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26/03/2014

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Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Rosario

Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Rosario

Instalaciones Eléctricas y AcústicaInstalaciones Eléctricas y Acústica

Dpto. de Ingeniería CivilDpto. de Ingeniería Civil

Ing. Alfredo CastroIng. Marcos S. Juzefiszyn

Ing. Alfredo CastroIng. Marcos S. Juzefiszyn

TEMA: ACUSTICATEMA: ACUSTICA

Fecha: Marzo 2014Versión: 4

Fecha: Marzo 2014Versión: 4

NATURALEZA DEL SONIDO

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NATURALEZA DEL SONIDO

DEFINICION DE SONIDO:ES TODA AQUELLA VIBRACIÓN ACÚSTICA QUE SE TRANSMITE ATRAVÉS DE UN MEDIO ELÁSTICO (AIRE) POR MEDIO DE UNMOVIMIENTO ONDULATORIO Y QUE ES CAPAZ DE PRODUCIRUNA SENSACIÓN AUDIBLE.

DEFINICION DE RUIDO:* ES TODO AQUEL SONIDO INDESEADO Y DESAGRADABLE.* SONIDO INARTICULADO Y CONFUSOMÁS O MENOS FUERTE.* TODO SONIDO QUE INTERFIERA O IMPIDA ALGUNA ACTIVIDAD HUMANA.* “SONIDO ES LO QUE HAGO YO, Y RUIDO LO PRODUCIDO POR MI VECINO” (definición subjetiva. Profesor Raes)

CARACTERIZACION DEL RUIDO

PRESION

Unidad = pascal, bares, dinas, etc

Es producto de la propia propagación del sonido

La energía provocada por las ondas sonoras genera unmovimiento ondulatorio de las partículas del medio en que seencuentre, provocando la variación alterna de la presión estáticadel dicho medio.

Para el caso del aire, dicha variación se refiere a un cambio enla presión atmosférica.

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Grado de energía de la Onda Sonora

Unidad de Presión: PHON (W/m2)

INTENSIDAD

2 d v

A2

I =

I = INTENSIDADA = PRESION ONDA SONORA (medible con instrumentos)d = DENSIDAD DEL MEDIO EN EL QUE SE PROPAGAV = VELOCIDAD DE LA ONDA SONORA EN EL MEDIO

Se demuestra que la mínima intensidad que percibe el oídohumano es 10-16 W/cm2

Y de la misma manera, la máxima intensidad que percibe eloído humando es 10-4 W/cm2


Debido a que el rango de cuantificación acústica es muyelevado en estas unidades (de 10-16 a 10-4 W/cm2), laoperatividad y comprensibilidad de los valores es baja, se haoptado por crear una nueva unidad denominada decibelio (dB)

El dB es una unidad adimensional, logarítmica y relativa, queexpresa la diferencia entre dos niveles de intensidad, y que esigual a 10 veces el logaritmo decimal de la relación entre unacantidad dada y otra que se toma como referencia

Se da en forma de relación ya que un individuo puedeidentificar la intensidad de dos sonidos, comparándolos entre simientras que se le hace difícil indicar el nivel de intensidad de unsolo sonido

0

dada

II

10logNIS(dB) NIVEL DE INTENSIDAD SONORAIO = 10-16 W/cm2

INTENSIDAD

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Valoración subjetiva a diferentes niveles de presion acústica(dB)

140 UMBRAL DEL DOLOR130120110100 COMUNICACIÓN CASI IMPOSIBLE9080 HAY QUE GRITAR706050 COMUNICACIÓN POSIBLE403020 COMUNICACIÓN FACIL100 UMBRAL DE LA AUDICION

El oido humano es capaz de detectar variaciones de presiónacústica comprendidas entre los 0 y los 140 dB. A niveles del ordende 150 – 160 dB existe riesgo de estallido del tímpano


10-16 W/cm2

10-4 W/cm2

FRECUENCIA (f)

Número de vibraciones que tienen lugar en un segundo, y que nosdan lugar al tono (grave= baja; agudo= alta)

Unidad: ciclos por segundo ó Hz

El oído humano tan solo es capaz de percibir frecuenciascomprendidas entre los 20 y 20.000 Hz (rango audible). Por debajo opor encima de este rango, nos encontramos ante la zona de losINFRASONIDOS y la de los ULTRASONIDOS, respectivamente


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CARACTERIZACION DEL RUIDOFRECUENCIA (f)

HAY UNA SERIE DE “FRECUENCIAS NORMALIZADAS” PARA LASCUALES SE REALIZAN TODOS LOS ESTUDIOS. EN NUESTRO PAISESTAN DEFINIDAS EN LA NORMA IRAM 406.

ES DE PRACTICA COMUN GRAFICAR LAS FRECUENCIAS EN ESCALALOGARITMICA.

