tratamiento acustico ambiental - UTN

26/03/2014
Universidad Tecnológica Nacional
Facultad Regional Rosario
Dpto. de Ingeniería Civil
Instalaciones Eléctricas y Acústica
TEMA: ACUSTICA
Fecha: Marzo 2014
Versión: 4
Ing. Alfredo Castro
Ing. Marcos S. Juzefiszyn
NATURALEZA DEL SONIDO
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NATURALEZA DEL SONIDO
DEFINICION DE SONIDO:
ES TODA AQUELLA VIBRACIÓN ACÚSTICA QUE SE TRANSMITE A
TRAVÉS DE UN MEDIO ELÁSTICO (AIRE) POR MEDIO DE UN
MOVIMIENTO ONDULATORIO Y QUE ES CAPAZ DE PRODUCIR
UNA SENSACIÓN AUDIBLE.
DEFINICION DE RUIDO:
* ES TODO AQUEL SONIDO INDESEADO Y DESAGRADABLE.
* SONIDO INARTICULADO Y CONFUSO MÁS O MENOS FUERTE.
* TODO SONIDO QUE INTERFIERA O IMPIDA ALGUNA ACTIVIDAD HUMANA.
* “SONIDO ES LO QUE HAGO YO, Y RUIDO LO PRODUCIDO POR MI VECINO” (definición subjetiva. Profesor Raes)
CARACTERIZACION DEL RUIDO
PRESION
Unidad = pascal, bares, dinas, etc
Es producto de la propia propagación del sonido
La energía provocada por las ondas sonoras genera un
movimiento ondulatorio de las partículas del medio en que se
encuentre, provocando la variación alterna de la presión estática
del dicho medio.
Para el caso del aire, dicha variación se refiere a un cambio en
la presión atmosférica.
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CARACTERIZACION DEL RUIDO
INTENSIDAD
Grado de energía de la Onda Sonora
Unidad de Presión: PHON (W/m2)
I =
A2
2 d v
I = INTENSIDAD
A = PRESION ONDA SONORA (medible con instrumentos)
d = DENSIDAD DEL MEDIO EN EL QUE SE PROPAGA
V = VELOCIDAD DE LA ONDA SONORA EN EL MEDIO
Se demuestra que la mínima intensidad que percibe el oído
humano es 10-16 W/cm2
Y de la misma manera, la máxima intensidad que percibe el
oído humando es 10-4 W/cm2
CARACTERIZACION DEL RUIDO
INTENSIDAD
Debido a que el rango de cuantificación acústica es muy
elevado en estas unidades (de 10-16 a 10-4 W/cm2), la
operatividad y comprensibilidad de los valores es baja, se ha
optado por crear una nueva unidad denominada decibelio (dB)
El dB es una unidad adimensional, logarítmica y relativa, que
expresa la diferencia entre dos niveles de intensidad, y que es
igual a 10 veces el logaritmo decimal de la relación entre una
cantidad dada y otra que se toma como referencia
Se da en forma de relación ya que un individuo puede
identificar la intensidad de dos sonidos, comparándolos entre si
mientras que se le hace difícil indicar el nivel de intensidad de un
solo sonido
I 
NIS(dB) 10log dada 
 I0 
NIVEL DE INTENSIDAD SONORA
IO = 10-16 W/cm2
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CARACTERIZACION DEL RUIDO
Valoración subjetiva a diferentes niveles de presion acústica
(dB)
10-4 W/cm2
10-16
W/cm2
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
UMBRAL DEL DOLOR
COMUNICACIÓN CASI IMPOSIBLE
HAY QUE GRITAR
COMUNICACIÓN POSIBLE
COMUNICACIÓN FACIL
UMBRAL DE LA AUDICION
El oido humano es capaz de detectar variaciones de presión
acústica comprendidas entre los 0 y los 140 dB. A niveles del orden
de 150 – 160 dB existe riesgo de estallido del tímpano
CARACTERIZACION DEL RUIDO
FRECUENCIA (f)
Número de vibraciones que tienen lugar en un segundo, y que nos
dan lugar al tono (grave= baja; agudo= alta)
Unidad: ciclos por segundo ó Hz
El oído humano tan solo es capaz de percibir frecuencias
comprendidas entre los 20 y 20.000 Hz (rango audible). Por debajo o
por encima de este rango, nos encontramos ante la zona de los
INFRASONIDOS y la de los ULTRASONIDOS, respectivamente
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CARACTERIZACION DEL RUIDO
FRECUENCIA (f)
CARACTERIZACION DEL RUIDO
FRECUENCIA (f)
HAY UNA SERIE DE “FRECUENCIAS NORMALIZADAS” PARA LAS
CUALES SE REALIZAN TODOS LOS ESTUDIOS. EN NUESTRO PAIS
ESTAN DEFINIDAS EN LA NORMA IRAM 406.
