Construcción en madera y aislamiento acústico

La construcción en madera y el CTE DB HR 2019

El Documento Básico de Protección frente al Ruido del Código Técnico de la Edificación especifica parámetros objetivos, reglas y procedimientos que permiten cumplir las exigencias básicas de protección frente al ruido mediante una Opción Simplificada y una Opción General. Aquí puedes leer mi artículo sobre aislamiento acústico en paredes. 

Los requisitos acústicos reflejados en el CTE DB HR son aplicables a los edificios construidos con madera, sin embargo, las tablas de la opción simplificada no se aplican a forjados de madera, ni a forjados mixtos de madera y hormigón. Esto no quiere decir que los forjados de madera no cumplan las exigencias del CTE DB HR 2019, sino que no están recogidos en la opción y habría que justificar su empleo por otros medios.

No obstante, la opción simplificada puede utilizarse para justificar el cumplimiento frente al ruido exterior de sistemas de madera como fachadas, cubiertas (Figura 1) y suelos en contacto con el aire exterior únicamente en edificios en los que no haya que cumplir requisitos de aislamiento acústico entre recintos interiores (ej. viviendas unifamiliares).

Figura 1: Ejemplos de fachada y cubiertas de madera del Catálogo de Elementos Constructivos (https://itec.cat/cec/).

Esto significa que para predecir y por tanto justificar el aislamiento acústico in situ de un edificio colectivo en altura construido totalmente con madera, o con al menos los forjados de madera, no se puede utilizar la opción simplificada del CTE DB HR 2019. Por ejemplo, no se pueden utilizar datos de ensayos en laboratorio de forjados de madera directamente en la justificación del CTE DB HR 2019 en la solución simplificada.

Los sistemas de construcción ligera pueden presentar diferentes configuraciones: combinaciones de elementos ligeros y pesados, elementos ligeros homogéneos o elementos ligeros compuestos, y las diferentes formas de unión entre elementos. Pero todos ellos presentan unas características comunes que les diferencian de los elementos constructivos más pesados:

• Masa y frecuencia crítica de los elementos.
• Amortiguamiento interno de los elementos.

Estas dos características implican que a la hora de predecir el comportamiento acústico en sistemas ligeros hay que tener en cuenta aspectos que ya se tienen en cuenta en la segunda versión de las normas UNE EN ISO 12354 (2018) y que se han recogido en la última versión del CTE DB HR (2019) y se contemplan modelos para edificios con construcción ligera (no sólo paredes o fachadas, también el forjado).

Metodología de diseño acústico de edificios en altura de construcción ligera

Para el buen desarrollo de un sistema constructivo desde el punto de vista acústico, se establecen diferentes fases de trabajo:

1.      Diseño acústico de cada uno de los elementos del sistema constructivo (paredes, forjados, fachadas…) y su caracterización acústica en laboratorio.

Cada vez más fabricantes de productos de construcción de madera disponen de catálogos con datos del comportamiento acústico en laboratorio de sus productos, que se pueden utilizar en la primera fase de diseño de los elementos constructivos. También existen algunas bases de datos a nivel internacional (por ejemplo, la publicada por Holzforschung Austria, https://www.dataholz.eu/ ) que facilitan esta información, aunque hay que tener en cuenta que en la mayoría de los casos son soluciones constructivas adaptadas a los requisitos acústicos (y térmicos) más estrictos de otros países que hacen que sean soluciones sobredimensionadas para el marco normativo español y por tanto más costosas (materiales, espesores y ejecución).

2.      Diseño de la solución constructiva completa, del edificio, mediante cálculos predictivos y validación final a través de las mediciones de aislamiento acústico in situ.

En el aislamiento acústico entre recintos en el edificio influyen:

La transmisión directa (a través del elemento separador: medianera o forjado). Depende de las características acústicas en laboratorio del elemento, y de la geometría del recinto.

Las transmisiones indirectas a través del resto de elementos constructivos (fachadas, tabiques, forjado, medianera, etc.). Dependen del aislamiento acústico en laboratorio de los distintos elementos constructivos, de sus modos de unión, y de la geometría de los recintos.

Figura 2: Transmisión acústica entre recintos en el edificio, in situ.

A la hora de diseñar un edificio en altura de construcción ligera desde el punto de vista acústico se pueden utilizar distintos métodos como por ejemplo: mediante el método de prueba-error, utilizando soluciones constructivas completas ya validadas anteriormente in situ o por último mediante la aplicación de modelos de cálculo predictivo.

Método de prueba y error

Esta metodología consiste en probar una alternativa constructiva y verificar si funciona. Si es así, se tiene una solución. En caso contrario se intenta una alternativa diferente.

Las principales técnicas que se utilizan para mejorar el aislamiento con este método pasan por desconectar los sistemas lo máximo posible entre sí, como por ejemplo utilizando el concepto de “caja dentro de caja”. Estas actuaciones pueden conllevar un sobredimensionamiento de las soluciones que supone un sobrecoste importante causando que los sistemas ligeros diseñados con este método no resulten competitivos frente a los sistemas constructivos tradicionales pesados.

Soluciones constructivas validadas in situ

Algunos fabricantes, arquitectos, ingenierías y expertos en acústica han diseñado soluciones constructivas que cumplen los requisitos aplicables en el país correspondiente. Un ejemplo de soluciones aplicables disponibles son los Robust Details de UK , en los que se recogen algunos casos de soluciones constructivas en madera (aplicables a los requisitos de UK).

