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Representación gráfica de la Primera Reflexión
en espacios destinados a la palabra.
Análisis comparativo de aulas.
Autor:
Tutor:
Ruiz Delgado, Ligia
Coch Roura, Helena
ACÚSTICA DE AULAS
Trabajo final Máster
Máster AEM 13_14 Universidad Politécnica de Cataluña
UPC
Deseo expresar mis agradecimientos a mi familia
por su confianza y apoyo constante durante toda
esta etapa.
Quisiera agradecer también a la Arquitecta Amaya
Caballero y al profesor Jaume Roset por su
constante asesoría científica.
Resumen
El presente trabajo pretende demostrar la importancia de las primeras reflexiones,
mediante su representación gráfica, en el comportamiento acústico de espacios destinados a la
palabra (aulas, salas de conferencia, teatros).
En los espacios destinados a la audición de la voz, el principal objetivo es lograr que la
inteligibilidad de la palabra, o grado de compresión del mensaje oral, sea óptima en todos sus
puntos. Dicha inteligibilidad de la palabra dependerá del sonido directo y de todas aquellas
reflexiones que lleguen inmediatamente después de éste, cuyo nivel energético sea lo
suficientemente alto para que sumado al sonido directo contribuyan a un incremento del nivel
sonoro en aquellas zonas de la audiencia que más lo necesitan, lo cual se refleja en la mejora de
la inteligibilidad de la palabra. A aquellas reflexiones se les conoce como primeras reflexiones
o reflexiones tempranas. Éstas a su vez depende de la forma de la sala, orientación y acabado
superficial de las superficies de contorno y de la utilidad de las mismas para dirigir las primeras
reflexiones hacia las zonas de la audiencia a las cuales el sonido directo que llega sea débil.
Para ello se pretende representar de forma gráfica los aspectos relacionados
directamente con el diseño acústico de aulas, mediante un análisis comparativo que permita
mostrar el aporte energético de las primeras reflexiones en el comportamiento acústico de cada
aula.
Palabras claves
Acústica, primeras reflexiones, inteligibilidad, acondicionamiento acústico, superficies de
contorno, sonoridad, aporte energético y comportamiento acústico.
Índice
INTRODUCCIÓN
I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
II
OBJETIVOS
II
CAPÍTULO I
PSICOACÚSTICA
1.1
Preámbulo
3
1.2
Umbrales auditivos
4
1.3
Nivel de sonoridad
5
1.3.1 Curvas de ponderación
5
1.4
Tono
6
1.5
Timbre
6
1.6
Enmascaramiento
7
CAPÍTULO II ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA
2.1
Preámbulo
11
2.2
Espacios destinados a la palabra
11
2.2.1 Aulas
13
2.2.2 Evolución histórica de la acústica de aulas
13
Elementos de la comunicación
16
2.3.1 Emisor
16
2.3.2 Canal de Transmisión
18
2.3.3 Receptor
19
2.3
CAPÍTULO III ACÚSTICA ESTADÍSTICA
3.1
Preámbulo
23
3.2
Eco
23
3.3
Campo directo y campo reverberado
25
3.4
Parámetros básicos
26
3.4.1 Nivel de ruido de fondo
26
3.4.2 Tiempo de reverberación
27
3.4.3 Inteligibilidad de la palabra
31
3.4.4 Resumen de valores recomendados
33
CAPÍTULO IV
ACÚSTICA GEOMÉTRICA
4.1
4.2
CAPÍTULO V
Preámbulo
37
4.1.1 Reflexión especular
37
4.1.2 Reflexión difusa
38
Primeras Reflexiones
41
4.2.1 Forma
42
4.2.2 Volumen
45
ANÁLISIS COMPARATIVO
5.1
Preámbulo
49
5.2
Datos generales
49
5.3
Área y superficie
50
5.4
Uso
52
5.5
Ocupación
52
5.6
Usuario
54
5.7
Materiales
54
5.7.1 Coeficiente de absorción acústica
55
5.7.2 Ubicación de los materiales en el interior del aula
12
5.7.3 Relación de la primera reflexión y los materiales
58
5.8
Fuentes de ruido
65
5.9
Nivel de ruido de fondo
67
5.10 Tiempo de reverberación
70
5.11 Inteligibilidad de la palabra
75
5.12 Conclusiones Acústica estadística
85
5.13 Análisis de las primeras reflexiones
86
5.13.1 Análisis de puntos aula CB - 2
86
5.13.2 Análisis de puntos aula tipo
90
5.14 Conclusiones Acústica geométrica
94
CONCLUSIONES
97
GLOSARIO
III
BIBLIOGRAFÍA
V
Índice de figuras
CAPÍTULO I
PSICOACÚSTICA
Figura
1.1
Corte transversal del oído derecho
3
Figura
1.2
Umbrales de audición y molestia
4
Figura
1.3
Curvas de ponderación de los sonómetros
5
Figura
1.4
Dos ondas acústicas de igual tono pero diferente timbre
6
CAPÍTULO II ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA
Figura
2.1
Inteligibilidad según la intensidad de escucha
12
Figura
2.2
Superficies especulares próximas al escenario
12
Figura
2.3
Evolución temporal de la energía sonora correspondiente a
17
la emisión de una vocal seguida de una consonante en un
recinto cerrado.
Figura
2.4
Diagrama de direccionalidad de la palabra hablada
17
Figura
2.5
Elementos de la comunicación
19
CAPÍTULO III ACÚSTICA ESTADÍSTICA
Figura
3.1
Superposición de sonidos con diferente retardos e
24
impresión subjetiva asociada
Figura
3.2
Distancia crítica de acuerdo a la absorción de la sala
25
Figura
3.3
Curvas NC «Noise Criteria»
26
Figura
3.4
Valores recomendados de TRmid para aulas / salas de
28
conferencia, en función del volumen del recinto.
CAPÍTULO IV ACÚSTICA GEOMÉTRICA
Figura
4.1
Reflexión especular
38
Figura
4.2
Reflexión difusa
38
Figura
4.3
Recorrido de un rayo sonoro en una sala rectangular
39
Figura
4.4
Ecograma asociado a un receptor con indicación del
40
sonido directo, primeras reflexiones y la cola reverberante
Figura
4.5
Ejemplo de llegada del sonido directo y de las primeras
reflexiones a un receptor
41
Figura
4.6
Primeras reflexiones de las paredes laterales de una sala
42
Figura
4.7
Primeras reflexiones de la pared frontal y pared de fondo
43
Figura
4.8
Primeras reflexiones de las superficies del techo y suelo
43
Figura
4.9
Reflexiones sobre una superficie curva
44
Figura
4.10 Reflexiones sobre una elipse y focalizaciones
44
Figura
4.11 Reflexiones sobre una parábola y focalizaciones
45
CAPÍTULO V
ANÁLISIS COMPARATIVO
Figura
5.1
Ubicación del aula CB -2 en la ETSAB
49
Figura
5.2
Medidas y área del aula CB - 2
50
Figura
5.3
Medidas y área del aula tipo
51
Figura
5.4
Secuencia de ocupación del aula CB - 2
53
Figura
5.5
Altura de la fuente y de los receptores
54
Figura
5.6
Porcentaje de materiales absorbentes y reflectantes aula CB – 2
56
Figura
5.7
Ubicación de materiales en planta y en sección del aula CB – 2
56
Figura
5.8
Porcentaje de materiales absorbentes y reflectantes del aula tipo
57
Figura
5.9
Ubicación de los materiales en planta y en sección del aula tipo
57
Figura
5.10 Aporte energético en dB en función de los materiales de las
58
superficies del techo y suelo del aula CB - 2
Figura
5.11 Aporte energético en dB en función de los materiales de la
59
pared frontal en planta y en sección del aula CB - 2
Figura
5.12 Aporte energético en dB en función de los materiales de la
60
pared de fondo en planta y en sección del aula CB - 2
Figura
5.13 Aporte energético en dB en función de los materiales de la
61
pared lateral del aula CB – 2
Figura
5.14 Aporte energético en dB en función de los materiales de las
62
superficies del techo y suelo del aula tipo
Figura
5.15 Aporte energético en dB en función de los materiales de la
63
pared frontal en planta y en sección del aula tipo
Figura
5.16 Aporte energético en dB en función de los materiales de la
64
pared de fondo en planta y en sección del aula tipo
Figura
5.17 Aporte energético en dB en función de los materiales de la
pared lateral del aula tipo
64
Figura
5.18 Mapa de localización de fuentes de ruido en planta y en
65
sección del aula CB - 2
Figura
5.19 Mapa de localización de fuentes de ruido en planta y en
67
sección del aula tipo
Figura
5.20 Mapa que muestra los puntos de medición en el aula CB - 2
67
Figura
5.21 Valores medidos de ruido de fondo en el aula CB - 2
68
Figura
5.22 Gráfico que muestra la curva NC a la que pertenecen los
69
datos medido de nivel de ruido de fondo en el aula CB - 2
Figura
5.23 Gráfico de valores calculados de tiempo de reverberación
71
del aula CB – 2 en función de la frecuencia
Figura
5.24 Gráfico que muestra el tiempo de reverberación
72
recomendado en función del volumen (aula CB - 2)
Figura
5.25 Gráfico de valores calculados de tiempo de reverberación
74
del aula tipo en función de la frecuencia
Figura
5.26 Identificación de la distancia crítica mediante comparación
76
de mapas de sonido directo y de sonido total del aula CB - 2
Figura
5.27 Selección de puntos de análisis de acuerdo a los valores
77
obtenido de Dc y r para el aula CB - 2
Figura
5.28 Gráfico que permite obtener los valores de STI / RASTI
80
solo con los valores de % ALCons
Figura
5.29 Identificación de la distancia crítica mediante comparación
82
de mapas de sonido directo y de sonido total del aula tipo
Figura
5.30 Selección de puntos de análisis de acuerdo a los valores
83
obtenido de Dc y r para el aula tipo
Figura
5.31 Mapa que muestra el sonido directo que llega a cada uno de
86
los puntos de análisis del aula CB – 2
Figura
5.32 Mapa que muestra solo el aporte energético de las primeras
87
reflexiones en cada uno de los puntos del aula CB – 2
Figura
5.33 Mapa que muestra la energía total (sonido directo +
87
primeras reflexiones) que llega a cada uno de los puntos de
análisis del aula CB – 2
Figura
5.34 Diagrama polar del punto 1 (planta y sección) aula CB – 2
88
Figura
5.35 Diagrama polar del punto 2 (planta y sección) aula CB – 2
89
Figura
5.36 Mapa que muestra el sonido directo que llega a cada uno de
90
los puntos de análisis del aula tipo
Figura
5.37 Mapa que muestra solo el aporte energético de las primeras
91
reflexiones en cada uno de los puntos del aula tipo
Figura
5.38 Mapa que muestra la energía total (sonido directo +
91
primeras reflexiones) que llega a cada uno de los puntos de
análisis del aula tipo
Figura
5.39 Diagrama polar del punto 1 (planta y sección) aula tipo
92
Figura
5.40 Diagrama polar del punto 2 (planta y sección) aula tipo
93
Índice de tablas
CAPÍTULO III ACÚSTICA ESTADÍSTICA
Tabla
3.1
Curvas NC recomendadas y niveles de ruido de fondo
27
equivalentes (en dBA)
Tabla
3.2
Márgenes de valores de TRmid en función del tipo de sala
29
(recintos ocupados)
Tabla
CAPÍTULO V
Tabla
3.3
Valores recomendados para aulas y salas de conferencias
33
ANÁLISIS COMPARATIVO
3.1
Superficie total de todas las superficies interiores del aula
50
CB – 2
Tabla
3.2
Superficie total de todas las superficies interiores del aula
51
CB – 2
Tabla
5.3
Promedio de horas diarias que permanece ocupada el aula
52
CB - 2
Tabla
3.4
Indica el volumen de aire por persona de acuerdo a su
53
ocupación
Tabla
5.5
Coeficientes de absorción acústica de cada uno de los
55
materiales indicados
Tabla
5.6
Ponderación del filtro A en dB en función de la frecuencia
68
Tabla
5.7
Curvas NC recomendadas de acuerdo al tipo de recinto y
69
su equivalencia en dB (A)
Tabla
5.8
Cuadro de cálculo de tiempo de reverberación del aula CB – 2
90
Tabla
5.9
Cuadro de cálculo de tiempo de reverberación del aula tipo
91
Tabla
5.10 Valores recomendados de % ALCons y STI / RASTI y su
91
valoración subjetiva
Tabla
5.11 Cuadro resumen de valores calculados
92
Tabla
5.12 Valores obtenidos de la representación gráfica de la
93
primera reflexión
Introducción
Aunque el diseño de espacios para el habla se viene realizando desde hace varios años
atrás, es en los últimos 30 años en los cuales se ha realizado estudios sobre la Acústica
Arquitectónica, intentando dar criterios de diseño para este tipo de espacios.
El objetivo acústico fundamental que se pretende conseguir cuando se diseña un
espacio para el habla es que la inteligibilidad de la palabra, o grado de comprensión del mensaje
oral, sea óptima en todos sus puntos. Para lo cual se ha organizado el trabajo de forma tal que se
puedan definir todos los conceptos necesarios relacionados con el tema.
El trabajo se divide en dos partes; teoría y práctica. En la parte teórica se explica
detenidamente el funcionamiento de nuestro sistema auditivo. Se definen también parámetros
acústicos necesarios para entender el comportamiento acústico de espacios destinados a la
palabra, y que servirán de referencia para la segunda parte.
En la parte práctica se realizará un análisis comparativo de dos aulas, con geometrías
distintas, para dicho análisis se utilizo el programa Radit2D como herramienta para la obtención
de diagramas y mapas acústicos que se muestran en dicho capítulo.
Por esta razón, a pesar de que, los conceptos acústicos relacionados con espacios para el
habla están muy bien estudiados desde el punto de vista teórico y estadístico, es necesario
también realizar una evaluación desde el punto de vista geométrico y su relación con las
primeras reflexiones, para lograr entender el comportamiento acústico de dicho recinto.
I
Planteamiento del problema
En la actualidad siguen apareciendo casos como el profesor, orador o actor que se ven
obligados a elevar el tono de su voz para que las personas ubicadas en los asientos más alejados
logren escucharlos, esto ocurre en aulas, salas de conferencias o teatros de ópera, como
respuesta a la falta de condiciones acústicas óptimas en dichos recintos
El comportamiento acústico de un recinto depende de dos estudios: el estudio de la
acústica estadística y el de la acústica geométrica. Es este último el que contribuye a mejorar el
nivel sonoro dentro de un recinto. Cuando el sonido emitido es un mensaje oral, las primeras
reflexiones contribuyen a mejorar la inteligibilidad o comprensión del mensaje y, al mismo
tiempo, producen un aumento de sonoridad (o sensación de amplitud del sonido).
El presente trabajo pretende estudiar las primeras reflexiones, mediante su
representación gráfica y su contribución dentro del comportamiento acústico de un recinto. Se
utilizarán como casos de estudio dos aulas de características y comportamientos acústicos
similares. Por un lado, al ser estas consideradas como espacios destinados a la palabra, se
recurrirá a la acústica estadística como herramienta, en la cual se consideran fórmulas y métodos
para el cálculo de la inteligibilidad de la palabra, con el fin de entender dicho comportamiento.
Objetivos
Analizar la importancia de la representación gráfica de la Primera Reflexión para
entender el comportamiento acústico de espacios destinados a la palabra «el aula».
Determinar la contribución de la Primera Reflexión en espacios destinados a la
palabra mediante el análisis comparativo de dos aulas de características y comportamientos
acústicos similares.
II
CAPÍTULO I
Psicoacústica
Capítulo I. Psicoacústica
1.1.
Preámbulo
El órgano que representa el mecanismo auditivo humano es el oído, considerado el más
complicado y eficiente de los receptores. Este a su vez se compone de tres partes:
• El oído externo, el cual consta del pabellón y el canal auditivo, debido a su forma y
dimensiones posee una resonancia cuya frecuencia está en las proximidades de los
3000Hz, esta resonancia incide en la respuesta del oído. Así, las ondas sonoras que
recoge el pabellón son conducidas por el canal auditivo hasta llegar al tímpano.
