local» de estudio.

El local de estudio está situado al noroeste de la segunda planta de la universidad. Es una sala de 15 metros de largo, 15 metros de ancho y 3,5 metros de alto; con un techo registrable de placas de yeso que cubre un plenum de 60 cm donde se encuentran los conductos y otras instalaciones.

El edificio de la Universidad tiene únicamente dos plantas y la cubierta se sitúa sobre el local de estudio.

El local de estudio esta climatizado por el aire suministrado por un sistema de conductos, desde la Unidad de Tratamiento de Aire que se encuentra en la cubierta, justo encima de la biblioteca.  La UTA se trata de un equipo de 80 kW de potencia que suministra un caudal de 14.000 m3/h de aire.

El conducto principal baja de la cubierta a través de una galería técnica de instalaciones hasta el segundo piso. En este punto hay un ramal de 2.000 m3/h que va a otras dependencias, un ramal conduciendo un caudal de 7.000 m3/ h que sigue bajando, y un ramal conduciendo 5,150 m3/h que es el que entra en el local de estudio. Este último conducto es el que suministra 3,150 m3/h al local de estudio, y conduce el resto del caudal a otras dependencias.

Los sistemas centralizados de aire acondicionado conducido son una excelente opción, ya que combinan el aire acondicionado con la aportación de aire fresco de ventilación, manteniendo las mejores condiciones saludables y de calidad del aire interior de los edificios. Estos sistemas tienen muchas ventajas, incluyendo la acústica, ya que la UTA se instala fuera del edificio.

El principal problema en este ejemplo es que la UTA se sitúa a pocos metros de conducto de la biblioteca, siendo esta un local donde hay requisitos críticos respecto a las condiciones acústicas. La mejor opción sería colocar la UTA, siendo esta la principal fuente de sonido, un poco más lejos del local de estudio pero esto no es siempre posible. 

 

La primera idea a nivel técnico para la resolución de problemas acústicos quizás es el uso de silenciadores instalados en las salidas de las unidades terminales. Pero esto aumenta la de presión estática a vencer por parte de la UTA, ya que las pérdidas de carga en los silenciadores son elevadas. El silenciador trabajaría en los conductos principales, cuando quizás sólo se necesitarían silenciadores más pequeños para trabajar en determinados ramales. En cualquiera de los casos, es imprescindible realizar un análisis acústico para el correcto dimensionado de los silenciadores.

Comencemos a realizar el análisis acústico de la instalación de conductos.

 

Conductos 1
Fig 1. Biblioteca – modelo del local de estudio realizado a través de OPEN BIM URSA AIR. La UTA está justo encima del local de estudio, los conductos de suministro y retorno cruzan el local para suministrar y transportar el caudal de aire a otras dependencias.

Fuentes acústicas en conductos: Unidad de tratamiento de aire UTA

La unidad de tratamiento de aire es la principal fuente acústica de la instalación de conductos. El ruido procede principalmente del ventilador de la máquina, se transmite a través de conductos y es difundido por los difusores.

Los fabricantes de máquinas de aire acondicionado deben proporcionar datos del nivel de potencia acústica (dB) emitido por sus máquinas.

 

En algunos casos, los fabricantes ofrecen información sobre el nivel de presión sonora (dB) por cada banda de frecuencia a una cierta distancia (normalmente 1,5 metros) de la salida por conductos. En esos casos podríamos suponer que la UTA es una fuente acústica de emisión semiesférica (Q=2), y estimar el nivel de potencia acústica equivalente aplicando la fórmula de la Fig 2. Esto se puede efectuar usando la «hoja de fuentes acústicas» de la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”.

Esto es sólo una aproximación, pero es lo más adecuado que podemos hacer con esta información.

Fórmula conductos
Conductos figura 2
Fig 2. Modelo de fuente acústica de difusión semiesférica (considerando la directividad Q=2).
Conductos figura 3
Fig 3. Estimación del nivel de potencia sonora a partir del nivel de presión sonora a cierta distancia usando la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”

En los casos en los que el fabricante nos está suministrando un valor medio del nivel global de presión acústica ponderada A (dBA), no podremos hacer mucho, ya que esto es sólo un valor útil en caso de descarga directa.

