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ACÚSTICA
Y RESTAURACIÓN INTRODUCCIÓN
A la construcción moderna se le exige cada vez más niveles de calidad
en todos sus aspectos: uno de ellos es, sin lugar a duda, el lograr espacios
vitales cuyo confort acústico sea lo más adecuado posible al uso al que va
destinado (vivienda, oficina, sala de música, etc.). Este confort acústico lo
podemos diferenciar en dos grandes ámbitos; por una parte pretendemos aislarnos
de los ruidos cercanos (calle, locales anexos, etc.), y por otra, conseguir que
dentro del local exista una buena inteligibilidad (de palabra, música, etc.).
La demanda en la actualidad de estos requisitos no hace viable una construcción
donde no se hayan tenido en cuenta dichos parámetros. Por lo tanto, en la
restauración ó rehabilitación también tendremos que mejorar (o mantener) las
condiciones acústicas previas.
Que la acústica y la construcción están relacionadas parece bastante
evidente; desgraciadamente dentro la restauración y la rehabilitación parece
que no se toman siempre las mismas medidas que en las obras de nueva planta. Una
multitud de situaciones en las que se debieran tener en cuenta los principios
del confort acústico a la hora de restaurar o rehabilitar y no se previeron,
conduce a situaciones difíciles, donde una reparación posterior produce
sensibles costes adicionales. Los mas habituales suelen ser las restauraciones o
rehabilitaciones de edificios o monumentos. Entre los casos mas graves, están
las construcciones de carreteras cercanas a núcleos urbanos o viviendas,
construcción de suburbanos o ferrocarriles, en definitiva, en todas las
creaciones de nuevos focos de ruidos donde no fue prevista la atenuación de
ruidos en el momento del proyecto.
En la mayoría de los casos la adopción de unas medidas a la hora de
realizar un proyecto de restauración con el objeto de mejorar el confort acústico
no debe encarecer esta ejecución y, sin embargo, será muy valorada por sus
habitantes. De hecho, las correcciones realizadas con posterioridad a la
restauración supondrán unos costes disparatados en comparación a haberlos
realizado en conjunto con el resto de la obra. En todas las ejecuciones de
restauración o rehabilitación habrá que adoptar las nuevas normativas en
cuanto al aislamiento acústico (NBE-CA-88) y, por lo tanto, prever, que el
edificio a restaurar NO CUMPLE esta normativa (en casi todos los edificios), por
consiguiente, habrá que dotar al edificio de los sistemas más adecuados para
poder cumplirla. Asimismo dotaremos al local de las medidas oportunas para
conseguir una correcta audición, sin las cuales el local sería poco apto para
su uso posterior.
En la relación de la Acústica y la Restauración hay que diferenciar
dos aspectos básicos:
- ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO
- AISLAMIENTO ACUSTICO ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO
El acondicionamiento acústico lo tendremos muy en cuenta en la ejecución
de restauraciones de Iglesias, Conventos, Monasterios, Teatros, Auditorios,
Bibliotecas, etc., en definitiva, en todo tipo de recintos donde se va a
necesitar de una buena inteligibilidad de la palabra o una buena audición de la
música para su normal funcionamiento. Cada local tiene unas características acústicas
diferentes y particulares. Una de estas características es el Tiempo de
Reverberación (T) que se mide en segundos. En líneas generales se puede
afirmar que un local que tenga un tiempo de reverberación de varios segundos
será un local cuyas condiciones acústicas son malas para una correcta
inteligibilidad de la palabra. Por el contrario un local que tenga un tiempo de
reverberación excesivamente pequeño será igualmente malo para una audición
musical debido a que el local absorbe en demasía la energía sonora, siendo un
local muy "sordo" y en el que para mantener audición correcta se
deberá aumentar la cantidad de energía del foco sonoro.
