INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”
“TRATAMIENTO ACÚSTI
CO Y SONORIZACIÓN DEL
INSTITUTO DOMUS DE AUTISMO”
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
PRESENTAN
:
CHRISTIAN CORTÉS ALCAUTER
IRVING MEDINA MELO
ASESORES:
ING. LUCERO IVETTE TRINIDAD ÁVILA
ING. JOSÉ JAVIER MUEDANO MENESES
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2
Agradecimientos
A Dios, por darme la vida y por otorgarme salud, para poder cumplir con mis metas y objetivos, manteniendo mi fe en él.
A mi madre Guillermina, por su apoyo incondicional en todos los aspectos que me ha demostrado día a día, con su cariño y amor, por darme una sana educación.
A mi padre Javier, por mostrarme a no darme por vencido, por su paciencia y perseverancia hacia la vida.
A mi hermano Erick, por manifestarme su apoyo en todo momento y por ser un ejemplo a seguir y por todas sus enseñanzas.
A mi compañero de tesis Irving, que más que un compañero es mi mejor amigo, porque sin él no habría sido posible la presentación de este trabajo, y sobre todo gracias por manifestar su apoyo y amistad siempre, por compartir esta gran experiencia de vida.
A mis asesores, Ing. José Javier Muedano e Ing. Lucero Ivette Trinidad por su apoyo y dedicación para la realización de este trabajo.
A las autoridades del Instituto Domus de Autismo, por proporcionarnos las facilidades e instalaciones de las que fueron objeto de estudio de este trabajo de tesis.
Finalmente agradezco a todas las personas que creyeron y confiaron en mí y que colaboraron directa e indirectamente con este trabajo.
A todos ustedes, ¡Muchas Gracias!
Agradecimientos
A Dios y a la Virgen de Guadalupe por permitirme culminar mi sueño, por darme la fuerza para salir adelante.
A mi madre Patricia por su entrega incondicional, porque sin su amor y dedicación éste trabajo no se habría realizado, por dar parte de su vida para que yo pudiera ser feliz y pudiera lograr mis objetivos y mis metas, porque siempre fuiste mi motor y sin ti nada de esto habría sido posible.
A mi padre Roberto por enseñarme que con esfuerzo y paciencia los sueños se pueden cumplir, por siempre ser un apoyo incondicional, por ser mi impulso para seguir cada día, por todo lo que me has dado.
A mi hermana Mariana, por siempre estar presente y alentarme a seguir adelante a pesar de las adversidades, por siempre estar dispuesta a ayudarme, por siempre creer en mí.
A mi compañero y amigo Christian por su esmero y dedicación a este trabajo, por ser mi mejor amigo y brindarme siempre su apoyo y amistad, por las experiencias y grandes momentos compartidos.
A mis asesores Ing. José Javier Muedano e Ing. Lucero Ivette Trinidad, por sus enseñanzas y por compartir sus conocimientos conmigo, por su paciencia y entrega para la realización de este trabajo.
A todos los integrantes de la familia Melo, porque siempre estuvieron conmigo brindándome su ayuda y apoyo para que pudieran ver materializado este logro.
A las autoridades del Instituto Domus de Autismo, por darnos las facilidades para que pudiéramos realizar este trabajo.
Por último quiero dedicar este trabajo a mis abuelos Ángel Melo y Juan Medina, porque aunque ya no pudieron ver realizado este logro, sé que desde el cielo ellos están cuidándome y guían mi camino, esto es para ustedes.
A todos y cada uno de ustedes, ¡Muchas Gracias!
I
OBJETIVO GENERAL
II
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar e identificar la problemática de ruido de cada espacio del Instituto.
Establecer una propuesta de acondicionamiento y aislamiento acústico de cada espacio del Instituto.
Establecer una propuesta de refuerzo electroacústico de cada espacio del Instituto.
III
ÍNDICE
ÍNDICE
OBJETIVO GENERAL ... I OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... II ÍNDICE ... III ÍNDICE DE FIGURAS ... VII ÍNDICE DE TABLAS ... VIII ÍNDICE DE GRÁFICAS ... XII
INTRODUCCIÓN ... 1
CAPÍTULO 1 MARCO TEÓRICO ... 3
1.1 INTRODUCCIÓN ... 3
1.2 ASPECTOS GENERALES DEL AUTISMO ... 3
1.2.1 Antecedentes ... 3
1.2.2 Definición... 4
1.2.3 Características psicosociales ... 5
1.2.4 Características cognitivas ... 6
1.2.5 El autismo y la música ... 7
1.3 ASPECTOS GENERALES DE ACÚSTICA ... 8
1.3.1 Conceptos básicos de acústica ... 8
1.3.1.1 Acústica ... 8
1.3.1.2 Sonido ... 8
1.3.1.2.1 Características del sonido ... 8
1.3.1.2.2 Propiedades del sonido ... 10
1.3.1.2.3 Umbral de audición ... 13
1.3.1.2.4 Fenómenos del sonido ... 14
1.3.1.3 Nivel de presión sonora ... 16
1.3.2 Conceptos de acústica arquitectónica ... 17
1.3.2.1 Acondicionamiento acústico ... 17
1.3.2.1.1 Absorción ... 17
1.3.2.1.2 Coeficiente de absorción ... 18
1.3.2.1.3 Reverberación ... 19
1.3.2.1.4 Inteligibilidad de la palabra ... 21
1.3.2.1.5 Materiales para acondicionamiento acústico ... 21
1.3.2.1.6 Campo sonoro ... 22
IV
1.3.2.2.1 Ruido ... 23
1.3.2.2.2 Pérdida por transmisión ... 26
1.3.2.2.3 Pérdida por transmisión compuesta ... 27
1.3.2.3 Modos propios ... 27
1.3.2.3.1 Criterio de Bonello ... 30
1.3.3 Conceptos de electroacústica ... 31
1.3.3.1 Refuerzo electroacústico... 31
1.3.3.1.1 Micrófonos ... 31
1.3.3.1.2 Amplificadores ... 36
1.3.3.1.3 Altavoces ... 39
1.3.3.1.4 Cajas acústicas (Bafles)... 39
CAPÍTULO 2 EVIDENCIA DE LA PROBLEMÁTICA ACÚSTICA Y ELECTROACÚSTICA EN EL INSTITUTO DOMUS DE AUTISMO ... 45
2.1 INTRODUCCIÓN ... 45
2.2 CARACTERÍSTICAS Y DESCRIPCIÓN DEL AUDITORIO Y LAS AULAS ... 49
2.3 CONDICIONES ACTUALES DE LOS RECINTOS ... 57
2.3.1 Condiciones acústicas actuales ... 57
2.3.1.1 Tiempo de reverberación ... 57
2.3.1.1.1 Auditorio ... 60
2.3.1.1.2 Aula “A” ... 61
2.3.1.1.3 Aula “B” ... 62
2.3.1.1.4 Aula “C” ... 63
2.3.1.1.5 Aula “D” ... 64
2.3.1.1.6 Aula “E” ... 65
2.3.1.2 Nivel de presión sonora ... 66
2.3.1.2.1 Auditorio ... 69
2.3.1.2.2 Aula “A” ... 70
2.3.1.2.3 Aula “B” ... 71
2.3.1.2.4 Aula “C” ... 72
2.3.1.2.5 Aula “D” ... 73
2.3.1.2.6 Aula “E” ... 74
2.3.1.3 Modos propios ... 74
2.3.1.3.1 Modos propios en el auditorio y las aulas ... 74
2.3.2 Condiciones actuales del refuerzo electroacústico de los recintos ... 75
2.3.2.1 Equipo de audio ... 75
V
Aulas del instituto ... 75
2.4 DETERMINACIÓN DE LOS VALORES DE REFERENCIA ... 75
2.4.1 Tiempo óptimo de reverberación del auditorio y las aulas ... 75
2.4.2 Nivel de presión sonora ... 76
2.4.2.1 Niveles máximos permisibles para el Auditorio ... 76
2.4.2.2 Niveles máximos permisibles para las 5 aulas ... 76
2.5 COMPARACIÓN ENTRE CONDICIONES ACÚSTICAS Y ELECTROACÚSTICAS ACTUALES Y RECOMENDADAS ... 77
2.5.1 Comparación entre condiciones acústicas actuales y recomendadas ... 77
2.5.1.1 Comparativo entre el tiempo de reverberación óptimo y el medido para el auditorio y las aulas ... 78
2.5.1.2 Comparativo entre las curvas NC y los nivéleles de presión sonora medidos ... 81
2.5.1.3 Modos propios en los recintos ... 84
2.5.1.3.1 Auditorio ... 84
2.5.1.3.2 Aula “A” ... 85
2.5.1.3.3 Aula “B” ... 86
2.5.1.3.4 Aula “C” ... 87
2.5.1.3.5 Aula “D” ... 88
2.5.1.3.6 Aula “E” ... 89
2.5.2 Comparación del refuerzo electroacústico actual y las necesidades del personal del instituto 89 2.5.2.1 Auditorio ... 89
