¡Descarga Cuestiones de fisa y más Apuntes en PDF de Arquitectura solo en Docsity!
Colección de Cuestiones y Problemas
Colección Cuestiones y Problemas
Curso 2016-
Física para el acondicionamiento ambiental
Acústica
Térmica
Iluminación
Colección de Cuestiones y Problemas
Acústica
Estudio del Campo Acústico
- Siendo la onda de presiones de un sonido (unidades en el S.I.)
0,1cos 2 ( 1000 ) 0,
x p t
Obtener la frecuencia, longitud de onda y velocidad del sonido en el medio de propagación.
- Un tono puro en el aire tiene la siguiente ecuación de presiones (unidades en el S.I.)
x t p sen T Obtener: longitud de onda, frecuencia, periodo, amplitud de la onda de presiones, presión eficaz, intensidad y nivel de presión del correspondiente sonido.
- Calcular los siguientes niveles en dB, en el aire y en campo libre. a) nivel de presión correspondiente a una presión eficaz de 350 mPa. b) nivel de potencia correspondiente a una potencia acústica de 7W. c) nivel de intensidad de un sonido con una intensidad de 6 .10-4^ W/m^2
- Calcular el nivel de potencia de una fuente sonora con una potencia de 80 mW ¿Qué ocurre al duplicar la potencia de la fuente?
- Calcular la potencia acústica de una fuente cuyo nivel de potencia es de 93 dB.
- Componer energéticamente los siguientes niveles, supuestos incoherentes.
- Determinar el valor de LP en las siguientes expresiones en dB:
LP
LP
LP
LP
LP
- Si 6 altavoces proporcionan un nivel de potencia de 105,3 dB, obtener el nivel de potencia de cada altavoz suponiendo que todos emiten la misma potencia acústica.
Colección de Cuestiones y Problemas
- Indicar de forma aproximada, para cada uno de los siguientes espectros, si el nivel global es mayor, menor o igual en dB que en dBA.
Frecuencia 125 250 500 1000 2000 4000 1 LP (dB) 100 100 100 52 48 48 2 LP (dB) 52 50 48 100 50 50 3 LP (dB) 48 52 52 100 100 100
- Para el espectro del ruido adjunto expresado en presiones eficaces al cuadrado ( Pa^2 ). Calcular el nivel global en dBA.
Frecuencia 125 250 500 1000 2000 4000 2 P ef^2 6 8 8 10
- Una fuente acústica puntual emite al aire libre en un día con una temperatura de -5ºC y una humedad relativa del 30% el siguiente espectro de potencia en W: Frecuencia 125 250 500 1000 2000 W 3 3 3 3 3
obtener el nivel global recibido en dBA en un punto que dista 150 m de la fuente.
Absorción acústica
- Dibujar aproximadamente el espectro de absorción de un material poroso absorbente de 20 mm de espesor adosado a un muro rígido y el de una membrana con frecuencia de resonancia de 250 Hz y para un resonador ajustado a la frecuencia de 500 Hz.
- Un material poroso adosado a una pared rígida tiene absorción máxima a partir de 2000 Hz. ¿Qué espesor se puede suponer que tiene?
Colección de Cuestiones y Problemas
- Calcular a qué distancia de un cerramiento rígido se tiene que colocar un absorbente poroso para que absorba eficazmente a partir de 1000Hz. ¿Qué espesor se debe de instalar si el máximo de absorción se requiere hasta los 2000 HZ?
Campo acústico en recintos cerrados
- Un recinto de 6x12x5 m tiene todas su superficies de hormigón con unos coeficientes de absorción :
Frecuencia 125 250 500 1000 2000 4000 0,01 0,01 0,02 0,05 0,1 0, A por persona 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,
Calcular el área de absorción equivalente del recinto vacío y con 60 personas en su interior.
- Calcular el tiempo de reverberación del recinto anterior vacío y con personas y el nivel que alcanzaría el campo reverberado cuando se emite con un nivel de potencia de:
Frecuencia 125 250 500 1000 2000 4000 LW(dB) 57 62 62 67 67 62
- Si efectuamos una medición del tiempo de reverberación en un recinto cuyo valor máximo del campo reverberado es de 100 dB y vale 2 segundos; ¿Cuál sería el valor del campo reverberado transcurridos 1,20 segundos desde que deja de emitir la fuente?