El conocimiento del tipo de condiciones acústicas que se desean
conseguir en el local a restaurar (o dejarlas en las condiciones actuales) es
fundamental. La modificación de la estructura o de los materiales a utilizar en
la restauración, cambiará las características acústicas primitivas del
recinto. Por otra parte, cada local necesitará unas determinadas condiciones acústicas,
en función del tipo de actividad que se vaya a realizar en el mismo. Por
ejemplo, un auditorio de música clásica no podrá tener las mismas condiciones
acústicas que el Claustro de un Monasterio donde se canta música Gregoriana.
A la hora de acometer una restauración de un edificio de estas características
debemos realizar previamente:
- Un estudio acústico previo del local. Que nos defina las características
acústicas del local.
- Conocer el uso posterior del local. Para poder realizar una ejecución
idónea de acuerdo a ese uso.
Una vez conocidos estos datos podremos empezar con la tarea que supone la
creación de un espacio acústico idóneo para su uso posterior. Lógicamente la
complejidad a la hora de realizar un proyecto de restauración de un teatro no
es la misma que la de una biblioteca, pero hay, sin embargo, puntos de
coincidencia. Intentaremos pues tratar estos puntos de coincidencia, ya que
explicar cada caso en particular nos llevaría mucho mas espacio del que
disponemos.
Lo primero que se ha de conocer es el estado acústico actual del
recinto. Ello se determina mediante un análisis de los tiempos de reverberación
del local. Esto va a permitir conocer el comportamiento acústico del recinto a
las distintas frecuencias, si presenta espacios acoplados acústicamente, si
existen zonas de "sombra", etc.. Esta tarea es fundamentalmente de
tipo instrumental y debe ser realizada por un experto en acondicionamiento acústico.
Este análisis previo debe ir complementado con un estudio arquitectónico
de la geometría de las superficies de contorno e interiores del local, y con un
análisis de las características de los materiales de dichas superficies.
Normalmente, conviene crear un modelo de recinto para análisis mediante
ordenador. Los parámetros de este modelo se irán ajustando hasta conseguir
unos resultados de análisis teórico iguales o equivalentes a los medidos
realmente. Puede ser necesario, si no se tiene experiencia, hacer unas
tentativas de modelo hasta obtener el más idóneo para el recinto estudiado.
Una vez conseguido el modelo apropiado para el recinto, el siguiente paso
consiste en adecuarlo para el uso posterior del mismo.
En esta fase, deberá partirse del modelo definido introduciéndole las
modificaciones geométricas (si se permiten) y de materiales necesarios hasta
conseguir las condiciones acústicas idóneas, o que como tal se estimen, para
el uso que se va a realizar del recinto. Generalmente, esta fase puede requerir
varias tentativas antes de llegar a la solución más satisfactoria, por eso, se
considera adecuado el análisis mediante ordenador. También es posible realizar
un estudio mediante cálculo manual. Sin embargo, la longitud de los cálculos y
la duración de los mismos puede hacer muy laborioso el llegar a un resultado
satisfactorio si no se dispone de una experiencia suficiente. En cualquier caso,
tanto con ordenador como sin él, lo aconsejable es que se acuda siempre a un
experto, ya que el modelo siempre lo establece el diseñador, y las
posibilidades de elegir el modelo pueden ser múltiples, con lo cual se puede
efectuar una selección errónea del modelo aunque el cálculo final puede ser
correcto.
En términos generales, se puede asegurar que un local es idóneo acústicamente
cuando la inteligibilidad de la palabra o la audición musical es perfecta.
Primeramente hay que diferenciar los locales por su volumen; cuanto mayor sea el
volumen del local, mayores serán sus tiempos de reverberación, debido a que
las ondas sonoras deben recorre caminos más largos y tardan más tiempo en
llegar de un paramento del local a otro y al reflejarse en estos tardarán mucho
más en volver a llegar al punto de partida.
