Pantallas de aislamiento acústico con cubierta vegetal artificial
Objeto de la Invención La presente invención consiste en una nueva modalidad de pantalla de aislamiento acústico de las utilizadas para reducir los niveles de ruido causado por el tráfico de distintos medios de transporte (automoción, ferroviario, etc.) y otras actividades industriales y recreativas.
Cada vez con mayor frecuencia, en determinadas vías próximas a zonas pobladas, podemos ver instaladas un gran número de pantallas acústicas fabricadas de distintos materiales: metálicas, de hormigón, de hormigón aligerado, de metacrilato, de madera, etc. Todas ellas presentan un aspecto exterior de conjunto por cada uno de los lados vistos que no se integran en el entorno. En el mejor de los casos nos encontramos con otro tipo de pantallas acústicas fabricadas con un recubrimiento vegetal natural que les proporciona un mejor aspecto y que consigue mejorar su apariencia e integrarlas en el entorno. Sin embargo, estas pantallas requieren un mantenimiento continuado, pues son como jardines verticales con necesidades de riego, fertilización, poda, etc.
Las pantallas acústicas objeto de la invención están fabricadas con un recubrimiento vegetal artificial que les confiere una apariencia estética que las hace paisajisticamente compatibles con el entorno natural donde sean instaladas, con un elevado coeficiente de absorción acústico y un buen coeficiente de aislamiento.
Sector de la técnica Barreras acústicas en la construcción, en carreteras y en lineas de ferrocarril.
Antecedentes de la invención y estado de la técnica El ruido ambiental causado por el tráfico y las actividades industriales y recreativas constituye uno de los principales problemas medioambientales y es el origen de un número cada vez mayor de querellas. El Quinto Programa Comunitario Europeo de política y actuación medioambiental de 1993 empezó a corregir esta situación e incluyó una serie de objetivos básicos con respecto a la exposición al ruido para alcanzar en el
año 2000. Otra propuesta de revisión del Quinto programa (Decisión N° 540/1996/CE de la Comisión Europea de 4 de noviembre de 1996 relativa a la revisión del Programa comunitario de política y actuación en materia de medio ambiente y desarrollo sostenible) desarrolló unas iniciativas para reducción del ruido con acciones destinadas al
cumplimiento de estos objetivos.
El primer paso para desarrollar dicho programa se plasmó en uEI libro verde de la lucha contra el ruido" de la Comisión Europea, orientado a estimular el debate público sobre el planteamiento futuro de la política sobre el ruido. El libro verde pasa revista a la situación 10 global del ruido y las medidas comunitarias y nacionales adoptadas hasta ahora y establece un marco de actuación que permitirá mejorar la información y examinar las opciones futuras para la reducción del ruido procedente de diversas fuentes. A raíz de estas exigencias y hasta nuestros dias, se han instalado barreras acústicas en numerosas infraestructuras como un modo eficaz de reducir el impacto medioambiental
que ocasionan, especialmente carreteras y vías de tren.
La presión social en materia de ruidos está consiguiendo que se esté generalizando la adopción de los criterios de lucha contra el ruido que recomienda la OMS y la OeDE. Una de las soluciones en las que más se está trabajando en estos últimos años es en el
desarrollo de pantallas acústicas, ya que se ha demostrado que es un método eficaz para reducir en el medio de propagación el impacto sonoro causado por dicho tipo de infraestructuras.
En lo relativo al estado de la técnica, hay que decir que en el mercado actual existen empresas que han desarrollado diseños innovadores de pantallas o barreras acústicas que, además de cumplir con las especificaciones necesarias para este tipo de apantallamientos, reducen al máximo el impacto medioambiental al emplear en su fabricación residuos industriales y otros materiales reciclados. Con todo ello se pretende conseguir que en ningún punto de las zonas habitadas próximas a una carretera o vla de ferrocarril se superen los siguientes niveles de ruido (nivel de presión acústica equivalente LAeq.) :
LAeq, dia = 65 dB (A) LAeq, noche = 55 dB (A)
Por otra parte, cabe mencionar los documentos que se ha localizado relacionados con esta invención:
Patente-1 (FR2806108A1, Perrin Roudil Richard, 10.09.2001) en la que se describe un 5 muro fonoabsorbente con una estructura decorativa vegetal. Describe cómo se fija dicha estructura sobre un muro fonoabsorbente construido al efecto.