En caso de que no dispongamos de ninguna información sobre las prestaciones acústicas de la UTA, podemos aplicar expresiones empíricas dependiendo de las especificaciones del ventilador (tipo de ventilador, potencia nominal del motor,…), usando la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”, con el fin de obtener una aproximación aceptable.

En el caso práctico de la biblioteca, disponemos de un nivel de potencia acústica por cada banda de frecuencia.

Conductos figura 4

El fabricante de la UTA no nos ha informado si estos datos son sólo para la impulsión, o considera también el retorno. Podríamos simplemente restar – 3 dB a cada valor del nivel de potencia acústica, con el fin de separar impulsión de retorno. Pero seremos más conservadores, y consideraremos el peor caso posible, que es que el nivel de potencia acústica se refiera sólo a la impulsión, y los conductos de retorno van a constituir una segunda fuente de ruido con los mismos niveles de potencia acústica.

No disponemos de la información del nivel de potencia de sonido radiado por la carcasa de la UTA. No necesitamos esta información para nuestro cálculo, ya que la máquina está fuera, y vamos a suponer que el aislamiento acústico de la losa del techo es lo suficientemente bueno. Pero en caso de necesitar evaluar si el nivel de ruido que podría alcanzar a edificios cercanos es suficientemente bajo, deberíamos disponer de esa información. No sabemos si los ensayos se han realizado conformemente a la norma ISO 9614-1, y para ser conservadores no se restará el Factor de Ajuste Ambiental.

Conductos figura 5
Fig 5. Diferentes elementos de la UTA que actúan como fuentes acústicas y transmiten diferentes niveles de ruido en impulsión a través de los conductos de impulsión y retorno a través de los conductos de retorno.

Las fuentes acústicas secundarias son las rejillas y los difusores, y tendremos que considerarlas también en nuestro caso práctico.

Conductos y Difusores

Las secciones internas de los conductos generalmente se calculan mediante el Método de Recuperación Estática, pero el primer tramo de la red de conductos siempre se determina dividiendo el flujo de aire por la velocidad máxima del aire que se desea en los conductos.

La velocidad máxima del aire debe   limitarse para reducir la presión dinámica en los conductos, pero también para reducir la regeneración de ruido en rejillas y difusores, y para lograr criterios específicos de diseño acústico.

La velocidad máxima del aire en las redes de conductos siempre se encuentra en el primer tramo conectado a la máquina de aire acondicionado.

 

Tipo de edificio

Velocidad media (m/s)

Velocidad máxima (m/s)

Viviendas, hoteles y hospitales

3 – 4

5

Teatros, cines, oficinas y bibliotecas.

4 – 5

6

Bancos y restaurantes

6

7,5

Tiendas y cafeterías

5

9

Industria

10

12

Gráfico 1. Recomendaciones de velocidad máxima en conductos dependiendo del tipo de uso del edificio.

En el caso de las bibliotecas se recomienda no exceder la velocidad máxima de 6 m/s.

En el caso específico que estamos estudiando, el ingeniero ha considerado 6 m/s como velocidad máxima del aire. Si hubiera elegido un valor de velocidad más baja, las dimensiones de los conductos de la instalación habrían sido mayores, pero los niveles de ruido percibido se habrían reducido.

El siguiente gráfico recomienda las velocidades máximas de circulación de aire de retorno y de impulsión para lograr criterios específicos de diseño de sonido de curva RC.

Tipo de apertura

Diseño RC

Velocidad máxima circulación del aire de (m/s)

 Red de aire de  impulsión

45

3,2

40

2,8

35

2,5

30

2,2

25

1,8

 Red  de aire de retorno

45

3,8

40

3,4

35

3,0

30

2,5

25

2,2

 

Gráfico 2. Velocidades máximas en las redes de impulsión o de retorno para lograr criterios específicos de diseño acústico de curva RC

En el caso de la biblioteca estudiada, los difusores de impulsión son 9 difusores redondos de 30 cm de diámetro, suministrando 350 m3/h cada uno.

Podemos comprobar que la velocidad de salida de aire de impulsión es de sólo 1,4 m/s. Esta es una velocidad de impulsión baja, que resulta ser lo suficientemente baja para lograr los mejores valores RC25 dB.

