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ANÁLISIS DEL IMPACTO DE LAS CONDICIONES ACÚSTICAS EN UN AULA DE
ENSEÑANZA SOBRE LOS PROCESOS COGNITIVOS MEDIANTE
AURALIZACIONES
DEIMER QUINTERO VERTEL
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN
FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA DE SONIDO MEDELLÍN
2016
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ANÁLISIS DEL IMPACTO DE LAS CONDICIONES ACÚSTICAS EN UN AULA DE
ENSEÑANZA SOBRE LOS PROCESOS COGNITIVOS MEDIANTE
AURALIZACIONES
DEIMER QUINTERO VERTEL
TESIS PRESENTADA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO DE SONIDO
ASESOR
LUIS ALBERTO TAFUR JIMÉNEZ, MSc IN SOUND AND VIBRATIONS
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN
FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA DE SONIDO MEDELLÍN
2016
3
DEDICATORIA
A mis padres que han sido el apoyo incondicional durante toda mi vida y que han
inculcado la búsqueda de los sueños, la felicidad, la humanidad y la espiritualidad
como bienes sagrados, y a todos los seres que de una u otra manera han apoyado y
acompañado de manera tangible e intangible mi caminar.
4
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a mis padres por apoyarme y acompañarme tanto en este como en cada
uno de los procesos y etapas de mi vida. A todos los seres que han sido apoyo espiritual
y me han acompañado en todo momento. A los docentes que me apoyaron en mi
proceso de formación y acompañaron la realización de mi tesis, especialmente al
MSc Luis Alberto Tafur por su acompañamiento continuo, valiosa asesoría y gran
aporte en este proyecto de investigación, a la MSc Luz Magnolia Tilano por su
disposición y acertada colaboración desde la facultad de Psicología, al PhD Libardo
Londoño y a la PhD Lucila Cárdenas por la asesoría brindada en el análisis
estadístico. A todos los compañeros de estudio que aportaron durante todo este
proceso, en especial a Daniel Urrego, Juan Camilo Rodríguez, Anderson Naranjo,
Ángel Londoño y Mario Henríquez por su ardua labor en el semillero de Modelación
Numérica de Fenómenos de Propagación Acústica, ya que sin ellos la realización de
este proyecto no hubiera sido posible. De manera especial agradezco a la estudiante
de psicología Nataly Vanessa Echeverry Serna por su compromiso y acompañamiento
durante la investigación, por su apoyo en todo el proceso y por todos los valiosos
aportes que realizó.
5
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ............................................................................................................................................................................................................. 11
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................................................... 12
2. OBJETIVOS ...................................................................................................................................................................................................... 13
2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................................................................... 13
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................................................................. 13
3. ESTADO DEL ARTE ..................................................................................................................................................................................... 14
4. MARCO TEÓRICO ......................................................................................................................................................................................... 16
4.1 AURALIZACIÓN ..................................................................................................................................................................................... 16
4.2. PARÁMETROS PARA EL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DE RECINTOS. ................................................... 23
4.3. PARÁMETROS ACÚSTICOS ADECUADOS PARA RECINTOS PEDAGÓGICOS ....................................................... 28
4.4. CONCEPTOS ESTADÍSTICOS .......................................................................................................................................................... 32
5. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN .................................................................................................................................................. 35
5.1. MUESTRA ............................................................................................................................................................................................... 36
6. SIMULACIÓN DE AULAS DE CLASE ..................................................................................................................................................... 37
6.1 MODELAMIENTO ACÚSTICO Y AURALIZACIONES DE RECINTOS SIMULADOS ..................................................... 38
6.2. SIMULACIÓN DE RUIDO DE FONDO ........................................................................................................................................... 41
7. SELECCIÓN DE INSTRUMENTOS PSICOLÓGICOS PARA EVALUAR PROCESOS COGNITIVOS .................................. 43
7.1. TMT (TRAIL MAKING TEST) .......................................................................................................................................................... 43
7.2. TEST DE EJECUCIÓN CONTINUA (CPT) ..................................................................................................................................... 44
7.3. ESCALA DE MEMORIA DE WECHSLER - III .............................................................................................................................. 45
7.4. CURVA DE MEMORIA VERBAL ...................................................................................................................................................... 47
7.5. EL INVENTARIO DE ANSIEDAD RASGO-ESTADO (IDARE) .............................................................................................. 48
8. PRUEBAS PILOTO ........................................................................................................................................................................................ 49
8.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO ....................................................................................................................................... 49
8.2. RESULTADOS ....................................................................................................................................................................................... 51
9. PRUEBAS FINALES ...................................................................................................................................................................................... 59
9.1 MUESTRA ................................................................................................................................................................................................ 59
6
9.2 RESULTADOS ........................................................................................................................................................................................ 59
10. CONCLUSIONES ......................................................................................................................................................................................... 69
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................................................................................. 70
ANEXOS ................................................................................................................................................................................................................. 76
ANEXO A. INSTRUMENTOS DE EVALUACIONES PSICOLÓGICAS USADAS ................................................................................................. 76
ANEXO B. INFORME DE MEDICIÓN TIEMPO DE REVERBERACIÓN SALA DE GRABACIÓN DEL ESTUDIO A. TOMADO DE [5]. .......... 85
ANEXO C. INFORME MEDICIÓN RUIDO DE FONDO EN EL ESTUDIO A. TOMADO DE [5]. ........................................... 89
ANEXO D. INFORME DE MEDICION DE RESPUESTA AL IMPULSO BINAURAL. TOMADO DE [5]. ................................ 91
ANEXO E. MEDICION DE RUIDO DE FONDO EN EL MINI AUDITORIO 2. TOMADO DE [4]. ......................................... 95
ANEXO F. MEDICION DE TIEMPO DE REVERBERACIÒN EN MINIAUDITORIO 2. TOMADO DE [4]......................... 97
ANEXO G. UBICACIÓN DE MATERIALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DEL MINIAUDITORIO.
TOMADO DE [4]. ........................................................................................................................................................................................... 101
ANEXO H. CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN ................................................................................................................................. 103
7
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Métodos para la modelación de la propagación sonora. Adaptado de [16]...... 16
Figura 2. Representación esquemática de un sistema, siendo h (t, t1), la respuesta al
impulso en un tiempo t, debido a la aplicación de un impulso unitario en el tiempo t1.
Adaptado de [15]. ............................................................................................................ 19
Figura 3. Decaimiento energético con respecto al tiempo de la respuesta al impulso de
una sala. Adaptado de [16]. ........................................................................................... 19
Figura 4. Las trayectorias y se eliminan en la reproducción de audio
tridimensional, siendo y las señales que deberían llegar directamente a y
respectivamente. Adaptado de [15]. ................................................................................ 22
Figura 5. Distribución de altavoces en el OPSODIS según la frecuencia a reproducir.
Adaptado de [22]. ............................................................................................................ 23
Figura 6. Gráfica de energía sonora vs Tiempo de emisión de una vocal con respecto a la
de una consonante. Tomado de [23]. ............................................................................. 24
Figura 7. Curvas NC (Noise Criteria). Tomado de [28]. ................................................... 31
Figura 8. Diagrama general de la metodología del proyecto de investigación ................. 36
Figura 9. Imagen del Mini Auditorio 2 en sus condiciones actuales. ................................ 39
Figura 10. Modelo de acondicionamiento acústico propuesto para el Mini Auditorio 2.
Tomado de [4]. ................................................................................................................ 41
Figura 11. Significación Asintótica para cada una de los componentes de los
instrumentos que evalúan atención................................................................................. 52
Figura 12. Rango Promedio de los componentes aciertos y omisiones de la prueba de
Ejecución Continua Auditiva. .......................................................................................... 52
Figura 13 . Rango Promedio del componente CM: Volumen Inicial de la prueba Curva de
Memoria Verbal. .............................................................................................................. 53
8
Figura 14. Significación Asintótica para cada una de los componentes de los
instrumentos que evalúan memoria. ............................................................................... 54
Figura 15. Rango Promedio del componente CM: Tipo de Curva de la prueba Curva de
Memoria Verbal. .............................................................................................................. 55
Figura 16. Rango Promedio del componente CM: Número de ensayos de la prueba
Curva de Memoria Verbal. .............................................................................................. 55
Figura 17. Rango Promedio del componente EW: Pares asociados de la Escala de
Memoria de Wechsler – III. ............................................................................................. 56
Figura 18. Significación Asintótica para cada una de las variables de los instrumentos en
relación a la Función Ejecutiva. ...................................................................................... 57
Figura 19. Rango promedio del componente TMTB Tiempo en segundos de la prueba
TMT parte B. ................................................................................................................... 57
Figura 20. Rango promedio de los grupos en el componente: CM Volumen inicial de la
prueba Curva de Memoria verbal que evalúa atención y memoria. ................................ 62
Figura 21. Rango promedio de los grupos, en el componente TMT(A) Errores de la
prueba TMT que evalúa Atención, Memoria y Función Ejecutiva. .................................. 63
Figura 22. Rango promedio de los grupos, en el componente EW Puntaje Historias de la
Escala de Wechsler que evalúa Memoria. ..................................................................... 64
Figura 23. Rango promedio de los grupos, en el componente CM Volumen Inicial de la
Curva de Memoria Verbal. .............................................................................................. 66
Figura 24. Rango promedio de los grupos, en el componente: TMT (B) Comisiones, de la
prueba TMT que evalúa Atención, Memoria y Función Ejecutiva. .................................. 67
Figura 25. Plano y distribución en el espacio de los 6 puntos de medición. Vista de
planta. ............................................................................................................................. 86
Figura 26. Posiciones de medición, fotos. Arriba izquierda, fuente 1 posición 1. Arriba
derecha, fuente 1 posición 2. Abajo izquierda, fuente 2 posición 1. Abajo derecha, fuente
2 posición 2. .................................................................................................................... 87
9
Figura 27. Posiciones de medición, fotos. Arriba izquierda, fuente 3
posición1.Arribaderecha, fuente 3 posición 2. Abajo, distribución paneles absorbentes y
otros. ............................................................................................................................... 87
Figura 28.Fotografías de medición de ruido de fondo de en la sala de grabación del
Estudio A. ........................................................................................................................ 89
Figura 29. Vista de Planta de la sala de grabación del Estudio A, posiciones de
Micrófono para la medición de ruido de fondo (medidas en metros) .............................. 90
Figura 30. Mini auditorio 2, vista de planta. ..................................................................... 91
Figura 31. Distribución en el espacio de las 5 posiciones de medición. Vista de planta. 93
Figura 32. Posiciones de medición, fotos. ....................................................................... 94
Figura 33. Medición de ruido de fondo en Mini Auditorio 2 ............................................. 95
Figura 34. Vista de planta del Mini auditorio 2, todas las medidas en metros. Posiciones
de micrófono para la medición de ruido de fondo indicadas, todas con una altura de 1.45
metros ............................................................................................................................. 96
Figura 35.Configuración utilizada para la medición de tiempo de reverberación. ........... 98
Figura 36.Foto de la medición de tiempo de reverberación en el Mini auditorio 2. ......... 98
Figura 37. Vista de planta del Mini auditorio 2, todas las medidas en metros. Posiciones
de micrófono y de fuente para la medición de tiempo de reverberación indicadas, con
una altura de 1.45 y 1.5 metros respectivamente. ........................................................ 100
Figura 38. Vista lateral de acondicionamiento acústico. ............................................... 101
Figura 39. Vista trasera de acondicionamiento acústico ............................................... 102
10
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Recomendado según el uso de la sala. Tomado de [23]. ...................... 24
Tabla 2. Correlación ente STI, %ALCONS e inteligibilidad de la palabra. Tomado de [23].
........................................................................................................................................ 25
Tabla 3. Recomendaciones internacionales para niveles de ruido y tiempo de
reverberación en aulas de clase. Tomado de [3] ............................................................ 30
Tabla 4. Curva NC recomendada según el uso que se le dé a cada recinto. Tomado de
[28] .................................................................................................................................. 31
Tabla 5.Descripción de los materiales que recubren el recinto. ...................................... 85
Tabla 6. T20 obtenido por posiciones de fuente - receptor ............................................. 88
Tabla 7. T30 obtenido por posiciones de fuente - receptor ............................................. 88
Tabla 8. Niveles de ruido de fondo, Estudio A en dB (re 20 x 10-6 Pa) .......................... 89
Tabla 9. Descripción de los materiales que recubren el recinto. [6] ................................ 92
Tabla 10. Niveles de ruido de fondo en el Mini auditorio 2 en dB. Presión de
referencia= - Pa. ................................................................................................... 95
Tabla 11. Área y material de las superficies del Mini auditorio 2. ................................... 99
Tabla 12. Tiempo de reverberación en el Miniauditorio 2 y desviación estándar para el
promedio de acuerdo a la norma ISO 3382-2. ................................................................ 99
Tabla 13. Materiales usados en el acondicionamiento acústico con su respectivo
coeficiente de absorción. .............................................................................................. 101
11
RESUMEN
La presente tesis contiene un análisis del impacto de las condiciones acústicas y sus
afectaciones en los procesos de aprendizaje que incluye la medición de desempeño de
estudiantes universitarios en pruebas que evalúen los procesos cognitivos de
Atención, Memoria y Función Ejecutiva. Para evaluar el impacto de las condiciones
acústicas (variables independientes) sobre los procesos cognitivos (variables
dependientes), se utilizaron las modelaciones acústicas del Mini Auditorio 2 de la
Universidad de San Buenaventura en condiciones actuales y con un acondicionamiento
acústico hipotético. A partir de las modelaciones realizadas se auralizarón cuatro
instrumentos psicológicos para la medición de los procesos cognitivos. Posterior a ello
se realizaron dos procesos experimentales, un estudio piloto con el fin de garantizar
mayor validez interna para la investigación y un experimento final a través del cual
se constataron los resultados obtenidos en el estudio piloto.
Los resultados encontrados, ratifican datos hallados en investigaciones foráneas en
donde se evidencian que los tiempos de reverberación largos disminuyen la
inteligibilidad y los niveles de ruido de fondo alto causan interferencia en la
comunicación, lo que ocasiona incremento en los niveles de estrés, malestar físico e
interfiere en la interacción docente-estudiante, así como dificultades en el rendimiento
escolar de los estudiantes. Finalmente, se evidenció que el ruido y de manera
significativa el tiempo de reverberación tienen impacto en los procesos de aprendizaje.
Palabras clave: Auralización, acústica, procesos cognitivos, inteligibilidad, reverberación,
ruido, aulas de enseñanza.
12
1. INTRODUCCIÓN
Se ha demostrado que niveles de ruido de fondo alto y tiempos de reverberación
largos, disminuyen la inteligibilidad de la palabra, causan dificultad en la escucha y
generan problemas en la comunicación oral dentro de un recinto. Además cabe
destacar que se ha encontrado que esto afecta la salud y el bienestar de toda la
comunidad educativa [1]. La afección por condiciones acústicas no acordes a las
normativas en un recinto, si bien afecta de manera negativa en mayor medida a niños,
en la población adulta genera problemas de aprendizaje y pérdidas auditivas [2].
