acondicionamiento acústico en aulas

Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniera

Escuela de Ingeniera Civil Acstica

Profesor Patrocinante: Dr. Jorge Sommerhoff Hyde

Instituto de Acstica Universidad Austral de Chile

ACONDICIONAMIENTO ACSTICO SALAS DE CLASES COLEGIO EMPRENDER OSORNO

Tesis para optar al grado de: Licenciado en Acstica y Ttulo Profesional de:

Ingeniero Acstico

CLAUDIO ALEJANDRO GONZLEZ RIVERA

VALDIVIA - CHILE 2010

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INDICE 1. INTRODUCCIN. ............................................................................................................. 5

2. OBJETIVOS. ................................................................................................................... 6

2.1. OBJETIVO GENERAL. .......................................................................................... 6

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS. .................................................................................. 6

3. MARCO TERICO. ....................................................................................................... 7

3.1. ANLISIS DE LA FUENTE. .................................................................................. 8

3.1.1. Caractersticas del mensaje oral. .............................................................................. 8

3.1.2. Directividad de la voz humana. ............................................................................... 9

3.1.3. Potencia acstica de la voz. ..................................................................................... 9

3.2. ANLISIS DEL MEDIO. ...................................................................................... 10

3.2.1. Propagacin del sonido en el interior de un recinto. ............................................... 10

3.2.2. Reverberacin y Tiempo de reverberacin. ............................................................ 11

3.2.3. Ruido de fondo. .................................................................................................... 13

3.3. EFECTOS EN EL RECEPTOR. ............................................................................ 14

3.3.1. Inteligibilidad de la palabra. .................................................................................. 14

3.3.2. Mtodos para determinar la inteligibilidad de la palabra ........................................ 14

4. MATERIALES Y METODOS. ..................................................................................... 19

4.1. MEDICIONES. ...................................................................................................... 19

4.1.1. Tiempo de reverberacin. ...................................................................................... 19

4.1.2. Ruido de fondo. .................................................................................................... 21


4.2. MATERIALES. ..................................................................................................... 22

5. PRIMERA ETAPA: Evaluacin y diagnstico. ............................................................ 23

5.1. VALORES DE REFERENCIA. ............................................................................ 23

5.2. EMPLAZAMIENTO Y ENTORNO. .................................................................... 24

5.3. GEOMETRA Y MATERIALIDAD. .................................................................... 25

5.3.1. Sala 1. ................................................................................................................... 26

5.3.2. Sala 2. ................................................................................................................... 27

5.3.3. Sala 3 (Multitaller). ............................................................................................... 27

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5.4. RUIDO DE FONDO. ............................................................................................. 28

5.4.1. Sala 1. ................................................................................................................... 28

5.4.2. Sala 2. ................................................................................................................... 29

5.4.3. Sala 3. ................................................................................................................... 29

5.5. TIEMPO DE REVERBERACIN. ....................................................................... 29

5.5.1. Sala 1. ................................................................................................................... 30

5.5.2. Sala 2. ................................................................................................................... 31

5.5.3. Sala 3 (Multitaller). ............................................................................................... 32

5.6. INTELIGIBILIDAD DE LA PALABRA .............................................................. 33

5.6.1. Sala 1. ................................................................................................................... 34

5.6.2. Sala 2. ................................................................................................................... 35

5.6.3. Sala 3. ................................................................................................................... 35

5.7. Resumen evaluacin. .............................................................................................. 36

6. SEGUNDA ETAPA: Diseo e implementacin de una solucin. ................................ 37

6.1. ELECCIN DEL MATERIAL. ............................................................................. 38

6.2. CLCULOS. .......................................................................................................... 39

6.3. MONTAJE. ............................................................................................................ 44

7. EVALUACION FINAL. ............................................................................................... 47

7.1. SALA 1. ................................................................................................................. 47



7.2. SALA 2. ................................................................................................................. 48



7.3. SALA 3. ................................................................................................................. 50



8. CONCLUSIONES Y DISCUSIN FINAL. ................................................................. 52

9. BIBLIOGRAFA. .......................................................................................................... 54

10. ANEXOS. ................................................................................................................... 55

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Resumen. El presente trabajo de titulacin consiste en el acondicionamiento acstico de tres salas de clases pertenecientes al nuevo pabelln de enseanza media del Colegio Emprender de la ciudad de Osorno. Por tratarse de salas de clases el trabajo se enfoc a mejorar la inteligibilidad de la palabra de cada recinto. El desarrollo del mismo se dividi en tres etapas, una primera etapa de diagnstico en la que se cuantific por medio de mediciones acsticas (ruido de fondo y tiempo de reverberacin) y de un anlisis del parmetro %ALCons, el grado de ineficacia en la transmisin de la palabra. De dicha etapa se concluye que, en general, los recintos presentan un exceso de reverberacin siendo esta la principal causa de la escasa inteligibilidad de la palabra al interior de stos. Le sigue una segunda etapa de diseo en la que se planific una solucin a la problemtica existente teniendo en consideracin diversos objetivos acsticos tales como la disminucin del tiempo de reverberacin y no acsticos como durabilidad y versatilidad de la solucin. Del mismo modo se tuvo presente la realidad socio-econmica del establecimiento. Finalmente una tercera etapa de evaluacin que tiene por objetivo la comprobacin de la efectividad de la solucin desarrollada.

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Summary. The present degree work consist in acoustic conditioning of three classrooms belonging to the Colegio Emprender new high schools hall in Osorno City. As it relates to classrooms, this work focused on improving the intelligibility of the speech on each room. Its development was divided into three stages, an initial diagnostic phase in which it was quantified, by measuring acoustic (background noise and reverberation time) and an analysis of the parameter % ALCons, the degree of inefficiency in the transmission of the speech. This stage we concluded that, in general, the precincts have an excess of reverb being the main cause of poor intelligibility of the speech within them. There follows a second stage of design which planned a solution to the existing problems, taking into account various objectives such as reducing acoustic reverberation time and acoustic as durability and versatility of the solution. Just as it took into account the social-economic reality of the establishment. Finally, a third stage of assessment is aimed at checking the effectiveness of the developed solution.

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1. INTRODUCCIN. En la prctica de la ingeniera acstica el profesional se ve enfrentado a diario con problemas que deben ser resueltos apuntando a conseguir diversos objetivos, unos que se relacionan con la especialidad y otros relacionados con un aspecto social que involucra cada proyecto.

Apuntando a lo anterior es que se tomo la decisin de desarrollar como trabajo de titulacin la participacin en un proyecto que permita, en la prctica, aplicar los conocimientos adquiridos en el transcurso de la carrera buscando la solucin de un problema acstico en particular, as como lograr la comprensin de los factores ajenos a la acstica que influyen en su desarrollo. En este caso, se pretende llevar a cabo el acondicionamiento acstico de tres salas de clases pertenecientes al nuevo pabelln de enseanza media del Colegio Emprender de Osorno.

Las propiedades acsticas de una sala de clases son factores determinantes y pueden marcar una diferencia importante en la calidad de la educacin que se les entrega a los alumnos. Es as como, las malas condiciones acsticas de un aula, expresada por ejemplo, en un excesivo tiempo de reverberacin, un elevado ruido de fondo o una mala distribucin del sonido puede derivar en trastornos psicoacsticos tales como el enmascaramiento. El principal efecto adverso y que se relaciona directamente con un proceso educativo basado en la comunicacin va oral es la prdida de la inteligibilidad de la palabra. Es aqu donde cobra importancia la labor del ingeniero acstico como proveedor de buenas condiciones para el desarrollo de una actividad tan importante como la educacin.

En general, para salas destinadas a la palabra, los criterios de diseo dependen fundamentalmente de la inteligibilidad de la palabra la que es posible relacionar con el tiempo de reverberacin (Tr) y el ruido de fondo (Rf). Estos parmetros quedan determinados, entre otros factores por el entorno, la distribucin de las salas dentro de un edificio, la materialidad y la geometra del recinto. Cuando se realiza un acondicionamiento acstico, son estas caractersticas las que deben considerarse a la hora de decidir que aspectos de una sala deben modificarse o mejorarse con tal de lograr un confort acstico.

En este documento se explica la metodologa utilizada en el desarrollo de este trabajo que considera tres etapas: la primera consisti en la evaluacin y diagnstico del estado inicial de las salas para lo cual se realizaron mediciones de Tr y Rf, adems, se cuantific la inteligibilidad de la palabra mediante el parmetro %ALCons (Porcentaje de Prdida de Articulacin de la Consonante). La segunda etapa corresponde al diseo de una solucin basada en criterios extrados de una revisin bibliogrfica para los distintos parmetros. Finalmente, la tercera etapa consiste en una evaluacin del comportamiento de la solucin proyectada por medio de mediciones de los parmetros antes mencionados.

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2. OBJETIVOS. 2.1. OBJETIVO GENERAL. Mejorar la calidad acstica de tres salas de clases pertenecientes al nuevo pabelln de enseanza media del Colegio Emprender de Osorno. 2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS.

Realizar mediciones de Tr y Rf.

Utilizar un modelo matemtico que permita cuantificar la inteligibilidad de

la palabra (%ALCons) a partir de los parmetros acsticos medidos.

Realizar una revisin bibliogrfica para establecer parmetros que permitan

diagnosticar la condicin acstica de las salas.

Desarrollar una propuesta que otorgue una adecuada solucin a la

problemtica existente y que se acomode a la realidad del establecimiento.

Realizar mediciones que permitan cuantificar los parmetros acsticos y

evaluar los resultados generados por la solucin propuesta.

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3. MARCO TERICO. En trminos prcticos, la labor del ingeniero acstico se enfoca a la resolucin del problema del ruido en mbitos tan diversos como puede ser el medioambiente, la industria o la arquitectura. Ruido se llamar a cualquier sonido no deseado, hecho por el cual se transforma en una molestia. Por su parte, se entender sonido como una vibracin mecnica que se propaga a travs de un medio material elstico y denso (habitualmente el aire) y que es capaz de producir una sensacin auditiva (Carrin A., 1998). Desde la perspectiva de la acstica de locales, el problema del ruido se puede dividir en dos reas: el control de ruido en el recinto, que consiste en controlar la transmisin area y estructural del sonido proveniente del exterior de la sala y el acondicionamiento acstico en su interior, que consiste en generar las condiciones ptimas para el desarrollo de las actividades para lo que est destinado cada recinto (Sommerhoff J., 2004) En general, el proceso de transmisin del sonido consta de tres partes: una fuente sonora que se encarga de la emisin del sonido (vibracin), un medio por el cual se propaga y un receptor. En el caso especfico de una sala de clases, la fuente corresponde al profesor que dicta la clase, el medio se conforma con el volumen de aire encerrado en el interior de la sala y los receptores los constituyen los oyentes (alumnos) distribuidos en ella. Debido a lo anterior es importante identificar en que parte de esta cadena se producen los efectos indeseados del ruido y en que parte de la cadena intervenir para dar solucin a dichos efectos. En consecuencia, la bsqueda de una solucin para un problema de ruido, debe seguir la siguiente secuencia: en primer lugar se debe caracterizar la fuente en funcin de su potencia, directividad y contenido espectral.

