ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO DEL AUDITORIO 2 DE LA ESIME ZACATENCO

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”

“ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO DEL AUDITORIO 2

DE LA ESIME ZACATENCO.”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA PRESENTAN

HERNANDEZ NÓRBERTO ÓSCAR. MAGAÑA LEO DANIEL ENRIQUE. ONTIVEROS CUEVAS HECTOR FRANCISCO.

ASESOR.

ING. XUNAXI G. DE LA CRUZ CARTAS.

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ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO DEL AUDITORIO 2 DE LA ESIME ZACATENCO

DENOMINACIÓN DEL PROYECTO.

“Acondicionamiento acústico del auditorio 2 de la ESIME Zacatenco.”

OBJETIVOS DE PROYECTO.

Objetivo Fin.

Analizar los condiciones acústicas actuales del auditorio 2 de la ESIME Zacatenco, proponiendo, en caso necesario, el rediseño a fin de obtener las condiciones acústicas mínimas por la normalización vigente, procurando una inversión mínima.

Objetivos específicos.

Tener conocimientos teóricos del recinto a estudiar. Obtener una valoración acústica actual del recinto.

Realizar un análisis detallado del acondicionamiento acústico a realizar. Enlistado de materiales acústicos a utilizar en el recinto.

Enlistado de equipo de audio a utilizar en el equipo. Costo del acondicionamiento acústico del recinto. Mejorar la calidad del refuerzo sonoro del auditorio. El mejoramiento de la inteligibilidad en el auditorio. La disminución de ruido dentro y fuera del auditorio.

JUSTIFICACION.

El ingeniero en comunicaciones y electrónica con la especialidad en acústica impartida en la escuela superior de ingeniería mecánica y eléctrica de la unidad profesional Zacatenco tiene los conocimientos para poder realizar un acondicionamiento acústico, y por ello es capaz de acondicionar u optimizar un recinto propuesto en cuestión de su estudio acústico.

ENTIDAD PRESENTE.

o ESIME Zacatenco forma parte de la Unidad Profesional "Adolfo López Mateo",

[image:4.595.191.406.588.827.2]

(edificios 1, 2, 3,4 y5), Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, C.P. 07738 México D.F.,Tel.: 5729-6000 (Figura B).

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SITUACIÓN DE PROYECTO.

Ya que el proyecto no es plenamente inicial se sitúa desde la elaboración de un estudio acústico detallado de la situación del auditorio.

Idea del proyecto.

Se realizara un reconocimiento visual y metódico para evaluar las condiciones acústicas del auditorio y apartir de esas condiciones se propondrá alternativas para el mejoramiento de la acústica del auditorio en el sentido de refuerzo sonoro, acondicionamiento y aislamiento acústico.

ACTIVIDADES O PLAN DE TRABAJO.

Obtención de la justificación y objetivos del proyecto. Recolección de datos e información técnica.

Delimitación de datos técnicos. Elaboración del proyecto teórico. Estudio y análisis del auditorio.

Reconocimiento visual de auditorio.

Recolección de medidas longitudinales del auditorio.

Medición de TR60 con PAA3 y disparo en n numero de puntos en el auditorio.

Medición del ruido en el exterior del auditorio.

Obtención del TR60 con ruidos a una octava y ruido rosa. Estudio y análisis del auditorio.

Realización de diagramas acústicos y estructurales. Cotización del proyecto.

Presentación del proyecto.

COBERTURA DEL PROYECTO.

• Cobertura geográfica.

Esta orientada a toda la comunidad de estudiantes, docentes, y trabajadores de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME Zacateco) y sus alrededores.

Cobertura social.

Beneficiarios Directos: serán todos aquellos que recibirán los beneficios

inmediatos lo cual alcanzará a todo la comunidad estudiantil del Instituto Politécnico Nacional.

Beneficiarios Indirectos: será toda la comunidad que cuente con acceso al

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RESPONSABLES DEL PROYECTO.

o RESPONSABLE TECNICO.

Nombre y Apellido: Daniel Magaña Leo. Domicilio particular: Sargento Cabral N° 674. Localidad: Coronel Du Graty. C.P.: 3541. TEL: 553-312-9913.

Cargo o Función que desempeña en relación a la entidad: Ingeniero en comunicaciones y electrónica.

Nombre y Apellido: Hernández Norberto Oscar. Domicilio particular: Sargento. Cabral N° 674. Localidad: Coronel Du Graty C.P.: 3541. TEL: 553-312-9914 .

Nombre y Apellido: Ontiveros Cuervas Héctor. Domicilio particular: C. Zafiro lt 7 mz 1.

Localidad: Bo. de Xochiaca. C.P.: 56330 . TEL: 51-11-32-24.

RESULTADO E IMPACTO.

En lo Pedagógico:

Reproducción correcta de mensajes orales y visuales. Selección de información que el auditorio trasmitiría a la

comunidad estudiantil.

Incrementar el hábito por el trabajo en equipo creativo e informativo de la escuela.

En lo socio-comunitario:

Optimizar el desempeño social y comunicativo.

Convocar a otras instituciones del medio a participar del mismo auditorio.

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CONTENIDO TEMATICO

Capítulo 1 Introducción al sonido. . . . . . . 6 1.1 El sonido.

1.2 Características principales del sonido 1.2.1 Amplitud del sonido.

1.2.2 Frecuencia del sonido. 1.2.3 Periodo del sonido. 1.2.4 Longitud de onda. 1.2.5 Fase en el sonido.

1.2.6 Velocidad de propagación del sonido. 1.2.7 Propagación del sonido.

1.3 Fenómenos del sonido.

1.3.1 Reflexión y refracción del sonido. 1.3.2 Difracción del sonido.

1.3.3 Onda estacionaria. 1.3.4 Eco.

1.4 Cualidades del sonido. 1.4.1 Atenuación del sonido. 1.4.2 Reverberación del sonido. 1.4.3 Absorción del sonido.

Capítulo II Materiales Acústicos. . . . . . . 13 2.1 Materiales Acústicos.

2.2 Tipos de Materiales. 2.2.1 Materiales Porosos.

2.2.2 Materiales de grosor o de distancia. 2.2.3 Materiales o tramas para graves. 2.2.4 Materiales difusores.

2.3 Características de los materiales acústicos. 2.3.1 Coeficiente de absorción.

2.3.2 Tiempo de Reverberación.

Capítulo III Ruido e Inteligibilidad. . . . . . . 18 3.1 Ruido.

3.2 Clasificación del ruido.

3.2.1 Tipos de ruido según la intensidad. 3.2.2 Tipos de ruido según la frecuencia. 3.3 Acústica ruido y arquitectura.

3.3.1 Control de ruido en edificios. 3.3.2 Niveles de presión sonora. 3.4 Análisis acústico.

3.5 Criterios de ruido. 3.6 Factores acústicos.

3.7 Perdida de transmisión sonora. 3.8 Barreras acústicas.

3.9 Enmascaramiento.

3.10 Inteligibilidad de la palabra.

3.10.1 Inteligibilidad de la palabra en aulas. 3.10.2 Ruido e inteligibilidad.

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Capítulo IV Aislamiento, Acondicionamiento y Refuerzo Sonoro. . . 32 4.1 Aislamiento.