En algunos de estos casos hay que tener en cuenta que las soluciones constructivas definidas son más robustas que las que se necesitarían en España ya que los requisitos son más elevados en otros países, de manera que resultan más costosas y no competitivas con soluciones tradicionales.

Modelos de predicción acústica

Los modelos de predicción acústica permiten anticipar el comportamiento acústico en el edificio entre dos recintos a partir de variables como las prestaciones individuales de los elementos que los componen, el tipo de detalle constructivo y la geometría de los recintos.

En la última versión de las normas UNE EN ISO 12354 (2018) ya se contemplan modelos de cálculo para edificios con construcción ligera, manteniéndose los principios generales del modelo de cálculo de la versión anterior, pero con unas diferencias significativas, por ejemplo el modelo detallado distingue en construcción ligera entre:

• edificios con elementos de madera masivos (ej CLT): en cuyo caso se utiliza el parámetro Kij para la transmisión por juntas.
• edificios de entramado de madera o acero: donde aparece un parámetro nuevo para la caracterización de la transmisión a través de las juntas de unión: 

Incluye en un anexo informativo fórmulas empíricas del Kij para algunos casos de uniones entre elementos de CLT (sólo unión rígida), y datos empíricos para algunas uniones caracterizadas por el .

Por ejemplo, en la promoción de 65 viviendas construidas con CLT en Hondarribia, el análisis acústico de las soluciones constructivas y justificación del cumplimiento del CTE DB HR, lo realizó Tecnalia con modelos de predicción acústica basados en las normas EN 12354. En este video se explica el trabajo realizado: 

Otros aspectos de confort: baja frecuencia y vibraciones a los pasos

Los sistemas de construcción ligera permiten construir edificios en altura que cumplen las prestaciones acústicas del DB HR y presentan otras ventajas asociadas al carácter industrializado de las soluciones y/o a la sostenibilidad de los materiales que incorporan.

Sin embargo, la principal diferencia respecto a los sistemas de construcción tradicionales, asociada a la reducción de masa superficial y de combinación de diversos materiales en las soluciones, es su comportamiento acústico frente a bajas frecuencias y vibraciones.

El reto de estos edificios de cara a futuros desarrollos, ha de pasar por la minimización de las transmisiones acústicas en bajas frecuencias y por la reducción de las vibraciones inducidas por pasos de personas, caídas de objetos, etc.

Por tanto para considerar un sistema de construcción ligera ‘bueno’ desde el punto de vista acústico no sólo tiene que cumplir los requisitos acústicos, también debe ser una construcción que ofrezca al menos la misma percepción de calidad acústica que la de construcciones pesadas acústicamente bien diseñados.

De todas formas, hay que tener en cuenta que la percepción es un aspecto subjetivo que está influida por muchos componentes: culturales, sociales, edad, estado de salud, etc. Aún falta realizar más estudios que muestren mejor la correlación entre valores objetivos (medidos) y percepción subjetiva de la molestia por parte del usuario.

Otra de las causas habituales de quejas en los edificios de construcción ligera son las vibraciones: ya sean las vibraciones propias del forjado o aquellas inducidas por los pasos de personas, la caída de objetos, etc.

Debido a la complejidad que presenta el estudio de las vibraciones, no existen unos valores límites consensuados y recogidos en normativa a nivel internacional, únicamente existen algunas guías con recomendaciones y valores máximos sugeridos.

Actualmente en España no existen requisitos normativos al respecto, pero podría resultar un requisito de confort a solicitar por algunos propietarios y usuarios finales.

Conclusiones

En el diseño de edificios colectivos en altura construidos totalmente con madera, o con al menos los forjados de madera, hay que tener en cuenta:

• Los sistemas constructivos de madera combinados adecuadamente con recubrimientos y ejecutados con un buen diseño de juntas son óptimos para cumplir los requisitos actuales acústicos.
• Es importante optimizar el sistema constructivo para ser competitivo con los sistemas constructivos tradicionales pesados. Existen datos a nivel internacional de soluciones constructivas de madera, pero no optimizadas para los requisitos en España, ya que están diseñadas para cumplir exigencias acústicas (y térmicas) más estrictas que las españolas.
• Para predecir y por tanto justificar el aislamiento acústico in situ de edificios colectivos de madera no se puede aplicar la opción de cálculo simplificada del CTE DB HR 2019.
• Existen modelos de predicción acústica del comportamiento in situ de edificios en madera recogidos en las normas UNE EN ISO 12354 (2018) incorporadas en la última versión del CTE DB HR 2019.
• Hay que tener en cuenta en el diseño del sistema los aspectos relacionados con baja frecuencia y vibraciones.

Los principales retos que se plantea la construcción en madera son:

• Existen algunos datos del comportamiento acústico de sistemas constructivos ligeros pero aún falta más información que ayude a los proyectistas a diseñar el edificio: aislamiento acústico en laboratorio y transmisión por juntas.
• Es necesario realizar más investigación sobre el comportamiento en baja frecuencia y las vibraciones de estos sistemas y su relación con el confort del usuario.

Imagen principal: fuente Tecnalia