INTRODUCCIÓN

Tanto para el estudio de la calidad del sonido, como para el ambiente acústico necesario para facilitar una escucha determinada, tendremos que estudiar la dependencia de los mismos de las exigencias que nos imponen los distintos tipos de recintos .

Así pues, como ejemplo, en teatros o estudios de grabación la audición es más crítica que en cines o en viviendas. El estudio de estas exigencias se resume principalmente al estudio del aislamiento y acondicionamiento acústico.

En primer lugar,para un buen aislamiento, tanto contra el ruido aéreo como para el estructural entre los distintos locales, son necesarias, en el momento del diseño, las leyes fundamentales del aislamiento acústico, teniendo en cuenta los materiales a utilizar, el espesor de los mismos, la influencia de ventanas, puertas, asi como la perforación de paredes a la hora de instalar redes eléctricas, cableado, aire acondicionado.....

Por otra parte, es necesario obtener un buen acondicionamiento acústico de los recintos, para ello, se estudia también las paredes, puertas, ventanas.... pero ahora internamente.

También se busca un grado de difusión acústica uniforme en todos los puntos del recinto, para lo cual se tendrá que tener en cuenta las reflexiones de las ondas acústicas en las superficies límites ( paredes, suelo y techo) fijándose que el valor del tiempo de reverberación sea el adecuado en cada Acaso.

Por último en esta introducción hay que destacar el correcto funcionamiento térmico y sistemas de climatización, pues influye en el nivel sonoro ambiental, asi como el sistema de iluminación con el fin de no introducir ruido aéreo al ambiente sonoro de los recintos.

Como ejemplo adjuntamos una imagen que muestra la trasmisión de la energía sonora a través de un edificio

AISLAMIENTO ACÚSTICO

Se define aislamiento acústico a la protección de un recinto contra la penetración de sonidos que interfieran a la señal sonora deseada ,estos sonidos pueden prevenir tanto del exterior como del interior del edificio.

Para encontrar las formas de protección de los recintos contra el ruido, se debe establecer en primer lugar la naturaleza de estos ruidos, y los caminos por los cuales penetran en el recinto, los cuales puden ser muy diversos (a través de aperturas, grietas, conductos de ventilación, vibraciones....).

Por otra parte, debemos conocer en que medida el aislamiento acústico depende de las propiedades fisicas del material de las paredes, y de las características del ruido.

Asi mismo es de gran importancia conocer la dependencia del aislamiento acústico con la frecuencia,no solo porque la transmisión acústica de los diversos materiales varía con la frecuencia, sino también porque la percepción auditiva depende de la frecuencia.

Teniendo en cuenta que para curvas de igual nivel sonoro, la sensibilidad del oído para bajas y altas frecuencias se vuelve progresivamente menor, tendremos que a medida que el nivel de presión acústica se reduce,una disminución uniforme de esta presión origina una notable reducción en los niveles de sonoridad de las componentes de ruido de alta y baja frecuencia, lo cual implica que el mayor valor de aislamiento acústico se presentará a las altas y bajas frecuencias del espectro de la señal de ruido (si suprimimos de manera significativa las bajas frecuencias se consigue reducir la acción enmascarante del ruido , y una supresión de las altas frecuencias nos lleva a una mejora cuando el ruido que interfiere es la palabra, la cual pierde su claridad con las pérdidas de las componentes de alta frecuencia.

Se estudiará ahora el proceso de reflexión y transmisión de ondas acústicas sobre las superficies.

En primer lugar se define como aislamiento acústico o ruido aéreo de una pared, a la pérdida de energía que experimenta las ondas acústicas al atravesar la pared.

El proceso que se lleva a cabo cuando una onda acústica incide en una pared es el siguiente:

Las partículas de aire muy próximas a la superficie de la pared se verán forzadas a desplazarse al llegar la onda acústica.esta energia que llega hace vibrar a la superficie sólida comprimiendo el aire proximo a ella, en la dirección opuesta a dicha pared.

Una parte de la energia incidente sobre la pared se refleja, mientras que otra se transmite.

La energía transmitida por un lado hace que se desplacen las partículas del sólido mientras que por otro lado esta energía se disipa absorviéndola el material, por efecto de las fuerzas intermoleculares.

Es decir, al incidir sobre una pared una onda acústica, se transmitirá parte de la energía de ésta, originandose una vibración mecánica en la pared, que a su vez se transformará en ondas acústicas, con una pérdida de energía debido a las reflexiones y a la absorción interna del material.