Patente-2 (KR20090005902A, MUN KWANG HO et al. , 14.01.2009) en la que se describe una cubierta de césped artificial sobre un muro que separa las viviendas de la vía con 10 tráfico rodado para aislarlas del ruido.
Patente-3 (DE4136444A1 , BALSAM AG, 13.05.1993) en el que se describe la estructura y modo de fabricación de un césped artificial para campos de deportes.
Patente-4 (US5912442A, NYE et al., 15.06.1999) donde se describe una estructura construida con dos laminas perforadas y una capa intercalada con forma de panal de abeja. Esta estructura tiene la finalidad de reducir la vibración acústica en las construcciones que se encuentran en entornos con niveles de ruido elevados.
Descripción de la invención El procedimiento que a continuación se describe tiene por finalidad la obtención de una nueva pantalla de aislamiento acústico que posee elevados coeficientes de absorción y de aislamiento acústico de acuerdo con la norma europea (Normas de absorción acústica UNE-EN-1793-1 , y de aislamiento acústico UNE-EN-1793-2) y destaca su aspecto estético agradable que facilita su integración en el entorno natural una vez instalado.
Para ello se ha analizado el comportamiento como materiales absorbentes acústicos de cubiertas vegetales artificiales continuas como, por ejemplo, las de ~césped artificial",
aunque pueden tener otro tipo de diseño vegetal como hoja de ciprés, hojas de boj, u otras. Para ello se ha medido el coeficiente de absorción acústica de diferentes muestras de cubierta vegetal artificial continua.
Se ha realizado medidas comparativas utilizando distintas dimensiones y texturas de 35 cubiertas vegetales artificiales, comprobando que la fabricación de pantallas con cubierta vegetal artificial continua mejora considerablemente los coeficientes de absorción y de
aislamiento respecto de los mejores parámetros de otras pantallas acústicas. En el caso
de pantallas de alto coeficiente de absorción acústica, aumenta el coeficiente de
absorción medio de una pantalla tipo sándwich metálica perforada con aislante de lana de
roca, pasando de un valor 0.70 a un valor de 0.75. En el caso de pantallas con bajo
5 coeficiente de absorción acústica puede aumentarlo multiplicando por tres su valor (por
ejemplo, aumenta el coeficiente de absorción medio de una pantalla tipo "sándwich" sin
perforar de un valor 0.27 a un valor de 0.64). En el caso de una pantalla plástica rígida
reflectante de metacrilato aumenta su coeficiente de absorción de 0.06 a un valor de
0.31 ; algo similar ocurre en el caso de pantallas de hormigón. En el caso de un poste de
10 acero aumenta su coeficiente de absorción de un valor de 0.07 a un valor de 0.30. En la
figura 5 se presenta el diagrama de barras relativo a la distribución del coeficiente de
absorción acústica en función de la frecuencia, para la pantalla tipo sándwich perforada
citada con cubierta vegetal artificial. En cuanto a la medida de aislamiento acústico se
refiere, la instalación de la cubierta vegetal artificial aumenta la reducción sonora
1 S (pérdidas por transmisión) en un valor de unos 6 dB, respecto de la pantalla sobre la que
se instale, dependiendo de las condiciones en que se aplique la cubierta vegetal artificial.
En la figura 6 se representa la distribución de valores de aislamiento acústico en función
de la frecuencia para la misma pantalla con cubierta vegetal artificial. También se ha
comprobado que la instalación de la cubierta vegetal artificial, que se asemeja a un perfil
20 de cumbrera conocido como "Thnadner" pero con propiedades absorbentes (Esteban
David Olmos Cancino , "Evaluación de la pérdida de inserción de una barrera acústica
aplicada en un proyecto linear, Tesis doctoral, Universidad de Valdivia, 2002) , reduce
significativamente (entre 1dB y 3 dB según las características geométricas de la cubierta
vegetal artificial usada) la difracción acústica generada en el borde de las pantallas, lo
2S que contribuye a aumentar el índice de aislamiento de las mismas.