En segundo lugar se debe analizar el medio de propagacin del sonido. En el interior de una sala, los problemas se relacionan con dos aspectos fundamentales, la geometra del recinto y el tiempo de reverberacin del local. De esta forma, contar con un excesivo tiempo de reverberacin o concentraciones de energa debido a la geometra de la sala puede ocasionar, en el caso de salas destinadas a la palabra, trastornos en la inteligibilidad del mensaje debido al enmascaramiento que se produce cuando el mensaje original ve alterado su contenido producto de la persistencia de reflexiones que se mantienen audibles (Knudsen V.O., 1950). Finalmente se debe proveer al receptor de los medios necesarios para lograr una correcta percepcin del mensaje contenido en las ondas sonoras.

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3.1. ANLISIS DE LA FUENTE. 3.1.1. Caractersticas del mensaje oral. Cuando una persona emite un mensaje, emplea un tiempo mayor en la emisin de las vocales que en la de las consonantes. La duracin en promedio de una vocal es del orden de 90 ms, reducindose a 20 ms en el caso de las consonantes (Carrin A., 1998). El hecho de que duracin de las vocales sea ms elevada hace que el nivel de presin sonora asociado a las mismas sea, en promedio, 12 dB mayor que el correspondiente a las consonantes. Adems, su contenido espectral es ms rico en bajas frecuencias, mientras que las consonantes presentan una contribucin mayor de altas frecuencias (Carrin A., 1998). Por otro lado, el grado de inteligibilidad de la palabra est estrechamente relacionado con la correcta percepcin de las frecuencias altas. En consecuencia, son las consonantes las que determinan la comprensin del mensaje oral. En cambio, la informacin contenida en las vocales es redundante (Carrin A., 1998). En la Figura 1, se muestra la contribucin frecuencial, en bandas de octava, al nivel de la voz y a la inteligibilidad de la palabra.

Figura 1.- Contribucin frecuencial al nivel de la voz y a la inteligibilidad de la palabra.

Segn se puede observar, la mxima contribucin al nivel de la voz se sita en la zona de las frecuencias medias y bajas, destacando la banda de los 500 Hz con un 46%, esta zona

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corresponde al contenido espectral de las vocales. En cambio, la mxima contribucin a la inteligibilidad de la palabra est situada a frecuencias ms elevadas donde el contenido espectral corresponde al de las consonantes, alrededor de los 2000 Hz. 3.1.2. Directividad de la voz humana. En general, cualquier fuente sonora emite ms potencia acstica en unas direcciones que en otras y, por lo tanto, presenta una cierta directividad. Dicha directividad depende de la frecuencia y aumenta con la misma. La manera de expresar la directividad de una fuente sonora en un punto cualquiera del espacio es mediante el denominado factor de directividad Q. El factor Q depende de la relacin entre el nivel de presin sonora producido por dicha fuente en la direccin considerada y el nivel que se obtendra si la fuente fuese omnidireccional. Cuanto mayor sea el nivel de presin sonora en una direccin determinada, mayor ser el Q en dicha direccin (Carrin A., 1998). La voz humana presenta unas caractersticas de directividad que vienen determinadas por el sistema de fonacin y la forma de la cabeza, siendo la direccin frontal la de mayor directividad. Si bien la directividad aumenta con la frecuencia, a efectos prcticos, se considera que el factor de directividad de la voz humana en la direccin frontal es Q = 2 (Carrin A., 1998). 3.1.3. Potencia acstica de la voz. La potencia acstica promedio emitida por un hablante en una situacin de conversacin es alrededor de 10 microwatts, este promedio se realiza en un intervalo de tiempo largo, de dos a cuatro segundos. Cuando una persona habla con un nivel de presin tan elevado como sea posible sin forzar las cuerdas vocales, esta potencia acstica promedio se eleva hasta cerca de 200 microwatts y si se eleva a nivel de grito, la potencia se alza por sobre los 1000 microwatts. En otro sentido, la potencia acstica asociada a un nivel de susurro es cerca de 0,001 microwatts (Kinsler, L., 1962). La presin sonora generada por la voz humana a 1 metro en una posicin frontal al hablante es de 60 dB a un nivel de conversacin normal. ste puede llegar a 70 dB en la misma posicin cuando el hablante eleva la voz tan alto como es posible sin forzar las cuerdas vocales. De forma extrema el nivel de presin sonora generado por un grito puede elevarse hasta los 80 dB a un metro en la posicin frontal (Building Bulletin 93).

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3.2. ANLISIS DEL MEDIO. 3.2.1. Propagacin del sonido en el interior de un recinto. La energa radiada por una fuente sonora en un recinto cerrado llega a un oyente ubicado en un punto cualquiera del mismo de dos formas diferentes: una parte de la energa llega de forma directa (sonido directo), es decir, como si la fuente y el receptor estuviesen en campo libre, mientras que la otra parte lo hace de forma indirecta (sonido reflejado), al ir asociada a las sucesivas reflexiones que sufre la onda sonora cuando incide sobre las diferentes superficies del local (Carrin A.,1998). En un punto cualquiera de la sala, como se ve en la Figura 2, la energa correspondiente al sonido directo depende exclusivamente de la distancia a la fuente sonora, mientras que la energa asociada a cada reflexin depende del camino recorrido por el rayo sonoro, as como del grado de absorcin acstica de los materiales utilizados como revestimientos de las superficies implicadas (Carrin A.,1998).

Figura 2.- Sonido directo (r) y sonido indirecto (r).

Como el sonido directo difiere del sonido reflejado en su trayectoria, tiempo e intensidad con la que llega al auditor, cuando el sonido reflejado llaga con un retardo (t) menor a 30 milisegundos, el odo percibe, ambos sonido como uno solo. En este caso el sonido reflejado refuerza al sonido directo por lo que se llama reflexin til (Sommerhoff J., 1989). Por otro lado, si el retardo es superior a 30 milisegundos, dependiendo del nivel con el que llegue el sonido reflejado, estas reflexiones se clasifican en molestas (el sonido reflejado se mantiene con un nivel que perturba la audicin del sonido directo) y no molestas (el sonido reflejado llega con un nivel que no perturba la audicin del sonido directo).

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3.2.2. Reverberacin y Tiempo de reverberacin. Debido a que en cada punto de la sala el sonido vara, es necesario contar con una magnitud que sea indicativa de las cualidades acsticas de ella y que se pueda emplear para valorarla globalmente y de manera sencilla. El fsico americano Wallace Clement Sabine reconoci y prob que la reverberacin, una magnitud de carcter estadstico, es muy adecuada para caracterizar un recinto, desde entonces, la reverberacin es un fenmeno que juega un papel muy importante en el anlisis de acstica de locales y se mantiene como un criterio de valoracin de las cualidades acsticas del mismo (Recuero M., 1993). Se define reverberacin como la mayor o menor persistencia del sonido en un espacio cerrado despus de haber apagado sbitamente la fuente sonora y que es resultado de consecutivas reflexiones (Knudsen V.O., 1950). Si la persistencia del sonido decae en forma lenta, la sala se denomina viva. Si, por el contrario, el decaimiento es muy rpido se denomina muerta o seca. Adems, de una adecuada reverberacin dependen factores como la inteligibilidad de la palabra, la calidez de la sala, la definicin y plenitud tonal de los sonidos musicales, etc. (Sommerhoff J., 1989). En la prctica, es importante disponer de un nico nmero que pueda caracterizar el decaimiento del sonido de la sala a disear o a acondicionar. A fines del siglo XIX, Sabine defini el tiempo de reverberacin (Tr) como el tiempo necesario para que, una vez silenciada la fuente, la energa sonora descienda a su millonsima parte, es decir, que su nivel de presin descienda 60 dB a partir de su nivel inicial (Recuero M., 2001). Sabine estableci, adems, la dependencia del tiempo de reverberacin de la absorcin de la sala y del volumen de la misma a travs de la ecuacin que lleva su nombre. Ecuacin de Sabine:

0,161 . 1 donde, V = Volumen de la sala. S = Superficie total de la sala. = Coeficiente de absorcin media. A = Absorcin de Sabine. considerando la velocidad del sonido c = 344 m/s.

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En la Ec. 1 solo se ha tomado en cuenta la absorcin correspondiente a las paredes del recinto por lo que es necesario incorporar la absorcin del aire 4 sobretodo en recintos grandes y la absorcin de los muebles y las personas (A) a la ecuacin de Sabine resultando:

0,161 4 . 2

Sin embargo, la ecuacin de Sabine solo tiene validez para recintos vivos, es decir, en aquellas salas donde se cumpla que 0,2. Para aquellas salas que poseen un coeficiente de absorcin medio mayor, existen otros modelos matemticos mediante los cuales se puede calcular su absorcin y que son ms representativos en estas condiciones. Estos modelos fueron propuestos por Eyring para los casos en que los coeficientes de absorcin de cada superficie son similares y Millington para el caso en el que los coeficientes de absorcin sean muy diferentes (Sommerhoff J., 1989). Absorcin de Eyring: ln1 . 3 Absorcin de Millington: ln1 . 4 Sin embargo, ninguna de estas ecuaciones es capaz de cuantificar correctamente el tiempo de reverberacin de una sala cuyos pares de superficies opuestas tienen coeficientes de absorcin muy distintos, en 1959 Fiztroy propuso calcular el tiempo de reverberacin ponderando la absorcin con los pares de superficies opuestas. Absorcin de Fiztroy:

ln 1 !! ln 1 "" ln 1 ## $ " . 5

Aqu !, " y # corresponden a las reas totales de las superficies opuestas mientras que !, " y # corresponden a los coeficientes de absorcin medios de los pares de superficies opuestas. En cualquiera de los casos se reemplaza la correspondiente absorcin en la ecuacin de Sabine para realizar el clculo del tiempo de reverberacin. Adems, la absorcin es dependiente de la frecuencia, luego, el tiempo de reverberacin tambin es dependiente de la frecuencia y por lo tanto, habr que calcularlo para cada banda de frecuencia (Sommerhoff J., 1989).