2.5.2.2 Aulas del Instituto ... 90
CAPÍTULO 3 PROPUESTA DEL TRATAMIENTO ACÚSTICO Y SONORIZACIÓN PARA EL INSTITUTO DOMUS DE AUTISMO ... 91
3.1 INTRODUCCIÓN ... 91
3.2 PROPUESTA DE SOLUCIÓN PARA EL TRATAMIENTO ACÚSTICO ... 91
3.2.1 Cálculo del acondicionamiento acústico ... 91
3.2.1.1 Auditorio ... 92
3.2.1.1.1 Acondicionamiento acústico del auditorio al 100% y al 50% de ocupación ... 92
3.2.1.2 Aula “A” ... 95
3.2.1.2.1 Acondicionamiento acústico del aula “A” al 100% y 50% de ocupación ... 95
3.2.1.3 Aula “B” ... 98
3.2.1.3.1 Acondicionamiento acústico del aula “B” al 100% y 50% de ocupación ... 98
3.2.1.4 Aula “C” ... 101
3.2.1.4.1 Acondicionamiento acústico del aula “C” al 100% y 50% de ocupación ... 101
VI
3.2.1.5.1 Acondicionamiento acústico del aula “D” al 100% y 50% de ocupación ... 104
3.2.1.6 Aula “E” ... 107
3.2.1.6.1 Acondicionamiento acústico del aula “E” al 100% y 50% de ocupación ... 107
3.2.2 Cálculo del aislamiento acústico ... 109
3.2.2.1 Auditorio ... 109
3.2.2.1.1 Pérdida por transmisión compuesta y requerida para las paredes izquierda y anterior ... 110
3.2.2.1.2 Propuesta de aislamiento acústico para las paredes izquierda y anterior ... 113
3.2.2.2 Aula “A” ... 115
3.2.2.2.1 Pérdida por transmisión compuesta y requerida para las paredes derecha y posterior ... 115
3.2.2.2.2 Propuesta de aislamiento acústico para las paredes derecha y posterior ... 118
3.2.2.3 Aula “B” ... 119
3.2.2.3.1 Pérdida por transmisión compuesta y requerida para las paredes anterior y posterior ... 120
3.2.2.3.2 Propuesta de aislamiento acústico para las paredes anterior y posterior ... 122
3.2.2.4 Aula “C” ... 124
3.2.2.4.1 Pérdida por transmisión compuesta y requerida para las paredes posterior y derecha ... 124
3.2.2.4.2 Propuesta de aislamiento acústico para las paredes posterior y derecha ... 127
3.2.2.5 Aula “D” ... 129
3.2.2.5.1 Pérdida por transmisión compuesta y requerida para las paredes anterior y posterior ... 129
3.2.2.5.2 Propuesta de aislamiento acústico para las paredes anterior y posterior ... 132
3.2.2.6 Aula “E” ... 134
3.2.2.6.1 Pérdida por transmisión compuesta y requerida para las paredes posterior e izquierda ... 134
3.2.2.6.2 Propuesta de aislamiento acústico para las paredes posterior e izquierda ... 137
3.2.3 Modos propios de los recintos ... 139
3.3 REFUERZO ELECTROACÚSTICO ... 141
3.3.1 Propuesta del equipo de audio ... 141
3.3.1.1 Refuerzo electroacústico para el Auditorio ... 141
3.3.1.1.1 Análisis de la propuesta del refuerzo electroacústico para el auditorio ... 142
3.3.1.2 Refuerzo electroacústico para las aulas del instituto ... 144
3.3.1.2.1 Análisis de la propuesta del refuerzo electroacústico para las aulas ... 144
VII
4.1 COSTO DE MATERIALES Y EQUIPO DE AUDIO ... 150
CONCLUSIONES ... 153
BIBLIOGRAFÍA ... 155
PAGINAS DE INTERNET CONSULTADAS ... 157
ANEXO A FICHAS DE MATERIALES DE ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO ... 159
ANEXO B FICHAS DE MATERIALES DE AISLAMIENTO ACÚSTICO ... 165
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Leo Kanner (1896 – 1981) ... 4
Figura 1.2 Una fuente emite ondas sonoras y estas viajan a través de un medio, son recibidas por el oído y posteriormente captadas y procesadas por el cerebro para su comprensión ... 8
Figura 1.3 Amplitud de una onda ... 9
Figura 1.4 Tono de un sonido agudo y un sonido grave ... 9
Figura 1.5 Forma de las ondas de dos sonidos con el mismo tono pero distinto timbre ... 10
Figura 1.6 Amplitud y longitud de onda ... 11
Figura 1.7 Ondas de alta y baja frecuencia ... 12
Figura 1.8 Periodo de una onda ... 12
Figura 1.9 Intensidad de un sonido ... 13
Figura 1.10 Niveles audibles en función de la frecuencia junto con las zonas correspondientes a la música y a la palabra ... 14
Figura 1.11 La reflexión de las ondas de una barrera: (a) las ondas en una cubeta de ondas de una fuente puntual; (b) las ondas reflejadas parecen originarse en la imagen S’ ... 15
Figura 1.12 Difracción de una onda que pasa a través de la abertura ... 15
Figura 1.13 La refracción de las ondas: (a) las ondas de luz que pasan del aire al vidrio; (b) las ondas sonoras en la atmósfera cuando la temperatura varía con la altura; (c) sonido que viaja contra el viento 16 Figura 1.14 Difusión de una onda sonora en una superficie ... 16
Figura 1.15 Tiempos óptimos de reverberación para auditorios de diversos tamaños y de diversas funciones ... 20
Figura 1.16 Límites relativos para el tiempo de reverberación para música y discursos ... 21
Figura 1.17 Curva de criterio de ruido NC ... 25
Figura 1.18 A) Ondas axiales, B) Ondas oblicuas, C) Ondas tangenciales ... 28
Figura 1.19 Correlación de los modos propios dentro de un recinto respecto a un barrido de frecuencia 30 Figura 1.20 Gráfica que muestra el número de modos por cada tercio de octava. La gráfica incrementa constantemente hacia arriba sin anomalías hacia abajo ... 31
Figura 1.21 Estructura interna de un micrófono de bonina ... 32
Figura 1.22 Diagramas polares ... 35
Figura 1.23 Diagrama a bloques de una interconexión amplificadora básica, en la cual se muestran la etapa preamplificadora y la etapa de potencia ... 36
Figura 1.24 Corte transversal de un altavoz de bobina móvil típico, en donde se indican sus partes funcionalmente más importantes ... 39
Figura 1.25 Bafle abierto con abertura tubular ... 40
Figura 1.26 Respuesta en frecuencia de un altavoz ... 41
Figura 1.27 Diagrama polar de la directividad de un altavoz ... 41
VIII
Figura 2.1 Imagen satelital de la ubicación del Instituto Domus de autismo ... 46
Figura 2.2 Mapa de colindancias ... 46
Figura 2.3 Plano del Instituto planta baja ... 47
Figura 2.4 Plano del Instituto primer nivel ... 48
Figura 2.5 Puntos de medición para el tiempo de reverberación en la planta baja... 58
Figura 2.6 Puntos de medición para el tiempo de reverberación en el primer nivel ... 59
Figura 2.7 Distribución de los materiales existentes en el auditorio ... 60
Figura 2.8 Distribución de los materiales existentes en el aula "A" ... 61
Figura 2.9 Distribución de los materiales existentes en el aula "B" ... 62
Figura 2.10 Distribución de los materiales existentes en el aula "C"... 63
Figura 2.11 Distribución de los materiales existentes en el aula "D"... 64
Figura 2.12 Distribución de los materiales existentes en el aula "E" ... 65
Figura 2.13 Puntos de medición del NPS para la planta baja ... 67
Figura 2.14 Puntos de medición del NPS para el primer nivel ... 68
Figura 3.1 Distribución de los materiales de la propuesta de acondicionamiento acústico en el auditorio 94 Figura 3.2 Distribución de los materiales de la propuesta de acondicionamiento acústico en el aula "A". 97 Figura 3.3 Distribución de los materiales de la propuesta de acondicionamiento acústico en el aula "B" ... 100
Figura 3.4 Distribución de los materiales de la propuesta de acondicionamiento acústico en el aula "C" ... 103
Figura 3.5 Distribución de los materiales de la propuesta de acondicionamiento acústico en el aula "D" ... 106
Figura 3.6 Distribución de los materiales de la propuesta de acondicionamiento acústico en el aula "E" ... 109