Las investigaciones, normativas y recomendaciones de países como Reino Unido,
Francia y Portugal, y organizaciones como el Instituto Nacional Estadounidense de
Estándares (ANSI por sus siglas en inglés) y La Organización Mundial de La Salud
(OMS), correlacionan rangos de tiempo de reverberación y ruido de fondo para el
diseño acústico de recintos pedagógicos. Definiendo así un nivel de 35 dBA de ruido
de fondo y 0.8 segundos de tiempo de reverberación como condiciones adecuadas para
un aula de enseñanza-aprendizaje [3].
El proyecto de investigación se plantea como una necesidad debido a la inexistencia
de estudios locales, en donde se investigue la existencia de correlación entre las
condiciones acústicas de un aula de enseñanza y los procesos cognitivos. Desde el
semillero de modelación numérica de fenómenos de propagación acústica, se ha
planteado el estudio de criterios como la inteligibilidad de la palabra [4], y además
comparación y evaluación de métodos para la creación de auralizaciones [5, 6]. Por
otra parte, se plantea la aplicación de auralizaciones para el estudio de impacto de
las condiciones acústicas de un aula de enseñanza sobre los procesos cognitivos,
esto aprovechando el aumento de validez interna que genera el uso de auralizaciones.
13
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar el impacto de las condiciones acústicas de un aula de enseñanza en
procesos cognitivos mediante auralizaciones.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Diseñar las pruebas a realizar con base en los parámetros de memoria,
atención y función ejecutiva.
Crear auralizaciones del estado actual del salón y con un acondicionamiento
acústico hipotético del aula de clase escogida.
Realizar las pruebas finales con base en el diseño y experimentación mediante
pruebas piloto.
Analizar el impacto de las condiciones acústicas en memoria, atención y función
ejecutiva mediante los resultados de las pruebas finales.
14
3. ESTADO DEL ARTE
Se ha demostrado que la exposición al ruido a largo plazo, en específico el
ambiental genera problemas de salud como son trastornos del sueño, somnolencia,
molestias en general, cambios en el comportamiento social y otras afecciones. El
ruido es un factor contaminante que causa problemas en el entorno donde se genera,
estos problemas son de salud y de tipo social. Esto fue analizado de manera descriptiva
por la OMS (Organización Mundial de la Salud) la cual determinó los problemas que
causa la exposición a este tipo de contaminación [7].
El ruido afecta en gran medida el rendimiento cognitivo y la exposición a largo plazo se
ha demostrado que genera diversos problemas, pero además se ha encontrado que a
corto plazo y por reducidos periodos de tiempo, disminuye el rendimiento de las
personas. Además, se ha descubierto una estrecha relación entre el ruido y la
temperatura en la realización de tareas, siendo menor la precisión y mayor la rapidez
con un nivel de ruido de baja frecuencia de 58 dB(A) en comparación a un nivel de 38
dB(A) [8].
La compresión lectora, la atención y la solución de problemas lógicos se ha
observado que no es afectada por el ruido, esto mediante una comparación entre
niveles a 51 dB(A) y 39 dB(A), pero sí afecta en gran medida la memoria, además de
disminuir la motivación y aumentar la fatiga (esto mediante valoraciones subjetivas
hechas a los participante en varias pruebas). Además con respecto al estrés generado,
se encontró que los niveles de cortisol en la saliva de los participantes de estas
pruebas, no sufrió variaciones por la exposición a niveles altos de ruido [9, 10].
Los procesos cognitivos en general se ven afectados según el tipo de ruido, esto se ha
demostrado en algunos estudios realizados. Las condiciones ambientales fuera de la
zona de confort, cumplen un papel muy importante en el desarrollo de los procesos
cognitivos. Además se han observado efectos en la comprensión auditiva y en el
estado de ánimo de los participantes [1].
El ruido de tráfico o de voces externas al proceso que se realiza se considera más
perjudicial para la memoria a corto plazo, contrario a pruebas hechas usando el ruido
15
de un vehículo industrial, el cual no mostró afecciones en estos procesos. Realizando
pruebas con una voz ininteligible y con ruido de aeronaves se demostró gran afección
en el aprendizaje de textos de maneras diferentes con cada tipo de ruido [11].
El ruido no sería la única variable que afecta el rendimiento cognitivo, y valorando el
tiempo de reverberación como una variable de gran importancia, teniendo en cuenta
que el contenido de un mensaje hablado debe ser procesado por parte del receptor,
más allá de hacer un simple reconocimiento. La afección es causada porque tiempos
reverberación prolongados reducirían la inteligibilidad de la palabra, requiriendo así
mayor esfuerzo para su simple comprensión. Por lo tanto se destinarían mayores
recursos para la codificación fonológica del habla, y por otra parte, menores para el
procesamiento del mensaje que se recibe, debido a que la capacidad de la memoria de
trabajo es limitada.[12].
Por otra parte, se mostraron efectos negativos en la memoria, en específico en la
recordación de palabras u oraciones por parte de un grupo de adultos, los cuales
mediante la variación de condiciones a partir de la modelación de aulas de clase
mediante acústica geométrica, se demostró que el tiempo de reverberación largo fue
más crítico para la recordación de palabras. Se debe tener en cuenta que estas pruebas
se realizaron sobre adultos o adolescentes [10, 13].
Las pruebas realizadas por Klatte & Hellbrück en 2010 muestran gran afección,
sobre el procesamiento fonológico en niños con edad promedio de 8 años, bajo
condiciones de tiempos de reverberación altos. El tiempo de reverberación sin
adicionar niveles de ruido de fondo mostró menores molestias subjetivas, que al tener
niveles de ruido de fondo o interior, siendo el último el movimiento de hojas de papel,
sillas y otro tipo de ruidos comunes en aulas de clase [14].
16
4. MARCO TEÓRICO
4.1 AURALIZACIÓN
El proceso de modelar mediante métodos físicos y matemáticos el campo sonoro
emitido por una fuente sonora en un recinto es denominado auralización. Este
consiste en tres fases las cuales son generación, transmisión y reproducción.
Mediante este proceso se debe simular la experiencia auditiva de una persona o
receptor en un punto específico de un recinto. El anterior proceso se puede realizar
mediante acústica geométrica, algoritmos basados en la naturaleza de propagación de
las ondas y algunos métodos artificiales, tal y como se muestra en la Figura 1 [15, 16].
La importancia de las auralizaciones ha aumentado en los últimos años, debido a la
necesidad de estudiar el comportamiento acústico de los recintos, y el efecto que
causa el tamaño, la forma, los materiales de construcción y otras características de
diseño y construcción en la propagación sonora dentro de este [17].
Figura 1. Métodos para la modelación de la propagación sonora. Adaptado de [16].
4.1.1. Generación.
La etapa de generación consiste en la grabación o simulación de las fuentes que se
desean auralizar. Cualquier señal transmitida por una fuente sonora que pueda ser
grabada o procesada puede ser usada en este proceso. La grabación de estas fuentes
17
se debe realizar en una sala anecoica o con alto coeficiente de absorción, debido a que
la señal debe estar libre de reverberación [16].
4.1.2 Transmisión
El paso a seguir después de tener la señal o señales que se desean auralizar es
realizar el modelo de propagación sonora, en el cual se basara la auralización
(Función de transferencia) descrito en la Ecuación para un sistema que se
comporta de manera lineal e invariante en el tiempo. Con este modelo se pretende
caracterizar un sistema, y de esta manera poder calcular la salida de este con solo tener
una señal de entrada, proceso llamado convolución cuando se realiza en el dominio del
tiempo [15, 16].
donde:
H (Z): Función de transferencia representada en el dominio Z
Y (Z): Salida del sistema representada en dominio Z
X (Z): Señal de entrada representada en dominio Z
Definiendo convolución como la combinación de dos funciones mediante una
operación matemática, con el fin de crear una tercera, siendo para este caso la
convolución de la respuesta al impulso del recinto y la señal grabada, lo cual
generaría la representación del cambio de la señal al pasar por el sistema LTI (Lineal
invariante en el tiempo), siendo caracterizada la salida del sistema por la Ecuación
. Obteniendo así la caracterización de cualquier sistema al conocer su respuesta al
impulso. Llamando sistema a un recinto que influye mediante sus parámetros
acústicos en la propagación sonora de una fuente [18, 19].
18
∑
donde:
: Salida de respuesta del sistema
: Señal de entrada
: Respuesta al impulso del recinto
: Periodo de tiempo de interés
La modelación del recinto acústico se puede realizar mediante métodos basados en
acústica geométrica o elementos finitos. Los métodos basados en acústica
geométrica son esencialmente dos: trazado de rayos y fuentes imagen, en general para
estos métodos se sustituye el concepto de onda por el de rayo sonoro, y se aplicaría el
estudio de cada rayo como una reflexión, ya sea especular o difusa. Para el caso de
elementos finitos, se tiene en cuenta la naturaleza y fenómenos de propagación de la
onda, basado en la discretización espacial y temporal de puntos unidos entre sí,
denominados nodos [6].
4.1.2.1 Sistema lineal invariante en el tiempo (LIT).
Un sistema lineal invariante en el tiempo es aquel que produce una salida igual
frente a una respectiva entrada, independiente del instante de tiempo en el que este
sea excitado. Además debe cumplir con el principio de superposición para ser lineal.
Este principio se compone de aditividad, el cual plantea que si se tienen dos
entradas independientes y dos salidas para cada una de estas entradas; al ingresar
la suma de estas entradas a un sistema, la salida debe ser igual a la suma de las
salidas cuando estas entraron de manera independiente. El segundo componente del
principio de superposición es la homogeneidad, el cual dicta que al multiplicar la
entrada de un sistema por una constante su salida será igualmente escalada. Estos
sistemas se pueden caracterizar mediante la respuesta al impulso como se observa en
la Figura 2 [15].
19
Figura 2. Representación esquemática de un sistema, siendo h (t, t1), la respuesta al impulso en un tiempo t, debido a la aplicación de un impulso unitario en el tiempo t1. Adaptado de [15].
4.1.2.1.1. Respuesta al impulso
Es una señal la cual indica cómo responde una sala a la excitación sonora procedente
de un sonido impulsivo, o también denominado delta Dirac, este es emitido por una
fuente dentro de la sala a caracterizar. Tomando como sonido impulsivo un sonido
de breve duración y alta intensidad. Así teniendo la respuesta al impulso de una sala
es posible determinar el cambio que causa está en una señal de entrada [3].
La respuesta al impulso de una sala observada en una gráfica tiempo vs amplitud en la
Figura 3 es medible, mediante su grabación en un recinto y posterior analisis, por lo
tanto al excitar una sala mediante un impulso unitario, y capturar esto con un micrófono
se obtiene una señal con tres elementos básicos, que dichos en sucesión temporal
serían el sonido directo de la fuente, las primeras reflexiones de la sala y por
último la cola reverberante, como se observa en la Figura 3. Teniendo con estos
elementos la caracterización espectral de una sala, tomando sala como un sistema se
tendría definidas las propiedades de este, de esta forma es fácilmente calculable su
salida respecto a cualquier entrada [16].
Figura 3. Decaimiento energético con respecto al tiempo de la respuesta al impulso de una sala. Adaptado de [16].
20
Por otra parte existe la respuesta al impulso binaural para una sala, esta puede ser
medida o simulada, al realizarla se garantiza la conservación de la información espacial
de las posiciones fuente – receptor y las características del recinto. Para su medición
es necesario incluir la difracción generada por el cuerpo humano, por lo tanto esta se
realiza con una cabeza artificial, la cual tiene un micrófono en cada canal auditivo [16].
4.1.2.1. Métodos de acústica geométrica
Los métodos de acústica geométrica para la caracterización de salas se basan en la
sustitución del concepto de onda por el de rayos sonoros análogos a los rayos
luminosos. Siendo el rayo sonoro la idealización de una onda plana que ocupa una
región limitada del espacio. Además de estos supuestos la acústica geométrica
asume un medio libre de obstáculos y no tiene en cuenta las relaciones de fase entre
los diferentes frentes sonoros, por lo último simplemente se suman sus
intensidades y no se tiene en cuenta su incidencia mutua. Los métodos de acústica
geométrica se usan para los casos en que la longitud de onda de la frecuencia
más baja reproducida en el recinto es mucho menor a las dimensiones del lugar. Los
métodos son esencialmente el trazado de rayos, fuentes imagen y métodos híbridos
que resultan de la combinación de estos dos [20].
4.1.2.1.1. Modelo de Fuente Imagen
El método de simulación denominado fuentes imagen está basado en el estudio de
las reflexiones especulares, definiéndose como las que tienen igual ángulo de
incidencia y reflexión con respecto a la superficie reflectora. El modelo asimila que una
onda reflejada por medio de una pared rígida tiene igual dirección, intensidad y que
además coincide temporalmente con el sonido directo generado por una fuente
virtual al otra lado de esta superficie rígida. De esta manera se repite el proceso
para la obtención de todas las reflexiones de primer orden, así al replicar este
procedimiento para cada una de las fuentes imagen se obtienen las reflexiones de
segundo orden y así sucesivamente [16].
Inicialmente el método de fuentes imagen estaba dado sólo para salas con geometría
rectangular, Borish en 1984 desarrolló un algoritmo para la aplicación de este método
21
en poliedros irregulares, esto denotando inaplicabilidad para la modelación de
reflexiones de orden superior [20].
4.1.2.1.1. Trazado de rayos
El método de trazado de rayos también inherente a las teorías de acústica geométrica.
Tiene en cuenta a diferencia del de fuentes imagen las reflexiones difusas, es decir las
que son reflejadas con ángulos dispersos [18]. Este método consiste en la detección de
rayos en diferentes puntos de una sala, esta con la anotación de características
importantes como tiempo de impacto, dirección de incidencia y fracción de potencia
de la fuente emisora. Esto es luego analizado con base en la absorción sonora de las
paredes, es decir que por cada reflexión de un rayo con una superficie rígida del
recinto disminuye su energía en función del coeficiente de absorción de las
paredes. Así es calculable la respuesta al impulso del recinto [20].
4.1.2.1. Método de elementos finitos
El método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés) tiene como fundamento
la subdivisión del espacio o recinto de estudio en elementos. Estos se combinan
linealmente formando un sistema de ecuaciones, variando el número de incógnitas
de las ecuaciones de acuerdo con las dimensiones del espacio. Mientras mayor
sea el número de subdivisiones mejor será la aproximación, lo cual acarrea un
número mayor de incógnitas en el sistema de ecuaciones, esta característica hace
que este método sea aplicable para recintos con dimensiones pequeñas y además lo
hace más efectivo en frecuencias bajas [16].