No todas las ondas reflejadas son necesariamente perjudiciales. Hay veces
en que se busca precisamente favorecer la reflexión para aumentar la energía
sonora recibida por el receptor. Por ejemplo, cuando un receptor situado dentro
de una sala recibe del emisor el sonido directo y el reflejado en una superficie
del recinto, es evidente que el camino seguido por el sonido directo es menor
que el seguido por el reflejado. Siendo las velocidades de propagación las
mismas para ambos caminos, resultará que el sonido reflejado lo va a percibir
el receptor con un cierto retraso con respecto al sonido directo. Esto hace que
el oído del receptor perciba dos sonidos desfasados. En general, el oído
humano tiene un tiempo de respuesta medio de 50 mseg.. Esto significa que dos
sonidos que se reciben con un desfase en tiempo inferior a 50 mseg. no se
diferenciarían, dando la sensación de un sonido único. Sin embargo, si este
desfase temporal es superior a 50 mseg., aparecen claramente diferenciados y se
perciben como eco. Por tanto, considerando el límite de 50 mseg. y que el
sonido se propaga con una velocidad media de 340 m/seg., resulta que un sonido
que se propaga por dos caminos cuya diferencia de recorridos es < 17 m. no
experimentan eco, y sí se percibe el eco si la diferencia es > 17 m.. Se
produce reverberación cuando dentro del tiempo de persistencia del sonido
directo en el oído del receptor, se recibe el sonido reflejado, superponiéndose
ambos sonidos y prolongando la audición.
En general, en un recinto cualquiera el receptor recibe más de un sonido
reflejado. Esto hace que algunas reflexiones produzcan reverberación mientras
que otras no. Esto complica un poco más el problema. Además, la recepción del
sonido directo con el reflejado, mientras no exista reverberación, es deseable
ya que ello contribuye a aumentar el nivel de presión sonora en el receptor.
La Intensidad del sonido disminuye con el cuadrado de la distancia,
entonces puede interesar que las zonas alejadas del emisor, en los cuales el
sonido directo ya pierde intensidad, se refuerce con sonido reflejado. A veces,
incluso, se aprovecha exclusivamente el sonido reflejado para acondicionar zonas
en las cuales no llega el sonido directo.
Se desprende de lo anterior que un espectador dentro de un local puede
estar recibiendo múltiples sonidos por diferentes caminos pero la sensación
auditiva es única para cada punto dentro del recinto. También resulta evidente
que en un instante dado no se recibe lo mismo en todos los puntos de un local,
pero sí se recibe lo mismo en todos los puntos en el tiempo (con los retardos
de propagación correspondientes). Puede pensarse que el problema ya está
resuelto, sin embargo esto todavía no es así. Sucede que las superficies del
contorno del local, el mobiliario, las personas, el mismo aire del recinto,
etc., absorben parte de la energía sonora emitida desde el foco sonoro,
modificando las condiciones acústicas dentro del local. ABSORCION ACUSTICA
Cuando las ondas sonoras inciden sobre una superficie u objeto, su energía
es parcialmente reflejada y parcialmente absorbida. La cantidad de energía
absorbida depende del tipo de material, de su forma, del espesor y del método
de montaje, así como del ángulo de incidencia y de la frecuencia de la onda acústica
incidente. La eficiencia de la absorción del sonido de una superficie se define
en términos de un coeficiente de absorción a que puede considerarse como el cociente entre la energía absorbida y
la energía incidente. Esta definición puede parecer en principio muy simple y
fácil de aplicar. Sin embargo, nada más lejos de la realidad. Para un mismo
material se pueden dar distintos tipos de coeficientes de absorción. Un cálculo
relativamente sencillo muestra que los coeficientes de absorción dependen de la
frecuencia, de los medios a ambos lados de la superficie (densidad y velocidad
de propagación del medio) y del ángulo de incidencia. En general la absorción
aumenta con la frecuencia, para bajas frecuencias aumenta con el espesor y para
altas frecuencias es independiente del espesor.
La dependencia del coeficiente de absorción con la frecuencia obliga a
que para cada material se de la curva de variación del coeficiente de absorción
con la frecuencia. Estos valores se obtienen a partir de ensayos.