Figura 3.7 Ubicación de los bafles y de los puntos donde se calcula el nivel de presión sonora en el auditorio (vista aérea) ... 143
Figura 3.8 Ubicación de los bafles y de los puntos donde se calcula el nivel de presión sonora en el aula “A” (vista aérea) ... 145
Figura 3.9 Ubicación de los bafles y de los puntos donde se calcula el nivel de presión sonora en el aula “B” (vista aérea) ... 145
Figura 3.10 Ubicación de los bafles y de los puntos donde se calcula el nivel de presión sonora en el aula “C” (vista aérea) ... 146
Figura 3.11 Ubicación de los bafles y de los puntos donde se calcula el nivel de presión sonora en el aula “D” (vista aérea) ... 146
Figura 3.12 Ubicación de los bafles y de los puntos donde se calcula el nivel de presión sonora en el aula “E” (vista aérea) ... 147
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Ponderación A para diferentes frecuencias para sonidos que llegan con incidencia aleatoria . 25 Tabla 1.2 Tabla de rangos NC de acuerdo al tipo de recinto ... 26
Tabla 1.3 Valores de NPS correspondientes al índice NC ... 26
Tabla 2.1 Materiales actuales con los que está construido el auditorio ... 60
Tabla 2.2 Tiempo de reverberación medido en el auditorio ... 61
Tabla 2.3 Materiales actuales con los que está construida el aula "A" ... 61
IX
Tabla 2.5 Materiales actuales con los que está construida el aula "B" ... 62
Tabla 2.6 Tiempo de reverberación medido en el aula "B" ... 63
Tabla 2.7 Materiales actuales con los que está construida el aula "C" ... 63
Tabla 2.8 Tiempo de reverberación medido en el aula "C" ... 64
Tabla 2.9 Tiempo de reverberación medido en el aula "D" ... 65
Tabla 2.10 Tiempo de reverberación medido en el aula "E" ... 65
Tabla 2.11 NPS interiores de las paredes del auditorio ... 69
Tabla 2.12 NPS interiores del aula “A” ... 70
Tabla 2.13 NPS interiores del aula “B” ... 71
Tabla 2.14 NPS interiores del aula “C” ... 72
Tabla 2.15 NPS interiores del aula “D” ... 73
Tabla 2.16 NPS interiores del aula “E” ... 74
Tabla 2.17 Especificaciones del equipo de audio y video DVD Home Theater System ... 75
Tabla 2.18 Tiempo óptimo de reverberación del auditorio y las aulas ... 76
Tabla 2.19 Curva NC 30 Salas de junta ... 76
Tabla 2.20 Curva NC 35 Habitaciones privadas ... 77
Tabla 2.21 Cálculo de las frecuencias de los modos propios axiales del auditorio... 84
Tabla 2.22 Cálculo de las frecuencias de los modos propios axiales del aula "A" ... 85
Tabla 2.23 Cálculo de las frecuencias de los modos propios axiales del aula "B" ... 86
Tabla 2.24 Cálculo de las frecuencias de los modos propios axiales del aula "C" ... 87
Tabla 2.25 Cálculo de las frecuencias de los modos propios axiales del aula "D" ... 88
Tabla 2.26 Cálculo de las frecuencias de los modos propios axiales del aula "E" ... 89
Tabla 3.1 Superficies y coeficientes de absorción de los materiales utilizados para el acondicionamiento acústico del auditorio al 100% y 50% de ocupación ... 92
Tabla 3.2 Absorción total y tiempo de reverberación calculado del auditorio al 100% y 50% de ocupación ... 92
Tabla 3.3 Tolerancia permitida del Tcalculado respecto al Tóptimo... 93
Tabla 3.4 Superficies y coeficientes de absorción de los materiales utilizados para el acondicionamiento acústico del aula "A" al 100% y 50% de ocupación ... 95
Tabla 3.5 Absorción total y tiempo de reverberación calculado del aula “A” al 100% y 50% de ocupación ... 95
Tabla 3.6 Tolerancia permitida del Tcalculado respecto al Tóptimo... 96
Tabla 3.7 Superficies y coeficientes de absorción de los materiales utilizados para el acondicionamiento acústico del aula "B" al 100% y 50% de ocupación ... 98
Tabla 3.8 Absorción total y tiempo de reverberación calculado del aula “B” al 100% y 50% de ocupación ... 99
Tabla 3.9 Tolerancia permitida del Tcalculado respecto al Tóptimo... 99
Tabla 3.10 Superficies y coeficientes de absorción de los materiales utilizados para el acondicionamiento acústico del aula "C" al 100% y 50 % de ocupación ... 101
Tabla 3.11 Absorción total y tiempo de reverberación calculado del aula “C” al 100% y 50% de ocupación ... 101
Tabla 3.12 Tolerancia permitida del Tcalculado respecto al Tóptimo ... 102
Tabla 3.13 Superficies y coeficientes de absorción de los materiales utilizados para el acondicionamiento acústico del aula "D" al 100% y 50% de ocupación ... 104
Tabla 3.14 Absorción total y tiempo de reverberación calculado del aula “D” al 100% y 50% de ocupación ... 104
X
Tabla 3.16 Superficies y coeficientes de absorción de los materiales utilizados para el acondicionamiento acústico del aula "E" al 100% y 50% de ocupación ... 107
Tabla 3.17 Absorción total y tiempo de reverberación calculado del aula “E” al 100% y 50% de ocupación
... 107 Tabla 3.18 Tolerancia permitida del Tcalculado respecto al Tóptimo ... 108
Tabla 3.19 NPS exterior de las paredes izquierda y anterior del auditorio ... 109 Tabla 3.20 Pérdida por transmisión de los materiales que conforman las paredes izquierda y anterior del auditorio... 110 Tabla 3.21 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes izquierda y anterior del auditorio ... 110 Tabla 3.22 Asignación de los niveles L1 y L2 de las paredes izquierda y anterior del auditorio ... 110
Tabla 3.23 Absorción total del acondicionamiento acústico del auditorio y superficie total de las paredes izquierda y anterior ... 111 Tabla 3.24 Pérdida por transmisión requerida de las paredes izquierda y anterior del auditorio ... 111 Tabla 3.25 Pérdida por transmisión de los materiales de la propuesta de aislamiento acústico de las paredes izquierda y anterior del auditorio ... 113 Tabla 3.26 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes izquierda y anterior del auditorio con la propuesta de aislamiento acústico ... 113 Tabla 3.27 Niveles de ruido esperados L2 una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico de las
paredes izquierda y anterior del auditorio ... 114 Tabla 3.28 NPS interior total del auditorio una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico ... 114 Tabla 3.29 NPS exterior de las paredes derecha y posterior del aula "A" ... 115 Tabla 3.30 Pérdida por transmisión de los materiales que conforman las paredes derecha y posterior del aula "A" ... 115 Tabla 3.31 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes derecha y posterior del aula "A" ... 115 Tabla 3.32 Asignación de los niveles L1 y L2 de las paredes derecha y posterior del aula "A" ... 116
Tabla 3.33 Absorción total del acondicionamiento acústico del aula "A" y superficie total de las paredes derecha y posterior ... 116 Tabla 3.34 Pérdida por transmisión requerida de las paredes derecha y posterior del aula "A" ... 116 Tabla 3.35 Pérdida por transmisión de los materiales de la propuesta de aislamiento acústico de las paredes derecha y posterior del aula "A" ... 118
Tabla 3.36 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes derecha y posterior del aula “A” con la
propuesta de aislamiento acústico ... 118 Tabla 3.37 Niveles de ruido esperados L2 una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico de las