- En una sala con un volumen de 324 m^3 y una superficie total de 240 m^2 todas sus superficies tienen un coeficiente de absorción constante a 2000 Hz igual a 0,15. Calcular el tiempo que tardaría el sonido emitido en su interior por una fuente de 5 mW de potencia, desde el nivel estacionario hasta alcanzar 40 dB
- Una sala de 203,6 m^3 tiene un tiempo de reverberación de 0,5 s a 500 Hz. Calcular el radio crítico y el nivel del campo total en el mismo cuando se emite con un nivel de potencia de 98 dB.
- Se estudia acústicamente un salón de conferencias de 30x15x5 m con capacidad para 280 personas sentadas en sillas tapizadas. El área de absorción total a 1000 Hz de la audiencia (personas sentadas) es de 140 m^2. Se ha medido el nivel sonoro en la banda de octava centrada en 1000 Hz que produce una fuente sonora puntual, dando los siguientes resultados :
Distancia a la fuente (m) Nivel a 1000 Hz , LP (dB) 0, 2 (considérese campo directo) 95 20 (considérese campo reverberado) 75
Calcular el tiempo de reverberación a 1000 Hz de la sala vacía y totalmente ocupada.
Colección de Cuestiones y Problemas
- Calcular el aislamiento global de una fachada con 18 m^2 de ventana con un índice de reducción sonora de 39 dB, siendo el área de la parte ciega 40 m^2 y su índice de reducción sonora de 46 dB.
- Calcular el aislamiento acústico bruto normalizado entre dos aulas idénticas de 850 m^3 de volumen cada una con un cerramiento de separación entre ellas de 36 m^2 , en el que existe una puerta de 6 m^2 con un índice de reducción sonora Rp = 25 dB y el resto del cerramiento tiene un índice de reducción sonora de Rm= 40 dB
- Un dormitorio de dimensiones 3x3x2,5 m se sitúa en toda su superficie en planta(3x3m) sobre un local con ambientación musical con un volumen de 250 m3. La ordenanza municipal no permite superar los 30 dB de nivel total transmitido en periodo nocturno. Suponiendo que el nivel transmitido al dormitorio a través de su fachada, en periodo nocturno, es de 28 dB, ¿Cuál debe ser el índice de reducción sonora del forjado entre el dormitorio y el local para cumplir dicha ordenanza, suponiendo que en el local con ambientación musical se emite con un nivel de potencia de 98 dB? Datos:Tiempo de reverberación del dormitorio 0,5s.Tiempo de reverberación del local con ambientación musical 0,9 s.
- En una fachada con un porcentaje de huecos del 75% se pretende tener un índice global de aislamiento de 37 dB. Si el cerramiento de fachada tiene un índice de reducción sonora de 50 dB ¿Cuál debe de ser el índice de reducción sonora de sus huecos?
- El ruido en un dormitorio se puede suponer que llega a través de su fachada de 14 m^2 con un índice de reducción sonora global de RG= 47 dB y a través del cerramiento con el hueco del ascensor contiguo con una superficie de 3m^2 , y un aislamiento acústico bruto normalizado (DnT) de 43 dB entre ambos cuando el ruido se produce en el hueco del ascensor. El nivel de ruido de fondo en el dormitorio (sin tráfico en el exterior y con el ascensor parado) es de 32 dB. ¿Cuál será el nivel de ruido en el interior del dormitorio con las ventanas cerradas y tráfico en el exterior y el ascensor en funcionamiento?
- Una vivienda unifamiliar dispone de una de sus fachadas orientada al mar, obtener cuál es la máxima superficie acristalada que se puede disponer para obtener un índice de reducción sonora global de la fachada de 42dB. Datos: Superficie total de la fachada: 24 m^2. Índice de reducción sonora de la parte ciega 46 dB. Índice de reducción de la parte acristalada 36 dB.
- Dos aulas idénticas con un área de absorción de 20 sabines cada una, tienen un cerramiento común entre ellas con una superficie de 30 m2. Este cerramiento común contiene una puerta de 5 m2 con las siguientes características a 1000 Hz: Spuerta= 5 m2 Rpuerta = 33 dB Sciego= 25 m2 Rciego= 45 dB Nivel transmitido a una de ellas cuando en la adyacente hay un nivel reverberado de 75 dB a 1000 Hz.
