INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA UNIDAD CULHUACAN

RECINTO ACSTICO ENFOCADO A UN SALN DE CLASES EN LA ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA UNIDAD CULHUACAN

TESINAQUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRNICA

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SOPHIA GRACIELA MARTINEZ JURADO

Mxico DF febrero. 20071

IPNESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA UNIDAD CULHUACAN

TESINAQue para obtener el titulo de: Ingeniero en Comunicaciones y Electrnica Seminario de Titulacin Administracin de Proyectos Vigencia: FNS5062005/09/2006 Deber desarrollar: Martnez Jurado Sophia Graciela

Por la opcin de titilacin:

RECINTO ACSTICO ENFOCADO A UN SALN DE CLASES EN LA ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA UNIDAD CULHUACANCAPITULO I: MARCO TERICO CAPITULO II: ANTECEDENTES CAPITULO III: DESARROLLO DEL PROYECTO CONCLUSIONES ANEXOS BIBLIOGRAFA

M en C. Cesar P. Mora Covarrubias

Ing. Carlos Guillermo Garca Spndola

M en A. Carlos Snchez Gmez

Mxico D. F. febrero de 20072

DedicatoriasA Dios: Gracias Padre por haberme permitido tener vida, por que gracias a tus bendiciones y fortalezas, has llenado de amor fe mansedumbre y paciencia mi vida y mi corazn. Pap Dios, seor, como he de agradecerte el que me hayas permitido llegar hasta aqu, gracias por que siempre sers mi seor el cual me entrega paciencia y amor, fortaleza, constancia. T me sacas del lodo y me vuelves a limpiar y por eso es que te amo seor, gracias por tu amor. Gracias Dios A mis padres: Gracias por haber sembrado esa semilla de mostaza en mi desde hace muchos aos. Papis cuando va transcurriendo los aos, te vas dando cuenta que la vida es muy grande y tiene caminos los cuales no siempre son los mas fciles; pero cuando logras superar aquellos obstculos que con el tiempo se tornan cada vez mas grandes conforme al crecimiento, el ser se llena de satisfaccin tanto espiritual como personal. Gracias por su apoyo infinito e incondicional. Gracias por el amor que me han dado. Gracias por darme la vida. Gracias padres. A mis hermanos: Gracias por que a pesar que no siempre se es una buena hermana nos queremos bien todos. Hermanitos. Quiero agradecerlos su apoyo en todos los aspectos, gracias por no dejarme caer nunca, a pesar que he estado muchas veces en el suelo, siempre han buscado la manera de levantar mi cabeza al menos por unos cuantos instantes.

Gracias por que cuando no quiero hacer las cosas, ustedes me han corregido con amor y s que a veces les desespero, al final siempre han aceptado mis defectos y virtudes, mostrndomelas con amor, cario y respeto. Gracias Hermanitos. A mi amor: Donde tu corazn este, ah yo estar, donde tu alma se encuentre, yo la encontrare, eres el amor de mi vida. Amor. Gracias por ser mi apoyo y mi felicidad, gracias por haberme permitido encontrarte y saber que a pesar que hemos sufrido, nos consolamos con un solo corazn. Gracias por ser mi apoyo incondicional, que me has regresado a mi misma, y has logrado que cuando caiga me levante, y eso te lo agradezco infinitamente. Gracias por amarme tanto, por ser mi estrellita que me ilumina la noche. Gracias por que has llegado a mi vida. Gracias por estar aqu, conmigo y por no dejar que mi cuerpo desvanezca. Amor Te amo, gracias por todo. A mi bicha: Bichita. Gracias por haber estado conmigo doce aos de tu vida, y dejar ese recuerdo tan hermoso de un ser que ha entregado su alma para su flamilla, gracias Bichita, por haberme hecho tan feliz todos estos aos, por haber tranquilizado mis enojos y desesperaciones cuando no poda. Por que cuando estaba triste comenzabas a hacer alguna gracia bichuna y me levantabas el nimo, por que cuando lloraba, ibas y lamas mi manita como dicindome que nada pasaba, gracias por haber sido mi compaera durante tantos aos, gracias bicha. Descansa en paz.

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NDICEINTRODUCCIN........................................................................................................................... 6

A) Presentacin del proyecto o deteccin de necesidades ____________________ 6 B) Planteamiento del problema ______________________________________________ 6 C) Justificacin ____________________________________________________________ 7 D) Objetivos Generales _____________________________________________________ 8 E) Objetivos Especficos ____________________________________________________ 8 F) Alcance _________________________________________________________________ 9 G) Metas___________________________________________________________________ 9 H) Misin __________________________________________________________________ 9CAPITULO I ................................................................................................................................ 10 MARCO TERICO ..................................................................................................................... 10

1.1 Conceptos Fundamentales _____________________________________________ 11 1.2 Percepcin Y Nivel Sonoro _____________________________________________ 141.2.1 Audicin................................................................................................................................. 14 1.2.2 Intensidad.............................................................................................................................. 16 1.2.3 Sonoridad .............................................................................................................................. 18 1.2.4. Molestia................................................................................................................................. 19 1.2.5. Vibraciones .......................................................................................................................... 21

1.3. Aspectos Fsicos Del Sonido ___________________________________________ 231.3.1. Propagacin Del Sonido................................................................................................... 23 1.3.2. Reflexin Del Sonido......................................................................................................... 25 1.3.3. Absorcin Del Sonido En El Medio Fsico ................................................................... 26

1.4. Amortiguacin Del Sonido _____________________________________________ 281.4.1. Propagacin Y Amortiguacin Del Sonido En Espacio Libre................................. 28 1.4.2. Propagacin Y Amortiguacin Del Sonido En Recintos.......................................... 29 1.4.3. Tiempo De Reverberacin................................................................................................ 32 1.4.4. Reduccin Del Nivel Sonoro Mediante Reduccin De Reverberacin ................. 33 1.4.5. Acstica De Recintos ........................................................................................................ 35

1.5. Absorbentes Sonoros _________________________________________________ 371.5.1. Materiales Porosos ............................................................................................................ 39 1.5.3. Resonadores De Agujero O De Helmholtz................................................................... 45

1.6. Aislamiento Del Sonido ________________________________________________ 471.6.1. Aislamiento Del Sonido Transmitido Por El Aire ....................................................... 48 1.6.2. Aislamiento Del Sonido Transmitido Por Cuerpos Slidos .................................... 62 1.6.3. Aislamiento A Ruido De Impactos ................................................................................. 64 CAPITULO II ............................................................................................................................... 68 ANTECEDENTES ....................................................................................................................... 68

2.1 Antecedentes __________________________________________________________ 69 2.2.- Ubicacin del actual recinto ___________________________________________ 69 2.3.- Plano del auditorio____________________________________________________ 72 2.4 Fallas que lo llevan a no ser apto a las condiciones acsticas. ____________ 74

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CAPITULO III .............................................................................................................................. 78 DESARROLLO DEL PROYECTO.............................................................................................. 78

3.1. ACONDICIONAMIENTO ACSTICO _____________________________________ 79 3.2 Desarrollo de proyecto _________________________________________________ 84A) B) C) C) rea Total:................................................................................................................................ 85 Superficie Total del recinto sin Acondicionar ................................................................ 85 Absorcin total de la sala sin absorbentes..................................................................... 85 Coeficiente de absorcin medio sin absorbentes acsticos. .................................... 86

3.3 Clculos de los coeficientes de absorcin despus de la colocacin de los materiales absorbentes _______________________________________ 86D) Despus que hemos realizado estos clculos procedemos a tomar los tiempos de reverberacin con el material acstico absorbente................................................ 86 E) rea Total:................................................................................................................................ 87 F) Superficie Total....................................................................................................................... 87 G) Absorcin total de la sala .................................................................................................... 88 H) Coeficiente de absorcin medio ........................................................................................ 88

3.5 Resultados debido al acondicionamiento acstico _______________________ 89 3.6 Colocacin de los materiales ___________________________________________ 91AcustiForo ...................................................................................................................................... 91 Acustifiber ..................................................................................................................................... 93 A1............94 Isoleco1000 ................................................................................................................................... 95 CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 98 ANEXOS ..................................................................................................................................... 99 BIBLIOGRAFA......................................................................................................................... 107

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INTRODUCCIN

A) Presentacin del proyecto o deteccin de necesidades Existen ocasiones que al estar en algn recinto, saln o sitio encerrado que tenga las condiciones acsticas inadecuadas sucede que no se escucha al locutor y el proceso de la comunicacin se ve interrumpida al no captarse de manera adecuada las emisiones sonoras que forman el lenguaje. Esto es algo real, algo que sucede en la vida cotidiana. El ser humano debido a su adaptacin toma estas situaciones de una manera natural a pesar que esto no sea grato a lo que escucha pues no cree que exista una solucin para esto; pero es errneo lo que piensa. Ingenieras y otras especialidades a lo largo de los aos han hecho un esfuerzo conjunto enfocndonos en un rea tan importante como lo es la acstica, la cual a lo largo de los aos el Instituto Politcnico nos la ha hecho llegar a los nuevos ingenieros aadiendo a su plan de estudios una especialidad optativa que se le asigno el nombre de acstica la cual se dar una breve explicacin en el proyecto mencionado.

B) Planteamiento del problema En la actualidad alrededor del mundo, la acstica es de suma importancia, existiendo incluso institutos especializados en el estudio de la misma en sus mltiples variantes. La pregunta es Por qu es tan importante la acstica? La respuesta se orienta a la realidad. En el presente, existen leyes que se enfocan en la afeccin hacia el odo que ciertas frecuencias provocan, limitando as el uso de las mismas as como 6

de qu manera se pueden contrarrestar su uso. Es por eso que da a da se crean nuevos diseos y estrategias de acondicionamiento de recintos limitando as el que aquellas frecuencias logren sobrepasar el lmite establecido por las normas; pero, no solo en esta rea es necesaria la acstica. Existen infinidad de sitios que tienen una alta reverberacin como lo son, escuelas, salones, reas abiertas; en las cuales, las fuentes emisoras colapsan producindose un estruendo, el cual impide la correcta retroalimentacin. Es por esta razn que la arquitectura de recintos no solo se enfoca a las leyes si no tambin a pequeos bastimentos para que exista una correcta comunicacin.

C) Justificacin Hace algunos aos, la posibilidad de que un estudiante de nivel primaria llegara al nivel superior era de una persona por cada cuarenta, debido a que no existan los medios econmicos para sustentar los estudios posteriores al nivel mencionado y tan solo las personas acaudaladas lograban llegar a los estudios universitarios. Cuando se logra una reforma educativa y se expande la educacin secundaria por obligacin ya no entramos en aquella poca de analfabetismo; seguimos sin tener dinero pero ya nuestros hijos pueden llegar a la secundaria sin necesidad de pagar una colegiatura, al igual que se forman universidades autnomas como lo son el Instituto Politcnico Nacional, La Universidad Nacional Autnoma de Mxico, la Universidad Autnoma Metropolitana entre otras, logrando as que bastantes estudiantes logren egresar. A pesar de estos esfuerzos, muchos estudiantes que concluyeron el grado coloso despus de acreditar su ltima asignatura desesperados, entran a trabajar, evitando as uno de los pasos ltimos en su educacin. La titilacin.