paredes derecha y posterior del aula "A" ... 118 Tabla 3.38 NPS interior total del aula "A" una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico ... 119 Tabla 3.39 NPS exterior de las paredes anterior y posterior del aula "B" ... 119 Tabla 3.40 Pérdida por transmisión de los materiales que conforman las paredes anterior y posterior del aula "B" ... 120 Tabla 3.41 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes anterior y posterior del aula "B" ... 120 Tabla 3.42 Asignación de los niveles L1 y L2 de las paredes anterior y posterior del aula "B" ... 120
Tabla 3.43 Absorción total del acondicionamiento acústico del aula "B" y superficie total de las paredes anterior y posterior ... 121 Tabla 3.44 Pérdida por transmisión requerida de las paredes anterior y posterior del aula "B" ... 121 Tabla 3.45 Pérdida por transmisión de los materiales de la propuesta de aislamiento acústico de las paredes anterior y posterior del aula "B" ... 122 Tabla 3.46 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes anterior y posterior del aula "B" con la propuesta de aislamiento acústico ... 123 Tabla 3.47 Niveles de ruido esperados L2 una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico de las
XI
Tabla 3.48 NPS interior total del aula "B" una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico ... 123 Tabla 3.49 NPS exterior de las paredes posterior y derecha del aula "C" ... 124 Tabla 3.50 Pérdida por transmisión de los materiales que conforman las paredes posterior y derecha del aula "C" ... 125 Tabla 3.51 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes posterior y derecha del aula "C" ... 125 Tabla 3.52 Asignación de los niveles L1 y L2 de las paredes posterior y derecha del aula "C" ... 125
Tabla 3.53 Absorción total del acondicionamiento acústico del aula "C" y superficie total de las paredes posterior y derecha ... 125 Tabla 3.54 Pérdida por transmisión requerida de las paredes posterior y derecha del aula "C" ... 126 Tabla 3.55 Pérdida por transmisión de los materiales de la propuesta de aislamiento acústico de las paredes posterior y derecha del aula "C" ... 127 Tabla 3.56 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes posterior y derecha del aula "C" con la propuesta de aislamiento acústico ... 128 Tabla 3.57 Niveles de ruido esperados L2 una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico de las
paredes posterior y derecha del aula "C" ... 128 Tabla 3.58 NPS interior total del aula "C" una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico ... 128 Tabla 3.59 NPS exterior de las paredes anterior y posterior del aula "D" ... 129 Tabla 3.60 Pérdida por transmisión de los materiales que conforman las paredes anterior y posterior del aula "D" ... 130 Tabla 3.61 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes anterior y posterior del aula "D" ... 130 Tabla 3.62 Asignación de los niveles L1 y L2 de las paredes anterior y posterior del aula "D" ... 130
Tabla 3.63 Absorción total del acondicionamiento acústico del aula "D" y superficie total de las paredes anterior y posterior ... 130 Tabla 3.64 Pérdida por transmisión requerida de las paredes anterior y posterior del aula "D" ... 131 Tabla 3.65 Pérdida por transmisión de los materiales de la propuesta de aislamiento acústico de las paredes anterior y posterior del aula "D" ... 132 Tabla 3.66 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes anterior y posterior del aula "D" con la propuesta de aislamiento acústico ... 133 Tabla 3.67 Niveles de ruido esperados L2 una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico de las
paredes anterior y posterior del aula "D" ... 133 Tabla 3.68 NPS interior total del aula "D" una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico ... 133 Tabla 3.69 NPS exterior de la paredes posterior e izquierda del aula "E" ... 134 Tabla 3.70 Pérdida por transmisión de los materiales que conforman las paredes posterior e izquierda del aula "E" ... 135 Tabla 3.71 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes posterior e izquierda del aula "E" ... 135 Tabla 3.72 Asignación de los niveles L1 y L2 de las paredes posterior e izquierda del aula "E" ... 135
Tabla 3.73 Absorción total del acondicionamiento acústico del aula "E" y superficie total de las paredes posterior e izquierda ... 135 Tabla 3.74 Pérdida por transmisión requerida de las paredes posterior e izquierda del aula "E" ... 136 Tabla 3.75 Pérdida por transmisión de los materiales de la propuesta de aislamiento acústico de las paredes posterior e izquierda del aula "E" ... 137 Tabla 3.76 Pérdida por transmisión compuesta de las paredes posterior e izquierda del aula "E" con la propuesta de aislamiento acústico ... 138 Tabla 3.77 Niveles de ruido esperados L2 una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico de las
paredes posterior e izquierda del aula "E" ... 138 Tabla 3.78 NPS interior total del aula "E" una vez realizada la propuesta de aislamiento acústico ... 138 Tabla 3.79 Frecuencias máximas del auditorio y las aulas una vez realizada la propuesta de
XII
Tabla 3.81 Especificaciones del micrófono alámbrico ... 141
Tabla 3.82 Especificaciones de los bafles autoamplificados ... 142
Tabla 3.83 Cálculo del nivel de presión sonora en distintas posiciones que producen los bafles en el auditorio... 143
Tabla 3.84 Potencia eléctrica necesaria para cada aula ... 144
Tabla 3.85 Cálculo del nivel de presión sonora en distintas posiciones que producen los bafles en el aula "A" ... 147
Tabla 3.86 Cálculo del nivel de presión sonora en distintas posiciones que producen los bafles en el aula "B" ... 148
Tabla 3.87 Cálculo del nivel de presión sonora en distintas posiciones que producen los bafles en el aula "C" ... 148
Tabla 3.88 Cálculo del nivel de presión sonora en distintas posiciones que producen los bafles en el aula "D" ... 149
Tabla 3.89 Cálculo del nivel de presión sonora en distintas posiciones que producen los bafles en el aula "E" ... 149
Tabla 4.1 Costo de materiales del tratamiento acústico y del equipo de audio ... 151
ÍNDICE DE GRÁFICAS Gráfica 2.1 NPS interiores del auditorio ... 69
Gráfica 2.2 NPS interiores del aula "A" ... 70
Gráfica 2.3 NPS interiores del aula "B" ... 71
Gráfica 2.4 NPS interiores del aula "C" ... 72
Gráfica 2.5 NPS interiores del aula "D" ... 73
Gráfica 2.6 NPS interiores del aula "E" ... 74
Gráfica 2.7 Curva NC 30 ... 76
Gráfica 2.8 Curva NC 35 ... 77
Gráfica 2.9 Valoración del Tmedido respecto al Tóptimo ... 78
Gráfica 2.10 Valoración del Tmedido respecto al Tóptimo ... 78
Gráfica 2.11 Valoración del Tmedido respecto al Tóptimo ... 79
Gráfica 2.12 Valoración del Tmedido respecto al Tóptimo ... 79
Gráfica 2.13 Valoración del Tmedido respecto al Tóptimo ... 80
Gráfica 2.14 Valoración del Tmedido respecto al Tóptimo ... 80
Gráfica 2.15 Comparación del NPS interior total del auditorio respecto a la curva NC 30 ... 81
Gráfica 2.16 Comparación del NPS interior total del aula "A" respecto a la curva NC 35 ... 81
Gráfica 2.17 Comparación del NPS interior total del aula "B" respecto a la curva NC 35 ... 82
