Mejoramiento acústico - Red Creativa de Ciencia

Profesora: Lilia Romanelli
Alumna: Natalia Yanina Pati
1° semestre del 2008
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Mejoramiento acústico
En el presente ensayo se plantea como tema de estudio el mejoramiento acústico, o
también llamado, insonorización.
En principio, se hará mención de lo que es el sonido, para luego meternos de lleno a la
acústica de diversos espacios (cerrados y abiertos) y como se puede mejorar la misma.
Sonido
Los sonidos son los efectos de las vibraciones rápidas de los cuerpos, que se propagan
en los medios materiales y excitan el órgano de la audición. El tímpano capta las
vibraciones del aire y las lleva al cerebro como información que allí, en el cerebro, se
transforma en la sensación “sonido”.
Los sonidos se distinguen en tres características: la altura, cualidad que distingue un
sonido grave de otro agudo y que depende de la frecuencia de las vibraciones de la
fuente sonora; la intensidad, cualidad que distingue un sonido débil de uno fuerte y que
depende de la amplitud de las vibraciones; y el timbre, cualidad que distingue dos
sonidos emitidos por dos instrumentos diferentes y que depende de la complejidad de
las vibraciones. Todos los medios materiales pueden transmitir el sonido, pero no puede
hacerlo el vacío. En el aire, a 0°C, la velocidad de propagación es de 340 m/seg. , esta
velocidad aumenta con la temperatura, y es mayor en los líquidos y sólidos. Los sonidos
percibidos por el hombre tienen una frecuencia comprendida entre 16 y 20000 Hz.
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Nivel
intensidad
(dB)
de
Intensidad
Sonido
(W/m²)
0
10-12
Umbral de audición
10
10-11
Susurro de las hojas
20
10-10
Cuchicheo (a 1 m de distancia)
30
10-9
Casa tranquila
40
10-8
Casa normal, oficina tranquila
50
10-7
Oficina normal
60
10-6
Conversación normal, tráfico normal
70
10-5
Oficina ruidosa, calle animada
80
10-4
Tráfico intenso, comedor escolar
90
10-3
Ferrocarril subterráneo
100
10-2
Taller de maquinaria, discoteca
120
100
Taladro neumático (a 2 m de distancia), avión despegando;
umbral del dolor
140
10²
Avión a reacción (a 30 m de distancia)
(El dB es un valor lineal, quiere decir que los valores medidos son los valores tomados
como validos sin que sufran ninguna alteración).
Propagación del sonido
Un foco sonoro origina una perturbación mecánica en el medio. Esta perturbación hace
vibrar las moléculas existentes alrededor del foco. Éstas a su vez, hacen vibrar a sus
vecinas, y así sucesivamente, hasta la atenuación total por absorción energética del
medio transmisor. El sonido se difunde por el medio debido a esta vibración molecular
que se transmite de molécula a molécula produciéndose un transporte de energía pero
no de materia.
La propagación está ligada a diferentes fenómenos:
• La Transmisión: Paso de un cuerpo a otro
• La Reflexión: Incidencia sobre una superficie reflectante
• La Difracción: Encuentro con un obstáculo
• La Difusión: Incidencia sobre una superficie difusora
• La Resonancia: Aumento de la amplitud de las vibraciones, cuando las características
del medio están ligadas a la frecuencia del sonido.
• Las Interferencias: Variaciones regulares de intensidad que se manifiestan en una
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superficie en la que interfieren dos o más ondas sonoras, producidas por dos o más
fuentes favorablemente situadas.
Objetivo de el mejoramiento acústico
El objetivo del mejoramiento acústico de una sala o recinto es conseguir un grado de
difusión acústica uniforme en todos los puntos del mismo. Con ello se pretende mejorar
las condiciones acústicas de sonoridad aumentando el confort acústico interno de la
sala. Fue emprendido por primera vez, por el profesor W. C. Sabine en 1895 y su
aportación puede resumirse en:


Las propiedades acústicas de una sala 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 la sala desaparezca después de suprimir el foco sonoro.