Existen factores que hacen que el aislamiento acústico disminuya, como pueden ser a traves de diferentes tipos de aperturas existentes en la pared, a traves de rendijas y agujeros existentes en la puertas, por un montaje inadecuado de ventanas.....

Por otra parte, es importante conocer que se encontrarán más dificultades a al hora de aislar los sonidos graves que los agudos, puesto que para sonidos de mas de 1000 Hz de frecuencia, la longitud de onda será bastante pequeña, y disminuirá a medida que aumenta la frecuencia, esto implica que la presion de aire generado por esatas frecuencias será muy pequeña, mientras que para ondas acústicas cuya frecuencia oscile entre 50 y 1000 Hz, su longitud de onda será grande y a medida que la frecuencia disminuye su longitud de onda aumenta, con lo cual la presión ejercida será mayor y la transmisión de esta frecuencias por las paredes también se llevara a cabo mas facilmente.

Esto lleva a una conclusión rápida donde la pared aislante debe ser tanto mas gruesa o densa cuanto mas bajas sean las frecuencias de la onda acustica incidente.

Para estudiar el cálculo de la energía acústica transmitida a través de una pared, podemos ver el ejemplo de la figura siguiente donde se puede apreciar que el nivel de presión acustica incidente es de 80 dB en los dos casos, mientras que el nivel de presión acústica en el local receptor es de 35 dB en un caso, y en el otro de 20 dB, lo que nos informa que el aislamiento acústico a ruido aéreo es de 45 dB en el primer caso y de 60 dB en el segundo.

Los ruidos pueden penetrar dentro de un recinto, al que se desea aislar, por los recintos proximos y no solo a traves de las paredes comunes. Todas las paredes del recinto en las que la fuente acustica esta localizada, que estan conectadas por las paredes laterales con el local que se desea aislar, transfieren los sonidos como resultado de las vibraciones longitudinales de sus paredes, estas vibraciones se propagan a lo largo de las paredes laterales, alcanzando el recinto que se desea aislar.

Debemos , por lo tanto, tener especial cuidado con las vibraciones longitudinales puesto que la transmisión lateral del ruido se puede reducir considerablemente.

Las construcciones deben hacerse de tal manera que eviten la coincidencia de la velocidad de la onda acústica, que incide oblicuamente con la velocidad de las ondas flectoras en la pared

1.Construyendo las paredes transversales de materiales con densidades y elasticidades diferentes se aumentará el aislamiento acustico de la transmision lateral.

2.Esto mismo se puede llegar a conseguir si la separacion entre las estructuras de la pared se llena de materiales con rigidez diferentte a la del material base.

3.Para incrementar todavia mas este aislamiento se puede conseguir mediante la máxima separación posible de los elementos que forman el recinto.

El aislamiento acústico total de un recinto se determina mediante el aislamiento acústico de todos sus limites, y depende del nivel de ruido existente en el exterior del recinto, es decir, del nivel de ruido detrás de estos limites, y del nivel de ruido máximo admisible en el interior del recinto.

Se puede aclarar este punto observando el siguiente ejemplo:

Imaginemos que tenemos que le nivel de ruido existente en el exterior del recinto a un lado de cada una de las seis superficies límites es:

pared lateral derecha--> 90 dB
pared lateral izquierda--> 80 dB
pared anterior --> 70 dB
pared posterior -->50 dB
techo --> 45 dB
suelo --> 40 dB

Si el máximo nivel de ruido permitido en el recinto es de 40 dB, entonces el aislamiento acústico de las paredes, no deberia ser menor de:

pared lateral derecha--> 90 - 40 = 50 dB
pared lateral izquierda--> 80 - 40 = 40 dB
pared anterior --> 70 - 40 = 30 dB
pared posterior -->50 - 40 = 10 dB
techo --> 45 - 40 = 5 dB
suelo --> 40 - 40 = 0 dB

Por lo que respecta a la propiedad característica de muchos recintos para la palabra es que cuando se diga en ellos debe oirse clara y distintamente, y que el timbre de la voz de quienes hablan no varíe.Esto sucede, por ejemplo, en recintos de musica, donde se busca transmitir musica de gran calidad.

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  Los datos mas caracteristicos a tener en cuenta para obtener un buen diseño de un local son:
  


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  Niveles de ambiente de ruido.
  


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  Tiempo de reverberación.
  