• El oído medio, conformado por el tímpano, los huesecillos y la trompa de
Eustaquio, recibe las ondas sonoras en forma de vibraciones. Los huesecillos
(martillo, yunque y estribo) conducen hacia el oído interno las vibraciones sonoras
que llegaron al tímpano.
• El oído interno, constituido por el laberinto, cavidad ósea que contiene a los canales
semicirculares, el vestíbulo, y el caracol, transforma los impulsos mecánicos en
excitaciones nerviosas que llegan al cerebro a través de las neuronas, el cual
reconoce la información recibida en función de las referencias previas del sistema de
memorias.
Figura 1.1
Corte transversal del oído derecho.
El oído transforma la onda acústica en sensación de sonido. Para ello es necesario que
la frecuencia de estas variaciones de presión (onda acústica) esté comprendida en una
determinada banda y que la amplitud de onda sea superior a un determinado valor para cada
frecuencia. Por tanto, en la audición de sonidos va a influir, tanto la amplitud como la
frecuencia con que se producen.
3
Representación gráfica de la Primera Reflexión
1.2.
Umbrales Auditivos
El oído humano, al igual que todo receptor sonoro, depende de la frecuencia y de unos
límites superiores e inferiores que limitan su ancho de banda de trabajo.
El umbral de audición es el nivel de presión mínima capaz de provocar una sensación
auditiva. Dicho umbral varía con la frecuencia y con el individuo. El oído humano es más
sensible a frecuencias altas comprendidas entre 2000 Hz y 5000 Hz. No obstante, dicha
sensibilidad se pierde conforme se incrementa la edad de la persona.
Tomando de referencia la frecuencia de 1000 Hz, el umbral de audición asciende de
forma regular con el decrecimiento de la frecuencia, esto para frecuencias inferiores a 1000 Hz
y, para frecuencias superiores a 5000 Hz el crecimiento del umbral es mucho más brusco. La
zona de máxima sensibilidad se encuentra próxima a los 3000 Hz.
dB
140
Umbral de molestia
120
100
MÚSICA
80
PALABRA
60
40
20
0
Umbral de audición
50
Figura 1.2
100
500
1000
5 000 10 000
Hz
Umbrales de audición y molestia [14].
El umbral de molestia, se encuentra próximo a los 120 dB, este se da cuando las
presiones sonoras crecen, en consecuencia también crece la sonoridad hasta producir una
sensación de molestia. Dicho umbral es prácticamente independiente de la frecuencia aunque
varía según personas. Cabe indicar, que cuando se llega a 140 dB se produce sensación de dolor
pudiendo ocasionar daño permanente en la audición si la exposición es prolongada. Sin
embargo, los daños son inmediatos y permanentes cuando se alcanzan los 160 dB. En la figura
1.2 se representan los umbrales de audición y molestia, así como la zona del espectro donde se
producen la mayoría de los sonidos musicales y hablados.
4
Capítulo I. Psicoacústica
1.3.
Nivel de Sonoridad
La sonoridad S (Speech sound level) o sensación de intensidad, es propia de la presión
acústica, cuanto más alta es la presión, más intenso parece el sonido, por lo cual, es indicativa
del grado de amplificación que produce un recinto sobre un mensaje oral emitido. Pese a ello,
no depende sólo de su intensidad, sino también de su frecuencia.
1.3.1. Curvas de Ponderación
Existen aparatos que miden con gran precisión niveles de presión acústica, pero
sólo con alguna aproximación de sonoridad, dichos aparatos deben tener una variación
de sensibilidad en función de la frecuencia similar a la del oído humano. Los
sonómetros tienen unos filtros de ponderación para acomodarse a la sensibilidad del
oído, donde el filtro A es para sonidos débiles, el B para sonidos medios y el C para
sonidos intensos, aunque realmente el único que se utiliza es el filtro A por ser este el
complementario del umbral de audición. El dB (A) es la unidad con la que se expresa un
nivel de presión acústica cuando se ha sometido a la ponderación del filtro (A) de los
sonómetros.
dB
10
0
C
-10
-20
B
-30
-40
-50
20
A
50
100
500 1000 2000
5000 10000 20000
Hz
Figura 1.3
Curvas de ponderación de los sonómetros.
5
Representación gráfica de la Primera Reflexión
1.4. Tono
El tono es la sensación auditiva que caracteriza a los sonidos como más graves o más
agudos en función de su frecuencia. No obstante, el tono no sólo depende de la frecuencia sino
también, aunque en menor medida, de la presión.
Nuestro oído asigna a un sonido una única altura. Así, los sonidos de frecuencia más
alta se perciben como más agudos, y los de frecuencias más baja, como más graves. Por
ejemplo, cada vez que se sube un sonido de 100 Hz a 200 Hz, el tono que se percibe es una
octava más agudo. El oído humano puede percibir sonidos que este comprendidos entre las
frecuencias de 20 Hz y 20000 Hz en edades comprendidas entre 18 y 25 años, este margen varia
de acuerdo a la edad. Se descompone en tres gamas:
20 – 3º60 Hz
Frecuencias graves o bajas
360 – 1400 Hz
Frecuencias medias
1400 – 2000 Hz
Frecuencias agudas o altas
1.5. Timbre
El timbre de un sonido es la característica subjetiva que permite distinguir entre dos
sonidos de igual tono, frecuencia e intensidad emitidos por dos focos sonoros diferentes.
Depende de gran manera de la envolvente (materiales, tamaño, forma y diseño) y de la
frecuencia, y varía de acuerdo al tiempo.
El timbre de un sonido está en función de la forma de la onda. A cada forma de onda le
corresponde un timbre distinto. Cada forma de onda tienen su origen en la mezcla de
armónicos, los que a su vez se deben a la vibración fraccionada de los cuerpos.
Figura 1.4
6
Dos ondas acústicas de igual tono pero diferente timbre.
Capítulo I. Psicoacústica
1.6.
Enmascaramiento
Se habla de enmascaramiento cuando un sonido impide la percepción de otro, es decir,
lo enmascara. Un tono enmascara señales de frecuencias superiores a las de él, pero no
inferiores. Así, un sonido intenso y grave puede enmascarar un sonido débil y agudo, pero lo
contrario no sucede.
Cuando se oyen simultáneamente dos tonos puros, el menos intenso puede resultar
inaudible aunque su nivel de intensidad esté por encima del umbral de audición. El efecto de
enmascaramiento es más notorio en frecuencias cercanas al sonido enmascarador. Dicho sonido
aumenta nuestro umbral de audición, es decir incrementa la intensidad que tiene que tener el
sonido para que lo podamos oír.
El fenómeno del enmascaramiento puede ser en algunas ocasiones beneficioso y en
otras perjudicial.
7
CAPÍTULO II
Acústica
Arquitectónica
Capítulo II. Acústica Arquitectónica
2.1.
Preámbulo
Un buen planteamiento acústico lleva consigo toda una serie de factores que afectan al
aislamiento, generación, transmisión, absorción, reflexión, difusión y finalmente a la escucha
del sonido.
Al hablar de acústica arquitectónica se hace referencia al acondicionamiento acústico,
cuyo objetivo es proporcionar la máxima calidad acústica posible al mensaje sonoro emitido en
una sala. Dicha calidad dependerá de ciertos parámetros según sea el tipo de mensaje sonoro, ya
sea para la música o para la palabra.
Sea el caso de estudio, espacios destinados a la palabra, es imprescindible que el
mensaje sonoro sea lo suficientemente claro y tenga la intensidad necesaria para asegurar una
correcta compresión del mismo.
2.2. Espacios destinados a la palabra
Las salas de conferencias, aulas, teatros y templos son los principales locales destinados
a la audición de la voz, donde evidentemente el mensaje hablado es la herramienta principal, se
debe conseguir que las condiciones arquitectónicas sean tales que:
• Protejan de los ruidos intrusivos.
• Amplifiquen y distribuyan equilibradamente la energía sonora del mensaje sonoro
emitido, con el uso adecuado de las reflexiones, sin dejar que estas interfieran en el
mensaje original. En pocas palabra, que se creen lugares que inviten y favorezcan la
conversación.
La obtención de una correcta inteligibilidad de la palabra será imprescindible para la
comprensión del mensaje oral en los espacios destinados a la palabra (aulas, salas de
conferencias, teatros, etc.). Las frecuencias primordiales para la inteligibilidad están
comprendidas entre los 500 a 3000 Hz. En este caso interesa principalmente la audición de los
agudos por su mayor direccionalidad. Por otra parte la inteligibilidad de la palabra depende de
la intensidad con que se escuchen , por lo cual las superficies deben estar orientadas a contribuir
en el aporte energético en los lugares mas desfavorecidos, por ello, será válido y adecuado el
estudio acústico geométrico por rayos.
11
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Figura 2.1
Inteligibilidad según la intensidad de escucha [20].
• El volumen por plaza de esta clase de locales ha de ser más bien reducido, para que
la disipación de la energía sonora sea mínima. En el caso de las salas de
conferencias y teatros debe ser de 3,50 a 4 m3. Y el nivel de ruido de fondo debe
ser inferior a 40 dB.
• Por cuestiones acústicas, la movilidad en la situación de las fuentes es de gran
importancia, sea el caso de las salas de conferencias, donde el orador permanece fijo
en un lugar determinado, como en el teatro, donde los actores se mueven
constantemente. Por ello, la escena, tarima, o simplemente el lugar donde se ubique
la fuente sonora merece un tratamiento especial, por ser el lugar de emisión de la
voz. Lo cual supone la utilización de superficies reflectantes, indispensables además
para el adecuado refuerzo del sonido por reflexión. En cuanto a los materiales, no
debe haber una excesiva absorción de los agudos.
El teatro difiere de los demás espacios destinados a la palabra por el aspecto artístico
que entraña. Por lo cual, el contacto directo y personal del actor con los espectadores es
importante en este caso.
Telón
• Las
superficies
escenario
serán
laterales
también
cercanas
al
superficies
especulares convenientemente dirigidas.
Resalto
Tornavoz
Telón de
fondo
• El tornavoz es el elemento más eficaz
utilizado para dirigir las reflexiones al
público, esta superficies también será
reflectante.
12
Figura 2.2 Superficies especulares
próximas al escenario [20].
Capítulo II. Acústica Arquitectónica
2.2.1. Aulas
Son espacios destinados a la enseñanza, deben estar diseñados para permitir un
correcto aprendizaje de las diferentes enseñanzas que se impartan en el mismo, bien
sean de enseñanza primaria, media o universitaria. En todos los casos, debe crearse un
ambiente de confort, que facilite la labor docente, teniendo en cuenta el elevado número
de horas que los alumnos permanecen en estos locales.
El diseño de un recinto y edificación, sea cualquiera el caso, esta condicionado
al uso principal del mismo, dejando como secundario otros aspectos del edificio. Por lo
cual, si se diseña un centro escolar, donde la labor del docente se apoya en la
transmisión de mensajes verbales, es necesario que esta función se pueda realizar de
forma óptima. La transmisión de estos mensajes se dan de forma verbal ya sea de
alumno – profesor ó alumno – alumno. Por ello, si este mensaje sufre distorsiones en su
canalización , el receptor no podría interpretarlo correctamente, y así se perdería la
razón de ser del aula, como lugar propicio para la comunicación y como canal de
transmisión.
El aislamiento acústico en un aula evitará que los ruidos provenientes del
exterior no interfieran en la comprensión del mensaje en el interior del aula, corriendo
el riesgo de enmascaramiento. Y su acondicionamiento acústico, permite por un lado,
controlar el tiempo de reverberación para lograr una máxima inteligibilidad de la
palabra, y por otro, analizar la forma de las aulas para una mejor uniformidad en la
recepción del mensaje, especialmente en aulas que superan los 500 m3.
2.2.2. Evolución histórica de la acústica de Aulas
La escuela occidental en los siglos XIX y XX
Aproximadamente en el siglo XIX surge el nacimiento de la escuela como
edificio, sin embargo, estas eran más o menos una adaptación de otras formas de
arquitectura y se dejaba de lado las necesidades de enseñanza.
Tras la propugnación de la instrucción popular, florecen las iniciativas
disciplinares y se da la construcción de nuevas escuelas, sobre todo en las
ciudades pre-industriales, en los cuales se había incrementado la inmigración.
13
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Dichas escuelas en sus inicios constaban de una gran sala, donde se ubicaban los
alumnos sin distinción de sexo ni edad, y la instrucción era impartida por un
maestro y algún ayudante, cuando el grupo era numeroso. Tiempo después se
fueron añadiendo nuevas salas, debido al incremento de alumnado, estas salas
eran de menor tamaño (aulas), ubicadas alrededor del espacio central original y
separadas de este mediante cortinas o puertas correderas.
Los arquitectos de aquella época, se limitaban a enfatizar la forma y el estilo, y
no prestaban atención al aspecto funcional. Esto debido a una falta de definición
clara de lo que debía ser una escuela, de conceptos pedagógicos y urbanísticos.
A mediados del siglo XIX, Louis Sullivan, enuncia un principio fundamental de
la arquitectura moderna: form follows function. Esta renovación de ideas en la
arquitectura norteamericana da inició a la construcción de escuelas que ya no
parecen palacios junto a su planificación por barrios, separación por grados y un
sector administrativo para dicha escuela. Sin embargo, la aparición de un edificio
– escuela diseñado como tal en Europa, no se dará hasta 1925 aproximadamente.
En las grandes ciudades americanas e inglesas , la planificación escolar fracaso,
debido al crecimiento desenfrenado y caótico de las mismas. En algunas
ocasiones por verse rodeadas de edificios y calles ruidosas, y en otras por
condiciones higiénicas y lumínicas.
Es en el caso de los alemanes, quienes desde su punto de vista más racional y
ordenada le dan un nuevo enfoque al concepto de escuela, espacio y alumnado. A
partir de entonces empieza a surgir la necesidad de organización de orden
interno, lo cual significa la separación de sexos, el número de alumnos por
superficie construida, el volumen de aire por alumno, temas de iluminación, etc.
La arquitectura escolar evoluciona a la par de los avances urbanísticos de cada
país y de su estabilidad política. El siglo XIX es un siglo de transición. Se pasa
de una organización entorno a una gran sala central (hall), a una distribución con
una sola fila de aulas. Poco a poco, el avance tecnológico da lugar a intercambios
culturales más frecuentes y surge la necesidad de disponer de «mano de obra»
intelectual por parte de la cultura de Occidente, debido a la industrialización.
14
Capítulo II. Acústica Arquitectónica
A principios del siglo XX la arquitectura escolar atraviesa por un momento
crítico en el cual los arquitectos no pueden solucionar las necesidades de las
escuelas y su entorno, puesto que en muchos lugares la definición de escuela aun
no se encuentra bien definido. Sin embargo, por otro lado surge la filosofía
pedagógica de Maria Montessori, donde se recuerda el papel del maestro como
educador. Esta tuvo gran influencia en los preceptos pedagógicos de esa época.
Uno de los constantes problemas fundamentales era la falta de zonas exteriores
(espacio natural, parques, jardines, etc.) dentro de la ciudad, con el fin de que las
escuelas tengan contacto con este, a esto se le denominaba escuelas abiertas.
Tras la primera guerra mundial, en Alemania surgen movimientos reformadores
en la arquitectura de escuelas, tales como Schulhaus («casa – escuela ») o la
Hallenschule, en la cual la escuela se organizaba entorno a un gran vestíbulo o
aula magna con función pedagógica. Todo esto representa en Europa la piedra
clave para interpretar la escuela actual.
En la década de los 40, a excepción de España, se produce en el mundo
occidental una arquitectura igualitaria, mucho más humana y que logra la
inserción de la escuela dentro de la trama urbana, volviéndose zonas culturales y
sociales, signos de progreso.
La escuela en España
En cuanto a España, es en el gobierno de Primo de Rivera donde la construcción
escolar recibe un gran impulso y tuvo su punto álgido durante la II República en
cuanto a la idea de educación popular (escuela pública). Se considera la época
dorada, tanto por la calidad de los edificios como por el número de escuelas que
se construyeron en todo el territorio español.
Después de una serie de feroces luchas generacionales, donde los vanguardistas
no pudieron demostrar sus postulados. En el gobierno de Franco se implanta la
nueva escuela nacional por antonomasia: católica, humana, patriótica y religiosa.
La Iglesia y las órdenes religiosas retoman el protagonismo y responsabilidad de
la escuela y aparecen otro tipo de escuelas denominadas Patronatos y academias.
