Nuevos materiales, modelos y técnicas de caracterización en acústica de la edificación y acústica medioambiental

Abstract

[EN] This thesis work is framed in the context of building acoustics and environmental acoustics and its objectives are closely related to those established in two research projects of public funding: European project 'LIFE09 ENV / ES / 000 461 and the national project BIA2013-41537-R (BIAEFIREMAT). Small size laboratories are assessed and validated. These laboratories are used to obtain acoustic parameters of new ecomateriales: absorbent acoustic materials made from recycled fibers and/or natural fibers, nanomaterials (nanofibers and nanopapers) and eco-composites made from natural and/or recycled fibers (orange fiber, hemp, flax, etc.). Currently, find acoustic solutions that meet the new roles of life has become necessary. On the one hand, the new law includes stricter requirements than its precursor. In the field of construction, approval of the CTE DB-HR has taken a significant turn for quality and control, applying new parameters to evaluate and increasing requirement already defined. In the case of environmental acoustics, Law 37/2003 of November 17 is intended to determine the exposure of the population to environmental noise and to adopt action plans in order to prevent and reduce this exposure. The attempt to reduce noise pollution, adjusting to these action plans, suppose a review and optimization the functions of noise barriers, one of the devices most widespread noise control in this field. Moreover, the increased cost of living and the growing concern of using eco-innovative products, which enable the transition to a green economy, makes it necessary to search for acoustic solutions that meet the new legislative requirements and that be more economical and sustainable.Traditionally, acoustic solutions are designed using toxic mineral wool or difficult recycling as absorbent material. However, this trend is changing and the proof is the launch of 'HORIZONTE2020' H2020, Framework Program for Research and Innovation of the European Union. It funds research and innovation projects in various subject areas in the European context and, in particular, its Action 5, 'Climate action, environment, resource efficiency and raw materials', poses different lines of action. One refers to "facilitate the transition to a green economy and society through eco-innovation" strengthening, among others, the eco-innovative products. So, within this new product group, we may include ecomaterials made from waste from other manufacturing processes or made from natural or recycled fibers which are liable to become in acoustic materials applicable to construction, environment, industry or even transport. Therefore, it opens an important line of research based on the acoustic study of these types of materials. In order to test their applicability to the acoustic field, we have to demonstrate their properties, such as sound absorption and acoustic insulation, among others, and compare the results with the properties of traditional materials currently on the market. However, in order to obtain these properties according the Standard specifications, we need large amounts of material and, at the level of research and product development is difficult to have large quantities. This raises the main objective of this thesis which lies in the assessment, validation and implementation of small laboratories (transmission chamber and reverberation chamber), in which obtain essential acoustic parameters for the characterization of new materials and / or eco-materials, construction solutions and noise barriers. The aim is to have small laboratories where the results are comparable to those obtained in a laboratory of great dimensions, in a way, fast, convenient and above all economic. After achieving the main objective, secondary objective is the practical addition to the field of building acoustics and environmental acoustics, ecomaterials and Green Composites, evaluated in these new small laboratories, prior to final certification step.

[ES] El presente trabajo de Tesis se enmarca en el contexto de la acústica en la edificación y de la acústica medioambiental y sus objetivos están muy relacionados con los establecidos en dos proyectos de investigación de financiación pública: El proyecto europeo 'LIFE09 ENV/ES/000461. Se evalúan, calibran y validan laboratorios de tamaño reducido donde se obtienen parámetros acústicos de nuevos ecomateriales: materiales absorbentes acústicos reciclados y/o naturales, nanomateriales (nanofibras y nanopapel) y eco-composites de base natural y/o reciclada (fibra de naranjo, cáñamo, lino, etc.). Actualmente, buscar soluciones acústicas que se ajusten a los nuevos roles de vida se ha convertido en algo necesario. Por una parte, la nueva legislación incluye exigencias más estrictas que sus precursoras. En el ámbito de la edificación, la aprobación del DB-HR del CTE ha dado un giro importante en cuanto a calidad y control, solicitando nuevos parámetros a evaluar y aumentando la exigencia de los ya definidos. En el caso de acústica ambiental, la Ley 37/2003 de 17 de Noviembre tiene la finalidad de determinar la exposición de la población al ruido ambiental y adoptar planes de acción con vistas a prevenirlo y reducirlo. El intento de disminuir la contaminación acústica, ajustándose a estos planes de acción, supone revisar y optimizar las funciones de las barreras acústicas, uno de los dispositivos de control de ruido más extendido en este campo. Por otra parte, el incremento del coste de la vida y la preocupación creciente de utilizar productos ecoinnovadores hace necesaria la búsqueda de soluciones acústicas que, cumpliendo con las nuevas exigencias, resulten más económicas y sostenibles. Tradicionalmente, las soluciones acústicas se han diseñado empleando lanas minerales tóxicas o de difícil reciclaje. Sin embargo, esta tendencia está cambiando y prueba de ello es la puesta en marcha del 'HORIZONTE2020', H2020, Programa Marco de Investigación e Innovación de la Unión Europea. Este programa financia proyectos de investigación e innovación de diversas áreas temáticas en el contexto europeo y, concretamente, su Acción 5, 'Acción por el clima, medioambiente, eficiencia de los recursos y materias primas', plantea diferentes líneas de actuación. Una de ellas hace referencia a "posibilitar la transición hacia una economía y una sociedad verdes a través de la ecoinnovación" reforzando, entre otros, los productos ecoinnovadores. Así pues, dentro de este nuevo grupo de productos se pueden incluir ecomateriales elaborados a partir de, de fibras naturales o materiales reciclados. Se abre, por tanto, una importante línea de investigación basada en el estudio acústico de este tipo de materiales. Para probar su aplicabilidad al campo de la acústica deben demostrarse sus propiedades, tales como absorción o aislamiento acústico y compararlas con las propiedades que presentan materiales tradicionales. No obstante, las normativas de aplicación para obtener estas propiedades, requieren una gran cantidad de material para su evaluación que, a nivel de investigación y desarrollo de producto, es difícil adquirir. Esto lleva a plantear, el objetivo principal de este trabajo de Tesis el cual radica en la evaluación, validación y puesta en marcha de laboratorios de tamaño reducido (cámara de transmisión y cámara reverberante), en los cuales obtener parámetros acústicos esenciales para la caracterización de nuevos ecomateriales. La finalidad es contar pequeños laboratorios en los que obtener resultados comparables a los que se obtendrían en un laboratorio de grandes dimensiones, de una forma, rápida, cómoda y, sobretodo, económica. Tras la consecución del objetivo principal, el objetivo secundario es la incorporación práctica al ámbito de la acústica en la edificación y la acústica medioambiental, de ecomateriales y Green Composites, evaluados en estos nuevos laboratorios de tam