CARACTERIZACION DEL RUIDOFRECUENCIA (f)

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PERIODO (P)

2 π . f

1T =

Intervalo de tiempo en el que una partícula perturbada realiza una oscilación completa. Se expresa en segundos.

AMPLITUD (A)Es la máxima separación de

las partículas perturbadas respecto de su posición de equilibrio.

LONGITUD DE ONDA (L)Es la distancia recorrida por la

perturbación en un tiempo igual a un periodo.


Es la velocidad con que se transmite la perturbación

VELOCIDAD DE PROPAGACION (V)

VELOCIDAD DEL SONIDO (C)

P

LV = = f . L

Es una constante para un medio dado

C = f . L

Para aire C = 340 m/seg

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ACUSTICA

ARQUITECTONICA

AISLACION DE RUIDOS (ó AISLACION SONORA)Disminución ingreso de ruido (ruido exterior)Ruidos Aéreos

Impacto

TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTALControlar ruidos ambientales (ruido interior)Coeficientes absorción de distintos materialesTiempo de reverberación

ACUSTICA ARQUITECTONICA

ESTUDIO DE 2 PROBLEMAS PRINCIPALES

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ENERGIA SONORA AL AIRE LIBRE

80Db

74Db

68Db

1m

2m

4m

ENERGIA SONORA AL AIRE LIBRE

SI LA FUENTE ES OMNIDIRECCIONAL, EL SONIDO SE EXTIENDE

COMO UNA ONDA CONTINUA EN TODAS DIRECCIONES.

COMO ESTA POTENCIA SONORA SE EXTIENDE EN UN AREA

CADA VEZ MAYOR, LA INTENSIDAD SONORA VA

DISMINUYENDO A MEDIDA QUE NOS ALEJAMOS DE DICHA

FUENTE.

SE DEMUESTRA QUE EL

NIVEL DE INTENSIDAD

SONORO DISMINUYE 6Db

CADA VEZ QUE SE DUPLICA

LA DISTANCIA

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ENERGIA SONORA DENTRO DE LOS LOCALES


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ENTRE LAS CONDICIONES DEL LOCAL MENCIONAMOS:

1) LAS PROPIEDADES DE REFLEXION DE LOS CERRAMIENTOS.

2) LA CONFIGURACION FORMAL DEL LOCAL.

3) LA UNIFORMIDAD EN LA DISTRIBUCION DE MATERIALES.

AISLACION DE RUIDOS

1) EL OBJETIVO ES DISMINUIR EL INGRESO HACIA UN

RECINTO, DE RUIDOS PROVENIENTES DESDE EL

EXTERIOR.

2) SE ANALIZARAN LAS PARTES QUE SEPARAN AL

RECINDO DE LAS FUENTES PRODUCTORAS DE

RUIDO.

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AISLACION DE RUIDOS

RUIDOS AEREOS

1) SE EMITEN Y SE PROPAGAN EN EL AIRE

2) LA ONDA SONORA CHOCA CONTRA UNA PARED, ESTA VIBRA

Y HACE QUE PARTE DEL SONIDO PASE AL OTRO LADO.

3) CUANTO MAS PESADO (MAYOR MASA) TENGA EL MURO,

MAYOR SERA LA DIFICULTAD PARA VIBRAR, Y POR LO TANTO

TRANSMITIRA UNA MENOR ENERGIA SONORA.

4) RESUMEN:MATERIAL MAS PESADO, MAS AISLANTE.

5) EL TRATAMIENTO SUPERFICIAL DEL MATERIAL TIENE

MENOR INCIDENCIA, SE DESPRECIA EN LO QUE RESPECTA

AL ALCANCE DE ESTA CATEDRA.

AISLACION DE RUIDOS

RUIDOS DE IMPACTO

1) SE TRANSMITEN POR LOS SÓLIDOS QUE COMPONEN UN

EDIFICIO.

2) EJ. TACOS, VIBRACIONES DE MAQUINAS, GOLPE ARIETE

CAÑERIAS, ETC.

3) SI INFLUYE EL TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE LOS

MATERIALES

4) ESTOS RUIDOS PUEDEN ATENUARSE EJERCIENDO UN

CONTROL SOBRE LA FUENTE.

5) PROBLEMA COMUN: AISLACION DE LOSAS EN EDIFICIOS DE

ALTURA.

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AISLACION DE RUIDOS

INDICES DE REDUCCION SONORA

R ES UN INDICE DE REDUCCION SONORA EN FUNCION A LA

FRECUENCIA.

2

1

W

W10logR(dB)

W1 POTENCIA SONORA QUE IMPACTA SOBRE EL

MURO BAJO ESTUDIO

W2 POTENCIA TRANSMITIDA

STC ó RW ES UN INDICE COMPENSADO DE REDUCCION SONORA.