4.1.2 Principio de aislamiento. 4.1.3 Medida de aislamiento.

4.1.4 Cálculo del aislamiento acústico mixto. 4.2 Acondicionamiento.

4.2.2 Acústica mediante elementos físicos variables. 4.2.3 Variación de volumen y métodos.

4.2.4 Variación de la absorción adicional y métodos.

4.2.5 Ventajas e inconvenientes de la variación de volumen y absorción. 4.3 Refuerzo Sonoro.

4.3.2 Acústica básica en auditorios. 4.3.3 Sonidos directos y reverberantes. 4.3.4 Nivel sonoro en un refuerzo. 4.3.5 Ganancia acústica.

4.3.6 Potencia eléctrica.

Capítulo V Mediciones cálculos y observaciones. . . . . 44 5.1 Tipos de uso.

5.2 Materiales en utilización. 5.3 Mediciones y cálculos previos.

5.3.1 TR60.

5.3.2 Ruido exterior. 5.3.3 Ruido interior.

Capítulo VI Propuestas para la solución del Problema y cotización. . 64 6.1 Propuestas para el mejoramiento del auditorio 2 ESIME Zacatenco.

6.2 Cotización.

Conclusión. . . . . . . . 68

Anexos. . . . . . . . 69

Referencias. . . . . . . . 78

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CAPÍTULO 1

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1.1 El sonido.

Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio que haga de soporte de la perturbación. Los conceptos generales sobre ondas sirven para describir el sonido, pero, inversamente, los fenómenos sonoros permiten comprender mejor algunas de las características del comportamiento ondulatorio.

1.2 Características del sonido.

1.2.1 Amplitud del sonido.

En acústica la amplitud es el valor máximo de la sobre presión asociada a la propagación de una onda sonora.

En sonido, normalmente, la amplitud viene definida en decibelios SPL (dBSPL):

Los decibelios representan la relación entre dos señales y se basa en un logaritmo de base 10 del cociente entre dos números. Las siglas SPL hacen referencia a la presión sonora (Sound Pressure Level).

1.2.2 Frecuencia del sonido.

Frecuencia, es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo. Para calcular la frecuencia de un evento, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido.

Según el Sistema Internacional, el resultado se mide en hertz (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hertz es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo. Un método para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:

Donde T es el periodo de la señal.

1.2.3 Periodo del sonido.

El período del sonido es el tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la oscilación.

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1.2.4 Longitud de onda.

La longitud de una onda describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda.

La letra griega "_λ" (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda.

La longitud de ondas de las ondas de sonido, en el rango que los seres humanos pueden escuchar, oscilan entre menos de 0.0254m (una pulgada), hasta aproximadamente 17 metros (669.29 pulgadas).

1.2.5 Fase en el sonido.

Fase es una medida de la diferencia de tiempo entre dos ondas senoidales. Aunque la fase es una diferencia verdadera de tiempo, siempre se mide en términos de ángulo, en grados o radianes. Eso es una normalización del tiempo que requiere un ciclo de la onda sin considerar su verdadero periodo de tiempo.

1.2.6 Velocidad de propagación sonido.

La velocidad de propagación sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras, un tipo de ondas mecánicas longitudinales producido por variaciones de presión del medio. Estas variaciones de presión (captadas por el oído humano) producen en el cerebro la percepción del sonido.

La velocidad de propagación de las ondas sonoras (que son mecánicas) es, aproximadamente, de 340 m/s en el aire.

La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras, y a los cambios de temperatura del medio.

1.2.7 Propagación del sonido.

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[image:13.595.87.516.113.307.2]

Figura 1.1 Características del sonido.

1.3 Fenómenos del sonido.

1.3.1 Reflexión y refracción del sonido.

Como se ve en la figura 1.2 cuando una onda incide sobre la superficie de separación entre dos medios diferentes, una parte de su energía se transmite al segundo medio en forma de una onda transmitida de características similares al incidente, mientras que otra parte de la energía incidente rebota en dicha superficie y se propaga hacia atrás, al primer medio, para constituir una onda reflejada. Este fenómeno de reflexión y transmisión de perturbaciones oscilatorias es común en las ondas mecánicas como el sonido.

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ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO DEL AUDITORIO 2 DE LA ESIME ZACATENCO Figura 1.2 Reflexión y Refracción del sonido

Una onda que llega a la frontera entre dos medios en parte se refleja al primer medio y en parte se transmite al segundo (normalmente refractada, con otra dirección de propagación).

1.3.2 Difracción del sonido.

Las ondas son capaces de traspasar orificios y bordear obstáculos interpuestos en su camino. Esta propiedad característica del comportamiento ondulatorio puede ser explicada como consecuencia del principio de Huygens y del fenómeno de interferencias.

Así, cuando una fuente de ondas alcanza una placa con un orificio o rendija central, cada punto de la porción del frente de ondas limitado por la rendija se convierte en foco emisor de ondas secundarias todas de idéntica frecuencia. Los focos secundarios que corresponden a los extremos de la abertura generan ondas que son las responsables de que el haz se abra tras la rendija y bordee sus esquinas.

En los puntos intermedios se producen superposiciones de las ondas secundarias que dan lugar a zonas de intensidad máxima y de intensidad mínima típicas de los fenómenos de interferencias.

[image:14.595.117.536.431.582.2]

Para que se aprecie bien este fenómeno el tamaño del obstáculo no debe ser muy superior a la longitud de onda como lo demuestra la figura 1.3.

Figura 1.3 Difracción según el tamaña de onda.

1.3.3 Onda estacionarias.

Hasta ahora hemos hablado de ondas propagándose en un medio, es decir ondas viajeras.

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Las ondas estacionarias son relevantes en el funcionamiento de los instrumentos musicales (las cuerdas, las columnas de aire encerradas en un tubo), pero también en las resonancias modales (los modos de resonancia) de las habitaciones.

Figura 1.4 Ejemplificación de Onda Estacionaria.

1.3.4 ECO

Una manifestación común del fenómeno de la reflexión de ondas es el eco, producido por el rebote de las ondas sonoras contra la superficie de separación entre el aire y otro medio (por ejemplo, una pared de roca como se muestra en la figura 1.5). Este fenómeno de reflexión se utiliza con fines prácticos, usado en el sonar por los submarinos y otras embarcaciones para localizar obstáculos: la nave emite una secuencia de ultrasonidos y recoge sus reflexiones (ecos) en los distintos objetos que pueda encontrar, ya sea el fondo marino, otra embarcación, etcétera.

Figura 1.5 Fenómeno del eco.

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1.4 Cualidades del sonido

1.4.1 Atenuación del sonido

Es la reducción de nivel de una señal, cuando pasa a través de un elemento de un circuito, o la reducción en nivel de la energía de vibración, cuando pasa a través de una estructura. La atenuación se mide en Decibles, pero también se puede medir en porcentajes. Por lo general, la atenuación depende de la frecuencia como

podemos ver en la figura 1.6, eso es la cantidad de atenuación varía en función de la frecuencia. La atenuación de la energía de vibración en estructuras mecánicas generalmente se aumenta si la frecuencia sube, pero puede ser una función muy compleja de la frecuencia.

Figura 1.6 Atenuación en función de la frecuencia.

1.4.2 Reverberación.

Se define como la persistencia del sonido tras la extinción de la fuente sonora debido a las múltiples ondas reflejadas que continúan llegando al oído. Es la continua vuelta del sonido causada por efectos de acústica ambiental.

