Se realiza una evaluación del efecto que produce en el acondicionamiento acústico de recintos históricos los diferentes tiois de morteros utilizado en el revestimiento

Ruiz Martínez, Rogelio

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Parámetros para la evaluación del impacto de los morteros de revestimiento en las condiciones acústicas de los espacios históricos

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I Congreso Internacional sobre investigación en 
Construcción y Tecnología Arquitectónicas 
1st International Congress on research in Construction and 
Architectural Technologies 
 
Universidad Politécnica de Madrid. ETSAM. Madrid, 11-13 
Junio de 2014 
 
 
 
PARÁMETROS PARA LA EVALUACIÓN DEL IMPACTO DE LOS MORTEROS DE 
REVESTIMIENTO EN LAS CONDICIONES ACÚSTICAS DE LOS ESPACIOS HISTÓRICOS 
 
Autor: Rogelio Ruiz (1) 
 
(1) Grupo de Investigación de Acústica Arquitectónica de la Universidad Politécnica de Madrid,  
rogelio.ruiz@upm.es 
 
 
RESUMEN 
 
El artículo muestra las principales variables del comportamiento acústico de los morteros de 
revestimiento históricos, relacionando sus propiedades físicas, composición y evolución en el tiempo, 
con su capacidad de absorción del sonido. Para ello se ha cruzado información proveniente de 
diversas disciplinas: estudios físico-químicos, modelos analíticos para la obtención de coeficientes de 
absorción acústica, resultados de ensayos y valores presentes en la literatura acústica. 
 
Mediante un modelo acústico virtual de la Catedral de Toledo ajustado con medidas in situ, se ha 
evaluado la repercusión en cuatro parámetros acústicos (T30, EDT, RASTI y DLf) de tres hipótesis de 
revestimiento con coeficientes de absorción acústica dentro del rango presente en las fuentes 
consultadas. Se comprueba que pequeñas variaciones en la absorción de estos materiales, dada la 
gran superficie que ocupan, pueden modificar ostensiblemente la calidad acústica y es por eso un 
factor importante para ser tenido en cuenta en las obras de restauración de espacios históricos. 
 
 
Palabras clave: simulación acústica, rehabilitación, revestimientos, morteros, catedrales. 
 
 
1 INTRODUCCIÓN 
 
Los morteros de revestimiento y sus acabados finales son los materiales de mayor repercusión 
en las condiciones acústicas de gran parte de los espacios históricos. El sonido propio de 
cada edificio es parte integrante del patrimonio inmaterial, por lo que es necesario disponer 
de las herramientas y criterios para su conservación o recuperación sin entrar en 
contradicción con el resto de las exigencias de las obras de rehabilitación.  
 
El principal parámetro de caracterización acústica es el tiempo de reverberación, que 
depende en una primera aproximación del volumen del recinto y de la absorción acústica 
de sus materiales superficiales. Generalmente los edificios históricos están construidos con 
materiales de poca absorción, lo que da lugar a espacios altamente reverberantes, 
especialmente en los grandes recintos de culto como las catedrales. Sin embargo hay 
muchos casos de espacios que tienen tiempos de reverberación claramente inferiores que 
otros de mucho menor volumen [1], aun teniendo acabados aparentemente similares.  
 
Los morteros históricos de revestimiento, al no ser considerados como materiales absorbentes 
y por la dificultad de medir índices de absorción muy bajos, han sido relativamente poco 
ensayados acústicamente. Sin embargo su caracterización como materiales de 
construcción en restauración es muy completa por la necesidad de reproducir morteros 
compatibles. Los modelos analíticos que reproducen el comportamiento acústico de 
materiales similares permiten establecer una primera relación de las características acústicas 
de los morteros con los parámetros físicos, químicos y constructivos. Esto posibilita, si no dar 
un valor preciso al coeficiente de absorción, si poder evaluar la importancia relativa de las 
variables que lo determinan y orientar la realización de los imprescindibles ensayos físicos. 
  