Colección de Cuestiones y Problemas
Problema 1
En la adecuación acústica de un local de dimensiones 10 x 20 m y altura 7 m, como sala de cine para un aforo de 300 personas, se realiza una medición acústica previa del tiempo de reverberación TR de la sala vacía y del nivel de ruido de fondo LN en ausencia de toda actividad exterior a la misma, dando los siguientes resultados: Hz 125 250 500 1000 2000 TR (s) 1,9 1,8 1,5 1,5 1, LN (dB) 45 35 30 25 25
El local se sitúa sobre una planta de aparcamiento de 10 x 20 m y altura 3 m, en la que se ha medido el tiempo de reverberación y los siguientes niveles sonoros promedio cuando está en uso: Hz 125 250 500 1000 2000 TR (s) 1,3 1,2 0,9 0,9 0, L 1 (dB) 75 74 73 72 66
El índice de reducción sonora del forjado que los separa es: Hz 125 250 500 1000 2000 Rforjado(dB) 30 34 42 48 54
Se pretende instalar un sistema de megafonía en el cine con el siguiente espectro de potencia de cada altavoz: Hz 125 250 500 1000 2000 W (watios)
Se pide: 1.- Tiempo de reverberación en cada banda de octava considerando la sala de cine a plena ocupación (300 personas), considerando la siguiente absorción por persona: Hz 125 250 500 1000 2000 A(m^2 absorción) 0,15 0,23 0,4 0,55 0,
2.- ¿Cuántos altavoces idénticos, con el espectro de potencia dado, habría que instalar para que el nivel del campo reverberado a 1000 Hz fuera 68,8 dB en el cine a plena ocupación? Considerando el cine a plena ocupación y que se instalan los altavoces calculados en el apartado 2 uniformemente repartidos en la sala, obtener: 3.- El nivel global del campo reverberado en dBA, en el cine. 4.- A la frecuencia de 1000 Hz, ¿a qué distancia de cada altavoz se puede despreciar su campo directo? 5.- El nivel máximo de ruido que puede producir el sistema de aire acondicionado a 1000 Hz para que el nivel total de ruido de fondo en la sala de cine no supere los 32 dB a 1000 Hz, suponiendo en funcionamiento la planta de aparcamiento.
Colección de Cuestiones y Problemas
Problema 3
Una sala de conferencias tiene un volumen de 365m3, junto a la misma se encuentra una sala de máquinas con las características que se dan a continuación y que contiene dos máquinas idénticas:
Superficie en planta 5m x 10m 50,00 m Altura libre 2,50 m
Superficies interiores enlucido pintado.
F (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 0,01^ 0,01^ 0,01^ 0,01^ 0,01^ 0,
Cada una de estas dos máquinas instaladas, supuestas puntuales, proporcionan el siguiente espectro sonoro, medido a 1,12m en condiciones de campo libre sin absorción del aire.
F (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 LP1,12m (dB)
La superficie de contacto entre la sala de conferencias y la sala de máquinas es de 25m2, y esta ejecutada con una fábrica de ladrillo perforado de medio pie enlucida a dos caras con el siguiente aislamiento.
F (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 R (dB) 38, 00 37,00 45,00 49,00 54,00 55,
El tiempo de reverberación medido en la sala de conferencias es el siguiente:
F (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 Tr (s) 1,30 1,15 1,10 1,00 0,95 1,
1.- Calcular el nivel global de presiones del campo reverberado producido por las dos máquinas funcionando simultáneamente en la sala de máquinas.
2.- Calcular el nivel global transmitido a la sala de conferencias por la sala de máquinas con las dos máquinas funcionando simultáneamente.
3.- Obtener la superficie de absorbente poroso a instalar en la sala de máquinas para reducir el nivel sonoro transmitido a 250Hz a la sala de conferencias a 35 dB. Comentar la viabilidad de la solución propuesta.