15
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Tras su promulgación de
la Ley General de Educación y de la Reforma
Educativa de Villar Palasí, aparecen conceptos arquitectónicos aplicables tanto
para el caso de la Enseñanza General Básica, como para el Bachillerato
Unificado y Polivalente. Sin embargo se continuó impartiendo enseñanza
graduada en edificaciones que no estaban pensadas para ello por insuficiente
financiación y falta de voluntad política, lo cual agravó el problema.
En 1990 se pública la nueva Ley Orgánica de Ordenación General del Sistema
Educativo, se construyen gran número de escuelas y se logra la escolarización
total de la población española. De esta forma España intenta estar dentro de
Europa para beneficiarse de las ayudas que se prevén por el «Programa sobre las
construcciones escolares» de la OCDE. Se inicia una seria de cambios de política
educativa y se organizan foros de discusión sobre temas educativos, lo cual
resulta altamente beneficioso para el desarrollo de un nuevo modelo de escuela.
2.3. Elementos de la Comunicación
El mensaje sonoro se transmite a través de una cadena de comunicación, compuesta por
tres grandes elementos básicos: emisor, canal de transmisión y receptor. Por tanto, todo lugar
destinado a la emisión y audición de dichos mensajes sonoros llevarán implícita la existencia de
esta cadena.
2.3.1. Emisor
El emisor estará constituido por la fuente sonora junto con los sonidos que
emite. Es el encargado de codificar el mensaje y transmitirlo por medio de un canal de
transmisión hasta el receptor, perceptor y/u observador.
La palabra hablada consiste en una sucesión de sonidos que varía
constantemente en intensidad y frecuencia. En las altas frecuencias es donde se
desarrollan la mayoría de las consonantes, sonidos de corta duración y poca energía que
proporcionan más información que las vocales a la hora de entender un mensaje
hablado. Es por ello, que la comprensión de las consonantes es fundamental para la
inteligibilidad de la palabra, de ahí que sea más importante la preservación de las altas
frecuencias para la comprensión de mensajes hablados, que las bajas frecuencias.
16
Energía sonora
Capítulo II. Acústica Arquitectónica
Tiempo (S)
Figura 2.3
Evolución temporal de la energía sonora correspondiente a la emisión de una
vocal seguida de una consonante en un recinto cerrado [7].
La energía del habla no se irradia uniformemente alrededor del orador, debido a
la sombra acústica que produce la cabeza y cuerpo del mismo. Es el caso de las altas
frecuencias, las cuales se irradian en un estrecho ángulo sólido frente al orador, a
diferencia de las frecuencias bajas que son las que se irradian más uniformemente. De
ahí que, un oyente situado al lado o detrás del orador tenga mayor dificultad en
entender el sonido hablado, ya que faltan gran parte de las componentes de alta
frecuencia del habla emitida.
270 º
Sección horizontal
Figura 2.4
Sección vertical
Diagrama de direccionalidad de la palabra hablada [14].
Se consideran niveles medios de presión acústica a 1 m de los labios en el caso
de hombres de 64 dB y en mujeres de 60 dB.
17
Representación gráfica de la Primera Reflexión
2.3.2. Canal de Transmisión
El canal de transmisión está constituido por la sala, con sus características
geométricas y físicas y las diversas vías de propagación del sonido emitido en ella.
La energía que emite la fuente sonora en un recinto cerrado, se propaga en
todas direcciones en forma de ondas esféricas, su intensidad disminuye con el cuadrado
de la distancia recorrida (divergencia esférica). Sin embargo, cuando la onda llega a una
de las superficies que componen dicho recinto se interrumpe, debido a que parte de la
energía se transmite al cerramiento y parte se refleja. Así también, cuando dicha energía
llega al oyente ubicado en un punto cualquiera del mismo de dos formas diferentes: una
parte de la energía llega de forma directa (sonido directo), mientras que la otra parte lo
hace de forma indirecta (sonido reflejado). Evidentemente, mientras, cuanto mayor sea
la distancia recorrida y más absorbentes sean los materiales empleados, menor será la
energía asociada tanto al sonido directo como a las sucesivas reflexiones.
• Sonido Directo
En un punto cualquiera del recinto, la energía correspondiente al sonido directo
depende exclusivamente de la distancia a la fuente sonora. Este sonido llevará una
atenuación debida a la divergencia esférica y a la absorción del aire. El aire absorbe
más las altas frecuencias.
• Sonido Reflejado
Los sonidos reflejados inciden sobre el receptor después de la llegada del sonido
directo. Su atenuación se deberá a tres causas: Las dos primeras serán las mismas
que afectan al sonido directo (la divergencia esférica y la absorción del aire), y la
tercera se deberá a la absorción de los materiales que constituyen el acabado
superficial de los cerramientos y a la frecuencia.
Al analizar la evolución temporal del sonido reflejado en un punto cualquiera del
recinto, se observa que la energía sonora disminuye poco a poco hasta que
desaparece, después de un gran número de reflexiones. Distinguiendo dos zonas: la
primera está compuesta por todas aquellas reflexiones que llegan inmediatamente
después del sonido directo, recibiendo el nombre de primeras reflexiones o
reflexiones tempranas, y la segunda zona formada por reflexiones tardías que
constituyen las denominada cola reverberante.
18
Capítulo II. Acústica Arquitectónica
El estudio de la cola reverberante se efectúa siempre mediante criterios basados en
la denominada acústica estadística, a diferencia de las primeras reflexiones que se
estudian basadas en la acústica geométrica.
2.3.3. Receptor
El receptor está constituido por los oyentes, quienes son los que califican la
calidad acústica de un local. Este juicio, depende del tipo de mensaje emitido según el
uso de la sala.
Existen algunos factores que condicionan la respuesta del receptor frente a la
percepción de mensajes sonoros, estos dependerán del tipo de información de cada
mensaje, sea el caso de la información semántica la cual es propia del mensaje oral, o
de la información estética, propia del mensaje musical.
Para la calificación de la percepción de mensajes orales, se considera criterio
básico la inteligibilidad, es decir, dicho mensaje debe tener la intensidad suficiente para
emerger del ruido de fondo y a la vez conseguir el equilibrio necesario entre la pérdida
de claridad, debido al excesivo sonido reflejado y la pérdida de intensidad, debida a la
excesiva absorción por parte de la sala.
En los recintos dedicados a la audición de la palabra es importante que el
espectro del sonido recibido sea lo más similar posible al espectro del sonido emitido.
De ahí la importancias del sonido directo y las primeras reflexiones.
Emisor
Receptor
Canal de Transmisión
Sonido directo
Figura 2.5
Primeras reflexiones
Elementos de la comunicación.
19
CAPÍTULO III
Acústica Estadística
Capítulo III. Acústica Estadística
3.1.
Preámbulo
Cuando una fuente sonora comienza a emitir, la energía se propaga libremente por todo
el recinto. Después de un cierto tiempo, llega el sonido reflejado por las superficies de
contorno, superponiéndose al sonido directo. Este proceso se va repitiendo, y a la vez el nivel
sonoro en dicho recinto se va incrementando indefinidamente si no fuera por la absorción de
energía acústica por parte de los materiales que recubren dichas superficies de contorno. Sin
embargo, existen casos en los cuales cuando la fuente sonora deja de emitir, el sonido reflejado
no desaparece inmediatamente, a este fenómeno se le denomina Reverberación. Esta
persistencia de sonido es a veces beneficiosa, pues puede reforzarlo y prolongarlo (como es el
caso de los sonidos musicales), pero en otras ocasiones puede ser perjudicial al enmascarar unos
sonidos con otros (pérdida de inteligibilidad en los sonidos hablados). Por tanto, la
reverberación tendrá gran importancia en el comportamiento acústico de recintos cerrados
destinados a la música o a la palabra.
Las leyes de reverberación según la acústica estadística, solo pueden formularse en el
estudio de salas que posean una distribución de energía sonora uniforme (campo difuso).
Entonces, se cumple que a mayor difusión le corresponde mayor reverberación, y viceversa. No
obstante, esto dependerá de la absorción de los materiales, puesto que, cuanto más difusamente
se refleje el sonido y cuanto menor sea la absorción, mayor será la difusión obtenida.
Sin embargo, la mayoría de salas no cumplen esta condición, debido a la falta de
uniformidad en la distribución de la energía sonora, así como de irregularidades en el campo
sonoro.
3.2. Eco
Como se explicó en el primer capítulo de Psicoacústica, el sistema auditivo humano
tiene un tiempo de respuesta de unos 50 ms. Es decir cuando las reflexiones llegan al oyente
con un desfase temporal inferior a 50 ms, éstas juntamente con el sonido directo, contribuyen
con el aumento de sonoridad en dicho punto, puesto que se perciben como una señal única. Sin
embargo, cuando aparece en un punto de escucha una reflexión de nivel elevado con un retardo
superior a los 50 ms, se produce eco. Lo cual afecta directamente a la inteligibilidad de la
palabra, ya que dicha señal es percibida como una repetición del sonido directo.
23
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Efecto físico
Impresión subjetiva
Retardo hasta 50 ms:
Se oye un único sonido
con un nivel más elevado
0
30
Tiempo (ms)
Tiempo (ms)
Retardo superior a 50 ms:
Se percibe claramente un eco
0
Figura 3.1
60
Tiempo (ms)
Tiempo (ms)
Superposición de sonidos con diferentes retardos e impresión subjetiva asociada [7].
Para que un eco pueda ser escuchado en el interior de un recinto, deben coincidir varios
aspectos, los cuales se nombran a continuación:
• Según Henry en el año 1854, quien introdujo el término de “límite de perceptibilidad”
se comprueba que:
Δl = c · t = 340 · 50 · 10-3 = 17 m
Para ello se tuvo en cuenta que la velocidad de propagación del sonido en el aire es de
340 m/s y se considera para la palabra un Δt = 50 ms, en consecuencia, le corresponde
una diferencia de longitud de camino de Δl = 17 m, lo cual indica que si la diferencia
de recorridos entre el sonido directo y el reflejado es mayor de 17 m, el sonido
reflejado llegará cuando el sonido directo ya haya acabado de ser percibido por el
oído del oyente, percibiéndose entonces dos sonidos distintos, que es la sensación de
eco.
• La segunda condición para la aparición de eco, es que las superficies que lo originan
tengan un coeficiente de absorción alto o que la que lo produce sea una superficie
cóncava, en ambos casos, la reflexión que llegue al observador será lo suficientemente
potente para competir con los otros impulsos sonoros que llegan al mismo tiempo.
Para evitar el riesgo de eco en recintos cerrados, se recubrirán con material absorbente las
superficies que puedan dar reflexiones a alguna zona de la sala, con un retardo mayor a 50 ms,
respecto al sonido directo. Y evitando el origen de focalizaciones por el uso de superficies
cóncavas.
24
Capítulo III. Acústica Estadística
3.3. Campo Directo y Campo Reverberado
El campo directo (LD) es el campo acústico que se genera cerca de la fuente sonora, este
se caracteriza por su potencia. Cuando la fuente se ubica en un espacio abierto, solo se da la
presencia del campo directo.
Cuando la fuente se ubica en el interior de un recinto cerrado, alrededor de este campo
directo, se crea el campo reverberado (LR), como superposición del campo directo debido al
conjunto de reflexiones originadas por las superficies de contorno. En el caso de espacios
destinados a la palabra, es necesario que el nivel de campo reverberante LR sea bajo, con el fin
de conseguir un buen confort acústico y una correcta inteligibilidad de la palabra.
La distancia a la cual ambos campos, tanto el directo como el reverberado, se igualan, se
le denomina distancia crítica. Esta distancia depende de la geometría y la absorción del recinto.
,
Dc = distancia crítica.
Q = factor directividad de fuente sonora
(Q = 2 para la voz humana).
R = constante de la sala (en m2).
• Cuando la distancia crítica es pequeña, la absorción de dicha sala es también pequeña
(salas reflectantes), por lo cual apenas te alejes de la fuente, predomina el campo
reverberado y la inteligibilidad no será buena.
• Cuando la distancia crítica es grande, la absorción también es grande (salas
absorbentes), predominando en casi toda la sala el campo directo.
Salas reflectantes
Figura 3.2
Salas absorbentes
Distancia crítica de acuerdo a la absorción de la sala [7].
25
Representación gráfica de la Primera Reflexión
3.4.
Parámetros Básicos
A continuación se definirán los parámetros acústicos básicos necesarios para evaluar la
calidad de audición verbal de una sala, tomando como objeto de estudio el AULA.
3.4.1. Nivel de Ruido de Fondo
El ruido de fondo es todo aquel ruido que se percibe en un espacio cerrado (por
ejemplo, aula, sala de concierto, teatro, etc.) en el cual no se realiza ninguna actividad.
Dicho ruido tiene dos componentes: la primera es debida al ruido por el sistema de
climatización y demás instalaciones eléctricas y/o hidráulicas, así como al ruido
proveniente del exterior (por ejemplo, el ruido de tráfico), mientras que la segunda va
asociada al nivel de campo reverberante (o sonido reverberante) existente en la sala.
En cuanto a la primera, el nivel máximo recomendado de ruido de fondo se fija
mediante la curva NC (“Noise Criteria”), mientras que la segunda depende del volumen
del recinto y de los materiales utilizados como revestimiento de sus superficies internas.
Las curvas NC son utilizadas para establecer los niveles de ruido máximos
recomendables dentro de un recinto. Así, un recinto cumple con una determinada NC,
cuando los niveles de ruido de fondo de un recinto, medidos en cada una de las bandas
de octava, se encuentran por debajo de la curva NC correspondiente.
Nivel de presión sonora SPL (dB)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
63
125
250
500
1.000
2.000
4.000
8.000
Frecuencia (Hz)
Figura 3.3
26
Curvas NC «Noise Criteria» [7].
Capítulo III. Acústica Estadística
Curva NC
recomendada
Equivalencia en dB
(A)
Salas de conferencias / Aulas
20-30
33-42
Despachos de oficinas / Bibliotecas
30-35
42-46
Hoteles (vestíbulos y pasillos)
35-40
46-50
Restaurantes
35-40
46-50
Tipos de Salas
Tabla 3.1
Curvas NC recomendadas y niveles de ruido de fondo equivalentes (en dB A) [7].
La curva NC recomendada para aulas es la NC - 20, si bien también se llega a
admitir hasta la NC - 30.
En el caso específico de espacios destinados a la palabra (aulas, salas de
conferencias, teatros, etc.), hay que ser más exigentes con los requerimientos de ruido
de fondo, en comparación con la música, puesto que este influye de gran manera en la
inteligibilidad de la palabra.
3.4.2. Tiempo de Reverberación
El tiempo de reverberación (TR) se define como el tiempo que transcurre desde
el instante en que la fuente sonora ha dejado de emitir, hasta que el nivel de presión
sonora disminuye en 60 dB, esto a una determinada frecuencia.
El tiempo de reverberación es indicativo del grado de reverberación o “viveza”
de una sala. El volumen y los materiales utilizados como revestimiento de las
superficies internas de un recinto influyen directamente en el tiempo de reverberación,
y en consecuencia, también en la inteligibilidad de la palabra.
Por lo general, el tiempo de reverberación (TR) varía con la frecuencia,
tendiendo a disminuir a medida que ésta aumenta. Por ese motivo, es conveniente que
el TR se mantenga lo más constante posible con la frecuencia, ya que a cualquier
aumento a baja frecuencia el grado de inteligibilidad de la palabra empeora. Cabe
resaltar que, en frecuencias altas, los valores del TR disminuyen, debido a la absorción
de los materiales y a la producida por el aire. Dicha disminución es especialmente
notoria cuando se trata de recintos con gran volumen.
27
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Cuando se establece un único valor recomendado de TR para un recinto dado,
se suele hacer referencia al TRmid, el cual es obtenido como media aritmética de los
valores correspondientes a las bandas de 500 Hz y 1000 Hz.
Cuando los valores promediados de TRmid, se hallen dentro de los márgenes
representados en la figura 3.4, considerando un elevado nivel de ocupación del recinto,
el nivel de campo reverberante será bajo y la inteligibilidad de la palabra será buena.
Tiempo de Reverberación RT mid (s)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
100
1.000
10.000
Volumen (m3)
Figura 3.4
Valores recomendados de Trmid para aulas / salas de conferencia, en función
del volumen del recinto [7].