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3.2.3. Ruido de fondo. Como lo define el D.S.146/97 del MINSEGPRES (Ministerio Secretara General de la Presidencia), se denominar ruido de fondo al ruido que prevalece en ausencia del ruido emitido por la fuente sonora. Para el caso de la sala de clases, este ruido puede provenir del exterior de la sala as como puede generarse en el interior de la misma. La relevancia del control que se debe realizar sobre el ruido de fondo en una sala de clases radica en los efectos que ste tiene sobre la palabra hablada. Dichos efectos se manifiestan de tres maneras: alteracin de espectro, enmascaramiento y confusin de patrones temporales (Torres R., 2008). El fenmeno de enmascaramiento consiste en que si junto a un sonido se presenta otro de mayor intensidad (20 30 dB mayor) el primero se vuelve incomprensible. En condiciones normales esta condicin del odo humano es bastante til, puesto que permite liberar al cerebro de gran cantidad de informacin irrelevante. Sin embargo, cuando los sonidos enmascarados corresponden a la voz hablada, el resultado puede ser la prdida de la inteligibilidad de la palabra (Torres R., 2008). La evaluacin objetiva del grado de molestia que un determinado ruido ambiental provoca en un oyente se realiza por comparacin de los niveles de ruido existentes en un recinto, en cada banda de octava comprendida entre 63 Hz y 8 kHz, con un conjunto de curvas de referencia denominadas NC (Noise Criteria) las que se pueden ver en la Figura 3.

Figura 3.- Curvas NC (Noise Crietria).

Las curvas NC son utilizadas, adems, de forma generalizada para establecer los niveles de ruido mximos recomendables para diferentes tipos de recintos en funcin de su aplicacin (oficinas, salas de concierto, salas de conferencias, teatros, etc.).

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3.3. EFECTOS EN EL RECEPTOR. 3.3.1. Inteligibilidad de la palabra. En trminos generales, el tiempo de reverberacin de un recinto y el ruido de fondo existente en su interior son los principales criterios para determinar la calidad acstica del mismo, incluso en funcin de su uso (msica o voz hablada), sin embargo, para salas destinadas a la palabra, el criterio ms importante para determinar si sta posee o no buena acstica y que a su vez depende de los parmetros anteriores es la inteligibilidad de la palabra. Por medio de la inteligibilidad de la palabra se puede cuantificar, en trminos porcentuales, la cantidad del mensaje oral que es correctamente recibido por el receptor. Como se ha dicho, al emitir un mensaje oral, la duracin de las vocales y su correspondiente nivel de presin sonora es mayor que el de las consonantes. Adems, el contenido frecuencial de las vocales es ms rico en frecuencias bajas, mientras que el de las consonantes presenta un mayor contenido de frecuencias altas. En una sala de tiempo de reverberacin alto, el decaimiento energtico de una vocal emitida en dicha sala es apreciablemente mas lento que su propio decaimiento en campo libre. Este hecho, junto con una mayor duracin y nivel, en relacin a la consonante, provoca un solapamiento temporal entre ambas (Carrin A., 1998). Por otro lado, con elevados niveles de ruido de fondo al interior de la sala se produce un enmascaramiento parcial que afecta a los sonidos ms dbiles, en este caso se ve afectada la informacin que se encuentra contenida en las consonantes que son las que presentan el mayor aporte a la inteligibilidad de la palabra. Por ejemplo, la confusin de la s con una j en la palabra casa la transforma en la palabra caja cambiando completamente el sentido de una oracin (Torres R., 2008). 3.3.2. Mtodos para determinar la inteligibilidad de la palabra Existen variados mtodos para determinar la inteligibilidad de la palabra en un recinto, a continuacin se presentan cuatro de ellos: a. Prdida de Articulacin de la Consonante (% ALCons). A fines de los aos 70, el investigador holands W. M. A. Peutz llev a cabo una investigacin a partir de la cual estableci una frmula para el clculo de la inteligibilidad. Su trabajo se dividi en dos partes: la primera consisti en realizar una serie de prueba de audiencia en diferentes recintos basadas en la emisin de un conjunto preestablecido de logtomos (palabras sin significado formadas por: consonante-vocal-consonante). Cada individuo receptor tomaba nota de lo que escuchaba y, posteriormente, se procesaba toda la informacin recogida y se estableca una caracterstica de los resultados obtenidos. Si, por

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ejemplo, el porcentaje medio de logtomos detectados correctamente en uno de los recintos era de un 85%, entonces se consideraba que la prdida de informacin era de un 15%. Como dicha prdida se asociaba a una percepcin incorrecta de las consonantes, Peutz la denomin: Porcentaje de Prdida de Articulacin de Consonantes (% ALCons). En el ejemplo anterior, se tendra un % ALCons de un 15%. La segunda parte del trabajo consisti en encontrar un modelo matemtico que, a partir del conocimiento de una serie de parmetros acsticos del recinto en estudio, permitiese hallar el valor de % ALCons en cada punto del mismo, sin necesidad de tener que realizar laboriosas pruebas a la audiencia. Lgicamente, una vez establecido dicho modelo, sera posible predecir la inteligibilidad de la palabra en cualquier punto de un recinto todava por construir. Haciendo uso de la teora estadstica. Peutz dedujo el valor de % ALCons en un punto dado se poda determinar, simplemente, a partir del conocimiento del tiempo de reverberacin y de la diferencia entre los niveles de presin sonora de campo directo (LD) y campo reverberante (LR) en dicho punto. Dicha diferencia de niveles de presin depende del factor de directividad asociado a la voz humana, de la absorcin media de la sala, la superficie total de sta y de la distancia desde la fuente al unto en que se evala este parmetro como puede apreciarse en las ecuaciones 6 y 7.

&' &( 10)*+ ,-" $ 17 . 6

- / 1 . 7 donde, r = Distancia entre la fuente y el receptor. Q = Factor de directividad de la fuente emisora (en este caso Q = 2). R = Constante de la sala (Ec. 7). ST = Superficie total de la sala. Luego, a partir de un set de curvas de tiempo de reverberacin y de la diferencia de niveles mencionada anteriormente se puede determinar el %ALCons (Figura 4).

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Figura 4.- Set de curvas para la obtencin del %ALCons a partir de Tr y Ld - Lr .

b. STI (Speech Transmission Index) El ndice STI, definido por Houtgast y Steeneken, permite cuantificar el grado de inteligibilidad de la palabra entre los valores 0 (inteligibilidad nula) y 1 (inteligibilidad ptima). El STI se calcula a partir de la reduccin de los diferentes ndices de modulacin m de la voz debido a la existencia de reverberacin y ruido de fondo en una sala. Las 14 frecuencias de modulacin Fm consideradas son: 0,63 - 0,8 - 1,0 - 1,25 - 1,6 - 2,0 - 2,5 - 3,15 - 4,0 - 5,0 - 6,3 - 8,0 - 10 - 12,5. Cada una de estas frecuencias produce un efecto de modulacin sobre las 7 bandas mas representativas de la voz, cuyas frecuencias centrales son las siguientes: 125 - 250 - 500 - 1000 - 2000 - 4000 - 8000. A continuacin se detalla el proceso de clculo de STI: 1.- Clculo de la reduccin de los ndices de modulacin. La expresin genrica correspondiente a la reduccin del ndice de modulacin m para cada combinacin de frecuencias F0 y Fm se denomina funcin de transferencia de modulacin MTF (Modulation Transfer Function). Su expresin en la siguiente:

01, 02 131 2450113,8 $"

11 1078/:;

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donde, f(F0): Funcin asociada al grado de reverberacin del recinto. Se le asignan valores medidos de Tr.

S/N(F0): Relacin seal/ruido correspondiente a la banda centrada en la frecuencia F0. Debido a que existen 14 frecuencias moduladoras para cada una de las 7 bandas de frecuencias caractersticas de la voz, se obtendrs un total de 98 ndices de modulacin. 2.- Conversin de los ndices 01, 02 a relaciones seal/ruido aparentes (S/N)ap.

= ?@01, 02 10)*+ 01, 021 01, 02 . 9 Los 98 ndices obtenidos se acotan a un rango de valores comprendido entre -15 dB y 15 dB de modo que el STI se encuentre en el rango de 0 a 1. 3.- Clculo de las relaciones seal/ruido aparentes medias por bandas de octava = ?@01.

= ?@01 = ?@01, 02;C 14 . 10 Para cada banda de octava, se calcula el valor medio de las 14 relaciones seal/ruido aparente. 4.- Clculo de la relacin seal/ruido aparente media global = ?@. = ?@ 0,010 = ?@125DE 0,042 = ?@250DE 0,129 = ?@500DE 0,2 = ?@1FDE . 11 0,312 = ?@2FDE 0,25 = ?@4FDE 0,057 = ?@8FDE En esta ecuacin, se tienen en cuenta distintos factores de ponderacin considerando el aporte de cada banda de frecuencias a la inteligibilidad de la palabra. 5.- Clculo del ndice STI. Finalmente el valor del ndice STI se obtiene a travs de la expresin:

G = ?@ 1530 . 12

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c. STI PA.

El clculo de este parmetro es anlogo al anterior, se diferencian en que ste es una versin simplificada del STI ya que el nmero de frecuencias de modulacin se reducen a dos por cada banda de frecuencias como se ve en la siguiente tabla:

Tabla 1.- Frecuencias modulatorias y portadoras para el STI PA Bandas de octava (Hz) Frecuencias modulatorias (Hz)

125 1 5 250 1 5 500 0,63 3,15 1000 2 10 2000 1,25 6,3 4000 0,8 4 8000 2,5 12,5

d. RASTI (Rapid Speech Transmission Index).

El clculo de este parmetro sigue la lgica de los anteriores y al igual que en el caso del STI PA se trata de una versin simplificada del STI. En este caso, adems, se reducen a dos las bandas de frecuencias que son moduladas.

