PRINCIPIOS DE ACÚSTICA E INSONORIZACIÓN DE AMBIENTES

• Introducción • Espectro audible • La intensidad sonora • Acústica arquitectónica

o Frecuencia crítica • Coeficiente de Absorción

o Tipos de materiales o Colocación de material

absorbente • Tiempo de reverberación • Aislamiento Acústico

Introducción

El sonido es la sensación que se produce a través del oído en el cerebro y la causa física que lo determina. Estas son las vibraciones causadas por un medio elástico (el aire). Estas vibraciones se producen por el desplazamiento de las moléculas del aire debido a la acción de una presión externa. Cada molécula transmite la vibración a la que esta a su lado provocándose un movimiento en cadena. El sonido es el resultado de estos desplazamientos.

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Espectro Audible

Se considera como tal la gama de frecuencias entre 20 y 20000 Hz. Los sonidos inferiores a 20 Hz se llaman infrasonidos o subsonidos y a los que están por encima de 20000Hz se los llama ultrasonidos. Este espectro varia según cada persono y se altera con la edad por eso es muy importante cuidarlo y no exponerlo a sonidos o ruidos muy fuertes. Los sonidos graves van desde 20 a 300 Hz, los medios de 300 a 2000 Hz y los agudos de 2000 hasta 20000 Hz. A su ves este espectro de subdivide en octavas, el valor máximo de cada de ellas es el doble del de la anterior.

1ª Octava 16 - 32 (Hz) 7ª Octava 1000 - 2000 (Hz) 2ª Octava 32 - 64 (Hz) 8ª Octava 2000 - 4000 (Hz) 3ª Octava 64 - 125 (Hz) 9ª Octava 4000 - 8000 (Hz) 4ª Octava 125 - 250 (Hz) 10ª Octava 8000 - 16000 (Hz) 5ª Octava 250 - 500 (Hz) 11ª Octava 16000 - 32000 (Hz) 6ª Octava 500 - 1000 (Hz)

Los sonidos pueden tener el mismo tono y potencia y pueden no ser idénticos. Su diferencia esta en el timbre. Esto se debe a que los sonidos se componen de ondas superpuestas a una frecuencias básica o portadora. Son los llamados armónicos, cuya frecuencia es múltiplo de la de la onda portadora.(Ver Figura 1)

Figura 1: Muestra la frecuencia portadora y sus armónicos en función del tiempo

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Intensidad Sonora

La unidad de medida de la intensidad sonora es el decibelio (dB). La sensación sonora de intensidad se agudiza para sonidos débiles, y disminuye para sonidos fuertes. Por lo tanto podemos decir, que los decibelios, siguen una proporción exponencial, que es la que presenta el oído humano. La referencia empleada son los decibelios SPL (Sound Pressure Level),que es relativo a la presión sonora. La referencia, es decir, a los 0 dB SPL ,es el umbral de audición, la menor cantidad de sonido en el aire perceptible por el oído humano emitida a 1000 Hz. Cuando tenemos varias fuentes debemos sumar cada una de sus presiones (dB SPL).(Ver cuadro de intensidades)

Intensidad en db Descripción 120 Despegue de un avión 110 Umbral de dolor 90 Perforadora neumática 60 Interior de una oficina 50 Conversación normal 40 Habitación silenciosa 20 Al aire libre, en silencio 0 Umbral de audición

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Acústica Arquitectónica

Las características acústicas de los recintos vienen condicionadas al tipo de sonido que vayamos a reproducir en ellos. Para cada tipo de sonido será óptima la curva de respuesta de la sala diferente. Lo mismo se puede decir del tiempo de reverberación y de la disposición de materiales acústicos y arquitectónicos en la sala.

Frecuencia crítica: Todos los cerramientos tienen fallas en su comportamiento, por las cuales, a cierta frecuencia disminuye la insonoridad. Normalmente se expresa la frecuencia crítica por centímetro de espesor del material que se trata. A continuación damos valores de frecuencia crítica para distintos materiales utilizados habitualmente.

