La contaminación acústica en las instalaciones de climatización

Una de las mayores preocupaciones de la sociedad a lo largo de los tiempos, ha sido la búsqueda del ‘confort’. En ese largo camino, se han ido desarrollando nuevas tecnologías, hábitos, conocimientos… cuyo fin fundamental ha sido conseguir una mejor calidad de vida. En esta evolución, se ha conseguido que los edificios sean lugares con unas condiciones térmicas, lumínicas y de salubridad, adecuadas para satisfacer el bienestar de las personas que los habitan. Dentro de esos requerimientos de ‘bienestar’, los niveles acústicos son tan importantes o más que los anteriormente mencionados. Uno de los principales focos de ruido en las construcciones actuales son los sistemas de climatización y por tanto una pieza clave a la hora de combatir la contaminación acústica.

Dentro de esa línea de trabajo se encuentra el Grupo Eurofred, comercializando equipos de climatización de baja emisión sonora, con el fin de conseguir ese ‘bienestar’ que todos buscamos.

De manera general, el ruido se define como un sonido no deseado. El sonido es un fenómeno vibratorio, una oscilación de la presión ambiental que se propaga en forma de suma de ondas de presión de diferentes frecuencias que viajan a la velocidad del sonido. Como todo fenómeno ondulatorio, los parámetros que lo definen son: longitud de onda, frecuencia / periodo y amplitud de onda. Los valores de presión que un oído adulto sano es capaz de detectar oscilan entre los 2·10-5 Pa y 200 Pa.

Las magnitudes sonoras que describen y dimensionan una fuente sonora son:

• Presión sonora: se define como la fluctuación de la presión atmosférica entorno al valor estático. Es una magnitud que depende del ambiente en el que se mide y de la posición del receptor respecto del emisor. Se mide en unidades de presión Pascales.
• Intensidad sonora: se define como la energía que atraviesa la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación del sonido en la unidad de tiempo. Es una magnitud que depende del ambiente en el que se mide y de la posición del receptor respecto del emisor. Se mide en unidades de potencia por unidad de superficie W/m².
• Potencia sonora: se define como la energía sonora que atraviesa una superficie en la unidad de tiempo. Es una magnitud característica de la fuente de emisión, que no depende de las características del medio ni de la posición entre emisor y receptor. Se mide en unidades de potencia W.

Como se ha comentado con anterioridad, los ruidos están compuestos por multitud de ondas de diferentes frecuencias. Para conocer la relación entre la energía y la frecuencia, se discretiza el espectro de frecuencia en escalones, que pueden ser de ancho constante o de ancho proporcional. Con esto se consigue tener datos de los niveles sonoros para cada banda de frecuencia. Es importante esta información ya que la percepción del oído humano no es igual en todas las frecuencias. Además, tener datos de las emisiones en función de la frecuencia, permite caracterizar el tipo de fuente y por tanto proponer medidas correctoras.

El oído humano es sensible a la frecuencia de la onda sonora. No todas las frecuencias ‘molestan lo mismo’, es decir, un nivel sonoro a una frecuencia es percibido por el oído humano de forma distinta si se modifica la frecuencia. El rango de percepción del oído humano es 20 Hz – 20 kHz y muestra su mayor sensibilidad en el rango de frecuencias 1.000 - 6.000 Hz.

Para tener en cuenta ese elemento subjetivo de la percepción del oído, se utilizan escalas de ponderación. Existen varias escalas de ponderación (A, B, C o D) siendo la más extendida la escala A, representada como dBA.

Otro método utilizado para la valoración subjetiva de un sonido, son las curvas de sonoridad. Estas curvas representan sonidos que causan la misma intensidad en la percepción del oído humano.

La propagación del sonido depende tanto de la fuente emisora como del medio en el que se transmite. Por este motivo, la relación entre las magnitudes anteriores hay que contextualizarla dentro de un escenario de transmisión:

• Campo libre: se entiende por campo libre cuando al receptor le llega solamente la onda directa, es decir, no hay otros ruidos ni reflexiones (cámaras anecoicas).
• Campo difuso: se entiende por campo difuso, cuando al receptor no solo le llega la energía de la onda directa sino también de las reflejadas.

Como se deduce de las expresiones anteriores, el nivel de presión sonora esta directamente relacionado con la potencia sonora de la fuente, su directividad y la distancia a la fuente. En campos difusos, otro parámetro a tener en cuenta es el coeficiente de absorción de los materiales.

La normativa acústica ha evolucionado de manera progresiva hacia un mayor endurecimiento de los niveles de exigencia. Desde la aparición en 1981 de la NBE CA, hasta el actual Código Técnico de la Edificación (en particular el Documento Básico Protección Frente al Ruido), se ha producido un avance cualitativo en la materia, tanto en el aumento de los requerimientos como en los métodos de predicción.

Dentro del ámbito legislativo, la Directiva de Productos de la Construcción considera la protección contra el ruido como un requisito esencial y la Ley de Ordenación de la Edificación como requisito básico. Debe de considerarse también la Ley del Ruido 37/2003, transposición de la Directiva Europea sobre evaluación y gestión del ruido ambiental, y sus reglamentos complementarios RD 1513/2005 y RD 1367/2007.