4.1.3. Reproducción
La etapa de reproducción como su nombre lo indica, es en la cual se realiza la
reproducción del material, es decir el resultado de la convolución. Para esta etapa es
necesario un sistema de reproducción binaural el cual sea capaz de reproducir las
condiciones de espacialidad, timbre, y geometría del recinto con la mayor fidelidad
posible al resultado de la convolución, el sistema de reproducción binaural Opsodis es
ideal para esta etapa [16].
22
4.1.3.1 Audio tridimensional
El audio 3D se basa en lograr la percepción de diferencias interaurales de tiempo y de
intensidad recibidas en cada oído, mediante procesamiento de la señal y un sistema
de reproducción. Esto con el fin de dar la capacidad de ubicación de fuentes en el
espacio, de acuerdo a la posición lateral, profundidad y altura. Además permite
simular el fenómeno de sombra acústica dado por el torso y la cabeza, este
fenómeno causa diferencias de niveles en las señales que llegan a cada canal
auditivo, dependiendo de la longitud de onda incidente [15].
La disposición de altavoces para la reproducción de sonido binaural tiene la función
actuar como unos auriculares virtuales. Esto para producir la cancelación de crosstalk o
de diafonía, definiendo esta como la recepción tardía de la señal del parlante derecho en
el odio izquierdo y viceversa, señales no deseadas en cada oído para este caso. Para
la cancelación de crosstalk es necesario el filtrado para así evitar interferencia entre
altavoces (Ver Figura 4) [21].
Figura 4. Las trayectorias y se eliminan en la reproducción de audio tridimensional, siendo y
las señales que deberían llegar directamente a y respectivamente. Adaptado de [15].
4.1.3.1.1 Opsodis
El sistema de reproducción binaural Opsodis (Distribución Optima de Fuentes,
Optimal Source Distribution, por sus siglas en inglés), se basa en la distribución de
transductores según la longitud de onda que será reproducida en cada canal del
sistema. Teniendo de esta manera una mayor distancia para reproducir frecuencias
bajas y menor para frecuencias altas como se observa en la Figura 5, lo cual garantiza
la reproducción 3D [22].
23
Figura 5. Distribución de altavoces en el OPSODIS según la frecuencia a reproducir. Adaptado de [22].
4.2. PARÁMETROS PARA EL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DE RECINTOS.
El acondicionamiento acústico de recintos se realiza teniendo en cuenta las
necesidades del lugar, es decir con base en la actividad para la cual se vaya a usar
este. Los recintos con fines de reproducción para voz humana se definen según
Antoni Carrión, con base a los parámetros de tiempo de reverberación, claridad de
la voz y definición [23].
4.2.1. Tiempo de reverberación
El tiempo de reverberación define el periodo que tarda una señal en decaer 60 dB
después d e l momento inicial de emisión por parte de la fuente sonora. Este es
calculable por bandas de frecuencia y tiene una variación que depende de estas,
definiendo tiempos menores para frecuencias altas, esto debido a la longitud de onda
[24].
La inteligibilidad de la palabra tiene una estrecha relación con el tiempo de
reverberación debido al alto contenido en bajas frecuencias de las vocales, por lo que
el decaimiento energético de una vocal es más lento que el propio, siendo el último el
emitido en campo libre. Teniendo en cuenta lo anterior la simultaneidad temporal o
solapamiento provoca un enmascaramiento de las consonantes, debido al alto
contenido en alta frecuencia de estas. Además la evolución de la energía sonora con
respecto al tiempo de la vocal con respecto a la consonante también provoca este
fenómeno, estas diferencias se observan en la Figura 6 [23].
24
Figura 6. Gráfica de energía sonora vs Tiempo de emisión de una vocal con respecto a la de una consonante. Tomado de [23].
Los tiempos de reverberación recomendados se basan en el RTmid, este parámetro se
define como la media aritmética correspondiente a las bandas de 500 Hz y 1000
Hz. Según el tipo de recinto se establece un tiempo de reverberación
recomendado, teniendo en cuenta que estos valores se dan para cada una de estas
salas ocupadas, estos se dan en la Tabla 1 [23].
Tabla 1. Recomendado según el uso de la sala. Tomado de [23].
Tipo de Sala , Sala Ocupada (En
Segundos)
Sala de conferencias 0,7 – 1,0
Cine 1,0 – 1,2
Sala polivalente 1,2 – 1,5
Teatro de ópera 1,2 – 1,5
Sala de conciertos (música de
cámara) 1,3 – 1,7
Sala de conciertos (música sinfónica) 1,8 – 2,0
Iglesia/catedral (órgano y canto coral) 2,0 – 3,0
Locutorio de radio 0,2 – 0,4
4.2.1.1. Inteligibilidad de la palabra
El grado de inteligibilidad de la palabra se mide en los puntos de audiencia de un
recinto y está definido como la capacidad que tiene un oyente de escuchar claramente
un mensaje hablado, varía dependiendo de los siguientes parámetros calculables [23]:
25
4.2.1.1.1. STI
El índice de transmisión de la palabra STI es un valor que varía entre 0 y 1, este
parámetro está directamente relacionado con la inteligibilidad de la palabra siendo
inteligibilidad nula y total respectivamente, existe una correlación entre el STI y él
%ALCons con un índice de valoración subjetiva como se muestra en la Tabla 2 [23].
4.2.1.1.2. Perdida Porcentual de Articulación de las Consonantes (%ALCONS)
Mediante pruebas subjetivas realizadas por el investigador holandés V.M.A Peutz,
las cuales se basaban en la detección de logatomos (palabra conformada por
consonante-vocal-consonante). Lo cual asociaba esto mediante una estadística de los
resultados obtenidos, que daba un porcentaje de pérdida, que se asociaba a la
percepción incorrecta de las consonantes [23].
Tabla 2. Correlación ente STI, %ALCONS e inteligibilidad de la palabra. Tomado de [23].
%ALCONS STI / RASTI Valoración Subjetiva
1,4% - 0% 0,88 – 1 Excelente
4,8% - 1,6% 0,66 – 0,86 Buena
11,4% - 5,3% 0,50 – 0,64 Aceptable
24,2% - 12% 0,36 – 0,49 Pobre
46,5% - 27% 0,24 – 0,34 Mala
4.2.1.2. Métodos para el cálculo del tiempo de reverberación
4.2.1.2.1. Calculo de Sabine
El tiempo de reverberación es planteado por primera vez por Wallace Clement
Sabine en 1890, el cual lo definió como el tiempo característico del sonido para
extinguirse en una sala. Esto debido a que se le asignó la tarea de corregir
problemas de inteligibilidad para la sala de conferencias Fogg Art de Harvard
College, ya que el sonido en esta sala se prolongaba por más de 5 segundos y una
persona de habla inglesa en este tiempo podría decir más de 15 silabas [24].
26
Teniendo en cuenta el problema presentado Sabine mide el tiempo de reverberación,
como el tiempo en el que los niveles de presión sonora descienden 60 dB con respecto
al valor inicial en el momento de radiación por parte de la fuente sonora. Con base
en esto y en varios procesos experimentales realizados en esta sala, Sabine define
la fórmula empírica para el cálculo del tiempo de reverberación como se observa en
el Ecuación 3. Esta fórmula se define bajo los supuestos de que el campo dentro de
un recinto es difuso, es decir la intensidad sonora tiene valores iguales para todos los
puntos en el recinto; existe una igual probabilidad de propagación del sonido en todas
las direcciones, una distribución homogénea de la absorción y un decaimiento
exponencial [25].
donde:
V: Volumen total del recinto[ ].
A: Área total de absorción en el recinto definido por la Ecuación 4 [ ].
C: Velocidad de propagación del sonido.[
].
∑
donde:
: Área de superficie i-esima en la habitación[ ].
: Coeficiente de absorción del elemento de la superficie i-esima
4.2.1.2.2 Formula de Norrys-Eyring
27
La fórmula para el cálculos del tiempo de reverberación planteada por Carl Eyring está
basada en las teorías atribuidas a R.F Norris en 1932, esta asume al igual que la de
Sabine supuestos tales como el campo dentro difuso dentro del recinto y distribución
homogénea de la absorción, contrario a la de Sabine esta es recomendada para salas
con alto coeficiente de absorción medio [24].
donde:
V: Volumen total del recinto [ ].
Coeficiente de absorción medio dado por la Ecuación 6
S: Suma del área de todas las superficies absorbentes del recinto[ ].
C: Velocidad de propagación del sonido. [
].
donde:
A: Área total de absorción en el recinto [ ].
S: Suma del área de todas las superficies del recinto[ ].
Para coeficientes de absorción medios menores a 0,2 la expresión por lo
tanto la formula se reduce a la Ecuación 7.
4.2.2. Claridad de la voz
Se define como la relación entre la energía sonora hasta los 50 milisegundos después
de la llegada del sonido directo y la que llega después de este tiempo a un punto como
se muestra en la Ecuación 8. Este valor se pondera de acuerdo al aporte dado por cada
28
banda de frecuencia a la inteligibilidad de la palabra, estos valores se dan para 500 Hz,
1000 Hz, 2000 Hz y 4000 Hz como se observa en la Ecuación 9, la claridad tiene
un límite menor recomendado de 2 dB para cada punto de una sala, teniendo en
cuenta que mientras más alto sea su valor será mucho más inteligible la palabra [23].
donde:
: Claridad de la voz
4.2.3. Definición
Se define como la relación entre la energía que llega al receptor los primeros 50
milisegundos después de la llegada del sonido directo y la energía total, este valor es
directamente proporcional a la inteligibilidad de la palabra, se recomiendan valores
mayores a 0,5 [23].
4.3. PARÁMETROS ACÚSTICOS ADECUADOS PARA RECINTOS PEDAGÓGICOS
Los parámetros acústicos poco favorables para la inteligibilidad de la palabra y la
comunicación oral, son de gran afección en el aprendizaje de las personas que se
encuentren dentro de un recinto. Niveles de ruido de fondo altos además de
tiempos de reverberación prolongados causan problemas, con mayor grado en niños
[3].
4.3.1. Ruido
Se define ruido como todo sonido molesto o no deseado, el cual puede provocar
desde simples molestias hasta efectos clínicos irreversibles o alteración psíquicas
severas, teniendo como efecto principal la pérdida de la audición. Para tener una
mejor caracterización del ruido y los posibles problemas que este puede causar en la
29
salud se definen físicamente diferentes tipos de ruido, dados por sus componentes
espectrales, dinámica temporal, amplitudes, fases relativas y duración [26].
Teniendo en cuenta la dinámica temporal del ruido se tiene la siguiente subdivisión:
Ruido constante: este tipo de ruido se presenta cuando el nivel de presión no
varía en su dinámica temporal más de 5dB. Como ejemplo se tiene el ruido de
motores eléctricos o el producido por el tráfico vehicular
Ruido de impacto: es considerado ruido de impacto a las grandes cantidades
de energía en periodos de tiempo muy cortos. Se dan ejemplos tales como los
disparos de armas y las explosiones
Ruido intermitente: se presenta cuando durante la dinámica temporal de
medición se observan grandes fluctuaciones aleatorias o intermitentes en los
niveles de intensidad. El paso de vehículos y aviones está enmarcado dentro
de este tipo de ruido.
4.3.1.1. Indicadores para la medición de ruido
Para la medición y cuantificación de los fenómenos de propagación del ruido, se
requiere de indicadores. Estos pueden abarcar periodos de tiempo determinados,
niveles mínimos, máximos o valores que dan niveles instantáneos. Además de los
indicadores también se aplican diferentes tipos de ponderación ya sea para su
cuantificación como las curvas de ponderación frecuencial, que al ser usadas
aplican filtros como son la ponderación A, la cual se acerca a la respuesta en
frecuencia del oído humano cuando soporta niveles de presión sonora menores a 55 dB,
las cuales se aplican a los instrumentos de medición y establecen la ponderación
temporal de estos a los niveles de presión sonora [26]. Para la cuantificación de ruido
existen varios indicadores importantes, tales como:
Nivel instantáneo: nivel de presión sonora medido en un instante determinado de
tiempo, está dado por la Ecuación 10.
30
donde:
: Presión sonora de referencia para el medio de propagación
: Presión sonora en un instante de tiempo
Nivel de presión equivalente: es definido como el nivel de presión sonora
promediado para toda la medición, cuantifica la energía sonora en un determinado
lapso de tiempo.
Nivel máximo ( ): se le denomina así, al nivel de presión sonora máximo
obtenido durante el periodo de medición.
Nivel mínimo ( ): nivel de presión sonora mínimo obtenido durante el periodo
de medición
Percentiles ( , ): los percentiles según sea su índice cuantifican el
nivel sonoro superado durante un tiempo de la medición, por ejemplo es el
nivel de presión sonora superado durante el 50% de la medición.
4.3.2. Estándares y Normativas Internacionales
La Asociación americana del habla, el lenguaje y la audición (ASHA por sus siglas en
inglés), la Sociedad Americana de Ingenieros de calefacción, Refrigeración y Aire
Acondicionado (ASHARE por sus siglas en inglés) y las Organización Mundial de la
Salud (OMS), han realizado múltiples recomendaciones y estándares con respecto a
los parámetros para la construcción de recintos de uso pedagógico como se observa
en la Tabla 3. También son de gran utilidad las curvas NC (Noise Criteria) las cuales
como se observa en la Figura 7 y la Tabla 4 presentan distintos criterios para los
niveles de ruido en recintos de diferente índole [3, 27]
Tabla 3. Recomendaciones internacionales para niveles de ruido y tiempo de reverberación en aulas de clase. Tomado de [3]
Criterio Lugar Nivel de Ruido Tiempo de reverberación
OMS Aulas de clase 35 dB 0.6
ANSI S12.60 Aulas de clase con volumen
menor a 283m3
35 dB , 1 h 0.6
31
Criterio Lugar Nivel de Ruido Tiempo de reverberación
Aulas de clase con volumen
mayor a 283m3 y menor a
566m3
35 dB , 1 h 0.7
Aulas de clase con volumen
mayor a 566m3
40 dB , 1 h _
Building bulletin 93 Aulas de escuela primara 35 dB , 30 min < 0.6
Aulas de escuela secundaria 35 dB , 30 min < 0.8
Grande con capacidad mayor a
50 personas (sala de
conferencias)
30 dB , 30 min < 1
Aulas de clase para personas
con discapacidad
30 dB , 30 min < 0.4
ASHA(1995) Aulas de clase para personas
con discapacidad auditiva
30 – 35 dB (A)
SNR → 15 dB
< 0.4
BATOD (2001) Aulas de clase para personas
con discapacidad auditiva
< 35 dB (A)
SNR → 20 dB para 125 Hz –
750 Hz
SNR → 15 dB para 750 Hz and
4 KHz
< 0.4 (125 Hz – 4 KHz)
Figura 7. Curvas NC (Noise Criteria). Tomado de [28].