ES DE PRACTICA COMUN GRAFICAR LAS FRECUENCIAS EN ESCALA
LOGARITMICA.
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CARACTERIZACION DEL RUIDO
PERIODO (P)
Intervalo de tiempo en el que una partícula
perturbada realiza una oscilación completa.
Se expresa en segundos.
T =
1
2 π . f
AMPLITUD (A)
Es la máxima separación de
las partículas perturbadas
respecto de su posición de
equilibrio.
LONGITUD DE ONDA (L)
Es la distancia recorrida por la
perturbación en un tiempo igual a
un periodo.
CARACTERIZACION DEL RUIDO
VELOCIDAD DE PROPAGACION (V)
Es la velocidad con que se transmite la perturbación
V =
L
P
= f . L
VELOCIDAD DEL SONIDO (C)
Es una constante para un medio dado
C =
f . L
Para aire C = 340 m/seg
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ACUSTICA ARQUITECTONICA
ACUSTICA ARQUITECTONICA
ESTUDIO DE 2 PROBLEMAS PRINCIPALES
AISLACION DE RUIDOS (ó AISLACION SONORA)
Disminución ingreso de ruido (ruido exterior)
Ruidos Aéreos
Impacto
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
Controlar ruidos ambientales (ruido interior)
Coeficientes absorción de distintos materiales
Tiempo de reverberación
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ENERGIA SONORA AL AIRE LIBRE
ENERGIA SONORA AL AIRE LIBRE
SI LA FUENTE ES OMNIDIRECCIONAL, EL SONIDO SE EXTIENDE
COMO UNA ONDA CONTINUA EN TODAS DIRECCIONES.
COMO ESTA POTENCIA SONORA SE EXTIENDE EN UN AREA
CADA
VEZ
MAYOR,
LA
INTENSIDAD
SONORA
VA
DISMINUYENDO A MEDIDA QUE NOS ALEJAMOS DE DICHA
FUENTE.
SE DEMUESTRA QUE EL
NIVEL
68Db
74Db
80Db
DE
INTENSIDAD
SONORO DISMINUYE 6Db
CADA VEZ QUE SE DUPLICA
LA DISTANCIA
1m
2m
4m
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ENERGIA SONORA DENTRO DE LOS LOCALES
ENERGIA SONORA DENTRO DE LOS LOCALES
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ENERGIA SONORA DENTRO DE LOS LOCALES
ENTRE LAS CONDICIONES DEL LOCAL MENCIONAMOS:
1) LAS PROPIEDADES DE REFLEXION DE LOS CERRAMIENTOS.
2) LA CONFIGURACION FORMAL DEL LOCAL.
3) LA UNIFORMIDAD EN LA DISTRIBUCION DE MATERIALES.
AISLACION DE RUIDOS
1) EL OBJETIVO ES DISMINUIR EL INGRESO HACIA UN
RECINTO, DE RUIDOS PROVENIENTES DESDE EL
EXTERIOR.
2) SE ANALIZARAN LAS PARTES QUE SEPARAN AL
RECINDO DE LAS FUENTES PRODUCTORAS DE
RUIDO.