2 MÉTODOS 
 
2.1 Parámetros estándar 
 
Se han recopilado varios modelos analíticos existentes que se aproximan a la realidad de los 
morteros de revestimiento. De estos se han obtenido los parámetros necesarios para la 
caracterización acústica y una primera aproximación de la relevancia de cada uno. 
 
A partir de los estudios sobre los morteros más habituales en los edificios históricos (cal, yeso, 
mixtos cal-yeso y mixtos con puzolanas), se han extraído los datos útiles para la definición de 
las variables de cálculo acústico. Se han estudiado asimismo las características y 
dosificaciones de conglomerantes, agua, áridos, aditivos, procesos de curado y 
carbonatación, que pudieran tener influencia en la absorción acústica.  
 
 
2.2 Simulación acústica 
 
Se cuenta con un modelo tridimensional de la Catedral de Toledo en el software de 
simulación ODEON 11.00, validado a partir de medidas realizadas in situ. El procedimiento de 
medida, la definición geométrica, la asignación de los coeficientes de absorción y dispersión 
y los criterios de validación, se pueden encontrar en un trabajo previo [2]. A partir del 
coeficiente de absorción del mortero base del modelo validado (aavg=0,068) se han definido 
dos morteros y tres modelos de simulación: modelo ‘<absorción’(aavg=0,035); modelo 
‘>absorción’(aavg=0,135); modelo ‘optimizado’ en el que se utilizan los dos coeficientes para 
alcanzar unas condiciones que intenten recoger las ventajas de ambos. La aplicación a la 
simulación se ha realizado de forma análoga a la validación del modelo del estado actual.  
 
La Catedral de Toledo es un espacio acústicamente complejo, en el que se encuentran 
zonas con características acústicas muy diversas [5]. Se ha analizado el espacio con 
mayores exigencias acústicas, el conjunto capilla mayor-crucero-coro, con fuente sonora en 
el altar mayor y sin ruido de fondo. Se obtiene el valor promedio de T30 de toda la catedral 
con 81 receptores y los parámetros T30, EDT, RASTI y DLf de cuatro puntos representativos.  
 
                        
Figura 1. Modelo de Odeon y planta de la catedral con los puntos medidos en la simulación.  
 
 
3 RESULTADOS 
 
3.1 Modelos analíticos estudiados y parámetros que influyen en su absorción acústica 
 
El modelo más ajustado es el de material poroso de estructura rígida granular. Existen varios 
modelos parciales aproximados: estructura rígida [6], granular [7], baja porosidad [8], doble 
escala de porosidad [9], multicapa [10], poros tubulares, con cavidades [11], etc.  
 
Las expresiones de cálculo suelen determinarse con cinco variables principales [12]: 
  
Resistividad al flujo, g (Ns/m4)): usualmente la absorción crece con la resistividad hasta un 
límite, para disminuir levemente y mantenerse constante. La transmisión aumenta rápido. 
Porosidad abierta, s (%): la absorción, sobre todo a medias y altas frecuencias, y la 
transmisión crecen de forma no lineal con la porosidad. La distribución es fundamental. El 
aumento del diámetro principal es proporcional al de la atenuación. Sólo influyen poros 
mayores que el camino libre medio del aire (0,07 mm) [13]. Los diámetros suelen estar entre 
0,5 y 10 mm y hay que considerar también macroporosidad, fisuraciones, degradación, etc. 
Tortuosidad, a∞ (adim.): Afecta a absorción y transmisión e influye en la velocidad del sonido. 
Longitud viscosa característica, Λ (m): Valor alto aumenta la absorción a medias y altas 
frecuencias y disminuye a bajas. Valor bajo aumenta la transmisión a medias y altas.  
Longitud térmica característica, Λ’ (m): Su influencia en la absorción es baja. Con valores 
muy bajos aumenta la transmisión a altas frecuencias. 
Otros parámetros que intervienen son la densidad del fluido, el espesor del material respecto 
a la longitud de onda, su superficie específica, factor estructural, contenido de agua, etc. 
 
