KAPOK ABSORBENT
ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
YAMILE ROSERO BENAVIDES
JUAN DAVID TENJO OSORIO
JOHAN ESTEBAN BARACALDO PALACIO
UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA
FACULTAD DE ARQUITECTURA
TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS
BOGOTÁ
2017
ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Tesis presentada como requisito parcial para optar por el título de:
Tecnólogo en Construcciones Arquitectónicas
Profesora/Director Proyecto: YORK LAYS ANDREA NIAMPIRA DAZA
YAMILE ROSERO BENAVIDES 1013610624
JUAN DAVID TENJO OSORIO 1073248688
JOHAN ESTEBAN BARACALDO PALACIO 1014292685
UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS BOGOTÁ 2017 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Índice
Resumen ...... 2
Capítulo 1: formulación de la investigación ...... 3
1.1 Problema de investigación ...... 3
1.2 Justificación ...... 3
1.2 Objetivo general ...... 10
1.2.1 Objetivos específicos ...... 10
1.3 Metodología (Exploratoria) ...... 11
Capítulo 2: marco referencial ...... 12
2.1 Marco conceptual ...... 12
2.1.1 Propagación del sonido ...... 12
2.1.1.1 Absorción...... 13
2.1.1.2 Absorbentes acústicos...... 13
2.1.3 Materiales porosos ...... 15
2.1.4 Reverberación ...... 15
2.1.4 Tiempo de reverberación ...... 16
2.1.5 Paneles microperforados ...... 17
2.1.6 Resonador de Helmholtz ...... 17
2.2 Marco teórico ...... 18
2.2.1 Ceiba Pentandra...... 18 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.2.1.1 Características...... 19
2.2.1.2 Hábitat ...... 20
2.2.1.3 Usos con las partes de la ceiba ...... 20
2.2.1.3.1 Madera ...... 20
2.2.1.3.1 Semillas ...... 21
2.4.4 Ceiba pentandra en Colombia...... 22
2.2.2 Kapok ...... 24
2.2.2.1 Propiedades del Kapok ...... 25
2.2.3 Fibras naturales como absorbentes acústicos ...... 25
2.2.1.1 Fibras de Coco ...... 26
2.3.1.2 Fibra de guadua ...... 27
2.3.1.3 Fibra de kenaf ...... 28
2.3.1.4 Fibras de Carrizo ...... 29
2.3.1.5 Algodón: ...... 30
2.3.1 Tipos de absorbentes acústicos artificiales más utilizados...... 31
2.3.2.1 Lana de roca: ...... 31
2.3.2.2 Lana de vidrio: ...... 32
2.3.2.3 Poliéster: ...... 32
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2.3 Marco normativo ...... 40
2.3.1 ASTM 1050-12 (Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical
Materials Using a Tube, Two Microphones and A Digital Frecuency Analysis System)..... 40
Capítulo 3: desarrollo investigación ...... 46
3.1 Prueba Tubo de Impedancia ...... 46
3.2 Fabricación de Prototipos Finales ...... 49
3.3 Implementación en sistema de paneles micro perforados ...... 59
3.3.1 Revestimiento de paneles de madera microperforados ...... 60
3.3.2 Revestimiento de paneles de yeso cartón microperforados ...... 63
Conclusiones ...... 66
Recomendaciones ...... 1
Referencias bibliográficas ...... 2
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Índice de figuras
Figura 1.Materiales utilizados para adecuar el confort acústico en los espacios ...... 6
Figura 2 .Comparativo grafico NRC- materiales comunes/materiales naturales ...... 7
Figura 3 .Esquema de incidencia del sonido en las superficies ...... 13
Figura 4 .Diferencia entre absorbente (Izquierda) y aislante acústico (Derecha) ...... 14
Figura 5 .Función y comportamiento NRC...... 14
Figura 6 .Respuesta al impulso ...... 16
Figura 7 .Panel microperforado ...... 17
Figura 8 .Esquema de resonador de Helmholtz ...... 18
Figura 9 . Fruto de la ceiba pentandra...... 18
Figura 10 Árbol de ceiba pentandra ...... 20
Figura 11 . Laminados con ceiba ...... 21
Figura 12 .Semilla de kapok ...... 22
Figura 13 . Localizacion de ceiba pentandra en Colombia ...... 23
Figura 14 . Almohadas con relleno de kapok ...... 24
Figura 15 . Kapok empleado como aislante térmico en aviones...... 24
Figura 16 .Probetas concreto con fibra de coco a compresión ...... 26
Figura 17 . Muestreos fibra de coco para tubo de impedancia ...... 26
Figura 18 . Probeta fibra de guadua para prueba de tubo de impedancia ...... 28
Figura 19 . Panel de kenaf absorbente en cámara de reverberación...... 28
Figura 20 . Coeficiente de absorción paneles de carrizo. Variacion de espesores paneles ...... 29
Figura 21 . Placa en fibra de algodón reciclado ...... 30
Figura 22 . Paneles absorbentes a base de lana de roca ...... 31 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 23 . Fibra de vidrio rollo, para aplicaciones acústicas ...... 32
Figura 24 . Fibra de poliéster ...... 33
Figura 25. Manta compuesta por fibras de poliester ...... 33
Figura 26 . Esquema normativo sistema tubo de impedancia ...... 41
Figura 27 . NRC determinado en frecuencias en bandas de octava- black theater...... 43
Figura 28 . Frecuencias ecualizadas...... 44
Figura 29. Frecuencias sin ecualizar ...... 44
Figura 30 . Esquema tubo de impedancia utilizado ...... 46
Figura 31 . Resultados NRC fibra de kapok de acuerdo al espesor de la muestra...... 47
Figura 32 . NRC promedio muestras fibra kapok ...... 47
Figura 33 . Comparativo NRC otros materiales- kapok ...... 48
Figura 34 . Limpieza de fibra de kapok...... 49
Figura 35 Fibra de kapok una vez lavada...... 50
Figura 36 Tubo de 4” con kapok en la prensa...... 51
Figura 37 Disco metálico de 4”...... 51
Figura 38 Compactación de kapok en prensa...... 52
Figura 39 Kapok compactado...... 52
Figura 40 Malla de fique ...... 53
Figura 41 Malla de fique con kapok ...... 53
Figura 42 Kapok compactado con aceite de ricino ...... 54
Figura 43 Kapok disgregado ...... 54
Figura 44 Kapok compactado con calor ...... 55
Figura 45 Capa interna de kapok liberada ...... 55 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 46 Muestras de kapok con textil ...... 56
Figura 47 Probetas de prueba de compactación de fibra de kapok ...... 57
Figura 48 Proceso de compactación de la fibra de kapok con látex ...... 57
Figura 49 Molde para prototipo a escala real...... 58
Figura 50 Compactación de fibra de kapok con latéx por capas interlineadas ...... 58
Figura 51 Prototipo de fibra de kapok de .61x.61m ...... 59
Figura 52 Sistema de revestimiento de paneles de madera...... 60
Figura 53 Sistema de anclaje de revestimiento (sección inferior de muro) ...... 61
Figura 54. Sistema de anclaje de revestimiento (sección superior de muro) ...... 61
Figura 55. Kapok absorbente entre perfiles...... 62
Figura 56. Perfil omega...... 62
Figura 57 Panel con riel de fijación ...... 63
Figura 58 . Fijación de perfil omega ...... 63
Figura 59. Paneles microperforados de yeso cartón...... 64
Figura 60. Alzado de paneles microperforados de yeso cartón...... 64
Figura 61. Detalla anclaje panel kapok dentro de sistema steel frame ...... 65
Figura 62. Tornillos de anclaje ...... 65
ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Índice de tablas
Tabla 1. Analisis fibras naturales y artificiales como absorbentes acusticos ...... 38
Índice de ecuaciones
Ecuación 1. Tiempo reverberación de un espacio dado en segundos ...... 16
Ecuación 2. Distancia entre micrófonos para corrección de desfase ...... 42
Ecuación 3. diametro interior de tubo de impedancia...... 42
Ecuación 4. distancia microfonos por relacion de long de onda...... 42
Ecuación 5. Obtención absorción de sonido por m2...... 45
1 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
AGRADECIMIENTOS
Nos gustaría que estas líneas sirvieran para expresar nuestro más profundo y sincero agradecimiento a todas aquellas personas que con su ayuda han colaborado en la realización del presente trabajo, en especial a la Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería en su área de desarrollo de materiales, y los laboratorios de Ingeniera Industrial por permitirnos realizar diferentes pruebas dentro de los recintos y el uso de maquinaria para la misma. Así mismo, se agradece al Ingeniero Dario Paez de la Universidad San Buenaventura – sede Bogotá, perteneciente al programa de Ingeniera de Sonido, por permitirnos y orientarnos en la realización de pruebas técnicas complementarias necesarias en el funcionamiento y culminación de la investigación, de igual manera por el uso y aplicación de equipos y locaciones certificadas, para lograr los mejores resultados posibles.