La variación del coeficiente de absorción con el ángulo de incidencia
supone una dificultad añadida más. El ángulo de incidencia más común es el
normal. Este coeficiente se determina en un tubo de ondas estacionarías o tubo
de impedancia. Sin embargo, en otras ocasiones, el sonido presenta un carácter
totalmente difuso. Es decir, la energía acústica incide sobre el material
desde todas las direcciones posibles con la misma intensidad. Esto exige definir
un coeficiente de absorción de tipo estadístico aST o coeficiente de absorción de incidencia
aleatoria. Es claro que estos coeficientes van a ser diferentes dependiendo de
la direccionalidad del campo acústico.
A partir del coeficiente de absorción a de una superficie, se define la absorción de la superficie S como el
producto aS que se mide en Sabines (unidad de absorción acústica).
La absorción total de una sala A viene dada por la expresión:
A = a1 S1 + a2 S2 + .... + an Sn
donde,
S1, S2, ....., Sn son las superficies del
recinto ocupadas por los distintos materiales y a1, a2, ....., an los coeficientes de absorción estadísticos
medios respectivos de las superficies. Como a es un coeficiente adimensional, A tiene dimensiones de área y viene
dada en m2. Esto permite definir un coeficiente de absorción medio
para las sala que se obtiene de la expresión:
siendo
S la superficie total del contorno de la sala. Las absorciones de objetos tales
como sillas, butacas, mesas ó incluso personas también deben incluirse para el
cálculo del coeficiente de absorción medio, pero sus superficies están mal
definidas. En estos casos se utiliza un área de absorción equivalente para
cada objeto o persona, sumándose todos los valores de estas áreas y añadiendo
esta suma al numerador de la expresión anterior, pero no existe modificación
del área total S.
Los coeficientes de absorción de los materiales comerciales publicados
en las tablas normalmente se determinan en una cámara reverberante en la cual
no se llega a obtener un campo totalmente difuso. Sin embargo, el grado de
difusión es mucho mayor que el existente en la mayor parte de las salas. En
cualquier caso, los valores de a obtenidos a partir de estas tablas son más aplicables directamente
para los cálculos de reverberación que los obtenidos en los laboratorios
mediante medidas con el tubo.
Los coeficientes de absorción acústica estadísticos varían desde
aproximadamente 0,01 para el mármol, hasta 0,99 para una superficie recubierta
con un material fuertemente absorbente. Nunca puede ser superior a 1, sin
embargo, muchos fabricantes suministran tablas con coeficientes mayores que la
unidad sin indicar de qué coeficiente están hablando. El error puede ser mayor
si se utiliza directamente.
Por último, y para complicar más el problema, los valores a
de las tablas pueden diferir grandemente de los valores medidos para una situación
particular, a causa de la variabilidad de los factores que afectan a estos
coeficientes. Esto quiere decir que los cálculos teóricos son necesarios, pero
el resultados final únicamente puede ser confirmado mediante medición. Si se
dispone de suficiente experiencia se puede trabajar sobre modelos de
comportamiento conocido con lo que existe una mayor garantía de que se obtendrán
los resultados esperados.