Como estructura sobre la que aplicar la cubierta vegetal artificial se puede utilizar tanto
paneles de hormigón fabricado con áridos ligeros, como paneles en "sándwich" de chapa
metálica, auto-portante, con un núcleo de material aislante (lana de roca u otros) , o
30 cualquier otro tipo de panel monolítico.
Estos paneles deben ir soportadas lateralmente por unos postes verticales,
preferentemente metálicos, que pueden ser de perfil Grey-HEB, UPN, IPN u otros, unidos
o soldados a placas de anclaje para fijarlos al terreno. EL perfil de estos postes tiene una
3S geometría de doble "U" que actúa como corredera en el montaje de los paneles, y como
soporte, quedando estos encajados entre cada par de postes. Al forrar los paneles con
cubierta vegetal artificial debe dejarse una banda o franja sin forrar en cada arista lateral de los paneles para poder desplazarlos e insertarlos sin dificultad entre cada par de postes. La anchura de la banda o franja sin forrar depende de la profundidad de la "U" del perfil. Para evitar un puente acústico que disminuya la eficacia de las pantallas , los postes deben forrarse con la cubierta vegetal artificial en ambas caras, así como las partes laterales que queden vistas. La cubierta vegetal artificial de los postes debe tener un espesor menor que las de los paneles para evitar que se produzca un escalón en la cubierta y conseguir un efecto visual de continuidad en la superficie de la pantalla.
Además, la parte superior (cumbrera) de los paneles y de los postes debe quedar forrada por la cubierta vegetal artificial para conseguir una reducción de la transmisión del sonido por difracción en el borde superior, para aumentar su resistencia a los agentes meteorológicos y para imitar a un seto natural logrando de este modo la máxima integración en el entorno.
La cubierta vegetal artificial está formada por una base continua o tapiz de un termopolímero elastómero como EPDM (etlleno propileno dieno) u otros y una superficie que imita a hierba o a cualquier otra planta perteneciente al reino vegetal realizada en un termoplástico como polietileno y/o polipropileno. Las fibras o elementos vegetales 20 artificiales están cosidas al tapiz o base de la cubierta de forma que en el reverso de la misma quedan conformadas unas costuras longitudinales que sobresalen en un bajorelieve de unos milímetros. Se ha comprobado experimentalmente que practicando unos orificios en la base de la cubierta vegetal en la zona de las calles que quedan conformadas entre las costuras longitudinales, se aumenta considerablemente el
coeficiente de absorción que ésta cubierta vegetal confiere a la pantalla donde se fija.
Estos materiales que forman la cubierta vegetal artificial junto con la distribución y altura (mayor o igual a 3 cm) de las fibras o elementos vegetales artificiales le confieren al conjunto de la pantalla acústica resistencia a los ataques vandálicos como son las 30 pinturas ~graffiti", ya que impide su fijación y resalte, además de contribuir a la mejora de las propiedades estéticas y acústicas del panel-soporte; también les confiere otras propiedades como son: una elevada resistencia a la abrasión, al desgaste y a los agentes climatológicos; una temperatura de trabajo que oscila entre los -40ºC y los 120°C; alta inercia quimica siendo resistente a los agentes contaminantes y a la corrosión;
estabilidad frente a los rayos UV; solidez del color; resistencia al fuego, no propagando la llama.
Descripción de las figuras Figura 1: vista de sección de dos pantallas fonoabsorbentes con cubierta vegetal artificial, ensambladas mediante cantos machi-hembrados.
Figura 2: vista ampliada en perspectiva del reverso de un trozo de la base de la cubierta vegetal donde se distingue las costuras longitudinales y los orificios practicados en las calles entre costuras. Figura 3: perspectiva de las pantallas fonoabsorbentes soportadas con los postes y placas de anclaje.