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Dentro del Instituto Politcnico Nacional, existe una realidad impuesta. La reforma Educativa, la cual lleva a nuestros estudiantes politcnicos a titularse masivamente para que sean fuga de cerebros debido a lo pobre de la paga en Mxico o Ingenieros mal pagados y con gran competencia. Obliga a nuestros estudiantes a terminar la escuela o si son truncos a salir con un titulo de Tcnico en Electrnica, el cual le avala a tener trabajo con un papel. Lo real de este asunto es que por cada grado existen cuatro salones con cuarenta alumnos de los cuales (en la mayora de los casos) se titulan los ciento sesenta alumnos, tan solo de esa generacin siendo esto cada semestre. En la Escuela superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica Unidad Culhuacan existen tres carreras: Ingeniera Mecnica con ocho semestres, Ingeniera en Computacin con ocho semestres e Ingeniera en Comunicaciones y Electrnica con ocho semestres existiendo un edificio para cada carrera dando un total de Tres mil ochocientos cuarenta titulados cada cuatro aos y la realidad es la siguiente: Solo existe un saln para realizar exmenes profesionales. D) Objetivos Generales En primer lugar es necesario que se comprenda el significado de la acstica para que a lo largo de nuestra tesina, se comprendan los trminos adecuados para llevar a cabo nuestro proyecto. Es por esta razn que en el primer capitulo, se explica de manera concisa el trmino acstica y la importancia que esta tiene, as como las diferentes divisiones que contiene.

E) Objetivos Especficos Llevar a cabo la aplicacin de la acstica arquitectnica en un sitio dentro de la escuela en este caso un saln de clases estilo auditorio el cual se 8

acondicionara paso por paso mostrndolo en el desarrollo del trabajo a realizar.

F) Alcance El proyecto se mostrara a las autoridades despus de realizado y se sugerir si se desea aplicar con respecto a las justificaciones pero en caso practico no se realizara por motivos econmicos.

G) Metas Que el trabajo realizado sea mostrado y aplicado para fines prcticos en dado que se desee.

H) Misin Que la acstica sea comprendida, entendida y en base al ejemplo, muestre ser ms que una asignatura si no una forma de vida la cual nos diferenciara de un pas tercermundista y nos adentrara a los horizontes ms amplios.

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CAPITULO I

MARCO TERICO

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1.1 Conceptos Fundamentales

Sonido Una determinacin simple: Se entiende por sonido una variacin de la presin ambiental que se propaga en forma de ondas. Ms cientficamente se puede definir: El sonido es un fenmeno vibratorio que, a partir de una perturbacin inicial del medio elstico donde se produce, se propaga, en ese medio, bajo la forma de una variacin peridica de presin.

Presin acstica No toda variacin peridica de la presin ambiental es perceptible como sonido. Posteriormente veremos dentro de qu lmites se encuentra esta percepcin. Esta variacin de la presin ambiental es lo que se denomina presin acstica (p). Normalmente, esta variacin es dbil. Para su medida se utilizan magnitudes ms cmodas que el Kg. /cm2 o bar.. Se usa generalmente el microbar (bar), que es la millonsima parte del bar (1 bar=10-6 bar), o el pascal (Pa) (1 Pa=1 N/m2=10 bar).

Perodo y frecuencia Si representamos grficamente una oscilacin cualquiera (ver figura 1), se llama perodo (T) al tiempo que se tarda en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s). La frecuencia (f) es el nmero de ciclos que se realizan en un segundo. Es, por tanto, la inversa del perodo:

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Se mide en ciclos por segundo (cps), que se denomina normalmente hercios (Hz).

Velocidad de propagacin y velocidad del sonido La velocidad de propagacin (c) del sonido es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras. Tiene la direccin perpendicular a la superficie vibrante bajo forma de ondas. Dentro de unos grandes lmites, esta velocidad es independiente de la magnitud de la presin acstica. Depende de las condiciones ambientales (presin y temperatura) y, fundamentalmente, del medio donde se propaga, llamado campo acstico. Para un ambiente normal (P=1 atm T=20 C), damos, a ttulo de ejemplo, la tabla siguiente para algunos elementos: AIRE = 340 m/seg. AGUA = 1.460 m/seg. MADERA = 1.000 a 5.000 m/seg. CEMENTO = 4.000 m/seg. ACERO, HIERRO = 4.700 a 5.100 m/seg. VIDRIO = 5.000 a 6.000 m/seg. PLOMO = 1.320 m/seg. CAUCHO = 40 a 150 m/seg. Longitud de onda La distancia que recorre una onda sonora en el tiempo de un perodo es lo que se llama longitud de onda (). 12

Por tanto, esta longitud de onda depender de la velocidad de propagacin (c) y del perodo (T), o su inversa, la frecuencia (f).

Se mide en unidades de longitud (m).

Impedancia acstica Cada medio, slido, lquido o gaseoso, ofrece una facilidad ms o menos grande para la propagacin del sonido. Por analoga con la corriente elctrica, se dice que el medio posee una impedancia acstica (Z). La impedancia se define como el cociente entre la presin acstica (P) y la velocidad propia del movimiento vibratorio definida antes como velocidad del sonido (c). Es decir:

que para el caso de ondas planas se puede expresar tambin por:z = c

Siendo la masa volumtrica (densidad), y c la velocidad de propagacin. Se mide en Ohmios Acsticos, g/(s cm2), o en Rayls (Pa s)/m. A continuacin, damos una tabla con los valores para algunos elementos:

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TABLA 1

1.2 Percepcin Y Nivel Sonoro

1.2.1 Audicin El odo percibe las variaciones de presin en forma de sonido cuando su periodicidad est entre las 16 y 16.000 variaciones por segundo (de 20 a 20.000 segn otras teoras); es decir, cuando su frecuencia est entre 16 y 16.000 Hz (o 20 a 20.000 Hz). Esta banda de frecuencias audibles se descompone generalmente en tres regiones: frecuencias graves, medias y agudas.

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El modo en que el odo percibe el sonido, es el siguiente (fig. 2):

El odo externo, que fundamentalmente tiene una misin de conduccin, pero escasa de percepcin. El odo medio, que arranca en la membrana del tmpano, que es la que recoge las variaciones de presin. stas son transmitidas por un sistema de huesecillos (martillo, yunque y estribo), que actan como una sucesin de palancas y que constituyen un amplificador (de 55 a 60 veces). El odo interno, con apariencia de caracol, est relleno de un lquido (lquido linftico), que es el que transmite finalmente las variaciones de presin al autntico rgano receptor que es la membrana basal. En la membrana basal estn las clulas nerviosas (unas 25.000), son de distinta longitud (similitud con las cuerdas del piano), y segn las zonas, 15

recogen los distintos tonos. Tambin y debido al gran nmero de clulas, se hace un anlisis de la intensidad, aunque el anlisis ms fino se realiza, ya, en el cerebro, al que llega esta seal mediante el nervio acstico.

1.2.2 Intensidad Las dos sensaciones fundamentales que nos da el odo, como hemos visto, son el tono y la intensidad. El tono se puede determinar fcil y objetivamente midiendo la frecuencia. La intensidad es una magnitud, en parte, subjetiva. Est relacionada con la presin sonora, que es objetivamente medible; sin embargo, dos sonidos de igual presin sonora y de distinta frecuencia no producen la misma sensacin de intensidad. Se define como la energa por unidad de superficie y se mide en W/m2. Para que el odo comience a percibir un sonido, la presin acstica debe ser, al menos, de 2 10-4 bar. Esto es lo que se denomina Umbral Auditivo. Cuando la presin acstica supera los 103 bar, el odo puede sufrir lesiones irreversibles. Esto es lo que se denomina Umbral Doloroso. En la escala de intensidades, el umbral auditivo es 10-12 W/m2 y el umbral doloroso es 25 W/m2. Para ver cmo percibe nuestro odo, nos remitimos a la ley de Weber-Fechner: Nuestras impresiones sonoras varan segn una progresin aritmtica, cuando las excitaciones fsicas que las causan varan segn una progresin geomtrica. Es decir, que si la excitacin vara de 10 a 100, nuestra impresin sonora vara de 1 a 2.

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Para simplificar los clculos y por lo dicho en el prrafo anterior, se recurre a un proceso matemtico donde representamos las medidas acsticas en escala logartmica. La forma de establecer la medida del nivel sonoro producido por una presin acstica P, se realiza mediante la frmula:

Siendo: Po = 2 104 bar, presin acstica del umbral auditivo L = Nivel sonoro en dB Se observa que la unidad dB es adimensional, y no tiene sentido fsico. Por otra parte, como las intensidades sonoras son proporcionales al cuadrado de las presiones, la frmula anterior puede escribirse:

Siendo Io = 1012 W/m2 la intensidad acstica del umbral auditivo. Veamos algunos ejemplos: 1. El umbral auditivo, como se ve en la expresin anterior, es el nivel de cero (0) decibelios. Veamos cuntos decibelios es el umbral doloroso (p = 103 bar).

2. Si un instrumento musical produce 70 dB, dos instrumentos iguales no producirn el doble de decibelios, aunque se produzca el doble de intensidad. Vemoslo: 17

Se ve que una duplicidad en la intensidad produce un aumento de 3 dB en el nivel acstico.

1.2.3 Sonoridad

Sensibilidad auditiva El odo humano no es igual de sensible a todas las frecuencias. Fletcher y Munson estudiaron la variacin de la sensibilidad del odo con la presin sonora (o, lo que es lo mismo, con el nivel acstico) y resumieron su estudio en unas curvas que dan esta variacin de sensibilidad en funcin de la frecuencia (ver fig. 3).

Como se ve, la sensibilidad es mxima para 1.000 Hz, es algo menor para frecuencias mayores, y disminuye mucho para bajas frecuencias. Este efecto de sensibilidad depende de las personas y de la edad, la agudeza auditiva 18

disminuye con la edad para frecuencias superiores a los 5.000 Hz.

Efecto de enmascaramiento La sensibilidad del odo humano que hemos visto para tonos puros no es igual en el caso de sonidos y ruidos compuestos de varios tonos. Esto es lo que se conoce como efecto de enmascaramiento. Este fenmeno tiene mucha importancia en la vida cotidiana, y su efecto puede ser ventajoso o perturbador. Por ejemplo, a veces en una casa no se oyen los ruidos de la conversacin o de la radio de los vecinos, y no es debido a que los muros o forjados reduzcan tanto los ruidos como para que queden por debajo del umbral auditivo; sino que existe un ruido enmascarante que puede ser un ruido de trfico o de alguna actividad desplegada en la casa; cuando estos ruidos de fondo desaparecen, por ejemplo por la noche, se perciben los ruidos perturbadores que antes eran inaudibles.