En general, la energía sonora se va debilitando en función de la
capacidad de absorción de los paramentos y de la distancia recorrida por las
ondas sonoras. En un local que existen unos paramentos muy absorbentes y tenga
un volumen muy grande, como por ejemplo un teatro, tendrá problemas de
comunicación, debido a que los actores deberán elevar mucho su voz, al objeto
de ser escuchados en las últimas filas. Sin embargo, si todos sus paramentos
son muy poco absorbentes presentará problemas de mala audición al tener unos
Tiempos de Reverberación excesivamente grandes. En la acústica arquitectónica
hay que saber jugar con las superficies "fónicamente opacas" y
superficies "fónicamente vivas" o reflectantes. En el anterior
ejemplo del teatro, se debería intentar dejar unas superficies muy poco
reflectantes para que el sonido llegue alto y nítido a las últimas filas y sin
embargo dejar otras muy absorbentes que impidan los fenómenos de reverberación
dentro de la sala. Estas superficies muy absorbentes deben estar compuestas de
materiales que absorban las frecuencias del sonido que más típicamente se
produzcan en la sala. REVERBERACION
Cuando una fuente sonora emite una energía acústica en un recinto
cerrado, normalmente las ondas sonoras progresan libremente, pero después de un
cierto tiempo, que depende de la distancia de la fuente a las superficies del
contorno, las ondas acústicas empiezan a reflejarse, superponiéndose con las
ondas incidentes. Este proceso se repite continuamente con lo cual la energía
dentro del recinto iría incrementándose continuamente si no fuese por la
absorción de parte de esta energía por las superficies del recinto, la absorción
del medio y de los objetos situados dentro del mismo. En el momento en que la
energía absorbida por unidad de tiempo es igual que la emitida en ese mismo
tiempo, la energía del recinto permanece estacionaria a un cierto nivel.
Análogamente, si la fuente sonora deja de emitir, la energía acústica
almacenada en el recinto no desaparece inmediatamente sino que necesita un
cierto tiempo para que la misma sea absorbida hasta que no sea audible. Esto es
lo que sucede con los sonidos musicales o hablados, los cuales están compuestos
por sonidos individuales separados en el tiempo, resultando audibles en el
recinto un tiempo después de haber sido emitidos, y mezclándose con los
sonidos emitidos anteriormente que todavía persisten en el recinto. Esta
persistencia de los sonidos en el recinto tiene una gran importancia para el
comportamiento acústico de la sala.
La reverberación es la persistencia del sonido en un recinto, debido a
las continuas reflexiones de las ondas sonoras en las superficies del contorno,
cuando la fuente ha dejado de emitir. La reverberación depende del volumen y
forma del recinto y de la frecuencia del sonido.
Es importante establecer unos índices que permitan evaluar la calidad acústica
de la sala. Evidentemente el tiempo de persistencia de los sonidos en la sala
puede ser uno de ellos. También sería interesante conocer el tiempo que tarda
un sonido en alcanzar el régimen estacionario o tiempo de establecimiento, a
partir del instante en que es emitido por la fuente.
Se define el Tiempo de Reverberación como el tiempo necesario para que
la intensidad acústica de un sonido en régimen estacionario se reduzca a una
millonésima de su valor inicial contado a partir del instante en que la fuente
deja de emitir. Esto es equivalente a considerar una reducción de 60 dB en el
nivel de presión sonora dentro del recinto.
En el caso de tratarse de recintos altamente difusos, en los cuales la
absorción de las superficies de contorno es prácticamente la misma y no
grande, el tiempo de reverberación se puede calcular de forma aproximada
empleando la formula de Sabine:
siendo
V el volumen en m3, A la absorción en m2 y T está dado
en segundos.
Esta fórmula pone de manifiesto que:
- el tiempo de reverberación es el mismo en todos los puntos del
recinto.
- es independiente de la posición de la fuente dentro del recinto.
- la influencia de las superficies absorbentes sobre el tiempo de
reverberación no dependen de su posición en el recinto.
Esto puede parecer extraño pero es correcto solo para las condiciones de
campo acústico difuso.
Cuando las superficies de contorno del local son muy absorbentes las hipótesis
establecidas de campo difuso no tienen validez. En la práctica, cuando el
coeficiente de absorción medio de un local es superior a 0,2 la aplicación de
la fórmula de Sabine da error superior al 10%. Para otras condiciones de menor
difusión, mayor absorción o distribución no uniforme de las superficies
absorbentes se utilizan otras fórmulas como las de Eyring, Millington, etc.
La fórmula de Sabine para el tiempo de reverberación se ha utilizado y
se sigue utilizando para determinar el coeficiente de absorción de materiales.
El procedimiento es el de la cámara reverberante ya indicado anteriormente.