2 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Resumen
El kapok como fibra natural obtenida desde el árbol de Ceiba (Ceiba pentandra), es un insumo con gran potencial que se da dentro del territorio colombiano, para la cual su investigación y desarrollo es escaso frente a su potencial y/o caracterización. Es por ello que se desea generar una investigación como principal objetivo, frente al desarrollo de aplicaciones acústicas de absorción sonora para los sistemas de construcción actuales, en comparación con absorbentes comercialmente utilizados como la fibra de vidrio, y su respuesta en un espacio determinado frente a la reducción de los tiempos de reverberación del mismo. De este modo , por medio de muestras fijas de la fibra con tamaño de 4” de circunferencia con espesores de 10 cms,
9 cms y 6,5 cms, respectivamente, obteniendo así el índice de absorción acústica de la fibra a través de la aplicación de la prueba de tubo de impedancia (ISO10534-2),determinando una conclusión previa de la factibilidad de la fibra, y materializar posteriormente un producto modular de 61 cms x 61 cms, con los espesores ya mencionados, para la puesta dentro de un sistema de recubrimiento de muros en un sistema de lámina micro perforada, como absorbente acústico en su interior y poder medir su efectividad dentro de un recinto educativo, para el cual se aplicó a un salón de clases y poder medir la respuesta y eficiencia ante la disminución de su tiempo de reverberación, y contemplar su aplicación para otro tipo de recintos y/o espacios
Palabras clave: Absorción acústica, Fibra de vidrio, Fibra de Kapok, confort acústico,
Tiempos de reverberación.
3 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Capítulo 1: formulación de la investigación
1.1 Problema de investigación
¿Cómo desarrollar un material lo suficientemente eficiente para generar una alternativa a los absorbentes acústicos, dispuestos dentro de sistemas constructivos livianos para las áreas de muros en la edificación, a modo de revestimiento interno del mismo?
1.2 Justificación
La investigación referente al desarrollo de este producto de absorción acústica, parte de la integridad de generar edificaciones más confortables a sus ocupantes, esto partiendo del sentido presentado ante la malla curricular de la Universidad La Gran Colombia, para el programa de Tecnología en Construcciones Arquitectónicas, asignaturas como química y física de la construcción, introduce a la materialidad en la construcción, su diversificación, aplicaciones, función, duración, rendimiento, etc., la cual crea la suficiencia para poder comparar las diferentes características, beneficios y desventajas entre materiales utilizados en la construcción, lo cual no se detiene en este punto, sino que asignaturas como construcciones en seco, acercan a la composición de la materialidad en sistemas de tipo practico, donde sistemas como el Steel frame y los recubrimientos en paneles de yeso cartón, aluminio, fibrocemento y madera, presentan las distintas características y aplicaciones es espacios de desarrollo especial como lo son teatros, entre otros espacios de uso público. Este espacio nos acerca a la aplicación de sistemas de recubrimiento de muros, cielo rasos, fachadas, además de conocer las fibras de tipo mineral como un material complementario al sistema, para garantizar la calidad suficiente que se requiera (aislamiento, absorción, incidencia térmica).
Las asignaturas de impacto ambiental, y sostenibilidad y energías alternativas, fueron el punto final de afianzamiento necesario para poder generar un criterio solido en el sentido que 4 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
tomaría la investigación a desarrollar, ya que presentan criterios de suficiencia en consumo energético y consumo de recursos responsable en busca de un beneficio mutuo en la generación de edificaciones más integradas al habitad que ocupan y en cómo mejorar la calidad de vida de sus ocupantes ante la integración del mismo, a través de distintas técnicas, teniendo como resultado generar edificaciones que pudieran obtener certificaciones de tipo ambiental, como lo es la certificación tipo LEED (Leadership in Energy & Environmental Desing), donde uno de los parámetros establecidos para la misma, es el manejo de los materiales y recursos, donde aspectos de la utilización de materiales de bajo impacto medioambiental y de rápida renovación natural son clave para este aspecto1.
La calidad acústica para los diferentes espacios arquitectónicos es una condición que es cada vez más apreciada, ya que los diferentes aspectos de este, están ligados a patológicas de salud. La secretaria distrital de ambiente plantea2 no es solo la condición patológica a la contaminación visual, sino que, por el contrario, se asocian a la generación de alteraciones en el ser humano como:
Estrés Perdida de sueño Ansiedad Depresión Cambios de comportamiento (agresividad) Baja productividad
La situación de espacios de tipo especial como son las de carácter educativo es un claro ejemplo de la carencia en este tipo de consideraciones de calidad acústica, según V. Gómez
Escobar, J.M Barrigón Morillas (2015):
1 USGBC (página Oficial): https://new.usgbc.org/leed 2 Secretaria Distrital de Ambiente. (Febrero de 2015). secretaria distrital de ambiente. Recuperado el 2017, de http://ambientebogota.gov.co/ruido
5 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
El espacio arquitectónico y la acústica de los espacios dedicados a la educación (salones
de clase, salones de conferencia, auditorios) son espacios carentes de consideraciones
acústicas, a pesar de la condición de ocupación y uso a los que están destinados, ya que
estos espacios parten de la primicia en que la comunicación verbal es la principal
herramienta de transmisión del conocimiento, en donde diversos factores pueden afectar
la correcta transmisión de esta comunicación. Este aspecto de calidad acústica en los
espacios acústicos no solamente afecta una correcta comunicación, sino que afecta la
respuesta positiva a un aprendizaje directo de la persona presente- situación dada desde
salones de primaria, secundaria y universitarios-, al igual que la condición de
materialidad de los recintos tampoco es la más idónea. La condición de una idoneidad
acústica de estos espacios, basa en 2 recomendaciones principales, un límite de emisión
de ruido de fondo y en el tiempo de reverberación del mismo.
Este artículo en particular, se basa en un estudio de campo en la universidad de
Extremadura, en España, donde se basó en la determinación en el tiempo de reverberación de 17 recintos distintos entre salones de clase y auditorios de conferencia, para acercar a una condición idónea y determinante del tiempo de reverberación que deben tener estos espacios para que su calidad acústica sea la mejor a su propósito final.
Para ello es que aplican diferentes materiales complementarios que otorguen a los espacios la condición de esta calidad acústica, que para este caso es de carácter absorbente.
Según (Paez Soto, 2016), se presentan los siguientes materiales como los más utilizados para atenuar estas condiciones de ruido por energía sonora incidente (Véase figura 1). 6 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 1.Materiales utilizados para adecuar el confort acústico en los espacios Fuente: (Paez Soto, 2016, pág. 17)
Damos en sentido hecho que los materiales plásticos son los que se utilizan mayormente para adecuar los espacios hacia un confort acústico pleno (ver figura 1), seguidas por las fibra de tipo mineral como la fibra de roca y la fibra de vidrio , partiendo de las premisas que estas fibras y materiales son altamente contaminantes, requieren grandes cantidades de energía para su producción, y la mayoría afectan la calidad de salud en el ser humano, como lo presenta
(Pedroso, de Brito, & Silvestre, 2017). Así mismo se presenta de manera explícita un estudio frente al desempeño de diferentes materiales acústicos, comparando materiales industriales con naturales (Véase figura 2).
7 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Materiales comunes
Materiales naturales o alternativos
Figura 2 .Comparativo grafico NRC- materiales comunes/materiales naturales Fuente: (Pedroso, de Brito, & Silvestre, 2017, pág. 225)
8 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
De acuerdo a la figura 2, presentada anteriormente, vemos que para los materiales más comunes como lo es la lana de fibra de vidrio y la lana de roca poseen una alta respuesta en las diferentes frecuencias, siendo tendencia a mejorar a más alta frecuencia su coeficiente de absorción, alcanzando 0.90 NRC para la lana de fibra de vidrio y 0.80 NRC para la lana de roca.
Por otro lado, la siguiente grafica con la presentación de materiales naturales o alternativos, denotamos que fibras textiles de origen reciclado son el producto de mejor desempeño, manteniendo un coeficiente promedio de 0.90 NRC, entre los 250 y 2000 Hz de frecuencia, superando en gran mayoría a la lana de fibra de vidrio en su respuesta de absorción, pero, las fibras de origen natural como la fibra de coco, poseen un comportamiento muy similar al absorbente de lana de roca, teniendo una tendencia de aumento de coeficiente de absorción a mayores frecuencias, alcanzando aproximadamente 0.75 NRC a 2000 Hz, alcanzando un 94% de absorción ante la lana de roca. Esto demuestra una gran competitividad entre los 2 tipos de materiales presentados en las gráficas (comunes vs naturales/alternativos).
La presentación de estos resultados implica la siguiente conclusión para sus autores, en donde el ahorro de energía, el desempeño acústico y la relación de costo frente los materiales comunes, permite concluir que se pueden implementar estos absorbentes naturales o alternativos como ventaja de su desempeño, generando edificaciones cada vez más sustentables que cumplan con la misma eficacia los productos normalizados que existen hoy en día, pero, aun así estos materiales de por si no son perfectos, ya que factores como su producción son muy primitivos aun y que por ende se deben mejora, gracias al potencial que presentan por el momento.