Si comprobamos la Ficha técnica del difusor, se especifica que el nivel medio de presión sonora ponderado en A es de 30 dBA.

La situación no es tan buena en el caso de las rejillas utilizadas para extraer el aire de retorno. Son 6 rejillas rectangulares de 40×15 cm consiguiendo un caudal de 500 m3/h cada una. La velocidad del aire es de 2,4 m/s, y eso significa que el máximo criterio de sonido que podríamos alcanzar es RC30 dB.

Si comprobamos estas rejillas rectangulares con la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”, descubriremos que funcionan como una fuente de sonido con el siguiente nivel de potencia sonora.


En el caso de la biblioteca estudiada, los difusores de impulsión son 9 difusores redondos de 30 cm de diámetro, suministrando 350 m3/h cada uno.

Podemos comprobar que la velocidad de salida de aire de impulsión es de sólo 1,4 m/s. Esta es una velocidad de impulsión baja, que resulta ser lo suficientemente baja para lograr los mejores valores RC25 dB.

Si comprobamos la Ficha técnica del difusor, se especifica que el nivel medio de presión sonora ponderado en A es de 30 dBA.

La situación no es tan buena en el caso de las rejillas utilizadas para extraer el aire de retorno. Son 6 rejillas rectangulares de 40×15 cm consiguiendo un caudal de 500 m3/h cada una. La velocidad del aire es de 2,4 m/s, y eso significa que el máximo criterio de sonido que podríamos alcanzar es RC30 dB.

Si comprobamos estas rejillas rectangulares con la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”, descubriremos que funcionan como una fuente de sonido con el siguiente nivel de potencia sonora. 

Conductos, Ejemplo práctico de cálculo acústico de una instalación de conductos de climatización
Fig 6. Nivel de potencia sonora regenerado por cada rejilla rectangular de retorno.

Consideraremos que las rejillas de retorno se encuentran cerca del rincón entre la pared y el techo cuando se evalúe la difusión sonora de estas rejillas rectangulares, ya que la hoja de cálculo toma un factor de directividad Q=4 (cuarta parte de la radiación esférica).

Conductos figura 7
Fig 7. Distribución de difusores circulares de impulsión y rejillas rectangulares de retorno en la red de conductos de la biblioteca.

Estudio acústico de la biblioteca

El resultado del estudio acústico debe ser el Nivel de Presión Acústica percibido por una persona determinada en un lugar específico de la habitación, debido a la suma de las diferentes vías de transmisión acústica , tanto en forma de radiación directa como el campo reverberado, considerando el grado de acondicionamiento acústico de la biblioteca.

No esperamos obtener un valor medio para el conjunto de la habitación del Nivel de Presión Sonora debido a la instalación de aire acondicionado. Incluso en el caso que este valor promedio fuese aceptable, podría ser que en algunos puntos de la habitación, el Nivel de Presión Sonora fuese demasiado elevado y ruidoso; por lo que no sería un resultado aceptable. 

El objetivo de nuestro análisis debe ser el peor Nivel de Presión Sonora que pueda percibirse en el punto de la sala que sea más crítico y es intuitivo que el punto más  ruidoso será cuando la persona está más cerca del equipo de aire acondicionado y de las fuentes acústicas.

Vamos a suponer como el peor y más ruidoso un punto situado a 2 metros de la pared norte, y a 2 metros de la pared este. Vamos a suponer que los oídos de una persona están a 1,80 metros de altura. Si la persona no fuese tan alta, sus oídos estarían más lejos de las fuentes acústicas, y el Nivel de Presión Sonora sería inferior.

En este punto, la persona está muy cerca de la fuente acústica, y muy cerca de ambos, el primer difusor de impulsión y la primera rejilla de retorno.

Todo el análisis que vamos a realizar a partir de ahora es determinar el nivel de presión sonora percibido por una persona de 1,80 m colocada en ese punto de la habitación provocado por la instalación de aire acondicionado.

Conductos Figura 8
Figura 8. Ubicación del punto en el que en el que se determinará el Nivel de Presión Sonora

En el caso de teatros, cines, auditorios… los ingenieros acústicos conocen y especifican los coeficientes de absorción sonora de las personas, los materiales y las superficies de la habitación. Con esta información pueden calcular el tiempo de reverberación, y otros parámetros acústicos de la sala de sonido. 