1.2.4. Molestia El ruido, por sus efectos fisiolgicos, puede ser una fuente de molestia. La aparicin repentina de un ruido inhabitual lleva consigo una modificacin de la actividad fisiolgica: crecimiento del ritmo cardaco, modificacin del ritmo respiratorio, variacin de la presin arterial... Desgraciadamente, la perturbacin de un ruido que se debe considerar como molesto no est influenciada solamente por las leyes fisiolgicas de la sensibilidad sonora, sino tambin por la disposicin psicolgica, subjetiva y muy variable con el tiempo de cada observador en particular. Intentamos definir el concepto de ruido: Para mucha gente, el ruido no es ni ms ni menos que el sonido que producen los dems. Una definicin ms tcnica puede ser: El ruido es una seal acstica que no muestra claramente ningn tono definido, o El ruido es una 19

variacin de la presin acstica que puede ir acompaada o no de algunos sonidos ms o menos musicales.

La molestia objetiva y subjetiva El concepto de molestia, al que se empareja in mente el concepto de ruido, al igual que la intensidad, es un concepto indefinido. Se puede descomponer en una parte estadstica, y por ello medible (molestia objetiva); y una segunda parte que no se puede someter bsicamente a ninguna medida (molestia subjetiva). La parte medible se apoya fundamentalmente en la impresin de que las frecuencias altas son ms molestas que las bajas, como ya vimos antes. El decibelio A Debido a la subjetividad, es difcil obtener con un solo valor una medida del nivel acstico; es decir, un valor objetivizado que se aproxima lo ms posible a la percepcin del odo. Uno de los sistemas empleados para definir con un solo valor el nivel de presin acstica es el decibelio A [dBA]. Esta medida est basada en las curvas antes vistas de Fletcher y Mounson sobre la sensibilidad del odo en funcin de la frecuencia. Se obtiene mediante la media ponderada entre el espectro del ruido y la curva siguiente, que se conoce como curva de ponderacin A. La medida en dBA se acepta como la valoracin simple ms aproximada a la sensacin producida por msica, palabra y ruidos comunitarios ms generales, incluidos los de trfico y electrodomsticos, y siempre que no se trate de ruidos con tonos predominantes. Esta curva est tomada de la norma UNE 21.314, y se utiliza para compensar 20

las diferencias de sensibilidad que el odo humano tiene para las distintas frecuencias dentro del campo auditivo.

En la siguiente tabla se especifican los valores que toma la curva de ponderacin A para un margen de frecuencias comn en la realidad.

1.2.5. Vibraciones 21

Sensacin y percepcin de vibraciones Se entiende, en general, por sensacin de vibracin, la sensacin de excitacin vibrtil que se produce por contacto directo del cuerpo humano con un cuerpo slido que vibra. Como no existe un rgano determinado que perciba este tipo de vibracin, no es posible una separacin clara entre sonido y sensacin de vibracin, a menos que limitemos la expresin de vibracin a las vibraciones por debajo de 16 Hz (o 20 Hz); es decir, los infrasonidos que no se pueden percibir como sonido. Sin embargo, esta limitacin no es razonable ni en sentido fsico ni en sentido fisiolgico, ya que el odo puede percibir los sonidos que alcanzan y excitan la membrana del tmpano, as como las vibraciones de los huesos del crneo que excitan directamente al odo interno (audicin por conduccin sea, audfonos). Tambin las clulas sensoriales de la piel pueden sentir las vibraciones y, en el caso de ser fuertes, pueden abarcar todo el cuerpo y extender esta sensacin a los rganos internos, fundamentalmente a los pulmones y estmago, ya que las bolsas de aire que contienen dichos rganos hacen las veces de amplificador de vibraciones.

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1.3. Aspectos Fsicos Del Sonido

1.3.1. Propagacin Del Sonido Normalmente se entiende como sonido solamente el que se propaga en gases, especialmente en el aire. Evidentemente, tambin es posible la propagacin de sonidos en los lquidos y en los slidos. Como la propagacin en gases y en lquidos obedece a las mismas leyes fsicas, se pueden estudiar conjuntamente, y luego, por separado, la propagacin en slidos.

a) En gases y lquidos Aqu, la propagacin del sonido no puede ser objeto de tensiones transversales, y las ondas sonoras son ondas de densidad con movimiento longitudinal. Esta propagacin se puede caracterizar con dos magnitudes: la presin sonora, p (contracciones y dilataciones de volumen: variacin de densidad), y la velocidad del sonido, c (movimiento). Estas ondas longitudinales se propagan fundamentalmente de dos formas: Ondas planas progresivas (pistn indeformable)

Ondas esfricas (esfera radiante).

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b) En slidos En este caso, adems de las ondas longitudinales, el sonido tambin se puede propagar mediante ondas transversales. La propagacin mediante unos tipos u otros de ondas depende, en parte, de la geometra del cuerpo slido considerado. Existen varios tipos de ondas segn tengan componente longitudinal, transversal o ambos. Longitudinales: Ondas de densidad. Transversales: Ondas transversales y ondas de torsin. Longitudinales-transversales: Ondas de alargamiento, ondas superficiales o de Rayleigh y ondas de flexin. Las ms importantes desde el punto de vista de aislamiento acstico son las ondas de flexin. La particularidad de este tipo de ondas es que su velocidad de propagacin c, al contrario que en los otros tipos de ondas, no es constante, sino que es proporcional a la raz cuadrada de la frecuencia

c = 4 B / MDonde M = masa superficial; B = rigidez a la flexin). Con este tipo de ondas, se produce una dispersin espacio temporal de las diversas longitudes de onda a su paso por el slido; es decir, que en la propagacin de un impulso con un amplio espectro de frecuencias llegan primero las altas frecuencias a un punto alejado del slido.

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1.3.2. Reflexin Del Sonido

En la figura anterior aparecen dos medios 1 y 2 cuyas impedancias son, respectivamente, Z1 y Z2. Consideramos una onda incidente i que va del medio 1 al 2. Al llegar al lmite, parte de la energa sonora se refleja mediante una onda reflejada r, y otra parte se transmite al medio 2 mediante una onda transmitida t.

Esta ltima ecuacin nos indica que cuanto mayor sea la diferencia entre Z1 y Z2, la reflexin ser mayor y, por tanto, existir una elevada amortiguacin del sonido. Por ejemplo: si Z1 es pequeo, como en el caso del aire, se elegir para una buena amortiguacin un Z2 grande; por el contrario, si Z1 es grande, como en el caso del agua y de los slidos, se elegir una materia de impedancia Z2 pequea.

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Grado de absorcin Generalmente, en lugar del factor de reflexin r se emplea el grado de absorcin (), que se define como la fraccin de energa de onda incidente que no es reflejada. Como vimos en 2.2, la energa es proporcional al cuadrado de la presin sonora; entonces podemos escribir:

Para hacerse una idea, veamos un ejemplo: el grado de absorcin de paredes sin revestir, empleando materiales de construccin usuales, es, en general, menor del 5% ( R, en muchos casos permanece una ligera disminucin de nivel, debido a que un campo difuso se cumple raras veces y por otra parte la mayora de los focos no emiten otras ondas esfricas perfectas. No obstante, debe considerarse el baco como un lmite prctico de clculo. La reduccin media de la presin sonora en el campo reverberado, en un recinto donde se aplican materiales absorbentes de sonido, viene dado por la relacin:

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1.4.3. Tiempo De Reverberacin El clculo de esta reduccin de la presin sonora puede obtenerse igualmente, partiendo de los tiempos de reverberacin antes y despus de la aplicacin de los materiales absorbentes, segn la relacin:

Dicho tiempo de reverberacin puede medirse con los aparatos adecuados o bien calcularse empricamente con una cierta aproximacin. La frmula ms utilizada para el clculo es la aplicacin de la ecuacin de Sabine:

donde: 32

T - Tiempo de reverberacin (seg.). V - Volumen del recinto (m3). A - rea absorbente del local (m2). Esta ecuacin es aplicable, especialmente en recintos no muy grandes, donde las superficies que los limitan posean un coeficiente de absorcin uniforme y cuyo valor no sea superior a 0,2. Para valores del coeficiente de absorciones superiores y siempre que exista una cierta uniformidad entre los mismos, es ms conveniente la utilizacin de la ecuacin de Eyring:

1.4.4. Reduccin Del Nivel Sonoro Mediante Reduccin De Reverberacin

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Ciertos locales pueden ser foco de un ruido de nivel sonoro elevado si no se toman precauciones. Este es el caso de muchos locales industriales, donde son corrientes los niveles peligrosos para la conservacin de la agudeza auditiva. Esto ocurre tambin, aunque con una intensidad menor, en los locales que acogen pblico, como cafs, restaurantes, grandes oficinas, salas de espera de estaciones o aeropuertos, etc. Como en la mayor parte de los casos de acstica, es en el momento de la concepcin de las salas, recintos, etc., cuando hay que pensar en el problema del ruido, y no cuando ya est construido el local. Para la disminucin del ruido se puede recurrir, segn los casos, a dos procedimientos: Reducir la potencia sonora emitida mediante recursos constructivos, es decir, mediante blindajes adecuados en las mquinas, o, si esto no es posible, mediante apantallados parciales, mviles o no. En el caso de no poderse realizar las medidas anteriores (gimnasios, piscinas cubiertas, restaurantes, etc.), slo queda la posibilidad de reducir el nivel sonoro mediante el aumento del rea de absorcin equivalente o, lo que es lo mismo, mediante la reduccin del tiempo de reverberacin. La eficacia conseguida en la reduccin de nivel se puede calcular con la expresin indicada anteriormente:

Para conseguir las mejoras de absorcin se pueden utilizar:

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Techos acsticos constituidos por paneles rgidos de lana mineral, con elementos funcionales decorativos en su parte vista, que se instalan suspendidos del techo mediante perfileras vistas u ocultas. Baffles acsticos formados por placas absorbentes montadas en marcos rgidos formando figuras geomtricas que se suspenden del techo. Las figuras son variadas, pero principalmente son paraleleppedos estrechos y cilindros. Murales acsticos consistentes en paneles decorativos de formas planas u onduladas, susceptibles de instalarse paralelos a los cerramientos verticales, y compuestos por elementos absorbentes acsticos. La caracterstica funcional importante de todos estos sistemas es su espectro de coeficiente de absorcin con la frecuencia.

