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TPFINAL Electroacústica – DISEÑO DE SALA DE CONFERENCIAS

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Asignatura: Asignatura: ELECTROACÚSTICAELECTROACÚSTICA

INGENIERÍA ELECTRÓNICAINGENIERÍA ELECTRÓNICAFacultad de IngenieríaFacultad de Ingeniería

Universidad de Buenos AiresUniversidad de Buenos Aires

Asignatura: ELECTROACÚSTICA (66.68)

“Diseño acústico de una sala de conferencias”


PROPÓSITO:

En el diseño de una sala de conferencias, el objetivo es:

� Conseguir condiciones de confort acústico adecuadas para lograr una buena inteligibilidad de la palabra.

Se debe lograr que el porcentaje de palabras correctamente interpretadas por el oyente sea mayor que el 90%.


Confort acústico adecuado:

Es necesario atender dos aspectos fundamentales:

�El aislamiento acústico que brinde la envolvente del recinto, para protegerlo del ruido exterior y evitar que interfiera con las condiciones de audición exigidas por la actividad a desarrollar en él.

�El acondicionamiento acústico interior, adecuando la sala al uso al que estará destinada (dimensiones, forma, materiales, etc.)


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DATOS de PROYECTO:

� SPL requerido a una distancia r, en dB

� Dimensiones del local en planta (largo y ancho)

� Nº de micrófonos


Etapa 1

Determinación de la altura del techo del recinto de manera que la distribución de modos de la sala cumpla con el Criterio de Criterio de Densidad de ModosDensidad de Modos.


Etapa 1: Informe de resultados

� Cálculo y verificación de los modos presentes (gráfico de distribución de modos por tercios de octava).

� Altura elegida del recinto . Justificación.

� Esquema de planta: ubicación tentativa de butacas, oradores y parlantes.


Etapa 2:

Uso de la sala: PALABRA

Cálculo de tiempos de reverberación óptimos

Diseño de tratamiento acústico para la sala

Cálculo de tiempos de reverberación logrados (esperables)


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� Cálculo de TR óptimos según uso de Sala (125 a 4000 Hz)

� Cálculo de los TR para sala desocupada (sin personas)

� Cálculo de los TR considerando ocupación parcial o total

� Porcentaje de ocupación de la sala empleado para el cálculo

� Lista de materiales elegidos para lograr el TR requerido (tipo,

cantidad, ubicación)

� Tiempos de reverberación logrados (125 a 4000 Hz)


Etapa 3:

Diseño de sistema de refuerzo sonoro para lograr el SPL especificado

Cálculo de la distancia crítica

Posición de la primera y última fila de espectadores

Cálculo de inteligibilidad dentro del recinto



� Especificaciones generales de los altavoces y micrófonos elegidos.

� Cálculo de la potencia eléctrica necesaria para especificar el amplificador de tensión que alimentará los parlantes.

� Distancia crítica

� Inteligibilidad de palabra

� Esquema en planta: ubicación final de butacas, oradores y parlantes


DESARROLLO DEL TRABAJO


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PARÁMETROS A DETERMINAR:� V : volumen del recinto, en m3

� T60 : TR del recinto

� r : distancia a la última fila de butacas, en m

� Q : factor de directividad de la fuente de sonido

� Se : Sensibilidad de la fuente de sonido

� Potencia eléctrica que debe entregar el amplificador de audio

� Distancia crítica

� Inteligibilidad


Etapa 1: Determinar el volumen del recinto, en m3

Debemos evitar que en el recinto se formen ondas estacionarias:

1) Elección de la altura para que la sala cumpla con el Criterio de Criterio de Densidad de ModosDensidad de Modos.

2) Si la altura que resulte de aplicar este criterio no es adecuada para el proyecto, se deberá elegir otra y justificar la elección.

3) Recordar que siempre se puede recurrir a otras soluciones técnicas para evitar las ondas estacionarias:

- Superficies no paralelas- Colocación de difusores


PARÁMETROS A DETERMINAR:� T60 : TR del recinto

Calcular los TR óptimos dados el volumen y destino.

Calcular el tiempo de reverberación inicial correspondiente a la sala vacía (sin personas, pero con muebles), para las 6 octavas con frecuencias centrales comprendidas entre 125 y 4000 Hz.

Calcular los TR considerando ocupación parcial o total.

Diseñar un tratamiento acústico con diversos fonoabsorbentes para ajustar los TR en cada octava.

Calcular los TR logrados



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TR ÓPTIMOS SEGÚN EL VOLUMEN Y DESTINO DE USO


Ecuaciones para cálculo de TRóptimos

Uso de la salaFrecuencias

[Hz]TRóptimos [s](V en m3)

Palabra

125 0,41 + 0,26 log V

250 0,32 + 0,21 log V

≥ 500 0,28 + 0,18 log V


El área equivalente del local sin muebles ni personas, estará

determinada por la absorción de sus superficies interiores:

vevepupupapatetepipiL

vepupatepiLLOCAL

SSSSSA

AAAAAAA

ααααα ⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=

++++==


Efecto del agregado de muebles

Supongamos que instalamos:

•Nme mesas para oradores, y que cada una absorbe Ame m2

•Nbu butacas (considerando las del público más las de los oradores), yque cada una absorbe Abu m2

El área equivalente del local con muebles y sin público, será:

[ ]

bubumemeL

bubumemevevepupupapatetepipi

BUTACASMESASLMUEBLESL

ANANAA

ANANSSSSSA

AAAAAA

⋅+⋅+=

⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=

++=+=

1

1

1

ααααα


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Para cada banda de octava, resultará un tiempo de reverberación

inicial de sala vacía (sin personas, con muebles), dado por:

11

16.0

A

VTR

⋅=


Al considerar la absorción del público, al cálculo anterior debemos

agregarle la absorción de las personas sentadas en las butacas y

restar la absorción de las butacas que ya no están desocupadas.