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  Perdidas de transmision acustica de paredes, suelos y techos.
  curvas de criterio de ruido, NR, NC, PNC.
  


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  Velocidad del aire en los conductos de aire acondicionado.
  

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En el apartado del estudio del acondicionamiento acústico y del índice de valoración de ruido, se tratará de contestar a todas y cada una de las cuestiones planteadas anteriormente.

ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO

Las ondas sonoras producidas en un foco, se propagan de forma radial a partir de este, y cuando se encuentran con algun obstáculo hace cambiar su dirección, es decir, se refleja. Este efecto se puede ilustras con la siguiente figura.

Pero esta situación solo se consigue con una superficie impermeable al aire y perfectamente rígida, lo cual no se puede conseguir ya que o el material puede ser poroso, o tal vez puede ponerse en movimiento por efecto de la onda incidente. Por lo tanto las ondas reflejadas en el material van a poseer menor energía que las ondas incidentes, es decir, parte de la energía es absorbida por el obstáculo o la superficie.

De esta manera se puede afirmar que el campo sonoro viene determinado por la potencia acústica de la fuente y de las propiedades reflectantes de las superficies del recinto.

Para dar ejemplo a todo lo expuesto anteriormente supondremos un recinto como el que muestra la figura siguiente

En un recinto como el que muestra la figura, el campo sonoro estará formado por dos componentes.

La primera componente es el sonido D. Es la onda que va directa desde la fuente sonora al observador. Esta componente es la misma que la la onda que se propaga bajo condiciones de campo libre.

La segunda componente son la multitud de sonidos reflejados, R1,R2,... que van desde la fuente al receptor después de haber sido reflejadas en las superficies del recinto.

Para mostrarlo de alguna manera adjuntaremos el diagrama de llegada de ondas al observador.

Como se puede observar el sonido directo (D) es el que llega antes que todas reflexiones, ya que viaja por el camino más corto y además es la de mayor energía por no haberse reflejado en ninguna superficie. Poco después llegan las sucesivas reflexiones, las cuales poseen menos energía que la onda directa.

La reverberación es un fenómeno acústico natural que se produce en recintos más o menos cerrados por el cual a la señal original se le van sumando las diferentes ondas reflejadas en las paredes del recinto con un retardo o "delay" generado básicamente por la distancia física entre la fuente de sonido original y las paredes del recinto.

Pero entonces, ¿Cuál es la diferencia entre eco y reverberación?

Hay algunos autores que para definir el fenómeno de la "reverberación" usan el término "eco" como repetición de un sonido en el tiempo, de forma que la reverberación es un conjunto de ecos producidos por las paredes del recinto que se van sumando a la señal original.

En cambio, otros autores más técnicos, prefieren diferenciar claramente ambos conceptos. Y esa diferenciación se basa en una simple cuestión de percepción auditiva. Nuestro oído posee una característica denominada persistencia acústica por la cual es incapaz de distinguir un sonido de sus reflexiones siempre y cuando la diferencia de tiempo entre ambas sea menor a 1/15 de segundo.

A efectos prácticos que es lo que nos interesa, esto se traduce en que nuestro oído no diferencia entre el sonido puro y su reverberación, sino que lo percibe como un "todo", un mismo sonido que además presenta unas características diferentes del sonido original.

MATERIALES

Los materiales y las estructuras se pueden caracterizar por la cantidad de energía absorbida o reflejada de las ondas acústicas que inciden sobre estos. Pueden funcionar para aislamiento acústico y acondicionamiento de la siguientes maneras.

1.Sistemas de reducción de transmisión sonora

2.Elementos para barreras y cerramientos

3.Unidades suspendidas individuales

4.Recubrimientos de paredes, suelos y techos

Sólo una parte de la energía que incide sobre el material es reflejada y además hay que añadir la energía radiada por el material, debido a sus vibraciones elásticas. En contraposición, la energía restante se propaga por el material mediante vibraciones y escapando parte de ella por otras partes distintas del material. También se puede producir pérdidas por la fricción en el material de los poros, conductividad calorífica del material , deformación irregular de sus elementos o deformación residual.

El aislamiento por lo tanto consiste en impedir la propagación de una señal sonora, mediante obstáculos reflectores, o usando materiales que absorban una mayor energía acústica.

Se pueden aislar ciertas vibraciones mediante sistemas que vibren en concordancia de fase, es decir, con cuerpos de dimensiones pequeñas frente a la longitud de onda.