Considerando volúmenes entre 100 y 10.000 m3, se recomienda que el valor
promediado TRmid
para aulas sea bajo, con objeto de conseguir una buena
inteligibilidad, dicho valor debe estar comprendido, aproximadamente, entre:
0.7 s ≤ TRmid ≤ 1 s
Dado el caso de una aula con volumen de 1.000 m3, el TRmid = 0.85 s .
Cabe resaltar que para la banda de octava centrada en 2000 Hz, existe una
disminución inevitable de los valores de TR debido a la absorción producida por el aire.
28
Capítulo III. Acústica Estadística
Tipos de Sala
TRmid sala ocupada (en s)
Salas de conferencias / Aulas
0,7 – 1,0
Cine
1,0 – 1,2
Teatro de ópera
1,2 – 1,5
Salas de conciertos (música de cámara)
1,3 – 1,7
Salas de conciertos (música sinfónica)
1,8 – 2,0
Tabla 3.2
Márgenes de valores recomendados de TRmid en función del tipo de sala
(recintos ocupados) [7].
Fórmula de Sabine
Sabine en 1898, tras una serie de pruebas descubrió la fórmula que lleva su
nombre, la cual establece que el tiempo de reverberación de una sala depende
directamente del volumen V (en m3) de la sala y el área de absorción
equivalente total A (en m2). Además, sólo puede basarse en consideraciones
estadísticas.
,
TR = Tiempo de reverberación (en segundos).
V
= Volumen del recinto (en m3).
Atot = Absorción total del recinto.
En cuanto a la absorción A de un material cualquiera, se obtiene multiplicando
su coeficiente de absorción α por su superficie S. Debido a que el recinto está
constituido por distintas superficies recubiertas de materiales diversos, se define
la absorción total Atot como la suma de todas y cada una de las absorciones
individuales, es decir:
… …
De la fórmula de Sabine se desprende que el tiempo de reverberación:
• No varía, es el mismo sobre cualquier punto de la sala.
• Es independiente de la forma y geometría de la sala.
• Es independiente de la ubicación de la fuente.
• Es independiente de la distribución de los materiales.
29
Representación gráfica de la Primera Reflexión
En ocasiones, los datos obtenidos del tiempo de reverberación suelen ser más
alto que los reales. Uno de esos casos es una sala totalmente absorbente (campo
abierto), la cual debería de tener un tiempo de reverberación nulo, sin embargo
al usar la fórmula de Sabine, los datos nunca se aproximan a ese resultado.
Cabe resaltar que esa fórmula se basa en requerimientos de campo difuso.
Efecto de absorción del aire
La absorción del aire produce un efecto atenuante sobre la energía acústica. En
locales pequeños esta atenuación es despreciable. En cambio, en locales
grandes, el tiempo de reverberación es mayor, por consiguiente la influencia de
la absorción del aire es notable a partir de la frecuencia de 2000 Hz. Dicha
atenuación depende de la frecuencia del sonido.
Materiales
Uno de los aspectos importantes para la audición verbal es la preservación de
las altas frecuencias, las cuales son determinantes para la obtención de una
adecuada inteligibilidad de la palabra, lo que obliga a elegir materiales que
absorban poco en estas bandas de frecuencias. Además, la zona ocupada por los
ejecutantes (escenario o plataforma) deberá estar recubierta de materiales
reflectantes, y la zona ocupada por la audiencia, de materiales absorbentes.
El grado de absorción del sonido de un material se representa mediante el
llamado coeficiente de absorción α, el cual se define como la relación entre la
energía absorbida por dicho material y la energía incidente sobre el mismo.
Área de absorción equivalente
Pese a que el volumen de un recinto controla directamente el tiempo de
reverberación, se podría cambiar los valores de tiempo de reverberación
conservando el volumen, obteniendo un margen bastante amplio.
El problema principal es la cantidad de energía absorbida por las superficies S
de contorno de un recinto, la cual varía según su área, y sus materiales de
acabado, los cuales determinan el valor de coeficiente de absorción sonora α.
Por tanto se puede caracterizar la absorción equivalente total por el producto:
A= α · S
30
Capítulo III. Acústica Estadística
3.4.3. Inteligibilidad de la Palabra
La obtención de una correcta inteligibilidad de la palabra será imprescindible
para la comprensión del mensaje oral en los espacios destinados a la palabra (aulas,
salas de conferencias, teatros, etc.). Para ello será preciso que:
• El ruido de fondo existente en la sala sea suficientemente bajo para que no
interfiera en la audición de la palabra.
• El nivel de campo reverberante sea, igualmente suficientemente bajo.
• No existan ecos, ni focalizaciones del sonido.
La mayoría de las dificultades que aparecen en espacios destinados a la palabra
se pueden atribuir a errores en el reconocimiento de consonantes. Esto se debe a la poca
energía acústica de estas en comparación con las vocales. Por ello, en un recinto grande
las consonantes quedan fácilmente enmascaradas por ruidos tales como: pisadas en el
suelo, el chirriar de una puerta o los cuchicheos de algunos espectadores. Todo ello
ocasionará que el orador aumente la potencia de su voz.
Así, un tono de baja frecuencia y nivel elevado enmascarará otro tono de
frecuencia más elevada y nivel inferior. A la vez, un volumen excesivo y/o materiales
con baja absorción acústica, ocasionarán que el tiempo de reverberación sea elevado, el
decaimiento energético de una vocal emitida en la misma será apreciablemente más
lento que su decaimiento propio, y por consiguiente que se produzcan este tipo de
enmascaramientos. Todo a su vez, ocasionará la pérdida de la inteligibilidad de la
palabra en la mayoría de puntos de dicho recinto.
Al emitir un mensaje oral, la duración de las vocales y su correspondiente nivel
de presión sonora es mayor que el de las consonantes, debido a que estas presentan
mayor contenido de altas frecuencias a diferencias de las vocales (bajas frecuencias).
Entonces, la absorción de las altas frecuencias de algunos materiales y del aire, produce
gran pérdida de inteligibilidad, pues se pierde el carácter distintivo de muchas
consonantes. Es por ello, que es fundamental el estudio de la inteligibilidad de la
palabra en las altas frecuencias.
Es así, que al momento del diseño, se deben considerar todos estos detalles para
obtener el máximo rendimiento posible.
31
Representación gráfica de la Primera Reflexión
La cuantificación del grado de inteligibilidad se lleva a cabo mediante los
siguientes dos parámetros: el primero es una ley matemática que permite hallar el valor
de %ALCons (Perdida de Articulación de Consonantes o “Articulation Loss of
Consonants”), dicha ley ayuda a predecir la inteligibilidad de la palabra en cualquier
punto de un recinto todavía por construir, el segundo es el parámetro denominado STI
(“Speech Transmission Index”) y su versión simplificada RASTI (“Rapid Speech
Transmission Index”).
Para el cálculo del % ALCons se emplearán dos fórmulas distintas de acuerdo a
la distancia r que se encuentre en el punto de análisis.
%
%
9RT
r > 3,16 Dc
r ≤ 3,16 Dc
r
= distancia del punto considerado a la fuente sonora (en m).
TR = tiempo de reverberación de la sala (en s).
V = volumen de la sala (en m3).
Q = factor directividad de fuente sonora (Q = 2 para la voz humana).
Dc = distancia crítica.
El valor de R dependen directamente del coeficiente de absorción media y la
superficie total del recinto. Para el cálculo del coeficiente medio de absorción se toma
en cuenta el valor de Atot, explicado anteriormente, y se divide por la superficie total del
recinto Stot.
R
= constante de la sala (en m2).
Stot = superficie total de la sala (en m2). Stot
S1
S2
… …
Sn
= coeficiente medio de absorción de la sala.
Usualmente, el %ALCons se calcula en la banda de 2000 Hz, por tratarse de la
banda de máxima contribución a la inteligibilidad de la palabra y considerando que el
recinto de estudio está ocupado. Cabe mencionar que esta fórmula no toma en cuenta la
geometría del recinto.
32
Capítulo III. Acústica Estadística
En el caso de aulas y salas de conferencias, la inteligibilidad en todos los
puntos de la sala ocupada deberá ser, como mínimo, “buena”. Por lo tanto, se deberá
verificar que:
%ALCons ≤ 5%
(STI/RASTI ≥ 0,65)
Cabe decir que, al tratarse de un parámetro indicativo de una pérdida, cuanto
mayor sea el valor de %ALCons, peor será el grado de inteligibilidad existente.
• Relación con las primeras reflexiones
El grado de inteligibilidad depende tanto de la señal útil recibida que llega al
oyente (sonido directo y primeras reflexiones) como del ruido de fondo.
Por ello es importante, la existencia de superficies generadoras de primeras
reflexiones hacia la zona más alejada de la audiencia, para obtener un
incremento considerable de la energía de la señal útil en esta zona. Ello
supone un aumento de inteligibilidad, sonoridad y claridad.
3.4.4. Resumen de los valores recomendados de los parámetros acústicos
asociados a aulas
Como resumen de todo lo expuesto, en la tabla se muestra los valores
recomendados de los parámetros acústicos definidos.
Parámetro Acústico
Ruido de fondo Curva NC recomendada
Valor recomendado
20 - 30
Tiempo de Reverberación medio TRmid, sala ocupada
0,7 s ≤ TRmid ≤1,0 s
Inteligibilidad de la palabra %ALCons, sala ocupada
y STI / RASTI, sala ocupada
% ALCons ≤ 5 %
STI / RASTI ≥ 0,65
Tabla 3.3
Valores recomendados para aulas y salas de conferencias.
33
CAPÍTULO IV
Acústica Geométrica
Capítulo IV. Acústica Geométrica
4.1.
Preámbulo
La teoría geométrica describe el campo sonoro de una forma muy simplificada,
reemplazando el concepto de onda por el de “rayo sonoro”. Dicho rayo sonoro sigue la
dirección de propagación de las ondas sonoras y está sujeto a las mismas leyes de propagación
que el rayo luminoso (este incluso observable). De estas leyes, solo la ley de la reflexión es de
significativa importancia en la acústica de salas.
Según Fermat, todas las ondas se propagan desde la fuente al receptor recorriendo el
camino más rápido que para la velocidad de propagación constante, es el más corto, y para la
propagación libre de obstáculos esto es una línea recta. Se define entonces el rayo sonoro, como
una porción significativa de energía acústica, propagándose en la proximidad de una estrecha
línea. Entonces, podríamos decir que la potencia total de una fuente se propaga a lo largo de
rayos en diferentes direcciones. Estos rayos no tienen porqué llevar necesariamente cantidades
iguales de potencia.
Si en el recorrido de un rayo se sitúa un obstáculo, parte de la energía que llevaba
consigo el rayo, retorna, a este fenómeno se le llama reflexión. En caso de ser el obstáculo
pequeño, parte de las ondas alcanzan la zona situada detrás del obstáculo, deben hacerlo
rodeándolo, a este fenómeno se le denomina difracción. Pero, si el obstáculo es grande, no se
puede esperar ninguna onda detrás de él, originándose una sombra acústica. La penumbra se
debe al tamaño de la fuente, y a la frecuencia de la onda que bordea el obstáculo.
4.1.1. Reflexión Especular
Es la base de la acústica geométrica. Se produce cuando la superficie del
obstáculo es lisa y muy reflectante (poco absorbente), los rayos que llegan paralelos
salen también paralelos después de reflejarse, entonces el rayo incidente se refleja en
una sola dirección. A esta superficie se le llama “espejo”, como se muestra en la figura
4.1. En este caso, se aplican las siguientes reglas:
•
Deben estar en el mismo plano el rayo incidente, el rayo reflejado y la
normal a la superficie de choque en el punto de incidencia.
•
El ángulo de incidencia o ángulo formado por el rayo incidente y la
normal, debe ser igual al ángulo reflexión o ángulo formado entre el rayo
reflejado y la normal.
37
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Fuente
Receptor 1
Receptor 2
F´ fuente virtual
Figura. 4.1
Reflexión especular.
4.1.2. Reflexión Difusa
Se produce cuando la superficie del obstáculo es rugosa, los rayos incidentes
paralelos producen rayos reflejados que no son paralelos entre sí, debido a que la
inclinación de la superficie varía de un punto de incidencia a otro, entonces el rayo
incidente se refleja en todas direcciones.
Esto es según la Ley de Lambert:
Iϑ = I0 cosϑ
Donde I0 es la intensidad incidente, Iϑ es la intensidad reflejada en la dirección ϑ,
medido éste ángulo respecto a la normal a la superficie.
Figura. 4.2
38
Reflexión difusa [14].
Capítulo IV. Acústica Geométrica
El estudio geométrico mediante trazado de rayos, consiste en la construcción de
diagramas que muestran el camino de los rayos sonoros reflejados. Este estudio es
imprescindible para tener una idea de la forma o geometría de un recinto, así como el estudios
de posibles concentraciones de energía que se produzcan dentro de este (ecos, focalizaciones,
etc.). También se utiliza para proporcionar aspectos positivos en la escucha, como es:
proporcionar sonido útil en posiciones determinadas, juntamente con el uso adecuado de las
primeras reflexiones, y el diseño de un buen sonido directo.
Según se observa en la figura 4.3, tras el uso de las leyes de la reflexión, todos los rayos
reflejados por una superficie plana parecen provenir de la imagen fuente. Lo cual divide el
estudio geométrico en dos métodos: el método de rayos, previamente descrito y el método de
imágenes, el cual es más sencillo para el caso de superficies de contorno planas.
F´
´´
F
F´
Figura. 4.3
F´
´
Recorrido de un rayo sonoro en una sala rectangular.
Después de todo lo anteriormente mencionado, se podría decir entonces, que la acústica
geométrica de salas se limita al estudio de la propagación rectilínea y la reflexión especular
sobre las superficies límites.
En acústica es necesario diferenciar entre ondas largas y cortas según su sombra acústica.
• Ondas largas: de longitud de onda grande (bajas frecuencias), no producen sombra
acústica puesto que bordean casi cualquier objeto y paradójicamente, se reflejan
especularmente sobre una superficie rugosa.
• Ondas cortas: de longitud de onda corta (altas frecuencias), producen sobra acústica
al no poder bordear algunos obstáculos, y se reflejan difusamente sobre superficies
rugosas. Es en este tipo de ondas donde, se puede percibir en las sombras acústicas
que el sonido es más grave, puesto que se pierden las componentes de alta frecuencia.
39
Representación gráfica de la Primera Reflexión
El campo acústico de un recinto se compone de aquel sonido directo, emitido por la
fuente, y del sonido reflejado. Al depender el sonido reflejado de las superficies de contorno de
un recinto, es imprescindible recurrir a procedimientos geométricos para definir y entender la
orientación de esas superficies, de tal forma que las reflexiones (al menos en las frecuencias
altas y medias) se dirijan adecuadamente e incrementar la sonoridad en aquellas zonas más
alejadas de la fuente.
Para el caso específico de la audición de la palabra, el objetivo principal es proveer a la
audiencia de reflexiones tempranas fuertes con pequeños tiempos de retraso respecto al sonido
directo, evitando así las reflexiones tardías. Después del sonido directo, llegan inmediatamente
las primeras reflexiones o reflexiones tempranas, estas son de mayor potencia que las sucesivas,
y su tiempo de retraso respecto al sonido directo es corto, en consecuencia el estudio
geométrico de un recinto se basa en el análisis de estas primeras reflexiones, cuya finalidad es
el incremento del nivel sonoro en los distintos puntos dentro de un recinto, para su uso óptimo.
Figura. 4.4
40
Ecograma asociado a un receptor con indicación del sonido directo, las primeras
reflexiones y la cola reverberante [7].
Capítulo IV. Acústica Geométrica
4.2.
Primeras Reflexiones
Son todas aquellas reflexiones que llegan a un oyente dentro de los primeros 50 ms
desde la llegada del sonido directo (como se explico en el capítulo III para el caso específico de
un recinto destinado a la palabra), estas son integradas por el oído humano y, en consecuencia,
su percepción no es diferenciada respecto al sonido directo.