En este caso de la biblioteca no disponemos de la dicha información acústica de la sala. Podemos estimar el tiempo medio de reverberación de la biblioteca, una vez amueblada, con libros, estantes…

El volumen de la habitación es de 15 metros x 15 metros x 3,50 metros de altura lo que representan 787,50 m3..

La superficie de paredes, suelo y del techo es de 660 m2..

Introduciendo toda esta información en la «hoja Room_description» de la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”, obtenemos los parámetros de acústicos de la habitación: 

Conductos Figura 9
Figura 9. Características acústicas de la sala biblioteca

 El tiempo medio de reverberación de la habitación es de 0,63 segundos.

Análisis de las vías de transmisión acústicas

En una instalación con red de conductos de aire acondicionado pueden existir múltiples vías de transmisión acústica. Para evaluar el nivel acústico en un punto del espacio, se debe cuantificar cada una de estas vías. Los niveles acústicos de todos los trayectos se suman logarítmicamente para obtener el Nivel de Presión Acústica en el punto considerado en el espacio.

En nuestro caso, la unidad de tratamiento de aire está en el techo y vamos a suponer que losa de hormigón + placas de yeso del techo que separa la biblioteca de la cubierta tiene un aislamiento acústico suficiente para no percibir en la biblioteca el ruido radiante de la carcasa del equipo.

Vamos a suponer también que los conductos verticales principales desde la parte superior hasta el nivel del piso inferior a la biblioteca están   encerrados en una galería técnica y que esta ha sido bien aislada para evitar que el ruido provenga a través de esta pared.

Vamos a considerar el ruido proveniente de los cambios de dirección de los conductos, y el ruido proveniente de difusores y rejillas.

Mirando a la imagen número 10 es posible ver algunos caminos que el sonido está siguiendo.

 El ruido de impulsión transita a través de los conductos de suministro siguiendo las flechas azules. El ruido de extracción transita a través de conductos de retorno siguiendo las flechas amarillas. El sentido de las flechas es siempre aguas abajo de la máquina, ya que este no es el sentido del flujo de aire, sino el del flujo de ruido (que en el caso de los conductos de retorno el ruido va en contra del sentido del flujo de aire).

Las líneas discontinuas rojas son caminos del sonido procedente los cambios de dirección de las paredes de conductos y a través del techo de placas de yeso.

Las líneas discontinuas verdes son las vías del ruido procedentes de difusores o rejillas.

La adición acústica del ruido proveniente por todas las vías es el Nivel de Presión Acústica percibido por la persona.

Conductos Figura 10
 Figura 10. Rutas sonoras

La hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics” sólo permite insertar datos de 20 vías de transmisión acústica diferentes, y en el caso del análisis de la biblioteca hay muchas más. Esto no es problema, ya que cuando se está sumando 2 sonidos diferentes con una diferencia de nivel de sonido de potencia o presión entre ellos mayor de 10 dB, el resultado es sólo el nivel de sonido más fuerte.

Ejemplo: 50 dB + 40 dB a 50 dB

Conductos Figura 11
Fig 11. Tramos de conducto de diferentes tamaños, longitudes, materiales y tipo de absorción acústica a tener en cuenta
Figura 12
Fig 12. Descripción de los codos de la red de conductos
Figura 13
Fig 13. Descripción de los cambios de sección de la red de conductos
Figura 14
Figura 14. Descripción de las derivaciones de conductos de 3 vías

Sólo consideraremos aquellas vías que creemos que pueden suministrar la mayor aportación acústica al Nivel de Presión Sonora total percibido, y podremos comprobar más adelante si otras vías omitidas en esta primera instancia eran o no relevantes.

Por ejemplo, podremos ver después que el ruido proveniente de la rejilla de retorno, situada a más de 15 m de los oídos de la persona considerada como receptora; es más relevante que el ruido de proveniente de la segunda derivación del conducto de impulsión. Esto se debe a que los niveles de presión sonora suministrados por ambas trayectorias difieren más de 10 dB en la mayoría de las frecuencias (excepto 63 Hz, pero el nivel de presión sonora a baja frecuencia es muy reducido).