ES UNA CARACTERISTICA PROMEDIO PARA VARIAS FRECUENCIAS.

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AISLACION DE RUIDOS

EJEMPLO:

LIVING=65 Db

DORMITORIO=?

MURO:LADRILLOS CERAMICOSHUECOS ESP 10cm

DE TABLA ANTERIOR:

Rw =35Db

2 = 1 – Rw = 65Db‐35Db=30Db

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AISLACION DE RUIDOS

INDICES DE REDUCCION SONORA PARA MATERIALES COMPUESTOS

S1-S2

R1-R2

R1-R

S1 = SUPERFICIE ELEMENTO MAS AISLANTES2 = SUPERFICIE ELEMENTO MENOS AISLANTER1 = INDICE DE REDUCCION ELEMENTO MAS AISLANTER2 = INDICE REDUCCION ELEMENTO MENOS AISLANTER = INDICE DE REDUCCION RESULTANTE

TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL

1) CUANDO EN UN LOCAL TENEMOS UNA FUENTE DE

SONIDO, LAS ONDAS SONORAS PRODUCIDAS IMPACTARANSOBRE PAREDES, CIELORRASO Y PISO, SIENDO EN PARTEABSORBIDAS Y EN PARTE REFLEJADAS POR LA SUPERFICIESOBRE LA QUE CHOCAN.

2) SUPERFICIES LISAS: LAS ONDAS REBOTAN FACILMENTE

SUPERFICIES RUGOSAS: LAS ONDAS REBOTAN CONDIFICULTAD

3) EL NIVEL SONORO EN EL LOCAL SE DEBERA A LA

SUPERPOSICION DEL SONIDO EMITIDO POR LA FUENTE MASEL REFLEJADO POR PAREDES, PISOS Y CIELORRASO

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4) EN UN AMBIENTE VACIO CON PAREDES LISAS (MUY

REFLECTIVAS) ESCUCHAREMOS QUE EL SONIDOPERMANECE POR UN TIEMPO MAS PROLONGADO QUE ENUN AMBIENTE CON MUCHOS MUEBLES, CORTINAS,PRESENCIA DE PERSONAS, ETC.

ABSORBENTES

• MATERIALES ESPECIALMENTE FORMULADOS PARA TENER UNA ELEVADA ABSORCIÓN SONORA.

• LA ABSORCIÓN AUMENTA CON SU ESPESOR Y CON LA DENSIDAD.

• TABLA CON VALORES DE EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA.

• MÁS ABSORCIÓN SI MÁS FRECUENCIA, PUES SU LONGITUD DE ONDA ES PEQUEÑA Y COMPARABLE CON LAS IRREGULARIDADES DE LA SUPERFICIE.

• MATERIALES: ESPUMAS DE POLIURETANO, LANA DE VIDRIO (SE DENOMINAN TRAMPAS DE SONIDO)


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COEFICIENTE DE ABSORCION α


• CUANDO LA ONDA SONORA INCIDE SOBRE LA SUPERFICIE, PARTE DE ELLA ES ABSORBIDA Y PARTE ES DEVUELTA AL MEDIO. LA RELACION ENTRE LA ENERGIA ABSORBIDA Y LA ENERGIA INCIDENTE SE DEFINE COMO COEFICIENTE DE ABSORCION .

• EL VALOR DE VARIA ENTRE 0 Y 1, CONSIDERANDOSE QUE LOS MATERIALES CON VALORES CERCANOS A 0 SON POCO ABORSBENTES Y VICEVERSA.

• DADO UN MISMO MATERIAL, LOS VALORES DE , DIFIEREN PARA DISTINTAS FRECUENCIAS

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ABSORCION DE UNA SUPERFICIE

A = S. α


DONDE: A = ABSORCION EN UMA.

S = SUPERFICIE EXPUESTA EN m2.

α = COEFICIENTE DE ABSORCION

UMA ES LA UNIDAD METRICA DE ABSORCION Y ES

EQUIVALENTE A UNA VENTANA ABIERTA DE

SUPERFICIE UNITARIA EN m2

ABSORCION DE UNA SUPERFICIE


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COEFICIENTE DE ABSORCION MEDIO α

α = S1 α1 + S2 α2 +…….. + Sn αn

S1 + S2 + S3 +….. + Sn


• REVERBERACIÓNLA PERMANENCIA DEL SONIDO DESPUÉS DE INTERRUMPIDA LA FUENTE (REFLEXIONES DE LAS REFLEXIONES) DA LUGAR A UNA SITUACIÓN DE REVERBERACIÓN.