1.4.5. Acstica De Recintos En este apartado se tratan resumidamente las medidas encaminadas a mejorar la calidad de escucha de una sala. Para salas pequeas, esta mejora supone solamente el conseguir un tiempo de reverberacin entre ciertos lmites dados, que se conoce como tiempo de reverberacin ptimo. Para salas grandes, tambin influye la forma de las mismas, la distribucin de materiales absorbentes, as como el uso que se vaya a hacer de ella. De una manera general, las cualidades acsticas que debe tener un local destinado a auditorio son las siguientes:

a) La intensidad acstica de los sonidos tiles (palabra, canto, msica, etc.) debe superar netamente a la de los ruidos de fondo. Ello supone que: 35

a) La sala no sea desproporcionadamente grande en relacin con la potencia de las fuentes sonoras. ) En efecto, la sonoridad depende a la vez de la intensidad del sonido directo y de la intensidad del sonido reflejado. Por un lado, la intensidad del sonido directo es menor cuanto mayor sea la distancia fuente auditor; por ejemplo, tomemos el caso de un orador que emite con un nivel de 80 dBA; a 30 m, el nivel del sonido directo no es ms que 40 dBA aproximadamente. Por otro lado, la intensidad del sonido reflejado es menor cuanto mayor sea el poder absorbente del local, y este poder crece en las grandes salas con la superficie ocupada por el pblico. a) La forma de la sala sea tal que el sonido directo que llega de la fuente a los oyentes est libre de obstculos y, en particular, que no pase muy cerca del pblico, pues se producir una absorcin no deseable que se unira a la atenuacin producida por la distancia. Lo ms indicado es que el lugar para el auditorio se distribuya en gradas; esta condicin, adems, es favorable para una buena visin de la escena. a) El poder de absorcin de la sala se ajuste de manera que la reverberacin refuerce el sonido directo, sin hacerle perder su claridad por una prolongacin excesiva de cada emisin sonora. a) Los ruidos de fondo sean de un nivel muy bajo, cuando la intensidad de los sonidos tiles sea dbil. Para ello, el local debe estar bien protegido de los ruidos exteriores, y adems los equipos del local (asientos, ventiladores, etc.) deben ser lo ms silenciosos posible. b) La calidad del sonido percibido debe ser buena, en particular mediante: a) Ausencia de accidentes acsticos con ecos. a) Claridad apropiada a la naturaleza de la escucha. Por ejemplo, para la palabra, la claridad debe ser bastante superior a la del caso de la msica. a) Reverberacin apropiada a cada tipo de msica. Todas estas caractersticas estn ligadas a la forma del local, as como a su 36

poder absorbente (o tiempo de reverberacin).

1.5. Absorbentes Sonoros Son todos aquellos materiales o sistemas que disponen de elevados coeficientes de absorcin sonora en todo o en parte del espectro de frecuencias audibles. Se pueden clasificar segn el siguiente esquema:

Los ms tpicos, y desde luego los nicos, de entre los considerados aqu, con caractersticas de verdadero material, son los materiales porosos; siendo, los dems, dispositivos o estructuras absorbentes. Los materiales porosos estn constituidos por un medio slido (esqueleto), recorrido por cavidades ms o menos tortuosas (poros) comunicadas con el exterior.

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La degradacin de la energa acstica se produce por friccin viscosa del fluido en el seno de las cavidades. Desde el punto de vista del comportamiento acstico, conviene distinguir entre materiales de esqueleto rgido y flexible. En los primeros el coeficiente de absorcin aumenta con la frecuencia, mientras que en los segundos se presentan resonancias (mximos) de absorcin a frecuencias bajas y medias. Los resonadores, como su propio nombre indica, producen la absorcin de energa acstica mediante un proceso de resonancia. El movimiento resonante de una parte del sistema extrae energa del campo acstico, de manera selectiva y preferente, en una banda de frecuencias determinada. Hay diversas frmulas para el clculo de la frecuencia central de resonancia, y as poder utilizar el ms adecuado en cada caso. Los absorbentes anecoicos, tambin llamados dispositivos de absorcin con variacin progresiva de las caractersticas fsicas, hacen uso del hecho por el que la reflexin de una onda acstica se produce cuando encuentra una variacin de las caractersticas fsicas del medio en que se propaga. Con la variacin gradual de stas, se pretende reducir al mnimo el obstculo que presenta el material. Con estos absorbentes se logran coeficientes de absorcin a incidencia normal superiores al 99%, a partir de una determinada frecuencia llamada de corte. Su utilizacin es especfica en cmaras anecoicas. En la prctica son tres los materiales o sistemas utilizados: Materiales porosos. Resonadores de placa. Resonadores de Helmholtz.

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1.5.1. Materiales Porosos Los materiales porosos estn constituidos por una estructura que configura una elevada cantidad de intersticios o poros comunicados entre s. Los materiales de estructura fibrosa se ajustan exactamente a esta configuracin. Al incidir una onda acstica sobre la superficie del material, un importante porcentaje de la misma penetra por los intersticios; haciendo entrar en vibracin a las fibras, con lo que se produce una transformacin en energa cintica de parte de la energa acstica. Por otra parte, el aire que ocupa los poros entra en movimiento, producindose unas prdidas de energa por el rozamiento de las partculas con el esqueleto, que se transforma en calor. Como quiera que la seccin de que dispone la onda acstica est limitada por el esqueleto o elemento slido, se comprende que el comportamiento del material depender de la porosidad del mismo. Efectivamente, la elevada absorcin acstica de los materiales constituidos por fibras de vidrio o roca es explicable a su elevada porosidad, que puede rebasar el 99%. No obstante, como quiera que los espesores de capa que normalmente se utilizan sean muy limitados, por problemas de espacio y costo, la absorcin acstica con materiales porosos es muy elevada a las altas frecuencias y limitada a las bajas. Efectivamente, para obtener un grado de absorcin del 99%, es necesario un espesor de aislamiento para una determinada frecuencia; equivalente a /4 (longitud de onda).

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Fig. 9. Absorcin acstica de paneles de lana de roca ROCLAINE de densidad 70 Kg./m3 apoyados sobre una superficie rgida.

En la figura 9 aparecen las curvas de absorcin acstica de un panel de lana de roca con diferentes espesores. Observando las mismas, puede apreciarse lo anteriormente expuesto: la influencia del espesor sobre el coeficiente de absorcin. Efectivamente, as como para las altas frecuencias el comportamiento est muy en lnea para los cuatro espesores considerados, en las medias y especialmente en bajas frecuencias, se aprecia claramente la ganancia obtenida al aumentar el espesor. Otros factores de influencia son los espacios vacos entre el material absorbente y la pared rgida (cmara) y los revestimientos. La cmara acta como un implementador del espesor real del material, de modo que se consiguen absorciones ms elevadas para un mismo producto segn su disposicin est ms alejado de la pared rgida. Este hecho tiene especial relevancia en las bajas y medias frecuencias, pero no en las altas, ya que en stas los coeficientes de absorcin son de por s muy 40

elevados. El otro aspecto importante es el revestimiento con el que se presentan habitualmente estos productos para su comercializacin como techos acsticos. Los revestimientos pueden ser de dos clases: porosos e impermeables. Si el revestimiento es poroso, no presenta una impedancia importante al paso del aire, por lo que los valores de absorcin del material base no resultan modificados prcticamente. Es el caso de los revestimientos de tejidos de fibra de vidrio u otros materiales y las aplicaciones de pinturas con pistola. Los revestimientos impermeables (lminas plsticas o metlicas) modifican sustancialmente el espectro absorbente acstico del material de base, sobre todo a partir de las frecuencias en que la resistencia de masa de la lmina supera la impedancia del aire. M > c - Frecuencia angular [= 2f] (Hz) M - Masa de la lmina (Kg./m2)

- Densidad del aire (Kg./m3)c - Velocidad del sonido del aire (m/seg.). De acuerdo con esta relacin, una lmina plstica de 50 m o de aluminio de 25 m puede considerarse permeable al sonido hasta los 1.000 Hz. Para frecuencias ms altas, disminuye lentamente la permeabilidad al sonido, y por lo tanto, la absorcin de acuerdo con la ley de masa.

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Absorcin acstica de paneles de lana de vidrio 30 mm, con revestimiento poroso o lmina impermeable. Fig. 10

En la figura 10 se encuentran representados estos aspectos. Las curvas 1, 2 y 3 corresponden al mismo material base con revestimiento poroso. Los valores de absorcin acstica directamente apoyados sobre superficie rgida son menores a frecuencias bajas y medias que si la cmara es de 10 o 20 cm. La curva 4 corresponde al mismo material base, pero revestido con lmina impermeable de permeabilidad acstica hasta frecuencias de 250-400 Hz, debido a que la masa de la lmina es importante en este caso. A partir de esas frecuencias, la lmina refleja buena parte del sonido incidente, por no ser permeable al mismo, lo que reduce el coeficiente de coeficiente de absorcin sonora, actuando como un sistema de resonador de placa. Se incorpora una tabla extrada del libro Acstica en los edificios, de M. Meisser, donde estn agrupados tipolgicamente diversos materiales, indicando tambin su comportamiento a distintas gamas de frecuencias, donde: G = gama de sonidos graves. M = gama de sonidos medios. 42

A = gama de sonidos agudos.

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Si de acuerdo con el espectro del ruido producido debe realizarse el tratamiento especialmente en bajas frecuencias y si no se dispone del espacio suficiente, la solucin ms idnea es la aplicacin de resonadores de placa. stos consisten en una placa u hoja que vibra sobre un colchn de aire. Si la placa es suficientemente grande y no demasiado rgida, la fuerza de retroceso vendr definida por la rigidez de la capa de aire. Considerando que la placa u hoja vibra con la misma amplitud en toda su superficie (lo cual en la prctica es vlido), la frecuencia de resonancia del resonador viene dada por la expresin:

El grado de absorcin de estos resonadores depende de las prdidas internas del material de placa u hoja y de las prdidas por frotamiento en puntos de sujecin. Dicho grado de absorcin ms bien limitado puede aumentarse rellenando el espacio de aire con un material absorbente de lana mineral (ver figura 11). El material absorbente introducido en la cmara amortigua las vibraciones reflejadas en la pared rgida, detrs de la placa y que no permiten la vibracin completa de sta, dando lugar en su ausencia a una reduccin de la energa 44

absorbida y, por tanto, del valor del coeficiente de absorcin. Lo que s es importante es cuadricular el espacio de aire para evitar la propagacin tangencial de sonido.