Coeficiente de absorción del panel de lana de roca a 250 hz 250hz=0,
Colección de Cuestiones y Problemas
Problema 4
Dada la planta de una discoteca con un volumen de 4250 m^3 , situada en planta baja de un edificio de oficinas se tiene la siguiente distribución de superficies y coeficientes de absorción acústica a la frecuencia de 1000 Hz:
Superficie α 1000
Techo 850 0,
Suelo 850 0,
Cerramientos laterales 730 0,
Área de absorción equivalente de 1 persona a 1000 Hz = 0, m^2
La primera planta de oficinas situada sobre la discoteca tiene un volumen de 2450 m^3 y un tiempo de reverberación de 1,2 s. Para una capacidad de 500 personas se quiere tener un nivel del campo reverberado a 1000Hz de 97 dB, a plena ocupación. Para la frecuencia de 1000 Hz y a plena ocupación se pide:
- Potencia acústica a instalar.
- La potencia total a instalar se distribuye en 4 altavoces colocados en el perímetro de la pista y equidistantes entre ellos. ¿A qué distancia de cada altavoz se iguala el campo reverberado de los cuatro altavoces con el campo directo propio?
- Nivel del campo total a 1,5 m de uno de los cuatro altavoces despreciando el campo directo de los otros tres altavoces.
4.- Una vez cesa la emisión por los altavoces, el sonido reverberado tarda 0,7 s en bajar hasta el nivel de ruido de fondo en la discoteca. ¿Cuál es el nivel de ruido de fondo?
5.- Índice de reducción sonora del forjado superior de la discoteca para que el nivel transmitido al local de oficinas sobre la misma, ocupando toda la superficie, sea inferior a 40dB, suponiendo un nivel reverberado de 97dB en la discoteca.
Ø16.
pista
Colección de Cuestiones y Problemas
TRANSMISIÓN DE CALOR EN EL AIRE
- Determinar los coeficientes de convección superficial interior y exterior para un cerramiento.
hci hce Vertical Horizontal ( Flujo ascendente) Horizontal ( Flujo descendente)
Conociendo que la velocidad del aire es de 20 Km/h
- Determinar el coeficiente de conducción/convección para una cámara de aire de 4cm de espesor.
ha Vertical Horizontal ( Flujo ascendente) Horizontal ( Flujo descendente)
TRANSMISIÓN DE CALOR POR RADIACIÓN
- Potencia calorífica irradiada por unidad de superficie por un cuerpo real de emisividad 0,85 a la temperatura de 37ºC.
- Calcular la potencia calorífica por unidad de superficie intercambiada por radiación entre las caras de una cámara de aire de 4cm de espesor conociendo que los materiales de sus superficies tienen un emisividad de 0,1 y 0,7 con unas temperaturas superficiales de 12ºC y 18ºC.
RESISTENCIAS TÉRMICAS SUPERFICIALES Y CÁMARAS DE AIRE
- Calcular las resistencias térmicas superficiales interiores y exteriores para un cerramiento vertical con las siguientes condiciones.
emisividad Tªm Superficie interior 0,3 16 Superficie exterior 0,8 5 Considerando una velocidad del aire en el exterior de 20 Km/h.
- Calcular la resistencia térmica de una cámara de aire no ventilada de 12 mm de espesor en un acristalamiento vertical conociendo que los vidrios de sus superficies tienen un emisividad de 0,1 y 0,9 con unas temperaturas superficiales de 10ºC y 16ºC.
Colección de Cuestiones y Problemas
TRANSMISIÓN DE CALOR EN CERRAMIENTOS
- Calcular la transmitancia térmica del cerramiento compuesto por
cm W/ºCm Panel de hormigón armado 15 1, Lana de roca 8 0, Cámara de aire Tabique de ladrillo hueco 7 0, Enlucido de yeso 1,5 0,
Analizar cuál de las siguientes variables de cara a diseñar la cámara de aire aporta una reducción significativa en la transmitancia térmica total del cerramiento.
Variación del espesor de 5 a 10cm
Incorporación en la cara interior del panel de lana de roca de un material de baja emisividad.
Para el estudio de la cámara de aire las emisividades de los materiales a considerar son:
Ladrillo 0, Lana Mineral 0, Lámina de baja emisividad 0,
- Estudiar la distribución de temperaturas del cerramiento anterior para las siguientes condiciones ambientales.