El aspecto de la salud no deja de ser una característica que se ha mencionado en varias ocasiones a lo largo de lo dicho anteriormente, y es que este de por sí ya es un parámetro que se considera dentro de los parámetros que definen el confort, debido a que este representa de por si 9 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
el bienestar de la persona y su máxima capacidad de soportar cierta incomodidad, y hasta cierto nivel (ISO 1996-1, 2003). La fibra de vidrio y la lana de roca, son materiales que se presentan en porcentajes altos, como se presenta en la figura No. 1
Dado estas referencias, la fibra de kapok como material primaria y de interes en esta investigacion es un insumo con diferentes cualidades por su morfologia y composicion, Para la parte de la aplicación en desarrollo de sonido, la fibra de kapok tiene una estructura compuesta de cavidades vacías, posee un diámetro de 14.5 +/- 2.4 µm y una longitud de 25 +/- 5 µm. Su principio de absorción del sonido parte en su condición de estructura “vacía” que aumenta la fricción entre las ondas sonoras y las fibras de kapok. Un gran potencial que posee la fibra combinada con una estabilidad química apropiada, puede generar un prometedor producto liviano, amigablemente ambiental absorbente sonoro para aplicarlo a la reducción de ruido.
El desempeño de la fibra a nivel de absorción acústica se basa en su densidad, espesor y disposición de la fibra, sin necesidad de depender de sus factores de longitud y diámetro. En comparaciones realizadas frente a la fibra de vidrio y fibras de algodón compuestas, con el mismo espesor pero menos densidad, se puede obtener un coeficiente de absorción similar al de estos materiales. (Yian Zheng, Jintao Wang, Yongfeng Zhu, Aiqin Wang , 2014)
10 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
1.2 Objetivo general
Implementar módulos estándar de fibra de kapok, como absorbente acústico en sistemas de paneles micro perforados, con el fin de optimizar las condiciones acústicas en el interior de las edificaciones para regular los tiempos de reverberación del recinto. Así mismo implementando una alternativa de tipo natural que cumpla dicha función.
1.2.1 Objetivos específicos
Desarrollar pruebas de medición acústica a la fibra de kapok y realizar un análisis de los
resultados comparando esta fibra con otros materiales utilizados como absorbentes
acústicos, esto con el fin de identificar la capacidad de absorción acústica de la misma
con relación a los materiales encontrados en el mercado.
Realizar la implementación del absorbente de kapok en un sistema de construcción
liviano de paneles micro perforados, con el fin de identificar la funcionalidad del material
en un sistema utilizado para el manejo acústico , concluyendo así la eficacia de la fibra
en este campo.
11 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
1.3 Metodología (Exploratoria)
Preliminares
Elaboración y definición del prototipo muestrario de fibra de kapok por medio de proceso
de compactación.
Definición de coeficiente de absorción mediante la prueba de tubo de impedancia
aplicada a la fibra de kapok con espesores y densidades variadas, así como a la fibra de
vidrio.
Conformación de comparativo de resultados frente al comportamiento acústico de otros
materiales competentes
Elaboración de prototipo
Control y pruebas de aglomeración de la fibra de kapok con látex natural de caucho.
Definición de proporcionalidad material para el óptimo comportamiento del prototipo
de fibra de kapok.
Realización de prototipo final de implementación en formato modular de 61 cm x 61
cm.
Implementación
Simulación de implementación de fibra de kapok para recintos, con base en
herramientas de diseño y desarrollo digital.
Implementación de la fibra de kapok (con látex) en el sistema de paneles
microperforados.
12 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Capítulo 2: marco referencial
2.1 Marco conceptual
Actualmente en el mercado podemos encontrar aislamientos y absorbentes acústicos. Los aislamientos acústicos son un conjunto de técnicas y materiales de construcción, utilizados para aislar o atenuar el nivel sonoro de un espacio, ya que este impide que los sonidos se propaguen de un lugar a otro. Por otra parte los absorbentes acústicos son un tipo de materiales implementados en el acondicionamiento acústico de los recintos, debido a que poseen una gran capacidad de absorber la mayor parte de la onda sonora que reciben.
El tipo de material en el cual se va a enfocar esta investigación es el absorbente acústico empleado en un sistema de paneles microperforados.
Sin embargo existen algunas generalidades de acústica que deben ser mencionadas antes de continuar con los absorbentes acústicos.
2.1.1 Propagación del sonido
Una oscilación que se propaga en un medio recibe el nombre de onda. Dependiendo de la relación que exista entre el sentido de la oscilación y el de la propagación, hablamos de ondas longitudinales, transversales, de torsión, etc. En el aire el sonido se propaga en forma de ondas longitudinales, es decir, el sentido de la oscilación coincide con el de la propagación de la onda.
El sonido se propaga por un medio, este medio se puede definir como un conjunto de osciladores capaces de entrar en vibración por la acción de una fuerza. Para que una onda sonora se propague en un medio, este debe tener mínimo tres características, tener masa e inercia y además ser elástico (Ecophone Saint-Gobain, sf).
Cuando una onda sonora toca una superficie como por ejemplo el muro de una edificación, la mayor parte de su energía se refleja, mientras que un porcentaje de la misma se absorbe 13 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
convirtiéndose en calor y el resto es transmitido en el entorno como se muestra en el siguiente esquema (Véase figura 3).
1. Energía transmitida.
2. Energía convertida.
3. Energía incidente.
4. Energía reflejada.
Figura 3 .Esquema de incidencia del sonido en las superficies Fuente: Saint Gobain, Absorción acústica, 2012
Se puede evidenciar el comportamiento de las ondas sonoras al impactar en una superficie en donde la energía reflejada o absorbida depende de la densidad de esta superficie, por ende, se deben analizar estos dos comportamientos.
2.1.1.1 Absorción: Es la que absorbe la propagación del sonido. Como se mencionó anteriormente, cuando una onda toca una superficie, la mayor parte de la energía de esta, se refleja, pero cierta parte de ella es absorbida por un nuevo material (Yang, Yu, Pan, 2010).
Las propiedades de absorción de un material se expresan en el coeficiente de absorción del sonido en función de la frecuencia, esta puede ir de 0 a 1.00. Estas propiedades se deben en gran parte a la densidad del material como se mencionará a continuación.
2.1.1.2 Absorbentes acústicos: Los absorbentes acústicos son materiales cuyas características actúan sobre la porción de energía que es reflejada, contrario a los aislantes acústicos que actúan sobre la energía transmitida (Maggiolo, sf). (Véase figura 4). 14 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 4 .Diferencia entre absorbente (Izquierda) y aislante acústico (Derecha) Fuente: Skum Blog. (28 de enero de 2015), Absorbentes acústicos VS Aislantes acústicos.
Los materiales absorbentes generalmente son de baja densidad y además son flexibles, debido a que tienen suficiente espacio entre sus fibras y dicho espacio sirve para atrapar allí las ondas sonoras y de esta manera impedir que estas reboten.
2.1.2 NRC (Noise Reduction Coefficient):
Promedio de aproximación medido a nivel porcentual en la capacidad de absorción del sonido
(Véase figura 5) para un rango de 250, 500, 1000 y 2000 Hz, siempre acercándose al múltiplo más cercano a 0.050. Para tal caso que el promedio del mismo sea en un punto medio exacto como 0.625 y 0.675 deberían de reportarse como 0.65 (65%) y 0.70 (70%) respectivamente
(ASTM, 2002)
Figura 5 .Función y comportamiento NRC. Fuente: https://www.archtoolbox.com/images/materials/acoustics/nrc.gif
15 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.1.3 Materiales porosos:
La porosidad de un material se puede definir como la relación entre los espacios abiertos y el volumen total del material. Un aspecto particular de los materiales porosos es que su absorción no es isotrópica, por ende, las características acústicas dependen de la dirección con la que incide la onda en ellos (González, 2010).
Son materiales cuyo funcionamiento consiste en que cuando se encuentran con una onda sonora, cierta parte de la energía de la onda se convierte en calor, mientras esta penetra los poros del material y el resto de la energía se transfiere por el material o se refleja (Mesa, 2012).
2.1.4 Reverberación:
Encontramos este término cuando una onda sonora se genera con trayectoria directa al receptor y además de esta onda directa, se generan ondas restantes las cuales son reflejadas en las paredes, techo o suelo del recinto, esto hace que la persona las perciba en distintos instantes de tiempo.
Cuando se produce la onda sonora en el espacio cerrado, la onda directa se percibe primero y cuenta con mayor intensidad de energía, seguido a esto se encuentran las reflexiones tempranas que generalmente son las que se reflejan en las paredes y el techo del espacio, en donde el tiempo de duración depende de la distancia y el material de los mismos. En última instancia se percibe la cola de la reverberación, esta nos permite dimensionar la habitación, o dar una sensación de la misma y se decrementa su intensidad rápidamente como se puede notar en la siguiente imagen (Véase figura 6). En general, al conjunto de reflexiones generadas por un estímulo se le conoce como respuesta al impulso (Teyssier, 2009). 16 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 6 .Respuesta al impulso Fuente: http://www.harmony-central.com/Effects/Articles/Reverb/
Los sonidos con o sin reverberación son conocidos como “secos” o “procesados”, cuando un sonido contiene mayor cantidad de ondas reflejadas, se le conoce como procesado, por otro lado, cuando un sonido contiene menor cantidad de reverberación, se le conoce como sonido seco (Beggs & Thede, 2001).
2.1.4 Tiempo de reverberación:
La determinación de la reverberación está dada por el tiempo del mismo, el cual mide la cantidad de tiempo que tarda en atenuarse la intensidad del sonido a 60 dB. Esta medida está directamente asociado con el tamaño de la habitación, debido a que si el tiempo de reverberación es muy largo, esto quiere decir que la energía de la onda sonora permanece mayor tiempo antes de ser absorbida por las superficies del recinto (Teyssier, 2009).La medición del tiempo de reverberación está dada en segundos por (Whitaker & Benson, 2001).
