Emisión sonora y reducción de ruido de las bombas de calor

En los últimos años, en el mercado residencial se instalan cada vez con más frecuencia bombas de calor y equipos de climatización, para compensar la subida de los precios de la energía y para un uso más económico de la misma. Estos equipos, sin embargo — a diferencia de las calderas de gas —, cuentan también con unidades exteriores ruidosas, con independencia de su configuración. Los tipos más modernos son ya bastante más silenciosos que las máquinas de gama estándar, pero, con el tiempo y con temperaturas exteriores extremas, cabe esperar que la unidad exterior pueda molestar a los vecinos. Para reducir la molestia existen numerosas posibilidades técnicas.

Tipos de bombas de calor

Las bombas de calor son sistemas compuestos por equipos de instalaciones energéticamente eficientes que transportan calor de un lugar a otro, ofreciendo así soluciones de calefacción y refrigeración en aplicaciones residenciales, industriales y comerciales. Extraen calor del aire, de la tierra o del agua, o lo devuelven a ellos. Su amplia aplicación se explica por su capacidad para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y proporcionar un consumo energético menor que el de otras tecnologías, lo que las convierte en una alternativa más sostenible y rentable a los métodos tradicionales de calefacción y refrigeración. El efecto sonoro generado durante el funcionamiento de las bombas de calor depende de varios factores. Para abordarlo, conviene primero repasar brevemente su construcción y principio de funcionamiento. Actualmente distinguimos cuatro tipos de bombas de calor:

1. Bombas de calor aire-agua
2. Bombas de calor aire-aire (fan-coil)
3. Bombas de calor agua-agua
4. Bombas de calor geotérmicas y de sondas geotérmicas
5. Bombas de calor de absorción a gas (típicamente no residenciales)

Las bombas de calor aire-agua son las más extendidas por su sencilla instalación y reducida necesidad de espacio. Extraen calor del aire exterior y lo llevan al interior; su medio de transmisión es el agua. En las bombas aire-agua tradicionales, cuanto menor es la temperatura exterior, mayor es la energía requerida para la extracción de calor, por lo que en estos equipos se utiliza con frecuencia calefacción complementaria. Por lo general, su coste conjunto de inversión y explotación es el más bajo en este tipo, especialmente en viviendas unifamiliares. Pueden utilizarse de forma autónoma o junto con el sistema de calefacción existente (híbrido) para refrigeración, calefacción y producción de agua caliente sanitaria. Son los equipos que más quejas de ruido suelen ocasionar. Dentro de las bombas aire-agua se distinguen tres tipologías constructivas básicas:

• Monobloc (compacta): la unidad exterior e interior van integradas en un solo equipo, situado generalmente en el exterior.
• De sistema partido (split): se compone de una unidad exterior y una unidad hidráulica interior.

Las bombas de calor aire-aire extraen calor del aire exterior y lo llevan al aire de otro lugar. Las bombas aire-aire son los equipos de aire acondicionado capaces de calentar y enfriar.

Las bombas de calor agua-agua extraen calor del agua freática. Para ellas se requieren dos pozos: uno para la extracción del agua y otro para su retorno; pueden utilizarse tanto para refrigeración como para calefacción. Debido a la perforación de pozos, el coste de puesta en marcha es mayor. Las bombas de calor geotérmicas aprovechan el calor del terreno. Existen dos tipos:

• En la bomba de calor con colector horizontal de suelo se colocan tuberías horizontalmente a unos 1,5 metros de profundidad — el Sol calienta directamente esta capa del terreno.
• En la bomba de calor con sonda geotérmica se perfora verticalmente a una profundidad de 60-150 m, según las características geológicas del lugar. El número de sondas geotérmicas viene determinado por la demanda térmica.

Fuentes de ruido

El efecto sonoro más relevante corresponde a las bombas aerotérmicas. Estas constan de cuatro elementos principales:

• compresor,
• condensador,
• válvula de expansión y
• evaporador.