Temp interior de 24ºC Temp exterior de 3ºC
BALANCES ENERGÉTICOS
- Un aula tiene su fachada orientada a sur con las siguientes características: 50 m2 de superficie acristalada U = 2,8 W/m2ºC = 0, 70 m2 de superficie ciega U = 0,6 W/m2ºC El sistema de protección solar de la fachada proporciona un factor de sombra en verano de Fs = 0,5 y un factor de sombra en invierno de Fs = 0, La cubierta de la misma tiene una superficie de 200 m2 y un coeficiente de transmisión térmica de U = 0,4 W/m2ºC Suponiendo un aforo de 60 personas con un aporte energético de 70W por persona y sabiendo que el sistema de iluminación de la sala produce 500W, se pide balance energético entre pérdidas y ganancias (sin renovación de aire) para las siguientes condiciones ambientales: Interior θi = 24ºC HRi = 50% Verano θe = 32ºC HRe = 75% Radiación solar en fachada 250 W/m Invierno θe = 5ºC HRe = 65% Radiación solar en fachada 300 W/ m
Colección de Cuestiones y Problemas
- Una sala de ordenadores tiene su fachada orientada a sur con las siguientes características: 50 m^2 de superficie acristalada U = 5 W/m^2 ºC = 0, 40 m^2 de superficie ciega RT = 0,25 m^2 ºC/W El sistema de protección solar de la fachada proporciona un factor de sombra en verano de Fs = 0, La cubierta de la misma tiene una superficie de 100 m^2 y un coeficiente de transmisión térmica de U = 2,7 W/m^2 ºC Suponiendo en su interior 15 puestos de trabajo y sabiendo que el sistema de iluminación de la sala produce 500W y cada puesto de ordenador produce 100 W se pide balance energético entre pérdidas y ganancias (sin renovación de aire) para las siguientes condiciones ambientales: θi = 21ºC HRi = 75% θe = 35ºC HRe = 75% Radicación solar en fachada 300 W/m^2 ¿Haría falta calefacción o refrigeración?
PRESIONES DE VAPOR, TEMPERATURAS Y HUMEDADES RELATIVAS
- Completar la siguiente tabla de temperaturas, presiones de vapor y humedades relativas: θ θr Pv Psat HR 15 10 1038 1864 1179 90 20 70
- La superficie interior del vidrio de la ventana de un cuarto de baño se encuentra a 19,2ºC mientras que en el propio cuarto se miden H.R.=80% y θ=22,6 ºC. ¿Se produce condensación en el vidrio?
- En una sala con una temperatura ambiente de 24,1ºC y una humedad relativa del 70% existe en su interior una superficie acristalada que se encuentra con una temperatura superficial de 7ºC. a) Si mantenemos las dos temperaturas anteriores constantes, ¿Hasta qué valor habría que subir o bajar la humedad relativa ambiental en dicha sala, para que no se produjera condensación sobre la superficie acristalada? (0,1 puntos) b) Si mantenemos la humedad relativa en el valor inicial del 70% constante, así como la temperatura de la superficie acristalada en 7ºC, ¿Hasta qué valor habría que subir o bajar la temperatura interior para que no se produjera condensación sobre la superficie acristalada? (0,1 puntos) c) Si mantenemos tanto la humedad relativa (70%) así como la temperatura de la sala (24,1ºC), ¿Hasta qué valor habría que subir o bajar la temperatura superficial del acristalamiento para que no se produjera condensación?
- En un día con una humedad relativa del 80% la temperatura de rocío es 11,3º ¿Cuál es la temperatura y la presión de vapor?
Colección de Cuestiones y Problemas
EVALUACIÓN Y CORRECCIÓN DEL RIESGO DE CONDENSACIÓN
- Una habitación de una vivienda tiene un cerramiento exterior de 40 m^2 de superficie. Calcular la energía en kjulios y la cantidad de vapor en kg., que atraviesan dicho cerramiento durante un día, suponiendo que se mantienen constantes las condiciones climáticas exteriores e interiores. Datos: q (intensidad flujo calor) = 10,19 W/m^2 ; g (intensidad flujo vapor) = 1,34.10-7^ kg/m^2 .seg
- Atendiendo al diagrama de temperaturas y temperaturas de rocío frente a resistencias térmicas de un cerramiento, determinar gráficamente la resistencia térmica que es necesario añadir para eliminar el riesgo de condensación sin variar la distribución de presiones de vapor y espesores de aire equivalentes de los materiales del cerramiento. Indicar el valor aproximado de la misma y dónde puede colocarse.