 
3.2 Parámetros constructivos 
 
La porosidad, junto a la resistividad al flujo, es la propiedad que más directamente intervine 
en la absorción acústica. Depende de las características y relaciones de los componentes y 
a la porosidad de la pasta hay que añadir la de los demás materiales del mortero [14] 
 
Conglomerante: La cal y el yeso pueden presentar estructuras muy porosas. Su aumento se 
traduce en general en una mayor porosidad, si bien según el tipo de árido la porosidad 
puede aproximarse con el tiempo [15]. El rango de diámetros más amplio suele estar entre 
0,3 y 100 mm, pudiendo representar los mayores entre el 30 y 50% del volumen de aire. El 
rango habitual está entre 1 y 10 mm y en ausencia de áridos el diámetro principal es de 
entre 0,5 y 1 mm. La cal apagada es la que aporta más porosidad [16], sobre todo de 
diámetros mayores de 1mm. La dimensión fractal superficial con cal y yeso suele ser alta.  
Agua/conglomerante: La porosidad está compuesta fundamentalmente por los espacios 
que deja el agua de amasado, por lo que el incremento de esta se traduce en aumento de 
la porosidad alcanzando hasta el 50 y 65%. Más agua no modifica la forma de la curva de 
porosidad, pero la desplaza a diámetros mayores, incrementando el volumen de hueco [17] 
Áridos: Más áridos, salvo que sean muy porosos, implica en general menor porosidad y 
cambia la distribución de poros [18]. Su tipo puede alterar sustancialmente el 
comportamiento previsto. Los áridos calizos reducen los poros menores (0,01-0,1 mm) y 
aumentan los medios y grandes; los silíceos reducen los mayores (10-100 mm) y aumentan los 
menores; el diámetro principal con cuarcita es 6-7 mm y con alabastro 2-3 mm [15] [18]. 
Aditivos y tratamientos: En los morteros históricos es frecuente la existencia de cáscaras de 
cereales, pelo animal, fibras vegetales, fragmentos de teja y otros (azúcar, sangre, cerveza, 
orina, etc.). Suelen aumentar la superficie interior y aportan muy variadas propiedades [19].  
Carbonatación: El proceso de secado y carbonatación es fundamental y distingue 
claramente a los morteros de cal y yeso de los cementicios. El tiempo produce cambios 
importantes en las propiedades del mortero [20]. Hay claras diferencias de porosidad y 
distribución de poros antes, durante y al final del proceso de carbonatación [21]. En 
morteros de cal se reduce gradualmente la porosidad hasta un 9-14 %, desapareciendo los 
poros más pequeños y en los mas ricos en cal un desplazamiento hacia diámetros menores.  
 
 
3.3 Resultados acústicos 
 
El tiempo de reverberación T30 promedio con fuente en el altar mayor en los modelos de la 
Catedral de Toledo es: validado 5,7 s; ‘<absorción’ 7,9 s; >absorción’ 4,6 s; ‘optimizado’ 5,0 s.  
 
  
Tabla 1.Valores promediados espectralmente de los parámetros acústicos en puntos representativos 
para los cuatro tipos de revestimiento. (T30=tiempo de reverberación con pendiente -5 a -30 dB en 
frecuencias medias; EDT=tiempo de reverberación con pendiente 0 a -10dB; RASTI=índice de 
inteligibilidad; DLf=incremento de la presión sonora respecto a la que habría al aire libre) 
 
 
4 DISCUSIÓN 
 
Los modelos analíticos estudiados no son en general de aplicación sencilla y no siempre se 
dispone de todos los datos necesarios. Los de apoyo en la investigación de mejoras en los 
materiales absorbentes suelen responder bien a esa utilización, pero con otros materiales 
como los morteros, los resultados no son totalmente coherentes, bien por estar fuera de 
rango de aplicación o bien por carecer de alguna variable. 
 
A partir de los modelos analíticos más ajustados a los morteros y de los datos de composición 
del mortero de revestimiento de la Catedral de Toledo, se necesitaría aproximadamente un 
diámetro de poro doble para tener la absorción de la simulación ‘>absorbente’ o bien 
multiplicar su porosidad entre 1,5 y 3 veces, situaciones dentro de los rangos factibles. 
 