Gráfica 2.18 Comparación del NPS interior total del aula "C" respecto a la curva NC 35 ... 82
Gráfica 2.19 Comparación del NPS interior total del aula "D" respecto a la curva NC 35 ... 83
Gráfica 2.20 Comparación del NPS interior total del aula "E" respecto a la curva NC 35 ... 83
Gráfica 2.21 Modos propios axiales del auditorio ... 84
Gráfica 2.22 Modos propios axiales del aula "A" ... 85
Gráfica 2.23 Modos propios axiales del aula "B" ... 86
Gráfica 2.24 Modos propios axiales del aula "C" ... 87
Gráfica 2.25 Modos propios axiales del aula "D" ... 88
Gráfica 2.26 Modos propios axiales del aula "E" ... 89
XIII
Gráfica 3.2 Variación del Tcalculado respecto al Tóptimo al 100% y 50% de ocupación ... 96
Gráfica 3.3 Variación del Tcalculado respecto al Tóptimo al 100% y 50% de ocupación ... 99
Gráfica 3.4 Variación del Tcalculado respecto al Tóptimo al 100% y 50% de ocupación ... 102
Gráfica 3.5 Variación del Tcalculado respecto al Tóptimo al 100% y 50% de ocupación ... 105
Gráfica 3.6 Variación del Tcalculado respecto al Tóptimo al 100% y 50% de ocupación ... 108
Gráfica 3.7 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared izquierda del auditorio ... 112
Gráfica 3.8 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared anterior del auditorio ... 112
Gráfica 3.9 Comparación del NPS interior total del auditorio con la propuesta de aislamiento acústico respecto a la curva NC 30 ... 114
Gráfica 3.10 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared derecha del aula "A" ... 117
Gráfica 3.11 Valores TLcompuesta y TLrequeridade la pared posterior del aula “A” ... 117
Gráfica 3.12 Comparación del NPS interior total del aula "A" con la propuesta de aislamiento acústico respecto a la curva NC 35 ... 119
Gráfica 3.13 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared anterior del aula "B" ... 121
Gráfica 3.14 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared posterior del aula "B" ... 122
Gráfica 3.15 Comparación del NPS interior total del aula "B" con la propuesta de aislamiento acústico respecto a la curva NC 35 ... 124
Gráfica 3.16 Valores TLcompuesta y TL requerida de la pared posterior del aula "C" ... 126
Gráfica 3.17 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared derecha del aula "C" ... 127
Gráfica 3.18 Comparación del NPS interior total del aula "C" con la propuesta de aislamiento acústico respecto a la curva NC 35 ... 129
Gráfica 3.19 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared anterior del aula "D" ... 131
Gráfica 3.20 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared posterior del aula "D" ... 132
Gráfica 3.21 Comparación del NPS interior total del aula "D" con la propuesta de aislamiento acústico respecto a la curva NC 35 ... 134
Gráfica 3.22 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared posterior del aula "E" ... 136
Gráfica 3.23 Valores TLcompuesta y TLrequerida de la pared izquierda del aula "E" ... 137
Gráfica 3.24 Comparación del NPS interior total del aula "E" con la propuesta de aislamiento acústico respecto a la curva NC 35 ... 139
1
INTRODUCCIÓN
Los usuarios de este instituto presentan el espectro del Autismo, es decir, que presentan una ausencia de desarrollo que afecta la capacidad de socializar, la comunicación y la motricidad. Debido a que cada uno de los grupos de usuarios presenta características diferentes respecto a la sensibilidad al ruido; para realizar las propuestas de tratamiento acústico y sonorización se deben de tomar parámetros de la Acústica que consideren el ambiente sonoro adecuado para que los usuarios logren un desarrollo óptimo de sus capacidades cognitivas.
Esto se logra con las propuestas de acondicionamiento y aislamiento acústico, para que cada salón de los usuarios tenga la intimidad propia que se requiere para una mejor concentración.
Además de estas propuestas, el análisis de los modos propios y el refuerzo electroacústico también son una herramienta auxiliar para que los usuarios se sientan relajados al escuchar música clásica.
El objetivo del presente trabajo es proponer el tratamiento acústico y sonorización para el Instituto Domus de Autismo, tomando en cuenta los aspectos generales de la Acústica Arquitectónica y la Electroacústica.
Como es común en muchos de los espacios utilizados para la educación y la integración a la vida social, son construidos sin tomar en cuenta factores que involucran la acústica para el uso del recinto y solamente se consideran elementos estéticos y económicos.
El instituto cuenta con 5 aulas donde los usuarios realizan actividades de vida diaria, educativas y laborales; también cuenta con un auditorio, el cual es utilizado para juntas de padres de familia, juntas del personal, capacitación de los terapeutas, entre otras actividades.
El ruido que se genera dentro del instituto proviene de diversas fuentes tales como llanto de los usuarios más pequeños, gritos, actividades de motricidad realizadas en el patio, gente que se encuentra en el vestíbulo de entrada, ruido que proviene de automóviles o de casas aledañas en construcción, provocando distracciones y malestar en los usuarios, es por ello la necesidad de una solución a la problemática de las múltiples reflexiones del sonido que se generan dentro de los espacios del Instituto, así como los niveles de ruido.
Para controlar las múltiples reflexiones del sonido, se debe realizar una medición del tiempo de reverberación, el cual se midió en base a la norma ISO 3382-1997 en sus apartados 4.3, 5.1 y 5.2, tomando en cuenta la posición de los puntos de medición así como el número de mediciones; se usó ruido rosa porque este ruido es utilizado para analizar el comportamiento acústico de salas, altavoces y equipo de audio. Se establecieron 5 puntos de medición en el auditorio y en las 5 aulas, estos fueron distribuidos de manera que cubrieran cada uno de los recintos, posteriormente se colocó el sonómetro a una distancia de 1.2 m del suelo apuntándolo hacia los bafles
2
para establecer los puntos de medición y la posición del sonómetro; posteriormente con el sonómetro funcionando se realizó un recorrido por las paredes internas y externas del auditorio y de las aulas para localizar las zonas de mayor nivel de ruido. Dentro de cada zona se ubicaron puntos distribuidos de medición; se colocó el sonómetro a 0.30 m de distancia de las paredes y a no menos de 1.20 m del nivel del piso.
Con esto fue posible determinar las acciones que deben ser tomadas en cuenta para cumplir con las normas establecidas.
Con el desarrollo de este proyecto se observa que la acústica es un factor primordial que se debe tomar en cuenta para la construcción de este tipo de espacios y así como de otros recintos dependiendo del uso que se le va a dar.
En el capítulo uno se presentan antecedentes acerca del autismo así como diversas definiciones y características que involucran este espectro; también se hace mención de la relación que existe entre la música y el autismo como posible tratamiento. Los conceptos de acústica necesarios para el entendimiento de este trabajo también son presentados en este capítulo.