Las primeras reflexiones, en el caso de un mensaje oral, contribuyen a mejorar la
inteligibilidad (o comprensión del mensaje) y, al mismo tiempo producen un aumento de
sonoridad (o sensación de amplitud del sonido), debido a que presentan un nivel energético
mayor que las correspondientes a la cola reverberante, al ser de orden más bajo (se suelen
considerar primeras reflexiones hasta un orden 3). A diferencia de estas, la cola reverberante
está formada por las reflexiones tardías (aquellas reflexiones de orden superior a 3).
Se refiere a una reflexión de orden “n” cuando el rayo sonoro asociado ha incidido “n”
veces sobre las diferentes superficies del recinto antes de llegar al receptor.
Las primeras reflexiones dependen directamente de las características geométricas del
recinto y son específicas de cada punto, por tanto, determinan las características acústicas
propias del mismo, juntamente con el sonido directo.
Figura. 4.5
Ejemplo de llegada del sonido directo y de las primeras reflexiones a un receptor [7].
41
Representación gráfica de la Primera Reflexión
4.2.1. Forma
La forma es la principal característica geométrica que afecta al comportamiento
acústico dentro de un recinto, este dependerá del uso que se le dé. A la vez, debería
permitir que el recorrido del sonido sea lo más corto, acercando al espectador lo
máximo posible a la fuente. Sea el caso de espacios destinados a la palabra, las salas
deberán ser diseñadas de tal forma que las características esenciales que distinguen a los
sonidos hablados, puedan ser preservados en la transmisión orador-oyente.
Muchos recintos para escuchar la palabra emplean la forma rectangular, la cual
se emplea sólo si el tiempo de reverberación es corto y la sala es pequeña. En caso de
que sean grandes, el diseño geométrico cambia debido a la posibilidad de existencia de
eco. En este caso se emplea la forma trapezoidal, es decir las superficies laterales no
serán paralelas, al igual que el techo y el suelo.
Superficies Planas
• Paredes Laterales
En la figura 4.6 se representan las primeras reflexiones en tres salas distintas
geométricamente. Sólo en la primera de ellas las paredes laterales son
paralelas. En el caso a) los rayos reflejados se dirigen hacia la segunda mitad
de la sala, en b) los rayos reflejados distribuyen la energía de forma más
uniforme en toda la sala, incluso en los asientos más cercanos a la fuente
sonora, sin embargo, en c) los rayos se dirigen al fondo de la misma,
reforzando el nivel sonoro en las zona con más débil sonido directo.
F
a
Figura. 4.6
42
F
F´
b
F
F´
c
Primeras reflexiones de las paredes laterales de una sala [14].
Capítulo IV. Acústica Geométrica
• Pared frontal y pared de fondo
Las superficies próximas al escenario deberán reforzar, la voz del expositor.
Mientras que la pared de fondo debería orientarse de forma tal que las
reflexiones con gran retardo (posible existencia de eco), no lleguen a la
audiencia, o recubriéndolas con materiales absorbentes.
Figura. 4.7
Primeras reflexiones de la pared frontal y pared de fondo [14].
• Techo y suelo
En salas grandes, su inclinación es necesaria, para que las primeras
reflexiones se dirijan a las zonas del público más necesitadas de las mismas,
sin obstáculo alguno. También se puede elevar a la fuente, lo cual retrasaría
el inicio de la inclinación del suelo.
Figura. 4.8
Primeras reflexiones de las superficies del techo y suelo [14].
Superficies Curvas
Las superficies curvas se clasifican en dos tipos: superficies cóncavas y
convexas. Sin embargo es en las superficies cóncavas donde se pueden crear,
en el campo sonoro, irregularidades importantes, como es el caso de
concentraciones locales de energía.
Para el análisis de las superficies curvas, se entiende que las reflexiones sobre
estas superficies se construyen, considerando en cada punto la superficie
tangente a la misma.
43
Representación gráfica de la Primera Reflexión
• Esfera
Cuando el rayo es perpendicular a la superficie, se refleja según su misma
dirección, como se observa en la figura 4.9.
Si la fuente se encuentra sobre o muy cerca de la superficie, los rayos
reflejados cuyo recorrido coincida con el lado de uno de los infinitos
polígonos regulares inscribibles en ella, regresarán al punto de partida
después de algunas reflexiones. Sin embargo en el centro de dicha superficie
«O» no se percibe sonido alguno. Esto suele ocurrir en superficies de tipo
cilíndrico o esférico como es el caso de las galerías del susurro.
F1´
F2´
F
F2
O
F1
A
Figura. 4.9
Reflexiones sobre una superficie curva [14].
• Elipse
Una propiedad de las superficies cóncavas es la existencia de focos
conjugados, de tal forma, que emitiendo sonido en uno de ellos las
reflexiones se focalizan en el otro.
La elipse es considerada una superficie cóncava, en esta, se da el caso de la
existencia de focos conjugados de tal forma, que emitiendo sonido en uno de
ellos (F) las reflexiones se focalizan en el otro (F´). Dichos focos conjugados
se encuentran a la misma distancia de separación del contorno. Se puede
observar con mayor claridad, en la figura 4.10, donde, si se emite un sonido
débil en F es perfectamente percibido en F´ no siéndolo en otros puntos.
F´
Figura. 4.10
44
F
Reflexiones sobre una elipse y focalizaciones [14].
Capítulo IV. Acústica Geométrica
• Parábola
Todo rayo que parte del foco es reflejado paralelamente al eje y todo rayo
que incide en la parábola, paralelo al eje, se refleja pasando por el foco.
F
Figura. 4.11
Reflexiones sobre una parábola y focalizaciones [14].
En los tres ejemplos anteriores se pueden observar los fenómenos de
concentración de energía que supone toda superficie cóncava, dicho fenómeno puede
ocasionar graves defectos en la homogeneidad acústica de una sala, por lo cual se
debería evitar su uso. Por el contrario, las superficies convexas implican una dispersión
o difusión sonora. Por ello, en caso de existir alguna superficie cóncava dentro de un
recinto objeto de estudio, se debería recubrir dicha superficie con material absorbente o
de superficies convexas superpuestas, para que dirijan las reflexiones en todas
direcciones.
“Existe una regla sencilla para determinar si una superficie cóncava ocasionará
problemas o no; solo hemos de completar el círculo parcial. Si dentro del círculo
completo no están ni la fuente ni el punto receptor, entonces no debemos esperar
problemas de enfoque” (Recuero López, Manuel , Gil González, Constantino, 1993,
p.122).
4.2.2. Volumen
“En teatros y cines con capacidad para 1000 personas, volumen óptimo por
asiento puede ser tan pequeño como 3.5 m3 por asiento, si la capacidad es de unas 2000
personas el volumen no debería exceder los 4.9 m3 por asiento”. (Recuero López,
Manuel , Gil González, Constantino, 1993, p. 138).
45
Representación gráfica de la Primera Reflexión
De lo cual se deduce, que a menor volumen de sala, menor superficie de
absorción, factor determinante para el control del tiempo de reverberación. Sin
embargo, cuanto menor sea el volumen por asiento, mayor será el nivel sonoro en la
sala, es decir, el espectador tendrá la impresión de que la intensidad es más uniforme.
Lo cual no ocurre en salas grandes, ya que se puede dar lugar a la existencia de eco, al
ser el tiempo de retardo de aquellas reflexiones demasiado largo.
Podemos concluir, que el diseño geométrico de un espacio destinado a la
palabra junto al uso óptimo de las primeras reflexiones son los criterios fundamentales
para que los parámetros acústicos básicos se cumplan. Luego de haber estudiado dichos
parámetros y la influencia directa de las primeras reflexiones en ellos, podemos deducir
que:
1.
El diseño geométrico en cuanto a tamaño, forma, volumen y acabado de superficies
interiores, permiten que los valores del tiempo de reverberación de dicha sala sean
bajos, y en consecuencia, la inteligibilidad de la palabra será alta.
2.
Si las superficies interiores están orientadas de tal forma que dirigen las primeras
reflexiones al público y evitan la formación de ecos y focalizaciones del sonido, se
conseguirá valores adecuados de inteligibilidad de la palabra.
3.
La calidad acústica de un también se ve afectada, además de todos los factores
antes nombrados, de la posición del material que absorbe el sonido y de la
ubicación de la fuente sonora y de la audiencia.
46
CAPÍTULO V
Análisis Comparativo
Capítulo V. Análisis Comparativo
5.1.
Preámbulo
Como se ha explicado hasta el momento, el análisis de las primeras reflexiones se
estudia en base a la acústica geométrica, y esta a su vez depende de la forma de un
recinto, la orientación de sus superficies, el acabado superficial de las mismas y la
ubicación de la fuente sonora.
Por ello se realizará un análisis comparativo de dos aulas con características similares,
en el cual la única característica que cambiará será la geometría de una de ellas,
manteniendo intactas las demás características.
5.2.
Datos generales
Aula CB-2
Figura 5.1
Ubicación del aula CB – 2 en la ETSAB.
El aula CB-2 se encuentra ubicada en el Edificio Coderch, en la planta baja de la
Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona, en el Campus Sud de la UPC.
Fue construida en el año 1985 y diseñada por Coderch y el Arq. Eusebi Bona.
- Superficie
189,00 m2
- Volumen
576,45 m3
- Capacidad
110 alumnos + 1 docente
49
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.3. Área y superficie
Aula CB-2
14,9
m
2,0 m
1,1 m
8,3 m
1,1 m
Área
189.0 m2
9,8 m
14,7
m
Figura 5.2
•
Medidas y áreas del aula CB – 2.
Superficie Total
Techo
Panel de Yeso
Vidrio Pesado
189,00 m2
182,40 m2
6,60 m2
Entarimado de madera
Piso cerámico en espiga
189,00 m2
16,60 m2
172,40 m2
Vidrio (puerta y ventana)
Corcho de revestimiento
Hormigón pintado
83,57 m2
24,40 m2
46,56 m2
12,61 m2
Pizarra
Hormigón pintado
Entarimado de madera
45,14 m2
10,38 m2
32,28 m2
2,49 m2
Corcho de revestimiento
Hormigón pintado
44,68 m2
45,16 m2
9,52 m2
Piso
Pared derecha e izquierda
Pared Frontal
Pared de fondo
50
Superficie Total
551,38 m2
Tabla 5.1
Superficie total de todas las superficies interiores del aula CB – 2.
Capítulo V. Análisis Comparativo
Aula Tipo
12,0 m
2,0 m
8,3 m
Área
189.0 m2
18,8 m
Figura 5.3
•
Medidas y áreas del aula tipo.
Superficie Total
Techo
Panel de Yeso
Vidrio Pesado
189,00 m2
181,80 m2
7,20 m2
Entarimado de madera
Piso cerámico en espiga
189,00 m2
16,60 m2
172,40 m2
Vidrio (puerta y ventana)
Corcho de revestimiento
Hormigón pintado
79,10 m2
25,62 m2
34,80 m2
18,68 m2
Pizarra
Hormigón pintado
Entarimado de madera
36,60 m2
10,38 m2
23,74 m2
2,49 m2
Corcho de revestimiento
Hormigón pintado
57,34 m2
45,12 m2
12,22 m2
Piso
Pared derecha e izquierda
Pared frontal
Pared de fondo
Superficie Total
Tabla 5.2
551,03 m2
Superficie total de todas las superficies interiores del aula tipo.
51
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.4.
Uso
La tabla mostrada a continuación es el horario de uso del aula CB-2, tiene un promedio
de 42,5 horas semanales de uso y un promedio de 8,5 horas diarias. Se imparten seis
cursos de pregrado y los distintos colores representan a cada uno de los cursos.
Lunes
Martes
Miércoles
Jueves
Viernes
8h 30
1
1
1
1
9h 30
1
1
1
1
10h 30
1
1
1
1
11h 30
1
1
1
12h 30
1
1
1
0,5
1
13h 30
1
1
1
1
1
15h 30
1
1
1
1
16h 30
1
1
1
17h 30
1
1
1
1
18h 30
1
1
1
19h 30
1
1
1
14h 30
20h 30
1
Horas uso
9
Promedio diario (h)
Tabla 5.3
5.5.
11
12
5,5
5
8,5
Promedio de horas diarias que permanece ocupada el aula CB – 2.
Ocupación
Los datos presentados a continuación fueron tomados como referencia de un trabajo
realizado para el curso de postgrado llamado Evaluación Ambiental y dirigido por los
docentes Jaume Roset y Helena Couch, del Máster de Arquitectura, Energía y Medio
Ambiente 2013 – 2014 impartido en la Universidad Politécnica de Cataluña,
Barcelona.
52
Capítulo V. Análisis Comparativo
En el estudio antes nombrado se muestra el siguiente gráfico, en el cual se representa la
ocupación por etapas y por orden de llegada, y de donde podemos nombrar los
siguientes aspectos:
• La primera ocupación se da en la zona más cercana a la fuente.
• La segunda ocupación se da a continuación de la primera, pero manteniéndose
alejado de la ventana que comunica con Carrer d’Adolf Florensa, esto se debe por el
aspecto lumínico que presenta dicha aula, según el análisis antes nombrado.
• La tercera ocupación se da a continuación de la segunda, con mayor proximidad a la
puerta de acceso de dicha aula, sin embargo, se observa también que se mantiene
alejado de las paredes curvas, se cree que esto se debe a la existencia de
focalizaciones en dichas zonas, lo cual se intentará comprobar posteriormente.
Primera ocupación
Figura 5.4
Segunda ocupación
Tercera ocupación
Secuencia de ocupación del aula CB – 2.
En dicho estudio se señala también que, la ocupación del aula CB-2 se da al 80% de su
capacidad total, por lo cual el volumen por persona se incrementa en un 25%, este
aspecto se tendrá en cuenta en los cálculos posteriores.
OCUPACIÓN 100 %
576,45 / 111
5,2
Tabla 5.4
m3/persona
OCUPACIÓN 80 %
576,45 / 88,8
6,5 m3/persona
Indica el volumen de aire por persona de acuerdo a su ocupación.
53
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.6.
Usuario
Para fuente y receptor
Se considera una persona de
estatura media, con 1,65m de
altura, tanto para el docente
como para el alumno.
Fuente: Definimos que su
boca está
a unos 15cm
aproximadamente por debajo,
es decir a 1,50m de altura con
respecto al suelo.
1,50 m.
1,25 m.
Figura 5.5
5.7.
Altura de la fuente y de los receptores [5].
Receptor: Consideramos a la
misma
persona
sentada.
Entonces, sus oídos se ubican
a
1,25m
del
suelo,
aproximadamente.
Materiales
Suelo
Piso cerámico en
espiga
Entarimado de madera
Pupitre de madera
110 unidades
Corcho de revestimiento de
4mm
Vidrio doble con
cámara de aire
Paredes
Pizarra
54
Capítulo V. Análisis Comparativo
Pared y techo
Enlucido de yeso
Falso techo de paneles
de yeso
Vidrio doble de
conductos solares
Se exponen todos los materiales y elementos encontrados en el aula CB-2 y que
también fueron considerados para el aula tipo, tanto en su tamaño, distribución, forma o
colocación de los mismos.
5.7.1. Coeficientes de absorción acústica
En la siguiente tabla 5.5 se muestran los coeficientes de absorción de los
materiales, revestimientos y elementos existentes en el aula, así como su
comportamiento en su respectiva banda de frecuencia.
Bandas de Frecuencia (Hz)
Nombre del Material
150
250
500
1000
2000
4000
Piso cerámico en espiga
0,01
0,01
0,01
0,01
0,02
0,02
Entarimado de madera
0,09
0,09
0,08
0,09
0,10
0,07
Pizarra
0,24
0,19
0,14
0,08
0,13
0,08
Corcho de revestimiento 4 mm
0,12
0,27
0,72
0,79
0,76
0,77
Enlucido de yeso
0,01
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
Paneles de yeso (falso techo)
0,10
0,08
0,05
0,05
0,04
0,04
Vidrio doble con cámara de aire
0,25
0,10
0,07
0,06
0,04
0,02
Vidrio doble simple
0,15
0,05
0,03
0,03
0,02
0,02
Pupitre de madera
0,04
-
0,04
-
0,04
-
Persona sentada en pupitre
0,24
-
0,39
-
0,43
-
Tabla 5.5
Coeficientes de absorción acústica de cada uno de los materiales indicados.