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AISLACION DE RUIDOS
RUIDOS AEREOS
1) SE EMITEN Y SE PROPAGAN EN EL AIRE
2) LA ONDA SONORA CHOCA CONTRA UNA PARED, ESTA VIBRA
Y HACE QUE PARTE DEL SONIDO PASE AL OTRO LADO.
3) CUANTO MAS PESADO (MAYOR MASA) TENGA EL MURO,
MAYOR SERA LA DIFICULTAD PARA VIBRAR, Y POR LO TANTO
TRANSMITIRA UNA MENOR ENERGIA SONORA.
4) RESUMEN: MATERIAL MAS PESADO, MAS AISLANTE.
5) EL TRATAMIENTO SUPERFICIAL DEL MATERIAL TIENE
MENOR INCIDENCIA, SE DESPRECIA EN LO QUE RESPECTA
AL ALCANCE DE ESTA CATEDRA.
AISLACION DE RUIDOS
RUIDOS DE IMPACTO
1) SE TRANSMITEN POR LOS SÓLIDOS QUE COMPONEN UN
EDIFICIO.
2) EJ. TACOS, VIBRACIONES DE MAQUINAS, GOLPE ARIETE
CAÑERIAS, ETC.
3) SI INFLUYE EL TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE LOS
MATERIALES
4) ESTOS RUIDOS PUEDEN ATENUARSE EJERCIENDO UN
CONTROL SOBRE LA FUENTE.
5) PROBLEMA COMUN: AISLACION DE LOSAS EN EDIFICIOS DE
ALTURA.
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AISLACION DE RUIDOS
INDICES DE REDUCCION SONORA
R ES UN INDICE DE REDUCCION SONORA EN FUNCION A LA
FRECUENCIA.
 W1 
R(dB) 10log 
W 2 
W1 POTENCIA SONORA QUE IMPACTA SOBRE EL MURO BAJO ESTUDIO
W2 POTENCIA TRANSMITIDA
STC ó RW ES UN INDICE COMPENSADO DE REDUCCION SONORA.
ES UNA CARACTERISTICA PROMEDIO PARA VARIAS FRECUENCIAS.
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AISLACION DE RUIDOS
EJEMPLO:
MURO:
LADRILLOS CERAMICOS
HUECOS ESP 10cm
LIVING
=65 Db
DORMITORIO
=?
DE TABLA ANTERIOR:
Rw =35Db
2 = 1 – Rw = 65Db‐35Db=30Db
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AISLACION DE RUIDOS
INDICES DE REDUCCION SONORA PARA MATERIALES COMPUESTOS
R1-R2
R1
-R
S1-S2
S1 = SUPERFICIE ELEMENTO MAS AISLANTE
S2 = SUPERFICIE ELEMENTO MENOS AISLANTE
R1 = INDICE DE REDUCCION ELEMENTO MAS AISLANTE
R2 = INDICE REDUCCION ELEMENTO MENOS AISLANTE
R = INDICE DE REDUCCION RESULTANTE
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
1)
CUANDO EN UN LOCAL TENEMOS UNA FUENTE DE
SONIDO, LAS ONDAS SONORAS PRODUCIDAS IMPACTARAN
SOBRE PAREDES, CIELORRASO Y PISO, SIENDO EN PARTE
ABSORBIDAS Y EN PARTE REFLEJADAS POR LA SUPERFICIE
SOBRE LA QUE CHOCAN.
2) SUPERFICIES LISAS: LAS ONDAS REBOTAN FACILMENTE
SUPERFICIES
DIFICULTAD
RUGOSAS:
LAS
ONDAS
REBOTAN
CON
3)
EL NIVEL SONORO EN EL LOCAL SE DEBERA A LA
SUPERPOSICION DEL SONIDO EMITIDO POR LA FUENTE MAS
EL REFLEJADO POR PAREDES, PISOS Y CIELORRASO
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
4)
EN UN AMBIENTE VACIO CON PAREDES LISAS (MUY
REFLECTIVAS)
ESCUCHAREMOS
QUE
EL
SONIDO
PERMANECE POR UN TIEMPO MAS PROLONGADO QUE EN
UN AMBIENTE CON MUCHOS MUEBLES, CORTINAS,
PRESENCIA DE PERSONAS, ETC.