En el capítulo dos se describen las condiciones acústicas y electroacústicas actuales de las aulas del instituto, así como las normas que sirven para tener una referencia de una buena acústica en el auditorio y las aulas, con base en la comparación hecha se determina si existe una problemática.
En el capítulo tres se desarrolla una propuesta para mejorar las condiciones acústicas (acondicionamiento acústico, aislamiento acústico y modos propios) de las aulas y el auditorio. También se puntualiza la adaptación de un sistema de refuerzo electroacústico que ayuda a mejorar la distribución del sonido, con el objeto de que éste pueda ser percibido con gran calidad en los espacios del instituto.
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CAPÍTULO 1
MARCO TEÓRICO
1.1 INTRODUCCIÓN
En este primer capítulo se abordan los conceptos básicos que se necesitan para un mejor entendimiento de este trabajo.
1.2 ASPECTOS GENERALES DEL AUTISMO
1.2.1 Antecedentes
Hoy en día se acepta generalmente el hecho de que el espectro autista comprende trastornos del desarrollo debidos a disfunciones físicas del cerebro y se puede hacer un análisis sobre las consecuencias en la vida adulta de estos niños autistas. Desde antes que se hiciera la comprensión de este trastorno, se sabe que niños y adultos ya presentaban rasgos de dicho trastorno en épocas muy antiguas.
A través del tiempo diversos autores planteaban el problema del autismo pero de una manera vaga y no fue hasta que Leo Kanner (figura 1.1), en los Estados Unidos, observo una serie de
niños remitidos a su clínica que tenían un patrón de conducta inusual, al que llamo “autismo infantil precoz”, lo cual lo publico en su primer artículo en 1943.
El caso de Donald, un niño autista analizado y diagnosticado por Kanner, se convirtió en el prototipo de las características del autismo, incluyendo su normal inteligencia o poseer habilidades especiales.
En 1944, Hans Asperger, en Austria, publico un artículo sobre un grupo de niños y adolescentes con otro patrón de conducta conocido ahora como Síndrome de Asperger.
En 1979 Lorna Wing, gracias a los estudios realizados por Kanner y a las conclusiones de este, llevó a cabo un estudio en Londres, con niños debajo de los 15 años que tenían dificultad psicológica o de aprendizaje o una anormalidad en el comportamiento. En este estudio
encontró la naturaleza de las dificultades sociales e identifico lo que llamó “Triada del Autismo”,
a continuación se mencionan estas dificultades:
1) Dificultad en las interacciones sociales 2) Dificultad en la comunicación
3) Dificultad en la imaginación
Wing identifico un gran número de niños que presentaban las características del “Síndrome de Kanner”, pero también noto que otro número de niños mostraban algunas características
similares pero no exactamente como las había descrito Kanner. Por esta razón Wing, en 1988
utilizo el término “Espectro Autista”.
El término “espectro” ha resultado, muy útil para cubrir la definición de autismo basado en la
4
Figura 1.1 Leo Kanner (1896 – 1981)
1.2.2 Definición
Existen diferentes definiciones del autismo en este trabajo se mencionan algunas:
María Paluszny (1995) lo define como un síndrome de la niñez que se caracteriza por falta de relaciones sociales, carencia de habilidades para la comunicación. Rituales compulsivos, persistentes y resistencia al cambio.
También el Dr. Michael D. Powers (2001) director de Community Resources for People with Autism, en Springfield, Massachusetts, lo define como un trastorno físico del cerebro que provoca una discapacidad permanente del desarrollo.
Algunos autores han considerado el autismo como una forma de psicosis, resultado de una lesión o defecto fisiológico.
Kanner señala que el autismo es un síndrome, resultado de varios factores endógenos y del ambiente, que actúan en combinaciones complejas y con distinta intensidad.
Pero para tratar de explicar de una forma más clara la definición de la palabra autismo nos referiremos a su raíz etimológica. La palabra autismo proviene del griego auto- de autós,
“propio, uno mismo”.
Actualmente, el autismo es clasificado dentro de los Desórdenes Generalizados del Desarrollo (Pervasive Development Disorders (PDD)), dentro de los que también se encuentran:
Síndrome de Asperger. Similar al autismo, pero con desarrollo normal del lenguaje.
Síndrome de Rett. Muy diferente al autismo y solo ocurre en las mujeres
Trastorno desintegrativo infantil. Acción poco común por la que un niño aprende destrezas y luego las pierde hacia la edad de 10 años.
5
El autismo es un trastorno complejo del desarrollo se manifiesta durante los primeros tres años de vida y con una incidencia mayor en hombres que en mujeres (en proporción de 4 a 1), afectando al individuo en la habilidad de comunicarse y socializar.El autismo es definido por patrones y comportamientos establecidos, es un “desorden espectro”; que afecta de manera individual, diferente y en varios grados de severidad a quien lo padece, es decir, un mismo diagnostico se presenta en dos personas, pero actúa completamente diferente una de otra.
Sin embargo, el desarrollo de las personas con autismo con una atención oportuna consigue ser normal, generalmente durante la niñez es cuando se consiguen más resultados al proveerse de un tratamiento y educación apropiada.
Las personas con autismo responden y procesan la información en formas únicas, en algunos casos de manera agresiva y/o auto agrediéndose. Ciertos comportamientos o señales permiten detectar la existencia de problemas con el desarrollo:
Insistencia a la monotonía, resistencia a los cambios.
Dificultad para expresar necesidades, las personas con autismo usan gestos o señalan en lugar de usar las palabras.
Repite palabras o frases (ecolalia), o no tiene lenguaje.
Ríe y/o llora sin una razón aparente, muestra sufrimiento por razones no aparentes para otro.
Preferencia para estar solo, comportamiento indiferente.
Mal temperamento.
Dificultad para interactuar con otros.
No deja ser abrazado.
Poco o nulo contacto visual.
No responde a métodos de enseñanza normales.
Sostiene juegos extraños.
Gira objetos.
Muestra afecto a objetos inanimados.
Aparente insensibilidad o excesiva sensibilidad al dolor.
No siente miedo ante situaciones de peligro.
Muestra hiperactividad o pasividad extrema.
Capacidades motoras finas o gruesas desiguales: apila cubos, pero no patea una pelota.
No responde ante instrucciones, actúa como si no oyera, aunque los exámenes de audición son normales.
Adopta posturas extrañas.
1.2.3 Características psicosociales
6
En esta área encontraremos niños que no podrán desarrollar el lenguaje oral en su comprensión y expresión, y otros que si lo lograran, pero todos sin excepción manifiestan alguna deficiencia. Hay algunos niños autistas que pueden tener problemas con el volumen y timbre de su voz; características de la mayoría de las personas autistas. Otra característica es el hablar en tercera persona.
Las personas con este trastorno, presentan extrema dificultad para relacionarse con los demás, pueden actuar de manera extraña e inapropiada, se relacionan o tienden a preferir objetos que a personas y rara vez expresan emociones.
En lo que concierne a las conductas extrañas, se pueden mencionar:
No temen a los peligros reales, pero pueden tener miedos sin causa aparente.
Ejecutan movimientos repetitivos como aplaudir, mecerse, alterar, caminar de puntas, movimientos estereotipados.
Resistencia a cambios.
Evitan el contacto físico.
Otro aspecto relevante en las conductas psicosociales es el entretenimiento con objetos.
El niño autista puede pasar horas “jugando” con un mismo juguete, no da muestras de conducta lúdica, no revela postura anticipatoria alguna al ser levantado en brazos, ni se
entretiene con los juegos que realizan los niños “normales”, como las “escondidillas”. Parecen
gozar de juegos que los estimulan sensorialmente, como las cosquillas, ser lanzados al aire, el caballito, juegos que no requieren interacción.
Se dice que el niño autista carece de sonrisa social, es decir, que no sonríe ante situaciones vivenciales, sino que suelen carcajearse sin motivo obvio.