1.5.3. Resonadores De Agujero O De Helmholtz La constitucin de los resonadores de agujero es en esencia la misma que los resonadores de placa, con la diferencia de que la placa u hoja va provista de perforaciones. Al igual que en los resonadores de placa, debe cuadricularse el espacio de aire, a fin de evitar la propagacin de sonido paralela a la placa. El tamao de las cuadrculas debe ser pequeo en comparacin con la longitud 45

de onda del sonido a amortiguar. Con este tipo de resonadores se consigue, para un espesor limitado, un elevado grado de absorcin para la gama de frecuencias medias. La amortiguacin en este caso est determinada por el rozamiento del aire con las paredes de las perforaciones, acompaado de un desprendimiento de calor. Como en caso de los resonadores de placa, el relleno del espacio de aire con un material poroso a base de lana mineral aumenta el grado de absorcin. En la figura 12 se representa la curva de absorcin de un resonador de agujero, compuesto por una placa rgida de 9,5 mm de espesor y un 8,3% de superficie perforada, con un espacio de aire de 50 mm relleno con lana de roca. La frecuencia de resonancia del resonador viene dada en este caso por la expresin:

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1.6. Aislamiento Del Sonido El aislamiento del sonido consiste en impedir su propagacin por medio de obstculos reflectores. Como ya se indic en el apartado 3.2 (Reflexin del sonido), siempre que se trata de lograr un gran factor de reflexin hay que interponer en el camino del sonido un medio cuya impedancia Z sea lo ms diferente posible a la del medio que conduce el sonido; por tanto, es lgico tratar por un lado el aislamiento del sonido en el aire u otro medio gaseoso (baja impedancia) y, por otro, el aislamiento en slidos (alta impedancia).

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1.6.1. Aislamiento Del Sonido Transmitido Por El Aire El sonido transmitido por el aire es lo que normalmente se llama ruido areo, y as lo denominaremos en adelante. Si colocamos una barrera entre dos locales para conseguir un aislamiento al ruido areo, la transmisin del ruido de un local a otro se puede realizar por distintos caminos; como se ve en la figura 13.

a) Por va directa 2, que se puede descomponer en dos causas principales. La porosidad a travs de fisuras e intersticios. El efecto de diafragma, es decir, flexin bajo el efecto de la presin sonora, como en una membrana. b) Por vas indirectas, como conductos 1 y paredes adyacentes 3. Medidas Hay diversos ndices normalizados para cuantificar el aislamiento al ruido areo. Veamos los ms usados: Aislamiento acstico (D): Es la diferencia de niveles de presin acstica que existe entre el nivel acstico del local donde est la fuente (local emisor) y el 48

del local donde se recibe el sonido (local receptor). Se calcula mediante la expresin:

Este valor puede corresponder a una sola frecuencia, a una banda de frecuencia o al espectro total de frecuencias. Aislamiento acstico normalizado (Dn): Es la diferencia de niveles de presin acstica entre el local emisor y el receptor; pero teniendo en cuenta la influencia que, sobre el nivel, ejerce la reverberacin. En el local receptor, si existe una reverberacin elevada, el valor del nivel acstico L2 es mayor que el que cabra esperar debido al aislamiento producido por la pared, con lo que el aislamiento acstico se reduce. Lo contrario ocurrir en el caso de elevada absorcin: baja reverberacin. Para tener en cuenta esta incidencia, se efecta una correccin de los resultados considerando que una habitacin con un amueblamiento normal posee un tiempo de reverberacin de 0,5 segundos, o, segn otra normativa, un rea de absorcin equivalente de 10 m2. Por tanto, el aislamiento acstico normalizado, para una frecuencia determinada entre dos locales de una vivienda, se calcula mediante la expresin:

siendo: T = Tiempo de reverberacin del local receptor para la frecuencia considerada. A = rea de absorcin equivalente del local receptor para la frecuencia considerada. 49

ndice de debilitamiento acstico (R): Este ndice se utiliza generalmente para medidas en laboratorio (cmaras de transmisin) y se define como:

siendo W1 y W2 las potencias acsticas incidentes sobre la muestra y transmitida por ella. En el caso de campo acstico difuso, que es como se ensaya en el laboratorio, se puede evaluar por la frmula:

siendo: S = Superficie de la muestra a ensayar (m2). A = rea de absorcin equivalente de la sala de recepcin (m2).

Aislamiento de paredes simples Se entiende por pared simple la que no est formada por varias paredes independientes, es decir, no es necesario que sea una pared homognea (de un solo material), sino que debe cumplir que los puntos situados sobre una misma normal no modifiquen su distancia mutua cuando la pared realice vibraciones. Para obtener un buen aislamiento acstico, estas paredes se deben construir de acuerdo con los siguientes puntos: Suficientemente pesadas. 50

Dbilmente rgidas. Estancas de aire.

a) Ley de masa y de frecuencia Para una pared simple, la ley de masa y frecuencia (Ley de Berger) indica que el aislamiento acstico es mayor cuanto mayor sea su masa superficial (masa por unidad de superficie), es decir, ms pesadas, y tambin es mayor para frecuencias altas. La expresin de esta ley es:

siendo, = Pulsacin [=2f] (Hz). m = Masa superficial (Kg./m2). Z = Impedancia acstica del aire (Rayls). Esto, pasado a una grfica normal o semilogartmica, nos da el aislamiento acstico en funcin de la masa superficial, para una serie de frecuencias dadas. Tericamente, esta ley nos dice que doblando la masa se consigue una mejora de 6 dB en el aislamiento. Esta ley es experimental, por tanto no es absoluta, sino aproximada, si bien se utiliza mucho para dar una primera idea del comportamiento acstico de una pared.

b) Aislamiento real de paredes simples La ley de masas slo se cumple en un intervalo de frecuencias que est determinado por dos frecuencias caractersticas de una pared real y en el 51

entorno de las cuales no se cumple la ley de masas, con una reduccin notable del aislamiento acstico. La frecuencia natural del sistema (f0) como un todo, que depende de la masa de la pared y de las sujeciones perimetrales de la hoja. La frecuencia crtica o de coincidencia fc, en la cual las ondas incidentes coinciden en frecuencia con las ondas longitudinales de flexin de la pared. Esta frecuencia depende exclusivamente del material de la pared y de su espesor, segn la expresin

donde: c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg.). d - Espesor de la pared (m).

- Densidad del material de la pared (Kg./m3). - Coeficiente de Poisson. E - Mdulo de Young (N/m2). En la figura 14 se indican los valores de las frecuencias crticas de los materiales ms habituales en la edificacin.

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Fig. 14

Se observa que existen tres zonas donde el aislamiento acstico est gobernado por diferentes factores, tal como se representa esquemticamente en la figura 15. La zona de dominio de la elasticidad (f < f0), que corresponde en general a muy bajas frecuencias y con un aislamiento descendente hasta f0, donde es casi nulo. La zona de dominio de la masa, que s est gobernada por la ley de masas, caracterizada por f0 < f < fc aproximadamente, donde:

La zona de dominio del amortiguamiento interno, que corresponde a f > fc, en la cual el aislamiento baja de modo considerable hasta fc y aumenta desde ese valor de un modo progresivo.

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En esta zona, el factor que gobierna las variaciones del aislamiento es el amortiguamiento interno () del material, es decir, la capacidad del material para absorber energa de vibracin a las ondas de flexin.

Fig. 15. Aislamiento acstico de una pared simple.

Toda esta problemtica est bien estudiada para las paredes simples de obra que se utilizan en la Edificacin, como se representa en la figura 16.

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Fig. 16

La curva de trazos indica el valor del aislamiento en funcin de la masa para la pared ficticia considerada (Ley de masa terica). Sin embargo, en la prctica, y de acuerdo con los ensayos realizados en laboratorio con distintos tipos de materiales, se ha podido comprobar que los resultados obtenidos son inferiores (curva llena). Se observa que existe una diferencia notable en el aislamiento de 10-15 dB para prdidas reales, entre la ley de masa terica y las medidas reales, debido a los factores de influencia explicados.

NOTA: Importancia de la estanquidad Los defectos en las juntas de albailera, las rendijas en puertas y ventanas, las juntas de paneles prefabricados, etc., juegan un papel nefasto cara al aislamiento acstico, dando lugar a las fugas acsticas o puentes acsticos (por asimilarlos a los puentes trmicos). Estas fugas dejan pasar fundamentalmente las frecuencias agudas, con lo que el problema se agrava (recordar la sensibilidad del odo a dichas frecuencias).

Paredes mltiples En el punto anterior se ha determinado el valor real del aislamiento acstico de una pared simple. Si dicha pared de masa m la dividimos en dos hojas de masas m1 + m2 = m y las separamos una distancia d, el conjunto ofrece un aislamiento acstico superior al de la pared simple de masa equivalente. Este hecho representa un paso importante en el aligeramiento de las soluciones constructivas para un mismo valor de aislamiento acstico. Adems este aligeramiento puede ser muy notable con la utilizacin de materiales 55

ligeros blandos a la flexin (es decir, de fc elevada), como se ver ms adelante. El anlisis del aislamiento, en este caso, nos lleva a la aparicin de frecuencias en el entorno de las cuales existe una fuerte reduccin del aislamiento. En este caso se trata de la frecuencia natural del sistema y de las frecuencias de cavidad, que dan lugar a zonas dominadas por diversos factores de influencia. a) La frecuencia natural del sistema (f0) se refiere a un conjunto de masas m1 y m2, unidas por un resorte de rigidez K. Este sistema de masa-muelle-masa, con la capacidad de vibrar, posee una frecuencia de resonancia propia que viene definida por la siguiente expresin:

Donde: K - Rigidez del medio separador (N/m3). m1 y m2 - Masas de los elementos (Kg./m2). El medio separador puede estar constituido por aire, un material determinado o un sistema mecnico. Si el medio lo constituye el aire, la frecuencia de resonancia viene dada por la expresin:

Donde: d = Espesor de la capa de aire (cm). m1 y m2 - Masas superficiales, en kg/m2. Esta frecuencia ser tanto ms baja cuanto mayores sean las masas y/o mayor 56

la distancia entre ellas. Para esta frecuencia, el aislamiento acstico es muy bajo, prcticamente nulo; por tanto, se debe conseguir que esta frecuencia sea lo ms baja posible, ya que la sensibilidad del odo disminuye al disminuir la frecuencia. Normalmente se busca que esta frecuencia est por debajo del campo de medida (100 Hz). Algunos estudios aconsejan que esta frecuencia sea menor de 75 Hz, y otros, ms exigentes, recomiendan que sea menor de 60 Hz. Para estos dos casos, se obtienen las relaciones prcticas siguientes:

b) La zona de dominio de la elasticidad (f < fo), en que el comportamiento del sistema es idntico al de una sola hoja de masa mt = m1 + m2. b) Precisamente para f = f0, el aislamiento es casi nulo. c) La zona de dominio de las masas (f0 < f < f cavidad). Para frecuencias superiores a la frecuencia de resonancia es donde realmente se aprecia la ventaja de la doble pared, ya que para una masa equivalente a la pared simple la mejora del aislamiento terica alcanza los 18 dB al duplicar la frecuencia, en vez de 6 dB El nivel de aislamiento obtenido en esta zona de frecuencias a nivel terico puede calcularse mediante la expresin siguiente:

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Donde: c) m1 y m2 - Masas de elementos (kg/m2). d - Espesor de la capa de aire (m). - Frecuencia angular = 2f (Hz). - Densidad de aire (kg/m3). c - Velocidad del sonido en el aire (m/seg). c) Este valor queda reducido en torno a las zonas en que las masas m1 y m2, tengan sus frecuencias crticas o de coincidencia, ya que en esas frecuencias cada una de las hojas ser muy transmisora del sonido. c) La mejora del aislamiento se puede obtener con diversos procedimientos: c) Haciendo que ambas hojas, si son del mismo material, no sean iguales de espesor, para evitar el efecto de acoplamiento en una misma frecuencia crtica. c) Diseando hojas de materiales diferentes, especialmente que uno de ellos sea blando a la flexin (placas de yeso laminado, chapa metlica...), para que al menos una de las hojas tenga una frecuencia crtica muy elevada (> 3.000 Hz) donde el aislamiento ya es tan importante que no presenta influencias negativas apreciables. Este es el caso de los trasdosados sobre cerramientos o divisorios de obra, con placas de yeso laminado. c) El lmite ideal es la disposicin de ambas hojas con materiales blandos a la flexin. Este es el caso de la tabiquera de montaje en seco, con placas de yeso laminado.