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Figura 1.7 recubrimiento de paredes Figura 1.8 Ejemplo grafica de reverberación

Tiempos de reverberación óptimos para diferentes usos de los locales (medidos en segundos):

Locutorio de radio de 0.2 a 0.4. Sala para la voz de 0.7 a 1.0. Cine de 1.0 a 1.2.

Teatro de 0.9.

Teatro de Ópera de 1.2 a 1.5.

Sala de conciertos de cámara de 1.3 a 1.7. Sala para música barroca y clásica de 1.6 a 1.8 . Sala de conciertos de música sinfónica de 1.8 a 2.0.

Iglesia o Catedral de 2.0 a 4.0 como óptimo pero llegando hasta 8 segundos en ciertas catedrales.

1.4.3 Absorción del sonido

La propagación del sonido no se realiza nunca sin pérdidas, sino que está supeditada siempre a una mayor o menor amortiguación; es decir, la presión o la velocidad disminuyen al aumentar la distancia al foco sonoro. Parte de la energía se convierte en calor cuando viaja a través del medio (hablaré del aire por ser el más habitual). Existen diferentes causas que dependen de la humedad relativa del medio, la frecuencia y, en menor medida, la temperatura.

Los sonidos de alta frecuencia son amortiguados en mayor medida que los de baja frecuencia. En este gráfico podemos ver cómo influye la humedad relativa en la amortiguación, para diferentes frecuencias. El máximo de amortiguación se obtiene para un aire muy seco.

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CAPÍTULO 2

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2.1 Materiales acústicos.

En general, se puede decir que hay dos formas de deshacerse de las reflexiones indeseadas en un recinto:

La primera de ellas es la absorción, mediante la cual se usan materiales que reducen la energía de las reflexiones, haciéndolas menos dañinas.

El segundo método es la difusión, consiste en “romper” las ondas para que se reflejen en distintas direcciones y evitar así focalizaciones de sonido.

Cada uno de ellos resuelve problemas específicos, y generalmente son usados en combinación para lograr un campo sonoro homogéneo.

2.2 Tipos de materiales acústicos.

2.2.1 Materiales porosos.

Las altas y medias frecuencias son tratadas con este tipo de elementos. También denominados absorbente fraccional, en ellos las ondas penetran en los orificios y el roce de las partículas de aire contra las paredes internas del material provoca una reducción en su movimiento, transformando la energía acústica en calor.

Alfombras, moquetas, cortinas, tapices, sonex... todos estos son materiales porosos que absorben las altas frecuencias, y su presencia no debe ser obviada. Un ejemplo claro se da en situaciones de directo, en las que es habitual una corrección de los agudos durante la actuación, para compensar el efecto de absorción de la ropa de los espectadores.

Los materiales acústicos profesionales suelen construirse a partir de espumas con esqueleto rígido como se muestra en la figura 2.1. Los poros de la espuma provocan la absorción por fricción, y el hecho de contar con un esqueleto rígido aumenta este efecto: cuanto menor es el movimiento de las partículas del material mayor es el movimiento relativo del aire contra ellas, y por tanto mayor es la absorción. Sin embargo, este tipo de materiales tienen poco o ningún efecto en las frecuencias más bajas. Para longitudes de onda elevadas los pequeños poros son virtualmente “invisibles”, y las ondas se reflejan como si incidieran sobre una pared lisa.

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[image:20.595.141.482.442.587.2]

Figura 2.1 Material acústico poroso sonex.

2.2.2 Materiales de Grosor y de distancia.

El grosor del material y la distancia entre éste y la pared en que se monta afectan a su capacidad de absorción. En las paredes del recinto existen máximos de presión. Esto quiere decir que en esos mismos puntos se produce un mínimo en la velocidad de las partículas de aire, ya que en el momento en que éstas alcanzan la máxima excursión desde su punto de partida, su velocidad es cero para iniciar el camino de vuelta.

Por tanto, si el material se sitúa a una distancia de la pared de un cuarto de la longitud de onda (l/4), estará ubicado en el punto donde mayor es la velocidad de las partículas, aumentando el rozamiento y con ello la absorción.

Fig. 2.2: Representación gráfica de la presión y de la velocidad.

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Fig. 2.3: Influencia del ancho del material.

En resumen, el ancho de banda y capacidad de absorción de los materiales porosos aumenta si se deja un espacio de aire entre el material y la pared, también cuanto más ancho es dicho material.

2.2.3 Materiales o trampas para graves.

Este es el nombre con que se conoce a los dispositivos encargados de lidiar con las bajas frecuencias. Estas ondas son grandes, con mucha energía, y por tanto son las más difíciles de combatir.

En función del método de absorción se puede hablar de trampas activas y trampas pasivas. Las primeras basan su funcionamiento en lograr que ciertos elementos (generalmente paneles rígidos y flexibles) entren en resonancia al incidir sobre ellos la onda sonora, transformando la energía acústica en movimiento como se muestra en la figura 2.4.

Las segundas suelen estar construidas con espumas muy densas que actúan debido al tamaño de la propia trampa y su ubicación (generalmente en las esquinas), impidiendo que las ondas crezcan en ellas y, por tanto, amortiguando su energía como se muestra en la figura 2.5.

El ancho de banda de las trampas activas suele ser más estrecho que el de las pasivas, aunque puede ser ampliado mediante la colocación de material absorbente en su interior.

En general, las trampas activas funcionan mejor a la hora de tratar resonancias específicas, ya que su absorción es mayor y centrada en determinadas frecuencias. Por ello su diseño y colocación debe hacerse con cuidado, pues un error puede hacer que la trampa no funcione o, peor aún, que lo haga en las frecuencias equivocadas.

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Figura 2.4 Trampa activa. Figura 2.5 Trampa Pasivas.

2.2.4 Materiales Difusores.

En cuanto al segundo método de combatir las reflexiones indeseadas, la difusión, su objetivo consiste en prevenir las focalizaciones de sonido, dispersando los rayos sonoros en múltiples direcciones.

Para ello, los difusores suelen contar con formas geométricas de variados tamaños y disposiciones, para lograr que la onda se refleje de manera distinta en cada una de ellas y obtener así un campo sonoro más homogéneo. Cuanta más variación de tamaños haya en el difusor mayor será el rango de frecuencias para el que es efectivo.

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En la figura 2.6 se muestra el difusor Skyline del fabricante RPG, y la figura 2.7 se corresponde con el Space Array de Auralex. En ambos casos se puede apreciar la variación de tamaños y profundidades de las formas geométricas que conforman estos difusores.

De manera parecida, una estantería con libros de diferentes tamaños o distintos elementos decorativos colocados en una pared pueden funcionar como difusores improvisados.

2.3 Características de los materiales acústicos.

2.3.1 Coeficiente de absorción.

Coeficiente de absorción acústica de un material depende de la naturaleza del mismo, de la frecuencia de la onda sonora y del ángulo con que incide la onda sobre la superficie. Como el coeficiente de absorción varía con la frecuencia, se suelen dar los mismos a las frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000Hz (según Norma UNE 74041-80 Medida de Coeficientes de Absorción en Cámara Reverberante, equivalente a la ISO 354-1963).