Hemos implementado datos de conductos sobre tamaños, longitudes, material… de conductos rectos, codos, derivaciones… como en las figuras 11, 12, 13 y 14.

Las vías de transmisión acústica que vamos a considerar y describir en la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics” son: 

  1. Primera derivación en el conducto de impulsión (tramo número 4)
  2. Difusor 14.1 (más cercano)
  3. Cambio de sección del conducto  del primer al segundo difusor
  4. Difusor 14.2 (el segundo de la primera rama)
  5. Cambio de sección del conducto entre el segundo y el tercer difusor
  6. Difusor 14.3 (el tercero de la primera rama)
  7. Segunda derivación del conducto de impulsión  (tramo número 6)
  8. Difusor 19.1 (el primero de la segunda rama)
  9. Cambio de sección en la segunda rama entre el primer y el segundo difusor
  10. Difusor 19.2 (el segundo de la segunda rama,)
  11. Difusor 19.3 (el tercero en la segunda rama)
  12. Cambio de dirección del conducto de impulsión (codo en el conducto hacia una nueva rama )
  13. Conducto de retorno – Interrupción del conducto principal antes de la primera parrilla
  14. Conducto de retorno – Primera rejilla
  15. Conducto de retorno – Cambio de sección entre las rejillas 1 y 2
  16. Conducto de retorno – Segunda rejilla
  17. Conducto de retorno – Tercera rejilla
  18. Conducto de retorno – Cuarta rejilla
  19. Conducto de retorno – Quinta rejilla
  20. Conducto de retorno – Sexta rejilla
Conductos, Ejemplo práctico de cálculo acústico de una instalación de conductos de climatización
Fig 15. Vista cenital de la instalación. Se aprecia la ubicación de los difusores y las rejillas de retorno.
Figura 15.1
Figura 15.2: Descripción de la primera vía de transmisión, de la UTA a la Biblioteca
Figura 15.3
Figura 15.3: Descripción de la segunda vía de transmisión, de la UTA al difusor 14.1

De modo análogo para las otras 18 vías de transmisión restantes

Al describir diferentes vías de transmisión acústica hemos considerado las pérdidas de inserción en derivaciones, debido al hecho de que en ellos la energía acústica se reparte entre las ramas.

Consideramos también la atenuación final producida por los difusores. Cuando las ondas acústicas de baja frecuencia que viajan en espacios cerrados (conductos) experimentan en el difusor un cambio brusco de la sección transversal algunas de las ondas se reflejan de nuevo hacia los conductos. Esto crea una cantidad significativa de atenuación de baja frecuencia denominada atenuación final.

Figura 16
Figura 16. Pérdida de inserción debido al reparto de la energía sonora entre ramas

Muchas de las vías de transmisión acústica consideradas están atenuadas. Este es el caso de la energía acústica transmitida por vía aérea a través de las paredes de los conductos. Hemos considerado la atenuación de este ruido al cruzar el techo de placas de yeso, aplicando simplemente una corrección a su aislamiento.

Los conductos flexibles se utilizan para conectar el tramo del conducto con el difusor de aire. La longitud de debe ser menor que 1,5 m y el radio de curvatura debe ser mayor que el radio de su sección. Los conductos flexibles no se pueden utilizar para realizar una instalación completa.

Los conductos flexibles producen un ruido elevado. En el caso de la biblioteca analizada son sólo existen tubos de 15 cm de longitud que conectan los conductos a los difusores.

Figura 17
Figura 17. Distancia desde el final de la vía de transmisión acústica hasta los oídos de la persona

Consideramos todos los conductos rectos como en un montaje rígido sobre un soporte rígido, ya que esta es la situación real en el espacio sobre el techo de placas, y porque es una consideración más conservadora.

Figura 18
Fig 18. Diferencia entre el montaje rígido sobre una pared rígida y la presencia de un espacio de aire detrás de la pared de los conductos. El comportamiento de la absorción del ruido es ligeramente diferente entre ambos casos de montaje.

Los archivos suministrados con este documento “HVAC_DuctAcoust_First_case_GA_Ducts.xlsx” “HVAC_Duct_Acoustics”; y library.cbim  Open BIM URSA AIR ayudarán a entender mejor el análisis realizado.