Figura 4: perspectiva de conjunto de una pantalla fonoabsorbente con cubierta vegetal artificial. Figura 5: diagrama de barras relativo a la distribución del coeficiente de absorción acústica en función de la frecuencia (para valores de tercios de octava desde 100 Hz a 5000 Hz) , para la pantalla tipo sándwich con cubierta vegetal artificial.
Figura 6: gráfico relativo a la distribución del indice aislamiento acústico o pérdidas por transmisión en decibelios, en función de la frecuencia por octavas, para la pantalla tipo sándwich con cubierta vegetal artificial.
Lista de referencias
1. Cubierta vegetal artificial.
2. Machi-hembrado.
3. Núcleo de material aislante.
4. Base de la cubierta vegetal.
5. Costuras longitudinales.
6. Orificios practicados en la base.
7. Fibras vegetales.
8. Cubierta vegetal artificial.
9. Poste. 30 10. Placa de anclaje.
Realización preferente de la invención La fabricación de estas pantallas acústicas consta de dos fases: 1) Tratamiento mecánico 35 de la base de la cubierta vegetal artificial y 2) fijado de la cubierta vegetal artificial sobre la superficie de los paneles y los postes que los soportan.
1) Una vez seleccionada y adquirida la cubierta vegetal artificial apropiada, ésta debe presentar unas perforaciones en la base que soporta las fibras de cubierta vegetal artificial, que aumentan el coeficiente de absorción acústica de los paneles sobre los que se aplican. Estos orificios estaran realizados en linea entre las costuras que presenta la base de la cubierta vegetal artificial en su reverso.
La realización de estos orificios se puede llevar a cabo bien durante la fabricación de la base de la cubierta vegetal artificial, o bien previo a la instalación en 10$ paneles. Se ha ensayado distintas geometrlas y tamaños de los orificios, así como la distancia entre ellos, siendo una buena configuración la formada por orificios circulares de diámetro "d~ 2 mm s d s 4, 5 mm separados entre si una distancia "s" de 0.5 cm s s s 3 cm.
2) Una vez que se ha fabricado el tipo de panel sobre el que fijar la cubierta vegetal artificial, se miden sus dimensiones, asi como las dimensiones de los postes sobre los 15 que irán alojados. A partir de las medidas obtenidas, se corta la cubierta vegetal artificial con las dimensiones exactas para cubrir la superficie lateral de las dos caras del panel, pero dejando sin cubrir las dos bandas o franjas laterales de los paneles que quedarán alojadas dentro de la "U" de los postes. Para el panel que se sitúe en la parte superior de la pantalla se cortará una única pieza de cubierta vegetal artificial que cubra las dos caras y el canto superior.
Además, se cortará la cubierta vegetal artificial con las dimensiones de las caras vistas de los postes, de forma que también cubra la parte superior del mismo. Esta cubierta tendrá un espesor menor que la cubierta de los paneles, de modo que las superficies del 25 panel y de los postes queden enrasadas. De esta forma se consiguen dos efectos, uno estético, pues se obtiene una continuidad visual de la pantalla acústica al quedar el poste oculto a la vista y, otro funcional, pues se evita que el propio poste actúe como un puente acústico y propague el sonido a la parte posterior del mismo. Es decir, se consigue una atenuación y aislamiento acústico no sólo en los paneles sino también en los postes verticales de sujeción.