Material Octava de Frecuencias

125Hz. 250Hz. 500Hz 1000Hz. 2000Hz. 4000Hz. Butaca 0.1 0.15 0.32 0.42 0.55 0.55 Madera ¼ 0.05 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 Fieltro 0.04 0.05 0.11 0.18 0.30 0.35 Ladrillo visto 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05 Paneles de madera 0,10 0,11 0,10 0,08 0,08 0,11

Alfombra sobre

[image:23.595.92.506.364.518.2]

cemento 0,04 0,04 0,08 0,12 0,03 0,10 Loseta 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 Plafón de yeso. 0.29 0.1 0.05 0.04 0.07 0.09

Tabla 2.1 Coeficientes de absorción de diferentes materiales.

2.3.2 Tiempo de reverberación.

El tiempo de reverberación es aquel en el que la presión acústica se reduce a la milésima parte de su presión inicial, una vez que ha cesado la fuente sonora, o sea, lo que tarda en decaer el sonido 60dB.

Para predecir tiempos de reverberación en salas con gran variedad de materiales distintos (coeficientes de absorción muy variados), se ha comprobado experimentalmente que la ecuación más adecuada es la de Millington-Sette:

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CAPÍTULO 3

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3.1 Ruido.

No existe una definición inequívoca de ruido. De forma amplia, podemos definir como ruido cualquier sonido no deseado que puede interferir la recepción de un sonido.

Así, el ruido acústico es aquel ruido (entendido como sonido molesto) producido por la mezcla de ondas sonoras de distintas frecuencias y distintas amplitudes. La mezcla se produce a diferentes niveles ya que se conjugan tanto las frecuencias fundamentales como los armónicos que las acompañan.

Todas estas definiciones, aun cuando puedan resultar más científicas y rigurosas, vienen a resumirse en el concepto amplio y subjetivo que supone el ruido como un sonido molesto o no deseado. Es este el criterio más generalizado y dentro del cual se sumen el resto de las definiciones. Así se ha definido también como un "Sonido excesivo, intempestivo o de forma más precisa, como todo sonido susceptible de producir efectos fisiológicos o psicológicos sobre una persona o grupo de personas".

3.2 Clasificación de ruido.

Se pueden hacer dos clasificaciones diferentes de ruido acústico, las mismas se podrían hacer con cualquier otro ruido:

o En función de la intensidad en conjunción con el periodo. o En función de la frecuencia.

3.2.1 Tipos de Ruidos según la intensidad y el periodo.

o Ruido continúo o constante.

El ruido continúo o constante es aquel ruido cuya intensidad permanece constante o presenta pequeñas variaciones (menores a 5 dB) a lo largo del tiempo. Una cosa bastante importante es que el ruido es homogéneo y superficial es un sinónimo a sonido.

o Ruido fluctuante.

El ruido fluctuante es aquel ruido cuya intensidad varía a lo largo del tiempo. Las variaciones pueden ser periódicas o aleatorias.

o Ruido impulsivo.

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3.2.2 Tipos de Ruidos según la frecuencia.

Se distinguen tres tipos de ruido dependiendo de su frecuencia:

• Ruido blanco.

• Ruido rosa.

• Ruido marrón.

Existen fuentes de ruido artificiales o generadores de ruido que emiten ruido blanco o rosa. Estos generadores de ruido son utilizados en acústica para realizar ciertas mediciones como aislamiento acústico, insonorización, reverberación, etc.

o Ruido Blanco.

Fonéticamente: - Shshshshsh - (como suenan las interferencias televisivas). El ruido blanco, denominado así por asociación con la luz blanca, se caracteriza por su distribución uniforme en el espectro audible (20 Hz a de 20 kHz). Es decir, es un ruido cuya respuesta en frecuencia es plana, lo que significa que su intensidad (amplitud de sonido) es constante para todas las frecuencias.

o Ruido rosa o rosado.

Fonéticamente: - Fsfsfsfsfsfs - (como suenan las interferencias radiofónicas). La respuesta en frecuencia del ruido rosa no es plana, su intensidad decae 3 decibelios por octava.

El ruido rosa que emiten los generadores de ruido se utiliza con filtros de 1/3 de banda de octava para medir la acústica de salas. Se elige 1/3 de octava para el filtro porque es apartir de ahí cuando el oído es capaz de detectar irregularidades en la respuesta en frecuencia).

o Ruido marrón.

Fonéticamente: - Jfjfjfjfjfjfjfjfjf - (como cuando se fríe un huevo).

No es un ruido muy común pero existente en la naturaleza. El ruido marrón compuesto principalmente por ondas graves y medias.

3.3 Acústica, Ruido y Arquitectura.

La acústica es la ciencia del sonido. Tiene con el habla y el oído relación en común, incluso estudia y analiza el comportamiento del sonido edificios y el ruido en nuestro entorno.

El campo de la acústica, al ser tan diverso, ofrece muchos temas diferentes. Entre ellos se encuentra, la acústica arquitectónica.

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Cualquier persona comprende la importancia de un buen diseño en salas de concierto, estudios de grabación y auditorios. Pero la gente pasa la mayor parte de su tiempo en el hogar, la oficina, las fábricas o el salón de clases, donde muy poca ó ninguna atención se ha dado al ambiente acústico.

Otro problema muy relacionado con el ruido son las vibraciones. En las edificaciones, la instalación de equipos y máquinas, debe ser de tal manera que su operación sea “suave”, sin vibración nociva.

Los sonidos desagradables son comúnmente causados por vibración, cuando uno busca controlar el ruido en su fuente, normalmente el problema se reduce a eliminar o modificar la vibración.

Resolver un problema de ruido, requiere un entendimiento de la fuente de ruido, la ruta de propagación del sonido y el receptor (normalmente una persona o un grupo de personas). Generalmente lo primero que se hace para controlar el ruido es intentarlo en la fuente, sin embargo con frecuencia el control de la ruta o camino que sigue el sonido y la protección del receptor son las soluciones.

3.3.1 Control de ruido en edificios.

El ruido ha recibido el reconocimiento de ser uno de los problemas más críticos de contaminación ambiental de nuestro siglo. Al igual que la contaminación del aire y del agua, la contaminación por ruido se incrementa con la densidad de población. En nuestras áreas urbanas, es un serio problema que afecta nuestra calidad de vida, nos quita el sueño e interfiere con la comunicación, además de que la pérdida del oído por ruido es un problema importante de salud.

El objetivo fundamental del control de ruido es proveer al ser humano de un ambiente acústico aceptable, interior y exterior, de tal manera que la intensidad y el carácter de todos los sonidos en o alrededor de algún espacio, sea compatible con el

uso específico de cada uno.

Contar con un ambiente sin ruido, es una de las más valiosas cualidades que un espacio pueda poseer. Aquel espacio que no tiene un control de ruido adecuado, genera frecuentemente experiencias desagradables, por ejemplo: Los niveles altos de ruido en los centros de trabajo son distractores e irritantes y posiblemente desemboquen en un ausentismo mayor al normal y una disminución en la productividad. Una inadecuada privacidad acústica es común en los espacios de oficina. Como estos casos, están también las escuelas, las iglesias, los gimnasios, las albercas, etc. como se muestra en la figura 3.1.

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[image:28.595.122.472.101.300.2]

Figura 3.1 Control de ruido en edificaciones y recintos.