T60= 0.161 V/A
Dónde:
V es el volumen de la habitación (m3) A es el área total de absorción (Sabins). Ecuación 1. Tiempo reverberación de un espacio dado en segundos
17 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.1.5 Paneles microperforados
Es una lámina de revestimiento para interiores, utilizada en espacios que requieren de un manejo especial de las condiciones acústicas (Véase figura 7).
Figura 7 .Panel microperforado Fuente: http://www.decustik.com/es/paneles-acusticos-perforados
Un panel microperforado puede ser considerado como una superficie de tubos estrechos y de longitud corta, estos tubos se encuentran a distancias mayores a las de sus diámetros (González,
2010).
Este tipo de panel funciona como un resonador de Helmholtz.
2.1.6 Resonador de Helmholtz
Se basa en un artefacto acústico que consiste en una cavidad de un material rígido con un orificio en el extremo de un cuello y en el interior de dicha cavidad el aire se comporta como una masa resonante (Véase figura 8) El funcionamiento de este resonador está basado en la interacción entre la señal incidente sobre la masa de aire que se encuentra contenida en el cuello del resonador, esta vibra, forzando una compresión en el aire que está contenido allí. Finalmente se disipa la energía en forma de calor debido a la interacción entre partículas y la viscosidad del aire (Mesa, 2012). 18 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 8 .Esquema de resonador de Helmholtz Fuente: https://es.scribd.com/document/183709376/Paneles-Microperforados
2.2 Marco teórico
2.2.1 Ceiba Pentandra
Es un árbol originario de las zonas tropicales, se distribuye en todos los trópicos del mundo, desde el sur de México hasta Venezuela, Brasil, Colombia y Ecuador, así como en regiones tropicales de África Occidental y Asia. Su desarrollo se da en zonas desde 0 a 1600 msnm.
Figura 9 . Fruto de la ceiba pentandra Fuente: http://www.westafricanplants.senckenberg.de
19 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.2.1.1 Características
Su vida es de entre 50 y 60 años.
Tiene un elevado crecimiento, ya que puede alcanzar una altura de 5 a 6m de altura
en sus primeros dos años de vida. En total el árbol puede alcanzar 30 o 50m de altura
y su diámetro puede llegar hasta los 3m.
Posee un tronco cilíndrico sólido, grueso y recto, en algunos casos con contrafuertes
grandes. A menudo presenta en el tronco un ensanchamiento en forma de barriga. Sus
ramas son gruesas y torcidas (Véase figura 10).
El tronco, las ramas y las raíces tabulares o contrafuertes de la ceiba poseen,
especialmente en ejemplares jóvenes, numerosas y filosas espinas cónicas que son
producidas por la corteza.
las hojas alternan a lo largo de las ramas y tienen un peciolo que mide hasta nueve
pulgadas de largo. En la punta del peciolo hay hasta nueve hojas alargadas y
puntiagudas, la más grande de hasta ocho pulgadas de longitud.
En cuanto a sus flores, este árbol posee numerosas de estas en racimos dispuestas en
las axilas de hojas caídas, de 4 a 8 cm de largo. Poseen 5 pétalos de color blanco o
rosado claro, posee 5 estambres tan largos como los pétalos.
El árbol produce cápsulas elípticas, de 8 a 14 cm de largo (Véase Figura 9). Al
madurar se abren en 5 partes dejando al descubierto numerosas semillas negras (120 a
175 por fruto) rodeadas por abundantes fibras sedosas de color blanco a gris plateado
llamadas kapok. (Gutierrez, 2010). 20 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 10 Árbol de ceiba pentandra Fuente: María, M. (2015), El árbol de ceiba
2.2.1.2 Hábitat
La ceiba pentandra se encuentra ampliamente distribuida en los márgenes de los ríos y zonas aluviales donde resiste inundaciones periódicas, se desarrolla bien en zonas secas, pero en lugares donde tiene agua, lo mismo que en lugares muy húmedos. Con frecuencia crece a lo largo de los caminos, en terrenos talados y abandonados; puede desarrollarse en suelos con gran variedad de condiciones ya sean suelos pobres en nutrientes, arenosos con drenaje muy rápido o arcillosos e inundables parte del año.
Puede ser una especie secundaria o primaria. Debido a que tolera suelos pobres, talados e inundables puede ser utilizada potencialmente para reforestación en zonas degradadas.
2.2.1.3 Usos con las partes de la ceiba
2.2.1.3.1 Madera
El crecimiento rápido de la ceiba produce una madera liviana. Su densidad de 0.23 es un poco mayor que la del guano o madera de balsa (0.19. La madera de ceiba es tan liviana porque sus conductos de agua (vasos de la xilema) son muy grandes y al secar se llenan de aire. La madera de ceiba es también susceptible a las termitas y los hongos. 21 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Recientemente se ha empleado la madera de la ceiba para la producción de paneles, probablemente se debe al alto precio del cedro, la caoba y varias maderas valiosas. La industria las utiliza en las caras del panel y rellena el interior con ceiba y otras maderas de menor grado
(Véase figura 11).
Se ha llegado a emplear también en canoas, balsas, salvavidas, aeromodelos, flotadores, cajas de empaque, acabados de interiores, lápices, chapas, boyas, fósforos, artículos torneados, instrumentos musicales y juguetes.
Figura 11 . Laminados con ceiba Fuente: María, M. (2015), El árbol de ceiba
2.2.1.3.1 Semillas
La semilla contiene entre 30 a 40 % de un aceite que se utiliza industrialmente para fabricar margarinas, lubricantes, jabones y combustible para lámparas. También se ha evaluado su potencial como biocombustible y como solvente en la producción de pinturas (Véase figura 12). 22 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 12 .Semilla de kapok Fuente: María, M. (2015), El árbol de ceiba
2.4.4 Ceiba pentandra en Colombia
En Colombia, esta especie se distribuye en los Valles del Río Magdalena, del Río Cauca y del
Río Zulia; en las regiones del Urabá y Llanos Orientales y en los departamentos de
Cundinamarca, Magdalena, Valle del Cauca, Antioquia, Tolima, Huila y Caquetá, en donde recibe los nombres de Ceiba, Ceibo, Bonga, Ceiba de lana, Ceiba bruja o Ceiba blanca (Véase figura 13).
23 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 13 . Localizacion de ceiba pentandra en Colombia Fuente: Elaboración propia.
Aunque, la especie era anteriormente empleada por pequeñas fábricas para la elaboración de tableros contrachapados, actualmente no existen plantaciones comerciales representativas que indiquen si se emplea a nivel industrial, aunque se tiene conocimiento de estudios enfocados en el comportamiento de la especie y sus posibilidades de desarrollo económico o con otros usos potenciales.
Al igual que en otros países, en Colombia la especie es reconocida más por su aporte ornamental que por sus usos dentro de la industria de muebles, y aunque existen otras que reciben el mismo nombre, la Ceiba Pentandra es, gracias a su belleza, el árbol más representativo en el Valle del Cauca y Antioquia, donde frecuentemente se le ve adornando zonas verdes, monumentos y avenidas, incluso existen especímenes de la especie depositados en los herbarios de la Universidad de Antioquia y de la Universidad del Valle, para tal fin. (Obregón, SF). 24 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.5 Kapok
Las frutas están llenas de fibras muy delgadas y livianas, llamadas kapok, que funcionan como paracaídas para transportar lejos las semillas. El kapok repele el agua, de modo que las semillas también pueden migrar si las fibras caen en una quebrada o un río.
El kapok se ha usado durante siglos para rellenar almohadas (Véase figura 14), colchones y cojines. Los asientos de los primeros automóviles se rellenaron de este material y también los salvavidas hasta mediados del siglo pasado.
Figura 14 . Almohadas con relleno de kapok Fuente: http://www.mercamania.es/a/listado_productos/idx/10000268/mot/Rellenos/listado_productos.htm
Esta fibra algodonosa se utiliza en la industria como aislante térmico y acústico en cámaras frigoríficas y aviones (Véase figura 15).
Figura 15 . Kapok empleado como aislante térmico en aviones Fuente: http://www.unikl.edu.my/web/unikl/research-highlights 25 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.5.1 Propiedades del Kapok
El kapok es quebradizo e inflamable y no se presta para hilado ni tejido. Cada fibra mide de
0.8 a 3 cm de largo, forman pequeños tubos de aire revestidos de cera, haciéndola resistente, elástica, ligera y repelente al agua. Tiene un poder de flotación 5 veces mayor que el corcho y es
8 veces más ligera que el algodón. Esta fibra es también resistente a los insectos
El kapok es además hipo alergénico, es decir, que no genera alergias en las personas, lo que se concibe como una ventaja frente a la lana de vidrio. (Mari, 2015). Con base a esta fibra se quiere plantear un aislamiento térmico.