Consiste en realizar dos mediciones de los tiempos de reverberación de la cámara
vacía y con el material absorbente. Como se ha indicado con este método se
pueden cometer grandes errores entre el aST y el a medio de la cámara. Para materiales muy absorbentes, los valores
determinados en la cámara pueden ser de un 20 a un 30% mayores que los aST.
Un factor adicional que debe tenerse en cuenta en la absorción acústica
de las salas de tamaño relativamente grandes es la absorción del aire. Esta
atenuación es función de la distancia recorrida por el sonido. Evidentemente
si el recinto es pequeño, el recorrido también lo será y, en consecuencia,
esta atenuación se puede despreciar. Sin embargo en locales grandes el efecto
puede tener una cierta importancia. También se ha visto que la absorción
depende de la frecuencia, crece con la misma, y que también depende de la
humedad del aire. En general, es significativo el efecto de absorción del aire
a partir de 3000 Hz. Su efecto sobre el tiempo de reverberación dado por la fórmula
de Sabine se suele considerar mediante un coeficiente m tal que:
El tiempo de reverberación suele ser uno de los parámetros más
significativos para la evaluación de las características acústicas de una
sala. Por otra parte, es relativamente fácil de medir.
Para cada uso de un recinto, este debe tener un tiempo de reverberación
adecuado al mismo. El valor adecuado del tiempo de reverberación depende del
uso de la sala y del volumen de la misma.
Como ha quedado dicho, la reverberación supone una prolongación en el
tiempo de los sonidos dentro de la sala, por lo que estos se van a entremezclar
con los emitidos posteriormente. Unas veces, este efecto es beneficioso, tal
como sucede con los sonidos musicales, en cambio, otras no lo es, como sucede
con los hablados perdiéndose inteligibilidad. Por otra parte, no todos los
tipos de música requieren el mismo tiempo de reverberación. Así la música
barroca requiere menor reverberación que la clásica, y esta, a su vez, menor
que la melódica, y esta menos que la de tipo rock, etc..
El volumen de la sala también tiene importancia ya que la reverberación
contribuye a la sonoridad de la misma. Así si la sala es grande y la
reverberación baja la sonoridad puede ser insuficiente.
Para cada sala dependiendo del uso y del volumen existe un compromiso
para el tiempo de reverberación adecuado. Por otra parte, y dado que la
reverberación es diferente para cada frecuencia debe llegarse igualmente a un
compromiso, ajustando la absorción de la sala en función de la frecuencia,
empleando los materiales adecuados.
Otros aspectos que deberemos tener en cuenta a la hora del diseño acústico
apropiado en la restauración de un recinto es el de su aforo de personas, el
mobiliario y la decoración que habrá en el. Si un recinto está diseñado acústicamente
sin tener en cuenta el aforo del mismo, sucederá, que al llenarse de personas
aumente de manera notable la absorción acústica del local, disminuyendo sus
tiempos de reverberación, con lo cual un recinto bien diseñado acústicamente
en principio, dará unas pobres condiciones de audición al encontrarse su aforo
completo. Con el mobiliario y objetos de decoración sucede una situación muy
similar, que es fácilmente subsanable si se conocen previamente su situación y
los Coeficientes de Absorción de los materiales de dichos elementos. Objetos,
como butacas, cortinajes, moquetas, revestimientos textiles, ornamentación en
paredes o techo, influyen de manera notable en el comportamiento acústico del
recinto, bien absorbiendo energía sonora, bien modificando la geometría de los
rayos sonoros. ONDAS ESTACIONARIAS
El campo acústico presenta una serie de propiedades asociadas a la
naturaleza ondulatoria de las ondas sonoras y que son responsables de ciertas
alteraciones o defectos encontrados en los recintos. Estas alteraciones son, por
ejemplo, las interferencias destructivas ( puntos sordos )y los sonidos
estacionarios ( resonancias ) que pueden producir una distribución muy
irregular de las presiones acústicas dentro del recinto con la consiguiente pérdida
de calidad acústica del recinto.