Procedemos a comprobar los resultados del estudio acústico realizado.

Resultado del estudio acústico interior

figura 19
Figura 19. Curva de Nivel de Presión Sonora obtenido del estudio de la acústica interior

El Nivel de Presión acústica percibido por la persona será de 62 dB.

Aplicando la corrección ponderada A, el Nivel de Presión Sonora es de 60 dBA. No es una gran diferencia con el valor no corregido, ya que la mayoría de las frecuencias de sonido más ruidosas son frecuencias de altas.

Presión acústica – aplicando el criterio de ruido es NC 60

Presión acústica – aplicando la clasificación de ruido es NR 60

Presión acústica – aplicando el criterio de recinto es RC 55 N

Cualquiera que sea el criterio utilizado para comprobar el nivel de presión acústica el resultado obtenido en nuestro estudio lleva a la conclusión es que es demasiado elevado.

Las salas de conferencias o bibliotecas no deben exceder los Niveles de Presión Acústica NC 30 – NC 40.

Hemos aplicado la ecuación clásica para llegar a estos resultados. Como la biblioteca es un recinto silencioso, podríamos aplicar también la ecuación Schütz. En ese caso obtenemos resultados ligeramente mejores con un nivel de presión sonora ponderado A de 56 dBA y criterios de ruido de NC 55.

Aun así el resultado es demasiado elevado y en cualquier caso siempre es mejor considerar la ecuación más conservadora.

Esta información nos está indicando que el rendimiento acústico de la red de conductos no es muy bueno en la esquina noreste de la biblioteca.

Si comprobamos la descomposición de las vías de transmisión acústica, podemos obtener más conclusiones sobre qué caminos son en los responsables de estos malos resultados.

 

Figura 20

 Figura 20. Nivel de Presión Acústica descompuesto por la contribución de las diferentes vías de transmisión acústica

 

La descomposición en vías de transmisión acústica es una herramienta muy útil de la hoja de cálculo “HVAC_Duct_Acoustics”.

Las principales vías de transmisión acústica son las 3 rejillas de retorno más cercanas. La tercera rejilla de retorno está a más de 9 metros de la persona, y el Nivel de Presión Acústica obtenido de esa es mucho mayor que el nivel de presión sonora percibido desde el difusor de impulsión más cercano. Eso significa que nuestro problema no sólo se encuentra sólo en la esquina noreste de la biblioteca, sino también en cualquier lugar cerca de la pared norte.

Ya sabíamos al comprobar los difusores que el caso de las rejillas de retorno era peor que los difusores de suministro, ya que la velocidad del aire en la rejilla era superior. Pero no imaginábamos que sería tan malo.

 Tal vez una solución acústica sería reconfigurar la instalación teniendo en cuenta más rejillas de retorno, o más grandes; y colocándolos más aguas abajo desde la UTA y la esquina noreste.

Se puede ver lo débil que es la contribución de sonido de las derivaciones en comparación con 3 rejillas de retorno. Son sólo importantes a 63 Hz, y este no es realmente nuestro problema (se recuerda que las frecuencias bajas tienen menor peso en los valores ponderados ya que los seres humanos son menos sensibles a estos sonidos).

Vamos a tratar de resolver este problema de cambiando los conductos de acero galvanizado por conductos URSA AIR Zero pre-aislados forrados internamente por un tejido de absorción de acústica.

Conductos URSA AIR Zero pre-aislados

Los conductos pre-aislados URSA AIR Zero de lana mineral de alta densidad tienen muchas ventajas, y una de ellas es la absorción acústica del tejido negro interior reduciendo el ruido procedente de fuentes acústicas.

Los paneles pre-aislados para conductos URSA AIR son paneles de lana mineral de alta densidad canteados a ambos lados. Los instaladores pueden construir in situ, en el mismo tajo, conductos a partir de estos paneles.