Campo sonoro en una sala
El sonido producido por una fuente sonora dentro de una sala incide sobre las
superficies límites del mismo, tendiendo estas reflexiones a aumentar el nivel de presión
acústica en el recinto. El campo sonoro dentro del recinto esta formado por dos partes:
Sonido directo: que va desde la fuente al observador, siendo el mismo que tenemos
bajo las condiciones de campo libre.
Campo sonoro reverberante: sonidos reflejados que ven desde la fuente al recetor
después de una o mas reflexiones en las superficies.
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Un buen acondicionamiento acústico exige que la energía reflejada sea mínima, con lo
cuál, la calidad de un tratamiento acústico de un recinto vendrá determinada por la
capacidad de absorción de los materiales que recubren sus superficies límites. Son de
uso general materiales altamente porosos, de estructura granular o fibrosa.
Esquema del patrón de
reflexiones en una sala
típica y reflectograma
en un sector de la platea.
Reverberación
El tiempo de reverberación es el lapso de tiempo necesario para que las ondas se anulen
luego de reflejarse en los bordes de la sala estudiada. Según Sabine , el tiempo de
reverberación es :
T = 0,16 V / A
Siendo V el volumen en m3 y A la absorción en m2.
La importancia de elegir un tiempo de reverberación adecuado viene dada por el
destino de la sala. Se ha encontrado que para satisfacer las mejores condiciones
acústicas el tiempo de reverberación no debe superar los 2 segundos. Como los
coeficientes de absorción dependen de la frecuencia, el tiempo de reverberación
dependerá de la frecuencia. Por lo tanto, es necesario especificar el tiempo de
reverberación para las frecuencias más representativas que usualmente son 125, 250,
500, 1000, 2000 y 4000 Hz. El trabajo inicial de Sabine sobre el tiempo de
reverberación se limitaba a una frecuencia de 500 Hz., por lo que la costumbre ha
establecido que cuando se habla de tiempo de reverberación sin especificar alguna nos
refiramos a la frecuencia de 500 Hz
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Tipos de materiales utilizados
Se distinguen tres tipos de materiales utilizados en la
construcción de una sala acústica:

Panel termo acústico
decorativo

Los materiales porosos se utilizan para la absorción. Son
particularmente efectivos para atenuar las frecuencias
elevadas. Los pequeños poros absorben las cortas
longitudes de onda.
 El diafragma es concebido
para parar los sonidos graves para amortiguarlos. Los
materiales como el cartón compactado son eficaces
para frecuencias que van hasta los 500Hz. Otro
método implica la suspensión de materiales dejando
un espacio de aire en su interior. El aire opera en este
caso como un pistón.
Los resonadores (ensamblaje de materiales de absorción) se utilizan para tratar
las máximas de resonancia. Para esta técnica hay una absorción selectiva en una
gama de frecuencias propia a la frecuencia de la sala.
Acústica en espacios abiertos
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En los espacios abiertos el fenómeno preponderante es la difusión del sonido. Las ondas
sonoras son ondas tridimensionales, es decir, se propagan en tres dimensiones y sus
frentes de ondas son esferas radiales que salen de la fuente de perturbación en todas las
direcciones. La acústica habrá de tener esto en cuenta, para intentar mejorar el
acondicionamiento de los enclaves de los escenarios para aprovechar al máximo sus
posibilidades y mirar como redirigir el sonido, focalizándolo en el lugar donde se
ubique a los espectadores.
Los griegos construyeron sus teatros, donde las obras
dramáticas y las actuaciones musicales, en espacios al
aire libre (espacios abiertos) y aprovecharon las propias
gradas en donde se ubicaban los espectadores (gradas
escalonadas con paredes verticales) como reflectores, logrando
así que el sonido reflejado reforzase el directo, de modo que Teatro griego
llegaban a cuadruplicar la sonoridad del espacio que quedaba
protegido por las gradas. El tamaño de los teatros griegos, alguno de los cuales, gracias
a sus propiedades acústicas, llegó a tener capacidad para 15.000 espectadores, no ha
sido igualado.