Tabla 4. Curva NC recomendada según el uso que se le dé a cada recinto. Tomado de [28]
Tipo de recinto Curva NC recomendada
Salas de conciertos y 15-25
32
Tipo de recinto Curva NC recomendada
teatros
Hoteles (Habitaciones) 20-30
Salas de clases 20-30
Oficinas 30-35
Restaurantes 35-40
Cafeterías 40-45
Talleres (maquina ligera) 45-55
Talleres (maquina pesada) 50-65
El tiempo de reverberación se especifica entre 0.4 y 0.8 segundos en las bandas de 500
Hz, 1 kHz y 2 kHz o para el . Siendo este un tiempo de reverberación para salones
de clase desocupados, es decir sin tener en cuenta la absorción dada por el público o
personas que ocupen el recinto.
4.4. CONCEPTOS ESTADÍSTICOS
4.4.1 Conceptos Básicos
4.4.1.1 Muestra
Se define muestra como un subgrupo de la población, el cual es escogido en un
experimento muchas veces por razones económicas, de tiempo o recursos. El muestreo
puede ser de tipo probabilístico o no probabilístico. El muestreo probabilístico tiene
como característica principal, que todos los elementos de la población de estudio tienen
iguales posibilidades de ser escogidos, contrario al no probabilístico donde la
escogencia de los componentes depende de las características de la investigación o del
investigador [29]. Las muestras con un número mayor a 30 elementos se consideran
grandes [30].
33
4.4.2 Pruebas Estadísticas no Paramétricas
Las pruebas estadísticas no paramétricas, no se basan en supuestos de que las
muestras poblacionales de los estudios pertenecen a alguna distribución paramétrica en
particular. Es decir se asumen que los procedimientos no paramétricos son de
distribución libre. Los procedimientos de distribución libre, no obligan a que todos los
datos necesarios para la realización de un análisis sean de carácter cuantitativo, pero
estos pueden ser de tipo categórico, siendo esta una de las ventajas principales de los
métodos de estadística no paramétricas. Cuando las distribuciones de la población no
están cerca de la normal, los métodos no paramétricos son la mejor opción para un
análisis [31].
Los métodos estadísticos no paramétricos tienen varias características principales tales
como: la medición son medidas en escalas categóricas y el punto básico es el
ordenamiento por rangos o frecuencias de los datos [31].
4.4.2.1 Prueba De Kruskal Wallis
La prueba no paramétrica de Kruskal Wallis se usa cuando los datos no siguen una
distribución normal o tienen varianzas distintas. Se plantea en sustitución del ANOVA
paramétrico. Esta variables tiene como requisito que las muestras sean independientes
y al azar y que las variables cuantitativas los cumplan los requisitos de normalidad o
homogeneidad, o por otra parte que sea una variable semi cuantitativa. [32]
La prueba de Kruskal Wallis se basa en la comparación de medianas, para contrastar la
hipótesis nula de que no existen diferencias significativas entre las medianas de
diferentes grupos, se basa en el cálculo del estadístico H, el cual está definido por la
Ecuación 12 [32].
∑
donde:
K: número de grupos. N: número total de datos.
34
: Número total de datos en el grupo i.
Por otra parte la prueba de Kruskal Wallis en caso de existir datos ligados, es decir, dos
o más con el mismo rango, aplica un factor de corrección por lo cual se usa el
estadístico mostrado en la Ecuación 13 en vez de [32].
donde:
C: Factor de corrección que se aplica, dado por la Ecuación 14.
∑
donde:
: numero de rangos ligados en cada grupo
M: número de rangos.
35
5. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
El enfoque de la investigación es empírico analítico, el nivel explicativo de tipo
transeccional. Se aplicó un diseño experimental de tipo factorial 2x2 con cuatro
grupos independientes. Las variables independientes a manipular fueron el tiempo de
reverberación y el nivel de ruido de fondo, valorándolas a propósito en dos
categorías respectivamente: largo - corto y alto - bajo. Las variables dependientes que
se midieron fueron el rendimiento en tareas cognitivas de atención, memoria y función
ejecutiva, medidas en un solo momento.
Para evitar confusión que reste validez interna al experimento por la influencia de
posibles variables extrañas, se consideró lo siguiente:
Los participantes de cada grupo fueron asignados al azar de modo que se
equilibraran las diferencias individuales que poseían. Es decir mediante un
método de asignación aleatoria a estos.
El experimento se llevó a cabo en el Estudio A de La Universidad de San
Buenaventura, en el cual los niveles de ruido de fondo eran muy bajos como
se observa en el informe de medición de ruido fondo descrito en el anexo C.
Este espacio permitió controlar la influencia de las condiciones acústicas del
lugar del experimento sobre los resultados de las pruebas cognitivas, dado que
posee un nivel de ruido de fondo bajo y un tiempo de reverberación corto
(Especificado en la medición de tiempo de reverberación descrita en el Anexo
C).
Las auralizaciones para todos los grupos se reprodujeron con el mismo
sistema de reproducción binaural OPSODIS, teniendo en cuenta que el nivel de
estas medido en el punto del receptor fuera de 65 dBA y los niveles de ruido según
lo especificado en la sección 6 de este documento.
Con el fin de controlar la influencia de variables ambientales sobre las
organísmicas en los resultados del experimento, se mantuvieron constantes en
los cuatro grupos: la hora de evaluación, la iluminación del recinto, utilización
36
del mismo laboratorio de sonido, el nivel de educación de los participantes, el
sexo y la edad.
Se balancearon los grupos, asignando igual número de participantes por sexo y
mismos instrumentos de evaluación cognitiva.
Las variables dependientes de atención, memoria y función ejecutiva fueron
medidas utilizando instrumentos validados en la población objeto.
5.1. MUESTRA
Para el estudio piloto se evaluaron 24 estudiantes universitarios, 6 por cada grupo. Estos
fueron seleccionados mediante un muestreo probabilístico teniendo en cuenta los
siguientes criterios de Inclusión evaluados a partir de un cuestionario de tamizaje:
Estudiantes universitarios mayores de edad
Sin diagnósticos previos de trastornos mentales.
Sin consumo de sustancias psicoactivas.
Sin consumo de medicamentos que pudieran afectar el rendimiento cognitivo.
Por otra parte, para el estudio final se escogió una muestra representativa de 60
personas, asignando 15 personas a cada grupo, esto también teniendo en cuenta el
cuestionario de tamizaje mencionado. El estudio se planteá de manera general como se
observa en la Figura 8.
Figura 8. Diagrama general de la metodología del proyecto de investigación
Primera Fase: Diseño
•Modelamiento acústico de las aulas de clase •Medición de condiciones
acústicas actuales •Acondicionamiento
acústico hipotético •Selección de instrumentos
psicológicos •Diseño de protocolo de
pruebas
Segunda Fase: Realización del estudio piloto
•Aplicación de protocolo de pruebas a 24 personas
•Análisis estadístico y explicativo
•Aplicación de posibles correcciones
Tercera Fase: Realización del estudio final
•Aplicación de protocolo final de pruebas a 60 personas
•Análisis estadístico de pruebas finales
37
6. SIMULACIÓN DE AULAS DE CLASE
La simulación de las aulas de clase se realizó mediante auralizaciones, para esta se
escogió el Mini Auditorio 2 de la Universidad de San Buenaventura. Esto debido a que
se tenía una previa modelación acústica para esta [6]. Luego se planteó un
acondicionamiento hipotético para este recinto, esto con el fin de llegar a el valor
deseado para el tiempo de reverberación según la condición, acondicionamiento que
había sido planteado y usado en varios procesos de experimentación [ 4 , 5 ] .
Todos estos productos del semillero de investigación en modelación numérica de
fenómenos de propagación acústica de la Universidad de San Buenaventura, el cual es
liderado por el MSc Luis Alberto Tafur. Además a estas auralizaciones se les
adiciono unas grabaciones de ruido de fondo a 35dBA y 50 dBA mediante
reproducción en paralelo. A continuación se explicara de manera detallada las
condiciones de tiempo de reverberación y ruido de fondo de las aulas de clase
simuladas, el proceso de creación de las auralizaciones y las variables consideradas
para simular los niveles de ruido de fondo.
Aula de clase A (Nivel de Ruido de Fondo Bajo – Tiempo de reverberación
corto): Esta condición consta de un tiempo de reverberación de 0.8 segundos y
un nivel de ruido de fondo de 35 dB(A). Esta aula de clases se planteó bajo las
condiciones óptimas recomendadas según la mayoría de estándares y
recomendaciones internacionales [3, 33].
Aula de clase B (Nivel de Ruido de Fondo Bajo – Tiempo de Reverberación
Largo): Esta aula de clases se diseñó con un tiempo de reverberación de 2,6
segundos y un nivel de ruido de fondo de 35 dB(A). Estando de esta manera
el tiempo de reverberación muy por encima de los estándares internacionales
para aulas de clase [3].
Aula de clase C (Nivel de Ruido de Fondo Alto – Tiempo de Reverberación
Corto): El aula de clases C se planteó con 0,8 segundos como condición para
el tiempo de reverberación y 50 dBA para el nivel de ruido de fondo. Estando el
38
nivel de ruido de fondo muy por encima de los estándares internacionales
[33].
Aula de clase D (Nivel de Ruido de Fondo Alto – Tiempo de Reverberación
Largo): Con base en las condiciones simuladas en el experimento, esta es
considerada la condición menos adecuada según los estándares
internacionales. Esto debido a que el nivel de ruido de fondo de 50 dBA y el
tiempo de reverberación de 2,6 segundos, están muy por encima de lo
recomendado por las normas y estándares internacionales [3, 33].
Estas condiciones se simulaban mediante la reproducción paralela de unas pruebas
psicologicas auralizadas, mencionadas en el apartado 6.1 y unas grabaciones de
ruido de fondo que se mencionan en el apartado 6.2. Teniendo así la simulación de
tiempo de reverberación y nivel de ruido de fondo.
6.1 MODELAMIENTO ACÚSTICO Y AURALIZACIONES DE RECINTOS SIMULADOS
Inicialmente se había realizado un trabajo previo de modelamiento acústico del Mini
Auditorio 2 de la Universidad de San Buenaventura, para el que se escogió esta aula
de clases. Después se procedió a realizar una medición de las condiciones acústicas
de este recinto, esto con el fin de compararlas con las normas y estándares
internacionales. Desde el semillero de modelación numérica de propagación acústica
se planteó el siguiente proceso experimental para varias aulas de clase (Entre las
que se encuentra el Mini Auditorio 2), a continuación se explica de manera general el
proceso de modelación del Mini Auditorio 2 en sus condiciones actuales y con un
acondicionamiento acústico hipotético.
El mensaje “anecoico” que se auralizó fue el protocolo de las pruebas psicológicas, el
cual se planteó de acuerdo a las instrucciones estipuladas por los autores de los
instrumentos de medición de memoria, atención y función ejecutiva dados en el numeral
7 de este documento. Estos mensajes tuvieron algunas modificaciones que son
explicadas en el apartado de pruebas piloto de este documento. La grabación de las
instrucciones de las pruebas psicológicas, se realizó en el estudio A de la Universidad de
San Buenaventura, debido a que el de este es de 0,2 segundos y el nivel de ruido
39
de fondo . La fuente generadora fue una voz masculina leyendo todas
las instrucciones de las pruebas.
6.1.1. Condiciones actuales
El Mini Auditorio 2 como se observa en sus condiciones actuales en la Figura 9 se
auralizó mediante la medición y caracterización de los parámetros acústicos. La
medición de tiempo de reverberación se hizo con base en la ISO 3382-2, con una
precisión de ingeniería, teniendo tres posiciones de micrófono y dos posiciones de
fuente, teniendo así 6 combinaciones independientes de fuente-micrófono, siendo este el
mínimo estipulado por este método [34]. La medición arrojó los resultados observados
en los anexo F, teniendo un de 2,6 segundos.
Figura 9. Imagen del Mini Auditorio 2 en sus condiciones actuales.
La medición del nivel de ruido de fondo para el aula de clase se hizo según el estándar
ISO 1996 estipulado para la evaluación del ruido ambiental. Norma que dicta que, si se
espera la presencia de eventos sonoros simples repetitivos como el paso de vehículos o
40
de personas, lo que supondría un ruido de carácter temporal continúo. La evaluación de
los niveles de ruido se debería hacer mediante el nivel de presión sonora equivalente
( , calculando este para la exposición sonora a cada evento simple. Pero, debido a la
complejidad de evaluar cada evento de manera separada, se procedió a medir
directamente el por bandas de octava con un sonómetro tipo 1, en tres posiciones en
el recinto durante 10 minutos. Tomando el nivel de ruido de fondo como el promedio
energético resultante de las 3 mediciones, el informe detallado de esta medición se
encuentra en los anexo E, arrojando un con el aire acondicionado y los
ventiladores prendidos, por otra cuando estos equipos electrónicos se apagaban el
[34].
Para la realización de las auralizaciones, se tomó el campo acústico de Mini
auditorio 2, sin muebles u otros elementos aparte de la geometría propia del
recinto. El tiempo de reverberación se manipuló de acuerdo a dos condiciones, la
primera condición fue tiempo de reverberación largo, establecida a partir de la
combinación de un modelo de acústica geométrica con un modelo en elementos
finitos, con el fin de buscar mayor realismo en el rango de frecuencias bajas. La
segunda condición fue tiempo de reverberación corto, dada sólo por el mismo modelo
de acústica geométrica (sin elementos finitos), adicionándole elementos absorbentes
representativos de una propuesta de diseño acústico para disminuir el tiempo de
reverberación en el aula [4].En la Figura 10 se observa una vista en 3D del
acondicionamiento acústico planteado, extraída del software de simulación acústica Catt-
Acoustic.
6.1.2. Acondicionamiento acústico hipotético
Luego de realizadas las respectivas mediciones de las condiciones acústicas del aula de
clase, se plantearon los valores deseados para el tiempo de reverberación y el nivel de
ruido de fondo. De esta manera, se planteó un , teniendo como
valor deseado 1 segundo para las bandas de 125 Hz y 250 Hz y 0,8 segundos para las
otras bandas. Mediante la Ecuación de Sabine (3) y (4) y los resultados de las
mediciones mencionadas, se calculó el coeficiente de absorción promedio del aula con
41
las condiciones actuales, teniendo en cuenta los materiales mostrado en el Anexo G, y el
coeficiente necesario para llegar a los valores deseados. De esta manera, se tomaron
los coeficientes de absorción de los materiales acústicos que se deseaban añadir, para
así calcular el que debía añadirse y realizar la propuesta hipotética de
acondicionamiento acústico [34].
Figura 10. Modelo de acondicionamiento acústico propuesto para el Mini Auditorio 2. Tomado de [4].