55
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.7.2. Ubicación de los materiales en el interior del aula
Aula CB-2
FUENTE
Materiales
reflejantes
469,66 m2
(85,18 %)
Materiales
absorbentes
81,72 m2
(14,82) %
Figura 5.6
Porcentaje de materiales absorbentes y reflejantes del aula CB – 2.
Hormigón
pintado
Pizarra
Vidrio doble
con cámara de aire de 20 mm
Corcho de revestimiento
de 4 mm
Corcho
4 mm
Panel de yeso de 40 mm
Enlucido
de yeso
Piso cerámico en espiga
Vidrio doble con cámara de aire de 20 mm
Figura 5.7
56
Tarima de madera
Piso cerámico
en espiga
Pizarra
Enlucido
de yeso
Tarima de madera
Ubicación de los materiales en planta y en sección del aula CB – 2 .
Capítulo V. Análisis Comparativo
Aula tipo
FUENTE
Materiales
reflejantes
471,11 m2
(85,50 %)
Materiales
absorbentes
79,92 m2
(14,50 %)
Figura 5.8
Porcentaje de materiales absorbentes y reflejantes del aula tipo.
Pizarra
Enlucido
de yeso
Tarima de madera
Vidrio doble con
cámara de aire de 20 mm
Piso cerámico
en espiga
Corcho
Enlucido yeso
Corcho de revestimiento
de 4 mm
Panel de yeso de 40 mm
Piso cerámico en espiga
Vidrio doble con cámara de aire de 20 mm
Figura 5.9
Pizarr
a
Tarima
Ubicación de los materiales en planta y en sección del aula tipo .
57
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.7.3. Relación de la Primera Reflexión y los materiales
Aula CB-2
A continuación se muestra la representación gráfica del comportamiento
acústico de cada uno de los materiales existentes en el aula, tomando en cuenta
solo las superficies que contribuyen a que las primeras reflexiones se dirijan
hacia la audiencia. Se consideró como coeficiente de absorción el
correspondiente a la frecuencia de 500 Hz.
Todos los gráficos que se muestran a continuación muestran el aporte de las
primeras reflexiones, sin sonido directo, para dicha representación se consideró
la siguiente leyenda.
23
26
29
32
35
38
41
44
47
50
dB
Suelo
AUDIENCIA
Piso cerámico en espiga
a = 0,01
Techo
Tarima de madera
a = 0,08
Falso techo de panel de yeso de 25 mm
a = 0,05
AUDIENCIA
Figura 5.10
58
Aporte energético en dB en función de los materiales de las superficies
del techo y suelo del aula CB – 2.
Capítulo V. Análisis Comparativo
Como se observa en la figura 5.10, la tarima de madera no dirige las primeras
reflexiones hacia la zona de la audiencia, la única superficie que contribuye a
que las primeras reflexiones lleguen a dicha zona es el piso cerámico en espiga,
obteniendo en la zona más alejada hasta 29 dB de aporte energético.
Los paneles de yeso se encuentran suspendidos a unos 0,40 cm del techo, tiene
como propiedad ser un buen reflejante, por lo cual se consigue hasta 28 dB de
aporte energético en la zona mas alejada de la audiencia.
Pared frontal
Pizarra
a = 0,14
AUDIENCIA
AUDIENCIA
Pizarra
a = 0,14
Figura 5.11
Aporte energético en dB en función de los materiales de la pared
frontal en planta y en sección del aula CB – 2.
La pizarra, material reflectante, es la única superficie que distribuye la energía
hacia la zona de la audiencia, llegando a 26 dB en el asiento más alejado de la
fuente sonora.
59
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Pared de fondo
AUDIENCIA
Corcho de revestimiento de 4 mm
a = 0,72
AUDIENCIA
Corcho de revestimiento de 4 mm
a = 0,72
Figura 5.12
Aporte energético en dB en función de los materiales de la pared de
fondo en planta y en sección del aula CB – 2.
El corcho se encuentra a lo largo de todo el aula, a 0,40 cm del suelo y a 0,50
cm del techo, es un material absorbente, es por ello que la energía que refleja es
muy baja, aproximadamente 23 dB.
60
Capítulo V. Análisis Comparativo
Pared lateral
Doble vidrio con cámara de aire de 20 mm
a = 0,07
AUDIENCIA
Corcho de revestimiento de 4 mm
a = 0,72
Figura 5.13
=
= 23 dB
Aporte energético en dB en función de los materiales de la pared lateral
del aula CB – 2.
En la figura 5.13 observamos que sólo el tercer tramo de la puerta y ventana de
vidrio dirige la energía de las primeras reflexiones a una pequeña parte de la
audiencia, mientras el resto lo dirige hacia el extremo opuesto de la tarima.
Los paredes laterales, al igual que la pared de fondo, están cubiertas de corcho,
sin embargo, cuentan con formas cóncavas y convexas, y es en la parte cóncava
donde se generan focalizaciones en ambos extremos del aula.
61
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Aula tipo
Para el presente estudio se consideró como coeficiente de absorción el
correspondiente a la frecuencia de 500 Hz. Todos los gráficos que se muestran a
continuación muestran el aporte de las primeras reflexiones, sin sonido directo,
para dicha representación se consideró la siguiente leyenda.
23
26
29
32
35
38
41
44
47
50
dB
Suelo
AUDIENCIA
Piso cerámico en espiga
a = 0,01
Techo
Figura 5.14
Tarima de madera
a = 0,08
Falso techo de panel de yeso de 25 mm
a = 0,05
Aporte energético en dB en función de los materiales de las superficies
del techo y suelo del aula tipo.
Como se observa, la única superficie que contribuye a que las primeras
reflexiones lleguen a la zona de audiencia es el piso cerámico en espiga,
obteniendo en la zona más alejada hasta 27 dB de aporte energético.
En este caso, se utiliza el material de mayor superficie, el cual tiene como
propiedad ser un buen reflejante, obteniendo aproximadamente 27 dB en la
zona más alejada de la audiencia.
62
Capítulo V. Análisis Comparativo
Pared frontal
Pizarra
a = 0,14
AUDIENCIA
AUDIENCIA
Pizarra
a = 0,14
Figura 5.15
Aporte energético en dB en función de los materiales de la pared
frontal en planta y en sección del aula tipo.
La pizarra se encuentra justo en el centro de la pared enlucida de yeso y es la
que distribuye la energía hacia la zona de la audiencia, llegando a 25 dB en el
asiento más alejado de la fuente sonora. El aporte energético de las primeras
reflexiones de las superficies enlucidas de yeso no se aprovechan, debido a su
orientación.
Pared de fondo
AUDIENCIA
Corcho de revestimiento de 4 mm
a = 0,72
63
Representación gráfica de la Primera Reflexión
AUDIENCIA
Corcho de revestimiento de 4 mm
a = 0,72
Figura 5.16
Aporte energético en dB en función de los materiales de la pared de
fondo en planta y en sección del aula tipo.
El corcho es un material absorbente, por ello la energía que refleja es muy baja.
Pared lateral
Doble vidrio con cámara de aire de 20 mm
a = 0,07
Enlucido de yeso
a = 0,02
AUDIENCIA
Corcho de revestimiento de 4 mm
a = 0,72
Figura 5.17
64
Aporte energético en dB en función de los materiales de la pared lateral
en planta y en sección del aula tipo.
Capítulo V. Análisis Comparativo
Se observa, la diferencia entre el comportamiento acústico de un material
absorbente y de uno reflejante, el aporte energético en la zona de audiencia
varia de 32 dB a 23 dB aproximadamente.
5.8.
Fuentes de Ruido
Aula CB - 2
En la figura 5.18 se muestra la ubicación, el número y tipo de fuentes de ruido
encontradas en dicha aula y su contribución en el nivel de ruido de fondo.
54 dB(A)
S1
69 dB(A)
S1
SECCIÓN 1
Aparatos de climatización (2)
Fluorescentes de techo y pizarra (18)
Conductos solares (11)
Aparatos eléctricos (6)
Figura 5.18
54 dB (A)
Ruido del pasillo
69 dB (A)
Ruido de la calle
Mapa de localización de fuentes de ruido en planta y en sección del aula CB – 2.
65
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Identificamos seis fuente de ruido que influyen en el Nivel de ruido de fondo dentro del
aula, las cuales se nombran a continuación:
• Hacia el lado derecho se encuentra Carrer d’Adolf Florensa, por el cual pasa el
tranvía cada 5 minutos y con un nivel de 69 dB (A) a 5 m de la fuente (medición a
pie de la ventana).
• Por el lado izquierdo se encuentra el ingreso al aula CB-2, este comunica con un
pasillo interior con un nivel de 54 dB (A) (medición al pie de la puerta de cristal).
• De los aparatos de climatización, solo hay dos en funcionamiento de marca
DAIKIN (0,78 m x 0,88 m).
• Un total de 16 fluorescentes en el techo y 3 sobre la pizarra, los cuales están
encendidos durante todo el día.
• Los once conductos solares tienen doble cristal en ambos extremos, por temas
acústicos, lumínicos y térmicos, por ello su aporte en el ruido de fondo es mínimo.
• Y por último, seis aparatos eléctricos entre proyector, computadora y otros.
Aula tipo
El diseño del aula tipo, mantiene características similares que el aula CB-2 con respecto
a las fuentes de ruido, como se observa en la figura 5.19.
S1
54 dB(A)
69 dB(A)
S1
Aparatos de climatización (2)
Fluorescentes de techo y pizarra (17)
Conductos solares (12)
Aparatos eléctricos (6)
66
54 dB (A)
Ruido del pasillo
69 dB (A)
Ruido de la calle
Capítulo V. Análisis Comparativo
SECCIÓN 1
Figura 5.19
5.9.
Mapa de localización de fuentes de ruido en planta y en sección del aula tipo.
Nivel de ruido de fondo
Aula CB – 2 : Valores medidos
Las mediciones solo fueron tomadas en el aula CB-2, al ser el aula tipo un espacio
simulado, sin embargo la descripción y los datos mostrados a continuación serán
considerados para ambos casos, para su posterior comparación.
Para el presente análisis se tomaron datos el día 07 de Julio,
con precipitaciones durante casi todo el día. Hubo poca
presencia de alumnado en los pasillos, y el aula permaneció
vacía durante las 12 horas de medición (9:00 am a 9:00 pm).
En el gráfico mostrado a continuación se señalan los puntos
de medición en los cuales se ubicó el sonómetro.
Sonómetro TES 1350
Sound level meter (calibración 94 dB (A) modo low/ slow).
3
2
1
Aula CB-2
Figura 5.20
Mapa que muestra los punto de medición en el aula CB - 2.
67
Representación gráfica de la Primera Reflexión
En los datos que se muestran se tomó en cuenta el ruido ocasionado por el paso del
tranvía a una frecuencia de 1000 Hz y considerando que los aparatos de climatización
estaban funcionando.
dB(A) 75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
9:00
11:00
13:00
RUIDO DE FONDO
15:00
17:00
19:00
21:00
EXTERIOR
Horas
9:00
11:00
13:00
15:00
17:00
19:00
21:00
Ruido de
fondo
42,8
47,8
49,7
41,5
41,8
48,8
43,1
Exterior
69,2
67,7
67,9
71,5
70,2
67,6
69,5
Pasillo
47,3
57,9
58,4
55,4
56,7
55,2
49,6
Figura 5.21
Valores medidos de ruido de fondo en el aula CB - 2.
Actualmente, sólo se usa el dB (A) para evaluar las molestias sonoras en los edificios,
cual sea el nivel sonoro.
Frecuencias medianas de las
bandas de octava (en Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
Ponderación del
filtro A (en dB)
-15,5
-8,5
-3
0
+1
+1
Tabla 5.6
Ponderación del filtro A en dB en función de la frecuencia.
De acuerdo a lo mostrado en la tabla 5.6, los datos obtenidos de la medición se
encuentran en la frecuencia de 1000 Hz, y la ponderación del filtro A en dB en esta
frecuencia permanece igual.
68
Capítulo V. Análisis Comparativo
Valores recomendados
Se muestra a continuación un gráfico con valores recomendados de curvas NC («Noise
Criteria») para aulas y salas de conferencias.
100
Nivel de presión sonora SPL (dB)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
63
125
250
Valores recomendados
Figura 5.22
500
1.000
2.000
Valores medidos
4.000
8.000
Frecuencia (Hz)
Gráfico que muestra la curva NC a la que pertenecen los datos medidos de
nivel de ruido de fondo en el aula CB – 2 [7].
Se dice que un recinto cumple con una determinada especificación NC cuando los
niveles de ruido de fondo están por debajo de la curva NC correspondiente. La curva
NC recomendada para aulas y salas de conferencias es la NC 20 - 30, y su equivalencia
en dB (A) es de 33-42 respectivamente, como se muestra en la tabla 5.6. Sin embargo,
los valores medidos de ruido de fondo están entre los 43-50 dB (A), es decir, entre la
curva NC-30 y NC-40, lo cual indica que el nivel de ruido de fondo es muy alto para
un aula con estas características.
Curva NC
recomendada
Equivalencia en dB
(A)
Salas de conferencias / Aulas
20-30
33-42
Despachos de oficinas / Bibliotecas
30-35
42-46
Hoteles (vestíbulos y pasillos)
35-40
46-50
Restaurantes
35-40
46-50
Tipos de recintos
Tabla 5.7
Curvas NC recomendadas según el tipo de recinto y su equivalencia en dB(A) [7].
69
Tabla 5.8
70
Cuadro de cálculo de tiempo de reverberación del aula CB 2.
89,00
Persona (sala llena 80%)
0,04
0,24
21,36
4,44
0,10
Sala vacia
1,46
2,00
62,97
111,00
Pupitre (sala vacía)
0,01
4,22
Aula llena al 80%
9,52
Enlucido de yeso
0,12
0,22
0,32
2,49
0,13
5,59
6,10
1,72
1,49
0,99
18,24
A xa
46,05
35,16
Corcho de revestimiento
0,09
0,01
0,24
0,01
0,12
0,25
0,01
0,09
0,15
0,10
a
Aula vacía
2,49
10,38
Pizarra
32,28
12,61
Enlucido de yeso
Entarimado de madera
46,56
Corcho de revestimiento
Enlucido de yeso
24,40
Vidrio (puerta y ventana)
16,60
Entarimado de madera
172,40
6,60
Vidrio Pesado
Piso cerámico en espiga
182,40
Panel de Yeso
reverberación (s) Sala llena al 80%
Tiempo de
Sumatoria
Audiencia
Pared de fondo
Pared frontal
izquierda
Pared derecha e
Piso
Techo
A (m2)
125 Hz
45,38
45,38
0,00
0,00
0,10
9,49
0,22
0,32
1,97
0,13
12,57
2,44
1,72
1,49
0,33
14,59
A xa
2,03
2,03
0,01
0,27
0,09
0,01
0,19
0,01
0,27
0,10
0,01
0,09
0,05
0,08
a
250 Hz
110,37
80,10
34,7
4,4
0,2
25,32
0,20
0,65
1,45
0,25
33,52
1,71
1,72
1,33
0,20
9,12
A xa
0,84
1,15
0,39
0,04
0,02
0,72
0,08
0,02
0,14
0,02
0,72
0,07
0,01
0,08
0,03
0,05
a
500 Hz
81,24
81,24
0,00
0,00
0,29
27,78
0,22
0,97
0,83
0,38
36,78
1,46
1,72
1,49
0,20
9,12
A xa
1,14
1,14
0,03
0,79
0,09
0,03
0,08
0,03
0,79
0,06
0,01
0,09
0,03
0,05
a
1000 Hz
117,66
83,83
38,27
4,44
0,38
26,72
0,25
1,29
1,35
0,50
35,39
0,98
3,45
1,66
0,13
7,30
A xa
0,78
1,10
0,43
0,04
0,04
0,76
0,10
0,04
0,13
0,04
0,76
0,04
0,02
0,10
0,02
0,04
a
2000 Hz
79,17
79,17
0,00
0,00
0,48
27,07
0,17
1,61
0,83
0,63
35,85
0,49
3,45
1,16
0,13
7,30
A xa
1,16
1,16
0,05
0,77
0,07
0,05
0,08
0,05
0,77
0,02
0,02
0,07
0,02
0,04
a
4000 Hz
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.10. Tiempo de reverberación
Aula CB – 2 : Valores calculados
Capítulo V. Análisis Comparativo
En la tabla anterior, se muestran los datos empleados para el cálculo del tiempo de
reverberación cuando el aula está vacía y cuando esta llena (al 80%).