Todos los recintos, cualquiera que sea su forma, poseen unas frecuencias
propias de vibración que les son característicos y que se explican por la
formación de ondas estacionarias en los mismos. La existencia de las ondas
estacionarias se explica por el hecho de que una onda sonora después de un
recorrido más o menos complejo dentro del recinto se encuentra en fase en su
punto de partida con la onda que le dio origen. En este tipo de ondas la energía
no se propaga y la onda no progresa ya que la fase de cada partícula es la
misma en cada punto del recorrido.
La condición para que se formen ondas estacionarias es que el recorrido
total de la onda, desde un punto hasta que, después de una o múltiples
reflexiones, vuelva al mismo punto de fase, sea un múltiplo de la longitud de
onda de la onda sonora que se propaga.
Así, se produce una onda estacionaria cuando la distancia entre dos
paredes paralelas es múltiplo de l, o bien, cuando un recorrido cerrado dentro del recinto, el camino es
múltiplo de l.
Este fenómeno da lugar a una distribución extremadamente heterogénea
de la presión acústica a lo largo de la trayectoria de la onda estacionaria,
ya que en el mismo aparecerán puntos de presión acústica nula en todo
instante (nodos) y otros con presión acústica máxima (vientres). En otras
palabras, el recinto presenta nodos normales de vibración o propios y sus
frecuencias normales o propias.
Hay tres tipos de nodos normales de vibración en un recinto:
- Nodos axiales, que son aquellos en los que las ondas componentes se
desplazan paralelamente a un eje (monodimensional).
- Nodos tangenciales, que son aquellos en que las ondas componentes son
tangenciales a un par de superficies, pero que son oblicuas a las otras dos
pares (bidimensional).
- Nodos oblicuos, que son aquellos en que las ondas componentes son
oblicuas a los tres pares de paredes (tridimensional).
Las frecuencias propias o naturales de una habitación están dadas por
la siguientes expresión:
siendo
Lx, Ly, Lz las dimensiones del recinto
rectangular en m., los n, m, l, son números enteros 0, 1, 2, 3,...., ¥, y c es la velocidad del sonido en m/seg..
Para cada nodo de vibración, la presión acústica es máxima en las
esquinas del recinto.
El número de frecuencias propias de vibración de un recinto aumenta con
la frecuencia de nodo que a pocas frecuencias se forman pocas ondas
estacionarias, mientras que a altas frecuencias se forman muchas. Estos fenómenos
pueden ser graves a bajas frecuencias y en recintos pequeños. Por esta razón,
conviene evitar formas de recintos excesivamente regulares, así como con
grandes superficies paralelas reflectantes. A su vez conviene que las
dimensiones del recinto no guarden entre ellas relaciones aritméticas simples. MATERIALES PARA LA CORRECCION ACUSTICA
Todos los materiales de construcción tienen un determinado
comportamiento ante el impacto de las ondas sonoras. Cuando una onda sonora
llega a una pared, una parte de la energía es reflejada en está, y otra parte
es absorbida. Cada material tiene unas características absorbentes diferentes,
por ello es importante conocerlas para poder elegir el material adecuado en
función de las características acústicas del recinto y de los tiempos de
reverberación que queramos obtener.
Generalmente los materiales acústicos sirven para dos propósitos. Se
pueden usar para reducir el tiempo de reverberación de un recinto o bien se
usan como barrera para reducir la intensidad del sonido que viaja desde un punto
a otro. Algunos materiales sirven para ambas cosas, aunque lo normal es que se
utilicen materiales específicos para cada una de estas tareas.
En cuanto al primer tipo de estos materiales están los materiales
absorbentes. Tal vez los más típicos de estos materiales sean los materiales
porosos, los cuales se caracterizan por una serie de propiedades entre las
cuales están la porosidad, la resistencia al flujo de aire, y el factor de
estructura.