 

conducto
Figura 21. Conducto pre-aislado construido a partir de paneles URSA AIR Zero
Conductos Figura 22

Figura 22. Conductos URSA AIR pre-aislados

Las principales ventajas de los conductos URSA AIR Zero pre-aislados son:

  • Reducción del costo de la partida conductos, ya que el sistema es un 20% – 30% más económico (dependiendo del país) que el sistema tradicional de conductos aislados construidos con acero galvanizado.
  • Reducción del volumen de material a transportar a la obra, ya que sólo estamos transportando placas planas, y no conductos ya hechos de acero galvanizado (transporte de aire).
  • Reducción del peso transportado a la obra, ya que las placas URSA AIR son mucho más ligeras que los conductos de acero galvanizado.
  • Los conductos están pre-aislados térmicamente, ya que la lana mineral es un excelente aislante térmico con un valor de conductividad térmica de 0,032 W/mkg a 10ºC.
  • Adaptabilidad in situ, ya que el instalador puede resolver problemas encontrados en los tajos simplemente construyendo in situ las piezas necesarias. No es necesario pedir piezas adicionales, y malgastar tiempo y dinero.
  • El comportamiento frente al fuego es excelente, ya que la lana mineral es incombustible. Los paneles URSA AIR alcanzan los requisitos de seguridad frente al incendio más altos requeridos en las instalaciones de locales de pública concurrencia en muchos países. 
  • Los conductos URSA AIR pre-aislados no requieren pegamento ni accesorios. Se pueden construir solo con herramientas manuales de trabajo en el mismo tajo.
  • El nivel de hermeticidad de los conductos URSA AIR es de clase D (EN 13403) que es el mejor posible y que supera a los conductos de acero galvanizado.
  • La resistencia a la presión de las secciones pequeñas y medianas es de hasta 800 P.a. (ensayados a 2.000 P.a. para disponer de un factor de seguridad 2.5) para secciones mayores de 1.000 mm de ancho es posible utilizar refuerzos.
  • Las pérdidas de presión son bastante similares a las de los conductos acero galvanizado.
  • La erosión y emisión de partículas ensayadas bajo una velocidad máxima del aire de 18,6 m/s es 100 veces inferior a los valores máximos solicitados por la norma EN 13403.
  • La lana mineral dispone de la certificación EUCEB, garantizando el carácter bio-soluble y no es un riesgo para la salud humana.
  • Los paneles URSA AIR disponen de un tratamiento antibacteriano convenientemente ensayado.
  • El sistema URSA AIR permite reducir el impacto ambiental global y cumple con varios de los criterios de evaluación de LEED o BREEAM. Contacte con el Departamento Técnico de URSA para conocer qué créditos LEED V4 se pueden obtener mediante el uso de conductos pre-aislados de URSA AIR.
  • El sistema de conductos pre-aislados URSA AIR dispone de una experiencia de millones de metros cuadrados instalados en todo el mundo desde hace más de 15 años (América, Asia, África, Europa y el área del Pacífico).

     

  • La principal ventaja técnica que nos interesa en esta ocasión es el comportamiento acústico.

Figura 23

Los conductos URSA AIR Zero tienen una excelente absorción acústica interna gracias al tejido negro interior insonorizaste.

Las propiedades de absorción acústica interna de las superficies internas del conducto reducen el ruido propagado a lo largo del conducto. La fórmula que relaciona la absorción acústica, la sección del conducto y la pérdida acústica de inserción obtenida, es:

Fig 23. Pérdidas acústicas de inserción debido a la absorción acústica de la superficie interna en conductos rectos

Cuanto mayor sea el perímetro del conducto   mayor será el área de absorción acústica y mayor será la atenuación acústica.

Cuanto mayor sea la sección del conducto, menor será la atenuación acústica ya que existirá mayor volumen de aire.  

En acústica, para las mismas secciones y pérdidas de presión, las formas rectangulares tienen mayor amortiguación y reducción de sonido, que las más cuadradas.

Desafortunadamente, esto es contradictorio con las recomendaciones para una mejor circulación de aire en los conductos. Se recomienda no exceder el factor de forma 3:1.

Cuanta más alta sea la absorción acústica de la superficie interior, más amortiguación acústica y reducción de ruido podrá obtenerse.

El cálculo de amortiguación acústica para cada banda de octava de frecuencia se efectúa mediante “HVAC_DuctAcoust_First_case_GA_Ducts.xlsx”.

Figura 24

Procedemos a efectuar el análisis de acústico en la hoja de cálculo “HVAC_DuctAcoust_First_case_GA_.xlsx” cambiando los conductos de acero galvanizado por conductos URSA AIR.