Una vez cortada la cubierta vegetal artificial de las dimensiones requeridas, se procede a su pegado sobre las caras del panel utilizando un adhesivo de poliuretano. En la figura 1 se observa la cubierta vegetal artificial 1 adherida a ambas caras del panel, la unión 35 machi-hembrada 2 entre dos paneles y el núcleo de material aislante 3. La unión de la cubierta vegetal artificial al panel se realiza en las costuras del reverso de la base de la
cubierta, pues las costuras sobresalen del resto de la cubierta por el reverso, estando por
tanto en contacto con el panel donde se van a fijar y será en esos puntos de contacto
donde se aplica el adhesivo. Estas costuras junto con los orificios y la continuidad de la
base o tapiz crean unas cavidades (resonadores de Helmholtz) que contribuyen a mejorar
5 el coeficiente de absorción acústica y el índice de aislamiento acústico del paneL
En la figura 2 representa una vista ampliada del reverso de un trozo de cubierta vegetal
en cuya base 4 se ha practicado una linea de orificios 6 en medio de las calles formadas
por las costuras longitudinales 5 que fijan las fibras vegetales 7 a la base o tapiz.
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Cuando se tienen terminados los paneles e instalados sobre el terreno los postes, se van
encajando los paneles por la parte superior de los postes hasta alcanzar la altura
deseada, colocando en la parte superior un panel que tenga cubierta además de las dos
caras, el canto superior. En la figura 3 se observa los paneles con cubierta vegetal 8,
15 ensamblados en un poste 9, fijado al terreno con placa de anclaje 10. Finalmente se fijan
con adhesivo las tiras de cubierta vegetal artificial a las caras vistas de los postes, de
forma que queden totalmente cubiertos.
En su caso también conviene recubrir con la cubierta vegetal artificial el zócalo de
20 protección de hormigón o de otros materiales sobre el que descansan las pantallas
acústicas y que puede llegar a medir unos 70 cm de altura. De no cubrirse este zócalo el
coeficiente de absorción acústico global de toda la barrera acústica disminuye
considerablemente. En la figura 4 se observa una visión conjunta de la pantalla acústica
terminada. Las figuras 5 y 6 representan de forma gráfica el coeficiente de absorción
25 acústica y el índice de aislamiento acústico medidos con el sistema de medida de los
tubos de impedancia.
Finalmente hay que destacar las diferencias de esta invención con las que se describen
en los documentos que se han relacionado en el apartado de estado de la técnica:
30
Respecto del documento citado como PatenteM 1, cabe decir que en él no se describe que
la cubierta vegetal tenga capacidad fonoabsorbente, la capacidad absorbente la realiza
una espuma de plástico. No se cuantifica su capacidad absorbente y aislante del sonido.
En esta invención la cubierta vegetal artificial se fija sobre un muro o panel, sea o no
35 fonoabsorbente. El tapiz que constituye la base de nuestra cubierta vegetal artificial es
continuo con unas costuras longitudinales que forman un bajo relieve en el reverso de la
cubierta vegetal. Al realizar las perforaciones en medio de las calles formadas por estas costuras longitudinales se forman unas cámaras de resonancia longitudinales y continuas que absorben el sonido; esta composición confiere al muro donde se fija propiedades fonoabsorbentes.
En el documento citado como Patente-2 describe una cubierta de césped artificial que se fija en las paredes de un muro pero no hace ninguna referencia a que la cubierta vegetal reciba algún tratamiento, para absorber el sonido, como es el caso de nuestra invención. Tampoco se cuantifica su capacidad absorbente y aislante del sonido.
En el documento citado como Patente-3 se describe la fabricación de un césped artificial para campos de deporte, donde los escasos orificios que se realizan sobre la misma tienen la única funcionalidad de drenar el agua para que no se encharque. Sin estar establecida su distribución, pues carece de cotas en diámetro y separación.
Y, finalmente. el documento citado como Patente-4 describe una estructura para reducir la vibración acústica basada en el concepto de cavidad de Helmholtz donde se cuantifica la respuesta de la estructura a las vibraciones acústicas inducidas en el rango de frecuencia comprendido entre 10 y 1000 Hz. No se estudia su comportamiento de absorción y aislamiento acústico en el rango de frecuencias de 80 a 5000 Hz como establece la normativa vigente. Nuestra invención utiliza cavidades de Helmholtz, pero con la diferencia de que la disposición de los orificios en el tapiz de la cubierta vegetal es original y determinante para obtener una elevada capacidad de absorción y es un procedimiento totalmente diferente al descrito en este documento.