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
ABSORBENTES
• MATERIALES ESPECIALMENTE FORMULADOS PARA TENER UNA ELEVADA ABSORCIÓN SONORA.
• LA ABSORCIÓN AUMENTA CON SU ESPESOR Y CON LA DENSIDAD.
• TABLA CON VALORES DE  EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA.
• MÁS ABSORCIÓN SI MÁS FRECUENCIA, PUES SU LONGITUD DE ONDA ES PEQUEÑA Y COMPARABLE CON LAS IRREGULARIDADES DE LA SUPERFICIE.
• MATERIALES: ESPUMAS DE POLIURETANO, LANA DE VIDRIO (SE DENOMINAN TRAMPAS DE SONIDO)
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
COEFICIENTE DE ABSORCION α
• CUANDO LA ONDA SONORA INCIDE SOBRE LA SUPERFICIE, PARTE DE ELLA ES ABSORBIDA Y PARTE ES DEVUELTA AL MEDIO. LA RELACION ENTRE LA ENERGIA ABSORBIDA Y LA ENERGIA INCIDENTE SE DEFINE COMO COEFICIENTE DE ABSORCION .
• EL VALOR DE  VARIA ENTRE 0 Y 1, CONSIDERANDOSE QUE LOS MATERIALES CON VALORES CERCANOS A 0 SON POCO ABORSBENTES Y VICEVERSA.
• DADO UN MISMO MATERIAL, LOS VALORES DE , DIFIEREN PARA DISTINTAS FRECUENCIAS 16
26/03/2014
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
ABSORCION DE UNA SUPERFICIE
A = S. α
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
ABSORCION DE UNA SUPERFICIE
DONDE: A = ABSORCION EN UMA.
S = SUPERFICIE EXPUESTA EN m2.
α = COEFICIENTE DE ABSORCION
UMA ES LA UNIDAD METRICA DE ABSORCION Y ES
EQUIVALENTE
A
UNA
SUPERFICIE UNITARIA EN
VENTANA
ABIERTA
DE
m2
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
COEFICIENTE DE ABSORCION MEDIO α
α = S1 α1 + S2 α2 +…….. + Sn αn
S1 + S2 + S3 +….. + Sn
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
• REVERBERACIÓN
LA PERMANENCIA DEL SONIDO DESPUÉS DE INTERRUMPIDA LA FUENTE (REFLEXIONES DE LAS REFLEXIONES) DA LUGAR A UNA SITUACIÓN DE REVERBERACIÓN.
• TIEMPO DE REVERBERACIÓN (T)
SABIENDO QUE POR CADA REFLEXIÓN PARTE ES ABSORBIDA (Y TRANSFORMA EN FORMA DE CALOR) Y PARTE ES REFLEJADA, EL TIEMPO DE REVERBERACIÓN ES EL TIEMPO QUE TARDA LA MISMA EN EXTINGUIRSE.
TÉCNICAMENTE, ES EL TIEMPO QUE TARDA EN BAJAR DE 60DB RESPECTO A SU VALOR INICIAL.
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
• SI LAS SUPERFICIES SON MUY REFLECTORAS, T SERÁ MUY GRANDE; SI SON MUY ABSORBENTES, T SERÁ PEQUEÑA.
• FÓRMULA DE SABINE:
T = 0.161 ∙ V/ i∙Ai
V = ES EL VOLUMEN DE LA HABITACIÓN
 = COEFICIENTE DE ABSORCION DE CADA MURO Α = AREA DE CADA MURO TRATADO.
• COMO EL COEFICIENTE DE ABSORCIÓN DEPENDE DE LA FRECUENCIA, T TAMBIÉN.