[CA] El present treball de Tesi s'emmarca en el context de l'acústica en l'edificació i de l'acústica mediambiental i els seus objectius estan molt relacionats amb els establerts en dos projectes d'investigació de finançament públic. El projecte europeu 'LIFE09 ENV/ES/000461 i el projecte nacional BIA2013-41537-R (BIAEFIREMAT). S'avaluen, calibren i valoren laboratoris de mida reduïda on s'obtenen paràmetres acústics de nous ecomaterials: materials absorbents acústics reciclats i/o naturals, nanomaterials (nanofibres i nanopaper) i ecocomposites de base natural i/o reciclada (fibra de taronger, cànem, lli, etc.). Actualment, buscar solucions acústiques que s'ajustin als nous rols de vida s'ha convertit en una cosa necessària. D'una banda, la nova legislació inclou exigències més estrictes que les seves precursores. En l'àmbit de l'edificació, l'aprovació DB-HR del CTE ha donat un gir important pel que fa a qualitat i control, sol·licitant nous paràmetres a avaluar i augmentant l'exigència dels ja definits. En el cas d'acústica ambiental, la Llei 37/2003 de 17 de Novembre té la finalitat de determinar l'exposició de la població al soroll ambiental i adoptar plans d'acció per a la seua reducció i prevenció. L'intenta per disminuir la contaminació acústica, ajustant-se a aquests plans d'acció, suposa revisar i optimitzar les funcions de les barreres acústiques, un dels dispositius de control de soroll més estès en aquest camp. D'altra banda, l'augment del cost de la vida i la preocupació creixent d'utilitzar productes ecoinnovadores fa necessària la recerca de solucions acústiques que, complint amb les noves exigències legislatives, resultin més econòmiques i sostenibles. Tradicionalment, les solucions acústiques s'han dissenyat empran llanes minerals tòxiques o de difícil reciclatge. No obstant això, aquesta tendència està canviant i prova d'això és la posada en marxa del HORIZONTE2020', H2020, Programa Marc de Recerca i Innovació de la Unió Europea. Aquest programa finança projectes de recerca i innovació de diverses àrees temàtiques en el context europeu i, concretament, la seva Acció 5, ' Acción por el clima, medioambiente, eficiencia de los recursos y materias primas ', planteja diferents línies d'actuació. Una d'elles fa referència a "possibilitar la transició cap a una economia i una societat verdes a través de l'ecoinnovació" reforçant, entre altres, els productes ecoinnovadors. Així doncs, dins d'aquest nou grup de productes es poden incloure ecomaterials elaborats a partir de deixalles. S'obre, per tant, una important línia d'investigació basada en l'estudi acústic d'aquest tipus de materials. Per provar la seva aplicabilitat al camp de l'acústica han de demostrar les seves propietats, com són absorció o aïllament acústics i comparar-les amb les propietats que presenten materials tradicionals. No obstant això, les normatives d'aplicació per obtenir aquestes propietats, requereixen una gran quantitat de material per a la seva avaluació que, a nivell de recerca i desenvolupament de producte, és difícil adquirir. Això porta a plantejar, l'objectiu principal d'aquest treball de Tesi el qual rau en l'avaluació, validació i posada en marxa de laboratoris de mida reduïda (cambra de transmissió i cambra reverberant), en els quals obtenir paràmetres acústics essencials per a la caracterització de nous ecomaterials. La finalitat és comptar amb petits laboratoris en els quals obtenir resultats comparables als que s'obtindrien en un laboratori de grans dimensions, d'una forma, ràpida, còmoda i, sobretot, econòmica. Després de la consecució de l'objectiu principal, l'objectiu secundari és la incorporació pràctica a l'àmbit de l'acústica en l'edificació i l'acústica mediambiental, d'ecomaterials i Green Composites, avaluats en aquests nous laboratoris de mida reduïda, com a pas previ a la seva certificació final.