A parte de la normativa Estatal anteriormente indicada, también se debe de considerar las normativas Autonómicas y Municipales que afectan a los diferentes municipios de la geografía española.

Los niveles sonoros presentados por los fabricantes de equipos deben obtenerse bajo unos estándares o ensayos normalizados que avalen los resultados obtenidos y permitan su comparación. Existen multitud de ensayos normalizados (ISO 3744, 3743, 3745, 5136, 13347) donde se describe el procedimiento a seguir para la obtención de los resultados buscados. Estos ensayos requieren de unas condiciones ambiente (cámaras anecoicas, semianecoicas, …), de unas precisiones en los elementos de medida y de una determinada geometría en la distribución de los puntos de medida. El procedimiento base es similar para todos, se obtiene el nivel de potencia sonora a través de la medida de presiones sonoras en diferentes puntos.

La gama de refrigerante variable Airstage V, Fujitsu, comercializada por el Grupo Eurofred, ha sido diseñada bajo dos condicionantes fundamentales, el ahorro energético y la baja emisión sonora. Para ello se ha tenido en cuenta multitud de detalles que han conseguido reducir las emisiones sonoras a niveles realmente bajos.

Las unidades exteriores condensadoras trabajan con compresor rotativo doble inverter más compresor scroll. El compresor rotativo doble se caracteriza por su bajo nivel sonoro y de vibraciones debido al bajo número de partes móviles. Los compresores se ubican en un habitáculo aislado que reduce aun más la emisión sonora.

Por medio del control de la unidad, se puede seleccionar dos modos de funcionamiento de baja emisión sonora, basados en mantener en periodo nocturno el menor nivel sonoro posible. Esto se puede hacer priorizando la emisión sonora por encima del requerimiento de capacidad o a la inversa. Todas estas características hacen que la potencia sonora de de las unidades exteriores oscile entre 56 y 61 dBA, consiguiendo con los modos de funcionamiento silencioso disminuir más de 10 dBA en algunas frecuencias.

Por otro lado, todas las unidades interiores tienen una baja emisión sonora debido al cuidado diseño de los equipos. En las unidades cassette, las palas de los ventiladores se han diseñado para evitar que el flujo se desprenda de la superficie y genere flujos turbulentos, que son los causantes de la generación del ruido. La gama oscila entre los 30 dBA de potencia acústica en los modelos de menor tamaño hasta 39 dBA para el modelo de 16 kW.

En las unidades de conducto, se ha conseguido bajos niveles de emisión sonora debido al material y diseño del ventilador y carcasa. Se utilizan materiales plásticos que reducen los ruidos por vibraciones.

Para las unidades de pared, existe la posibilidad de extraer la válvula de expansión electrónica fuera de la unidad y situarla fuera de la zona donde se quiere mantener el bajo nivel sonoro.

El Grupo Eurofred también comercializa una amplia gama de enfriadoras/bomba de calor, bajo la marca Hiyasu, que utilizan diferentes soluciones a nivel de compresores y tipo de refrigerantes. De igual manera acumula gran experiencia en el desarrollo de equipos especiales con recuperador de calor, free cooling y sistemas polivalentes. Todos los equipos están diseñados para obtener altas prestaciones a niveles energéticos y de fiabilidad. Otro de los puntales en el diseño es el de fabricar equipos con muy baja emisión acústica, que consigue equiparar los equipos estándar Hiyasu con las versiones silenciadas de otras marcas del mercado.

Uno de los parámetros de diseño fundamentales, de cara a las emisiones acústicas, es el posicionamiento de los compresores en las unidades. Al situarse los compresores en el lateral de la unidad, totalmente encerrados en un propio habitáculo, la propagación sonora se ve reducida. Otro tipo de montaje que utilizan otras casas comerciales, es la instalación de los compresores debajo de la unidad, donde quedan más expuestos al medio exterior y por tanto con un menor apantallamiento acústico, lo que se traduce en mayores niveles de ruido.

Cabe la posibilidad de reducir aun más la emisión acústica de estos equipos con las versiones silenciadas y supersilenciadas. Para reducir la emisión sonora se trabaja sobre los dos elementos que generan el mayor nivel de ruido en este tipo de equipos: compresor y ventiladores. En las versiones silenciadas se encapsula el compresor con un material fonoabsorbente con el fin de apantallar las emisiones sonoras que este produce. En las versiones supersilenciadas, además del encapsulamiento del compresor, se actúa sobre los ventiladores, bajando el régimen de giro, provocando una menor emisión sonora.

También, la línea Turboline, marca Hiyasu, se basa en enfriadoras que incorporan un compresor centrífugo de levitación magnética. Este tipo de compresor, libre de rozamientos debido a que su giro lo hace sin fricción mecánica, no requiere de lubricación para su funcionamiento y por tanto trabaja libre de aceite. El uso de este tipo de compresor tiene otro tipo de implicaciones como son:

• Puntas de arranque del orden de unidades de amperio.
• Parámetros de eficiencia muy elevados, con ESEER superiores a 5,8 en condensación por aire y superiores a 9 en condensación por agua.
• Peso muy reducido.
• Funcionamiento muy silencioso, con niveles de potencia sonora del orden de 84 dBA para equipos superiores a 1.000 kW condensados por aire.