• TIEMPO DE REVERBERACIÓN (T)SABIENDO QUE POR CADA REFLEXIÓN PARTE ES ABSORBIDA (Y TRANSFORMA EN FORMA DE CALOR) Y PARTE ES REFLEJADA, EL TIEMPO DE REVERBERACIÓN ES EL TIEMPO QUE TARDA LA MISMA EN EXTINGUIRSE.

TÉCNICAMENTE, ES EL TIEMPO QUE TARDA EN BAJAR DE 60DB RESPECTO A SU VALOR INICIAL.


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• SI LAS SUPERFICIES SON MUY REFLECTORAS, T SERÁ MUY GRANDE; SI SON MUY ABSORBENTES, T SERÁ PEQUEÑA.

• FÓRMULA DE SABINE:T = 0.161 ∙ V/ i∙Ai

V = ES EL VOLUMEN DE LA HABITACIÓN = COEFICIENTE DE ABSORCION DE CADA MURO Α = AREA DE CADA MURO TRATADO.

• COMO EL COEFICIENTE DE ABSORCIÓN DEPENDE DE LA FRECUENCIA, T TAMBIÉN.

TIEMPO DE REVERBERACIÓN ÓPTIMO

• PARA CADA FINALIDAD EXISTE UN TIEMPO DE REVERBERACIÓN ÓPTIMO, QUE AUMENTA AL AUMENTAR EL VOLUMEN DE UNA SALA.

• PALABRA REQUIERE T BAJO, SINO SERÍAN ININTELIGIBLES.

(EJ. AULAS, TEATROS, VALORES PRÓXIMOS O MENORES A 1 seg.)

• MÚSICA REQUIERE T ALTO, DISIMULA IMPERFECCIONES DE EJECUCIÓN. (EJ. SALA DE MUSICA, VALORES PROXIMOS O SUPERIORES A 2 seg.)


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ADICION DE SONIDO

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R1 = 10 log I0

I1 [dB] (a)

R2 = 10 log I0

I2 [dB] (b)

= log I0

I110

R1

=I0

I110

R1antilog

10R1 [w/cm2]I1 = I0 antilog

10

R2 [w/cm2]I2 = I0 antilog

I1 + I2 = I0 ( antilog10

R1 + antilog10

R2 ) [w/cm2]

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RTOTAL = 10 log10I0 ( antilog

I0

R1 + antilogI0

R2

[dB])

I0

RTOTAL = 10 log ( antilog10

R1 + antilog10

R2 ) [dB]

SUPONGAMOS DOS RUIDOS

antilog

= 35 dBR1

R2

= 40 dBR2

10

R1 = antilog 3,5 = 3.150

antilog10

= antilog 4,0 10.000=

13.150

RTOTAL 10 log 13.150= = 10 x 4,12 = 41,2 dB

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R1 SEA EL NIVEL DE SONIDO DE UNA FUENTE EN dB

R2 SEA EL NIVEL DE SONIDO DE OTRA FUENTE EN dB

Y QUE SEA R1 > R2 , ENTONCES ES POSIBLE CALCULAR LADIFERENCIA R1 – R2 = DIF. [dB]. ENTRANDO AL NOMOGRAMACON EL VALOR DIF. [dB], AGREGAR AL NIVEL MAYOR PARAOBTENER RTOTAL.

SEAN:

= 35 dBR1= 40 dBR2

DIF = R1 ‐ R2 = 40 ‐ 35 Db = 5 dB

ENTRANDO AL NOMOGRAMA POR DIF=5 Db, ENCONTRAMOSQUE CORRESPONDE AR = 1,2 Db AGREGAR AL MAYOR DE LOSRUIDOS, ENTONCES: RTOTAL = R1 + AR = 40 + 1,2 Db = 41,2 Db,COINCIDENTE CON VALOR OBTENIDO EN EL EJEMPLOANTERIOR.

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SEAN:

= R2R1 = 60 dB

DIF = 0dB, CORRESPONDE AR = 3 dB,

RTOTAL = 60 Db + 3 Db = 63 dB

ES INTERESANTE DESTACAR QUE CUANDO SE ADICIONANDOS SONIDOS DEL MISMO NIVEL, EL TOTAL SE OBTIENESUMANDO 3dB AL SONIDO GENERADO POR CUALQUIERADE LAS FUENTES.

)] = 10 log 2 + R1

= R2R1SI

RTOTAL = 10 log (2. antilog ), QUE PUEDE ESCRIBIRSER1

10

RTOTAL = 10 [ log 2 + log ( antilogR1

10

log 2 = 0,3

PERO:

10 log 2 = 3 dB

RTOTAL = R1 + 3 dB

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BIBLIOGRAFIA Y FUENTES

• 628.517 B29

EL RUIDO Y SU CONTROL

• 699.8 P298

AISLAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO

• 534 B526

ACUSTICA

• 534 R294

INGENIERIA ACUSTICA

• http://www.lapastoriza.com

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