3.3.2 Niveles de Presión Sonora.

La presión de aire se mide en unidades llamadas Pascales (Pa). La magnitud de la presión atmosférica es de cerca de 100 kPa (kiloPascales). La presión del sonido es una medida de la fluctuación de la presión del aire por encima y por debajo de la presión atmosférica normal. A mayor fluctuación, mayor intensidad en el sonido.

Las variaciones de presión en una onda de sonido individual son mucho menores que la presión atmosférica estática, pero el rango es muy grande. El umbral de audición corresponde a una variación de presión de 20 µPa (microPascales).

El umbral de dolor en el oído corresponde a variaciones de presión de cerca de 200 Pa, es decir diez millones de veces el umbral de audición. Esto influye directamente en la escala de magnitudes, la cual de expresarse linealmente sería enorme, por ello se utiliza una escala logarítmica llamada de decibeles (dB).

Los instrumentos para medir la presión sonora son los sonómetros, conocidos también como decibelímetros. En términos generales, estos instrumentos de medición perciben la presión sonora por medio de un micrófono, la convierten en señal eléctrica para posteriormente, a la salida, determinar un nivel de presión sonora en dB.

Además de los sonómetros, las mediciones acústicas requieren de equipos periféricos como son filtros, grabadoras, amplificadores, generadores de ruido,

analizadores de espectro, etc.

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[image:29.595.174.420.102.413.2]

Casos de Niveles de Sonidos dB Tictac de reloj 20 Jardín tranquilo 30 Hogar tranquilo 42 Calle residencial 48 Oficina privada 50 Oficina general 53 Gran oficina general 60 Conversación normal a 90 cm. 62 Tráfico citadino a 6m 70 Industria ligera 70 Conversación a gritos a 90cm 78 Máquinas registradoras a 90cm 80 Cuarto teletipos de periódico 80 Tráfico citadino crítico a 3m 90 Segadora de motor a 3m 105 Banda de música rock 113 Sirena de 50 hp a 30m 138

Tabla de niveles de sonido 3.1

Es muy importante tomar en cuenta que los niveles de presión de sonido no pueden sumarse en forma lineal como ocurre con los metros o los kilogramos. La combinación de dos ruidos con niveles de 60 dB no da un nivel de presión de sonido de 120 dB, sino de 63 dB.

Esto quiere decir que cada vez que se combinan dos sonidos de igual presión sonora, el aumento solo será de 3 dB. Para facilitar este tipo de cálculos, existen métodos gráficos y matemáticos para determinar tanto las adiciones como las sustracciones.

3.4 Análisis acústico

La mayoría de los sonidos (habla, música y ruido), contienen una multitud de frecuencias: componentes bajas, medias y altas. Por tal motivo los problemas acústicos son examinados a través de cierto intervalo de frecuencias audibles, llamado análisis espectral. A este espectro se le denomina “espectro de bandas de octavas”, que al igual que en música, está formada por bandas que difieren entre si por un factor de dos. Para mediciones de mayor precisión, este espectro se divide en “tercios de octava”, es decir, las bandas de octava se dividen por tres.

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La respuesta del micrófono de un sonómetro puede ser alterada por medio de un filtro de compensación de nivel A, de tal manera que represente lo más cercano posible la respuesta del oído humano. Los niveles de presión sonora resultantes en este caso se expresan como un número seguido del símbolo dBA. De esta manera se consigue obtener un número que evalúa de manera global todo un espectro de frecuencias acústicas, aunque debemos tomar en cuenta que niveles idénticos en dBA, pueden tener espectros muy distintos entre sí y pueden evocar respuestas diferentes.

El oído humano no es igualmente sensible a todas las frecuencias. Sonidos del mismo nivel pero con frecuencias diferentes no se perciben igualmente. Un sonido en 3 kHz en un nivel de 54 dB, por ejemplo, sonará tan intenso como un sonido de 50 Hz en un nivel de 79 dB.

3.5 Criterio de Ruido.

Otro método para describir el ruido en los edificios, es el uso de un conjunto de curvas en la banda de octavas, conocidas como curvas de Criterio de Ruido o Curvas NC, PNC ó NR. Estas clasificaciones son muy utilizadas para especificar los niveles de presión sonora máximos en los recintos. Estos criterios proveen un modo particularmente específico de clasificación de los niveles de ruido e inclusive de un espectro del comportamiento de un recinto. En este tipo de gráficos por ejemplo en el tipo NR, se dibuja el espectro en cuestión sobre el gráfico de curvas y el punto donde se toca la curva más alta corresponde al criterio NR.

Cuando el espectro queda entre las curvas de las gráficas, se realizan estimaciones. Nuevamente es muy importante tomar en cuenta que dos espectros pueden tener el mismo valor NR pero formas espectrales diferentes.

Ediciones recientes del manual de ASHRAE19 incluyen una clasificación tipo RC criterios de habitación (Room Criteria), la cual está intentando representar espectros balanceados y neutrales. Esta clasificación, realizada para reemplazar las curvas tradicionales (NC, PNC, NR), comienza a ser usada con mayor frecuencia en los EUA.

3.6 Factores acústicos.

Para la implementación del control de ruido en los edificios, se requiere conocer el comportamiento de diversos productos, materiales y sistemas acústicos que ayudarán en el proceso de diseño. Así mismo es posible que sea necesario efectuar diversos procedimientos de medición y prueba para determinar el comportamiento efectivo de dichos elementos ó si los resultados son realmente los esperados.

Para el caso de las mediciones que se lleven a cabo, éstas se analizarán dentro del espectro de bandas de 1/3 de octavas desde los 100 Hz hasta los 4000 Hz, siendo en ocasiones necesario bajar hasta los 31 Hz y subir hasta los 15000 Hz.

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3.7 Pérdida de Transmisión Sonora.

Este concepto está relacionado directamente con el aislamiento acústico. Cuando las ondas de sonido alcanzan una cara de un elemento (muro o división), la presión sonora genera vibraciones que son transferidas al elemento, donde toda o parte de esta energía de vibración, dependiendo del tipo de construcción y los materiales, se transmitirá a la cara opuesta donde se reradiará como sonido.

La diferencia que existe entre la potencia sonora incidente sobre la cara que recibe en el recinto fuente y la reradiada al segundo recinto o recinto receptor, en decibeles, se llama pérdida de transmisión sonora TL (Transmission loss). En tanto la pérdida de transmisión sonora sea mayor en dB, menor será la cantidad de energía sonora que pasa a través del elemento.

La pérdida de transmisión sonora de un elemento aumenta generalmente con la frecuencia del sonido incidente y también varía con la dirección de las ondas del sonido. La diferencia en el promedio del nivel de presión sonora entre dos recintos se llama reducción de ruido.

El nivel en el recinto receptor está determinado en parte por el área del elemento y su absorción total. Después de aislar estos dos factores, la reducción de ruido es pérdida de transmisión sonora, la cual es una propiedad del elemento independientemente de su tamaño y de las propiedades de los recintos.