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c) Los procedimientos anteriores se deben complementar con un elemento absorbente interno en el interior de la cmara de aire (p.e.: lana de vidrio). c) El efecto de este elemento absorbente es conseguir un desacople de ambas hojas y una absorcin de la energa acstica que se transmite de la hoja excitada por la vibracin sonora, hacia la segunda. d) La zona de dominio de las resonancias de cavidad, gobernada exclusivamente por la distancia d. En esta zona el aislamiento baja fuertemente en el entorno de cada:

Siendo: c = Velocidad del sonido (m/s). n = Nmero entero (1, 2, 3...). d = Espesor de capa de aire (m). f = Frecuencia (Hz). Para estas frecuencias, el sistema se comporta como una masa nica mt = m1 + m2, ya que ambas hojas se acoplan acsticamente, desapareciendo as el efecto aislante de la pared doble. Slo existe una solucin general al problema: la presencia de elementos absorbentes en la cavidad (p.e.: lana de vidrio), amortiguar la fuerte cada del 59

aislamiento, por absorcin de buena parte de la energa de resonancia en la cavidad.

NOTA: Acoplamiento rgido entre elementos Las capas de una pared mltiple no deben tener, a ser posible, ninguna unin rgida, ya que sta provoca un cortocircuito acstico (puente fnico), que reduce el efecto de pared mltiple. En el caso lmite, el aislamiento acstico sera el de una pared simple de peso equivalente al peso total.

Si son inevitables tales puentes, como, por ejemplo, en las sujeciones laterales de las paredes, en los pasos inevitables de tuberas, etc., stos deben ser relativamente blandos y ligeros para paredes pesadas, y pesados para paredes ligeras.

Ejemplo de aislamiento a ruido areo Se presenta a continuacin un ejemplo comparativo que resume las caractersticas de los aislamientos de paredes simples y dobles, segn mediciones reales de laboratorio, resumidas en la figura 19.

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La curva 1 corresponde a las dos placas cartn-yeso juntas, pero no solidariamente unidas, por lo que la frecuencia crtica del material es de 4.000 Hz, que correspondera a una sola hoja. No obstante, se observa un cierto acoplamiento caracterizado por la bajada de aislamiento a 2.000 Hz, que correspondera a la frecuencia crtica de la pared unitaria de espesor 20 mm.

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La curva 2 presenta un bajo aislamiento a la frecuencia natural del sistema (f0 100 Hz), adems de algunos acoplamientos debido a los rigidizadores, as como la influencia de las resonancias en cavidad y la importante reduccin del aislamiento a la frecuencia crtica de las hojas iguales a 4.000 Hz.

No obstante, el aislamiento global es superior al de la hoja simple. La curva 3 corresponde al mismo montaje ensayado en 2, pero con adicin de lana de vidrio en la cavidad. La curva 3 es sensiblemente parecida a la curva 2, pero con valores de aislamiento superiores. Esto es debido al fuerte efecto de desacoplamiento de hojas y la absorcin de la energa acstica en cmara. Ya en la frecuencia natural del sistema, la reduccin de aislamiento es inferior y se amortiguan las cadas de aislamiento en torno a las frecuencias crticas y de cavidad.

1.6.2. Aislamiento Del Sonido Transmitido Por Cuerpos Slidos En el sonido transmitido por cuerpos slidos, fundamentalmente se habla de sonido de impactos, que se propaga por la estructura del edificio y llega al odo mediante ondas areas. Otro tipo de transmisin es el de las vibraciones, que se propaga y se transmite por la estructura. Ser objeto de otro apartado.

Medidas Para la medida del aislamiento a ruido de impactos se utilizan fundamentalmente dos ndices: 62

Nivel de ruido de impactos normalizado (LN): es el ms utilizado. Se define como el nivel acstico normalizado de la sala de recepcin. Se calcula mediante la expresin:

Para excitar el suelo en la sala de emisin se utiliza un martinete normalizado que lleva una serie de martillos que golpean el suelo alternativamente con una energa determinada y a una cierta frecuencia. Disminucin del ruido de pisada (L): que se define como la diferencia de los niveles sonoros normalizados (usando martinete normalizado) de la pisada de un suelo, antes (L0) y despus (LT) de realizar una mejora; por ejemplo, la instalacin de un pavimento flotante, la colocacin de una simple moqueta, etc. Se calcula mediante la expresin:

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1.6.3. Aislamiento A Ruido De Impactos

Como caso ms importante, vamos a estudiar los ruidos producidos en los suelos (pasos, golpes, etctera). Para evitar la propagacin de estos ruidos de choque e impedir, as, su recepcin por va area en otros recintos distintos del de emisin, se debe realizar un corte elstico entre el revestimiento del suelo y el forjado. Actualmente, la mejor solucin es realizar un suelo flotante sobre mantas o paneles elsticos de fibras minerales. Tal conjunto tiene que estar totalmente desolidarizado de las paredes verticales y de los forjados. Veamos unas normas elementales para la realizacin prctica de los suelos flotantes: La superficie del forjado debe encontrarse seca y lisa, y los tabiques 64

construidos o, al menos, levantados hasta una altura de dos hileras.

Los paneles de lanas minerales se colocan a tope, o, si es en dos capas, a cubrejuntas. Se protegen con un cartn bituminoso o una lmina de polietileno.

Se construye la losa y se deja fraguar lentamente. Se aplica sobre el pavimento el acabado del piso de forma tradicional, y se coloca el rodapi dejando una junta elstica con el piso.

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En todos los pasos a seguir, hay que tener un cuidado extremado en que no se produzcan puentes acsticos debidos a acoplamientos rgidos, pues, de ocurrir, reducira (casi anulara) el efecto del suelo flotante.

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Aislamiento de vibraciones Para aislar las vibraciones, se trata bien de impedir que las vibraciones procedentes de una mquina se transmitan al suelo o a otros grupos unidos al mismo (aislamiento activo) o bien de que las vibraciones del suelo no se transmitan a un aparato sensible (aislamiento pasivo). El aislamiento de vibraciones, como el caso de los ruidos de impacto, requiere la presencia de elementos blandos que reduzcan la transmisin, como son muelles de acero, lana de vidrio, materiales elsticos... En principio, una mquina aislada siempre es un sistema muelle-masa, en el que la masa est constituida por la misma mquina y, eventualmente, por una placa de basamento unida rgidamente a ella, y la suspensin por el material aislante colocado bajo ella. El sistema masa-muelle tiene una frecuencia natural de vibracin condicionada a la masa del equipo y al mdulo de elasticidad dinmica del elemento que acta de aislante. Para esa frecuencia, no existe aislamiento, pero a medida que la frecuencia excitatriz de la masa aumenta, se reduce la transmisin de manera importante. Para frecuencias mayores tres o ms veces que la frecuencia natural del sistema, la transmisin disminuye al 10%-15% de la original.

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CAPITULO II

ANTECEDENTES

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2.1 Antecedentes Para garantizar las condiciones de accesibilidad, comunicacin, seguridad estructural, e integracin, el proyecto arquitectnico correspondiente debe cumplir con los requerimientos establecidos en las Normas y dems disposiciones legales aplicables. Por esta razn es necesario emplear las diferentes leyes como son el reglamento de construccin del Distrito Federal, y las Normas en lo relativo a visibilidad y audicin. A partir de este punto se hablara acerca de la estructura que se llevara a cabo para la adaptacin del auditorio de la ESIME en el Edificio de Mecnica. Se mencionaran los siguientes puntos: 1.- Ubicacin del actual recinto 2.- Plano del auditorio y sus estructuras. 3.- Fallas acsticas que lo lleva a no ser apto para un auditorio o sala acstica 2.2.- Ubicacin del actual recinto En los siguientes esquemas se mostrara la ubicacin del recinto dentro de la institucin y se mostrara como se encuentra actualmente en las siguientes fotografas:Aqu se muestra el sitio donde se encuentra el auditorio dentro de la institucin. Figura 25

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MECNICA

Pasillo del Edificio de Mecnica Auditorio 2 Figura 26

Estado en el que se encuentra actualmente el Auditorio 2 ala izquierda Figura 27

Estado en que se encuentra actualmente el Auditorio 2 ala derecha Figura 28

Vista Panormica del Auditorio 2 desde el ngulo derecho Figura 29

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2.3.- Plano del auditorio En el siguiente esquema (Fig. 30) se mostrara por medio de un diseo de construccin el recinto a analizar.

Figura 30

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2.4 Fallas que lo llevan a no ser apto a las condiciones acsticas. Debido a que el concepto de asilamiento acstico es el que se entiende a la proteccin de un recinto contra la penetracin de sonidos que interfieran a la seal sonora deseada, existen dentro de nuestro recinto las fallas que lo llevan a no ser apto para una sala en donde la voz es el factor importante, y por la cual hemos iniciado este proceso de acondicionamiento. Para saber la naturaleza de los ruidos que evitan el fin del proyecto observamos los caminos por donde penetra el ruido en el recinto, a travs de sus superficies lmites. Estos caminos son: a) Ruidos que penetran en el recinto por la va de transferencia area: A travs de las aberturas y grietas en las paredes A travs de los conductos de ventilacin A travs de los poros en paredes duras y continuas Por vibraciones elsticas de la pared que separa el recinto que se desea aislar del que contiene las fuentes (Vibraciones de flexin) b) Ruidos que alcanzan el recinto despus de generarse y propagarse a travs de cuerpos slidos. Como resultado de las vibraciones del material de las paredes convirtindose ellas mismas en radiadores de sonido (transmisin de ruido de impacto). Por vibraciones longitudinales elsticas de paredes no adyacentes (transmisin por flancos); son vibraciones que se propagan por el espesor de las paredes y son radiadas al recinto por las paredes laterales.