- Determinar la transmitancia térmica máxima de un acristalamiento exterior en una piscina climatizada para que no se produzcan condensaciones superficiales para las siguientes condiciones ambientales:
θi = 25 ºC HRi = 75% Rsi = 0,13 m^2 ºC/W θe = - 5ºC HRe = 55% Rse = 0,04 m^2 ºC/W
¿Sería posible obtener dicha transmitancia con un acristalamiento doble con cámara? Datos: Conductividad vidrio monolítico λvidrio=0,95 W/mºC Resistencia térmica cámara de aire de 12mm con revestimiento de baja emisividad Rg=0,6 m^2 ºC/W
- Dimensionar un cerramiento de fachada homogéneo con una conductividad térmica de 1 W/mºC para que no presente condensaciones superficiales interiores con las siguientes condiciones ambientales:
Temperatura interior 23ºC HR 75% Temperatura exterior 14ºC HR 75% Rsi = 0,13 m2 ºC/ W Rse= 0,04 m2 ºC / W
Colección de Cuestiones y Problemas
- Un cerramiento de cubierta de 250 m^2 tiene la composición y distribución de temperaturas y presiones de vapor que se dan en la siguiente tabla, para las condiciones ambientales dadas se pide:
d λ R θ θr Psat Pv sd μ HR
aire exterior 8,00 3,85 1072 804 75
sup. exterior 8,54 3,85 1112 804
baldosa hidraúlica 0,15 1 0,15 6 40
mortero agarre 0,03 1 0,03 0,3 10
poliestireno 0,02 0,04 0,5 3 150
impermeabilizante 0,005 0,25 0,02 250 50000
hormigon celular 0,1 0,42 0,24 1 10
forjado 0,25 1,43 0,17 20 80
sup. interior 23,64 20,26 2919 2374 81,
aire interior 25 20,26 3166 2374 75
32. Obtener la cantidad total de calor y vapor que la atraviesan en un día
para las condiciones ambientales dadas
33. Dimensionado de una barrera de vapor con un factor de resistencia a la
difusión del vapor de 500 que solucione el problema de condensación
existente. ¿Dónde podría situarse la barrera de vapor?
34. Obtener hasta que humedad relativa interior no habría condensación
Colección de Cuestiones y Problemas
Problema 1
Para el cerramiento de fachada, cuya descripción, características (en el S.I.) y condiciones ambientales se dan en la tabla adjunta, se pide:
1.-Determinar la intensidad de corriente de calor, la densidad de flujo de vapor y el riesgo de condensación.
2.- Representar gráficamente a escala las distribuciones de temperaturas y temperaturas de roció en función de la resistencia térmica. Indicar, en su caso, la zona con riesgo de condensación
3.- Razonar desde el punto de vista exclusivamente higrotérmico el lugar de colocación de una resistencia térmica para evitar el riesgo de condensación, suponiendo que no se modifica la distribución de presiones de vapor en el cerramiento. Determinar analíticamente el valor de la resistencia térmica para evitar el riesgo de condensación del cerramiento de este ejercicio.
4.- Razonar desde el punto de vista exclusivamente higrotérmico el lugar de colocación de un espesor de aire equivalente para evitar el riesgo de condensación, suponiendo que no se modifican las temperaturas en el cerramiento. Determinar analíticamente el valor del espesor de aire equivalente para evitar el riesgo de condensación del cerramiento de este ejercicio.
material d R Psat sd Pv Pv r HR
Con- densa m W/ºCm ºCm^2 /W ºC ºC Pa - m Pa Pa ºC %
Aire interior 21 75
Capa superficial interior 0,1 0
Superficie interior
enlucido de yeso 0,015^ 0,3^10
Superficie separación
fab. ladrillo 7 cm 0,07 0,49 10
Superficie separación
lana de roca 0,03 0,04 1
Superficie separación
fab. ladrillo 12 cm 0,12^ 0,76^10
Superficie separación
enfoscado 0,02^ 1,4^10
Superficie exterior
Capa superficial exterior 0,04 0
Aire exterior 0 60