Al igual que en las mediciones acústicas, para muchos es conveniente contar con una clasificación de un solo número que describa el comportamiento aparente de un elemento, en cuanto a la pérdida de transmisión sonora. Ese número se llama clase de transmisión sonora STC (Sound Transmission Class), donde a mayor valor, mejor será el comportamiento del elemento. Este sistema de medición funciona a partir de una curva patrón que se compara con el espectro del ruido y dependiendo de su posición dentro del espectro, siguiendo un procedimiento específico, se obtiene el valor al cruzar con la banda de 500 Hz.

Esta clasificación se encuentra también generalmente en la literatura y catálogos de los materiales provenientes de Norteamérica y otros países, como un indicador de su eficiencia en aislamiento acústico.

Cuando tenemos ruido proveniente de impactos, también existe una clasificación de un solo número para ello, en lo que se refiere a la transmisión de impactos a través de los pisos, llamada clase de aislamiento de impacto IIC (Impact Insulation Class), que se trata igualmente de una comparación del espectro, en este caso de ruido de impacto, con una curva patrón.

3.8 Barreras acústicas.

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La instalación de materiales acústicos en un recinto, tiene los siguientes beneficios:

• Reduce el tiempo de reverberación. • Reduce el nivel total de ruido.

• Tiende a localizar el ruido hacia la región de su origen.

En el control de ruido de un espacio determinado, los siguientes elementos contribuyen a la absorción sonora:

• Los tratamientos superficiales de muros, pisos y plafones.

• El contenido de los recintos, tales como la audiencia, cortinas o telas, asientos

tapizados y alfombras. • El aire del espacio.

Las consideraciones que deciden que tanto material utilizar y donde utilizarlo para una mayor efectividad son:

• La forma del recinto.

• Que tanta absorción existe ya en el cuarto. • Dónde está localizada esa absorción.

En el uso de materiales absorbentes, en muchos casos se requiere de grandes espesores de material o de muchos pasos para que la energía sonora pueda ser reducida significativamente. De aquí que es importante comprender la diferencia entre absorción sonora y pérdida de transmisión sonora, para poder evaluar y optar por uno

o por otro método de control.

Los materiales que impiden o dificultan el paso del sonido son materiales generalmente sólidos, pesados y sin porosidades. Por ejemplo, un buen material de absorción es una lana de fibra de vidrio de 15 mm de espesor, una buena barrera acústica es un muro de concreto de 150 mm de espesor.

La transmisión sonora a través de divisiones rígidas, como el tabique y el concreto, se logra principalmente por las vibraciones forzadas de la pared, esto es que la pared entera es obligada a vibrar por las pulsaciones de la presión de las ondas sonoras contra ella. La estructura vibrante se convierte así en una fuente secundaria de sonido y radia energía acústica al espacio del lado opuesto. Entre más masiva sea la pared, mayor será la dificultad de que las ondas sonoras la pongan a vibrar y radiar energía sonora.

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3.9 Enmascaramiento.

El enmascaramiento cae dentro de los estudios psicoacústicos que buscan determinar de qué manera la presencia de un sonido, que afecta la percepción de otro sonido.

Hablamos de enmascaramiento cuando un sonido impide la percepción de otro sonido, es decir, lo enmascara. Se produce una modificación (desplazamiento) del umbral de audibilidad en el sujeto.

Enmascaramiento se produce, por ejemplo, cuando dos personas están conversando y el sonido del tráfico impide que una escuche total o parcialmente lo que está diciendo la otra. También puede darse en un conjunto musical, cuando la dinámica de un instrumento (o la suma de varios) impide percibir los sonidos que está produciendo otro instrumento musical.

Si se aumenta de manera constante el nivel de un ruido (enmascarador) se podrá percibir también una transición continua entre un sonido de prueba audible y uno enmascarado. Esto quiere decir que existe también un enmascaramiento parcial, en el cual el nivel de percepción del sonido de prueba disminuye, pero no desaparece.

[image:33.595.123.475.466.660.2]

Existen dos tipos básicos de enmascaramiento: el enmascaramiento simultáneo y el no simultáneo. En el simultáneo el sonido de prueba y el enmascarador coinciden temporalmente. En el caso del enmascaramiento no simultáneo, el sonido de prueba puede ser anterior (pre-enmascaramiento) o posterior (post-enmascaramiento) al enmascarador. También puede suceder que el sonido de prueba continúe después de haberse apagado el enmascarador. También en ese caso recibe el nombre de post-enmascaramiento como lo podemos observar en la grafica de la figura 3.2.

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3.10 Inteligibilidad de la palabra.

El lenguaje humano requiere el uso de un sistema de comunicación que permita un intercambio de información confiable y sin distorsiones entre individuos y grupos. Un sistema de comunicación está formado por elementos que interactúan entre sí: emisor, mensaje, código, canal, contexto y receptor. En el caso que nos ocupa el emisor es el hablante; el mensaje es la idea a transmitir; el código son las emisiones acústicas correspondientes a la lengua hablada; el canal es el medio por el que se transmite el código (el aire, una línea telefónica, etc.) el contexto es una serie de elementos subjetivos u objetivos que afectan al proceso de comunicación, por ejemplo la atención, el interés, las distorsiones y el ruido mismo

.

3.10.1 Inteligibilidad de la palabra en las aulas.

Para la realización del proceso de enseñanza en condiciones idóneas, este deberá tener lugar en aulas con una buena inteligibilidad de la palabra.

Entre otras exigencias, las condiciones acústicas deben ser prioritarias para que el mensaje del profesor llegue de forma clara a cada uno de los alumnos y a la inversa.

La transmisión del mensaje oral puede estar afectada por dos factores acústicos: el ruido de fondo y las reflexiones sonoras en los parámetros interiores del aula, estos dos factores negativos disminuyen la inteligibilidad de la palabra.

Para obtener un porcentaje de inteligibilidad optimo en el aula, se debe controlar el nivel de ruido en su interior, y debe existir un tiempo de reverberación adecuado para una buena transmisión de la palabra.

Los niveles de ruido recomendados en el interior de un recinto docente no deberían superar los siguientes valores mostrados en la Tabla 3.2, en función de la utilización del mismo.

Recinto Niveles Sonoros en dBA

Aula 40

[image:34.595.138.453.516.605.2]

Sala de uso general 50 Sala silenciosa, sala de maternal 35 Tabla 3.2 Niveles de Ruido recomendados.

3.10.2 Ruido e inteligibilidad.

El ruido afecta de tres maneras la percepción de la palabra hablada: por

alteración del espectro, por enmascaramiento y por confusión de patrones temporales.

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El fenómeno de enmascaramiento consiste en que si junto a un sonido se presenta otro de intensidad bastante mayor (por ejemplo 20 ó 30 dB mayor), el primero se vuelve completamente imperceptible. En condiciones normales esta limitación del oído es útil, ya que permite liberar al individuo de una gran cantidad de información irrelevante que lo distraería del mensaje original, por ejemplo, el ruido de un insecto, conversación lejana, etc. Pero cuando los sonidos enmascarados son los correspondientes a la palabra hablada, el resultado puede ser la pérdida de inteligibilidad.

El enmascaramiento puede ser total o parcial. En el primer caso se enmascararía toda la emisión vocal, como sucede al intentar hablar en tono normal dentro de una fábrica ruidosa. En el segundo caso, se enmascaran las diferencias de los sonidos más débiles o sutiles que permiten distinguir una consonante de otra. Este enmascaramiento parcial también afecta a la inteligibilidad ya que los sonidos perdidos suelen ser portadores de la mayor parte de la información. Por ejemplo, la confusión de la “s” por una “j” en la palabra “casa” la transforma en “caja” cambiando completamente el sentido.