De estos elementos, el funcionamiento del compresor y el de los ventiladores asociados al condensador y al evaporador (movimiento del aire) son los que generan mayor ruido; cabe mencionar también el efecto sonoro de la bomba de calefacción. El ruido del ventilador depende de diversos factores: del tipo y velocidad del ventilador, del flujo de aire y de la diferencia de presión. El flujo de aire se ve influido por el intercambiador de calor: el aire genera ruido aerodinámico al atravesarlo. La intensidad del ruido varía según la configuración del intercambiador y la velocidad del aire. Y la fuente del ruido generado es el elevado volumen de aire desplazado. Los ruidos también pueden originarse porque, durante el ciclo de refrigeración, el agua del aire se congela en el intercambiador; para el correcto funcionamiento de la bomba, el compresor debe entonces hacerse funcionar durante un tiempo en sentido inverso para descongelar el hielo.

El efecto sonoro de las bombas geotérmicas y agua-agua es considerablemente menor, ya que no toman el calor del aire y no disponen de ventilador. No obstante, para el ciclo de refrigeración-calefacción y para garantizar la circulación del refrigerante en los intercambiadores se requiere también en este caso un compresor, que es asimismo fuente de ruido. Tanto las partes interiores como las exteriores de las bombas de calor generan ruido. El nivel de presión acústica de la mayoría de las unidades exteriores modernas de bombas de calor se sitúa de media en torno a 60 dB, lo que se corresponde con el habla humana normal, si bien se genera ruido en otras alturas tonales. Algunos modelos pueden alcanzar incluso un nivel sonoro inferior, y el nivel del ruido depende también del modo y el grado de funcionamiento. El nivel de presión acústica de las unidades interiores se sitúa, por lo general, entre 18 y 30 dB. Los fabricantes suelen indicar el nivel de presión acústica bien por modos de funcionamiento, bien al funcionar a plena capacidad, generalmente como nivel de presión acústica (L_p) con ponderación A, en decibelios (dBA). En ocasiones se indica un nivel de potencia acústica, magnitud distinta: el nivel de potencia acústica (L_w) se refiere a la fuente sonora concreta, mientras que el nivel de presión acústica (L_p) varía con la ubicación de la fuente, las condiciones ambientales y la distancia a la fuente. Los valores de presión acústica de catálogo deben considerarse, por tanto, junto con estas circunstancias, ya que en la instalación concreta pueden obtenerse valores distintos a los del catálogo. La curva de ponderación A, en el indicador de un único número del nivel de presión acústica equivalente, atenúa o infravalora las componentes de baja frecuencia, por lo que para los ruidos zumbantes los valores numéricos bajos pueden ofrecer una imagen excesivamente optimista (en el rango típico de funcionamiento tonal de los compresores, en torno a 20 dB).

Las bombas de calor residenciales son típicamente más ruidosas en invierno y al producir agua caliente sanitaria, situaciones de máxima demanda térmica. Con frío, también la función de descongelación, que dura unos minutos, puede causar molestias acústicas transitorias y, además, puede repetirse varias veces por hora; en estos momentos, el compresor suele provocar el efecto tonal molesto (zumbido en el rango de 80-120 Hz).

Requisitos acústicos

Los valores límite de emisión de ruido y vibraciones de los equipos de instalaciones del edificio están establecidos por un decreto gubernamental; al redactarse este artículo, el Decreto conjunto 27/2008. (XII. 3.) KvVM-EüM. La lógica subyacente del decreto es que hay que proteger del ruido determinados edificios en su fachada, donde quienes allí permanezcan tienen derecho al silencio y al descanso con la ventana abierta. Los valores límite son, en consecuencia, más estrictos durante la noche. Los requisitos tienen también en cuenta el entorno en el que se sitúa la instalación que se desea proteger; p. ej., en un entorno urbano, ya de por sí más ruidoso, los umbrales son más elevados. Para cada emplazamiento pueden existir además otros requisitos, que deben examinarse caso por caso. Es importante destacar que los ruidos pueden molestar legítimamente a los residentes aun cuando los requisitos legales se cumplan. En esos casos es especialmente importante remediar el problema con una solución técnica específica, pues entonces el reclamante no suele disponer de medios jurídicos.