6.2. SIMULACIÓN DE RUIDO DE FONDO
La variable ruido de fondo se manipulo mediante la adición de una grabación
realizada con la cabeza binaural 01dBCortex Mk2b, en el Mini Auditorio 2. Para la
simulación del ruido fue necesario realizar modificaciones después del estudio piloto,
42
esto debido a variaciones mayores a 4 dB. Este fue el paso siguiente a la aplicación de
la segunda fase de este proyecto.
Los niveles de ruido de fondo se plantearon en dos criterios, siendo alto un nivel de
y bajo un . El criterio mas optimo para aulas de clase seria
el de 35 dBA esto debido a lo estipulado según muchas normas y estándares
internacionales. El es considerado como un criterio menos favorable
debido a que supera 15 dBA al nivel bajo, además de no ajustarse a ningún estándar
internacional [3].
.
43
7. SELECCIÓN DE INSTRUMENTOS PSICOLÓGICOS PARA EVALUAR PROCESOS
COGNITIVOS
Los instrumentos psicológicos utilizados, fueron seleccionados a partir de los
siguientes criterios:
La duración de las pruebas: Para garantizar que el estudio fuera transeccional,
se seleccionaron instrumentos de corta durabilidad en la aplicación, que
aseguraran la medición de las variables en un solo momento, y que su duración
no produjeran efectos que perjudicaran la medición de las variables como
aparición de fatiga, desgaste o aburrimiento.
Medición de las variables dependientes y sus componentes: Se seleccionaron
instrumentos que posibilitaran la evaluación y medición de componentes en
Atención, Memoria y Función Ejecutiva, como tiempo de respuesta, evocación
a largo y corto plazo, repetición progresiva y regresiva, comprensión, entre
otros.
Validez de las pruebas en la población estudio: Se buscó que los instrumentos
utilizados contaran con baremos en la población colombiana, para asegurar la
validez estos en la población evaluada, en donde los instrumentos utilizados
realmente evaluaran las variables deseadas. Los baremos son medidas que se
utilizan para comparar al evaluado con un grupo normativo, en este caso la
población a la que pertenece.
Teniendo en cuenta los criterios mencionados, los instrumentos psicológicos
seleccionados se describen a continuación.
7.1. TMT (TRAIL MAKING TEST)
El TMT fue originariamente construido por Partington & Leiter en 1949 [35]. Posterior a
ello se integró a la Batería Neuropsicológica de Halsted Reitan [36]. Fue diseñado con
el fin de evaluar atención sostenida, velocidad en la búsqueda visual, flexibilidad
mental y función motora, algunos autores consideran que la prueba evalúa
principalmente búsqueda visual rápida y secuenciación viso espacial. La prueba consta
44
de dos partes denominadas partes A y B, en cada una el participante debe localizar
elementos y seguir secuencias.
Para la aplicación del instrumento, el evaluador le explica al participante la tarea a
realizar, la cual consiste en unir de manera secuencial los números que encuentra en la
hoja en el menor tiempo posible, siguiendo tres indicaciones principales: podrá utilizar
líneas rectas, no deberá levantar el lápiz y no podrá atravesar o sobrepasar los
círculos en ningún momento.
La parte A está compuesta por números encerrados en círculos, que van desde el 1
hasta el 25; la parte B la componen números del 1 al 8 y letras de la A a la G, allí la
tarea del participante es trazar líneas rectas desde el numero hasta la letra, de manera
secuencial hasta finalizar el ejercicio (1-A, 2-B, etc.). Se califica cada parte de manera
independiente y teniéndose en cuenta el tiempo en segundos que toma el participante
en completarlas, las comisiones, omisiones y aciertos, en donde se le concede un punto
por cada acierto [37, 38].
Esta prueba tiene los siguientes componentes para su calificación:
Tiempo del TMT A (TMT A Tiempo).
Puntaje total del TMT A (TMT A Total).
Numero de comisiones del TMT A (TMT A Comisiones).
Numero de omisiones del TMT A (TMT A Omisiones).
Numero de errores del TMT A (TMT A Errores).
Tiempo del TMT B (TMT B Tiempo).
Puntaje total del TMT B (TMT B Total).
Numero de comisiones del TMT B (TMT B Comisiones).
Numero de omisiones del TMT B (TMT B Omisiones).
Numero de errores del TMT B (TMT B Errores).
7.2. TEST DE EJECUCIÓN CONTINUA (CPT)
El Conners‟ Performance Test (CPT), traducido al español como Prueba de Ejecución
Continua, es una prueba estandarizada desarrollada por Conners en 1995, que
45
permite analizar la atención sostenida del evaluado en tareas que requieren de
trabajo continuo [39].
Se diseñó con el fin de evaluar atención sostenida, rastreo visual y activación de
respuestas rápidas. El test de cancelación de la “A” consta de dos partes, una
auditiva y otra visual; ambas están compuestas por una matriz de letras con 20
columnas y 8 filas, con un total de 160 letras de las cuales 16 son la letra “A”. La tarea
principal en la primera parte del test es que el participante de un golpe en la mesa cada
vez que escuche la letra A; en la segunda parte el participante debe tachar esta letra
en el menor tiempo posible [36].
Para el presente ejercicio investigativo, se hará uso de la validación con población
colombiana y versión en español realizada por Ardila, Rosselli y Puente en 1994. En la
calificación se tiene en cuenta el tiempo en segundos, las omisiones, comisiones y
aciertos [40].
Esta prueba tiene los siguientes componentes para su calificación:
Ejecución continúa auditiva aciertos (ECA Aciertos).
Ejecución continúa auditiva comisiones (ECA Comisiones).
Ejecución continúa auditiva omisiones (ECA Omisiones).
Tiempo de ejecución continúa visual (ECV Tiempo en Segundos).
Ejecución continúa visual aciertos (ECV Aciertos).
Ejecución continúa visual comisiones (ECV Comisiones).
Ejecución continúa visual omisiones (ECV Omisiones).
7.3. ESCALA DE MEMORIA DE WECHSLER - III
La escala de memoria de Wechsler (WMS-III), aparece como resultado de diez años
de investigación, contó con una muestra estratificada representativa de la población
general, en donde se incluyeron 1.250 personas en edades entre 16 y 89. Por
consiguiente, la WSM – III es una de las pruebas que cuenta con la más grande base
de datos estandarizada y representativa, que se tiene para la evaluación de la memoria
[41].
46
Fue diseñada con el fin de obtener y evaluación rápida y práctica de la memoria; en
1997 se publicó la tercera versión, que reúne cambios significativos en relación a las
dos versiones anteriores existentes. La WMS – III, incluye subpruebas y
puntuaciones compuestas, que tienen como objetivo la medición de las funciones de
memoria y atención, mediante el uso de estímulos visuales y auditivos [41].
Si bien, la presente escala está compuesta por nueve índices principales, para el
presente ejercicio investigativo, no se harán uso de cinco de ellos, puesto que no
evalúan las variables de interés seleccionadas (Información y Orientación Personal
Memoria Visual – Memoria Asociativa Visual – Reproducción Visual I y II – Volumen de
la Memoria Visual). Los índices que se tendrán en cuenta son:
Control Mental: El participante debe contar en regresión del 20 al 1, decir las
letras del abecedario y sumar 3 a partir del 1 hasta el 40. Evalúa lenguaje
automático.
Memoria Lógica: Evalúa la evocación inmediata de dos historias que serán
escuchadas por el participante.
Retención de dígitos: Se evalúa la evocación inmediata de dígitos en progresión
y regresión, luego de haberlos escuchado.
Pares Asociados: Evalúa memoria inmediata de pares de palabras asociados
de palabras, el participante tendrá tres oportunidades para decirlas
correctamente.
Para el presente ejercicio investigativo, se hará uso de la WMS – III adaptada al
español por Breslow, Cóccix, & Belkin en 1980. La Wechsler – III, arroja dos
puntuaciones globales de la memoria un índice de Memoria inmediata y otro índice
general de la memoria. Cada subprueba tiene un puntaje independiente que posibilita el
uso de estas para el análisis de manera individual [42].
Esta prueba tiene los siguientes componentes para su calificación:
Tiempo de conteo regresivo del 20 al 1 (EW Tiempo Regresivo 20-1).
Errores del conteo regresivo del 20 al 1 (EW Errores Regresivo 20-1).
47
Puntos del conteo regresivo del 20 al 1 (EW Puntos Regresivo 20-1).
Tiempo del abecedario (EW Tiempo Abecedario).
Errores del abecedario (EW Errores Abecedario).
Puntos del abecedario (EW Puntos Abecedario).
Tiempo de conteo del 1 al 40 (EW Tiempo Conteo 1-40).
Errores de conteo del 1 al 40 (EW Errores Conteo 1-40).
Puntos de conteo del 1 al 40 (EW Puntos Conteo 1-40).
Puntaje total de la escala de memoria (EW Total Control Mental).
7.4. CURVA DE MEMORIA VERBAL
Es una de las pruebas de memoria más utilizadas, ha sido descripta por Lezak en
1995, Spreen y Strauss en 1999 y Ardila y Rosselli en 1992. En esta prueba, se le
presenta al participante por medio de un estímulo auditivito un listado de 10
palabras, debe repetir las palabras escuchadas en el mismo orden presentadas, para
el logro del objetivo final que sería el logro de la evocación de las palabras como se
indica, el participante cuenta con diez oportunidades. Posterior a ello, se miden dos
momentos diferentes en la evocación de las palabras a los tres y a los veinte minutos
[40].
Se puntúa el volumen inicial (primera evocación), volumen máximo (cuál fue el
número mayor de palabras que el sujeto logra evocar), numero de ensayos, la
forma de la curva y la evocación diferida (a los tres y a los veinte minutos) [40].
Esta prueba tiene los siguientes componentes para su calificación:
Volumen inicial de la curva de memoria (CM Volumen Inicial).
Volumen máximo de la curva de memoria (CM Volumen Máximo).
Tipo de curva según respuestas (CM Tipo de Curva).
Índice Organizacional de prueba del evaluado (CM Índice Organizacional).
Numero de ensayos en la curva de memoria (CM Número de Ensayos).
Respuesta dada a los 3 minutos (CM Diferida 3 Min).
Respuesta dada a los 20 minutos (CM Diferida 20 Min).
48
7.5. EL INVENTARIO DE ANSIEDAD RASGO-ESTADO (IDARE)
El inventario de Ansiedad Rasgo- Estado es la adaptación al español del Test
(STAIC) creado por Spielberger en 1973 y cols en 1982 en California y adaptada al
español por Seisdedos en 1989 [43].
El IDARE, está compuesto por dos escalas independientes, una para evaluar
ansiedad rasgo, en donde se busca identificar si hay patrón de conducta ansiosa en
los sujetos a largo plazo, en su vida cotidiana; y otra que evalúa ansiedad estado,
en el que se busca evaluar la ansiedad del sujeto en un momento determinado [43].
Para el presente estudio, se eligió la escala de ansiedad rasgo compuesta por 20 items
a través de los cuales se pretende evaluar el nivel de ansiedad del participante en un
momento determinado, identificar la presencia de ansiedad al finalizar la aplicación de
los cuestionarios de Atención, Memoria y Función ejecutiva [43].
49
8. PRUEBAS PILOTO
Se llevó a cabo un estudio piloto con el fin de dar solidez a la propuesta metodológica de
una investigación de tipo experimento puro que analice con mayor validez interna el
impacto del ruido y el tiempo de reverberación en las aulas sobre rendimiento cognitivo.
A continuación se describe el diseño, características de la muestra, procedimiento y
resultados de dicho estudio. Con base en este informe se construirá el soporte
metodológico para la realización de las pruebas finales.
8.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO
En la realización del estudio piloto se evaluaron 24 estudiantes universitarios con el fin
de identificar la claridad de las instrucciones que se les daban, pertinencia de los
instrumentos utilizados, lógica y conveniencia del procedimiento realizado durante el
experimento y finalmente identificar el comportamiento, correlación e influencia entre las
variables.
En primer lugar, se redactó un protocolo del experimento, que se basó en las
instrucciones ya establecidas por los autores de los cuestionarios elegidos. El protocolo
incluyó las instrucciones que se debían dar al evaluado, en el que se buscó establecer
unas indicaciones fijas, para que todos los participantes recibieran las mismas
instrucciones y así evitar sesgos/confusiones. Establecido el protocolo, se evaluaron 12
personas, para identificar en qué medida las instrucciones eran claras, comprobar
pertinencia de los instrumentos e identificar si finalmente era necesario modificar, quitar
o agregar otros elementos.
Durante la evaluación se encontró que si bien los instrumentos evaluaban lo esperado,
las variables que se deseaban medir (atención, memoria y función ejecutiva) podían
verse interferidas por otros factores los cuales deberían estar claramente definidos y/o
controlados antes de iniciar el experimento, y así discriminar los factores relacionados
con los criterios de exclusión y evitar realizar conclusiones erróneas, en esta medida se
identificó la necesidad de ampliar el cuestionario inicial, para poder identificar a través de
este el estado actual de las personas, en relación a existencia de psicopatología,
50
presencia de factores emocionales, físicos y/o ambientales que interfieren en el
rendimiento, exposición prolongada a entornos ruidosos, entre otros.
Por otro lado, se encontró que además del cuestionario inicial, se debía modificar el
orden de la presentación de los instrumentos, debido a que los participantes
presentaban ansiedad al realizar el primer cuestionario (Curva de Memoria Verbal) lo
que podría interferir en el rendimiento y desarrollo de las siguientes pruebas; por ende se
consideró pertinente definir el cuestionario de Ejecución Continua Visual y Auditiva como
el primer instrumento a presentar, para posibilitar la adEcuación del sujeto al espacio,
seguidamente presentar la Curva de Memoria Verbal, y los demás instrumentos
continuar presentándose en el mismo orden.
Además de lo expresado anteriormente, la primera fase de pilotaje permitió identificar
varios problemas en el procedimiento concernientes a las variables independientes del
estudio, siendo estas el tiempo de reverberación y el nivel de ruido de fondo. Entre las
principales dificultades que se encontraron está el no reconocimiento de algunos
vocablos de palabras por parte de los participantes, debido a que existían diferencias por
dicción de nivel en vocales y consonantes para una misma palabra, ocasionando el
solapamiento de estos componentes, y un enmascaramiento de las consonantes por su
poca energía sonora, causando finalmente inteligibilidad casi nula para estas palabras.
Teniendo en cuenta que esto es un problema del rango dinámico de la grabación original
o libre de reverberación y no de la auralización como tal, se consideró necesario
modificar los archivos de audio “anecoicos” desde el software de grabación Protools,
mediante la realización de automatizaciones logrando una normalización de niveles, para
que al realizar la auralización, la perdida de inteligibilidad fuera proporcional para todas
las palabras. Finalmente, para comprobar que las modificaciones realizadas
contribuyeran con la evaluación de las variables, se invitó 10 voluntarios a quienes solo
se les presentó las palabras modificadas para comprobar la inteligibilidad de estas.