Por transmisin de impactos sonoros Por vibraciones de maquinaria transmitidos a travs del suelo, cimientos y otras partes de la estructura del edificio. Para contestar a las preguntas practicas relacionadas con el aislamiento acstico de un recinto, debemos conocer en que medida el aislamiento acstico depende de las propiedades fsicas del material de las paredes y de las caractersticas del ruido. Tiene una gran importancia conocer la dependencia del asilamiento acstico con la frecuencia, no solo porque la transmisin acstica de los diversos materiales varia con la frecuencia, si no tambin porque la percepcin auditiva depende de la frecuencia. La sensibilidad del odo para bajas y altas frecuencias se vuelve progresivamente menor, a medida que el nivel de presin acstica se reduce, por tanto, el mayor valor del aislamiento acstico se presentara a las altas y bajas frecuencias del espectro de la seal de ruido. Una supresin significativa de las bajas frecuencias reduce la accin enmascarante del ruido, y una eliminacin de las altas frecuencias conduce a una mejora cuando el ruido que interfiere es la palabra, la cual pierde su claridad con las perdidas de las componentes de alta frecuencia. Se puede definir como aislamiento acstico a ruido areo a la onda que incide sobre una pared y que parte de esa energa se transmite originndose una vibracin mecnica , que a su vez se transformara en ondas acsticas , con una perdida debido a las reflexiones y a la absorcin interna del material Existen factores que disminuyen el aislamiento acstico de una pared, como son: la transmisin por flancos, conductos de aire acondicionado, rendijas, orificios, ventanas, puertas etc. (Fig. 31)

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Para la transmisin de ruido areo por flancos y por rendijas se pueden ver en la figura los siguientes tipos: A travs de falsos techos y cmaras plenum abiertas en las paredes (F1). A travs de conductos pasantes de aire acondicionado (F2). A travs de ventanas (F3) A travs de unidades de climatizacin individuales (F4) A travs de diferentes tipos de aberturas existentes en la pared (F5) A travs de diferentes tipos de aberturas en las puertas (F6) A travs de diferentes rendijas y agujeros en las puertas (F7) A travs de aberturas existentes en la estructura del suelo (F8) A travs de cierres de paredes, techos y esquinas (L1) Por un sellado inadecuado de los conductos (L2) Por uniones entre los bloques del material de la pared (L3) Por un sellado incorrecto entre las paredes laterales (L4) Por un montaje inadecuado de ventanas (L5) Por aberturas de paredes (L6) Por aberturas mal selladas en las esquinas de unin del suelo (L7) Por conductos elctricos mal sellados en las paredes (L8) Por agujeros en el suelo mal sellados (L9)

Ejemplo de penetracin de diferentes tipos de ruidos en un recinto Fig. 31

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Es mas difcil aislar los sonidos graves que los agudos, ya que para los sonidos de mas de 1.000 Hz de frecuencia, la longitud de onda ser bastante pequea, y va disminuyendo a medida que aumenta la frecuencia, por lo que la presin del aire generado por estas frecuencias, que alcanza tanto al suelo como a las dems superficies, ser muy pequea. En cambio, para ondas acsticas cuya frecuencia sea del orden de 50 a 1.000 Hz, su longitud de onda ser grande y a medida que la frecuencia desminuye, la longitud de onda aumenta, y por tanto, la presin acstica ejercida para estas frecuencias sobre las superficies ser mucho mayor, por lo que resultara mas fcil la transmisin de estas frecuencias por las paredes. Se puede decir que para un material dado, la pared aislante es tanto ms gruesa o densa cuanto ms bajas sean las frecuencias de la onda acstica incidente. Por tanto es necesario un acondicionamiento acstico adecuado, para que los materiales absorbentes debiliten estas frecuencias y permita que la voz viaje libremente sin reflexiones absorbiendo estos todo el ruido posible de l exterior y debilitando el sonido en el interior del recinto.

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CAPITULO III

DESARROLLO DEL PROYECTO

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3.1. ACONDICIONAMIENTO ACSTICO El patrn espacial del campo sonoro creado por una fuente en un espacio cerrado, como un recinto, difiere de que se originaria si la misma fuente estuviera situada en un espacio abierto, alejada de superficies reflectantes, es decir en condiciones de campo libre. Esto se debe a las reflexiones que se originan en los lmites del recinto, as como en los diferentes objetos que existen en su interior. En los lmites del recinto se refleja una parte de la energa acstica incidente, otra se absorbe y otra se transmite a travs de las paredes del recinto. Las ondas sonoras viajan e todas direcciones desde una fuente sonora, y cuando chocan con un obstculo como una pared, cambian de direccin, es decir se reflejan. La figura 32 muestra la reflexin de ondas, originadas en las fuentes sonoras, que chocan contra una gran superficie plana, En el caso a) se realiza la reflexin de las ondas sonoras con una frecuencia de 100 Hz (= 3,4m) sobre una superficie plana cuyas dimensiones son mucho mas pequeas que la longitud de onda. En el caso b) la reflexin es para ondas que tienen una longitud de onda similar con la de la superficie, por lo que en este casi se refleja segn determinadas direcciones. Y en el caso c) la reflexin es para ondas sonoras cuya longitud de onda es mucho menor que el ancho en este casi son validos las leyes de la reflexin. Las lneas continuas representan a las ondas sonoras que salen de la fuente, mientras que las lneas discontinuas representan las ondas despus de haberse reflejado en la pared. Las lneas rectas con las flechas indican la direccin de propagacin de las ondas sonoras, se les llama rayos sonoros. Se cumplen las leyes de la reflexin de que el ngulo de incidencia es igual al 79

ngulo de reflexin, cumplindose solo en el caso de que la reflexin acstica proceda de una superficie grande frente a la longitud de onda sonora. Las ondas sonoras reflejadas se propagan como si hubieran sido originadas en la fuente sonora imaginaria, que es una fuente localizada a la misma distancia detrs de la pared que la fuente real delante de la pared y sobre la lnea perpendicular a la pared que pasa por la fuente real.

Reflexin de las ondas sonoras Fig. 32

Si la superficie reflectante es perfectamente rgida y porosa, no existe perdida de energa sonora en la reflexin, entonces las ondas sonoras reflejadas producen el mismo nivel de presin sonora en un punto determinado que producira la fuente sonora imaginaria con la misma potencia sonora que la real. Sin embargo en la realidad ninguna superficie es un reflector perfecto, ya que siempre absorbe parte de la energa sonora. Si la superficie reflectora no es muy grande comparada con la longitud de onda de la onda sonora incidente, no se cumple la ley de la reflexin, por lo que el ngulo de reflexin no es igual al ngulo de incidencia. Si la superficie reflectante tiene irregularidades en las que las dimensiones de los salientes son pequeas frente a la longitud de onda de la onda sonora incidente, las ondas se reflejan desde la superficie como si fuera lisa, esto se debe a que las irregularidades de la superficie son pequeas frente a la longitud de la onda sonora. 80

En caso contrario si la longitud de onda de la onda sonora incidente es igual o menor a las irregularidades de la superficie no obedece esta ley, reflejndose las ondas sonoras en todas las direcciones.

Ondas directas y reflejadas en un recinto Fig. 33

Si sucede cualquiera de estos dos procesos, las ondas reflejadas tendrn menos energa que las ondas incidentes, dicindose que parte de la energa incidente es absorbida por la superficie (Fig. 33). El sonido producido por una fuente sonora discontinua dentro de un recinto incide sobra las superficies lmites del mismo, reflejndose una parte, tendiendo estas reflexiones a aumentar el nivel de presin acstica en el recinto. Los materiales absorbentes sonoros son aquellos que reducen el nivel de energa sonora de las mltiples reflexiones que persisten en el tiempo en un local. En un recinto con una fuente sonora puntual, si sus paredes laterales, suelo y techo son parcialmente reflectantes, el campo sonoro dentro del recinto estar formado por dos partes

1. El sonido directo D que va desde la fuente al observador, siendo el mismo que bajo las condiciones de campo libre. 2. Los sonidos reflejados R1, R2,.., que van desde la fuente al receptor despus de una o mas reflexiones en las superficies. De acuerdo con lo expuesto, el campo sonoro se determina a partir, tanto de la 81

potencia acstica de la fuente, as como de las propiedades reflectantes de las superficies del recinto. Desde el punto de vista de percepcin auditiva, lo mas interesante son las caractersticas particulares de la audicin, como son, por ejemplo, la capacidad del odo para recibir secuencias de impulsos sonoros (Fig. 34), y sumar su energa evitando que el intervalo entre los impulsos no exceda de un determinado tiempo. En la figura 34 se observa como llega al receptor primero el sonido directo D, en el grafico de tiempos , recibindose posteriormente en el tiempo las reflexiones R1, R2, etc. Como se ve en este diagrama, el sonido directo llega antes de todas las reflexiones, ya que viaja por el camino mas corto, despus de un tiempo mnimo de separacin entre la seal directa y la primera reflexin, inmediatamente despus llegan la segunda, tercera y dems reflexiones. Si la separacin en tiempo entre la llegada de la seal directa y la primera reflexin supera un cierto tiempo, aparecer el fenmeno eco, ya que el odo no es capaz de sumar las dos seales, si no que las diferencia, lo que supone un fallo acstico. La naturaleza del campo sonoro que rodea a una fuente en un recinto, esta formado por el campo sonoro directo o libre y por el campo sonoro reverberarte. La inmediata vecindad a la fuente sonora se conoce como campo prximo. La segunda dimensin de este campo es difcil de definir ya que depende de muchos factores, tales como la frecuencia, dimensiones de la fuente y fases de las superficies radiantes. En la regin conocida como campo lejano, el nivel de presin sonora disminuye 6dB cada vez que la distancia entre la fuente y el punto de observacin se duplica, actuando como en el espacio libre

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Diagrama de llegada de las ondas sonoras directas y reflejadas al observador Fig. 34

Si la fuente sonora radia en un recinto reverberante, se crea un campo reverberante, que se superpone al campo lejano creado por la fuente, y que puede hacer desaparecer totalmente al mismo, si el recinto es muy reverberante (fig.35).

Descripcin del campo sonoro que rodea a una fuente en un recinto reverberante Fig. 35

El campo reverberante se denomina campo difuso, si cumple las siguientes proposiciones:

1. Las ondas reflejadas llegan a todos los puntos en el interior del recinto desde diferentes direcciones, siendo todas ellas igualmente probables. 2. La energa sonora en un punto del espacio se obtiene sumando aritmticamente los valores medios de las energas de todas las reflexiones que pasan a travs de dicho punto. 3. La densidad de de energa en un instante de tiempo es la mima en cualquier punto del recinto.