Teatro moderno
al aire libre
Los romanos utilizaron una técnica parecida, no obstante,
la pared de las gradas no era plana, sino curva, lo que
permitía que se perdiese menor cantidad de sonido y lo
focalizaban mejor hacia un mismo punto. Sin embargo los
más grandes entre los romanos solamente tenían
capacidad para unos 5.000 espectadores
Acústica en los espacios cerrados
Cuando un foco sonoro emite energía acústica, las ondas sonoras se propagan a partir de
él en forma de onda esférica si no encuentran ningún obstáculo en su camino. Al chocar
contra algún obstáculo se reflejan cambiando su dirección. Si la superficie reflectante
fuese completamente impermeable al aire y perfectamente rígida no habría pérdida de
energía en cada reflexión. Sin embargo, en la realidad no existe un reflector perfecto, ya
que éste entrará en vibración por efecto de la onda incidente, o permitirá la propagación
de las ondas sonoras en el interior del material, si éste tiene estructura porosa. Como
consecuencia de cualquiera de estos dos procesos, las ondas reflejadas tendrán menos
energía acústica que los incidentes, diciéndose que parte de la energía acústica ha sido
absorbida por la superficie.
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Ondas directa y reflejada en un recinto.
El sonido que genera un foco sonoro en el interior de un recinto incide sobre las
superficies límite de éste, reflejándose en parte, y estas reflexiones tienden a aumentar
el nivel de presión sonora en el
interior del recinto.
En un recinto con una fuente sonora, si sus superficies límite son parcialmente
reflectantes, el campo sonoro en el recinto tendrá las dos componentes nombradas
anteriormente: sonido directo y campo sonoro reverberante.
Así, el campo sonoro se determina a partir de la potencia acústica de la fuente y de las
propiedades reflectantes de las superficies límites.
El acondicionamiento acústico de un local tiene como finalidad extraer energía sonora
del campo acústico, absorbiéndola en los repetidos choques de las ondas contra las
paredes.
Al incidir una onda sonora sobre una
superficie absorbente, parte de la
energía es absorbida, parte reflejada y
parte transmitida al otro lado. La
proporción entre ellas dependerá de la
frecuencia de la onda incidente y de las
características técnicas y constructivas
del material, así como del ángulo de
incidencia de la onda.
A la relación entre la energía acústica absorbida y la incidente sobre un material por
unidad de superficie se le conoce como coeficiente de absorción. El 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
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coeficiente de absorción varía con la frecuencia, se suelen dar los mismos a las
frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000Hz.
Mejoramiento acústico en una vivienda (y/o cualquier espacio cerrado)
Para mejorar la acústica en un
espacio cerrado y/o vivienda lo
primero a tener en cuenta deben
ser las paredes y no las ventanas.
Para aislar acústicamente paredes
que previamente no han sido
preparadas para detener el ruido,
lo más apropiado será aplicar
paneles acústicos, que se adosan
perfecta y estéticamente a las paredes. Solo después han de considerarse,
entonces sí, las ventanas; lo mejor será apelar a vidrios dobles (que tienen un
pequeño espacio en el medio). Con respecto a los techos, es también aquí
factible de adosar paneles acústicos, o bien revestirlos de materiales termo
acústicos esponjosos ó paneles de fibra de vidrio, y luego aplicar encima un
techo falso de, por ejemplo, durlock. Por último, solo para los casos más
extremos, habrá de pensarse en el piso; instalaciones de pisos flotantes, que
tengan una gran resistencia a la vibración, será, sin dudas, la respuesta más
apropiada.
Curiosidades
Un caso especial: El Arco de Proscenio de los teatros de ópera
Es el arco (o "boa.C." del escenario)
que se sitúa sobre el escenario y
según los máximos expertos en
acústica el arco del proscenio del
teatro Colon es uno de los secretos
de su extraordinario acústica y por lo
tanto su sonido (considerado el mejor
del mundo).
De formas curvas con planos
inclinados muy elaborados y con figuras u ornamentos muy sobresalientes logran una
difusión única sin ecos ni resonancias, con una verdadera “expansión del sonido”
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Video en donde se demuestra el mejoramiento acústico de una sala con
paneles:
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www.youtube.com/watch?v=UTJEtABf2uA&feacture=email
Bibliografía
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www.tecnositio.com/materiales/insonorizacion.html
www.astrored.org/enciclopedia/wiki/acusticaarquitectonica
www.ehu.es/acustica/espanol/ruido/acaces/acaces.html
http://club.telepolis.com/asrodriguez/salasaudio.html
Diccionario Enciclopédico Larousse
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