Material Peso específico en Kg/m3 F. Crítica por 1 cm de espesor

Ladrillo 2000 - 2500 2500 - 5000 Hormigón 2300 1800

Bloques de cemento 2000 2700 Yeso 1000 4000 Vidrio 2500 1200

Madera 600 6000 - 18000 Acero 7800 1000

Aluminio 2700 1300 Plomo 10600 8000

Poliestireno expandido 14 14000 Corcho 250 18000 Goma 1100 85000

*Laboratorio de acústica del L.E.M.I.T. Entonces con los valores de la tabla podemos calcular la frecuencia crítica de nuestra sala según el materia empleado y su espesor haciendo por ejemplo:

Material Espesor en cm Frecuencia Crítica (Hz)

Hormigón 5 1800/5= 360

15 1800/15= 120

25 1800/25= 72

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Coeficiente de Absorción

Es un valor relativo a la cantidad de sonido que absorbe una superficie. Se define como el cociente entre la energía absorbida y la energía incidente en una superficie. Este valor varía para cada material y para las distintas frecuencias, por lo que no es un coeficiente único. Se diferencian, según su coeficiente de absorción dos tipos de materiales absorbentes:

Materiales Resonantes: Presentan la máxima absorción a frecuencias determinadas que es la frecuencia propia del material. Actúan como filtro pasabanda y se utilizan pararecortar la respuesta de la sala en determinadas frecuencias.

Materiales Porosos: Absorben más sonido a medida de que aumenta la frecuencia. La espuma acústica es lo más utilizado hoy en día en cualquier ámbito acústico.

Colocación de material absorbente (Casero): Sentado en la posición de escucha le pedimos a un amigo/a que vaya desplazando por la pared y en forma paralela y pegado a la misma un espejo (20 cm x 20 cm) hasta que veamos el reflejo del tweeter del bafle. Este será el punto central en donde iniciaremos nuestro tratamiento de 2 a 4 m2 alrededor del mismo. Repetir el procedimiento para paredes laterales, techo y piso. Con este método los resultados obtenidos son muy buenos y fácilmente comprobables. Se pueden utilizar también cortinas de tela pesada, NO la goma espuma tradicional, corcho, así como tampoco telgopor debido a que no se obtendrá el mismo resultado.

El acondicionamiento acústico, con certificación ISO 9002, de gran poder de absorción de humedad y coeficientes de absorción acústica (incluso mayor de 0.9 ver tabla adjunta), se puede encontrar en empresas dedicadas a acondicionamiento acústico a nivel industrial, así como también, en casas especializadas de audio. A continuación se muestran los diferentes coeficientes de absorción según su construcción.

Construcción Hz 125 200 500 1000 2000 4000

Hueco 0.05 0.10 0.36 0.72 0.51 0.80 Lana

mineral compacta

0.07 0.40 0.98 0.81 0.60 1.00

Lana mineral y

hueco 0.50 0.78 0.88 0.90 0.92 0.85

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Tiempo de Reverberación (RT60)

Es el tiempo necesario para que la intensidad sonora decaiga 60 dB. Esto significa que ha alcanzado la millonésima parte de su valor inicial, lo cual se supone que prácticamente se ha silenciado. Es conveniente recordar que el oído humano no distingue sonidos que no vengan separados en más de 50 ms. Cuando las reflexiones de la sala provoquen que una onda llegue al oyente con una separación superior a estos 50 ms, se producirá el fenómeno de eco. Si es inferior se origina la reverberación, que le añade más cuerpo y envolvencia a la onda original.

Figura 2: El tiempo de reverberación óptimo depende del volumen de la sala.

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Aislamiento Acústico

Consiste en impedir que el sonido se propague, empleando barreras u obstáculos que los reflejen. Es conveniente también aislar el recinto de los sonidos externos. Para lograr esto se emplea la relación entre la energía acústica incidente y la transmitida. Se define como "perdida en la transmisión" (Transmission Loss (TL)) que se expresa en dB.

Ej.:Si el TL de una pared es de 40 dB, cuando reciba en su cara exterior 70 dB SPL, en su cara interior transmitirá solamente 30 dB SPL.

Para separar el "Control Room" del estudio o locutorio en los estudios de grabación se emplea la pecera, la cual consiste en dos vidrios con una capa de aire entre ambos. El vidrio que se encuentra del lado del estudio tiene una ligera inclinación para evitar la aparición de frecuencias propias.

En cuanto a las paredes, para mayor absorción acústica, se pueden forrar internamente con lana mineral, llenándola por completo o dejando una cámara de aire en el centro. (coeficiente de absorción hasta 1.00).

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