El área equivalente del local con muebles y con público, será:

( ) perperbuperbumemeL

buperperperbubumemeL

ANANNANAA

ANANANANAA

⋅+⋅−+⋅+=

⋅−⋅+⋅+⋅+=

2

2


El valor de TR2, de la sala ocupada un p%, será:

22

16.0

A

VTR =

Si TR2 > TRÓPTIMO ⇒ TRATAMIENTO FONOABSORBENTE


Estos materiales aportarán un área de absorción equivalente AF :

Siendo:αFk : coeficiente de absorción sonora del material kSFk : superficie del local cubierta con el material k

∑=

=n

kkFkFF SA

1

α

∑=

=n

kFkF SS

1


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Cubrir una superficie interior de SF m2 con un material

fonoabsorbente de coeficiente αF, agregará un área equivalente de

absorción sonora:

AF = αF* SF

⇒ Se debe descotar la absorción de la superficie que ya no estará

expuesta al sonido. Si se aplica sobre una pared, entonces

descontamos la absorción inicial de esa parte de la pared:

αpa* SF


[ ] [ ] ( )[ ] [ ][ ]

[ ] ( )[ ] [ ]

( )[ ][ ] ( )[ ] [ ]perperbuperbumeme

FFvevepupupaFpatetepipi

perperbuperbumeme

FFpaFvevepupupapatetepipi

perperbuperbumemeFFpaFL

PERSONASVACÍASBUTACASMESASMATERIALES

ANANNAN

SSSSSSSA

ANANNAN

SSSSSSSA

ANANNANSSAA

AAAAA

⋅+⋅−+⋅+

+⋅+⋅+⋅+⋅−+⋅+⋅=

⋅+⋅−+⋅+

+⋅+⋅−⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=

⋅+⋅−+⋅+⋅+⋅−=

+++=

αααααα

ααααααα

αα

3

3

3

3

El área equivalente del local con muebles, con público y con tratamiento fonoabsorbente, será:

Expresión completa de A3


Tiempo de reverberación final:

3

3

16,0

A

VTR

⋅=


Algunas veces podemos hacer alguna simplificación:

( )

L

LL

LLvepupatepiLL

vevepupupapatetepipiL

LLocalvepupatepi

S

A

SSSSSSA

SSSSSA

Si

≈⇒

⋅=++++≈

⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=⇒

=≈≈≈≈≈

α

αα

ααααα

ααααααα:


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( )( )

( )

( )[ ] [ ]

PERSONASMUEBLESFFL

FL

perperbuperbumemeFFL

FL

perperbuperbumemeFFL

LFL

perperbuperbumemeFFLFL

perperbuperbumemeFFpaFL

AASS

SAA

ANANNANSS

SAA

ANANNANSS

ASAA

ANANNANSSAA

ANANNANSSAA

++⋅+

−≈

⋅+⋅−+⋅+

⋅+

−≈

⋅+⋅−+⋅+⋅+⋅−≈

⋅+⋅−+⋅+⋅+⋅−≈

⋅+⋅−+⋅+⋅+⋅−=

α

α

α

αα

αα

1

1

3

3

3

3

3

Es una expresión simplificadaConviene trabajar con la expresión completa de A3


Etapa 3

Diseño de sistema de refuerzo sonoro para lograr el SPL especificado


Ecuación fundamental

Para señales sinusoidales, el nivel de presión sonora generado por

una fuente sonora de sensibilidad Se y directividad Q, en un recinto

cerrado de constante R, alimentado con una potencia eléctrica We y

medido a una distancia r de la fuente:

+++−=

Rr

QWeQSeSPL

π16log10log10log10

2


⋅++−+=⇒

+=⇒=

V

T

r

QQWeSeSPL

dBdoSPLrequeriSPLWeWe

163,0

16

·log10log10*log10*

6·4

602

**

π

Ecuación fundamental modificada

Criterio de diseño:

Señales con picos ≥ 4 a 10 veces el valor medio

⇒ Potencia eléctrica requerida x 4


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Etapa 3: Cálculo de inteligibilidad dentro del recinto

El nivel de inteligibilidad IL depende dela pérdida de articulación de consonantes AL

y está dado por:

Se debe lograr que el porcentaje de palabras correctamente interpretadas por el oyente sea

mayor que el 90%

ALIL %100% −=


Pérdida de articulación de consonantes (%ALCons):

siendo:

d distancia entre el orador y el receptor, en m

T60 tiempo de reverberación de la sala, en s (para f = 1 kHz)

Q factor de directividad de la fuente sonora V volumen de la sala, en m3

Dc distancia crítica, en m

DcdparaTAL

DcdparaVQ

TdAL

⋅>⋅=

⋅≤=

16,39%

16,3200

%

60

260

2


( )

( )

−

⋅=

−=

⋅=−

⋅=

αα

α

1

161,0

1:

15,01

06,0

60

60

T

VARcon

RQT

VQDc

Distancia crítica (Dc):

Siendo:R constante de la sala, en m2Α área equivalente de absorción sonora de la sala, en m2

coeficiente medio de absorción de la sala (adimensional), para f = 1 kHz)

α


Formar Grupos de 3 ó 4 alumnosy solicitar datos de proyecto a:

[email protected]

Para intercambiar información inscribirse en:

[email protected]

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