Por último, cuando un ruido intermitente como puede ser el de golpes o impactos inclusive débiles se superpone a una emisión vocal, algunas consonantes de similar perfil temporal, como la “c” y la “t”, pueden confundirse.

3.10.3 Medida de la inteligibilidad.

La inteligibilidad se mide a través del índice de articulación, que indica el porcentaje de aciertos en la comprensión de una cantidad de emisiones vocales. Hay tres tipos de índices: el índice de articulación silábico, en el que se hace escuchar al sujeto cierta cantidad de sílabas sueltas sin sentido, el índice de articulación de palabras, para el cual se utilizan palabras en general de dos sílabas, y el índice de articulación de frases, que utiliza frases completas.

En todos los casos las emisiones son fonéticamente balanceadas, es decir, los fonemas aparecen en la misma proporción que en el habla normal.

Se observa que a partir de 35 a 40 dBA de ruido ambiente, los índices de articulación empiezan a disminuir. También se observa que el índice silábico es menor que el de palabras y éste que el de frases. Es decir, en una condición dada, se entienden más las frases completas que las palabras o las sílabas sueltas. Esto se debe a que la variedad de sílabas sueltas es mucho mayor que la de palabras o frases. Virtualmente cualquier combinación de consonantes y vocales da una sílaba válida, pero no cualquier combinación de sílabas es una palabra válida.

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En estos esquemas y graficas podemos ver y verificar que la intangibilidad de la palabra es una cosa muy importante para el acondicionamiento acústico de un recinto como un auditorio por que si no se realiza bien la difusión del sonido o del habla el espectador no entenderá bien lo que se esta hablando por ciertos fenómenos ocurren también es importante mencionar que esto también depende de tres factores que son la reverberación, el nivel entre el sonido directo y el difuso y la relación entre el nivel de la señal al ruido ambiental en el recinto.

3.11. Fonemas, fonología y fonética.

El fonema es la unidad fónica ideal mínima del lenguaje. Es fónica porque es producto de la fonación o emisión vocal. Es ideal porque es una abstracción que busca los elementos comunes a todas las pronunciaciones individuales que evocan igual interpretación por parte de los individuos de una comunidad. Es mínima por ser indivisible.

La fonología estudia los fonemas. Detecta regularidades e ignora aquellas pequeñas diferencias individuales que no motivan interpretaciones diferenciadas. Se propone acotar a un mínimo la cantidad de fonemas necesarios para la correcta representación del lenguaje hablado.

La fonética, en cambio, estudia los sonidos o materializaciones de los fonemas. Procede por la vía experimental y se interesa por los mecanismos físicos y fisiológicos. Realiza análisis acústico (características físicas del sonido emitido), articulatorio (mecanismos de producción) y perceptivo (rasgos relevantes para la percepción).

3.11.1. Características acústicas de la emisión vocal.

Los sonidos emitidos pueden ser sonoros o sordos. Los sonoros corresponden a las vocales y a algunas consonantes (n, m, b, g, entre otras) y se caracterizan por una altura musical.

Los sordos son de tipo oclusivo o explosivo (p, t, k), en los que se libera repentinamente una sobrepresión, o fricativo (s, f, j), en los que el aire fricciona al atravesar el espacio restringido entre dos elementos articulatorios. No producen sensación tonal.

Todos los sonidos pueden ser analizados espectralmente. Así como el espectro luminoso indica los colores puros contenidos en la luz, el espectro sonoro especifica los tonos puros que con tiene un sonido o ruido. Cada tono puro corresponde a una única frecuencia. Ejemplos de tonos puros: son el silbido o el sonido del diapasón. El espectro es importante porque la primera acción que realiza el oído al percibir un sonido es efectuar un análisis de espectro (por ello se afirma que la audición es un sentido analítico). La percepción está, entonces fuertemente condicionada por el contenido espectral.

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Los fonemas sordos en cambio contienen una gran cantidad de tonos puros superpuestos que se interfieren entre sí dando una sensación neutra, sin altura definida. En este sentido se emparientan con ruidos como el ruido blanco, que posee todos los tonos audibles en igual proporción (el nombre surge por analogía con la luz blanca, que contiene todos los colores en igual proporción). Un ejemplo de ruido blanco es el producido por un televisor cuando cesa la transmisión.

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CAPÍTULO 4

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4.1 Aislamiento acústico.

El aislamiento acústico se refiere al conjunto de materiales, técnicas y tecnologías desarrolladas para aislar o atenuar el nivel sonoro en un determinado espacio.

4.1.2 Principio de aislamiento.

Aislar supone impedir que un sonido penetre en un medio, o que salga de él. Por ello para aislar se usan materiales absorbentes y aislantes. Al incidir la onda acústica sobre un elemento constructivo, una parte de la energía se refleja, se absorbe y otra se transmite al otro lado.

• Factor másico.- El aislamiento acústico se consigue principalmente por la masa de los elementos constructivos: a mayor masa, mayor resistencia opone al choque de la onda sonora y mayor es la atenuación. Por esta razón, no conviene hablar de aislantes acústicos específicos, puesto que son los materiales normales y no como ocurre con el aislamiento térmico.

• Factor multicapa.- Cuando se trata de elementos constructivos constituidos por varias capas, una disposición adecuada de ellas puede mejorar el aislamiento acústico hasta niveles superiores a los que la suma del aislamiento individual de cada capa, pudiera alcanzar. Cada elemento o capa tiene una frecuencia de resonancia que depende del material que lo compone y de su espesor. Si el sonido (o ruido) que llega al elemento tiene esa frecuencia producirá la resonancia y al vibrar el elemento, el sonido se sumará al transmitido. Por ello, si se disponen dos capas del mismo material y distinto espesor, que por lo tanto tendrán distinta frecuencia de resonancia, la frecuencia que deje pasar en exceso la primera capa, será absorbida por la segunda.

• Factor de disipación.- También mejora el aislamiento si se dispone entre las dos capas un material absorbente. Estos materiales suelen ser de poca densidad y con gran cantidad de poros y se colocan normalmente siendo estos buenos aislantes térmicos. Así, un material absorbente colocado en el espacio cerrado entre dos tabiques paralelos mejora el aislamiento que ofrecerá dichos tabiques por sí solos.

La reflexión del sonido puede atenuarse también colocando una capa de material absorbente en los paramentos de los elementos constructivos, aunque estas técnicas pertenecen más propiamente al ámbito de la acústica.

4.1.3 Medida de aislamiento.

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El índice del aislamiento acústico se define como la capacidad de un elemento constructivo de reducir la intensidad acústica de un ruido que se propaga a su vez: (db)

Siendo Lp1 y Lp2 los niveles de presión acústica en el emisor y R el receptor respectivamente. La energía acústica transmitida a través de una pared es la diferencia entre el nivel de presión acústica del sonido incidente y el aislamiento acústico del material.

4.1.4 Cálculo del aislamiento acústico mixto.

En la edificación es normal la presencia de elementos formados por conjuntos constructivos diferentes que se caracterizan por aislamientos muy distintos entre sí. El aislamiento acústico global de un elemento mixto (puertas, ventanas, etc.), dependerá tanto del área de cada uno de los elementos constructivos como del aislamiento de los mismos.