Los materiales porosos están constituidos por una estructura sólida
dentro de la cual existen una serie de cavidades o poros intercomunicadas entre
sí y con el exterior. La onda acústica al incidir sobre ellos hace que el aire
contenido en sus poros se mueve libremente, experimentando compresiones y
expansiones cuando las ondas sonoras pasan a través del mismo, produciéndose
una fricción viscosa con las paredes de las cavidades y canales, dando lugar a
una pérdida de energía cinética que se transforma en calor por el rozamiento.
Para que este proceso tenga lugar debe existir una velocidad relativa de
desplazamiento de las moléculas de aire con respecto las superficies de los
poros y canales. Esto se puede producir por dos mecanismos distintos según el
tipo de estructura del material. Si la estructura es rígida, el rozamiento será
mayor cuanto mayor sea la velocidad relativa. Por el contrario, si la estructura
es flexible se produce un menor desplazamiento relativo, con lo cual el
rozamiento sería menor, pero, en este caso, la propia estructura se deforma con
lo cual la energía acústica también se transforma en mecánica en el propio
material.
Los materiales absorbentes de estructura rígida absorben preferentemente
las frecuencias altas, mientras que los de estructura flexible absorben las
frecuencias medias y altas.
No son materiales acústicos absorbentes los materiales porosos que no
presentan intercomunicación entre las cavidades ni con el exterior ( materiales
de celdilla cerrada ).
Entre los materiales absorbentes porosos están las lanas de roca,
espumas de poliestireno, aglomerados de corcho, moquetas, cortinas de
terciopelo, butacas de tela, etc.
Cuando se usan estos materiales como correctores acústicos debe
emplearse el espesor adecuado de los mismos si se desea obtener una buena
absorción en un margen amplio de frecuencias. La absorción máxima del sonido
tiene lugar cuando la velocidad de las partículas de aire es máxima, y esto
sucede a una distancia de 1/4 l de una pared rígida. Si se utiliza un material poroso para absorber
la energía de un sonido de baja frecuencia debe tener un gran espesor, o bien
pude montarse a una cierta distancia de la pared rígida. Una capa fina de
material poroso aplicada sobre la superficie de una pared trabaja principalmente
a altas frecuencias y es ineficaz a
bajas frecuencias. Se puede mejorar el comportamiento para bajas frecuencias
montando el material sobre rastreles a una cierta distancia de la pared rígida,
dejando un cierto espacio de aire entre ambos. El espesor de la cámara de aire
depende del tipo de frecuencias que se desea corregir.
Las propiedades de los materiales porosos depende del tratamiento
superficial de los mismos. Así, por ejemplo, las escayolas acústicas pierden
sus propiedades si la superficie porosa se sella con pintura. En otras ocasiones
los materiales porosos se recubren con chapas metálicas perforadas. Es muy
importante mantener el grado de perforación adecuado para conseguir los
resultados deseados, ya que la presencia de la chapa perforada introduce
modificaciones substantivas en las características de absorción del material.
Siendo tan variada la cantidad de materiales que se pueden usar como
correctores acústicos haría demasiado larga su exposición detallada y
particular para cada caso, ya que un mismo material puede manifestar
comportamiento distinto según el caso y el montaje.
Existen algunos materiales porosos con unas características de absorción
aceptables en todo o en una parte amplia del espectro sonoro. Estos materiales
suelen dar unos resultados muy interesantes en muchas aplicaciones en las que se
desconoce previamente el comportamiento acústico de la sala.
Por último hacer notar la importancia que tiene el utilizar el material
que tenga el espectro de absorción adecuado al espectro acústico del recinto
que se desea corregir. Resultaría totalmente ineficaz emplear materiales
porosos que presentan una buena absorción para altas frecuencias cuando el
problema de la sala está en las medias y bajas frecuencias o viceversa. Por
esta razón, es primordial un análisis instrumental previo de la sala para
conocer sus características espectrales y, a partir del mismo tomar las
decisiones adecuadas. |
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