Tabla 2.- Frecuencias modulatorias y portadoras para RASTI. Bandas de octava (Hz) Frecuencias modulatorias (Hz)

500 Hz 1 2 4 8 2 kHz 0,63 1,25 2,5 5 10

19

4. MATERIALES Y METODOS. En trminos generales, la metodologa utilizada se dividi en tres etapas, la primera de evaluacin y diagnstico el la que se realizaron mediciones y clculos que fueron comparados con los requerimientos mnimos descritos por diversos autores para los distintos parmetros acsticos. La segunda etapa consisti en la planificacin, diseo e implementacin de una solucin acorde a requerimientos acsticos y no acsticos para cada una de las salas, y que se relacione, adems, con la realidad socio-econmica del establecimiento. La tercera y ltima etapa corresponde a la evaluacin de la solucin propuesta mediante mediciones. En este captulo se har una descripcin de metodologas especficas utilizadas en las distintas mediciones realizadas en las etapas 1 y 3 de este trabajo, as como de los materiales y equipos utilizados. 4.1. MEDICIONES. 4.1.1. Tiempo de reverberacin. Para realizar las mediciones de tiempo de reverberacin se adaptaron directrices establecidas en la norma ISO 354/85: Measurement of sound absorption in a reverberation room. Si bien es cierto que esta norma esta referida a la medicin de absorcin de un determinado material en una sala reverberante, su metodologa esta basada en la medicin de tiempo de reverberacin, por esta razn, se adapt esta metodologa a las condiciones de este trabajo partiendo del supuesto de encontrarse en presencia de salas con exceso de reverberacin. Los aspectos considerados son los siguientes: a. Generacin de un campo sonoro reverberante. El sonido, en cada sala, fue generado por una fuente omnidireccional. La seal de prueba consisti un ruido de banda ancha, en este caso, ruido rosa. Se tuvo la precaucin de que el nivel de ruido de la seal de prueba estuviera suficientemente por sobre el ruido de fondo (40dB) y por ltimo, se procur que sta alcanzara el estado estacionario antes de cortar la fuente. Se utiliz el generador de seal que posee software Spectra RTA. Esta herramienta incluye la opcin de generar una seal de prueba consistente en un tren de impulsos. En este caso se construy una seal que contiene consecutivamente 7 segundos de ruido rosa seguido de 5 segundos de silencio, tiempo necesario para que, en primer lugar, la seal alcance el estado estacionario y en segundo lugar, el analizador acstico realice el proceso de clculo y est listo para continuar con la banda siguiente.

20

b. Medicin de tiempo de reverberacin. El equipo de recepcin consiste en un analizador acstico (Norsonic Acoustic Analyzer Type 100) provisto de un micrfono de condensador de medicin de patrn direccional omnidireccional. Las mediciones fueron realizadas en al menos tres posiciones de micrfono (6 y 12) separadas por lo menos /2, donde es la longitud de onda de la frecuencia central de la banda en estudio. Si se considera que la longitud de onda mas larga de las frecuencias sometidas a anlisis es de 0.68 metros (500 Hz.) y en consecuencia la distancia mnima exigida por la norma, en este caso, es de 0.34 metros, tenemos que se cumple este aspecto con holgura ya que la separacin entre puntos de micrfono nunca es menor a 1.5 mts.. Por otro lado, las posiciones de micrfono se distribuyeron homogneamente en la sala abarcando el espacio ocupado habitualmente por los receptores (alumnos). Se tuvo la precaucin de evitar posibles interferencias de superficies reflectantes ubicando los micrfonos a lo menos a 1 metro de una pared y al menos a 2 metros de la fuente evitando de esta forma situarse en el campo cercano de la fuente. En el caso de las mediciones realizadas en la etapa de evaluacin final (Etapa 3) se utiliz el analizador acstico Acoustilyzer AL 1 y las mediciones se realizaron directamente en bandas de octava ya que el objetivo de dichas mediciones es la comprobacin de la efectividad de la solucin implementada. c. Rango de frecuencias para mediciones. Las mediciones se realizaron en banda de tercio de octava. En la norma, adems, se establecen un nmero mnimo de mediciones para cada rango de frecuencias: 100 Hz y 250 Hz doce mediciones; nueve mediciones entre los 315 Hz y 800 Hz y finalmente entre 1 kHz y 5 kHz seis mediciones. Para dar cumplimiento a esta exigencia se decidi realizar 12 mediciones por sala, lo que significa que en dos de los casos se utiliz ms de una posicin de fuente y en el restante fue suficiente con una posicin de fuente. d. Cadena electro-acstica de medicin de tiempo de reverberacin.

Figura 5.- Cadena electroacstica de medicin de tiempo de reverberacin.

21

4.1.2. Ruido de fondo. Las mediciones de ruido de fondo se realizaron conforme a lo establecido en el D.S. 146/97 del Ministerio Secretara General de la Presidencia (MINSEGPRES). En este decreto se define ruido de fondo como el ruido existente en ausencia de la fuente a evaluar, en este caso el profesor. Para su obtencin, se midi el nivel de presin sonora continuo equivalente con ponderacin A en el centro de la sala. Como lo indica este decreto, se debe medir el LeqA hasta logar una lectura estable de los valores registrados cada cinco minutos, siendo el valor correspondiente al ruido de fondo el ltimo valor registrado. La medicin se realiz en bandas de octava, se utiliz un sonmetro integrador tipo 2 Rion NL-22. La relevancia de esta medicin es que adems de conocer el nivel de ruido de fondo como factor influyente en la inteligibilidad de la palabra, este valor servir para asegurar un nivel ptimo en la seal de prueba en la medicin de tiempo de reverberacin. Una acotacin importante que hacer en este punto es que las mediciones no se realizaron en condiciones de funcionamiento normal del establecimiento puesto que este trabajo fue desarrollado durante la poca de vacaciones de verano. 4.1.3. Inteligibilidad de la palabra. En la tercera etapa del proyecto se realizaron mediciones del ndice STI-PA (mtodo abreviado del ndice STI) utilizando un sistema analizador acstico con el fin de determinar la inteligibilidad de la palabra en cada sala luego de la aplicacin de la solucin propuesta. a. Seal de prueba. La seal de prueba consiste en una modulacin de frecuencias que simula las caractersticas de la voz hablada, esta seal es generada por un altavoz y generador de seales de prueba NTI TalkBox. La fuente se ubic en la posicin normal en la que un profesor dicta la clase a una altura de 1.70 mts. b. Puntos de medicin. Los puntos de medicin de STI-PA coinciden con los puntos de medicin de Tr, esto otorga una buena distribucin de los puntos en la sala, cubriendo homogneamente el espacio que pudieran ocupar los alumnos durante una clase. Se procur ubicar los puntos a una altura de 1.20 mts., correspondiente a la altura de los alumnos sentados.

22

4.2. MATERIALES. A continuacin se detallan los materiales utilizados en las mediciones de tiempo de reverberacin, ruido de fondo e inteligibilidad de la palabra:

Norsonic Acoustic Analyzer Type 100 (1).

Sonmetro RION NL-22 (2).

Analizador acstico Acoustilizer AL 1 (3).

Generador de seal y fuente NTI TalkBox (4).

Amplificador de seal Tascam PA-20mkII.

Fuente omnidireccional.

Notebook Dell, Vostro 1000.

Huincha.

1

2

3 4

Figura 6.- Instrumentos utilizados en las mediciones acsticas.

23

5. PRIMERA ETAPA: Evaluacin y diagnstico. Esta primera etapa consiste en la descripcin de las caractersticas tanto fsicas como acsticas de las tres salas que son parte de este estudio, adems, se realiza una comparacin con valores aconsejados por distintos autores para cada parmetro. 5.1. VALORES DE REFERENCIA. En relacin al tiempo de reverberacin, se encontraron recomendaciones diversas para este parmetro dependiendo de los distintos autores, es as como tenemos por ejemplo que Antoni Carrin en su libro Diseo acstico de espacios arquitectnicos propone como un tiempo de reverberacin ptimo para aulas entre 0,7 y 1,0 segundos considerando la sala ocupada, de la misma forma lo hace Knudsen en su libro Acoustic designing in Architecture estableciendo un valor ptimo de 0,75 segundos tambin considerando la sala ocupada. Sin embargo es posible encontrar autores que establecen tiempos de reverberacin ptimos considerando condiciones de sala desocupada como por ejemplo Manuel Recuero que en su libro Acstica Arquitectnica hace referencia a la norma espaola y establece un Tr ptimo para aulas en valores comprendidos en el rango de 0,8 a 1,5 segundos. Tambin es posible encontrar exigencias mayores como por ejemplo lo que establece la normativa americana que en su norma ANSI S12.60-2002 establece como lmite un tiempo de reverberacin de 0,6 segundos para salas pequeas sin ocupacin. Apuntando en este sentido es que se ha decidido por acoger la referencia establecida por el Building Bulletin 93 Acoustic design of schools en relacin a un tiempo ptimo de 0,6 segundos con un margen de flexibilidad de 0,2 segundos, es decir, se aceptarn como vlidos aquellos valores menores a 0,8 seg para el tiempo de reverberacin de cada sala con condicin de ocupacin vaca. Con respecto al ruido de fondo, aunque se aprecia una mayor uniformidad de criterios, los diferentes autores tambin establecen distintos parmetros de referencia, es as como por ejemplo se tiene que Carrin propone una evaluacin del ruido de fondo utilizando las curvas NC con un valor ptimo menor a NC 20 NC 30. Por otro lado se tiene a Recuero que considera una evaluacin mediante el nivel equivalente cuyo valor mximo permitido es de 40 dBA, de la misma manera en el Building Bulletin 93 (BB93) se propone un valor lmite de 35 dBA. En definitiva, se utilizar como valor de referencia un mximo de 35 dBA propuestos en el BB93 los que son posibles de ser asociados al rango de valores NC propuestos por Carrin segn la Tabla 1, correspondiente al Anexo I. A pesar de lo anterior, el parmetro ms importante y que en definitiva define la calidad acstica de recintos destinados a ser salas de clases es la inteligibilidad de la palabra. En este sentido, segn la revisin bibliogrfica realizada, los valores ptimos para este parmetro dependen del indicador que se est utilizando. El caso del %ALCons, Carrin aconseja valores menores a un 5% para salas destinadas a la palabra. Valor que puede ser

24

asociado a un STI mayor a 0,7 aproximadamente segn la Figura 1 del Anexo I. Por otro lado, para recintos que poseen caractersticas especiales como es el caso de la Sala 3, lo que se ver mas adelante, se establece segn el BB 93 valores mayores a 0,6 para el ndice STI. A continuacin, en la Tabla 15 se resumen los valores de referencias encontrados en la revisin bibliogrfica realizada. Tabla 3.- Resumen valores ptimos de referencia para los parmetros Tr, Rf y %ALCons.