Para el cálculo se empleó la Fórmula de Sabine, dichos datos se encuentran
representados en el siguiente gráfico.
Tiempo de Reverberación (s)
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Frecuencia (Hz)
SALA VACIA
SALA 80%
125
250
500
1000
2000
4000
Aula vacía
2,00
2,03
1,15
1,14
1,10
1,16
Aula 80%
1,46
2,03
0,84
1,14
0,78
1,16
Figura 5.23
Gráfico de valores calculados de tiempo de reverberación del aula CB – 2 en
función de la frecuencia.
Tras obtener los datos, se procede a calcular el tiempo de reverberación medio
correspondiente a las bandas de 500 Hz y 1000 Hz, cuando el aula está llena al 80%.
TRmid
TRmid
0,84
1,14
2
0,99 s
Como cabía esperar, las propiedades de absorción acústica de los materiales que
recubren las superficies interiores del aula CB – 2, influyen directamente en el excesivo
tiempo de reverberación que presenta esta aula.
71
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Valores recomendados
Se muestra a continuación un gráfico con valores recomendados de Tiempo de
Reverberación («Reverberation Time») para aulas y salas de conferencias.
Tiempo de Reverberación TRmid (s)
1,4
1,2
1,0
0,81
0,6
0,4
0,2
0
100
576,45 1.000
10.000
Volumen (m3)
Valores calculados
Figura 5.24
Intersección con línea guía
Gráfico que muestra el tiempo de reverberación recomendado en función del
volumen (aula CB - 2) [7].
Se graficó los valores calculados
y los
puntos de intersección con la línea guía. Para
ello se utilizaron los valores calculados
cuando el aula este ocupada al 80%.
VOLUMEN = 576,45 m3
TRmid =
OCUPACIÓN =
0,99 s
88,80 personas
De la gráfica mostrada se puede deducir los siguientes aspectos:
• Para un aula de 576,45 m3 el valor recomendado de TRmid sería aproximadamente
0,81 s. No obstante, el valor calculado se encuentra por encima de este valor.
• Para un aula con tiempo de reverberación de 0,99 s el volumen correspondiente
sería aproximadamente 10.000 m3. Sin embargo, el valor real es mucho menor.
Como se explicó anteriormente, el tiempo de reverberación para un aula de 1000 m3 es
0,85 s. Por ende, los valores calculados no cumplen con los valores recomendados.
Cabe indicar que en la fórmula de Sabine no se considera la geometría del local.
72
Tabla 5.9
reverberación (s)
Tiempo de
Sumatoria
Audiencia
Pared de fondo
Pared frontal
izquierda
Pared derecha e
Piso
Techo
0,04
Sala llena al 80%
Sala vacia
1,44
63,09
1,97
4,44
21,36
Aula llena al 80%
0,24
0,12
5,41
0,22
0,24
2,49
0,19
4,18
6,41
1,72
1,49
1,08
18,18
A xa
46,17
89,00
0,01
0,12
0,09
0,01
0,24
0,01
0,12
0,25
0,01
0,09
0,15
0,10
a
Aula vacía
111,00
12,22
Enlucido de yeso
Persona (sala llena 80%)
45,12
Corcho de revestimiento
Pupitre (sala vacía)
2,49
10,38
Pizarra
23,74
18,68
Enlucido de yeso
Entarimado de madera
34,80
Corcho de revestimiento
Enlucido de yeso
25,62
Vidrio (puerta y ventana)
16,60
Entarimado de madera
172,40
7,20
Vidrio Pesado
Piso cerámico en espiga
181,80
Panel de Yeso
A (m2)
125 Hz
2,02
45,00
45,00
0,00
0,00
0,12
12,18
0,22
0,24
1,97
0,19
9,40
2,56
1,72
1,49
0,36
14,54
A xa
2,02
0,01
0,27
0,09
0,01
0,19
0,01
0,27
0,10
0,01
0,09
0,05
0,08
a
250 Hz
109,15
78,88
34,7
4,4
0,24
32,49
0,20
0,47
1,45
0,37
25,06
1,79
1,72
1,33
0,22
9,09
A xa
0,83
1,15
0,39
0,04
0,02
0,72
0,08
0,02
0,14
0,02
0,72
0,07
0,01
0,08
0,03
0,05
a
500 Hz
1,14
79,89
79,89
0,00
0,00
0,37
35,64
0,22
0,71
0,83
0,56
27,49
1,54
1,72
1,49
0,22
9,09
A xa
1,14
0,03
0,79
0,09
0,03
0,08
0,03
0,79
0,06
0,01
0,09
0,03
0,05
a
1000 Hz
116,34
82,51
38,27
4,44
0,49
34,29
0,25
0,95
1,35
0,75
26,45
1,02
3,45
1,66
0,14
7,27
A xa
0,78
1,10
0,43
0,04
0,04
0,76
0,10
0,04
0,13
0,04
0,76
0,04
0,02
0,10
0,02
0,04
a
2000 Hz
1,17
77,81
77,81
0,00
0,00
0,61
4,74
0,17
1,19
0,83
0,93
26,80
0,51
3,45
1,16
0,14
7,27
A xa
1,17
0,05
0,77
0,07
0,05
0,08
0,05
0,77
0,02
0,02
0,07
0,02
0,04
a
4000 Hz
Capítulo V. Análisis Comparativo
Aula tipo: Valores calculados
Cuadro de cálculo de tiempo de reverberación del aula tipo.
73
Representación gráfica de la Primera Reflexión
En el gráfico 5.25 se representan los datos obtenidos en la tabla anterior, los cuales
fueron calculados cuando el aula está vacía y cuando esta llena (al 80%). La fórmula
empleada para el cálculo fue la Fórmula de Sabine.
Tiempo de Reverberación (s)
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
125
250
500
1000
2000
4000
Frecuencia (Hz)
SALA VACIA
SALA 80%
125
250
500
1000
2000
4000
Aula vacía
1,97
2,02
1,15
1,14
1,10
1,17
Aula 80%
1,44
2,02
0,83
1,14
0,78
1,17
Figura 5.25
Gráfico de valores calculados de tiempo de reverberación del aula tipo en
función de la frecuencia.
Tras obtener los datos, se procede a calcular el tiempo de reverberación medio
correspondiente a las bandas de 500 Hz y 1000 Hz, cuando el aula está llena al 80%.
TRmid
TRmid
0,83
1,14
2
0,99 s
Con lo cual se comprueba, que el valor de tiempo de reverberación medio es igual que
el del aula CB-2 y los datos de superficie interior son muy similares, pese a que la
forma del recinto en ambos casos es distinta.
Las recomendaciones de acuerdo al volumen serían las mismas que en el aula CB – 2.
74
Capítulo V. Análisis Comparativo
5.11. Inteligibilidad de la palabra
La cuantificación del grado de inteligibilidad se lleva a cabo mediante los parámetros
%ALCons («Articulation Loss of Consonants y STI/RASTI («Speech Transmission
Index» y «Rapid Speech Transmission Index»). Usualmente, el %ALCons se calcula
en la banda de 2000 Hz, por tratarse de la banda de máxima contribución a la
inteligibilidad de la palabra y considerando que el recinto de estudio está ocupado.
Se procede a realizar los cálculos respectivos con el empleo de las fórmulas mostradas
en el capítulo III.
Aula CB – 2 : Valores calculados
5.9.1. Para hallar
Los valores de se toman de la
tabla 5.8 de tiempo de reverberación de
la página 70.
117,66
551,38
0,21
5.9.2. Para hallar Dc
,
Esta es la fórmula final de Dc tras
reemplazar R en la fórmula inicial.
Tomar en cuenta que : Q = 2
Dc
0,14 2
Dc
0,14 2
551,38 0,21
1 0,21
115,79
0,79
Dc
0,14 2 146,57
Dc
0,14 293,14
Dc
0,14
Dc
2,40
17,12
5.9.3. Para hallar r
r ≤ 3,16 Dc
r ≤ 7,58 m
75
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Representación gráfica de Dc
DISTANCIA CRÍTICA
Dc = 2,40 m
AUDIENCIA
Sonido directo
DISTANCIA CRÍTICA
Dc = 2,40 m
AUDIENCIA
Sonido directo + Primeras reflexiones
23
26
29
32
35
38
41
44
47
50
dB
Figura 5.26
76
Identificación de la distancia crítica mediante comparación de mapas de
sonido directo y de sonido total del aula CB-2.
Capítulo V. Análisis Comparativo
Al comparar los mapas de la figura 5.26 se muestra la distribución del sonido directo en
el aula, con el sonido total (directo + reflexiones), se observa que el mapa se divide en
dos zonas: la zona cerca de la fuente (en rojo - anaranjado) apenas cambia entre las dos
imágenes, mientras que la zona exterior (en azules), si se modifica notablemente:
Identificamos entones la zona del «campo directo» LD y la del «campo reflejado» LR.
Posteriormente con los datos obtenidos anteriormente se trazo la Distancia Crítica (Dc)
en el mapa, la cuál se define como la distancia en la que el nivel de presión sonora del
campo reflejado es el mismo que el del campo directo.
En el gráfico mostrado a continuación se representaron los valores de Dc y r, donde
observamos que Dc se encuentra muy cerca de la fuente sonora y el valor de r (distancia
límite), se encuentra casi en el centro del aula. Se sabe, que los
valores de
inteligibilidad que están por debajo de r, es el mismo en cualquier punto, porque a
partir de este límite los resultados ya no empeoran.
FUENTE
1
2
Figura 5.27
Dc (Distancia crítica)
1
r = 5,42 m
r (distancia límite)
2
r = 9,35 m
Selección de puntos de análisis de acuerdo a los valores obtenidos de Dc y r
para el aula CB – 2.
La explicación de la selección de puntos servirá para ambas aulas (aula CB y aula tipo).
77
Representación gráfica de la Primera Reflexión
A continuación se explican los motivos por los cuales se escogieron dichos puntos:
• Punto1
Se encuentra en la zona donde se da la segunda ocupación, antes de la distancia
límite r y por debajo de la distancia crítica. Se sabe, que los puntos de análisis que
se encuentren por debajo de esta distancia crítica, se verán influenciados en mayor
cantidad por el campo reverberante, para lo cual intervienen los valores del Tiempo
de Reverberación y el análisis de las primeras reflexiones (acústica geométrica).
• Punto 2
Se encuentra en la zona donde se da la tercera ocupación, es el punto más alejado de
la fuente sonora y el cual se debería ver más beneficiado por las primeras
reflexiones (acústica geométrica). No se consideran las esquinas debido a que no
son ocupadas por los alumnos y por la existencia de fenómenos acústicos.
5.9.4. Para hallar % ALCons
%
%
r = 5,42 m
% ALCons
% ALCons
,
% ALCons
,
,
,
,
,
% ALCons
,
,
% ALCons
3,11
5.9.5. Para hallar LD - LR
78
9RT
r > 3,16 Dc
r ≤ 3,16 Dc
Punto 1 Punto 2
r = 9,35 m
% ALCons
9RT
% ALCons
9
% ALCons
7,02
0,78
Capítulo V. Análisis Comparativo
Punto 1
r = 5,42 m
QR
r2
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log 9,99
LD
LR
10
LD
LR
7
2
17
146,57
5,422
293,14
29,38
1,0
17
17
17
17
Punto 2
r = 9,35 m
QR
r2
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log 3,35
LD
LR
10
LD
LR
2
17
146,57
9,352
293,14
87,42
0,53
17
17
17
17
11,7
El punto 2 se encuentra a una distancia de 9,35 m de la fuente sonora, lo cual
significa que dicho valor se encuentra fuera del valor límite de «r», es decir, que
a partir de esa distancia el valor de % ALCons tiende a ser constante, la
inteligibilidad de la palabra ya no empeora. Por otro lado los resultados de la
diferencia entre los niveles de presión sonora de LD y LR, indican que ambos
puntos están ubicados en lugares donde el nivel de campo reverberante LR es
mayor que el nivel de campo directo LD .
Valores recomendados
Como veremos en el gráfico 5.28, mientras más se acercan los valores de %ALCons a
0, los valores de STI/RASTI son más altos. Por otro lado, es sabido que una aula debe
cumplir como mínimo con la calificación «Buena» de inteligibilidad de la palabra, esto
en el peor de las situaciones.
Se muestra a continuación un gráfico para la obtención de STI/RASTI, junto a la
valoración subjetiva de acuerdo a los valores obtenidos.
79
Representación gráfica de la Primera Reflexión
% ALCons
100
90
80
70
60
50
40
30
20
P2
10
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
P1
0,7
0,8
0,9
1,0
STI/RASTI
%ALCons
STI/RASTI (aprox.)
Figura 5.28
Punto 1
Punto 2
3,11 %
7,02 %
0,76
0,63
Gráfico que permite obtener los valores de STI / RASTI solo con los valores
de % ALCons [7].
% ALCons
STI / RASTI
Valoración subjetiva
1,4 % -
0,0 %
0,88 - 1
Excelente
4,8 % -
1,6 %
0,66 – 0,86
Buena
P1
11,4 % -
5,3 %
0,50 – 0,64
Regular
P2
24,2 % - 12,0 %
0,36 – 0,49
Pobre
46,5 % - 27,0 %
0,24 – 0,34
Mala
Tabla 5.10
Valores recomendados de % ALCons y STI / RASTI y su valoración subjetiva [7].
Según la gráfica mostrada, se puede observar que el punto 1 el cual está a una distancia
de 5,42 m es el único que cuenta con una calificación de «Buena». Por el contrario, el
punto 2 que está en la zona más alejada de la audiencia (9,35 m) cuenta con una
calificación, ya por debajo de los valores mínimos recomendados.
80
Capítulo V. Análisis Comparativo
Aula tipo: Valores calculados
5.9.1. Para hallar
Los valores de se toman de la
tabla 5.9 de tiempo de reverberación de
la página 73.
116,34
551,03
0,21
5.9.2. Para hallar Dc
,
Esta es la fórmula final de Dc tras
reemplazar R en la fórmula inicial.
Tomar en cuenta que : Q = 2
Dc
0,14 2
Dc
0,14 2
551,03 0,21
1 0,21
115,72
0,79
Dc
0,14 2 146,48
Dc
0,14 292,96
Dc
0,14
Dc
2,40
17,12
5.9.3. Para hallar r
r ≤ 3,16 Dc
r ≤ 7,58 m
Hasta el momento, los datos obtenidos son los mismos que en el aula CB – 2, cabe
resaltar, que la forma de ambas aulas es distintas.
A continuación se graficará la Dc y r para ver cuanto incrementa el nivel sonoro debido
al aporte energético de las primeras reflexiones, considerando que ambas distancias
críticas (aula CB – 2 y aula tipo) se encuentran a la misma distancia de la fuente, según
los datos calculados.
81
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Representación gráfica de Dc
DISTANCIA CRÍTICA
Dc = 2,31 m
AUDIENCIA
Sonido directo
DISTANCIA CRÍTICA
Dc = 2,31 m
AUDIENCIA
Sonido directo + Primeras reflexiones
23
26
29
32
35
38
41
44
47
50
dB
Figura 5.29
82
Identificación de la distancia crítica mediante comparación de mapas de
sonido directo y de sonido total del aula tipo.
Capítulo V. Análisis Comparativo
Como se observa en la figura 5.29, la Distancia crítica del aula tipo al graficarla en el
mapa de sonido directo, no varía con respecto al aula CB – 2, sin embargo en el mapa
del sonido total (sonido directo + primeras reflexiones) se puede percibir una ligera
diferencia en cuanto al crecimiento de la zona en colores rojo – anaranjado, esto quiere
decir que el ancho de las franjas de colores ha crecido por lo cual, el nivel sonoro
también ha crecido, esto debido al aporte energético de las primeras reflexiones que
dependen directamente de la forma del recinto.
Se podría concluir diciendo, de modo prematuro, que la forma del aula tipo permite un
mejor aprovechamiento del aporte energético de las primeras reflexiones, debido a la
orientación de sus superficies.
FUENTE
1
2
Dc (Distancia crítica)
1 r = 5,42 m
r (distancia límite)
2
Figura 5.30
r = 9,35 m
Selección de puntos de análisis de acuerdo a los valores obtenidos de Dc y r
para el aula tipo.