Siendo el área del elemento constructivo i (m2_{) y} _{el aislamiento especifico}

del elemento constructivo del área . Para un cerramiento ciego con una ventana:

Siendo y las áreas de las partes ciegas y ventana con aislamiento y respectivamente.

Las puertas y ventanas son frecuentemente los peores elementos de las paredes con respecto al aislamiento sonoro. El espesor de los cristales en las ventanas es un factor básico para el aislamiento acústico. Lo mismo ocurre con las puertas, en donde el método de construcción, puertas rellenas de fibra de vidrio y fieltro, grietas en los marcos, etc. tiene influencia sobre el valor del aislamiento sonoro.

4.2 Acondicionamiento.

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Las frecuencias de trabajo más utilizadas son 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz. De no especificarse la frecuencia, se toma por defecto la de 500 Hz, por ser la empleada por el profesor W. C. Sabine en 1895 y su aportación puede resumirse en:

• Las propiedades acústicas de un local están determinadas por la proporción de energía sonora absorbida por paredes, techos, suelos y objetos.

La proporción de sonido absorbido está ligado al tiempo que un sonido emitido en el local desaparezca después de suprimir el foco sonoro.

Dentro de los recintos cerrados, es fundamental conseguir un equilibrio adecuado entre el sonido directo y el campo sonoro reverberante. Por ello, un adecuado acondicionamiento acústico implica que las ondas reflejadas sean las menos posibles, por lo que desempeña un papel importante. Con ello se pretende mejorar las condiciones acústicas de sonoridad aumentando el confort acústico interno del local.

4.2.2 Acústica mediante elementos físicos variables.

Partiendo de la fórmula de Sabine para el cálculo del tiempo de reverberación RT (reverberation time) y el término asociado a la absorción producida por el aire, se tiene que:

Donde:

= volumen del recinto (en m3)

= absorción total de las sillas (en sabins) = absorción adicional (en sabins)

De esta expresión se deduce que, para cambiar el tiempo de reverberación, es preciso modificar el volumen de la sala, la absorción adicional, o bien, utilizar sillas móviles.

En cualquier caso, para que dicho cambio de RT sea mínimamente apreciable es necesaria una modificación de cualquiera de dichos valores, al menos, en un 10% de su valor total.

4.2.3 Variación de volumen y métodos.

Básicamente existen cuatro métodos para la obtención de un volumen variable.

Mediante una partición o mampara móvil vertical.

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Partición o mampara móvil vertical.

Este sistema permite dividir el recinto inicial en dos subespacios diferentes con lo cual no solo se reduce el tiempo de verberación de acuerdo con el objetivo previsto, si no que también se obtiene un nuevo espacio susceptible de ser utilizado para otro uso. Lógicamente la reducción del volumen también supone una disminución de la superficie del público y, por lo tanto, el número de localidades disponibles.

A menudo, el aislamiento acústico proporcionado por dicha separación es bajo, y ello representa un grave problema cuando se pretende utilizar simultáneamente los dos subespacios creados. Actualmente, existen en el mercado diferentes modelos de mamparas, cuya característica común es la de presentar un elevado grado de aislamiento acústico. Además, cada modelo proporciona una absorción distinta, lo cual permite elegir RT que mejor se adecue en cada diseño específico.

Sistema de cierre y abertura del techo falso.

Este sistema permite un acoplamiento entre la cavidad situada por encima del techo falso y la sala principal. Para que sea efectivo es preciso que cumpla dos condiciones referidas al porcentaje de superficie abierta y a la naturaleza del espacio superior. En cuanto al mencionado porcentaje, la experiencia demuestra que debe de ser mayor que un 40%. Por lo que se refiere al espacio superior es preciso que sea muy reverberante. En el caso de que en dicho espacio existan superficies absorbentes o elementos que actúen como difusores del sonido, es muy probable que el volumen extra no contribuya a un incremento apreciable del tiempo de reverberación. En cualquier caso, la modificación del RT suele ser relativamente pequeña debido a que la cantidad de energía transferida entre ambos espacios es más bien limitada.

Cavidades reverberantes acopladas a la sala.

Se trata de un sistema parecido al anterior, con la diferencia de que las cavidades acopladas a la sala principal son siempre muy reverberantes y han sido específicamente diseñadas con el propósito de incrementar el volumen total del recinto. Habitualmente suelen estar situadas en la zona perimetral del mismo y el acoplamiento suele realizarse por medio de un sistema de cierre gobernado por un control remoto. Cuando las compuertas de dicho sistema están cerradas la sala tienen su propio tiempo de reverberación. En el momento en que se abren tiene lugar a un acoplamiento acústico, cuyo efecto se manifiesta en forma de una prolongación del tramo final de la cola reverberante.

Al igual que en el sistema anterior, la cantidad de energía trasferida en ambos sentidos es reducida, lo cual significa que el efecto auditivo producida por la variación de volumen es en general poco apreciable. Solamente que percibe un tiempo de reverberación claramente más largo inmediatamente después de escuchar un acorde interrumpido de forma repentina.

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4.2.4 Variación de la absorción adicional y métodos.

El sistema comúnmente utilizado para obtener un tiempo de reverberación variable esta basado en una modificación de absorción, si bien diferente de la proporcionada por la variación de la superficie ocupada por las sillas.

Cuando se trata de salas relativamente pequeñas, dicho sistema es generalmente suficiente para cambiar de forma perceptible sus características acústicas. A medida que el volumen considerado es mayor, su efectividad se reduce. Ello es debido a que, para conseguir una modificación apreciable de los valores del tiempo de reverberación, es indispensable que la superficie con una absorción variable sea comparable con la superficie acoplada por las sillas. Seguidamente se describe los métodos más habituales encaminados a la obtención de una absorción adicional variable.

Cortinas.

La utilización de cortinas por delante de las paredes reflectantes permite conseguir una cierta variación del grado de viveza de la sala, siempre y cuando su densidad sea suficientemente elevada (del orden de 0.5 Kg/m cuadrados). En ocasiones, por motivos estéticos, se ocultan detrás de pantallas acústicamente transparentes.

De todas formas, la pobre absorción de las mismas a bajas frecuencias produce un cierto desequilibrio en los nuevos valores de los tiempos de reverberación, ya que la reducción obtenida solo es apreciable a frecuencias medias y altas. Como objeto de la mejora de la absorción en dicha banda de frecuencias bajas, es aconsejable situarlas a la mayor distancia posible de las paredes, procurando además que dicha distancia sea variable.

Paneles móviles reflectantes.

Este método esta basado en la instalación de paneles móviles reflectantes por delante de la pared de interés, que se pueden desplazar lateralmente por medio de guías. La pared se reviste al 50% con módulos absorbentes con una capacidad de absorción lo más elevada posible.

El desplazamiento de dichos paneles deja a la vista, según el grado de reverberación deseado o bien un determinado numero de módulos absorbentes y el tramo de pared revestido con paneles reflectantes.

Paneles perforados superpuestos.

Este método esta basado en la utilización de dos paneles reflectantes perforados, uno fijo y otro móvil, colocados por delante de un conjunto de módulos de material absorbente fijados directamente sobre la pared de interés.