Un aspecto relevante es que, en el marco legal actual, el Decreto Gubernamental 284/2007. (X. 29.) Korm. rendelet sobre determinadas normas de protección frente al ruido y a las vibraciones ambientales no se aplica a los equipos de instalaciones del edificio de uso privado, de modo que las bombas de calor residenciales no se consideran fuente de ruido industrial. No obstante, el Decreto TÉKA prescribe que «las unidades exteriores de los equipos de instalaciones deben ubicarse de modo que su emisión de ruido y vibraciones procedente del funcionamiento se ajuste a los valores límite establecidos para instalaciones industriales en el decreto ministerial sobre los valores límite de carga acústica y vibratoria ambiental», sin restricción aquí en cuanto a los equipos residenciales, es decir: en todas las inversiones y equipos residenciales a los que les sea aplicable el TÉKA, deben aplicarse los requisitos correspondientes a las fuentes de ruido industriales. Si en la vivienda funciona, además, una oficina u otra actividad productiva o de servicios, entonces sí cabe considerarla en todo caso fuente de ruido industrial. Por otra parte, los ayuntamientos pueden establecer valores límite de ruido mediante ordenanzas locales de protección acústica, pero esto solo sucede en pocas localidades y no de forma unificada. Por ello, en muchos casos las vías jurídicas, por falta de competencia, son rechazadas por los notarios, y los tribunales adoptan a menudo decisiones dispares incluso a pesar de los resultados de mediciones periciales judiciales de ruido. En la práctica, por tanto, además de las vías jurídicas — cuando todavía existe esa posibilidad — conviene considerar también las soluciones técnicas.

Con soluciones técnicas adecuadas el efecto molesto puede reducirse muchas veces eficazmente incluso a posteriori.

Propuestas de reducción de ruido

Para reducir el nivel de ruido generado por la bomba de calor ayuda que el equipo disponga de las siguientes funciones:

• ventilador de velocidad variable
• función de arranque y parada suaves
• modo de funcionamiento nocturno/silencioso
• compresor con aislamiento acústico.

Al instalar las bombas aire-aire o aire-agua, las más extendidas, debe determinarse la ubicación más adecuada de la unidad exterior y su colocación, de modo que el efecto sonoro del sistema sea lo menos molesto posible tanto para el propio usuario como para los vecinos. Es frecuente que el equipo cause problemas de ruido porque, por ejemplo, reflexiones perjudiciales amplifiquen y guíen su sonido hacia un lugar a proteger. También son muy frecuentes los problemas de transmisión por estructura.

El sonido tonal zumbante del compresor causa, a menudo, molestias incluso con un nivel inferior al valor límite.

Ubicación y reubicación del equipo

Conforme a las mejores prácticas, la unidad exterior debe instalarse alejada de las ventanas de los recintos sensibles al ruido del inmueble protegido (también del propio y del vecino) y, en general, de los edificios contiguos, respetando las distancias mínimas de protección prescritas, especialmente en situaciones de edificación con medianería. La unidad exterior debe colocarse sobre una base sólida, por ejemplo, una base de hormigón con apoyo de aislamiento de vibraciones — para reducir el ruido —, y aquí suelen ser las soluciones de aislamiento de vibraciones dimensionadas individualmente las más eficaces. El aislamiento de vibraciones aísla la máquina y ayuda a reducir la transmisión por estructura, lo que protege principalmente al inmueble cercano, normalmente el propio.

Al mismo tiempo, las superficies sólidas del terreno presentes en el entorno de la instalación, p. ej., asfalto, hormigón, aceras de distintos materiales, así como sobre todo las superficies verticales vecinas, aumentan el nivel de presión acústica del ruido por las reflexiones. Por ejemplo, las unidades exteriores instaladas en esquinas delimitadas por paredes rígidas incrementan la emisión acústica en 3-6 dB. En situaciones de este tipo puede ayudar también aplicar un revestimiento exterior absorbente en las esquinas. Por el contrario, las áreas con césped y arbustos reducen ligeramente (solo de forma modesta) el nivel de presión acústica, e igualmente, desde el punto de vista de la propagación del sonido, los elementos constructivos o de diseño que actúan como obstáculo, por ejemplo, distintos tipos de vallas y elementos de protección, dificultan la propagación del ruido y su entrada en las viviendas propias o vecinas y en sus fachadas. Estas soluciones, sin embargo, no son aptas principalmente para el aislamiento acústico, pero, por ejemplo, con cobertura vegetal puede construirse una pantalla acústica visualmente aceptable y a la vez eficaz.

Se recomienda situar la unidad exterior de modo que el ventilador no sople a contracorriente del viento dominante ni hacia el vecino. Una solución primaria de reducción de ruido puede ser la reubicación del equipo y el análisis de la nueva ubicación, que puede anticiparse mediante cálculos y modelado por ordenador.

El artículo continúa — abordaremos también estos puntos