Se mantuvo la misma ubicación de los puntos con respecto a la fuente para ambas
aulas, sin embargo en este caso, el punto 2 no se encuentra en la zona más alejada de la
audiencia, sino en la penúltima fila de asientos, aspecto que se tendrá en cuenta durante
todo el análisis.
83
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.9.4. Para hallar % ALCons
%
%
r > 3,16 Dc
r ≤ 3,16 Dc
Punto 1 r = 5,42 m
% ALCons
% ALCons
,
% ALCons
9RT
,
,
,
,
Punto 2
r = 9,35 m
% ALCons
9RT
% ALCons
9
% ALCons
7,02
0,78
,
% ALCons
,
,
% ALCons
3,11
5.9.4. Para hallar LD - LR
Punto 1
r = 5,42 m
QR
r2
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log 9,97
LD
LR
10
LD
LR
7
2
17
146,48
5,422
292,96
29,38
1,00
17
17
17
17
Punto 2
r = 9,35 m
QR
r2
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log
LD
LR
10log 3,35
LD
LR
10
LD
LR
2
17
146,48
9,352
292,96
87,42
0,52
17
17
17
17
11,8
El punto 2 se encuentra fuera del valor límite de «r», es decir, se obtendrían los
mismos resultados si el punto de cálculo se ubicara en la sexta fila, como si se
ubicara en la séptima. Por otro lado, ambos puntos están ubicados en lugares
donde el nivel de LR es mayor que el nivel de campo directo LD .
84
Capítulo V. Análisis Comparativo
Valores recomendados
Se mantienen los mismos valores de STI / RASTI y su valoración subjetiva que en el
aula CB – 2, debido a que los valores de % ALCons obtenidos en el aula tipo, son
iguales que los del aula CB – 2.
5.12. Conclusiones
Acústica Estadística
Si bien es cierto, la acústica estadística nos proporciona una serie de fórmulas para
lograr entender como es o será el comportamiento acústico de un recinto, incluso antes
de ser diseñado. Eso quiere decir, que deja de lado todo lo referente a la geometría de
ese espacio, al no existir variable alguna que considere la forma, orientación o ángulo
de inclinación de una superficie y la utilidad de esta para contribuir en el aporte
energético especialmente en la zona más alejada de la audiencia.
Se exponen los datos obtenidos de las dos aulas analizadas, donde se puede observar
que los resultados son iguales pese a tener diferentes geometrías.
aula CB - 2 y
aula tipo
TRmid
Punto 1
r = 5,42 m
Punto 2
%ALCons
STI/RASTI
Valoración
subjetiva
3,11 %
0,76
Buena
7,02 %
0,63
Regular
0,99 s
r = 9,35 m
Tabla 5.11
Cuadro resumen de valores calculados.
Cuando el sonido emitido es un mensaje oral, las primeras reflexiones contribuyen a
mejorar la inteligibilidad o comprensión del mensaje y, al mismo tiempo producen un
aumento de sonoridad (o sensación de amplitud del sonido). Para obtener una adecuada
inteligibilidad de la palabra en cada uno de los puntos de análisis dentro de un recinto,
las superficies deben estar orientadas a proporcionar reflexiones acústicas tempranas.
Por las razones antes expuestas, se estudiarán el aporte energético en el nivel sonoro de
las primeras reflexiones en cada uno de los puntos de análisis y su contribución en la
inteligibilidad de dicho espacio.
85
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.13. Análisis de primeras reflexiones
Aula CB – 2: Nivel sonoro
5.13.1. Análisis de puntos
Para poder analizar el comportamiento acústico del aula CB-2, se realizó la
simulación con el programa «Radit2D» creado por Benoit Beckers & Luc Masset.
De acuerdo a lo anteriormente explicado, uno de los factores más importantes
al momento de realizar el análisis de las primeras reflexiones son las superficies de
dicho ambiente, es decir, su acabado superficial, la forma y orientación que tienen
dichas superficies,
y el lugar donde se ubica la fuente sonora. De todas estas
características dependerá la distribución de la energía dentro de ese ambiente.
Se muestra una serie de mapas en los que estarán ubicados los puntos de
análisis con el fin de observar como varía el comportamiento acústico de acuerdo al
aporte energético de las primeras reflexiones. En la figura 5.31 observamos en planta
como el sonido directo emitido por la fuente sonora a 60 dB se distribuye en todo el
recinto, en el cual, en el peor de los casos llega 26 dB cerca de las superficies cóncavas
de dicha aula. Sin embargo en el punto 1, lugar en el cual se da la segunda ocupación,
alcanza 34 dB y en el punto 2, el asiento más alejado de la fuente, 30 dB.
FUENTE
1 = 34,6 dB
2 = 29,8 dB
Figura 5.31
86
Mapa que muestra el sonido directo que llega a cada uno de los puntos de
análisis del aula CB-2.
Capítulo V. Análisis Comparativo
FUENTE
1 = 31,6 dB
2 = 28,8 dB
Figura 5.32
Mapa que muestra solo el aporte energético de las primeras reflexiones
en cada uno de los puntos del aula CB – 2.
FUENTE
1 = 36,3 dB
2 = 32,3 dB
Figura 5.33 Mapa que muestra la energía total (sonido directo + primeras
reflexiones) que llega a cada uno de los puntos de análisis del aula CB–2.
23
26
29
32
35
38
41
44
47
50
dB
Focalizaciones
Los mapas acústicos mostrados en la figura 5.32 y 5.33 reflejan la importancia
de las primeras reflexiones dentro de un recinto. El aporte energético es notable,
logrando un incremento de 1,7 dB en el punto 1 y 2,5 dB en el punto 2. Ambos puntos
están fuera de las zonas en las que ocurren focalizaciones.
A continuación se muestran los diagramas polares de cada punto, los cuales
exponen datos más detallados que los mapas.
87
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Punto 1
1
3
2
1
3
2
4
2
1
3
4
1
2
3
Figura 5.34
88
Diagrama polar del punto 1 (planta y sección) aula CB - 2.
Capítulo V. Análisis Comparativo
Punto 2
1
2
1
2
4
2
1
3
4
1
2
3
Figura 5.35
Diagrama polar del punto 2 (planta y sección) aula CB - 2.
89
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Aula tipo: Nivel sonoro
5.13.2. Análisis de puntos
Para poder analizar el comportamiento acústico del aula tipo, se realizó la
simulación con el programa «Radit2D» creado por Benoit Beckers & Luc Masset.
Al igual que en el aula CB – 2 se analizará el aporte energético de las primeras
reflexiones en cada uno de los puntos de análisis.
En la figura 5.36 observamos en planta como el sonido directo que llega a cada
punto no varia en ambos casos (aula CB-2 y aula tipo), pese a que las características
geométricas de dicha aula no es la misma. Cabe indicar que al asiento mas alejado de la
fuente sonora le llega aproximadamente 25 dB.
FUENTE
1 = 34,6 dB
2 = 29,8 dB
23
26
29
32
35
38
41
44
47
50
dB
Figura 5.36
Mapa que muestra el sonido directo que llega a cada uno de los puntos
de análisis del aula tipo.
Los mapas acústicos mostrados en la figura 5.37 y 5.38 reflejan la importancia
de las primeras reflexiones dentro de un recinto, alcanzando un incremento energético
de hasta 2,5 dB en el punto 1 y 3,4 dB en el punto 2.
90
Capítulo V. Análisis Comparativo
FUENTE
1 = 33,6 dB
2 = 30,5 dB
Figura 5.37
Mapa que muestra solo el aporte energético de las primeras reflexiones
en cada uno de los puntos de análisis del aula tipo.
FUENTE
1 = 37,1 dB
2 = 33,2 dB
Figura 5.38 Mapa que muestra la energía total (el aporte energético de las primeras
reflexiones y el sonido directo) que llega a los puntos de análisis del aula tipo.
23
26
29
32
35
38
41
44
47
50
dB
A continuación se muestran los diagramas polares de cada punto, los cuales
exponen datos más detallados que los mapas.
91
Representación gráfica de la Primera Reflexión
Punto 1
1
2
4
3
1
4
2
3
4
1
3
2
4
1
3
2
Figura 5.39
92
Diagrama polar del punto 1 (planta y sección) aula tipo.
Capítulo V. Análisis Comparativo
Punto 2
1
2
4
3
1
4
2
3
4
3
1
2
4
1
3
2
Figura 5.40
Diagrama polar del punto 2 (planta y sección) aula tipo.
93
Representación gráfica de la Primera Reflexión
5.14. Conclusiones del análisis de las primeras reflexiones
Acústica Geométrica
• La razón por la que el aula tipo muestra un mayor incremento energético en ambos
puntos en comparación del aula CB – 2, es debido a dos aspectos: la utilidad y la
orientación de las superficies de contorno, una depende de la otra. En el aula CB – 2
muy pocas superficies están orientadas a dirigir las primeras reflexiones a la zona
más alejada de la fuente sonora, por lo que la utilidad de estas superficies con
respecto a las primeras reflexiones es nula, y a la vez genera concentraciones de
energía no deseadas. A diferencia del aula tipo, en la cual todas las superficies son
útiles debido a su orientación, lo cual se refleja en un mayor incremento energético.
Si bien es cierto, para la comparación de ambas aulas se conservaron casi todas las
características condicionantes del comportamiento acústico (volumen, área, superficie
total, ubicación de fuentes de ruido, ubicación de la fuente sonora, % de ocupación,
materiales, etc.). La única característica que varió fue la forma, pero solo en planta, más
no en sección, sin embargo, el incremento energético fue notorio, a pesar de que
pudieron lograrse mejores resultados al variar la forma del aula en sección.
AULA CB-2
Punto 1
r = 5,42 m
Punto 2
r = 9,35 m
Planta
34,6 dB
Sección
Planta
29,8 dB
Sección
AULA TIPO
Punto 1
r = 5,42 m
Punto 2
r = 9,35 m
Tabla 5.12
94
Nivel sonoro
directo
Nivel sonoro
directo
Planta
34,6 dB
Sección
Planta
29,8 dB
Sección
Nivel sonoro
reflejado
Nivel sonoro
total
31,6 dB
36,3 dB
37,5 dB
39,3 dB
28,8 dB
32,3 dB
33,8 dB
35,3 dB
Nivel sonoro
reflejado
Nivel sonoro
total
33,6 dB
37,1 dB
37,5 dB
39,3 dB
30,5 dB
33,2 dB
33,6 dB
35,1 dB
Valores obtenidos de la representación gráfica de la primera reflexión.
Conclusiones
Conclusiones
Tema:
Representación gráfica de las primeras reflexiones en espacios
destinados a la palabra : Análisis comparativo de aulas.
• La forma de una sala influye enormemente en el comportamiento acústico, puesto
que las superficies de contorno son las que se encargan de dirigir las primeras
reflexiones. Pero depende del diseño arquitectónico, para saber hacia donde orientar
esas superficies y poder aprovechar al máximo el aporte energético
de las
reflexiones tempranas en las zonas a las que les llegue un sonido directo débil.
• La única forma de poder realizar un estudio de las primeras reflexiones es mediante
su representación gráfica, sea de forma manual (lápiz y papel) ó usando un programa
de diseño, como se realizó en este caso, lo importante es poder saber como y hacia
donde se dirigen esas primeras reflexiones y cuanto es su aporte energético.
• En todo espacio destinado a la audición de la voz, es imprescindible el estudio de la
inteligibilidad de la palabra. Por lo cual, según lo estudiado hasta el momento, para
obtener una adecuada inteligibilidad dentro de un recinto, las superficies de contorno
deben estar orientadas a proporcionar reflexiones acústicas tempranas.
97
Capítulo V. Análisis Comparativo
En la tabla 5.12 se muestran los datos obtenidos tras el análisis de las primeras
reflexiones. De lo cual se concluye que:
• Una de las primeras razones por las que el aula tipo muestra un mayor incremento
energético en ambos puntos en comparación del aula CB – 2, es debido a dos
aspectos: la utilidad y la orientación de las superficies de contorno, una depende de
la otra. En el aula CB – 2 muy pocas superficies están orientadas a dirigir las
primeras reflexiones a la zona más alejada de la fuente sonora, por lo que la utilidad
de estas superficies con respecto a las primeras reflexiones es nula, y a la vez genera
concentraciones de energía no deseadas. A diferencia del aula tipo, en la cual todas
las superficies son útiles debido a su orientación, lo cual se refleja en un mayor
incremento energético.
Si bien es cierto, para la comparación de ambas aulas se conservaron casi todas las
características condicionantes del comportamiento acústico (volumen, área, superficie
total, ubicación de fuentes de ruido, ubicación de la fuente sonora, % de ocupación,
materiales, etc.). La única característica que varió fue la forma, pero solo en planta, más
no en sección, sin embargo, el incremento energético fue notorio, a pesar de que
pudieron lograrse mejores resultados al variar la forma del aula en sección.
95
Glosario
Absorbente acústico (o “material absorbente”): es aquel material que por sus
propiedades físicas (porosidad, espesor, etc,) atenúa la energía sonora que en él incide. Así, por
ejemplo, una pared recubierta de material absorbente atenuará más el sonido que una pared
“desnuda”.
Aislamiento acústico: reducción del nivel sonoro que presenta un componente
arquitectónico (pared, ventana, puerta, etc.). Una pared que presente un buen aislamiento,
logrará que se transmita mucha menos energía sonora de un lado al otro de la misma. Si, por el
contrario, presenta un aislamiento pobre, la actividad sonora producida a un lado de la pared
será perceptible, y por tanto resultará molesta, en la dependencia contigua.
Atenuación del sonido: la atenuación del sonido hace referencia a la disminución del
nivel que éste soporta al propagarse por el medio (en nuestro caso el aire). Esta atenuación
depende de la cantidad de energía que absorba el medio y de la distancia que separe emisor de
receptor. Un medio más absorbente producirá una mayor atenuación de la energía sonora. Una
distancia elevada entre emisor y receptor hará que el sonido se atenúe más, ya que el aire
contribuye con su propia absorción. Por tanto, una mayor atenuación hará que el sonido llegue
al receptor con menor intensidad (lo percibimos más débil), mientras que si hay poca
atenuación, el sonido llegará con una intensidad parecida a la que tenía cuando ha sido
generado.
Bandas de octava: El término de bandas de octava se toma de una escala musical, se
considera el intervalo entre dos sonidos que tienen una relación de frecuencias igual a 2 y que
corresponde a ocho notas de dicha escala musical.
Espectro frecuencial: Es la representación gráfica de las frecuencias que integran un
sonido, junto con su correspondiente nivel de presión sonora.
Frecuencia: Es el número de oscilaciones de una onda acústica senoidal ocurrida en el
tiempo de un segundo. Es el equivalente a la inversa del período. Comúnmente se expresa en
Hz (Hertz). La frecuencia del sonido coincide con la frecuencia de la vibración mecánica que lo
ha generado.
III
Longitud de onda del sonido: se define como la distancia entre dos puntos
consecutivos del campo sonoro que se hallan en el mismo estado de vibración en cualquier
instante de tiempo. Depende del medio de propagación y es proporcional a la velocidad.
Nivel de presión sonora: Se expresa en decibeles (dB) y se define por la siguiente
relación matemática: NPS = 20 Log (P1/P), en que P1 es el valor efectivo de la presión sonora
medida, y P es el valor efectivo de la presión sonora de referencia, fijado en 2x10-5 [N/m2].
Sonido: Es la sensación auditiva producida por una vibración de carácter mecánico, que
se propaga a través de un medio elástico y denso (habitualmente el aire).
Ruido: Todo sonido que sea calificado por quien lo recibe como algo molesto,
indeseado, inoportuno o desagradable.
Ruido de fondo: el ruido de fondo en una sala es aquel que percibimos incluso cuando
en ésta no se produce ninguna actividad. Proviene de espacios colindantes así como del exterior
del edificio (calle, patio, etc...).
IV
Bibliografía
1.
Aleçon Castrillon, R. d’, & Kramm Toledo, F. (2008). Acondicionamientos :
arquitectura y técnica. Santiago de Chile :: Ediciones ARQ.
2.
Arau, H. (1999). ABC de la acústica arquitectónica. Barcelona :: CEAC.
3.
Barron, M. (2010). Auditorium acoustics and architectural design. New York :: Spon
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