83

De acuerdo con lo expuesto anteriormente, la calidad del tratamiento acstico de un recinto esta determinado por la capacidad de absorcin acstica de los materiales que recubren sus superficies limites. Esta capacidad de absorcin se debe a las perdidas de energa acstica en la superficie o en el espesor del material, dependiendo de su estructura, densidad, elasticidad y otras propiedades fsicas.

3.2 Desarrollo de proyecto Aplicando cada una de los enunciados expuestos anteriormente, es necesario comenzar con nuestro proyecto de aislamiento acstico, por lo tanto, partiremos con la toma de medidas generales. (Fig.40)

9m

2.5m

7mPlano del auditorio en perspectiva Fig. 40

84

3.3 Datos Tenemos que hallar los coeficientes de absorcin del recinto actual antes del tratamiento acstico, buscando los valores siguientes: Ubicacin Techo: paredes Suelo Material Losetas de yeso Hormign en bloques Madera barnizada Granito 125 0.020 0.100 0.100 0.01 250 0.050 0.090 0.110 0.01 500 0.060 0.080 0.100 0.01 1k 2k 4k 0.080 0.040 0.060 0.090 0.100 0 0.080 0.080 0.110 0.01 0.02 0.02

A) rea Total: rea de las paredes= 2(9x2.5)+2(7x2.5)=80m2 rea del techo= 7x9=63m2 rea del Suelo=9x7=63m2 rea Total= 80+63+63= 206m2

B) Superficie Total del recinto sin Acondicionar Superficie total= 7x9x2.5= 157.5m3

C) Absorcin total de la sala sin absorbentes 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz 125 Hz 250 Hz 500 Hz PAREDES 1,2,3,4 Hormign en bloques Pared rea (0.10)(80m2)= Pared rea (0.09)(80m2)= Pared rea (0.08)(80m2)= Pared rea (0.09)(80m2)= Pared rea (0.10)(80m2)= Pared rea (0.00)(80m2)= SUELO Madera Barnizada + Granito Suelo rea (0.11)(63m2)= Suelo rea (0.12)(63m2)= Suelo rea (0.11)(63m2)= 8 7.2 6.4 7.2 8 0 6.93 7.56 6.93 85

1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz

Suelo rea (0.09)(63m2)= Suelo rea (0.10)(63m2)= Suelo rea (0.13)(63m2)= TECHO Losetas de Yeso Techo rea (0.29)(63m2)= Techo rea (0.10)(63m2)= Techo rea (0.05)(63m2)= Techo rea (0.04)(63m2)= Techo rea (0.07)(63m2)= Techo rea (0.09)(63m2)=

5.67 6.3 8.19 18.27 6.3 3.15 2.52 4.41 5.67

Sumando las reas totales para cada frecuencia tenemos que: F125 8 6.93 18.27 33.2 F250 7.2 7.56 6.3 21.06 F500 6.4 6.93 3.15 16.48 F1K 7.2 5.67 2.52 15.39 F2K 8 6.3 4.41 18.71 F4K 0 8.19 5.67 13.86

C) Coeficiente de absorcin medio sin absorbentes acsticos.

= s11 + s2 2s1 + s2

33.2 125= = 0.21 157.5

1000 =

15 .39 = 0.097 157 .5

250 = 500 =

21.06 = 0.13 157.5

2000 = 125=

18.71 = 0.11 157.5

16.48 = 0.104 157.5

13.86 = 0.088 157.5

3.3 Clculos de los coeficientes de absorcin despus de la colocacin de los materiales absorbentes D) Despus que hemos realizado estos clculos procedemos a tomar los tiempos de reverberacin con el material acstico absorbente 86

Ubicacin Techo: Paredes Suelo

Material Isoleco 1000 Acustiforo L Madera barnizada A1

125 0.60 0.4 0.100 0.09

250 0.67 0.9 0.110 0.19

500 0.69 0.85 0.100 0.49

1k 0.82 0.7 0.95

2k 0.85 0.7 0.95

4k 0.62 0.65 0.90

0.080 0.080 0.110

E) rea Total: rea de las paredes= 2(9x2.5)+2(7x2.5)=80m2 rea del techo= 7x9=63m2 rea del Suelo=9x7=63m2 rea Total= 80+63+63= 206m2

F) Superficie Total Superficie total= 7x9x2.5= 157.5m3

87

G) Absorcin total de la sala

PAREDES 1,2,3,4 Acustiforo L 125 Hz Pared rea (0.40)(80m2)= 32 250 Hz Pared rea (0.90)(80m2)= 72 2 500 Hz Pared rea (0.85)(80m )= 68 1000 Hz Pared rea (0.70)(80m2)= 56 2 2000 Hz Pared rea (0.70)(80m )= 56 2 4000 Hz Pared rea (0.65)(80m )= 52 SUELO Madera Barnizada + A1 125 Hz Suelo rea (0.19)(63m2)= 11.97 250 Hz Suelo rea (0.30)(63m2)= 18.9 2 500 Hz Suelo rea (0.59)(63m )= 37.17 1000 Hz Suelo rea (0.98)(63m2)= 61.74 2 2000 Hz Suelo rea (1.03)(63m )= 64.89 2 4000 Hz Suelo rea (0.20)(63m )= 12.6 TECHO Isoleco 1000 125 Hz Techo rea (0.60)(63m2)= 37.8 250 Hz Techo rea (0.67)(63m2)= 42.21 500 Hz Techo rea (0.69)(63m2)= 43.47 2 1000 Hz Techo rea (0.82)(63m )= 51.66 2000 Hz Techo rea (0.85)(63m2)= 53.55 2 4000 Hz Techo rea (0.62)(63m )= 39.06 Sumando las reas totales para cada frecuencia tenemos que:

F125 F250 F500 F1K F2K F4K 8 7.2 6.4 7.2 8 0 6.93 7.56 6.93 5.67 6.3 8.19 37.8 42.21 43.47 51.66 53.55 39.06 52.73 56.97 56.8 64.53 67.85 47.25 H) Coeficiente de absorcin medio

= s11 + s2 2s1 + s2

52.73 125 = = 0.33 157 .5

1000 =

64 .53 = 0.40 157 .5

88

250 = 500 =

56.97 = 0.36 157.5 56.8 = 0.36 157.5

2000 = 125=

67.85 = 0.43 157.5 47.25 = 0.3 157.5

Por lo visto anteriormente podemos percatarnos a mayor absorcin menor tiempo de reverberacin.

3.5 Resultados debido al acondicionamiento acstico Nuestro recinto anterior ser mostrado en un mapa Ecogrfico que a continuacin mostrare, se mostraran Dos grficos:

A) Ecografa con Materiales acsticos anteriores En esta Grafica Vemos que nuestro recinto anterior es totalmente inadecuado a nuestras necesidades, debido a que la fuente tarda en llegar a unos y en otros no es posible escuchar con claridad las palabras debido al nmero tan cuantioso de las reflexiones Fig. 41

Fig. 41

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B) Ecografa con materiales acsticos Absorbentes Sin embargo observando el siguiente esquema es visible la absorcin de los materiales dentro del recinto ya que la reverberacin es nula llegando la voz a los espectadores de una manera clara y firme. Fig. 42

Fig. 42

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3.6 Colocacin de los materiales

AcustiForoFig.43

Descripcin Panel absorbente de revestimiento decorativo para techos y paredes. Se consiguen buenos coeficientes de absorcin instalando Acustifiber F40 en la cmara de aire interior. Ventajas

Acabado esttico en madera. Niveles altos de absorcin. Amplia gama de acabados.

Perforado Lgrima L-16 (16 mm.)Fig.43

Caractersticas Tcnicas

Techo: Dimensiones estndar de 595 x 595 y 1195 x 595. Disponible en medidas especiales segn las necesidades del cliente. Espesor: 10 mm. para el tablero estndar y 12 mm. para el tablero Ignfugo. Madera base: DMF. Dos tipos de perforado estndar. Tipo R (Redondo) y Tipo L (Ranurado). 91

Se pueden realizar configuraciones especiales bajo pedido, tanto en forma o tamao de perforaciones, siempre bajo pedido. Sistema de colocacin

Techo: Utilizando el tradicional sistema de perfilera estndar, modulado a 600 x 600 a 1200 x 600 mm. Paredes: Dos son los sistemas recomendados: encolado o mediante fijacin oculta. Fig 44

Fig 44

Mecanizado de piezas Para obtener diferentes niveles de acabado en maderas DM y bajo pedido se pueden mecanizar las placas segn los siguientes modelos: Fig 45

Fig. 45

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AcustifiberF40Fig 46

Descripcin Material absorbente compuesto de fibra de polister, totalmente reciclable. Resistente al polvo, no pierde peso por deterioro ni se deshilacha, es un producto agradable al tacto. Aplicaciones Absorbente para cmaras de aire en paredes y techos.

Fig. 46

Caractersticas Tcnicas #Edilfiber# Material: Fibras de polister. Acabado: Color blanco. Comportamiento: Absorbente puro. Rollos: 600 x 21.000 mm. Espesor: 40 mm. Densidad: 15 Kg/m. Temperatura til: -50C a 120C No putrefactible. Reaccin al fuego: M1

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A1

Fig. 47

Descripcin Es un fieltro de fibras textiles entrelazadas entre ellas por resinas especiales. Debido a su estructura altamente porosa tiene un gran poder absorbente y antivibratorio. Puede ser fcilmente aplicable a superficies de variada naturaleza y forma. En funcin de su espesor presenta unas caractersticas absorbentes y antivibratorias variables.

Aplicaciones Especialmente recomendada en cmaras de aire, suelos flotantes, cerramientos aislantes, etc.

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Isoleco1000 Descripcin Un ambiente de trabajo ptimo es sumamente beneficioso para la productividad y calidad. Lo que molesta ms en el proceso laboral es la contaminacin acstica, que reduce la concentracin del personal y causa fatiga. La lucha contra la contaminacin acstica es muy complicada, tanto en la industria alimenticia y farmacutica como en grandes cocinas, salas de operacin y locales higinicos en general. Los materiales aplicados deben cumplir con las exigencias ms estrictas. Las placas Isoleco poseen excelentes caractersticas acstica e higinicas.

Fig. 48

Aplicaciones Industria alimentara, Clnicas, Hospitales, Salas blancas y en general todo tipo de locales donde se requieran paneles absorbentes con altas exigencias higinicas. Caractersticas tcnicas

Acabado: Film blanco Peso: 2 Kg/m. Presentacin: Placas de 1.195 x 595 y de 595 x 595 mm. Espesor: 95

25 mm. Presin mxim