Carrin Recuero Building Bulletin Tiempo de reverberacin Sala ocupada:

0,7 s 0,1 s Sala vaca: 0,8 s 1,5 s

Sala vaca: < 0,8 s Valor ptimo = 0,6 s

Ruido de fondo NC 20 NC 30 Leq 40 dBA Leq 35 dBA Inteligibilidad de la palabra %ALCons 5% STI > 0,6 (Sala 3)

5.2. EMPLAZAMIENTO Y ENTORNO. En primer lugar, es necesario evaluar como se relacionan los recintos involucrados en este proyecto en relacin al resto de las dependencias del edificio. Es importante saber el grado de actividad de los recintos colindantes ya que pueden ser posibles fuentes de ruido externas. Como se puede apreciar, el edificio tiene una orientacin apropiada ya que al ubicarse en forma perpendicular a la calle, su exposicin directa al ruido proveniente de la calle se ve reducido solo al efecto sobre la fachada de menor superficie, ver Figura 7. En relacin a lo anterior, la Sala 2 resulta ser la ms afectada por una posible fuente externa constituida principalmente por el ruido de trnsito vehicular. A pesar de esto, otra situacin beneficiosa es que el colegio se emplaza en un rea de carcter residencial por lo que los niveles de ruido que se generan en el exterior no son elevados como podra ser el caso de un emplazamiento en el centro de la ciudad. En el entorno inmediato al edificio, a un costado se encuentra un patio interior perteneciente a la institucin, se observa en amblas plantas que el pasillo que conecta las dependencias del colegio sirve de colchn para atenuar el aporte de ruido se produce en aquel patio, estos lugares suelen albergar actividades que generan niveles considerables de ruido tales como actividades deportivas o de recreacin. Hacia el otro costado, el edificio colinda con una edificacin existente perteneciente a los pabellones de enseanza bsica del establecimiento, hacia l se orientan las ventanas de las salas que dan al exterior. La distribucin de los recintos al interior del edificio tambin genera un aporte al control de ruido en las salas. Como se ve en la Figura 7 ninguno de los recintos adyacentes a las salas genera alguna actividad ruidosa. El caso ms adverso en este aspecto lo representa la Sala 1, si bien es cierto no tiene recintos adyacentes salvo el pasillo de circulacin interior del edificio, ste puede transformarse en una fuente importante de ruido si la actividad en l es muy elevada, de hecho, la cercana con el rea que aglutina las dependencias

25

administrativas y al hall de entrada al colegio podra ser un punto desfavorable en trminos del ruido que all se puede generar. Caso opuesto es lo que ocurre con la Sala 3 (Multi-taller), este recinto se encuentra aislado del resto de salas por espacios destinados al almacenamiento de material de estudio y aseo.

Figura 7.- Planta primer y segundo nivel, Nuevo Pabelln Enseanza Media. 5.3. GEOMETRA Y MATERIALIDAD. En general, las salas son un paraleleppedo de hormign distinguindose cada caso bsicamente por las dimensiones, no as en la materialidad. Es comn para todos los recintos en estudio poseer paredes de hormign pintado, losas (cielo falso) de hormign estucado mientras que los suelos consisten en un radier o una losa del mismo material,

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segn se encuentre en el primer piso o en el segundo nivel, con un recubrimiento de linleo en ambos casos. Las ventanas presentes en cada sala se componen de un marco metlico y un vidrio simple, mientras que las puertas son de terciado de 45 mm de espesor. Como se puede ver, con la excepcin de ventanas y puertas, mayoritariamente las superficies que delimitan el espacio de cada recinto est compuesto por materiales altamente reflectantes generando de esta manera salas excesivamente vivas. 5.3.1. Sala 1. Esta sala se ubica en el primer piso del edificio, corresponde a la reestructuracin de un espacio que en una primera instancia consista en dos pequeas salas de reuniones colindantes que se unieron para la conformacin de una nica sala destinada al desarrollo de clases. Las dimensiones promedio de la sala son: 7.3 mts de largo, 7.3 mts de ancho y una altura de 2.7 mts conformando un volumen total de 141 mts3. Una de las paredes posee dos ventanas de 3.12 mts2 de superficie cada una, stas se orientan hacia el exterior del edificio, en la pared opuesta existe otra ventana de 1.92 mts2 de superficie que mira hacia un pasillo interior. Adems, en la pared frontal existe una abertura de 1.92 mts2 que conecta con un pequeo cuarto de 1.4 mts de ancho por 1.2 mts de largo.

Figura 8.- Planta y Corte A - A Sala 1: En la figura se pueden apreciar la distribucin de

los distintos puntos utilizados en la medicin.

1.50

2.00

2.00

7.32

2.00 1.50

PF1PF2

PM1PM3PM5

PM2PM4PM6

1.821.751.752.00

7.32

1.82

V (2,4 x 1,3)

V (2,4 x 1,3)

V (2,4 x 0,8)

ExteriorPasillo Interior

Vano Espacio Acoplado

1.10

1.30 0.

80

1.60

A A'

Corte A - A'

27

5.3.2. Sala 2. Esta sala se ubica en el segundo nivel del edificio. A diferencia del caso anterior, las paredes que tienen ventanas no se encuentran en caras opuestas del recinto sino que una corresponde a una pared lateral con tres ventanas de iguales dimensiones con una superficie total de 7,02 mts2 y la otra es la pared posterior con una superficie total de 4,68 mts2 dividida en dos ventanas iguales, en ambos casos, los ventanales miran hacia el exterior del edificio. Las dimensiones promedio de esta sala son similares al caso anterior, stas son: 7,32 mts de largo, 7,32 mts de ancho y 2.7 mts de alto, conformando un volumen de 139,5 mts3.

Figura 9.- Planta y corte Sala 2. 5.3.3. Sala 3 (Multitaller). Esta sala se ubica, al igual que el caso anterior, en el segundo nivel del edificio. Esta destinada a un multitaller, por lo que las actividades que aqu se desarrollarn se relacionan con una metodologa de trabajo grupal por parte de los alumnos, es por ello que posee, en la pared frontal una puerta de acceso al cuarto de paol. La pared que mira hacia el exterior del edificio posee ventanales que cubren una superficie total de 10,14 mts2 y en la pared opuesta existe otra ventana menores dimensiones, 2,88 mts2 que mira hacia un pasillo interior del edificio, adems esta pared contiene las dos puertas de acceso a la sala. Las dimensiones promedio del recinto son: 11,07 mts de largo, 7,32 mts de ancho y 2.7 mts de altura; posee un volumen total de 208,7 mts3.

7.32

7.32

PF1

PF2

PM1

PM3

PM5

PM2

PM4

PM6

1.50

2.00

2.00

1.82

1.50 2.00 2.32 1.50

PF1PM1PM2

1.30 1.70

1.50 2.00 2.32

6.49

1.20

4.67

1.80

1.30

V (1,8 x 1,3)

V (1,8 x 1,3)

Corte A - A'

A A'

28

Figura 10.- Planta y corte Sala 3.

5.4. RUIDO DE FONDO. Como se ha dicho, se realizaron mediciones de ruido de fondo con el fin de, en primer lugar evaluar este parmetro y en segundo lugar tener un valor de referencia para fijar un nivel adecuado para la seal de prueba en la medicin de tiempo de reverberacin. Las mediciones se realizaron en bandas de octava de acuerdo a lo descrito en el punto 4.1.2. Adems se registr nivel equivalente de todo el espectro y se obtuvo su correspondiente valor NC. Estos ltimos valores servirn para ser comparados con los valores ptimos para el ruido de fondo encontrados en la bibliografa. 5.4.1. Sala 1. En la Tabla 4 se muestran los valores obtenidos en la medicin de ruido de fondo para la Sala 1. Como se observa, los niveles registrados son bajos alcanzando un Leq(A) de 36,1 decibeles, mientras que si se realiza la comparacin con las curvas NC se tiene que le corresponde un valor NC 30.

Tabla 4.- Resumen medicin de ruido de fondo. Frecuencia (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 Leq(A) NC Ruido de fondo (dB) 24,5 26,9 32,0 29,0 28,5 23,4 36,1 30

7.32

11.0

7

PF11.57

1.50

1.50

1.50

1.50

1.50

2.00

2.00 1.66 1.66 2.00

PM1

PM2

PM3

PM4

PM6

PM7

PM8

PM9

PM10

PM11

PM5 PM12

6.48

1.19

ExteriorPasillo Interior1.

10

1.30 0.

80

1.60

A A'

Corte A - A'

2.70

V (2,4 x 1,3)

V (5.4 x 1,3)

V (3,6 x 0,8)

29

En relacin a los valores de referencia, tanto para la definicin hecha por Carrin (NC 30) y por Recuero (Leq(A)=40dBA) se cumplen los mximos recomendados para el ruido de fondo en recintos destinados a la palabra, sin embargo, se puede apreciar tambin que el valor ms exigente (BB 93) es sobrepasado en mas de 1 dB. 5.4.2. Sala 2. Segn se ve en la Tabla 5, los resultados de la medicin de ruido de fondo en la Sala 2 arrojan que el nivel equivalente al interior del recinto es de 38,6 dBA correspondindole un valor NC 35. El principal aporte energtico lo hace la banda de 1000 Hz con 33,4 dBA.


La condicin de ruido de fondo en esta sala vara un poco en relacin al caso anterior, es as como se tiene que solo se aprueba la recomendacin de Recuero para un Leq(A) menor a 40 dBA. 5.4.3. Sala 3. En este caso, la medicin de ruido de fondo entreg como resultado un Leq(A) igual a 38,2 dBA y un valor NC igual a 35 como puede verse en la Tabla 6. Al igual que en el caso anterior solo se cumple con la recomendacin de Recuero sobrepasando de esta manera el valor NC establecido por Carrin y el Leq(A) del BB 93.


En general la condicin de ruido de fondo en las salas se encuentra en el lmite de lo aceptable para salas de clases siendo las salas del segundo nivel (Sala 2 y Multitaller) las ms afectadas por esta situacin. Una explicacin para esto es el nivel de exposicin que presentan al ruido proveniente de la calle, en ambos casos esta exposicin se da debido a que gran parte de la superficie de los muros que se enfrentan al exterior poseen ventanas las que no poseen caractersticas apropiadas de aislacin acstica. 5.5. TIEMPO DE REVERBERACIN. En general, el procedimiento de medicin de tiempo de reverberacin se ajusta a lo expuesto en el punto 4.1.1.