2.2.1 Fibras naturales como absorbentes acústicos
La condición en el constante desarrollo por los nuevos materiales, con eficiencia energética, dejando a un lado insumos de tipo industrial, se ha posicionado desde una perspectiva que abarca no solo la condición de la aplicación funcional de materiales, sino que por el contrario aportan al desarrollo sostenible de la construcción, generando metodologías tecnológicas que abarcan la condición primicia de investigaciones y puestas en marcha en el campo constructivo de edificaciones. Según como se afirma por el Ministerio de vivienda, cuidad y territorio (2015), la NSR- 10 en su titulo A, se regulariza el uso responsable de materiales y procesos constructivos en condicion de la no afectacion al medio ambiente y sus recursos, lo que abre camino al posible desarrollo de investigacion de materiales naturales en funcion propicia a las necesidades constructivas de la industria, siguiendo el acompañamiento de las entidades autoritarias locales respectivas. Dado al caso se denota las distintas investigaciones que se han desarrollado, como lo es la fibra de coco, la fibra de la guadua, la fibra del carrizo, la fibra del kenaf, entre otras fibras naturales. 26 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.2.1.1 Fibras de Coco
Las fibras del coco obtenidas del fruto primario de la palma (coco nucifera), es un tipo de fibra que se considera un desecho aun en la actualidad, la cual se obtiene de la capa exterior, luego de la maduración del fruto. Algunas compañías industriales ya han considera el potencial de esta fibra en la utilización de rellenos, e inclusive dentro de la condición de la construcción, en la investigación para refuerzo por medio de fibras de coco para placas de concreto reforzado
(Véase figura 16). (Quintero Garcia & González Salcedo, 2006).
Figura 16 .Probetas concreto con fibra de coco a compresión Fuente: (Quintero Garcia & González Salcedo, 2006, pág. 148)
La condición de aplicaciones acústicas frente a la fibra natural de coco, también ha sido punto de vista favorable dentro de la investigación, debido a sus condiciones porosas, dado por ese caso se consideró la condición de investigar su índice de reducción del ruido a través del método de tubo de impedancia (Véase figura 17). (Paez, 2016, pág. 5). (Ver figura 6).
Figura 17 . Muestreos fibra de coco para tubo de impedancia Fuente: (Paez, 2016)
27 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Basado en la investigación y los resultados arrojados por el proceso de tubo de impedancia se presentó un resultado de índice de absorción medio (NRC) de 0,8. (Hosseini
Fouladi, Md, & Mohd Nor, 2011).
2.3.1.2 Fibra de guadua
La guadua en Colombia, es normatizada por los procesos que conlleva la NSR- 10 título G
(estructuras de madera y guadua), para su uso correcto en procesos constructivos, pero este es solo un punto de alcance que posee la guadua, ya que esta se ha utilizado en los últimos años para la fabricación de pisos laminados de guadua, lo cual permite ver las altas posibilidades de la guadua dentro de los factores constructivos, como solución de gran potencial dentro de distintos requerimientos. Según Paez (2016), en su investigacion de maestria “Caracterización de las propiedades de absorción acústica de la fibra de la guadua”, la guadua es un recurso de gran alcance, que puede poseer grandes cualidades de respuesta acústica y una futura aplicación ante los desempeños de absorción acústico exigidos ante el mercado, para la solución de reverberaciones en los espacios arquitectónicos; realizando muestreos de 4” de diámetro por 1” de espesor, se determinó a través del tubo de impedancia la respuesta promedio en su índice de absorción acústica en frecuencias estándar de bandas de octava (63 Hz- 2000 Hz), donde arrojo un resultado promedio de 0.3 NRC entre un promedio de espesor de 2” y 4”, así mismo se condiciona la utilización de una cámara de aire en los muestreos como apoyo a los índices de condición en absorción acústica (Véase figura 18). 28 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 18 . Probeta fibra de guadua para prueba de tubo de impedancia Fuente: (Paez, 2016, pág. 40)
2.3.1.3 Fibra de kenaf
La fibra del kenaf llamada también cáñamo de la india (Hibiscus cannabinus L) es una planta
de características fibrosas por la misma composición de núcleos externos e internos de fibras
en distintos diámetros microscópicos. Un estudio realizado por D'alessandro & Pistola (2005)
dentro de una camara de reverberacion, con una serie de pruebas de materiales, se determino
que para una muestra de 50mm con una densidad de 30 Kg/m3, se hallo un indice de
absorcion promedio de 0.85 en frecuencias desde los 50 Hz hasta los 5000 Hz, lo cual se
considera de manera satisfactoria para su aplicación (Véase figura 19).
Figura 19 . Panel de kenaf absorbente en cámara de reverberación. Fuente: (D'alessandro & Pistola, 2005, pág. 5)
29 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.3.1.4 Fibras de Carrizo
Las fibras del carrizo son provenientes de un tipo de cáñamo bambú (phragmites australis), que ha tenido ya gran parte de acogida dentro de la construcción, como en usos de refuerzos para muros divisorios o bajo procesos de triturado para hacer paneles modulares granulares con aglutinante.
Siguiendo los parámetros dictados por la ISO 140-3 (Acoustics -- Measurement of sound insulation in buildings and of building elements -- Part 3: Laboratory measurements of airborne sound insulation of building elements), se genera la utilidad de un panel a base de la fibra del carrizo, probado bajo la metodología de la prueba indicada, en la perdida de sonido a través del aire (STC) y su índice de absorción Acústica (NRC) (Díaz, Jimenez, Navacerrada, & Pedrero,
2012).
A continuación, se puede ver una gráfica del comportamiento de la fibra de carrizo entre frecuencias de los 100 Hz y los 5000 Hz, implementado en 3 espesores diferentes (5cm, 10cm y
15cm) en donde se puede notar que el mejor comportamiento lo tuvo la muestra de 10 cm de espesor, obteniendo un promedio de absorción de sonido de .6 NRC (Véase figura 20).
Figura 20 . Coeficiente de absorción paneles de carrizo. Variacion de espesores paneles Fuente: (Díaz, Jimenez, Navacerrada, & Pedrero, 2012, pág. 58)
30 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.3.1.5 Algodón:
La fibra de algodón es una de las fibras naturales, mayormente presentadas ante el parámetro de la investigación, desarrollo y aplicación, no solo en el campo del desempeño acústico, sino por otros miles de características tienen, al ser una fibra tan ampliamente utilizada en la industria textil como materia prima. La condición de la fibra de algodón se da desde 2 casos, con la fibra virgen – o sin utilizar- y con la fibra en procesos reciclados con ayuda de polímeros aglutinantes, que de una u otra manera otorgan el mismo resultado. Según, Ogunbowale, Banks-lee, Bello,
Maiwada, & Kolawole (2012) la condicion de la fibra de algodón , bajo metodo de estudio del tubo de impedancia, para obtener el coeficiente de absorcion acustica (NRC) es de 0.80, lo cual indica que es un alto absorbente en potencia de aplicación, que no solo presenta estas ventajas, sino que por el contrario, dado los procesos que conllevo la investigacion, se determino que el producto es bastante liviano y que se puede aplicar perfectamente en la industria de procesos y en la manufactura automotriz, para reducir la proporcion peso/energia (Véase figura 21).
Figura 21 . Placa en fibra de algodón reciclado Fuente: http://www.soundproofcow.com/product-category/sound-absorption-materials/acoustic-cotton/
31 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.3.2 Tipos de absorbentes acústicos artificiales más utilizados.
2.3.2.1 Lana de roca:
La lana mineral de roca es un producto que de por si es uno de los más utilizados dentro del contexto a soluciones termo acústicas, debido a la composición de rocas de tipo volcánico, en relación de buscar la mejor composición de resistencia frente la composición más propicia a la condición de flamabilidad, resistencia en el tiempo (Véase figura 22). La roca más propicia es la compuesta por roca basáltica, debido al equilibrio químico y mineralógico, con alta de temperatura de fusión (1100- 1300 °C). (Cáceres & García Hernandez, 1996).
La relación de porosidad con relación a la densidad de la fibra que oscila entre los 60 a
120 kg/m3 (2.15 g/cm3), hace que sea idóneo para la aplicación de soluciones acústicas
(Rockwoll, 2017).
Figura 22 . Paneles absorbentes a base de lana de roca Fuente: http://www.pisos.com/hogar/bricolaje/tus-reformas/calefaccion-y-aa/lana-de-roca-como-aislante-
termico/
32 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.3.2.2 Lana de vidrio:
Dentro de los más populares absorbentes acústicos aplicados a los sistemas constructivos, la fibra de vidrio materializada en lanas de densidad propicia y en espesores estandarizados ante los diversos sistemas de construcción aplicados hoy en día en edificaciones (Véase figura 23).
(Fiberglass Colombia, 2015)
Figura 23 . Fibra de vidrio rollo, para aplicaciones acústicas Fuente: (Fiberglass Colombia, 2015, pág. 1)
2.3.2.3 Poliéster:
La condición de estos productos, como en dados casos se conoce, las fibras de poliéster son originarios de la obtención de hidrocarburos como función de desarrollo para la fabricación a nivel industrial como fomento a la obtención continua de materiales estables para los diversos usos (Véase figura 24). La obtención de diferentes hiladas es el proceso por el cual mediante todos los procesos químicos que conlleva, se entrega el resultado final de estas fibras, que se han utilizado en la fabricación actual de paneles absorbentes complementarios a sistemas de mampostería, para su recubrimiento (Véase figura 25).