Además presenta ciertos síntomas conductuales, es físicamente inactivo, no responde a las peticiones de las personas que le son familiares, sus hábitos alimentarios son extraños, hace fuertes rabietas, a menudo sin razón aparente, se comporta agresivamente, atacando o lastimando físicamente a los demás, se causa lesiones, ya sea golpeándose la cabeza o apretándose los ojos con el pulgar, como si quisiera sacárselos.
1.2.4 Características cognitivas
Desde el modelo de Kanner, acerca de que los niños autistas tienen un coeficiente intelectual normal, con el tiempo varios investigadores han llegado a la conclusión de que existen personas con autismo que cuentan con un C.I. subnormal y normal.
El libro, del autor Swaiman K. F., manifiesta que muchos niños autistas funcionan a un nivel de mentalidad subnormal, sin embargo existen de un 25% a un 33% de niños autistas con un C.I. de rango normal.
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tiene lesión o déficit cerebral, puede adquirir conocimientos, por que contará con la capacidad para desarrollarlos.De otro modo, desde la perspectiva psicológica, se considera que según el nivel intelectual con el que niño autista cuente, logrará desarrollar habilidades cognitivas.
El niño autista cuenta con una memoria sorprendente, la cual resulta un buen elemento para el desarrollo de habilidades cognitivas.
Muchos niños autistas tienen una habilidad sorprendente para la música, las matemáticas, etc. Las puntuaciones de C.I. obtenidas en niños autistas difieren ampliamente, dependiendo del tipo de tarea examinada. Se ha probado que la mayoría de los autistas tienen bajos resultados en tareas verbales y en aquellas que requieren pensamiento abstracto o lógico.
1.2.5 El autismo y la música
A principios del 1990 varios médicos, y especialmente fisiólogos, se ocuparon del estudio biológico de la música. M. Getry y Héctor Berlioz hicieron interesantes observaciones acerca de la acción de la música sobre el pulso y la circulación. Haller, fisiólogo, describe que el redoble del tambor aumenta el flujo de la sangre que se escapa de una vena abierta. J. Dogiel publicó en Rusia trabajos que pueden considerarse científicos acerca de la influencia que ejerce la música en la circulación sanguínea. Hizo sonar tonos aislados producidos por diapasones, instrumentos de cuerda y de viento, sobre los animales y el hombre, midiendo luego la presión sanguínea y la acción cardíaca. Tanto los animales como el hombre reaccionaban a los estímulos de los sonidos con una aceleración de la actividad cardíaca y un aumento de la presión sanguínea, pero estas reacciones eran mucho más intensas en los animales; en el hombre eran muy variadas.
Como último indicio se puede decir que la importancia del tema musical reconocido, como de la repetición en música, son puntos en los cuales se ha profundizado en el aspecto psicológico.
Por lo que se refiere al autismo, los estudios han demostrado que al escuchar música tiene una influencia significativa y positiva cuando se utiliza para tratar a las personas autistas. Participar en la terapia de música permite a los autistas la oportunidad de experimentar la estimulación exterior, para que no esté en peligro, porque no se involucra el contacto humano directo.
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1.3 ASPECTOS GENERALES DE ACÚSTICA
1.3.1 Conceptos básicos de acústica
1.3.1.1 Acústica
Es la rama de la física que se encarga del estudio de la generación, propagación y recepción de ondas mecánicas que se propagan en medios elásticos.
1.3.1.2 Sonido
Es una vibración mecánica que se propaga a través de un medio elástico y que es capaz de producir una sensación auditiva (figura 1.2).
Figura 1.2 Una fuente emite ondas sonoras y estas viajan a través de un medio, son recibidas por el oído y posteriormente captadas y procesadas por el cerebro para su comprensión
El elemento generador del sonido se denomina fuente sonora (tambor, cuerda de un violín, cuerdas vocales, etc.). La generación del sonido tiene lugar cuando dicha fuente entra en vibración. Dicha vibración es transmitida a las partículas de aire adyacentes a la misma que, a su vez, la transmiten a nuevas partículas contiguas.
Las partículas no se desplazan con la perturbación, sino que simplemente oscilan alrededor de su posición de equilibrio. La manera en que la perturbación se traslada de un lugar a otro se denomina propagación de la onda sonora.
Si se considera como fuente sonora, por ejemplo, un tambor, un golpe sobre su membrana provoca una oscilación. Cuando la membrana se desplaza hacia fuera, las partículas de aire próximas a su superficie se acumulan creándose una zona de compresión, mientras que en el caso contrario, dichas partículas se separan, lo cual da lugar a una zona de enrarecimiento o dilatación.
1.3.1.2.1 Características del sonido
1.3.1.2.1.1 Amplitud
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Figura 1.3 Amplitud de una onda
1.3.1.2.1.2 Tono
Es la cualidad de los sonidos que permiten distinguir entre las diferentes frecuencias del espectro de audio (grave o agudo). El tono del sonido queda determinado por la frecuencia. Aumenta cuando se pasa de las frecuencias graves (bajas frecuencias) a las agudas (altas frecuencias).
Figura 1.4 Tono de un sonido agudo y un sonido grave
1.3.1.2.1.3 Timbre
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duración corta que se producen al principio del sonido y que no tienen relación con la fundamental.
Figura 1.5 Forma de las ondas de dos sonidos con el mismo tono pero distinto timbre
1.3.1.2.2 Propiedades del sonido
1.3.1.2.2.1 Velocidad de propagación
Una onda sonora requiere un cierto tiempo para pasar de un punto a otro de un medio elástico, es decir, lo atraviesa a una velocidad que depende de la naturaleza del medio y de la proximidad entre sus moléculas.
Esta velocidad varía ligeramente con los cambios de temperatura, un poco con la humedad e imperceptiblemente con los cambios normales de la presión atmosférica, esta es representada por la letra c.
En el aire, que es el medio por el cual normalmente se propaga la onda sonora, la velocidad a 20 °C es de 340 m/s, el aumento de la velocidad por cada grado de subida de la temperatura es aproximadamente de unos 0.54 m/s, por lo tanto, a 22 °C la velocidad del sonido será de 343 m/s
1.3.1.2.2.2 Frecuencia
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Figura 1.6 Amplitud y longitud de onda
El número de repeticiones por unidad de tiempo de una onda se le conoce como frecuencia, y se determina por la siguiente ecuación 1.1:
Dónde:
La frecuencia está relacionada con la longitud de onda y la velocidad del sonido como se muestra en la siguiente ecuación 1.2:
Dónde:
12
Figura 1.7 Ondas de alta y baja frecuencia
1.3.1.2.2.3 Periodo
Es el tiempo que tarda en efectuarse una onda completa, este es medido en segundos, como se muestra en la ecuación 1.3 (figura 1.8).
Dónde:
13
1.3.1.2.2.4 Intensidad
Es una magnitud que da idea de la cantidad de energía sonora que atraviesa una superficie determinada como consecuencia de la propagación de onda (figura 1.9).
Figura 1.9 Intensidad de un sonido
Se determina con la ecuación 1.4:
Dónde:
1.3.1.2.3 Umbral de audición
El ser humano cuenta con una amplia banda de frecuencias audibles, aunque en algunas ocasiones es posible que ciertas personas escuchen por debajo de los 20 Hz. Las frecuencias inferiores a 20 Hz se llaman infrasónicas y las superiores a 20,000 Hz ultrasónicas, dando lugar a los infrasonidos y ultrasonidos, respectivamente.
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A medida que los niveles aumentan, el oído tiende a responder de forma más homogénea en toda la banda de frecuencias audibles, hasta el punto de que cuando son muy elevados, la sonoridad asociada a tonos puros de diferente frecuencia es muy parecida.
Una vez descrito el comportamiento del oído humano desde el punto de vista de la percepción de niveles en función de la frecuencia, es conveniente establecer una comparación entre los mismos y las zonas representativas de generación sonora asociada a la voz humana y a los instrumentos musicales convencionales (figura 1.10).