30

Luego de realizadas las mediciones se procedi a transformar los valores resultantes de bandas de 1/3 de octava a bandas de octava. Esto permiti tener una mayor coherencia entre la informacin entregada por dichas mediciones y la informacin utilizada para los anlisis posteriores y desarrollo de una solucin como por ejemplo con los valores de los coeficientes de absorcin de cada material disponibles en la bibliografa. Para ello se calcul el promedio aritmtico de las tres bandas de tercio correspondiente a cada banda de octava. El detalle de las mediciones pueden ser consultadas en el Anexo II. Para efectos de comparacin con las recomendaciones bibliogrficas se calcul el Trmedio, correspondiente al promedio aritmtico de las bandas centradas en 500 Hz, 1 kHz y 2 kHz (BB 93). Este valor ser considerado representativo del tiempo de reverberacin global de la sala. Por otro lado, se obtuvo para cada sala el valor del tiempo de reverberacin de forma terica. Se utiliz la ecuacin de Sabine (Ec. 1) debido a que es el modelo que se recomienda utilizar en salas altamente reverberantes ( ). Este escenario de alta reverberacin ser el supuesto inicial para el anlisis, dicha condicin es compartida por los tres recintos. Se realiz el clculo de tiempo de reverberacin por bandas de octava considerando la materialidad (coeficiente de absorcin) y geometra (superficies y volumen total) de las salas. El objetivo de este anlisis terico de Tr es el de validar las mediciones realizadas, adems servir de punto de partida para posteriores clculos en la etapa de diseo de una solucin. El detalle de los clculos realizados puede ser consultado en el Anexo III. 5.5.1. Sala 1. En este caso se utiliz una configuracin de dos puntos de fuente (PF) y seis puntos de micrfono (PM) como se ve en la Figura 8 completando con ello las 12 mediciones requeridas. En la Tabla 7 se resumen los resultados de las mediciones de Tr por bandas de octava para esta sala.

Tabla 7.- Mediciones de Tr, Sala 1. Frecuencia (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 TrMedio Tr (seg) 3,07 2,95 2,34 2,08 2,15 1,74 2,19

Tabla 8.- Clculo de Tr por bandas de octava, Sala 1. Frecuencia (Hz.) 125 250 500 1000 2000 4000 Tr (seg.) 3,14 3,25 2,37 176 2,02 1,83

31

Figura 11.- Grafico de comparacin de tiempo de reverberacin terico y medido por bandas de octava, Sala 1.

Como se ve en la Tabla 8 y de manera mas clara en el grafico de la Figura 11, los tiempos de reverberacin medidos y calculados, para cada banda, tienen un comportamiento similar por lo que se aceptarn las mediciones como vlidas. En relacin a los resultados de las mediciones, en general se observa que stas superan los 2 segundos de tiempo de reverberacin siendo las frecuencias bajas las que presentan una mayor duracin. Se calcul el TrMedio obtenindose como resultado una duracin de 2,19 seg para el tiempo de reverberacin medio superando en 1,56 seg el valor ptimo para este parmetro. 5.5.2. Sala 2. Como se puede apreciar en la Figura 9, en este caso al igual que en el anterior, se utiliz dos posiciones de fuente y seis posiciones de micrfono. En la Tabla 9 se resumen los resultados obtenidos por bandas de octava para en tiempo de reverberacin en la Sala 2.


Tabla 10.- Clculo de Tr por bandas de octava, Sala 2.

Frecuencia (Hz.) 125 250 500 1000 2000 4000 Tr (seg) 2,84 3,56 2,78 2,17 2,59 2,29

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

125 250 500 1000 2000 4000

Tr_Inicial Tr_SabineFrecuencia (Hz)

Tr

(seg

)

32

Figura 12.- Grafico de tiempo de reverberacin terico y medido por bandas de octava, Sala 2.

En la Tabla 10 se muestran los resultados del clculo de Tr por bandas de octava para la Sala 2 por medio de la ecuacin de Sabine, como se puede apreciar y de forma ms clara en la Figura 12 las mediciones se ajustan al clculo terico aunque se aprecia una mayor diferencia entre ambos valores sobre todo en el caso de las bandas de 125 Hz y 4000 Hz, de todas maneras se considerarn vlidas las mediciones. Los resultados obtenidos en las mediciones de tiempo de reverberacin arrojaron un TrMedio de 2,47 seg, 1,87 seg por sobre la recomendacin del Building Bulletin de 0,6 seg para dicho parmetro. 5.5.3. Sala 3 (Multitaller). A diferencia de los casos anteriores, en este local slo fue necesario utilizar un punto de fuente ya que, debido a las dimensiones de la sala fue posible distribuir 12 puntos de micrfono en su interior como lo muestra la Figura 10. En la Tabla 11 se muestra el resumen por bandas de octava de los resultados de las mediciones de tiempo de reverberacin en la Sala 3.


Tabla 12.- Clculo de Tr por bandas de octava, Sala 3. Frecuencia (Hz.) 125 250 500 1000 2000 4000 Tr (seg.) 3,09 3,66 2,85 2,28 2,79 2,47

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

125 250 500 1000 2000 4000

Tr_Inicial Tr_Sabine

Frecuencia (Hz)

Tr

(seg

)

33

Figura 13.- Grafico de tiempo de reverberacin terico y medido por bandas de octava, Sala 3.

Nuevamente se observa, en la Tabla 12, que el resultado de las mediciones se acerca favorablemente al valor terico de Tr. Sigue siendo la banda de 125 Hz la que presenta una diferencia significativa entre ambos valores. De acuerdo a esto se considerarn vlidas las mediciones. Con respecto al estado de reverberacin en esta sala, se observa que posee un TrMedio de 2,63 segundos, siendo de las tres salas estudiadas la que presenta la peor condicin de tiempo de reverberacin situndose dicho valor medio 2,03 segundos por sobre la recomendacin considerada como valor ptimo. 5.6. INTELIGIBILIDAD DE LA PALABRA Con el fin de determinar el grado de inteligibilidad de la palabra propio de cada recinto se realiz un anlisis del porcentaje de prdida de articulacin de la consonante (%ALCons). Se escogi este parmetro por presentar, de los cuatro mtodos mostrados en el punto 3.3.1, una mayor simpleza en el clculo. Adems, este parmetro no considera el ruido de fondo situacin favorable ya que solo se obtuvo un valor de ruido de fondo de referencia y no representativo de las condiciones normales de funcionamiento del colegio por las razones antes explicadas. Siguiendo la metodologa all descrita se encontr el porcentaje de prdida de articulacin de la consonante para cada sala considerando distintas distancias entre fuente y receptor. El anlisis completo fue realizado por bandas de octava utilizando los valores de tiempo de reverberacin resultantes del clculo terico mediante el cual se validaron las mediciones

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

125 250 500 1000 2000 4000

Tr_Inicial Tr_Sabine

Frecuencia (Hz)

Tr

(seg

)

34

hechas en cada sala. As, se estim un coeficiente de absorcin media y la constante de la sala R con los coeficientes de absorcin correspondientes a cada material y sus respectivas superficies que se desprenden del mismo clculo. Este anlisis de %ALCons puede ser consultado en el Anexo IV. A continuacin se presentan los resultados para las condiciones extremas, caso ms favorable y caso ms desfavorable en la banda centrada en los 2000 Hz por ser la banda que ms aporta a la inteligibilidad de la palabra. Debido a que este parmetro vara con la distancia el escenario favorable estar representado por una mayor cercana entre el receptor y la fuente (se considerar una distancia mnima de 2 mts), por el contrario, el escenario desfavorable estar representado por la mayor distancia entre ambos. 5.6.1. Sala 1. Para el anlisis de esta sala se ha considerado, de acuerdo a las dimensiones de la misma, como caso ms desfavorable una distancia de 8 mts.

Tabla 13.- Anlisis de %ALCons, Sala1. Frecuencia (Hz.) 2000

Dist. (mts) R 10,16

2 Ld-Lr -9,94

%ALCons 14% Valoracin Subjetiva Pobre

8 Ld-Lr -21,98


Como se ve en la Tabla 13, y de forma mas detallada en la Tabla 10 del Anexo IV, en ninguno de los casos analizados se logra el porcentaje ptimo de inteligibilidad, en general se registran valores sobre el 12% de prdida de articulacin, particularmente en el caso de la banda de inters se presenta una variacin desde 14% a 17%, lo que otorga a la sala una valoracin subjetiva de pobre tanto para el mejor como para el peor escenario. Si se comparan estos valores con la recomendacin de Carrin para este parmetro (%ALCons 5%) se que se sitan muy por encima de dicha recomendacin que otorga una valoracin subjetiva de aceptable/buena a buena y excelente. Por otro lado, tambin es posible obtener un valor para el parmetro STI a partir del %ALCons ya que ambos parmetros se relacionan de acuerdo a la Figura 1 del Anexo I. En la Sala 1 dichos valores son 0,47 y 0,43 para los casos extremos evaluados situndose por debajo de la condicin ideal de 0,7 para este parmetro.

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5.6.2. Sala 2. Al igual que en el caso anterior, las condiciones de anlisis son 2 y 8 mts de distancia entre fuente y receptor debido a las similitud en las dimensiones de ambas salas.

Tabla 14.- Anlisis de %ALCons, Sala 2. Frecuencia (Hz.) 2000

Dist. (mts) R 8,89

2 Ld-Lr -10,52


8 Ld-Lr -22,46


Como puede apreciarse en la Tabla 14, la prdida de articulacin de la palabra es mayor que en el caso anterior incluso en el caso ms favorable alcanzando valores cercanos a 17% de prdida, mientras que lejos de la fuente el porcentaje de prdida de la articulacin llega al 24%, en cuanto a la valoracin subjetiva se puede considerar que esta sala posee una pobre inteligibilidad de la palabra tanto para el mejor como para el peor de los escenarios evaluados. Con respecto al ndice STI se obtuvo 0,43 y 0,34 como valores para este parmetro en los casos evaluados, nuevamente se observa que la condicin de la Sala 2 es sumamente precaria en relacin a la inteligibilidad de la palabra. 5.6.3. Sala 3. Este caso difiere de los anteriores debido a que la sala posee un largo mayor (alrededor de 11 mts), en consecuencia se consider que el caso desfavorable se sita a distancia entre fuente y receptor de 12 mts.