33 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 24 . Fibra de poliéster Fuente: http://www.idrtext.com/uploads/media/images/low_melt.jpg
Figura 25. Manta compuesta por fibras de poliester Fuente: http://www.volcan.cl/imagenes/productos/fichas/thermolan.pdf
Las condiciones de esta fibra, se otorgan bajo un mismo fin, la absorción acústica dentro de su función para mitigar la reverberación de los espacios, a través de diversas cuestiones de aplicación y desarrollo de materiales y sus propiedades que evolucionan a productos capaces de aplicarse en las situaciones del mercado, así mismo como se había mencionado, la aplicación de estos materiales conlleva sus propiedades, como su densidad, tanto de la materia prima, como del producto aplicado, la longitud de las fibras que conforman los materiales anteriores, su diámetro en algunos casos, como un factor de organización microscópica de la mismas, formando cavidades de aire que ayudan a mitigar dicha irregularidad de reverberación sonora.
Dado este caso, y según Riverbank (s.f) citado por FIberglass (2012), se han realizado pruebas donde se demuestra que la variacion de la densidad de los materiales no esta totalmente 34 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
ligado a su capacidad de reduccion de ruido. Articulos de la Acoustical Society of America ha realizado diferentes comparativos de materiales, llegando a la conclusion de que la densidad del material como solucion acustica de relleno no afecta significativamente los valores de absorcion acustica.
A continuacion se presenta un cuadro que nos permite resumir los anteriores materiales, con sus propiedades fisicas particulares, y en algunos casos, productos comerciales y estudios referentes a la condicion de absorcion acustica de dicho material:
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37 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
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Nota: [1] (Lubin & Krieger, 1975) , [2] (Fiberglass Colombia, 2015), [3] (Fiberglass Colombia, 2015), [4] (Fiberglass Colombia, 1999), [5] (NOVA chemicals, 2005), [6 y 7] (Acustica integral, 2013), [8] (Aislapor, 2017), [9] (U. tecnica del norte), [10] (soundproofcow, s.f.) [11] (Moreno, Osorio, & Trujillo, 2007), [12] (Paez, 2016), [13] (Quintero Garcia & González Salcedo, 2006), [14] (Hosseini Fouladi, Md, & Mohd Nor, 2011), [15] (Ramis, Alba, del Rey, Escuder, & Sanchís, 2010), [16] (Rodríguez García, 2006), [17] (Wambua, Ivens, & Verpoest), [18] (D'alessandro & Pistola, 2005), [19] (Calorcol Colombia, 2016), [20] (Pande, 1992), [21] (Diaz, Jiménez, Navacerrada, & Pedrero , 2010).
Tabla 1. Analisis fibras naturales y artificiales como absorbentes acusticos Fuente: prop 39 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
De acuerdo a la tabla anterior, se pueden definir muchos parámetros que parten no solo de la composición de dichas fibras en relación al promedio cercano de su diámetro los cuales rondan en un promedio de 15 a 20 micras (µm), con una longitud variable dentro de diferentes
índoles desde los 10 mm hasta los 235 mm, lo cual nos indica que este factor es uno de los menos probables dentro de la relación probatorio de la condición acústica del material, del mismo modo la condición de densidad no es un factor prioritario dentro de los rangos de absorción acústica que presentan los materiales, aunque en su mayoría, las fibras naturales, tienen una gran similitud en estas propiedades frente a las de tipo industrial que se utilizan mayormente en el mercado.
La gran mayoría de los materiales aquí presentados tiene un índice de reducción de ruido que abarca desde el 0.60 (60%) hasta un factor de 1.00 (100%) de absorción de ondas sonoras, las cuales consideran un gran desempeño de las mismas, pero de igual manera observamos algunas fibras naturales de carácter experimental que poseen rangos de 0.45 NRC (45 %) promedio, lo cual nos indica la alta viabilidad que estas poseen para sus futuras aplicaciones dentro de sistemas de absorción acústica, para las cuales en la posteridad solo requerirán de ciertos apoyos que ayuden a que la fibra como material primario adquiera otro tipo de propiedades e inclusive mejore las que ya tiene.
40 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.3 Marco normativo
La condición normativa para el proceso de investigación desarrollada y presentada en esta documentación se basara dentro de un marco legal de normativa internacional (ISO-ASTM).
Esto de acuerdo al patrón dentro de las pruebas y consulta de características necesarias para indagar los índices de coeficiente de absorción acústica del material investigado de la fibra de kapok, y por ende observar el proceso para la generación del absorbente a base de la fibra ya mencionada.
2.3.1 ASTM 1050-12 (Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical
Materials Using a Tube, Two Microphones and A Digital Frecuency Analysis System).
El patrón de esta prueba se basa en la implementación de un tubo con un diámetro que puede variar acorde a la condición de la onda de frecuencia o su rango especifico. Esta prueba se basa principalmente en la condición de un emisor de sonido dentro de una frecuencia especifica que atraviesa el tubo, dentro del cual se encuentra el material a analizar dentro de la cuestionable a medir en la escala de coeficiente de absorción. Así mismo, la condición de la prueba posee 2 micrófonos receptores dentro del conjunto de la prueba, para definir que tanto cantidad de ondas sonoras, traspasan dicho material, cuanto se absorbe y cuento de este alcanza a rebotar en la condición de la escala NRC (Noise Reduction Coefficient) valorados dentro de una escala de 1-
100 porcentual, esto medidos dentro de un sistema digital de análisis de frecuencias. El rango de frecuencia en la prueba depende del diámetro del tubo y el espacio de los micrófonos que existe entre ellos. Este método se basa en la prueba ASTM C 384, pero esta se considera mucho más eficiente y rápida para determinar el coeficiente de absorción.
41 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
El esquema de ensamblaje del tubo de impedancia cumple con los requisitos que ya hemos revisado anteriormente, que consta de un emisor capaz de emitir señales en barrido de frecuencia, un amplificador y fuente sonora, un ecualizador que ayude a estabilizar la señal en ondas paralelas al tubo y el analizador FFT de 2 canales que nos ayudara a procesar los datos dentro de los registros matemáticos, que más adelante se explicaran a detalle, dispuesto dentro de un programa de análisis, que para este caso se utilizó Mathlab para dicha labor (Véase figura 26).
Figura 26 . Esquema normativo sistema tubo de impedancia Fuente: ASTM E1050, 2012
La anterior imagen nos muestra no solo el esquema que debe cumplir el dispositivo, sino que también nos presenta un aspecto de relación al parámetro o método de intercambio de micrófonos en sus posiciones, que van acorde a distancias de relación entre las proporciones de la frecuencia del tubo en relación a su distancia de la muestra, definidos por la siguiente ecuación. 42 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
푓푢 ∗ 푠 < 0,45푐0
Donde: fu = frecuencia superior de trabajo. Hz s= distancia entre micrófonos. Metros Ecuación 2. Distancia entre micrófonos para corrección de desfase La determinación de fu se realiza para evitar la producción de propagación de ondas no planas dentro del tubo de impedancia, y se da por la siguiente condición:
푑 < 0,50휆푢; 푓푢 ∗ 푑 < 0,50푐0 d= diámetro interior del tubo
Ecuación 3. diametro interior de tubo de impedancia
También puede utilizarse la siguiente relación (Ec. 2) para determinar el espacio entre micrófonos, partiendo de la premisa de que la ASTM E1050-12 en su apartado 6.5.1, comenta que el diámetro de dichos micrófonos no sea menor a 20% a la longitud de onda para la frecuencia más alta que sea de interés consultar.
푠 << 푐/2푓푢 c= velocidad del sonido m/s
Ecuación 4. distancia microfonos por relacion de long de onda
La distancia de la muestra a los micrófonos se otorga bajo un parámetro de relación en la composición de la muestra en donde la relación de parámetros es la siguiente:
Sin elemento de estructura: ½ diámetro
Estructura semilateral: 1 diámetro
Fuertemente asimétrica: 2 diámetros
Así es como después de afirmar la información necesaria acorde a la relación de espacios, tipo y condición de los micrófonos del tubo en relación a la muestra, se retoma esa condición 43 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
anteriormente nombrada que presenta este método que dicta la norma en relación a la utilización de 2 micrófonos en el tubo de impedancia. Esta corrección por falta de coincidencias en los canales de los micrófonos en el FFT o por corrección de la amplitud y fase de los mismos micrófonos, se aplican 2 métodos: Intercambio de posiciones en los micrófonos o factor de calibración.
El intercambio de micrófonos se basa en 2 configuraciones a distancias iguales en donde básicamente lo único que se realiza es el intercambio de canales (Véase figura 26). Este método es preferido cuando se poseen cantidades de muestras limitadas.
Por el contrario, el factor de calibración parte de la premisa de utilizar un absorbente acústico con coeficientes y patrones de transferencia y absorción conocidos, y así este método es válido para las posteriores muestras a probar dentro del tubo. Para el caso de la investigación se utilizó un muestreo de black theater de fiberglass como factor de calibración para las muestras posteriores del kapok.