Para que un material absorba la energía acústica es necesario que la superficie sea transparente al sonido y que sea capaz de transformar más o menos completamente la energía vibratoria en energía calorífica de fricción. La transparencia se consigue con un material altamente poroso, o mediante membranas ligeras y fléxibles. Las pérdidas de absorción acústica de un material se puede caracterizar mediante el coeficiente acústico α.

MATERIALES PARA ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO

MATERIALES POROSOS

Son de estructura granular o fibrosa, siendo importante el espesor de la capa y la distancia entre esta y la pared. El espesor del material al menos debe ser de 1,25 cm de ancho, se elige de acuerdo con el valor de absorcón deseado, ya que si es demasiado delgado, se reduce el coeficiente de absorción a bajas frecuencias, mientras que si es muy grueso resulta muy caro.

MATERIALES POROSOS RÍGIDOS

Estos materiales se tratan de yesos absorbentes sonoros con una estructura granular o fibrosa, también de tela o esterilla hechas de mineral orgánico lana artificial, o de losetas acústicas y bloques comprimidos de fibras con la adicción de aglutinantes. Estos materiales sueles presentarse en forma de paneles o tableros acústicos de fácil adaptación e instalación, tanto en edificios de nueva y vieja construcción. La mayoría de estos materilaes se colocan como un techo suspendido por medio de elementos metálicos. Hay que tener cuidado con las humedades que pueden dañar el sistema.

Un panel acústico se puede describir como un material rígido autosustentante, presentado en unidades prefabricadas de un tamaño y espesor definidos.

Por lo tanto podemos obtener en los materiales poroso rígidos las siguientes propiedades:

1.La capacidad de absorción disminuye con una disminución en el espesor de la capa del material.

2.Una disminución en el espesor o en la porosidad del material origina un cambio de la absorción máxima hacia las altas frecuencias.

3.El coeficiente de absorción disminuye a bajas frecuencias.

4.La presencia de un espacio de aire entre el material y la pared rígida origina un aumento de la absorción a las bajas frecuencias , y un incremento en el espacio de aire se acompaña con un cambio de la absorción máxima hacia las bajas frecuencias y por un aumento en el valor máximo del coeficiente de absorción sonora.

MATERIALES POROSOS ELÁSTICOS

Si el material absorbente tiene un esqueleto que no es rígido, pero si elástico, no sólo el aire de los poros está sujeto a vibraciones sino también el esqueleto elástico. Por lo tanto para estos materiales se cumplen las siguientes propiedades.

1.Un aumento en el número de capas en el sistema, de una a dos, aumenta considerablemente los límites de las frecuencias para las que el coeficiente de absorción permanece comparativamente grande.

2.Las ecuaciones para el cálculo permiten una aproximación muy buena entre los valores calculados y los medidos del coeficiente de absorción.

3.Para aumentar la anchura de la variación del coeficiente de absorción con la frecuencia, se aumenta la distancia entre capas a medida que nos alejamos de la pared rígida.

4.Para evitar saltos en la variación del coeficiente de absorción con la frecuencia, los espacios de aire no deben ser iguales ni múltiplos unos de otros.

5.El material permeable al sonido se elegirá y pegará a los paneles muy cuidadosamente, puesto que ejercen un efecto importante en el coeficiente de absorción.

6.Los sistemas resonantes de una, dos y tres capas tienes unas dimensiones pequeñas y son robustos, por lo que se pueden emplear para amortiguar fuertes flujos de aire en los sistemas de ventilación.

7.Haciendo los paneles de metal o plástico, las perforaciones pueden hacerse fácilemnte en la lámina del material.

MATERIALES PARA ARGAMASA

Son materiales acústicos que se aplican en estado húmedo para formar superficies continuas de un espesor deseado. Estos materiales están compuestos de una mezcla de ingredientes secos, a los cuales se les añade aglutinante líquido. Los morteros acústicos se aplican normalmente a una capa de cemento o sobre cualquier otro material. La aplicación puede ser en dos capas, empleado métodos normales de fratasado, aunque hoy en díase está utilizando más el método a pistola.

Los huecos entre las partículas del agregado proporcionan la porosidad necesaria para la absorción sonora.

Los morteros acústicos se utilizan para la reducción de ruido cuando no se requiere de una absorción sonora muy alta. Existe otro tipo de material el cual se aplica de forma pulverizada, haciendo de consistencia a fibras minerales. Estos materiales alcanzan mayor espesor y además su estructura fibrosa hace que tengan gran absorción acústica.