Figura 1.10 Niveles audibles en función de la frecuencia junto con las zonas correspondientes a la música y a la palabra
1.3.1.2.4 Fenómenos del sonido
1.3.1.2.4.1 Reflexión
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Figura 1.11 La reflexión de las ondas de una barrera: (a) las ondas en una cubeta de ondas de una fuente puntual; (b) las ondas reflejadas parecen originarse en la imagen S’
1.3.1.2.4.2 Difracción
Cuando ondas encuentran un obstáculo, tienden a rodear el obstáculo, a esta acción se le conoce como difracción. La difracción es también evidente cuando las ondas pasan a través de una abertura estrecha y se extiende más allá de ella. Un punto importante a tener en cuenta es que el tamaño de la abertura en relación con la longitud de onda determina la cantidad de difracción (figura 1.12).
Figura 1.12 Difracción de una onda que pasa a través de la abertura
1.3.1.2.4.3 Refracción
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velocidad cambia porque el nuevo material tiene características diferentes. Al entrar en una forma oblicua (en un ángulo) en el medio, la onda transmitida se mueve en una dirección diferente de la que tiene la onda incidente, este fenómeno se denomina refracción (figura 1.13).
Figura 1.13 La refracción de las ondas: (a) las ondas de luz que pasan del aire al vidrio; (b) las ondas sonoras en la atmósfera cuando la temperatura varía con la altura; (c) sonido que viaja
contra el viento
1.3.1.2.4.4 Difusión
Es el fenómeno de incidencia de una onda sonora sobre una superficie de forma tal que la misma es reflejada en múltiples direcciones casi simultáneamente, cada una con menos energía de la que tenía originalmente. Es decir que la energía incidente se redistribuye en el espacio y en el tiempo.
Figura 1.14 Difusión de una onda sonora en una superficie
1.3.1.3 Nivel de presión sonora
En una onda sonora hay variaciones periódicas extremadamente pequeñas en la presión atmosférica para las cuales nuestros oídos responden de una manera compleja. La fluctuación de presión mínima para la cual el odio puede responder es menos que un millón (10-9) de
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amplitud de presión sonora a cerca de 2X10-5 Newton/m2 a una frecuencia de 1000 Hz. Elumbral de dolor corresponde a una amplitud de presión aproximadamente de un millón (106) de
veces mayor, pero aún menos de 1/1000 de presión atmosférica.
Por el rango amplio de estímulo de presión es conveniente medir las presiones sonoras en una escala logarítmica, llamada escala decibel (dB). Aunque la escala de decibel de hecho significa comparar dos sonidos, nosotros podemos definir la escala de decibel de nivel de sonido
comparando sonidos para un sonido de referencia con una amplitud de presión ρ0=2X10-5
Newton/m2, asignado a un nivel de presión sonora de cero decibeles. Así, nosotros definimos el
nivel de presión sonora (NPS) como:
Dónde:
P= Presión del sonido que se emite P0= Presión de referencia 1.3.2 Conceptos de acústica arquitectónica
1.3.2.1 Acondicionamiento acústico
Se puede definir el acondicionamiento acústico como el tratamiento interno de las superficies de un recinto analizando el comportamiento del sonido dentro de este.
1.3.2.1.1 Absorción
En un recinto cualquiera, la reducción de la energía asociada a las ondas sonoras, tanto en su propagación a través del aire como cuando inciden sobre sus superficies límite, es determinante en la calidad acústica final del mismo.
Básicamente, dicha reducción de energía, en orden de mayor a menor importancia, es debida a una absorción producida por:
El público y las sillas
Los materiales absorbentes y/o los absorbentes selectivos (resonadores), expresamente colocados sobre determinadas zonas a modo de revestimientos del recinto.
Todas aquellas superficies límite de las salas susceptibles de entrar en vibración (como por ejemplo, puertas, ventanas y paredes separadoras ligeras).
El aire
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1.3.2.1.2 Coeficiente de absorción
Las pérdidas de energía acústica en los materiales que se emplean para acondicionamiento acústico, se pueden caracterizar mediante el coeficiente de absorción acústica , entendiendo por tal a la relación entre la energía acústica absorbida por un material y la energía acústica incidente sobre dicho material, por unidad de superficie y que puede variar desde un 1% o 2% al 100%, para diferentes materiales, en el primer caso la reflexión es total y en segundo lo es la absorción.
El coeficiente de absorción acústica de un material depende de la naturaleza del mismo, de la frecuencia de la onda y del ángulo con el que la onda incide sobre la superficie. Ya que el coeficiente de absorción varia con la frecuencia, se suelen dar los mismos a las frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz.
El coeficiente de absorción de cualquier material varía considerablemente con el ángulo de incidencia de las ondas. Se define como coeficiente difuso de absorción acústica ; este coeficiente, definido teniendo en cuenta la gran variedad de ángulos de incidencia de las ondas distribuidas en el recinto, puede caracterizar al mismo, solo si las superficies que lo forman son suficientemente uniformes en sus propiedades físicas. Si no es así, pero ocupan áreas iguales, el coeficiente medio se expresa por:
Siendo
los coeficientes difusos de absorción acústica de cada material. Si las unidades de diferentes propiedades físicas ocupan áreas distintas, se tendrá:
Donde
son las áreas de las distintas unidades no uniformes;
son los coeficientes difusos de absorción acústica de cada material y el área total de todas las superficies internas del recinto.
Para calcular la absorción total en un recinto hacemos uso de la absorción A, la cual es la magnitud que cuantifica la energía extraída del campo acústico, cuando la onda sonora atraviesa un medio determinado, o el choque de la misma con las superficies límites del recinto. Está dada para la absorción a la frecuencia f por la siguiente ecuación.
Donde es el coeficiente de absorción sonora del material a una frecuencia f y es el área total de las superficies en m2.
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Debemos tomar en cuenta si en el interior del recinto existen personas u objetos, si es así, entonces, para encontrar la absorción debida a estos elementos tenemos que multiplicar la absorción equivalente de un objeto por el número total de objetos que hay en el recinto. Esto es:
Donde es la absorción equivalente de cada elemento y el número de elementos. Por lo tanto la absorción total será:
Siendo el coeficiente medio de absorción sonora:
1.3.2.1.3 Reverberación
Es un proceso de permanencia y disminución de la energía en un recinto, una vez que la fuente sonora ha dejado de emitir energía.
1.3.2.1.3.1 Tiempo de reverberación
El tiempo de reverberación es normalizado en segundos, para una determinada frecuencia o banda de frecuencia al intervalo de tiempo empleado por la presión sonora en un recinto para que se origine una disminución de 60 dB en el nivel de presión sonora, una vez que deja de emitir energía la fuente sonora.
La fórmula del tiempo de reverberación de Sabine de un recinto se puede dar a partir de la siguiente ecuación:
Donde 0.161 es el valor de una constante para una temperatura de 20°C, V es el volumen del recinto en m3 y A es la absorción total en m2 la cual se obtiene a partir de la siguiente ecuación:
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1 Rossing Thomas D. The Science of Sound, editorial Addison Wesley, Indianapolis 2002.Donde α es el coeficiente de absorción sonora y S es el área total de las superficies en m2.
1.3.2.1.3.2 Tiempo óptimo de reverberación
Es el que proporciona la mejor calidad del sonido en un recinto, pudiéndose determinar solo por métodos experimentales y dependiendo del uso del recinto, de sus dimensiones, de la naturaleza de la fuente sonora del tipo de obra musical y de las frecuencias sonoras.
Figura 1.15 Tiempos óptimos de reverberación para auditorios de diversos tamaños y de diversas funciones1
En la figura 1.14 se representa la variación del tiempo de reverberación con el volumen en recintos considerados con buena acústica a la frecuencia de 500 Hz.