Figura 27 . NRC determinado en frecuencias en bandas de octava- black theater. Fuente: (Fiberglass Colombia, 2015)
Luego de realizar los procesos de calibración del tubo de impedancia, ante la regularización de las frecuencias con ayuda de un ecualizador y adecuar la temperatura interna del tubo, aplicando un sonido en amplitud y ruido parejo para equilibrar la temperatura interna del tubo por un tiempo de 10 min y adicionalmente calibrar los micrófonos a utilizar con ayuda de un pistofono que emite una señal continua de 1 KHz a 94 dB, que ayudan a configurar los canales de recepción ante el FFT. 44 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 28 . Frecuencias ecualizadas Fuente: Elaboración propia
Figura 29. Frecuencias sin ecualizar Fuente: Elaboración propia
45 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
2.3.2 ISO C423-02 (Standard Test Method for Sound Absorption and Sound Absorption Coefficients by the Reverberation Room Method):
Esta normativa específica los parámetros establecidos para la ejecución, medición y caracterización de los diferentes parámetros de absorción de un cuarto, objeto o sistema compuesto dentro de una cámara de reverberación y determinar así la condición reverberante del espacio o determinar el coeficiente de absorción de un material de prueba.
Una fuente de ruido aleatoria se utiliza como prueba que se suficiente (aproximadamente de 20 dB en modo de prueba con una tasa de disminución mínima), para que la presión sonora en el espacio alcance un nivel estable. La absorción de la habitación y su contenido o absorbente internos, es calculado basado en que el campo de acción del sonido incidente es difuso antes y durante su decadencia sin que otro tipo de energía entre en la habitación durante la decadencia de la energía sonora. Se calcula con la siguiente formula:
푉푑 퐴 = 0.9210 푐
Dónde:
A= absorción del sonido (m2)
V=volumen del cuarto o cámara de reverberación (m3) c= velocidad del sonido (acorde a las condiciones expuestas en 11.13- condiciones existentes de tiempo de la prueba y la temperatura ambiente) m/s d= rango de decadencia (dB/s)
Ecuación 5. Obtención absorción de sonido por m2
46 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Capítulo 3: desarrollo investigación
3.1 Prueba Tubo de Impedancia
Para la puesta en marcha de la prueba, se realizó por medio de un tubo de impedancia fabricado por la facultad de ingeniería de sonido de la Universidad San Buenaventura, que contempla los parámetros dictados por la norma para su respectiva aplicación (Véase figura 29).
Figura 30 . Esquema tubo de impedancia utilizado Fuente: Elaboración propia.
Acorde a los establecido, con base a determinar el coeficiente de absorción acústica de la fibra de kapok (NRC), se establecieron 3 prototipos de 6.5 cms, 9 cms y 10 cms, todos ellos con un diámetro de 4” para poder realizar la prueba dentro del tubo, para la cual se obtuvieron dichos resultados (Véase figura 30).
47 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 31 . Resultados NRC fibra de kapok de acuerdo al espesor de la muestra Fuente: Elaboración propia
Como se puede denotar de acuerdo a la gráfica anterior, la respuesta de la fibra es proporcional a una función de absorción acústica paralela a los diferentes espesores, sin embargo podemos denotar un pico de la muestra de 10 cms a los 500 Hz de frecuencia, alcanzando 0.65 de NRC, pero, la muestra de 6.5 cms tuvo muy buena respuesta antes una frecuencia de 1600 Hz, alcanzando un rango de 0.76 NRC, junto a la muestra de 10 cms, lo que nos hace considerar la efectividad de la muestra ante la respuesta a altas frecuencia en el rango medido.
Considerando estos resultados, se determina que las fibras poseen un coeficiente promedio de acuerdo a su espesor, el cual es el siguiente (Véase figura 32).
Figura 32 . NRC promedio muestras fibra kapok Fuente: Elaboración propia 48 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
De acuerdo al desarrollo metodológico, se tomó como base de análisis la tabla 1 (pg. 30-
31), para la cual se incluyeron comparativamente, otros materiales de tipo convencional y de tipo natural, de acuerdo a su respuesta acústica del mismo y se presenta en la siguiente gráfica (Véase figura 32)
Figura 33 . Comparativo NRC otros materiales- kapok Fuente: Elaboración propia
De esto podemos concluir que la respuesta de absorción acústica, se encuentra en un rango medio frente a distintos materiales, ya que los elaborados industrialmente a base de fibra de vidrio como la frescasa y el black teather posee una respuesta muy alta a distintas frecuencias desde los 250 Hz hasta los 2000 Hz con un NRC promedio entre 0.80 y 1.00, pero la fibra de kapok supera otro tipo de materiales tanto de tipo industrial como artesanal-natural, como los paneles de fibra de guadua, fibra de kenaf, Acustifiber, y superando materiales como la acustifibra a bajas frecuencias, entre los 100 Hz y los 500 Hz. 49 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Estos distintos análisis nos da para realizar la previa conclusión de que la fibra de kapok es un material con un alto potencial de respuesta acústica a la absorción del sonido respecto a otros materiales y que puede ser un insumo de gran utilidad en la generación de los prototipos mayores (61 cm x 061 cm) similares a los encontrados en el mercado, dichos prototipos se llevaron a cabo mediante un proceso de limpieza, búsqueda de procesos de compactación y finalmente dicha compactación.
3.2 Fabricación de Prototipos Finales
Para lograr obtener un producto de alta calidad, teniendo en cuenta que se recibe la fibra de kapok en su estado virgen, se procede a realizar la fase de manufactura.
En primer lugar se realiza la limpieza de la fibra, en donde se retira la cascara del fruto y
se separa la fibra, quitando los restos de cascara que queden en esta (Véase figura 33).
Figura 34 . Limpieza de fibra de kapok. Fuente: Elaboración propia.
50 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Una vez realizada la separación de la fibra, se debe colocar está en una malla con
perforaciones (costal de fique) y lavarla con abundante agua, para obtener un producto
más limpio (Véase figura 34).
Figura 35 Fibra de kapok una vez lavada. Fuente: Elaboración propia.
Para realizar la muestra que será puesta a prueba en el tubo de impedancia se prevé la compactación del kapok por medio de 5 procesos diferentes, los cuales son: compactación sencilla en prensa hidráulica, compactación con confinamiento de malla de fique, compactación por medio aceite de ricino como aglutinante, compactación por medio de calor y por último compactación con confinamiento en malla textil y tela de lona.
La compactación sencilla se realiza ubicando un tubo de pvc de 10 cm de diámetro
(Véase figura 35) con fibra de kapok y un disco metálico de 10 cm de diámetro (Véase
figura 36) en su interior en la prensa hidráulica, posteriormente se aplica peso a la fibra y
se suelta, obteniendo así una compactación del material (Véase figura 37), sin embargo
esta compactación es muy leve y no es la necesaria para poder realizar la prueba (Véase
figura 38) esta prueba fue realizada el mes de abril de 2017. 51 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 36 Tubo de 4” con kapok en la prensa. Fuente: Elaboración propia.
Figura 37 Disco metálico de 4”. Fuente: Elaboración propia. 52 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 38 Compactación de kapok en prensa. Fuente: Elaboración propia.
Figura 39 Kapok compactado. Fuente: Elaboración propia.
53 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Para realizar el proceso de compactación del material con confinamiento en malla de
fique, se requirió de un tubo de PVC de 4” de diámetro con fibra de kapok en su interior,
la diferencia de este procedimiento con la compactación sencilla se encuentra en que en
este caso, se compacta la fibra y luego es colocada en la malla de fique (Véase figura
39), Sin embargo aquí se presenta un problema ya que las fibras de fique se deshilaron,
lo que generó espacios por los cuales la fibra de kapok se desprendía (Véase figura 40) .
Figura 40 Malla de fique Fuente: Elaboración propia.
Figura 41 Malla de fique con kapok Fuente: Elaboración propia. 54 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
El siguiente tipo de muestra a realizar fue la compactación de la fibra de kapok con el
agregado de aceite de ricino como aglutinante, se toma este material debido a su
procedencia natural, debido a que proviene de una planta, además por su alto nivel de
viscosidad, por lo que se consideraba que esta propiedad podría unir las fibras de kapok
dando como resultado una compactación eficiente, sin embargo, el aceite al ser aplicado
mantenía las fibras unidas entre sí (Véase figura 41), pero al momento de secarse este,
las fibras nuevamente volvían a su estado inicial quedando disgregadas (Véase figura
42).
Figura 42 Kapok compactado con aceite de ricino Fuente: Elaboración propia.
Figura 43 Kapok disgregado Fuente: Elaboración propia.
55 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
La otra compactación prevista fue mediante calor, en este proceso se empleó un tubo
metálico en el cuál se introdujo la fibra de kapok y fue compactada, una vez compactada
la fibra, se aplica calor al exterior del tubo de forma uniforme, con el fin de quemar la
pared exterior de la fibra de kapok, lo que hace que las fibras se unan y esto contenga el
resto de la fibra. El resultado obtenido en este tipo de compactación fue el de una fibra
que en principio parece compactada (Véase figura 43), sin embargo, al ejercer un poco
de presión, esta capa exterior se rompe, liberando la capa interior de la fibra, la cual no
cuenta con las fibras unidas (Véase figura 44).
Figura 44 Kapok compactado con calor Fuente: Elaboración propia.