Tabla 15.- Anlisis de %ALCons, Sala3. Frecuencia (Hz.) 2000

Dist. (mts) R 10,86

2 Ld-Lr -9,65


12 Ld-Lr -25,22

%ALCons 25% Valoracin Subjetiva Pobre/Mala

Como se observa en la Tabla 15 la evaluacin de inteligibilidad en este caso entreg como resultado que en el mejor de los casos se obtiene un valor de prdida de articulacin de

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19% mientras que el peor de los casos registra un porcentaje de 25%. En todos los casos se mantiene una valoracin subjetiva de pobre y pobre/mala inteligibilidad de la palabra. De acuerdo a lo anterior se obtiene una valoracin de 0,41 y 0,36 para el ndice STI. A pesar que en este caso es posible disminuir la exigencia a un STI 0,6 debido a las caractersticas de las actividades que se desarrollan en este recinto, se observa que no se cumple con el requerimiento mnimo de inteligibilidad de la palabra. 5.7. Resumen evaluacin. En general, la situacin inicial de los recintos evaluados se caracteriza por una mala calidad acstica de los mismos. Por tratarse de salas destinadas a la palabra, el parmetro acstico mas importante a evaluar es la inteligibilidad de la palabra y como resultado general se obtuvo que las salas cuentan con un escaso grado de inteligibilidad, se estudi el porcentaje de perdida de articulacin de la consonante y ninguna alcanz los valores recomendados siendo evaluadas subjetivamente como malas y pobres. Esta condicin se repite si se analiza el ndice STI para cada local. Como se ha dicho, la inteligibilidad de la palabra depende de factores como el tiempo de reverberacin y el ruido de fondo. En el caso de las salas en estudio, la carencia de inteligibilidad de la palabra se debe en mayor medida al exceso de reverberacin en cada sala ya que este parmetro se encuentra muy por sobre las recomendaciones bibliogrficas. En cambio, el ruido de fondo se encuentra en el lmite de aprobacin ya que su situacin se ve favorecida tanto por el emplazamiento del edificio (zona acsticamente tranquila) como por la distribucin de las salas en el edificio como se explic anteriormente. En la Tabla 16 se resumen los resultados de la evaluacin realizada a las salas en estudio.

Tabla 16.- Resumen evaluacin y diagnstico.

Sala 1 Sala 2 Sala 3 Tiempo de

reverberacin TrMedio Dif. con valor

ptimo TrMedio Dif. con valor

ptimo TrMedio Dif. con valor

ptimo 2,19 1,56 2,47 1,87 2,63 2,03

Ruido de fondo Curva NC Leq(A) Curva NC Leq(A) Curva NC Leq(A) 30 36,1 35 38,6 35 38,2

Inteligibilidad de la palabra

%ALCons Valoracin Subjetiva



17% Pobre 24% Mala 25% Pobre/Mala

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6. SEGUNDA ETAPA: Diseo e implementacin de una solucin.

Esta etapa corresponde al desarrollo de una solucin que mejore la calidad acstica de cada recinto teniendo en cuenta las falencias detectadas en la etapa anterior, as como, factores ajenos a la especialidad como el costo asociado a su aplicacin y otros requerimientos del mandante del proyecto. De esta manera se establecen distintos objetivos orientados a alcanzar la solucin que se ajuste de mejor manera a este caso en particular.

Objetivos Acsticos:

o Disminuir el tiempo de reverberacin de las salas. o Controlar el ruido de fondo de los recintos.

Objetivos no acsticos

o Desarrollar un mtodo constructivo verstil, que asegure durabilidad en el

tiempo y fcil implementacin. o Desarrollar una solucin de bajo costo considerando la realidad

socioeconmica del establecimiento.

Desde la perspectiva acstica lograr un mejoramiento de la inteligibilidad en las salas pasa principalmente por disminuir su excesivo tiempo de reverberacin. Para ello, es necesario aumentar la absorcin al interior del recinto disminuyendo as, el nivel del sonido reverberante al interior de las salas. En relacin al otro factor influyente en la inteligibilidad como lo es el ruido de fondo, un correcto tratamiento de este parmetro pasa por tomar medidas tales como el cambio de las ventanas por otras con vidrios dobles o termopaneles y puertas que haga un mayor aporte al aislamiento de cada recinto de posibles fuentes externas de ruido. En este sentido el mandante del proyecto manifest no estar en condiciones de asumir una inversin de este tipo por lo que, considerando adems que la condicin de ruido de fondo no es tan adversa como la excesiva reverberacin que presentaron las salas, se decidi en conjunto que se atacara el problema desarrollando una solucin centrada en el control de la reverberacin de cada sala. De las posibles alternativas con las que se puede dar solucin al exceso de reverberacin: absortores oscilantes, resonadores o absortores porosos, se decidi utilizar la ltima opcin debido a que las caractersticas de estos paneles, es decir, que sea el propio material el que se encargue de absorber el sonido, permite aplicar mtodos constructivos de mayor simpleza. En consecuencia, su instalacin no requiere de mano de obra especializada lo que

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disminuye los costos, de esta forma se atiende una de las inquietudes del mandante del proyecto que se relaciona con un exiguo presupuesto. Un absortor poroso consiste en un material que en su superficie posee finas hendiduras (poros). Cuando un sonido incide sobre ste, la presin sonora provoca una vibracin de las molculas de aire al interior de dichos poros, el roce de las molculas de aire con las paredes de las hendiduras provoca una disipacin de la energa acstica en energa calrica. Por otro lado, la mayor eficacia de absorcin de este tipo de absortores la alcanza en aquellas frecuencias cuyo /4 son menores que el espesor del material debido a que el mximo de velocidad de partculas de un sonido que incide sobre una pared rgida se encuentra a una distancia /4 de la pared (Sommerhoff J., 1989). 6.1. ELECCIN DEL MATERIAL. La eleccin del material apropiado pasa necesariamente por determinar las frecuencias que afectan de mayor manera a la inteligibilidad de la palabra y analizar el comportamiento del material en dichas frecuencias. Como se pudo apreciar en la Figura 1, la banda centrada en los 2000 Hz es la que presenta una mayor contribucin a la inteligibilidad, por otro lado, la banda de frecuencias centrada en los 500 Hz es la que muestra el mayor aporte al nivel de la voz. De acuerdo a esto, la solucin pasa por disminuir el Tr alrededor de los 2 kHz tratando de no afectar demasiado a la banda de los 500 Hz, con ello se logra mejorar la inteligibilidad sin perjudicar el nivel de la voz necesario para abarcar toda la sala. Por otro lado, es necesario considerar que mantener un exceso de reverberacin en frecuencias bajas podra generar un enmascaramiento de la porcin del espectro que interesa y que est considerado en el descriptor de tiempo de reverberacin que se utiliza como parmetro de referencia (TrMedio). Para facilitar el montaje del material absorbente, ste ser adosado directamente sobre la pared. Se deber entonces contar con un material de al menos 4,5 cms de espesor para asegurar que el /4 correspondiente a los 2 kHz, 4,3 cms, caiga en su interior y con ello asegurar adems una mayor eficacia en la absorcin en esta banda de frecuencias. Por otro lado, como es lgico se debe tener en cuenta la informacin entregada por el fabricante respecto a dicho material. En funcin de lo anterior, se decidi utilizar lana mineral Aislan de 50 mm de espesor, con ello se tiene una frecuencia de corte en los 1,7 kHz lo que significa una mayor eficiencia de absorcin a partir de dicha frecuencia. En la siguiente Tabla 17 se detallan los coeficientes de absorcin para cada banda de octava segn datos entregados por el

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fabricante. En el Anexo V se puede apreciar la curva de absorcin para este material entregada por su fabricante Ca. Industrial El Volcn S.A.

Tabla 17.- Coeficientes de absorcin para la lana mineral. Frecuencia (Hz). 125 250 500 1000 2000 4000 Coef. absorcin. 0,23 0,60 0,89 0,97 0,98 0,99

De forma complementaria se considerar el uso de cortinas en las ventanas cuyos coeficientes de absorcin pueden consultarse en la Tabla 6 del Anexo III. 6.2. CLCULOS. El siguiente paso consiste en determinar la cantidad de material absorbente necesario para reducir el tiempo de reverberacin a una duracin apropiada y lograr con ello una mejora en la inteligibilidad de la palabra. Se considerar como valor ptimo de referencia para el tiempo de reverberacin 0,6 seg para el TrMedio en condiciones de sala vaca fijando un lmite mximo de 0,8 segundos segn lo expuesto anteriormente (apartado 5.1.). Sin embargo, el valor ptimo para este parmetro quedar en gran medida determinado por el Tr que otorgue un adecuado valor para el parmetro %ALCons. En general, se espera que con valores de tiempo de reverberacin de 0,55 seg en la banda de 2000 Hz (banda de mayor aporte a la inteligibilidad de la palabra) se logren porcentajes de prdida de articulacin de la consonante menores al 5% como lo sugiere Carrin. De igual forma se realiz el anlisis para todo el espectro, dichos resultados pueden consultarse en el Anexo VI. Para el clculo de tiempo de reverberacin se descart la ecuacin de Sabine utilizada en la etapa de diagnstico puesto es aplicable solo en recintos reverberantes, situacin que cambia con la implementacin de los paneles absortores en comparacin con la condicin inicial de las salas a pesar de mantener un coeficiente de absorcin medio menor a 0,2 (aprox. 0,05 en la condicin inicial y alrededor de 0,13 en la condicin final). En su reemplazo se utiliz la Ec. 2 empleando la absorcin de Millington (Ec. 4). Este modelo resulta un buen predictor de tiempo de reverberacin cuando en un recinto existen superficies con coeficientes de absorcin muy distintos como es este caso una vez aplicadas las superficies absorbentes. Se tuvo la precaucin de ponderar la superficie cubierta por los paneles con otra de menor coeficiente de absorcin puesto que la ecuacin de Millington tiene problemas con valores de absorcin cercanos a 1, tendiendo a sobrevalorar la absorcin resultante. A continuacin se presentan los resultados de dichos clculos. 6.2.1. Sala1. En este caso la superficie absorbente necesaria para reducir apropiadamente el tiempo de reverberacin es de 15,6 mts2. Como se ve en la Tabla 18, se contempl la aplicacin de un

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panel absortor poroso de 6,5 mts de ancho por un alto de 2,4 mts, ste se ados a la pared posterior de la sala que tiene una superficie total de 19,76 mts2. Como se ha dicho se ponder el aporte de absorcin del panel con la pared total para evitar desviaciones en la estimacin del Tr, para ello se calcul el coeficiente de absorcin medio para la pared completa (hormign + lana mineral).