Como en el caso de los conductos de acero galvanizado, vamos a considerar todos los tramos rectos de los conductos como un montaje rígido sobre un soporte rígido, ya que esta es la situación real en el espacio sobre el techo de placas de yeso, y porque es la consideración más conservadora.

La absorción acústica es ligeramente mejor si los conductos tienen un espacio de aire alrededor de las paredes de los conductos. Pero este no es realmente el caso en la biblioteca, donde los paneles de placas de yeso y la losa de hormigón están muy próximos a las paredes superiores e inferiores del conducto.

Vamos a considerar realizar los conductos de la biblioteca con conductos URSA AIR Zero pre-aislados con el fin de reducir la curva de Nivel de Presión Acústica.

Vamos a considerar como conductos de acero galvanizado sólo los que están situados en el exterior. Las conexiones entre conductos URSA AIR pre-aislados y conductos de acero galvanizado se pueden llevar a cabo muy fácilmente. 

Figura 25
Figura 25. Conexión entre conductos URSA AIR pre-aislados a chapa metálica

Resultado del estudio acústico interior con conductos URSA AIR Zero

Figura 26
Figura 26. La curva del Nivel de Presión Acústica obtenida del estudio acústico en el recinto interior después de considerar los conductos realizados con URSA AIR Zero pre-aislados

El Nivel de Presión acústica percibido por la persona será de 58 dB.

Aplicando la corrección ponderada A, el Nivel de Presión Acústica es de 45 dBA.

Desde un punto de vista físico, cambiando los conductos acero galvanizado por los conductos URSA AIR Zero, acabamos de reducir 4 dB, de 62 dB a 58 dB.

Pero la mayor reducción se ha producido en las bandas de octava de frecuencias medias y altas. Es por esto que la reducción en el nivel de presión sonora ponderada A ha sido de 15 dB, de 60 dBA a 45 dBA.

Es importante recordar que las frecuencias medias y altas son siempre las más críticas debido a que las personas humanas son más sensibles a esas frecuencias.

Presión Acústica – aplicando el criterio de ruido es NC 40

Presión Acústica –aplicando la clasificación de ruido es NR 45

Presión Acústica – aplicando el criterio de recinto es RC 39 N

Hemos reducido de – 15 dB a – 20 dB dependiendo del criterio de evaluación usado.

Sólo teniendo en cuenta el criterio de ruido NC, las recomendaciones para bibliotecas y salas de conferencias son Niveles de Presión Acústica NC30 – NC40.

Podemos considerar que gracias al cambio de conductos a URSA AIR Zero hemos alcanzado el nivel NC40.

Hemos aplicado la ecuación clásica para obtener estos resultados. Como se ha comentado anteriormente, podríamos haber aplicado la ecuación de Schütz, ya que la biblioteca es un recinto silencioso. En ese caso obtendríamos resultados ligeramente mejores con un Nivel de Presión Acústica ponderado A de 42 dBA y para el criterio de ruido seguiría siendo igual a NC 40.

Analicemos ahora de nuevo la descomposición de las vías de transmisión acústica.

Figura 27
ura 27. Nivel de Presión Acústica descompuesto por la contribución de diferentes vías de transmisión acústica

El ruido percibido por la persona está prácticamente determinado por la primera rejilla de retorno. La importancia de la segunda rejilla de retorno y del primer difusor de impulsión es mucho menor. Otras vías de transmisión acústica podrían ser ahora totalmente insignificantes.

Si quisiésemos reducir un poco más de Nivel de Presión Acústica, deberíamos pensar en acciones sobre la primera rejilla de retorno.

Por ejemplo, podríamos pensar en colocar la primera rejilla de retorno un poco más aguas abajo (reubicando otras rejillas de retorno también), con el fin de obtener un poco más de absorción acústica entre la UTA y esta primera rejilla.

Se propone como ejercicio para los asistentes al curso aplicar cambios en la instalación de la red de conductos y simularlos mediante “HVAC_DuctAcoust_First_case_GA_Ducts.xlsx” con el objetivo de reducir aún más el Nivel de Presión Acústica hasta alcanzar NC 35.