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
TIEMPO DE REVERBERACIÓN ÓPTIMO
• PARA CADA FINALIDAD EXISTE UN TIEMPO DE REVERBERACIÓN ÓPTIMO, QUE AUMENTA AL AUMENTAR EL VOLUMEN DE UNA SALA.
• PALABRA REQUIERE T BAJO, SINO SERÍAN ININTELIGIBLES.
(EJ. AULAS, TEATROS, VALORES PRÓXIMOS O MENORES A 1 seg.)
• MÚSICA REQUIERE T ALTO, DISIMULA IMPERFECCIONES DE EJECUCIÓN. (EJ. SALA DE MUSICA, VALORES PROXIMOS O SUPERIORES A 2 seg.)
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
ADICION DE SONIDO
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I1
I0
I2
I0
R1 = 10 log
R2 = 10 log
R1
10
= log antilog
I1 = I0 antilog
R1
10
R1
10
[dB] (a)
[dB] (b)
I1
I0
=
I1
I0
[w/cm2]
R2
[w/cm2]
10
I1 + I2 = I0 ( antilog R1 + antilog R2
10
10
I2 = I0 antilog
) [w/cm2]
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RTOTAL = 10 log10
I0 ( antilog
R1
I0
+ antilog
R2
I0
I0
( antilog
RTOTAL = 10 log
R1
10
+ antilog
R2
10
)
[dB]
) [dB]
SUPONGAMOS DOS RUIDOS
R1 = 35 dB
R2 = 40 dB
RTOTAL
antilog
R1
10
antilog
R2
10
=
= antilog 3,5
= 3.150
= antilog 4,0 =
10 log 13.150
10.000
13.150
=
10 x 4,12 = 41,2 dB
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R1 SEA EL NIVEL DE SONIDO DE UNA FUENTE EN dB
R2 SEA EL NIVEL DE SONIDO DE OTRA FUENTE EN dB
Y QUE SEA R1 > R2 , ENTONCES ES POSIBLE CALCULAR LA
DIFERENCIA R1 – R2 = DIF. [dB]. ENTRANDO AL NOMOGRAMA
CON EL VALOR DIF. [dB], AGREGAR AL NIVEL MAYOR PARA
OBTENER RTOTAL.
SEAN:
R1 = 35 dB
R2 = 40 dB
DIF = R1 ‐ R2 = 40 ‐ 35 Db = 5 dB
ENTRANDO AL NOMOGRAMA POR DIF=5 Db, ENCONTRAMOS
QUE CORRESPONDE AR = 1,2 Db AGREGAR AL MAYOR DE LOS
RUIDOS, ENTONCES: RTOTAL = R1 + AR = 40 + 1,2 Db = 41,2 Db,
COINCIDENTE CON VALOR OBTENIDO EN EL EJEMPLO
ANTERIOR.
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SEAN:
R1 = R2 = 60 dB
DIF = 0dB, CORRESPONDE AR = 3 dB,
RTOTAL = 60 Db + 3 Db = 63 dB
ES INTERESANTE DESTACAR QUE CUANDO SE ADICIONAN
DOS SONIDOS DEL MISMO NIVEL, EL TOTAL SE OBTIENE
SUMANDO 3dB AL SONIDO GENERADO POR CUALQUIERA
DE LAS FUENTES.
SI R1 = R2
RTOTAL = 10 log (2. antilog R1 ), QUE PUEDE ESCRIBIRSE
10
RTOTAL = 10 [ log 2 + log ( antilog
R1 )] = 10 log 2 + R
1
10
PERO:
log 2 = 0,3
10 log 2 = 3 dB
RTOTAL = R1 + 3 dB
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BIBLIOGRAFIA Y FUENTES
• 628.517 B29
EL RUIDO Y SU CONTROL
• 699.8
P298
AISLAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO
• 534
B526
ACUSTICA
• 534
R294
INGENIERIA ACUSTICA
• http://www.lapastoriza.com
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