Por otro lado, se observaron cambios en la dinámica temporal mayores 4 dB(A) para las
grabaciones de ruido de fondo, lo que afectaba e interfería en la realización de algunas
pruebas específicas, ocasionando un sesgo que no se podía controlar durante el
51
desarrollo de la prueba, por ende se eliminaron los cambios de nivel y las fuentes de
ruido con contenido tonal no comunes en un aula de clases, como aviones, para generar
un ruido de carácter temporal continuo durante la realización del experimento.
Finalmente, durante la segunda parte del pilotaje, en donde se evaluaron las 12
personas restantes, se encontró que las modificaciones anteriormente mencionadas
tuvieron efectos positivos en la realización del experimento, en donde se identificaron
mejoras en la evaluación de la influencia de las variables independientes sobre las
dependientes, pero luego de lo observado en esta fase se consideró pertinente adicionar
un instrumento más que permitiera identificar la ansiedad presente en los participantes
ya sea por el desarrollo del experimento o por factores externos, así pues, que se
adicionó el cuestionario IDARE, para la realización del experimento final.
8.2. RESULTADOS
8.2.1. Análisis Previo del Impacto de ruido y tiempo de reverberación en la
atención
Con el estadístico de prueba de Kruskal Wallis se hallaron diferencias en los grupos en
relación con la atención. Se identifican cifras significativas en dos componentes de la
prueba Ejecución Continua Auditiva simbolizada en la Figura 11 como ECA aciertos y
ECA omisiones en los que se encontró una significación asintótica de 0,01 y siendo esta
menor a 0,05 lleva a negar la hipótesis nula e indica existencia de relación
estadísticamente significativa entre la variable dependiente (atención) específicamente
en los dos componente ya mencionados y las variables independientes que no se debe
al azar. Mientras que el estadístico de prueba de Wallis permitió identificar el impacto, la
prueba de efectos inter sujetos posibilitó la identificación del tamaño del impacto a través
del valor que arrojó de eta parcial cuadrado 0,515 (mayor a 0,5), lo que refiere a gran
tamaño del impacto en ejecución continua auditiva (ECA) omisiones.
52
Figura 11. Significación Asintótica para cada una de los componentes de los instrumentos que evalúan atención.
Ahora bien, la comparación del rango promedio de las cuatro condiciones (A, B, C y D)
expuestas en el capitulo 6 del documento, permitió identificar en que grupos había
diferencias significativas específicamente en los dos componentes mencionados
(aciertos y omisiones). Y se encontró que los participantes que tuvieron mayor número
de aciertos fueron los pertenecientes al grupo C con un rango promedio de 16,17 y
quienes tuvieron menos aciertos fueron los participantes del grupo B con un rango
promedio de 5,17 lo que refiera posiblemente a un mayor impacto de la reverberación en
los resultados. Así mismo, se encuentra en estos dos grupos diferencias significativas en
relación a las omisiones, en donde el rango promedio de B es de 19,83 y el de C de
8,83, lo que muestra mayor número de omisiones en el grupo que presenta tiempo de
reverberación largo (Ver Figura 12).
Figura 12. Rango Promedio de los componentes aciertos y omisiones de la prueba de Ejecución Continua Auditiva.
0,01 0,01 0,082 0,091 0,212 0,381 0,392 0,404 0,404 0,423
0,651 0,759 0,778 0,816 1 1
00,20,40,60,8
11,2
Sig. Asintótica de Variable Atención
14,33
5,17
16,17 14,33
10,67
19,83
8,83 10,67
0
5
10
15
20
25
Condición A Condición B Condición C Condición D
ECA
Aciertos
Omisiones
53
En la Curva de Memoria Verbal, si bien no se encuentra una significación asintótica
relevante, se identifica específicamente en el componente CM Volumen Inicial, que
concierne a la cantidad de palabras que el sujeto logra evocar en el primer intento,
diferencias significativas en el Grupo D con un rango promedio de 8,67 como se observa
en la Figura 13, que posiblemente refiera a efectos de la reverberación que combinadas
con la condición de Ruido Alto, lleva a que se pierda porcentualmente la articulación de
las consonantes y afecte la inteligibilidad de la palabra, hipótesis que tendrá que
comprobarse con la realización futura del experimento.
Figura 13 . Rango Promedio del componente CM: Volumen Inicial de la prueba Curva de Memoria Verbal.
8.2.2. Análisis Previo del Impacto de ruido y tiempo de reverberación en la
memoria
Se identificó a través del estadístico de prueba de Kruskal Wallis una significación
asintótica de 0,003 en la Curva de Memoria Verbal específicamente en el componente
CM tipo de Curva, ese componente refiere a la forma en cómo los participantes fueron
evocando las palabras (si fueron aumentando progresivamente el número de palabras
evocadas- ascendente, disminuyendo- descendente, o variando- fluctuante). La
significación de CM tipo Curva es menor a 0,05 lo que indica presencia de diferencias
esperadas entre los grupos que no se debe al azar y lleva a negar la H0 e indica
existencia de relación estadísticamente significativa entre la variable dependiente
(memoria) específicamente en el tipo de curva y las variables independientes (Ver Figura
14).
11,5
16,67
13,17
8,67
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Condición A Condición B Condición C Condición D
CM Volumen Inicial
54
Figura 14. Significación Asintótica para cada una de los componentes de los instrumentos que evalúan memoria.
Así pues, al observar el rango promedio de los grupos, se identificó en el grupo D un
rango representativo de 19,42 que refiere a una prevalencia alta de curva fluctuante
entre los participantes de este grupo (Ver Figura 15), lo que podría ser un indicador de
impacto de las condiciones acústicas del grupo en los procesos de memoria, es decir, en
la adquisición de nuevos conocimientos, en donde según lo encontrado en la literatura,
el tiempo de reverberación es la variable de mayor impacto en el recuerdo de palabras,
debido a que el rendimiento cognitivo disminuye, por que las personas destinan mayores
recursos para la codificación fonológica del habla y simple reconocimiento del mensaje,
dedicando menos al procesamiento del mensaje debido a que la memoria de trabajo es
limitada. Sumado a esto, posiblemente las características que conciernen al rendimiento
cognitivo empeoraron con la adición de niveles de ruido de fondo alto que aumenta la
molestia subjetiva. Es importante recordar que para el presente experimento se
consideró un nivel de 50 dB(A) como condición de ruido de fondo alto, que según
normatividades internacionales como las dadas por la OMS sobre pasa lo recomendado
para aulas de clase 35 dB(A).
0,003 0,084 0,118
0,178 0,205 0,238 0,253 0,298
0,59 0,616
0,802
00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
Sig. Asintótica de Variable Memoria
55
Figura 15. Rango Promedio del componente CM: Tipo de Curva de la prueba Curva de Memoria Verbal.
En la Curva de Memoria Verbal también se identifican cifras significativas en relación a
número de ensayos que los participantes se tomaron para la evocación de la lista de
palabras en el orden indicado. En relación a ello, los participantes del grupo B y D,
comparados con el grupo A en donde se obtuvo un rango de 9,58 requirieron mayor
número de ensayos para el aprendizaje de las palabras, representado en un rango
promedio de 14,75 y 15,08 en estos grupos, hecho que confirma un posible impacto del
tiempo de reverberación en este proceso (Ver Figura 16). Se identifica que este
resultado es consecuente con la bibliografía encontrada en donde se expone el tiempo
de reverberación como variable de mayor afección en la recordación de palabras, por su
afección a la inteligibilidad, sin embargo es importante ampliar la muestra para identificar
ello.
Figura 16. Rango Promedio del componente CM: Número de ensayos de la prueba Curva de Memoria Verbal.
Se destaca el rango obtenido en la Escala de Memoria de Weschler, específicamente en
lo correspondiente a los intentos que los participantes se tomaron para evocar las
parejas de palabras (EW Pares asociados intentos), en donde se encontró diferencia
11,58 9,50 9,50
19,42
0
5
10
15
20
25
Condición A Condición B Condición C Condición D
CM Tipo de Curva
9,58
14,75
10,58
15,08
0
5
10
15
20
Condición A Condición B Condición C Condición D
CM Número de Ensayos
56
entre los grupos, en donde se cuenta con una cifra representativa del grupo C y D
quienes mostraron un rango promedio de 9,25 y 16,25 respectivamente cifras que
refieren a que los participantes del grupo D se tomaron mucho más tiempo, necesitaron
de más intentos que los participantes de C para identificar las parejas correspondientes
a ese ejercicio (Ver Figura 17), lo que sugiere un impacto de las condiciones a las que
estuvieron expuestos los participantes de D en la adquisición de la memoria, hecho que
debe comprobarse en la futuro experimento.
Figura 17. Rango Promedio del componente EW: Pares asociados de la Escala de Memoria de Wechsler – III.
8.2.3. Análisis Previo del Impacto de ruido y tiempo de reverberación en la Función
Ejecutiva
El estadístico de prueba de Kruskal Wallis, muestra diferencias en la Función Ejecutiva,
en relación al tiempo en segundos que se tomaron los participantes para desarrollar la
tarea, representado en una significancia asintótica de 0,031 que indica presencia de
diferencias esperadas entre los grupos (Ver Figura 18), por ende se niega la hipótesis
nula e indica existencia de relación entre la variable dependiente (Función Ejecutiva)
específicamente en el tiempo y las variables independientes. Sin embargo, la prueba
inter sujetos, muestra a través de un eta parcial cuadrado de 0.369, que el tamaño del
efecto no es significativo, por ende, se considera necesario corroborar ello, con el
experimento futuro que será realizado con un tamaño mayor de la muestra.
10,92
13,58
9,25
16,25
0
5
10
15
20
Condición A Condición B Condición C Condición D
EW Pares Asociados Intentos
57
Figura 18. Significación Asintótica para cada una de las variables de los instrumentos en relación a la Función Ejecutiva.
Así pues, comparado el promedio del tiempo en segundos entre los grupos se
encuentran diferencias significativas especialmente en el grupo C, representado en el
rango de 18,92 que indica que los participantes de este grupo se tomaron más tiempo en
la realización de la tarea (Ver Figura 19), lo que al parecer refiere a un impacto mayor
del ruido que del tiempo reverberación en este tipo de actividades, que coincide a lo
planteado en estudios investigativos, en donde se plantea que los niveles de ruido de
fondo alto al momento de realizar tareas cognitivas son una posible causa de las
molestias subjetivas, que conlleva disminución de la motivación, cambios en el estado
de ánimo y aumento en la fatiga, debido a que se considera que las personas se
encuentran en condiciones ambientales fuera de la zona de confort, sin embargo, tendrá
que corroborarse con la realización del experimento final.
Figura 19. Rango promedio del componente TMTB Tiempo en segundos de la prueba TMT parte B.
0,031
0,099 0,1
0,374
0,412
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
TMTB Tiempo enSegundos
TMTB Omisiones TMTB Comisiones TMTB Total TMTB Errores
Significancia Asintótica de Variable F. Ejecutiva
6,92
12,83
18,92
11,33
0
10
20
Condición A Condición B Condición C Condición D
TMTB Tiempo en Segundos
58
En conclusión, en la realización del pilotaje se encontraron algunas cifras representativas
de cada grupo, en relación a la condición acústica a la que los participantes estuvieron
expuestos, mostrando efectos en las variables dependientes. Si bien la diferencia entre
las cifras del impacto esperado no logra ser muy significativa por el tamaño de la
muestra, se identifican elementos importantes que pueden ser tomados en cuenta para
la realización del experimento final.
9. PRUEBAS FINALES
Realizado el estudio piloto, se procedió a efectuar el experimento final, en donde se
tuvo en cuenta los aspectos nombrados en los resultados del pilotaje como
elementos necesarios a modificar, se concretó el protocolo de pruebas y se evaluó
una muestra más amplia para ratificar o denegar los resultados obtenidos en el estudio
piloto.
La metodología utilizada en el experimento fue similar a la del estudio piloto, tanto en
selección de la muestra, procedimiento, e instrumentos utilizados. La modificación
fundamental radicó en los instrumentos psicológicos, en donde si bien fueron los
mismos para el experimento se agregó el IDARE, prueba psicológica de ansiedad
que evalúa el estado actual del sujeto; fue utilizada para identificar si la presencia de
ansiedad se diferenciaba significativamente en los participantes, de acuerdo a la
condición a la que estuvieron expuestos.
9.1 MUESTRA
Se evaluaron 60 estudiantes universitarios, 15 por cada grupo, seleccionados
mediante un muestreo probabilístico teniendo en cuenta los mismos criterios de
inclusión del pilotaje.
9.2 RESULTADOS
Con el software SPSS se realizó el análisis estadístico de los resultados, a través del
uso de métodos no paramétricos. Los resultados encontrados muestran impacto
significativo de las variables independientes sobre los procesos cognitivos evaluados,
evidenciado a través de las diferencias que presentan los grupos en los resultados
de las pruebas específicamente en ciertos componentes de los instrumentos que se
especifican en la descripción de los resultados concretos de cada variable.
En la presente investigación, se encontró significación asintótica en componentes que
miden las funciones: Atención, Memoria y Función Ejecutiva comprobándose que el
desempeño cognitivo en estas funciones se ve influenciado entre muchos aspectos
por las condiciones acústicas del recinto, lo que puede causar aparición de factores
que intervienen en la salud de las personas e influyen en su calidad de vida tanto a
corto como a largo plazo [27, 44].Estos factores van desde la aparición de
molestias “leves” como las que se pudieron observar durante el experimento, como
incomodidad, angustia, irritabilidad, preocupación, cambio del estado de ánimo, entre
otros [45], hasta presencia exacerbada de estrés, fatiga y ansiedad, que llevan
incluso a la aparición del síndrome de Bournout cuando las condiciones persisten a lo
largo del tiempo [46, 47]
9.2.1 Impacto de ruido y Tiempo de Reverberación en Atención
Se identificó a través de la prueba de Kruskal Wallis, diferencias significativas
mediante la aplicación de estadísticos de contraste en tres compontes: CM Volumen
Inicial con una significación asintótica de 0,002 y TMT(A) Errores sig. 0,019 y TMT
(B) comisiones; que representan una significación menor a 0,05, significando esto
que se rechaza la hipótesis nula que dicta que las medianas de los cuatro grupos
independientes no tienen diferencias significativas. Ahora bien, las diferencias dadas
entre los rangos promedio de los grupos muestran mayor impacto por parte de una
de las variables independientes sobre los componentes que evaluaron Atención;
impacto que se evidencia en el desempeño que los evaluados tuvieron en relación a
la tarea debían realizar.