Figura 45 Capa interna de kapok liberada Fuente: Elaboración propia. 56 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Un procedimiento con el cual se llevó a cabo la compactación fue el de confinamiento en
malla textil y tela de lona, con el fin de generar una correcta contención de la fibra de
kapok, con un buen aspecto estético, además de que el material textil no afecte las
propiedades de absorción del producto, por ello se compactó la fibra de kapok y
posteriormente se ubica en una funda realizada con tela de lona y malla textil, para esto
se realizan 3 muestras con espesores diferentes, una de 10cm, otra de 9cm y por último
una de 6,5cm, con las cuales se llevó a cabo la prueba del tubo de impedancia(Véase
figura 45).
Figura 46 Muestras de kapok con textil Fuente: Elaboración propia.
Las muestras de kapok en malla de textil y tela de lona se realizaron generando una funda de tela de lona con un diámetro de 10cm, cubierta por las dos caras con malla textil, introduciendo en esta funda la fibra de kapok.
Por último, se estipula el material idóneo para la complementación en la compactación
de la fibra de kapok, el cual es el látex. Se encuentra que es un material de origen natural
que además se relaciona de gran manera con la fibra de kapok, lo que nos permite
obtener un producto final versátil, que permite cortes en caso de ser necesarios en su
ciclo de instalación. A continuación, se presenta el proceso de compactación de la fibra
de kapok con látex natural. 57 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
En primer lugar, se debe encontrar una proporción correcta de los materiales para
que estos se compacten de buena manera, en este caso se estipula una proporción de 70%
fibra de kapok y 30% látex natural. Las pruebas de compactación se realizan en dos
probetas, la primera contiene kapok y la segunda látex (Véase figuras 46 y 47).
Figura 47 Probetas de prueba de compactación de fibra de kapok Fuente: elaboración propia.
Figura 48 Proceso de compactación de la fibra de kapok con látex Fuente: elaboración propia.
58 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Finalmente se comprueba que este es el proceso de compactación más recomendado para la fibra de kapok, por ende, se procede a la realización del prototipo a escala real de la fibra de kapok con látex natural. En primer lugar, se genera un molde de .61x.61m, el cual permita la ubicación de la fibra de kapok en el mismo (Véase figura 48).
Figura 49 Molde para prototipo a escala real Fuente: elaboración propia.
Seguido a la elaboración del molde, se procede a ubicar la fibra de kapok con capas de
látex intermedias, hasta lograr un espesor final de 6.5 cm (Véase figura 49).
Figura 50 Compactación de fibra de kapok con latéx por capas interlineadas Fuente: elaboración propia. 59 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Una vez realizada la compactación de la fibra, esta se ubica en secado natural al aire libre.
Finalmente se retira del molde la fibra, obteniendo un producto compacto con la porosidad requerida para un absorbente acústico (Véase figura 50).
Figura 51 Prototipo de fibra de kapok de .61x.61m Fuente: elaboración propia.
3.3 Implementación en sistema de paneles micro perforados
Se plantea la implementación de un absorbente acústico en un sistema de paneles microperforados, debido a que estos son uno de los métodos más utilizados para controlar la reverberación en los espacios arquitectónicos como lo son los teatros, en este caso específico, se plantea la implementación en dos sistemas, uno es llamado revestimiento natura de la empresa
Hunter Douglas, el otro es un sistema de revestimiento de yeso cartón microperforado, a continuación se presenta el método de montaje de estos sistemas, junto con el manto de kapok:
60 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
3.3.1 Revestimiento de paneles de madera microperforados
El sistema de revestimiento de paneles micro perforados es empleado sobre muros estructurales o de alta densidad como pueden ser los sistemas tradicionales de muros de mampostería o muros de concreto, a estos muros se adaptan una serie de perfiles metálicos de soporte, junto con algunas platinas de anclaje (Véase figura 51).
Figura 52 Sistema de revestimiento de paneles de madera. Fuente: Elaboración propia.
En este caso las platinas son ancladas por medio de pernos de expansión al muro y de esta misma manera son ancladas en los perfiles de soporte (Véase figuras 52 y 53). 61 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 53 Sistema de anclaje de revestimiento (sección inferior de muro) Fuente: Elaboración propia
Figura 54. Sistema de anclaje de revestimiento (sección superior de muro) Fuente: Elaboración propia
El tipo de perfil de soporte a emplear en este sistema es el empleado en sistema de placas de yeso cartón, es decir, el perfil tipo colmena, este perfil es anclado al muro por medio de una escuadra de anclaje, la cual es fijada por pernos de expansión de 2 pulgadas. 62 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
La distancia entre perfiles es de 0.61m, permitiendo así que en medio de estos se instale el absorbente acústico de kapok, el cual debe quedar sin espacios para asegurar un mejor comportamiento (Véase figura 54).
Figura 55. Kapok absorbente entre perfiles. Fuente: Elaboración propia
Además de contar con esta serie de perfiles de soporte y platinas de anclaje, el sistema es instalado por medio de perfiles omega (Véase figura 55), los cuales son anclados a los perfiles de soporte de acuerdo a la altura del panel micro perforado que será instalado.
Figura 56. Perfil omega Fuente: Manual técnico y de instalación colmena
Este sistema funciona mediante una serie de rieles que contiene el panel micro perforado en su parte superior e inferior (Véase figura 56), los cuales se deslizan por los clips de sujeción y de esta manera queda montado el sistema de paneles. 63 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Figura 57 Panel con riel de fijación Fuente: Ficha técnica revestimiento natura, Hunter Douglas.
Los perfiles omega de soporte se instalan por medio de tornillos de ½“, los cuales son anclados al perfil tipo colmena, de acuerdo a la ubicación del perfil omega superior, inferior o intermedio (Véase figura 57).
Figura 58 . Fijación de perfil omega Fuente: Elaboración propia.
3.3.2 Revestimiento de paneles de yeso cartón microperforados
El sistema de paneles de revestimiento microperforados de yeso cartón es similar al sistema de paneles de madera mencionado anteriormente, sin embargo, este es instalado de la 64 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
misma manera que el drywall, en donde se usan perfiles en c y los paneles son anclados finalmente sobre estos perfiles y por ultimo son recubiertos con estuco (Véase figura 58).
Figura 59. Paneles microperforados de yeso cartón. Fuente: Elaboración propia.
Entre perfiles debe existir una separación de 61 cm para que así pueda ubicarse en este espacio el panel de fibra de kapok (Véase figura 59).
Figura 60. Alzado de paneles microperforados de yeso cartón. Fuente: Elaboración propia. 65 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
El anclaje de perfiles se realiza directamente sobre el muro (figura 60) de la edificación por medio de tornillos broca auto perforante fixser de 8x1/2 pulgada. Por otra parte los paneles de yeso cartón se anclan a los perfiles por medio de tornillos punta aguda fixser de 6x1 pulgada
(Véase figura 61).
Figura 61. Detalla anclaje panel kapok dentro de sistema steel frame Fuente: propia
Figura 62. Tornillos de anclaje Fuente: http://www.homecenter.com.co/homecenter-co.
66 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Conclusiones
Dentro del desarrollo de esta investigacion, se puede denotar que la fibra de kapok es un insumo natural con grandes potenciales para aplicaciones en la construccion en el desarrollo de soluciones de tipo constructivo que fortalezcan sistemas utilizados en las edificaciones, ya sean dentro del carácter acustico u otros que se desarrollen en un futuro.
La fibra de kapok como se considero dentro de la implementacion aquí presentada, arrojo resultados bastantes positivos para su aplicación, ya que dentro de las pruebas realizadas por el tubo de impedancia para determinar el indice de reduccion de ruido de dicho producto, este comprobo que su utilidad es bastante buena con un NRC de 0.60, la cual es un rango intermedio entre otros materiales de tipo industrial y natural, aplicados al nivel de revestimiento de muros, para el cual su NRC ronda entre 0.55 y 0.65. Pero de este mismo modo se pudo determinar de acuerdo a la figura 45, la relacion en direccion al espesor de los muestreos utilizados, no son proporcionales a su respuesta frente a la incidencia acustica, ya que todas las muestras tiene un rango proporcional de funcion osilante entre indices de 0.50 hasta 0.60, pero, se determina de igual manera que este producto funciona mejor entre frecuencias desde los 500 Hz hasta los 2000
Hz.
La puesta de este desarrollo en forma modular de 61 cm x 61 cm permitió determinar la viabilidad en cualidades, para la puesta en obra de estas fibras naturales, ya que considera la utilización de sistemas con procesos técnicos desarrollados a la par del crecimiento en soluciones constructivas para area de fachadas, divisiones, cielo rasos y sistemas de recubrimiento.
1 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
Recomendaciones
Se consideró que a lo largo de la investigación, la fibra por su pequeño tamaño es un producto difícil de compactar por si mismo, para poderse generar un producto tipo manto continuo, que asimile otros productos disponibles en el mercado, con la opción de modificarse rapidamente. Por ello se recomienda una investigacion futura para la ampliación de procesos e investigación de aglomerantes naturales que contribuyan a la cohesión de la fibra generando un producto mucho mas puro y limpio de fibra de kapok.
Así mismo, se determina dentro del espacio de conclusiones el gran potencial que esta tiene acústicamente, pero acorde a referencias anteriores a esta investigación, la fibra puede tener gran potencial como aislamiento de tipo térmico, así que se recomiendan futuras investigaciones que determinen dicha propiedad en su coeficiente de aislamiento térmico.
2 ABSORBENTE ACÚSTICO A BASE DE FIBRAS DE KAPOK
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