Tabla 18.- Clculo de coeficiente de absorcin medio para pared con panel. Sup. 125 250 500 1000 2000 4000

Hormign 4,16 0,01 0,01 0,015 0,02 0,02 0,02

Panel (6.5 x 2.4) 15,60 0,23 0,60 0,89 0,97 0,98 0,99

Pared Ponderada 19,76 0,18 0,48 0,71 0,77 0,78 0,79

Tabla 19.- Tiempo de reverberacin esperado.

Frecuencia (Hz.) 125 250 500 1000 2000 4000 Tr_Millington 2,32 1,22 0,67 0,55 0,55 0,52

Con los resultados de la ponderacin del panel en la superficie total de la pared se predijo el tiempo de reverberacin como puede verse en el Anexo VI. En la Tabla 19 se resumen los resultados de dicho clculo. Como se observa, en la banda de 2000 Hz se obtiene un tiempo de reverberacin de 0,55 seg y si se realiza el clculo del TrMedio se obtiene una duracin de 0,59 seg para este parmetro de evaluacin. Con ello se da cumplimiento a la restriccin de 0,6 seg para el tiempo de reverberacin medio.

Tabla 20.- Anlisis de %ALCons, Sala 1, etapa de diseo.

Frecuencia (Hz.) 500 1000 2000

Dist. (mts) R 24,97 29,28 27,64

2 Ld-Lr -6,04 -5,35 -5,60

%ALCons 2,6% 1,7% 1,5% Valoracin Subjetiva Buena Buena Buena

3 Ld-Lr -9,56 -8,87 -9,12

%ALCons 3% 3,1% 4% Valoracin Subjetiva Aceptable Buena Buena

4 Ld-Lr -12,06 -11,37 -11,62

%ALCons 6% 5% 4,9% Valoracin Subjetiva Aceptable Buena Buena

5 Ld-Lr -14,00 -13,30 -13,55

%ALCons 6% 5% 5% Valoracin Subjetiva Aceptable Buena Buena

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Por otro lado, es necesario analizar las condiciones de inteligibilidad de la palabra resultantes para la sala con el tiempo de reverberacin predicho. Se realiz un anlisis de %ALCons como se ve en la Tabla 20. El anlisis completo puede ser consultado en el Anexo VII Con la implementacin de un panel absortor de las caractersticas antes descritas, adems de lograr buenos valores de tiempo de reverberacin, se da cumplimiento a la recomendacin de Carrin con una prdida de articulacin de la consonante menor al 5%. Como se ve en la tabla anterior a una distancia de 5 mts se alcanza la peor condicin de inteligibilidad, a partir de este punto el %ALCons no aumenta ya que su comportamiento indica que a partir de una diferencia de -12 dB entre el nivel del sonido directo y del sonido reverberante (ver Figura 5) este parmetro se mantiene constante. En la tabla antes mencionada se muestran adems los resultados para las bandas de 500 Hz y 1000 Hz notndose que la condicin mas adversa para la banda de 500 Hz se registra a partir de los 4 mts con un porcentaje de prdida del 6% superando levemente la recomendacin bibliogrfica mientras que para los 1000 Hz esta condicin se alcanza a la misma distancia entre fuente y receptor con un porcentaje de prdida de un 5% no superando el lmite aconsejado. 6.2.2. Sala 2.

En este caso es necesario cubrir de material absorbente una superficie de 15,08, abarcando con ello la totalidad de la pared posterior a excepcin de los vanos de las ventanas, en consecuencia, se calcul el coeficiente de absorcin media para la pared compuesta por el panel y las ventanas (1,8 mts x 1,3 mts c/u), dichos resultados se ven en la Tabla 21.

Tabla 21.- Clculo de coeficiente de absorcin medio para pared con panel. Sup. 125 250 500 1000 2000 4000

Ventana (Cortina) 4,68 0,03 0,04 0,11 0,17 0,24 0,35

Panel 15,08 0,23 0,60 0,89 0,97 0,98 0,99

Pared ponderada 19,76 0,18 0,47 0,71 0,78 0,80 0,84



Como se ve en la Tabla 22 los resultados de la prediccin de tiempo de reverberacin arrojan una duracin de 0,54 seg, al igual que el caso anterior para el Tr en la banda de 2000 Hz lo que hace presumir un resultados ptimo en el anlisis de %ALCons, por otro lado se obtiene un TrMedio de 0,59 con lo que se cumple con la recomendacin del Building

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Bulletin para el valor ptimo de tiempo de reverberacin para salas de clases. El desarrollo completo de este clculo puede consultarse en el Anexo VI.



Dist. (mts) R 24,00 28,49 27,05

2 Ld-Lr -6,21 -5,46 -5,69

%ALCons 3% 1,6% 1,7% Valoracin Subjetiva Buena Buena Buena

3 Ld-Lr -9,73 -8,98 -9,21

%ALCons 5,3% 3,9% 4% Valoracin Subjetiva Buena/Aceptable Buena Buena

4 Ld-Lr -12,23 -11,48 -11,71

%ALCons 6,3% 5,2% 5% Valoracin Subjetiva Aceptable Buena/Aceptable Buena

El anlisis de %ALCons entreg como resultado que a partir de una distancia de 4 mts se alcanza la peor condicin de inteligibilidad con un porcentaje de prdida de articulacin de la consonante de un 5% en la banda centrada en los 2000 Hz como se ve en la Tabla 23. Se observa adems que la banda de 500 Hz alcanza su peor condicin a partir tambin de los 4 metros y de la misma forma lo hace la banda de los 1000 Hz con un porcentaje de prdida de un 6,3% y un 5,2% respectivamente. El detalle de este anlisis puede ser consultado en el Anexo VII. 6.2.3. Sala 3. En este caso, a diferencia de los anteriores, la restriccin para el parmetro %ALCons es levemente menor debido a las caractersticas de las actividades que se realizan en esta sala (trabajo en grupo). Como lo establece el Building Bulletin para este tipo de espacios es exigible un valor de 0,6 para el ndice STI. De acuerdo a la Figura 1 del Anexo I a este valor le corresponde un porcentaje de prdida de articulacin de la consonante aproximadamente de un 8% por lo que los clculos de la absorcin necesaria se realizarn considerando este valor como mximo para el %ALCons. Se estima que con un Tr de 0,8 seg en la banda de los 2000 Hz se debera cumplir con este requerimiento. En estas condiciones la superficie absorbente necesaria para disminuir apropiadamente el tiempo de reverberacin de la sala es de aproximadamente 14,4 mts2 implementados en un panel absortor poroso de 6 mts de ancho y una altura de 2,4 mts. En la Tabla 24 puede apreciarse el aporte ponderado del panel en la pared de superficie total de 17,49 mts2 mientras que en la Tabla 25 se pueden ver los resultados de la prediccin para el tiempo de reverberacin por bandas de octava para esta sala.

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Tabla 24.- Clculo de coeficiente de absorcin medio para pared con panel 1.

Sup. 125 250 500 1000 2000 4000 Hormign 3,09 0,01 0,01 0,015 0,02 0,02 0,02

Panel (6 x 2,4) 14,40 0,23 0,60 0,89 0,97 0,98 0,99

Pared ponderada 17,49 0,19 0,50 0,74 0,80 0,81 0,82



Como se ve en la tabla anterior con la implementacin del panel absortor se espera un Tr de 0,78 seg en la banda de 2000 Hz mientras que para el TrMedio se predice una duracin de 0,82 seg siendo levemente superior a la recomendacin de 0,8 segundos como mximo para el tiempo de reverberacin medio segn el Building Bulletin 93.



Dist. (mts) R 26,49 31,26 28,59

2 Ld-Lr -5,78 -5,06 -5,45

%ALCons 2,7% 2,3% 2,5% Valoracin Subjetiva Pobre Pobre Buena

3 Ld-Lr -9,30 -8,58 -8,97

%ALCons 6,8% 4,8% 5% Valoracin Subjetiva Aceptable Buena Buena

4 Ld-Lr -11,80 -11,08 -11,47

%ALCons 9% 6,8% 7% Valoracin Subjetiva Aceptable Aceptable Aceptable

5 Ld-Lr -13,74 -13,02 -13,41

%ALCons 9% 7% 7% Valoracin Subjetiva Aceptable Aceptable Aceptable

A continuacin se realiz el correspondiente anlisis de inteligibilidad de la palabra. En la Tabla 26 se muestran los resultados del clculo del porcentaje de prdida de articulacin de la consonante para distancias a partir de 2 mts entre fuente y emisor. Como se ve, a los 4 mts de distancia de la fuente se alcanza el peor estado en cuanto a inteligibilidad a partir de este punto, en la banda 2000 Hz se registran porcentajes alrededor del 7% de prdida de articulacin. Realizando la relacin antes mencionada entre el %ALCons y el STI se

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obtiene un valor aproximado de 0,63 para el ndice de transmisin de la palabra situndose por encima de la recomendacin del Building Bulletin 93. 6.3. MONTAJE. Se tuvo en consideracin que cualquier intervencin en la sala no debe alterar de manera sustantiva los elementos que la componen, sino que por el contrario, se trat de aprovechar los distintos elemento que constituyen la sala. Como ya se ha adelantado, el montaje de este panel absortor poroso debe cumplir con varias caractersticas adems de las acsticas, de ellas sobresalen dos: simpleza en la instalacin y durabilidad. En funcin de lo anterior, se decidi adosar directamente el panel sobre la pared rgida, pare ello se construy un marco de madera, ste fue fijado a la pared por medio de tornillos de anclaje y tarugos incrustados en la pared de hormign, al interior de dicho marco se instalaron los paneles de lana mineral de dimensiones 0,5 mts x 1,20 mts hasta cubrir la superficie calculada para cada sala, stos fueron pegados con un adhesivo a la pared aprovechando la cara del panel de lana mineral recubierto por papel Kraf. Un aspecto importante para el mandante del proyecto dice relacin con la durabilidad de los paneles. Para proteger el material absorbente de posibles daos generados por la accin de los propios alumnos se recubri la lana mineral

acondicionamiento acústico en aulas

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