En el componente CM Volumen Inicial (Ver Figura 20) que refiere a la cantidad de
palabras que el evaluado logra evocar la primera vez que escucha una lista de
palabras, se evidencian peores resultados para tiempos de reverberación largos, en
donde, si bien llama la atención que el grupo A que tiene condiciones óptimas no haya
obtenido los mejores resultados, el rango promedio del grupo C fue 41,93 (el promedio
más alto) y el de D fue 18,4 (el promedio más bajo). Indican mejores resultados en el
grupo que presentó condiciones de tiempo de reverberación corto, no necesariamente
combinado con Ruido Bajo, y peores en el grupo que estuvo expuesto a las peores
condiciones. Los niveles de ruido alto combinados con tiempos de reverberación
cortos generan mayor rendimiento atencional en solución de tareas sencillas de corto
plazo por lo cual la evocación de las palabras iniciales pudo ser mayor para este grupo
[7], pero se ha demostrado que aumentar el esfuerzo atencional para captar mensajes
que en condiciones de ruido bajo no presentarían ningún tipo de dificultad atencional,
al verse expuesto a niveles de ruido alto provoca mayor fatiga y causa además la
necesidad de mantener niveles atencionales innecesariamente altos [48].
Así pues, el rango promedio obtenido por el grupo B confirman la influencia principal de
la reverberación, debido a que si bien hay presencia de Ruido bajo en grupo B,
presenta reverberación larga y su rango promedio es de 28,73, siendo el segundo
grupo con peores resultados después del aula de clases D. Por otro lado, es
importante reconocer que los resultados del grupo D, muestran que la suma de dos
condiciones no óptimas para el aprendizaje larga reverberación y sumado a ello ruido
alto, afectan en mayor medida que cuando se presenta solo una de las dos.
Ahora bien, lo apreciado en este componente coincide con los hallazgos de
investigaciones como la de Bradley [49], quien encontró que la inteligibilidad de un
recinto se ve influenciada no solo por el ruido, sino por el conjunto de
características acústicas del espacio, que incluyen la reverberación; variable que
interviene en el reconocimiento del mensaje y repercute en el aprendizaje, ya que antes
de que la información sea acomodada y almacenada en la memoria a largo plazo, debe
pasar por la memoria a corto plazo, específicamente a la memoria de trabajo la que
permite mantener durante un período de tiempo los estímulos del presente sin
embargo esta tiene una capacidad limitada e impide mantener todas las palabras que
se ha escuchado mientras se discrimina lo que se está escuchando [50].
En esta medida, cuando el recinto presenta una reverberación larga la persona debe
esforzarse más en el simple reconocimiento del mensaje, y destinar mayores recursos
para la codificación fonológica del mensaje, dedicando menos al procesamiento de
este [ 1 ] , en consecuencia, reconoce menos palabras que las que reconoce una
persona en un recinto que cuenta con corta reverberación.
Figura 20. Rango promedio de los grupos en el componente: CM Volumen inicial de la prueba Curva de
Memoria verbal que evalúa atención y memoria.
Por otro lado, en el componente TMT(A) Errores, que hace parte del Trail Making Test
(TMT) y evalúa atención sostenida, búsqueda visual y autorregulación(en el caso de la
atención) [51], se encontró significación 0,019 que indica existencia de relación
estadísticamente significativa entre las variables independientes y este componente
que evalúa atención; relación que se observa en el rango que presentan los grupos en
este componente, (Ver Figura 21), tanto los grupos B,C y D presentan cifras
considerables de errores, representado en rangos de 33,13(D), 33,70(B) y 35,80 (C).Así
pues, cuando se compara el alto promedio de errores de estos grupos con el del grupo
A 19,37 se evidencia diferencias representativas del grupo A en comparación a los
demás grupos. Al analizar los resultados mediante análisis Anova se encuentra una
significancia menor a 0,05 entre el grupo C y D, por lo tanto existen diferencias
significativas entre estos dos grupos.
Ahora bien, estos hallazgos indican que la presencia de alguna de las variables
independientes en condición no óptima (ya fuera ruido alto o reverberación) repercute
en los desaciertos de los participantes, que comprueba lo mencionado en otros
estudios, en donde se encontró que las condiciones no óptimas actúan como
estresores en la realización de tareas y conlleva efectos negativos en la resolución
de problemas, sensaciones de incomodidad, molestia, impidiendo tener pensamientos
claros y tomar decisiones acertadas .
Así pues, los pocos errores cometidos por el grupo A, tiene relación con lo que
encontraron teóricos de la educación, quienes hallaron impacto de los ambientes de
18,43
28,73 32,90
41,93
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
D"Ruido Alto -
Reverberación Larga"
B"Ruido Bajo -
Reverberación Larga"
A"Ruido Bajo -
Reverberación Corta"
C"Ruido Alto -
Reverberación Corta"
CM Volúmen Inicial
aprendizaje en el logro escolar, compromiso con la tarea, estados afectivos positivos y
bienestar; otras investigaciones , confirman que los espacios educativo y su diseño
que refiere además de las condiciones acústicas (ruido y la reverberación), a la
iluminación, temperatura, tamaño, calidad interna del aire, entre otros, influyen en el
aprendizaje [52].
Figura 21. Rango promedio de los grupos, en el componente TMT(A) Errores de la prueba TMT que evalúa Atención, Memoria y Función Ejecutiva.
9.2.2. Impacto de ruido y Tiempo de Reverberación en Memoria
El estadístico de prueba de Kruskal Wallis, arrojó significación asintótica
representativa para los componentes EW Puntajes Historias Sig. 0,035 y CM
Volumen Máximo Sig. 0.023, lo que muestra impacto significativo de las variables
independientes sobres estos dos componentes que evalúan memoria.
Cabe resaltar, que a través del rango promedio obtenido en lo grupos, se pudo
evidenciar que si bien ambas variables influyen, la reverberación surte un efecto
principal en los resultados de los grupos.
En el componente EW Puntaje Historias, se encontraron diferencias significativas en el
rango promedio de los grupos C y D, en donde C con 37,43 fue quien obtuvo mejores
resultados y D con 19,70 los peores. Hecho que sugiere efectos principalmente de la
reverberación en la comprensión y efectos mucho más adversos cuando se le suma a
las condiciones de reverberación larga ruido de fondo alto.
19,37
33,13 33,70 35,80
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
A"Ruido Bajo -
Reverberación Corta"
D"Ruido Alto -
Reverberación Larga"
B"Ruido Bajo -
Reverberación Larga"
C"Ruido Alto -
Reverberación Corta"
TMT(A) Errores
Cuando se observa los promedios obtenidos por los grupos C y B (Ver Figura 22), se
puede identificar claramente los efectos que causa la reverberación en la comprensión
del mensaje que como se mencionó anteriormente puede empeorar cuando se le suma
ruido de fondo no óptimo para aulas de enseñanza; sin embargo cuando se presenta
solo es se producen efectos negativos en la comprensión, puesto que se ve afectada la
inteligibilidad de la palabra y en consecuencia repercute en el aprendizaje.
En el grupo C por ejemplo, se pudo observar que a pesar de la presencia de alta de
ruido, los participantes obtuvieron los mejores resultados, debido a que el recinto al
que fueron expuestos presentaba corta reverberación.
Así pues, lo observado en el presente estudio, coincide con lo hallado en
investigaciones recientes, en donde se encontró que el tiempo de reverberación
prolongado reduce la inteligibilidad de la palabra, lo que surte efectos en la comprensión
del mensaje [18].
De igual manera, otras investigaciones [1], han encontrado que la inteligibilidad de la
palabra tiene una estrecha relación con el tiempo de reverberación debido al alto
contenido en bajas frecuencias de las vocales, por lo que el decaimiento
energético de una vocal es más lento, y en consecuencia se da una simultaneidad
temporal o solapamiento que provoca un enmascaramiento de las consonantes,
debido al alto contenido en alta frecuencia de estas que limita e impide en muchos
casos la comprensión del mensaje.
Figura 22. Rango promedio de los grupos, en el componente EW Puntaje Historias de la Escala de Wechsler que evalúa Memoria.
19,70
29,27 35,60 37,43
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
D"Ruido Alto -
ReverberaciónLarga"
B"Ruido Bajo -
ReverberaciónLarga"
A"Ruido Bajo -
ReverberaciónCorta"
"CRuido Alto -
ReverberaciónCorta"
EW Puntaje Historias
Algo semejante ocurrió con el componente CM Volumen Máximo, que refiere al
número máximo de palabras que los participantes lograron evocar de una lista de
palabras. Los rangos promedios obtenidos en este componente, muestra diferencias
estadísticamente significativas, en donde al igual que en el anterior componente,
surte mayor efecto la reverberación (Ver Figura 23).
El promedio del grupo C en este componente, vuelve a ser el más alto 39,67; lo que
confirma el impacto de la variable reverberación sobre los procesos de aprendizaje, en
donde se evidencia al igual que en investigaciones como la de Haghighi et al [53],
que la inteligibilidad juega un papel esencial en el proceso de „aprender‟, por ende
cuando existen dificultades relacionadas con el grado de inteligibilidad de la palabra
en el aula, mayores son las dificultades que se presentan en rendimiento educativo en
seis ámbitos: lectura, habilidades ortográficas, memoria, atención y comportamiento.
El promedio más bajo 22,13 que corresponde a los bajos resultados obtenido por los
sujetos evaluados en el grupo D, en donde estuvieron sometidos a las peores
condiciones acústicas, prueba los efectos negativos que conllevan condiciones
acústicas desfavorables para el aprendizaje, y ratifica lo hallado en investigaciones
foráneas, en donde se encontró que un nivel alto de ruido de fondo y largo tiempo de
reverberación disminuyen la inteligibilidad de la palabra y genera dificultad en la escucha
e interlocución, además de afectar la salud y el bienestar general de los estudiantes,
docentes y todos los miembros de la comunidad educativa [1].
Los resultados de la Figura 23 se corroboraron mediante un análisis paramétrico Anova
para definir si existían diferencias significativas entre los grupos de la curva de memoria
volumen máximo, obteniendo de esta manera una significancia menor 0,05 por lo que se
pueden concluir que existen diferencias significativas entre el grupo C y D.
Figura 23. Rango promedio de los grupos, en el componente CM Volumen Inicial de la Curva de Memoria Verbal.
9.2.3. Impacto del Ruido y Tiempo de Reverberación en Función Ejecutiva
El estadístico de Prueba de la Kruskal Wallis, mostró diferencias significativas en el
componente TMT (B) Comisiones (Ver Figura 24), que refiere a las veces en que los
participantes unieron las líneas con los círculos no correspondientes, representada
en una sig. 0,005. Así pues, la comparación de rangos promedios de los grupos
muestra que si bien A, C y D, tuvieron desempeño similar en este componente
representada con un promedio de 28,50, el promedio del grupo B se diferenció de
manera significativa 36,50. Lo que refiere posiblemente a los efectos de la exposición
a tiempo de reverberación largo, lo que impacta en la toma decisiones durante el
desarrollo de la tarea.
Lo anteriormente mencionado comprueba lo encontrado en otras investigaciones [45,
54], donde se ha observado que el estrés está relacionado con condiciones acústicas
desfavorables, en donde aparecen alteraciones del estado de ánimo y fatiga, lo que
influye en la toma de decisiones debido a que quienes se encuentran más cansados
tendrán más dificultades para ejecutar y/o modificar un plan de acción, marcando
una fuerte tendencia al error.
22,13 29,13 31,07
39,67
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
D"Ruido Alto -
Reverberación Larga"
A"Ruido Bajo -
Reverberación Corta"
B"Ruido Bajo -
Reverberación Larga"
C"Ruido Alto -
Reverberación Corta"
CM Volúmen Máximo
Figura 24. Rango promedio de los grupos, en el componente: TMT (B) Comisiones, de la prueba TMT que evalúa Atención, Memoria y Función Ejecutiva.
Finalmente, se podría decir que los resultados inicialmente encontrados en el
estudio piloto, y posterior a ellos corroborados con el experimento final, ratifican con
un estudio local, hallazgos de investigaciones foráneas con relación al impacto que
puede tener las condiciones acústicas en los procesos de aprendizaje,
específicamente en los procesos cognitivos de atención, memoria y función ejecutiva.
Por último, se espera que la presente investigación sea el inicio de otras
investigaciones que posibiliten identificar el impacto de condiciones acústicas en los
procesos de enseñanza-aprendizaje y de otros factores relacionados con las
afecciones de estas condiciones, que permitan aportes no solo a lo institucional, sino a
la sociedad en lo referente a la prevención, promoción e intervención de las
problemáticas identificadas.
9.2.4. Presencia de Ansiedad
A través del inventario de Ansiedad Rasgo-Estado (IDARE), se encontró que los
participantes que estuvieron expuestos a condiciones menos óptimas (Grupo D:
Ruido Alto y Tiempo de Reverberación Largo), puntuaron más alto que el resto de los
participantes, lo que refiere al igual que en otras investigaciones, a la influencia de las
condiciones acústicas en factores como el estado de ánimo, que conllevan irritabilidad,
ansiedad, aumento de fatiga y hasta disminución de la motivación. Sin embargo, es
28,50 28,50 28,50
36,50
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
A"Ruido Bajo -
ReverberaciónCorta"
C"Ruido Alto -
ReverberaciónCorta"
D"Ruido Alto -
ReverberaciónLarga"
B"Ruido Bajo -
ReverberaciónLarga"
TMT(B) Comisiones
necesario ampliar este aspecto en próximas investigaciones puesto que si bien se
identificó presencia de ansiedad mayor en este grupo, es necesario tener una lista de
instrumentos más amplia para identificar fuente, impacto y tamaño del impacto, para
evitar hacer conclusiones erróneas.
10. CONCLUSIONES
Los resultados de la investigación muestran que en la atención y la memoria aparece
mayor rendimiento cuando hay ruido alto y tiempos de reverberación del recinto cortos,
puesto que los sujetos tuvieron que realizar mayor esfuerzo para concentrarse, por
esta razón el impacto causado por la condición de ruido alto no fue tan alto, lo que
los mantuvo alejados de sensaciones molestas y estresantes, las cuales aparecieron
en quienes estuvieron expuestos a condiciones de ruido bajo y tiempo de reverberación
largo, que junto a la aparición de fatiga, intervino en la aparición de estados de ansiedad.
Contrario a lo expresado en varios textos de la literatura que afirman el ruido como la
condición que genera mayor afección en los procesos cognitivos.
Por otra parte se observó que la función ejecutiva se veía afectada en mayor medida
cuando el aula de clases presentaba niveles de ruido alto y tiempos de reverberación
largo, siendo esto el causante de malos resultados en la condición D del estudio como se
observa en la sección 9.2.3., por lo cual se concluye que para tareas que conlleven la
aplicación de un plan de acción y tiempos largos esta condición es la que más afecta.
Finalmente, la realización del presente estudio local posibilitó identificar el impacto de
las condiciones acústicas de un aula de enseñanza sobre los procesos de
aprendizaje, en donde si bien el ruido afecta de manera significativa los procesos de
enseñanza-aprendizaje, es cuando se suman tiempos de reverberación largos que
aparecen efectos representativos, lo que debe llevar tanto a la comunidad educativa
como a las entidades gubernamentales a inquietarse, puesto que si bien hablan acerca
del deseo de apuntar a la educación con calidad, se están dejando de lado factores
esenciales como las condiciones adecuadas para la construcción de recintos de
enseñanza.