En las simulaciones acústicas todos los índices cambian de forma desigual según el punto de 
medida, reflejando la importancia de las condiciones espaciales de contorno. El modelo 
‘<absorción’ solo mejora en el incremento de la presión sonora. El modelo ‘>absorción’ 
mejora en T30, EDT y RASTI, pero baja en DLf. El modelo ‘optimizado’ no alcanza el nivel de 
mejora del ‘<absorbente’ en T30, EDT y RASTI, pero mejora en todo respecto al validado 
inicial y tiene un DLf mayor, lo que es importante en distancias grandes. 
 
 
5 RECONOCIMIENTOS 
 
El autor agradece a D. Jaime Castañón Fariña, arquitecto conservador de la Catedral de 
Toledo, su generoso préstamo del Estudio de las bóvedas de la Catedral de Toledo.  
 
 
6 CONCLUSIONES 
 
Aunque es complicado obtener un valor para los coeficientes de absorción, los modelos 
analíticos combinados con los datos disponibles de los materiales si permiten comprobar la 
repercusión acústica en los cambios de múltiples variables y a partir de esto entender las 
diferencias acústicas entre edificios comentadas en la introducción.  
 
Con el modelo de simulación se ha comprobado que es posible controlar y proyectar 
mejoras en el comportamiento acústico de los espacios históricos dentro de un rango 
pequeño de coeficientes de absorción de los morteros. 
 
Con el desarrollo futuro de este trabajo se espera contribuir a mejorar los criterios en la 
aplicación de coeficientes de absorción en los programas de simulación acústica y dar 
datos para la planificación de ensayos acústicos de laboratorio orientados a restauración. 
Puntos 
(d=dist.fuente) 
1. Altar mayor-atril 
coro (d=37,8m) 
2. Altar mayor-
crucero (d=21,4m) 
3. Altar mayor-
presbiterio(d=6,8m) 
4. Altar mayor-silla 
arzobispo (d=45,2m) 
Modelos de 
absorción 
T30 
(s) 
EDT 
(s) 
RASTI 
DLf 
(dB) 
T30 
(s) 
EDT 
(s) 
RASTI 
DLf 
(dB) 
T30 
(s) 
EDT 
(s) 
RASTI 
DLf 
(dB) 
T30 
(s) 
EDT 
(s) 
RASTI 
DLf 
(dB) 
validado   5,6 4,2 0,41 12,7 5,6 4,1 0,45 9,5 5,4 2,5 0,66 6,4 5,5 3,9 0,45 14,6 
< absorción  7,8 5,9 0,38 13,8 7,7 6,0 0,42 10,6 7,5 3,8 0,62 7,0 7,6 5,7 0,41 15,5 
> absorción  4,4 3,3 0,44 12,1 4,4 3,2 0,48 8,8 4,2 2,0 0,70 5,8 4,4 3,0 0,48 14,1 
optimizado  4,8 3,9 0,41 13,1 4,8 3,9 0,45 9,8 4,7 2,5 0,65 6,8 4,8 3,7 0,44 14,8 
  
7 REFERENCIAS 
 
[1] L. Álvarez-Morales, M. Galindo, S. Girón, T. Zamarreño. La acústica de las catedrales 
andaluzas. 44º Congreso Español de Acústica Tecniacústica Valladolid 2013. 
[2] R. Ruiz, A. Díaz-Chyla, A. Pedrero, C. Díaz. Revestimientos fijos y configurables en la 
acústica de las catedrales. VIII Congreso Iberoamericano de Acústica, Évora, 2012. 
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Technische Bundesanstalt (PTB) http://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt1/fb-16/ag-
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[4] A. Aydin, A. Tavukcuoglu, M. Caliskan. Assessment of Acoustical Characteristics for 
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carbonation in lime and blended pastes. Applied Surface Science 252 (2006) 7562–7571 


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