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[55] International Organization for Standardization, «ISO 3382 Acoustics – Measurement
of room acoustic parameters – Part 2: Reverberation time in ordinary rooms.,» 2008.
ANEXOS.
ANEXO A. Instrumentos de evaluaciones psicológicas usadas.
ANEXO B. Informe de medición tiempo de reverberación sala de grabación del
estudio A. Tomado de [5].
Esta medición de tiempo de reverberación se realizó en conformidad con el estándar
ISO 3382 [55].
Lugar de medición: sala de grabación del estudio A de la Universidad San Buenaventura
sede San Benito, Medellín, ubicado en el bloque E.
A continuación en la Tabla 5 se presenta una descripción de los materiales que recubren
el recinto.
Tabla 5.Descripción de los materiales que recubren el recinto.
Superficie Área (m2) Material
Piso 20,05 Tablilla
Ventana 2,89 Vidrio
Puerta 0,92 Metal
Paneles Absorbentes 24,75 Fibra de Vidrio recubierta con paño
Difusores 23,7 Madera
Rejilla de ventilación 0,66 Aluminio
Membranas de
madera 21,19 Madera
Canaleta 4,13 Metal
Muro 1,01 Hormigón
Tablas Paneles 2,49 Madera
Absorción Paneles 11,9 Lana Mineral de Roca recubierta por paño
Se usaron los siguientes equipos usados para la medición
Dodecaedro
Computador Portátil
Micrófono de medición DBX.
Interfaz de audio focusrite Scarlett 2i2
Flexómetro
El dodecaedro se usó como fuente de excitación sonora, la interfaz de audio focusrite
Scarlett 2i2 y el computador portátil para la reproducción de la señal de excitación y la
grabación de la señal capturada por el micrófono de medición.
Para la reproducción se utilizó un barrido en frecuencia (sweep) de 22 a 20000 Hz. Las
señales capturadas con el micrófono fueron procesadas con plugins en un software de
procesamiento de señales para derivar la respuesta al impulso binaural en cada punto
de medición.
Descripción del proceso de medición
Se definieron 6 puntos diferentes de medición. Tres posiciones de fuente y dos puntos
de medición por cada fuente (Figura 25). Para realizar esta medición la sala conto con la
presencia de 5 paneles absorbentes, además de dos personas y algunos inmuebles;
representando así las condiciones de uso normales de esta sala para diferentes pruebas
acústicas.
Figura 25. Plano y distribución en el espacio de los 6 puntos de medición. Vista de planta.
Figura 26. Posiciones de medición, fotos. Arriba izquierda, fuente 1 posición 1. Arriba derecha, fuente 1 posición 2. Abajo izquierda, fuente 2 posición 1. Abajo derecha, fuente 2 posición 2.
Figura 27. Posiciones de medición, fotos. Arriba izquierda, fuente 3 posición1.Arriba derecha, fuente 3 posición 2. Abajo, distribución paneles absorbentes y otros.
Resultados
A continuación en la Tabla 6 se presentan los resultados del tiempo de reverberación
obtenidos por punto y por promedio espacial.
Tabla 6. T20 obtenido por posiciones de fuente - receptor
Frecuencia [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000
Fuente 1 - Pos 1 0,21 0,14 0,20 0,18 0,24 0,23
Fuente 1 - Pos 2 0,20 0,15 0,15 0,22 0,24 0,23
Fuente 2 - Pos 1 0,14 0,12 0,19 0,21 0,25 0,26
Fuente 2 - Pos 2 0,16 0,19 0,16 0,19 0,21 0,21
Fuente 3 - Pos 1 0,14 0,19 0,19 0,20 0,21 0,23
Fuente 3 - Pos 2 0,24 0,11 0,24 0,26 0,23 0,26
Promedio Espacial 0,18 ±
0.04
0,15 ±
0.03
0,19 ±
0.03
0,21 ±
0.03
0,23 ±
0.01
0,24±
0.02
Tabla 7. T30 obtenido por posiciones de fuente - receptor
Frecuencia [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000
Fuente 1 - Pos 1 0,17 0,17 0,21 0,19 0,24 0,25
Fuente 1 - Pos 2 0,21 0,18 0,16 0,22 0,23 0,25
Fuente 2 - Pos 1 0,15 0,14 0,21 0,21 0,23 0,25
Fuente 2 - Pos 2 0,27 0,17 0,17 0,19 0,22 0,22
Fuente 3 - Pos 1 0,22 0,19 0,18 0,20 0,21 0,25
Fuente 3 - Pos 2 0,19 0,15 0,22 0,23 0,23 0,25
Promedio Espacial 0.20 0.17 0.19 0.21 0,23 0,24
ANEXO C. INFORME MEDICIÓN RUIDO DE FONDO EN EL ESTUDIO A. TOMADO
DE [5].
Dispositivo de medición: Sonómetro Blue Solo 01 DB Tipo 1 (serie 61845).Se midió
durante 5 minutos en cada posición, tres en total, con la puerta de ingreso cerrada. La
Figura 28 muestra el sonómetro en dos de las posiciones de medición. Los niveles
resultantes se muestran en la Tabla 8. Las posiciones donde fue ubicado el sonómetro
se detallan en la Figura 29.
Tabla 8. Niveles de ruido de fondo, Estudio A en dB (re 20 x 10-6 Pa)
Frecuencia
16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Posición 1 44.5 46.0 39.4 26.3 25.2 20.3 18.6 20.1 20.8 27.4 28.7
Posición 2 41.8 41.6 35.5 28.3 28.5 24.3 19.8 16.0 15.2 14.2 26.5
Posición 3 44.4 39.9 36.0 24.4 27.2 23.3 19.5 19.5 15.2 14.2 26.3
Promedio 43.7 42.9 37.1 26.5 27.1 22.8 19.3 18.7 17.5 21.0 27.2
Figura 28.Fotografías de medición de ruido de fondo de en la sala de grabación del Estudio A.
Figura 29. Vista de Planta de la sala de grabación del Estudio A, posiciones de Micrófono para la medición de ruido de fondo (medidas en metros)
ANEXO D. INFORME DE MEDICION DE RESPUESTA AL IMPULSO BINAURAL.
Tomado de [5].
Esta medición de respuestas al impulso binaurales se realizó en conformidad con el
estándar ISO 3382 [56].
Lugar de medición: Mini auditorio 2 de la Universidad San Buenaventura sede San
Benito, Medellín.
El mini auditorio está ubicado en el bloque C de la Universidad de San Buenaventura-
Sede San Benito. Es un aula de clases de con capacidad para 50 estudiantes
aproximadamente. El recinto está compuesto por dos paredes de drywall y dos paredes
de hormigón ambas pintadas, el techo también está hecho de drywall con luces
fluorescentes incrustadas.
Figura 30. Mini auditorio 2, vista de planta.
Tabla 9. Descripción de los materiales que recubren el recinto. [6]
Superficies Material Área (m)
Piso Baldosa 49,49
Puertas (sin
ventanas) Madera 2,17
Ventanas Vidrio 0,84
Tablero Acrílico 3,14
Panel de Publicación Foamy 0,16
Luces Metal
5,04
Pared frontal Hormigón 12,59
Pared izquierda Drywall 24,79
Pared trasera Drywall 14,62
Pared derecha Hormigón 19,45
Techo Drywall 39,63
Se usaron los siguientes equipos en la medición:
Parlante JBL EON15 G2
Computador Portátil
Cabeza Binaural prototipo
Interfaz de audio M-audio mobile Pre
Flexómetro
El altavoz JBL EON 15 G2 se usó como fuente de excitación sonora, la interfaz de audio
M-Audio MobilePre y el computador portátil para la reproducción de la señal de
excitación y la grabación de la señal capturada por la cabeza binaural.
Para la reproducción se utilizó un barrido en frecuencia (sweep) de 22 a 20000 Hz. Las
señales capturadas con los micrófonos de la cabeza binaural fueron procesadas con
plugins en un software de procesamiento de señales para derivar la respuesta al
impulso binaural en cada punto de medición.
Descripción del proceso de medición
Se definieron 5 puntos diferentes para una posición de fuente para medir respuestas al
impulso binaurales [4] (Figura 31). Para realizar esta medición se desocupó la sala en su
totalidad de muebles y personas, lo cual se puede corroborar en la Figura 32. La altura
de la fuente y el receptor es de 1.5 m.
Figura 31. Distribución en el espacio de las 5 posiciones de medición. Vista de planta.
Figura 32. Posiciones de medición, fotos.
ANEXO E. MEDICION DE RUIDO DE FONDO EN EL MINI AUDITORIO 2. TOMADO
DE [4].
Dispositivo de medición: Sonómetro CESVA SC310 Tipo 1 (serie T232231).
Se midió en tres puntos durante diez minutos en cada uno, con el sistema de aire
acondicionado apagado y con las puertas cerradas. En la Figura 33 se muestra una foto
del recinto durante la medición. Los niveles medidos se muestran en la Tabla 10. Las
posiciones de micrófono se muestran en la Figura 34.
Tabla 10. Niveles de ruido de fondo en el Mini auditorio 2 en dB. Presión de referencia= Pa.
Figura 33. Medición de ruido de fondo en Mini Auditorio 2
Frecuencia [Hz]
31.5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k A L90A L10A
Posición 1 57.2 50.1 50 47.7 48 42.8 38.7 33.4 24.4 17.7 48.6 – –
Posición 2 50.5 53.8 48 48 49.5 46.2 42.1 35.2 25.7 18.3 50.8 – –
Posición 3 55.7 48.2 47 44.2 43.4 40 36 29.4 20.9 16.7 45.1 – –
Promedio 54.9 51 48 46.8 47.3 43.4 39.3 33 23.9 17.6 48.5 43.7 53.2
Figura 34. Vista de planta del Mini auditorio 2, todas las medidas en metros. Posiciones de micrófono para la medición de ruido de fondo indicadas, todas con una altura de 1.45 metros
1.50
0.22
3.00
1.40
97
ANEXO F. MEDICION DE TIEMPO DE REVERBERACIÒN EN MINIAUDITORIO
2. TOMADO DE [4].
METODOLOGÍA
Las mediciones fueron realizadas de acuerdo al estándar ISO 3382-2 con grado de
precisión de ingeniería (tres posiciones de micrófono y dos de fuente). Se utilizó el
micrófono de un sonómetro CESVA SC310 Tipo 1 (serie T232231), una fuente
omnidireccional 01dB OMNI12, una interfaz de audio M-Audio MobilePre y un computador
portátil para la reproducción de la señal de excitación y la captura de la señal del
micrófono. Como señal de excitación se utilizó un barrido en frecuencia (sweep) de 22 a
20000 Hz. En la Figura 35 se muestra la configuración utilizada de los dispositivos
mencionados. La señal capturada con el micrófono fue procesada con plugins en un
software procesamiento de señales para derivar la respuesta al impulso en cada punto de
medición y su respectiva curva de decaimiento.
Por otra parte, no se pudo obtener una relación señal a ruido superior a 45 dB para todos
los casos como es necesario para el cálculo del T30. Sin embargo, sí se obtuvo una
relación señal a ruido de superior a 35 dB, necesaria para el cálculo del T20, en todos los
casos a excepción de uno. Así, se tomó el T20 como resultado del tiempo de
reverberación en todas las aulas. El único caso en el que no se superaron los 35 dB de
relación señal a ruido fue en la banda de octava de 125 Hz, posición de micrófono 3,
posición de fuente 1, aula 301B, en el que se obtuvo una relación de señal a ruido de 32.3
dB. No se utilizó promediado de respuestas en cada posición. Para calcular el promedio
espacial, se promedió aritméticamente el tiempo de reverberación obtenido en cada punto
de medición. Adicionalmente, se calculó la desviación estándar del promedio de acuerdo
a la norma ISO 3382-2.
98
Figura 35.Configuración utilizada para la medición de tiempo de reverberación.
Descripción del espacio:
Espacio ubicado en el bloque C de la Universidad San Buenaventura Medellín, sede San
Benito, destinado a clases o presentaciones y con capacidad para 40 personas
aproximadamente. El aula posee un volumen de 135 m3 aproximadamente y en la Tabla
11 se describen los materiales y el área de las superficies. Durante la medición se
retiraron las sillas. Sólo los equipos de medición, una persona y una mesa se encontraban
al interior del recinto. En la Tabla 12 se muestran los resultados de la medición. En la
Figura 36 se muestra una foto del recinto durante la medición. En las Figuras 37 y 38 se
muestran los planos del recinto construidos a partir de un levantamiento arquitectónico y
con las posiciones de micrófono y de fuente indicadas en la Figura 39.
Figura 36.Foto de la medición de tiempo de reverberación en el Mini auditorio 2.
99
Tabla 11. Área y material de las superficies del Mini auditorio 2.
Superficie Material Área [m2]
Piso Baldosa 49
Puertas Madera 4
Vidrio Vidrio 0.84
Tablero – 2.9
Panel de anuncios Espuma 0.5
Luces Metal 5.04
Pared izquierda y pared trasera Drywall 37
Pared derecha y pared frontal Concreto pintado 37.2
Techo Drywall 39.6
Tabla 12. Tiempo de reverberación en el Mini auditorio 2 y desviación estándar para el promedio de acuerdo a la norma ISO 3382-2.
T20 [s]
Banda [Hz] Pos. de fuente 1 Pos. de fuente 2
Promedio
Pos. 1 Pos. 2 Pos. 3 Pos. 1 Pos. 2 Pos. 3
125 1.56 1.77 1.94 1.76 1.86 2.15 1.84 0.06
250 2.32 2.19 2.32 2.25 2.34 2.2 2.27 0.04
500 2.45 2.53 2.38 2.6 2.59 2.5 2.51 0.03
1000 2.86 2.67 2.68 2.76 2.69 2.73 2.73 0.02
2000 2.79 2.72 2.76 2.75 2.75 2.65 2.74 0.02
4000 2.12 2.11 2.14 2.09 2.13 2.1 2.11 0.01
100
Figura 37. Vista de planta del Mini auditorio 2, todas las medidas en metros. Posiciones de micrófono y de fuente para la medición de tiempo de reverberación indicadas, con una altura de
1.45 y 1.5 metros respectivamente.
1.45
0.25
2.08
0.20
1.67
0.20
Fuente1 1.00
Fuente2
2.37
1.15 1.70
101
ANEXO G. UBICACIÓN DE MATERIALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO
ACÚSTICO DEL MINIAUDITORIO. Tomado de [4].
Tabla 13. Materiales usados en el acondicionamiento acústico con su respectivo coeficiente de absorción.
Figura 38. Vista lateral de acondicionamiento acústico.
102
Figura 39. Vista trasera de acondicionamiento acústico
103
ANEXO H. CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN