I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS” ZACATENCO
“COMPENDIO DE MATERIALES UTILIZADOS EN EL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DE RECINTOS”
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
P R E S E N T A N :
RENÉ RAMÍREZ ORTEGA JORGE ALEJANDRO GARCÍA SOLÍS
ASESORES:
ING. RENÉ GUZMAN RODRÍGUEZ ING. MIGUEL RAMÍREZ MONTIEL
MÉXICO D.F. 2008
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LÓPEZ MATEOS"
TEMA DE TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN
DEBERA(N) DESARROLLAR
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
TESIS COLECTIVA Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL
C. RENÉ RAMÍREZ ORTEGA C. JORGE ALEJANDRO GARCÍA SOLÍS
"COMPENDIO DE MATERIALES UTILIZADOS EN EL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DE RECINTOS"
CREAR UNA BASE DE DATOS DIGITAL QUE CONTENGA INFORMACIÓN CLAVE SOBRE LOS MATERIALES USADOS EN EL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DE RECINTOS. Y ANALIZAR DE FORMA TEÓRICA LAS PROPIEDADES FÍSICAS QUE PERMITEN A DICHOS MATERIALES INTERACTUAR DE FORMA CONVENIEN'JlE CON 1LAS ONDAS SONORAS. .
• COEFICIENTE DE ABSORCIÓN ACÚSTICA • MATERIALES ABSORBENTES
MATERIALES REFLEJANTES MÉTODO DEL TUBO DE ONDAS ESTACIONARIAS MÉTODO DE LA CÁMARA REVERBERANTE
· • BASE DE DATOS MAA-DT
JEFE DEL DEPARTAMENT INGENIERÍA EN COMUNICACI
MÉXICO D.F. A 14 DE OCTUBRE DE 2009
ING. MIGUEL
INDICE
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos
INDICE
Objetivo…………..………………………………………………………………………………………………………….. 1 Introducción………………………………………………………………………………………………………………... 2 Capítulo 1. Coeficiente de absorción acústica..…………………………………………………………….. 5 1.1 Unidades de absorción A…………………………………………………………………………... 10
Capítulo 2. Materiales absorbentes………………………………………………………………………………. 11 2.1 Resonadores de placa…………………………………………………………………………………. 23
2.2 Resonadores de agujero o de Helmholtz…………………………………………………… 24
Capítulo 3. Materiales reflectantes………………………………………………………………………………. 26 Capítulo 4. Método del tubo de ondas estacionarias……………………………………………………. 37 Capítulo 5. Método de la cámara reverberante……………………………………………………………. 44 Capítulo 6. Base de datos MAA-DT…………………….…………………………………………………………. 53
6.1 Instalación de MAA-DT……………………………………………………………………………….. 54
6.2 Ejecución de MAA-DT………………………………………………………………………………….. 61
6.3 Introducción de materiales…………………………………………………………………………. 67
Conclusiones y observaciones..…………………………………………………………………………………….. 70 Anexo A Norma ASTM C384..….......................................................................................... 74 Anexo B Norma ISO 354……………………………………………………………………………………………….. 95 Bibliografía…………………………………………………………………………………………………………………… 115
INDICE
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos
INDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Incidencia normal de las ondas sonoras sobre un material…………………… 7
Figura 1.2 Incidencia aleatoria de las ondas sonoras sobre un material………………… 7
Figura 1.3 Diferencia entre coeficiente de absorción (α) y
coeficiente de transmisión (τ)…………………………………………………………..…… 8
Figura 2.1 Esquema del reparto de energía en la reflexión ……………………………………. 12
Figura 2.2 Material poroso…………………………………………………………………………………….. 15
Figura 2.3 Material fibroso…………………………………………………………………………………… .. 15
Figura 2.4 Material absorbente a base de fibra de vidrio……………………………………… .. 16
Figura 2.5 Material absorbente a base de lana mineral ………………………………………….. 16
Figura 2.6 Material absorbente a base espuma de poliuretano……………………………… 16
Figura 2.7 Absorción para diferentes espesores de
material a base de fibra de vidrio…………………………………………………………… 17
Figura 2.8 Evolución de la amplitud de la velocidad “u” de las
partículas de aire en función de la distancia a la pared rígida………………… 18
Figura 2.9 Evolución de la amplitud de la velocidad “u” de las
partículas de aíre en función de la distancia a la pared rígida………………….19
Figura 2.10 Amplitud de la velocidad “u” de las partículas de aire en el interior
de un material absorbente situado a una distancia de la pared rígida……. 20
Figura 2.11 Coeficientes de absorción de lana de roca de 46 kg/m3 montada
sobre la pared y a 50mm de la pared…………………………………………………….. 21
Figura 2.12 Coeficientes de absorción acústica
de un panel contrachapado de 60mm……………………………………………………. 24
Figura 2.13 Curva de respuesta de una placa rígida con agujeros y con cámara
de aire rellena de material absorbente………………………………………………….. 25
Figura 3.1 Reflexión especular o normal…………………………………………………………………. 27
INDICE
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos
Figura 3.2 Reflexión difusa………………………………………………………………………………………. 27
Figura 3.3 Visualización de los efectos de difracción y reflexión del sonido……………. 29
Figura 3.4 Ejemplo de difracción del sonido alrededor de una barrera acústica
instalada delante de una vivienda a modo de protección frente al ruido…29
Figura 3.5 Zonas de cobertura asociadas a diferentes superficies reflectantes……… 31
Figura 3.6 Superficie cóncava actuando como dispersora del sonido
debido a que la fuente y la zona de recepción se halla fuera
de la esfera creada a partir de dicha superficie………………………………………. 31
Figura 3.7 Comparativa entre los efectos de absorción,
reflexión especular y difusión del sonido……………………………………………….. 32
Figura 3.8 Ejemplo de difusión del sonido producida por un conjunto
de pirámides colocadas sobre una pared rígida……………………………………… 33
Figura 3.9 Difusor de una dimensión QRD……………………………………………………………… 35
Figura 3.10 Difusor de dos dimensiones QRD…………………………………………………………… 35
Figura 3.11 Difusor PRD…………………………………………………………………………………………… 36
Figura 4.1 Ejemplo de un tubo de ondas estacionarias………………………………………….. 39
Figura 4.2 Evolución de la onda estacionaria…………………………………………………………. 40
Figura 4.3 Partes de un tubo de ondas estacionarias…………………………………………….. 41
Figura 4.4 Mínima y máxima presión sonora dentro del tubo………………………………… 42
Figura 5.1 Diagonal mayor dentro de la cámara reverberante rectangular..…………… 46
Figura 5.2 Ejemplo la cámara reverberante donde ninguna
de sus paredes es paralela…………………………………………………………………….. 46
Figura 5.3 Ejemplo de la colocación del material dentro de la cámara…..……………….. 49
Figura 5.4 Ejemplo de la colocación de un sillón en la cámara reverberante..…………. 50
INDICE
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos
Figura 6.1 Instalación de Windows Installer 3.1……………………………………………………… 55
Figura 6.2 Instalación de Microsoft .net Framework…………………..………………………….. 56
Figura 6.3 Instalación de SQL Server……..……………………………………………………………….. 57
Figura 6.4 Instalación de MAA-DT…………..……………………………………………………………… 58
Figura 6.5 Ventana de conexión…………………..………………………………………………………… 58
Figura 6.6 Explorador de objetos……………………………………………………………………………. 59
Figura 6.7 Ventana de restauración de la base de datos……..…………………………………. 60
Figura 6.8 Mensaje de notificación…..……………………………………………………………………. 60
Figura 6.9 Archivo “config”…………………………………………………………………………………….. 61
Figura 6.10 Pantalla de presentación……………………………………………………………………….. 62
Figura 6.11 Pantalla principal…………………………………………………………………………………… 62
Figura 6.12 Botones de información extra……………………………………………………………….. 63
Figura 6.13 Ventana “Acerca de”……………………………………………………………………………… 63
Figura 6.14 Ventana “Contactos”……………………………………………………………………………… 63
Figura 6.15 Ejemplo de búsqueda por nombre ………………………………………………………… 64
Figura 6.16 Ejemplo de búsqueda por coeficientes de absorción……………………………… 65
Figura 6.17 Ejemplo de la opción “Mostrar Todos”………………………………………………….. 65
Figura 6.18 Ejemplo de ordenamiento por la columna 125 Hz………………………………….. 66
Figura 6.19 Ventana “Detalle” de un material………………………………………………………….. 67
Figura 6.20 Botones de la ventana “Detalle”……………………………………………………………. 67
Figura 6.21 Submenú ‘dbo.material’………………………………………………………………………... 68
Figura 6.22 Tabla de materiales……………………………………………………………………………….. 69
INDICE
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos
INDICE DE TABLAS
Tabla 5.1 Máxima área equivalente de absorción sonora para
cámaras con un volumen V=200m3 ……………………………………………………… 47
Tabla 5.2 Requerimientos de temperatura y humedad dentro de
las mediciones de T1 y T2 ........................................................................... 48
AGRADECIMIENTOS
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos
A mi familia y amigos:
Al término de esta etapa de
mi vida, quiero expresar un
profundo agradecimiento a
todos ellos que con su
ayuda, apoyo y amor me
alentaron a lograr la
conquista de esta meta,
quiero que sientan que el
objetivo logrado también es
de ustedes.
René.
AGRADECIMIENTOS
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos
A mi familia:
Como un testimonio de
gratitud y eterno
reconocimiento, por el
apoyo que siempre me han
brindado y con el cual he
logrado terminar mi carrera
profesional, siendo para mí,
la mejor de las herencias.
Alejandro.
OBJETIVO
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 1
O B J E T I V O Crear una base de datos digital que contenga información clave sobre los materiales
utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos. Y analizar de forma teórica las
propiedades físicas que permiten a dichos materiales interactuar de forma conveniente
con las ondas sonoras.
INTRODUCCIÓN
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 2
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 3
Introducción
México es un país en vías de desarrollo y por ello se ve comúnmente en la necesidad de
recurrir a investigaciones extranjeras para poder sustentar sus propios desarrollos
tecnológicos, debido en gran parte a la falta de investigaciones en el país y en gran medida a
la falta de orientación del cuerpo científico en las necesidades de la industria nacional, pero
también por la falta de recursos para realizar estas investigaciones; sin embargo, es necesario
trabajar dentro de este país en la investigación utilizando los medios de que se dispone
apegándose a normas internacionales.
Un ejemplo muy claro de lo mencionado en el párrafo anterior es la medición del coeficiente
de absorción de materiales utilizados en proyectos de acondicionamiento acústico de
recintos; estos coeficientes de absorción han sido medidos en varios países y se han
publicado en documentos que posteriormente llegan a México.
Otro problema importante es que los materiales caracterizados muchas veces no están
disponibles en este país, o cuando se trata de materiales de uso común, como maderas,
concreto, fibra de vidrio, entre otros, los métodos de fabricación dentro de nuestro país son
distintos a los procedimientos de otros países, y esto puede dar como resultado un
coeficiente distinto, además de que la información de este tema es escasa y está demasiado
dispersa, por lo que es necesario desarrollar la metodología para la caracterización de forma
local, y un compendio que concentre información relevante del tema.
El presente trabajo proporciona un análisis teórico del comportamiento físico de los distintos
tipos de materiales, enfocándose en las variantes del coeficiente de absorción cuando se
utilizan distintos métodos de montaje; asimismo se exponen las metodologías para obtener
el coeficiente de absorción por los métodos de cámara reverberante y tubo de ondas
estacionarias.
También se incluirá una base de datos digital de materiales utilizados en el
acondicionamiento acústico de recintos.
INTRODUCCIÓN
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 4
El trabajo se organizó tomando en cuenta los siguientes puntos:
Principales características del coeficiente de absorción.
Análisis de las características de los materiales absorbentes acústicos.
Análisis de las características de los materiales reflectantes acústicos.
Metodología para la obtención del coeficiente de absorción por distintos métodos.
Recopilación en una base de datos digital, de la información sobre materiales usados
en el acondicionamiento acústico de recintos.
Los tres primeros puntos expuestos en los primeros capítulos proporcionan la base teórica
sobre la utilización de estos materiales, sugerencias en la forma en que son utilizados, el
comportamiento físico de estos en el campo de la Acústica e información general sobre los
materiales; estos capítulos permiten un análisis claro sobre las propiedades acústicas de los
materiales, la composición física que por lo común se desea en estos, y los distintos montajes
que acentúan sus características acústicas.
El siguiente punto tratado en los capítulos 4 y 5 se describen los dos principales métodos
para la obtención de los coeficientes de absorción: “El método de la cámara reverberante” y
“El método del tubo de ondas estacionarias”, presentando un resumen que contiene los
principales aspectos de cada uno basándose en normas internacionales. La inclusión de este
punto es importante ya que cuando se disponga de una muestra significativa del material a
tratar será posible obtener su coeficiente de absorción, ya sea para comparar con los datos
que presenta la base de datos, o para incluirlo en ella en el caso de que no exista.
El último punto es la presentación de una base de datos digital que contenga un importante
número de materiales disponibles en nuestro mercado usados en el acondicionamiento
acústico de recintos; esta base de datos proporciona principalmente el coeficiente de
absorción en bandas de octava, y la referencia de donde fue obtenido para que el usuario
pueda evaluar la confiabilidad del dato; se decidió utilizar una base de datos digital ya que es
una herramienta potente que el ingeniero actual utiliza.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 5
CAPÍTULO 1
COEFICIENTE DE ABSORCIÓN ACÚSTICA
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 6
1. Coeficiente de absorción acústica
Una definición útil de absorción sonora es cuando se considera a ésta como la medida de
la eficiencia de una superficie o material para absorber el sonido. Si un material absorbe el
55% de la energía sonora incidente entonces el coeficiente de absorción será de 0.55; esta
es una unidad adimensional. También se puede definir al coeficiente de absorción como el
cociente entre la energía absorbida respecto a la energía incidente.
El coeficiente de absorción sonora varía conforme varía la frecuencia, es por ello que este
coeficiente comúnmente es proporcionado por bandas de frecuencia, por lo general estas
frecuencias son 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, y 4 kHz, o solamente a 500 Hz, sin
embargo, en ocasiones en lugar de hacer uso de todos los valores por bandas de
frecuencia, el grado de absorción acústica de un material absorbente se indica con un
único coeficiente; denominado coeficiente de reducción acústica NRC (Noise Reduction
Coefficient por sus siglas en ingles), el cual se define como la media aritmética de los
coeficientes de absorción correspondientes a las bandas centradas en 250 Hz, 500 Hz,
1 kHz y 2 kHz. Si bien presenta la ventaja de la simplicidad, se desaconseja su utilización en
la fase de diseño acústico, debido a que dicho diseño se lleva a cabo teniendo en cuenta
las seis bandas de frecuencia por separado.
El fenómeno de absorción en los materiales es bastante complejo. En el intervienen no
solo diferentes tipos de materiales, sino también la forma como están montados, el
ángulo de incidencia de la onda sonora, el material instalado detrás del absorbente, etc.
Se pueden mencionar principalmente dos formas en que es analizado el ángulo de
incidencia:
Incidencia normal: se da cuando la línea de acción de la onda sonora es
perpendicular a la superficie sobre la cual incide esta (ver Figura 1.1).
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 7
Incidencia aleatoria: esta se da cuando el ángulo entre la línea de acción de la onda
y la superficie no se controla y esta puede chocar con la superficie en un
inimaginable numero de ángulos distintos (ver Figura 1.2).
Figura 1.1 Incidencia normal de las ondas sonoras sobre un material
Figura 1.2 Incidencia aleatoria de las ondas sonoras sobre un material
Por lo general al haber un mayor contacto entre la onda sonora y el material cuando la
incidencia es aleatoria, se observa un mayor coeficiente de absorción en esta en
comparación a la incidencia normal.
Al hablar de la absorción, nos interesamos únicamente por las energías incidente y
reflejada, de modo que la absorción máxima se representa por una ventana abierta,
donde toda la energía es absorbida sin reflejarse, por lo que teóricamente la absorción
será del 100% y el coeficiente de absorción será 1; sin embargo, suele ocurrir en algunas
mediciones que este coeficiente sea mayor, esto se debe principalmente a que la
difracción del sonido sobre los bordes del material que se ésta midiendo, da la apariencia
acústica de que este posee un área mayor.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 8
Existen ruidos interiores y exteriores, nosotros nos enfocaremos en el control de los
ruidos interiores; el medio utilizado para controlar dichos ruidos es la absorción acústica,
ya que dentro de un recinto o sala, las ondas sonoras producidas por una fuente sonora se
propagaran por todo el lugar y en todas direcciones, por eso se requiere de un material
absorbente y/o reflejante para lograr el control de dichas ondas sonoras, el objetivo del
material es convertir la energía sonora incidente en energía calorífica, en algunos casos
esta energía también podrá ser convertida en energía mecánica gracias a los resonadores,
todo esto ayudara a disminuir el nivel sonoro del recinto o sala.
Un punto importante es el diferenciar entre la absorción acústica y la transmisión acústica,
ya que cada término tiene sus propias características y funciones; para diferenciar mejor
lo anterior trataremos el siguiente ejemplo:
Imaginaremos un frente de ondas sonoras que chocan con una frontera que separa dos
medios. Parte de la energía incidente se refleja y la energía restante será transmitida al
segundo medio. Una porción de esta última energía se transformara por mecanismos
diversos en energía calorífica en la frontera de separación, y al fenómeno lo
denominaremos proceso de absorción acústica (ver Figura 1.3).
Figura 1.3 Diferencia entre coeficiente de absorción (α) y coeficiente de transmisión (τ)
La energía total incidente Ei se descompondrá obedeciendo al siguiente balance
energético:
EtErEaEi (1.1)
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 9
donde:
Ei Energía incidente
Ea Energía absorbida
Er Energía reflejada
Et Energía transmitida
Dividiendo miembro a miembro la expresión obtendremos
r1 (1.2)
donde:
EiEa / coeficiente de absorción acústica
r EiEr / coeficiente de reflexión
EiEt / coeficiente de transmisión acústica
La fórmula 1.2 no es más que una consecuencia del principio de conservación de energía.
Es muy frecuente confundir el concepto de absorción acústica con el de aislamiento
acústico (ligado al coeficiente de transmisión )
La capacidad o bondad de absorción de un material o de un montaje acústico resulta ser,
entonces, la relación entre las energías absorbidas e incidentes de acuerdo con:
2
2
2
2
22
11 rP
P
P
PP
E
E
i
r
i
ri
i
a
(1.3)
donde:
iP presión incidente
rP presión reflejada
r coeficiente de reflexión
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 10
Por lo tanto, deducimos que los materiales absorbentes son poco aislantes del sonido y es
poco útil colocarlos en solitario para este fin.
También cabe resaltar que la fórmula 1.3 indica la relación que existe entre el coeficiente
de reflexión y el coeficiente de absorción, indicando así que un material muy absorbente
será un mal reflectante y viceversa.
1.1 Unidades de absorción A
Absorción A cuantifica la energía extraída del campo acústico cuando la onda sonora
atraviesa un medio determinado ó cuando esta choca con las superficies límites del
recinto, por lo que a partir del coeficiente de absorción, se puede definir el área
equivalente de absorción sonora A.
Puede calcularse como:
SA (1.4)
donde:
A absorción media, en sabines o sabines métricos
coeficiente de absorción del medio
S superficie del material, en m2
Al producto del área S, que ocupa un material en un recinto por su coeficiente de
absorción, se le denomina unidad de absorción y se expresa en sabines o sabines
métricos.
Es importante mencionar que las unidades del área equivalente de absorción sonora,
sabines y sabines métricos, son el producto de un coeficiente adimensional con un área,
es por ello que cuando se hable de sabines se tomara como unidad de área al pie
cuadrado y cuando se hable de sabines métricos, la unidad de área será el metro
cuadrado.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 11
CAPÍTULO 2
MATERIALES ABSORBENTES
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 12
2. Materiales absorbentes
La absorción acústica es la propiedad de los materiales para absorber energía acústica al
disminuir la reflexión de las ondas sonoras incidentes, y cuyo uso principal es el
acondicionamiento acústico.
El éxito en el diseño acústico de cualquier tipo de recinto, una vez fijado su volumen y
definidas sus formas, radica en primer lugar en la elección de los materiales más
adecuados para realizar como revestimientos del mismo con objeto de obtener unos
tiempos de reverberación adecuados.
El tiempo de reverberación TR60 se define como el tiempo que transcurre dentro de un
recinto, desde que se produce un determinado sonido, hasta que el sonido disminuye 60
dB.
La absorción acústica es utilizada para controlar este tiempo de reverberación, eliminar
ecos y modos de resonancia no deseables y ayuda a obtener un correcto balance entre
energías directa y reverberada. La absorción acústica es también útil para el control de
ruidos, bajando el nivel de ruido de fondo dentro de un recinto.
Cuando una onda sonora incide sobre la superficie de un material (Ei), parte de su energía
es reflejada de forma especular (Er), otra parte es absorbida (Ea) y el resto se transmite a
través del material (Et) como se observa en la Figura 2.1.
Figura 2.1 Esquema del reparto de energía en la reflexión
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 13
Las pérdidas de energía acústica en los materiales, como se vio en el primer capítulo, se
pueden caracterizar mediante el coeficiente de absorción acústica α, entendiendo por tal
a la relación entre la energía acústica absorbida por un material y la energía acústica
incidente sobre dicho material por unidad de superficie. El coeficiente de absorción de
cualquier material, varía considerablemente con el ángulo de incidencia de las ondas
sonoras.
La absorción que sufren las ondas sonoras cuando inciden sobre los distintos materiales
absorbentes utilizados como revestimientos de las superficies límite del recinto, así como
su dependencia en función de la frecuencia, varía considerablemente de un material a
otro. En consecuencia, la correcta elección de los mismos permitirá obtener, en cada caso,
la absorción adecuada en las bandas de frecuencia de interés.
Es importante destacar que la energía absorbida puede transformarse en energía
calorífica o en energía mecánica. En efecto, una forma de absorber energía acústica de un
campo es introducir en él, un elemento que sea capaz de adquirir una energía mecánica
en base a la energía acústica del campo. Este es el caso de placas vibrantes o resonadores.
Por otra parte, la absorción acústica, siendo la más común, es mediante el uso de
materiales absorbentes del sonido. Estos materiales producen un amortiguamiento de las
ondas sonoras al atravesar el material, mediante la transformación de la energía sonora
en energía calorífica. Estos materiales tienen dos formas distintas de absorber:
1) En materiales homogéneos y blandos la onda de presión provoca deformaciones
en la superficie de separación de las mismas con el aire en la sala, dichas
deformaciones se transmiten a lo largo del material absorbente. Estas
deformaciones requieren cierta energía para producirse, energía que es tomada
de la onda acústica que, en definitiva, es la causa de las mismas. Aquí, la causa de
las deformaciones y en último término de la absorción, es la presión sobre la
superficie originada por la onda acústica.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 14
2) En materiales porosos o fibrosos de poro abierto, al incidir la onda acústica sobre
ellos, se refleja una porción muy pequeña. Las partículas de aire dentro del
material, a través de sus canales, siguen vibrando y en esta vibración se produce
un rozamiento con las paredes de estos poros o canales, lo que produce una
perdida de energía cinética de las partículas, por transformación en energía
calorífica desarrollada en el rozamiento. Pero para que esto ocurra, debe existir
una velocidad relativa entre las partículas del aire en movimiento y las paredes de
los canales.
A mayor rigidez de la estructura del material mayor será la velocidad relativa y por
tanto se producirá mayor rozamiento y así mayor será la absorción obtenida por
este mecanismo. Si la estructura del material es flexible se produce menor
rozamiento y menor perdida por calor, ya que las paredes de los canales entraran
también en vibración, en este caso se producirá una perdida por transformación
de energía acústica en mecánica, al moverse las paredes de los poros.
El mecanismo de absorción en ambos casos es distinto, en el primero interesa que la
resistencia que ofrece el material a la propagación de la onda sea grande, es decir, su
impedancia debe ser alta para que, al no permitir el paso de la onda a través del material
se produzca la deformación. Precisamente para facilitar esta deformación es para lo que
se requiere que el material no sea rígido.
En el segundo caso como las partículas de aire han de penetrar en su interior, para que se
produzca una fricción contra las paredes de los poros, la impedancia debe ser muy baja
para permitir que una gran parte de la onda se transmita a su interior, ya que ahí es donde
se produce la perdida de energía y por tanto la absorción.
El mencionado mecanismo de absorción del sonido es propio de todos los materiales
porosos (ver Figura 2.2), siempre y cuando los poros sean accesibles desde el exterior.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 15
Figura 2.2 Material poroso
Normalmente, tales materiales están formados por sustancias fibrosas o granuladas (ver
Figura 2.3) a las que se les confiere un grado suficiente de compresión a través de un
proceso de prensa o de tejido.
Figura 2.3 Material fibroso
Los materiales absorbentes comerciales de este tipo se manufacturan básicamente a
partir de:
Fibra de vidrio (Figura 2.4)
Lana mineral (Figura 2.5)
Espuma a base de poliuretano (Figura 2.6)
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 16
Figura 2.4 Material absorbente a base de fibra de vidrio
Figura 2.5 Material absorbente a base de lana mineral
Figura 2.6 Material absorbente a base de espuma de poliuretano
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 17
Generalmente los materiales absorbentes son porosos ya que estos tienen un número de
canales que lo conforman aumentando significativamente el área de contacto. La cantidad
de energía absorbida depende del tipo de material, su forma, su espesor y método de
montaje, es decir, el proceso de absorción que se realice, así como también el ángulo de
incidencia y frecuencia de la onda acústica correspondiente.
En los materiales absorbentes es importante el espesor de la capa y la distancia entre ésta
y la pared. El espesor del material se elige de acuerdo con el valor del coeficiente de
absorción deseado, ya que si es demasiado delgado, se reduce el coeficiente de absorción
a las bajas frecuencias, mientras que si es muy grueso resulta muy caro.
Al aumentar el espesor, aumenta la absorción que produce, especialmente frecuencias
bajas y medias, en primer lugar es preciso tener en cuenta que la absorción es baja a
todas aquellas frecuencias para las que se cumple que el espesor es mucho menor que la
longitud de onda del sonido dentro del material, dicho comportamiento se observa en la
Figura 2.7.
Figura 2.7 Absorción para diferentes espesores de material a base de fibra de vidrio
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 18
En caso contrario es preciso tener en cuenta que la absorción es baja a todas aquellas
frecuencias para las que se cumple que el espesor D es mucho menor que la longitud de
onda λ del sonido dentro del material:
D << λ
En efecto, el hecho de que la pared sea rígida obliga a que las partículas de aire situadas
en sus inmediaciones no se muevan, es decir, a que su velocidad sea nula. Además, al
alejarse de la pared, los valores de dicha velocidad seguirán siendo próximos a cero, ya
que D << λ (ver Figura 2.8). Al ser dicha velocidad tan baja en todos los puntos del material
absorbente, la fricción de las partículas de aire con las paredes de los canales del material
es reducida y, en consecuencia, la transformación de energía sonora en energía calorífica
es mínima.
Figura 2.8 Evolución de la amplitud de la velocidad “u” de las partículas
de aire en función de la distancia a la pared rígida
A medida que la frecuencia aumenta la longitud de onda disminuye por lo cual el espesor
será cada vez mayor ello significa que la velocidad dentro del material irá aumentando, la
energía disipada se verá incrementada y por tanto la absorción será mayor.
Otra forma de justificar el aumento de absorción con el espesor consiste en tener
presente que el camino recorrido por la onda sonora en el interior del material de mayor
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 19
grosor es también mayor (ver Imagen 2.9) y además que la velocidad de las partículas de
aire en el interior del material adquiere valores más elevados.
Figura 2.9 Evolución de la amplitud de la velocidad “u” de las partículas de aire
en función de la distancia a la pared rígida
Partiendo de la hipótesis anterior en cuanto a la situación del material, al aumentar su
porosidad también aumenta la absorción a todas las frecuencias. Este efecto era de
esperar, ya que la penetración de la onda sonora incidente es mayor a medida que se
incrementa el grado de porosidad.
Si la densidad del material es baja, existen pocas perdidas por fricción y, en consecuencia
la absorción es pequeña. A medida que la densidad va aumentando, se produce un
incremento progresivo de absorción hasta llegar a un valor límite, a partir del cual la
absorción disminuye, debido a que existe una menor penetración de la onda sonora en el
material, es decir mayor reflexión de energía.
Desde un punto de vista práctico, es aconsejable que los materiales absorbentes usados
en el acondicionamiento acústico de recintos tenga una densidad entre 40 y 70 kg/m3
aproximadamente, no debiéndose superar en ningún caso los 100 kg/m3.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 20
Si se pretenden obtener coeficientes de absorción elevados a bajas frecuencias, no es
imprescindible hacer uso de materiales muy gruesos. Basta con utilizar un material con un
espesor medio y colocarlo a una cierta distancia de la pared rígida, sabiendo que la
máxima absorción se producirá a aquella frecuencia para la cual la distancia “d” del
material a la pared sea igual a λ/4 (en este caso, λ es la longitud de onda del sonido
cuando se propaga a través del aire existente entre el material y la pared). Ello es debido a
que la amplitud de la velocidad de las partículas de aire es máxima para d = λ /4 (ver
Figura 2.10)
Figura 2.10 Amplitud de la velocidad “u” de las partículas de aire en el interior de un
material absorbente situado a una distancia de la pared rígida
Cuanto mayor sea “d”, menor será la frecuencia a la que la absorción será máxima. Por lo
tanto, para aumentar la absorción a bajas frecuencias, es preciso incrementar la
separación entre el material y la pared. De todas formas, dicha mejora se ve
contrarrestada por una disminución de absorción a frecuencias más elevadas.
A manera de ejemplo en la Figura 2.11 se muestran los coeficientes de absorción de la
lana de roca de 30mm de espesor con densidad de 46 kg/m3 montada de dos maneras
distintas: sobre una pared rígida y a una distancia de 50mm de la misma pared.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 21
Figura 2.11 Coeficientes de absorción de lana de roca de 46 kg/m3 montada
sobre la pared y a 50mm de la pared
Según se observa, con el segundo sistema de montaje es posible obtener un coeficiente
de absorción de 0.95 a la frecuencia de 500 Hz, mientras que con el primero dicho valor
no se alcanza sino hasta los 2 KHz.
En la situación límite de que el espesor del material tienda a cero, el comportamiento del
mismo es análogo al de una tela porosa colocada a una distancia “d” de una pared rígida y
paralela a la misma. En tal caso, y partiendo de la hipótesis teórica de que el material es
tan pesado que no vibra bajo la influencia de la onda sonora incidente, los valores del
coeficiente de absorción α oscilan de forma periódica entre un máximo y un mínimo.
Por otro lado, en la práctica, se recomienda colocar el material en forma de zigzag con
objeto de tener una distancia variable entre el material y la pared y, de esta forma,
suavizar las irregularidades del coeficiente de absorción.
Finalmente conviene tener presente que, con independencia del grosor del material,
cuando éste se separa de forma significativa de la pared, todos los razonamientos
anteriores dejan de ser válidos. En tal caso, es necesario tratar los espacios situados a
ambos lados del material como dos cavidades acopladas.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 22
Las características de absorción de los materiales absorbentes dependen no solo de sus
propiedades físicas, sino también en gran parte de un sinfín de condicionantes y de
detalles constructivos, que varían sustancialmente de un caso a otro y que no se pueden
representar mediante una expresión matemática.
Para utilizar adecuadamente un material poroso hay que buscar una solución de
compromiso entre su espesor y su porosidad.
La absorción aumenta con la frecuencia
Para altas frecuencias la absorción no depende del espesor del material
Para bajas frecuencias la absorción aumenta con espesor
Como se mencionaba anteriormente otra de las formas de absorción acústica era
convirtiendo dicha energía acústica en energía mecánica con la ayuda de resonadores.
Los materiales absorbentes de espesor estándar colocados sobre una pared rígida
presentan una pobre absorción a bajas frecuencias. Al separarlos de la pared, se produce
una notable mejora de la absorción a dichas frecuencias.
Si se pretende obtener una gran absorción a frecuencias bajas con el objeto de reducir
sustancialmente los valores del tiempo de reverberación, es preciso hacerse de
resonadores. Se trata de elementos que presentan una curva de absorción con un valor
máximo a una determinada frecuencia. Dicha frecuencia recibe el nombre de frecuencia
de resonancia, y depende de las características tanto físicas como geométricas del
resonador. Generalmente nos sirve para frecuencias por debajo de 500 Hz.
Los resonadores pueden utilizarse de forma independiente, o bien, como complemento
para los materiales absorbentes.
Básicamente, existen los siguientes tipos de resonadores:
De placa
De agujero o Helmholtz
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 23
2.1 Resonadores de placa
Si de acuerdo con el espectro del ruido producido, debe realizarse el tratamiento
especialmente en bajas frecuencias y si no se dispone del espacio suficiente la solución
más idónea es la aplicación de resonadores de placa.
Estos consisten en una placa u hoja que vibra sobre un colchón de aire. Si la placa es
suficientemente grande y no demasiado rígida, la fuerza de retroceso vendrá definida por
la rigidez de la capa de aire.
Considerando que la placa u hoja vibra con la misma amplitud en toda su superficie (lo
cual en la práctica es válido), la frecuencia de resonancia del resonador viene dada por la
expresión:
dd
cf
20
(2.1)
donde:
c – Velocidad del sonido en el aire (m/s).
– Densidad del aire (kg/m3).
– Densidad de la placa u hoja (kg/m3).
d – Espesor de la capa de aire (m).
d’ – Espesor de la placa u hoja (m).
El grado de absorción de estos resonadores depende de las pérdidas internas del material
de placa u hoja y de las pérdidas por frotamiento en puntos de sujeción.
Dicho grado de absorción más bien limitado puede aumentarse rellenando el espacio de
aire con un material absorbente de lana mineral, como se observa en la Figura 2.12.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 24
El material absorbente introducido en la cámara, amortigua las vibraciones reflejadas en
la pared rígida, detrás de la placa y que no permiten la vibración completa de ésta, dando
lugar en su ausencia a una reducción de la energía absorbida y, por tanto, del valor del
coeficiente de absorción.
Figura 2.12 Coeficientes de absorción acústica de un panel contrachapado de 60mm
2.2 Resonadores de agujero o de Helmholtz
La constitución de los resonadores de agujero o de Helmholtz es en esencia la misma que
los resonadores de placa, con la diferencia de que la placa u hoja va provista de
perforaciones.
Con este tipo de resonadores se consigue, para un espesor limitado, un elevado grado de
absorción para la gama de frecuencias medias. La amortiguación en este caso está
determinada por el rozamiento del aire con las paredes de las perforaciones, acompañado
de un desprendimiento de calor. Como en caso de los resonadores de placa, el relleno del
espacio de aire con un material poroso a base de lana mineral aumenta el grado de
absorción.
Materiales absorbentes CAPÍTULO 2
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 25
En la Figura 2.13 se representa la curva de absorción de un resonador de agujero,
compuesto por una placa rígida de 9.5mm de espesor y un 8.3% de superficie perforada,
con un espacio de aire de 50mm relleno con lana de mineral.
La frecuencia de resonancia del resonador viene dada en este caso por la expresión:
(2.2)
donde:
- Velocidad del sonido en el aire (m/s).
- Relación superficie perforada/superficie total (adimensional).
- Profundidad efectiva del agujero (m).
- Espesor de la capa de aire (m).
Figura 2.13 Curva de respuesta de una placa rígida con agujeros y con cámara
de aire rellena de material absorbente
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 26
CAPÍTULO 3
MATERIALES REFLECTANTES
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 27
3. Materiales reflectantes
Para empezar a desarrollar este tema es necesario en primer lugar definir a la reflexión
como: el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de
separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial; existen distintos
tipos de reflexión, sin embargo, para el propósito de este trabajo manejaremos dos tipos:
Reflexión especular o normal: esta sucede cuando el ángulo de incidencia de la onda
sonora es igual al ángulo de reflexión (ver Figura 3.1).
Figura 3.1 Reflexión especular o normal
Reflexión difusa: sucede cuando sin importar el ángulo de incidencia el sonido se reflejará
en distintas direcciones (ver Figura 3.2).
Figura 3.2 Reflexión difusa
El diseño específico de elementos reflectores posibilita la aparición de reflexiones útiles en
la zona de público, dichos elementos están constituidos por materiales lisos, no porosos y
totalmente rígidos capaces de reflejar la mayor parte de la energía sonora que incide
sobre ellos.
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 28
En primer lugar, al hablar de reflexiones útiles es preciso distinguir precisamente entre
salas destinadas a la palabra y salas de conciertos.
En el primer caso se entiende por reflexiones útiles todas aquellas que llegan al receptor
dentro de los primeros 50ms desde la llegada del sonido directo. Dichas reflexiones, al ser
integradas por el oído humano junto con el sonido directo, contribuyen a mejorar la
inteligibilidad de la palabra y a incrementar la sonoridad en el punto considerado. Se trata
de las primeras reflexiones.
En el caso de las salas de conciertos, la definición anterior sigue siendo válida, con la
diferencia de que el intervalo temporal se amplía hasta los 80ms. La existencia de
reflexiones útiles o primeras reflexiones contribuye principalmente a un aumento de la
sonoridad y claridad musical. Si además se trata de reflexiones laterales, se produce un
incremento del grado de impresión espacial en la sala.
En la práctica, cualquier superficie de una sala es susceptible de generar reflexiones más o
menos intensas, en función del grado de absorción que presente. La única superficie que
teóricamente no generaría reflexiones sería aquella que estuviese provista de un
revestimiento ideal totalmente absorbente a todas las frecuencias ( = 1).
Ahora bien, de todas las superficies existentes en un recinto tan solo algunas de ellas
están específicamente diseñadas para generar primeras reflexiones hacia la zona de
público, es decir, para actuar como reflectores del sonido. El resto de las superficies,
independientemente si se trata de superficies absorbentes o reflectantes, únicamente
contribuyen a la obtención de los tiempos de reverberación deseados en cada caso,
incluso en aquellos casos en que la forma y/o la ubicación de las superficies poco
absorbentes sean incorrectas, puede ocurrir que aparezcan ecos, totalmente
contraproducentes desde un punto de vista acústico.
A todas aquellas frecuencias para las que se cumpla que las dimensiones del reflector sean
menores que las correspondientes longitudes de onda, tendrá lugar un efecto de
difracción de la onda sonora incidente. Dicho efecto consiste en un cambio en la
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 29
dirección de propagación de la onda sonora de manera que, en lugar de ser reflejada, la
onda rodea el reflector y sigue su camino como si el elemento no existiese (ver Figura 3.3).
Figura 3.3 Visualización de los efectos de difracción y reflexión del sonido
La difracción se produce básicamente a bajas frecuencias y disminuye gradualmente a
medida que la frecuencia aumenta. Ello significa que dichas frecuencias bajas serán las
que se percibirán de forma más notoria atrás del elemento reflejante, la existencia de un
obstáculo entre una fuente ruidosa y un receptor atenúa de forma considerable las
componentes de alta frecuencia del ruido, pero no así las bajas frecuencias, que siguen
siendo percibidas a menos que las dimensiones del obstáculo sean desmesuradamente
grandes (ver Figura 3.4).
Figura 3.4 Ejemplo de difracción del sonido alrededor de una barrera acústica instalada
delante de una vivienda a modo de protección frente al ruido.
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 30
En la teoría de la difracción, existe un caso concreto que merece ser comentado por su
simplicidad el reflector plano: la utilización de grandes reflectores planos en teatros y
salas de conciertos no es en absoluto aconsejables, ya que puede dar lugar a la aparición
de las siguientes anomalías:
Coloración del sonido: realce o atenuación manifiesta de las frecuencias que
componen su espectro como resultado de la combinación entre el sonido directo y
el sonido reflejado por dichas superficies.
Desplazamiento de la fuente sonora: el sonido parece proceder de la superficie
reflectante en lugar de provenir del escenario es decir, tiene lugar un efecto de
falsa localización de la fuente sonora.
Los reflectores de perfil convexo dispersan el sonido en mayor proporción que los
reflectores planos es decir abarcan una mayor zona de cobertura y por lo tanto, en cada
punto de dicha zona el nivel del sonido reflejado es menor.
En la práctica para que un reflector convexo cumpla su función de manera óptima, es
decir, siga funcionando como reflector sin producir las citadas anomalías, es preciso que
su radio de cobertura sea aproximadamente mayor a cinco metros, para radios menores
el elemento deja de actuar como reflector y tiende a comportarse como un difusor de
sonido.
Por el contrario la existencia de superficies cóncavas da lugar a un efecto de focalización
del sonido reflejado, es decir, a una concentración del mismo, en una zona más reducida,
si bien con un nivel mucho más elevado. Es el denominado “sonido focalizado”. A menudo
ocurre que la energía asociada a dicho sonido es incluso superior a la correspondiente al
sonido directo. En general, dicho tipo de superficies debe de ser evitado.
La onda reflejada cambia respecto a sí la superficie es plana, convexa o cóncava, dicha
reflexión se observa en la imagen siguiente (ver Figura 3.5):
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 31
Figura 3.5 Zonas de cobertura asociadas a diferentes superficies reflectantes
La regla para saber si una superficie cóncava crea difusión del sonido en lugar de
producir focalizaciones es muy simple: cuando ni la fuente sonora ni el receptor están
situados dentro de la esfera creada a partir de la prolongación de la mencionada
superficie, entonces tienen lugar dicha dispersión (ver Figura 3.6).
Figura 3.6 Superficie cóncava actuando como dispersora del sonido debido a que la fuente
y la zona de recepción se halla fuera de la esfera creada a partir de dicha superficie
Según se ha mencionado, la difusión del sonido en una sala se consigue mediante la
colocación de elementos expresamente diseñados para dispersar, de forma uniforma y en
múltiples direcciones, la energía sonora que incide sobre los mismos. En la siguiente figura
se presenta una comparación entre el efecto producido sobre una onda sonora incidente
por un material absorbente, un reflector y un difusor (ver Figura 3.7).
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 32
Figura 3.7 Comparativa entre los efectos de absorción, reflexión especular
y difusión del sonido
De dicha observación se deduce lo siguiente:
En el caso del material absorbente, la energía reflejada es mínima
En el caso del elemento reflector la energía reflejada es mucho mayor y está
concentrada alrededor de la dirección de reflexión especular.
En el caso del elemento difusor, la energía reflejada es elevada y está repartida de
forma uniforme en todas las direcciones de reflexión.
La existencia de difusión del sonido en las salas de concierto significa que la energía de
campo reverberante llegara a los oídos de los espectadores por igual desde todas las
direcciones del espacio. Ello contribuirá a crear un sonido altamente envolvente y, por lo
tanto, aumentar el grado de impresión espacial existente cuanto mayor sea el grado de
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 33
impresión espacial, mejor será la valoración subjetiva de la calidad acústica del recinto en
cuestión.
En ocasiones la difusión también es utilizada para eliminar algunas de las anomalías que
pueden aparecer tanto en recintos destinados a la palabra como en salas de concierto.
Como se verá dichas anomalías pueden aparecer en forma de coloraciones,
desplazamiento de la fuente sonora, ecos y focalizaciones del sonido.
Si bien cualquier superficie produce un cierto grado de difusión, la existencia de
ornamentación, nichos, irregularidades y relieves en las superficies de una sala provoca un
notable incremento de la difusión, de todas formas hay que tener presente que solamente
existe una optima difusión en una banda de frecuencia limitada, y que dicha banda
depende de las dimensiones del difusor.
En la siguiente figura (ver Figura 3.8) se muestra un ejemplo sencillo de difusión producido
por un conjunto de pirámides construidas a base de un material reflejante y dispuestas
sobre una pared rígida.
Figura 3.8 Ejemplo de difusión del sonido producida por un conjunto de pirámides
colocadas sobre una pared rígida
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 34
Según se puede observar la frecuencia de 100 Hz, las reflexiones generadas son
especulares es decir, los efectos de la onda sonora incidente son como si las pirámides no
existen ello es debido a que la longitud de onda asociada es mucho mayor que la máxima
dimensión de cada pirámide. Por el contrario la frecuencia de 1000 Hz, el grado de
difusión es manifiesto, ya que la máxima dimensión de cada pirámide es del mismo orden
de magnitud que la longitud de onda.
También existen los difusores policilíndricos que consisten en un conjunto de superficies
lisas de forma convexa dispuestas secuencialmente y con un radio de curvatura inferior,
aproximadamente, a 5m. Habitualmente, el material empleado para su construcción suele
ser madera.
Las superficies convexas con un radio de curvatura superior a unos 5m actúan como
reflectores del sonido, es decir, como si fuesen superficies planas. La diferencia entre
ambas consiste en que la onda de cobertura es mayor y, por tanto, el nivel asociado a
cada reflexión es menor.
Al reducir el radio de la curvatura por debajo de los 5m, la zona de cobertura aumenta de
tal manera que el sonido reflejado ya no puede ser concentrado sobre la zona de público.
El reflector se convierte en difusor.
Por otra parte están los difusores Schroeder, que aparte de las superficies irregulares y de
los difusores policilíndricos, existen una serie de elementos que habitualmente se colocan
por delante de las superficies limite de la sala (paredes o techo) y que esta
específicamente diseñados para actuar como superficies difusoras del sonido, en una
margen de frecuencias determinado. Todos ellos tienen su origen en la denominada teoría
de los números, desarrollada por el prestigioso investigador alemán Manfred R.
Schroeder, y se basan en distintas secuencias matemáticas previamente fijadas. Los
difusores de Schroeder se denominan generalmente RPG (Abreviatura del termino en
ingles Reflection Phase Grating).
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 35
El elemento básico empleado en la construcción de los RPG más relevantes son los
siguientes:
Difusores MLS
Difusores QRD
Difusores PRD
Los difusores MLS (Maximum Lenght Sequence por sus siglas en ingles) están basados en
unas secuencias pseudoaleatorias periódicas, denominadas de longitud máxima o de
Galois, que solo pueden adquirir dos valores diferentes -1 y +1.
El elemento difusor consiste en una superficie dentada. Se crea partiendo de una
superficie lisa y reflectante, subdividiendo en tramos de igual anchura y creando sobre la
misma ranura de igual profundidad.
Los difusores QRD (Quadratic Residue Diffusor por sus siglas en ingles) son los más
utilizados a nivel práctico, tanto en salas de conciertos como en estudios de grabación. Los
hay de una dimensión, que refleja el sonido en forma de semicilindros y cuyo eje
corresponde al de la dirección de las ranuras. (ver Figura 3.9), también los hay de dos
dimensiones (ver Figura 3.10) que lo difunden en forma de semiesfera. Constan de una
multitud de ranuras con diferentes profundidades, de modo que reflejan el sonido en
distintas direcciones de manera controlada. Su profundidad está relacionada con la
mínima frecuencia que difunde y el ancho de sus ranuras con la máxima.
Figura 3.9 Difusor de una dimensión QRD Figura 3.10 Difusor de dos dimensiones QRD
Materiales reflectantes CAPÍTULO 3
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 36
Por ultimo están los PRD (Primitive Roof Diffusor por sus siglas en ingles). Son similares en
funcionamiento a los QRD de dos dimensiones. La diferencia está en que el principio
matemático empleado para calcular las profundidades (ver Figura 3.11).
Figura 3.11 Difusor PRD
Método del tubo de ondas estacionarias CAPÍTULO 4
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 37
CAPÍTULO 4
MÉTODO DEL TUBO DE ONDAS ESTACIONARIAS
Método del tubo de ondas estacionarias CAPÍTULO 4
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 38
4. Método del tubo ondas estacionarias
En este capítulo se analizara el método del tubo de ondas estacionarias para la obtención
del coeficiente de absorción en los materiales, este método tiene la peculiaridad de que la
incidencia que tiene la onda frente al material es directa y no aleatoria como se obtendría
en una cámara reverberante, dicho método de la cámara reverberante es más acertado ya
que es más cercano a la realidad, dicho método se tratara en el siguiente capítulo.
Esta forma de obtención de los coeficientes de absorción también tiene sus ventajas el
método de la incidencia aleatoria, ya que se utiliza, por ejemplo, para predecir el efecto
de la estimulación del material en un pequeño espacio cerrado, como el interior de una
máquina.
Para realizar las mediciones del coeficiente de absorción a través de este método se ha
implementado la norma ASTM C384 y la norma ISO 10534 donde se especifican las
dimensiones y procedimientos para realizar las mediciones con la mayor veracidad
posible, en este trabajo nos basamos en la norma ASTM C384, dicha norma ha sido
traducida y se encuentra en el Anexo A, para este capítulo se mencionaran los aspectos
más importantes.
El tubo normalmente es hecho de metal, y puede ser circular o rectangular, el tubo deberá
ser recto y la superficie interior deberá estar lisa y limpia, las paredes deberán ser rígidas
para que la disipación de energía sonora a través de ellas por las vibraciones sea
insignificante.
En cuanto a las dimensiones del tubo deben tomarse en cuenta las frecuencias a las que
se va a trabajar ya que estas influyen directamente sobre las dimensiones, por ejemplo
para un tubo circular el diámetro y longitud deberá cumplir con las siguientes condiciones:
Para el diámetro “d”: 586.0d
Para la longitud “l”: dl 4/3
Método del tubo de ondas estacionarias CAPÍTULO 4
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 39
La señal que se usa es un tono puro que por lo general es elegido de la lista de las bandas
de octava.
En un lado del tubo, se debe hacer un entrada o puerta, al lado contrario de donde se
encontrara la fuente de sonido, esto con el objetivo de introducir el material que será
medido, al sostener la muestra, también es necesario respaldar por atrás a la muestra en
análisis para no dejar espacio aéreo detrás de la muestra.
Figura 4.1 Ejemplo de un tubo de ondas estacionarias
Por parte del altavoz puede quedar directamente de frente al tubo, ó para evitar la
interferencia con la sonda del micrófono; el micrófono puede ser colocado en el interior
del tubo (si es lo suficientemente pequeño), conectado a una varilla o cualquier otro
dispositivo que pueda desplazarlo a lo largo de la longitud del tubo. El micrófono o el
extremo de la sonda del tubo deben ser apoyados por una araña, esto para mantener la
misma distancia del eje central a lo largo de todo el tubo, así mismo se deberá de tener
marcada una escala, donde cero será donde se encuentra la cara de la muestra en análisis.
Si la muestra tiene una superficie que no es uniforme se deberán tomar varias muestras
representativas del material y los resultados se promedian, se debe tener cierto cuidado al
cortar el material ya que este deberá entrar perfectamente al final del tubo, si la muestra
es demasiado grande el material puede no quedar totalmente paralelo a la tapa trasera
formando un pequeño bulto en el centro de la cara del material.
Método del tubo de ondas estacionarias CAPÍTULO 4
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 40
Primeramente hablaremos un poco sobre las ondas estacionarias y cómo funcionan, ya
que este es el principio teórico en el que se basa este método de obtención de los
coeficientes de absorción.
Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda
llamados nodos, permanecen inmóviles. En este tipo de ondas, las posiciones donde la
amplitud es máxima se conocen como antinodos, los cuales se forman en los puntos
medios entre dos nodos.
Las ondas estacionarias son producto de la interferencia, cuando dos ondas avanzan en
sentido opuesto a través de un medio y se forman ondas estacionarias (ver Figura 4.2)
Figura 4.2 Evolución de la onda estacionaria
Este instrumento de medición es esencialmente un tubo con una muestra del material a
analizar en un extremo y un altavoz en el otro, una sonda de micrófono que se puede
mover a lo largo de la longitud del tubo que se usa para analizar la onda estacionaria en el
tubo (ver Figura 4.3).
Método del tubo de ondas estacionarias CAPÍTULO 4
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 41
Figura 4.3 Partes de un tubo de ondas estacionarias
La señal del micrófono es filtrada, amplificada y registrada. El altavoz produce ondas
acústicas que viajan dentro del tubo y son reflejadas por la muestra bajo prueba; la fase
de interferencia entre la onda dentro del tubo, las cuales son incidente y reflejada desde
la muestra de prueba, resultan en la formación de un patrón de ondas estacionarias
dentro del tubo.
Si el 100% de la onda incidente es reflejada, entonces la onda incidente y la onda reflejada
tendrán la misma amplitud; los nodos en el tubo tienen presión cero y los antinodos el
doble de presión.
Si un porcentaje de energía incidente es absorbido por la muestra, esto nos indica que, la
onda incidente y reflejada tienen diferente amplitud; los nodos no muy largos tiene
presión cero. La magnitud de la presión en los nodos y antinodos es medida con un
micrófono de prueba, el cual se desliza dentro del tubo. La relación de presión máxima
(antinodo) a la presión mínima (nodo) es llamada SWR (abreviatura del término en ingles
Standing Wave Ratio), esta relación, la cual es mayor o igual a la unidad, es usada para
determinar el coeficiente de amplitud reflejada R de la muestra y su coeficiente de
absorción.
Método del tubo de ondas estacionarias CAPÍTULO 4
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 42
La amplitud en un antinodo de presión (máxima presión) es (A+B), y la amplitud en un
nodo de presión (mínima presión) es (A-B), las cuales se muestran en la Figura 4.4.
Figura 4.4 Mínima y máxima presión sonora dentro del tubo
No es posible medir A o B directamente, pero se puede medir (A+B) y (A-B); esto se logra
al resonar la onda en el tubo, formándose de esta manera ondas estacionarias. Se puede
definir la relación de presión máxima a presión mínima como SWR (abreviatura del
término en ingles Standing Wave Ratio), mediante la Ecuación 4.1
(4.1)
La ecuación 1 puede ser manipulada para determinar el coeficiente de reflexión de la
potencia del sonido, expresada mediante la Ecuación 4.2
(4.2)
La energía reflejada es proporcional al cuadrado de las relaciones de amplitud de las
ondas, por lo tanto, el coeficiente de absorción del sonido (α) de la muestra a una
frecuencia dada esta dado por la Ecuación 4.3
(4.3)
Método del tubo de ondas estacionarias CAPÍTULO 4
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 43
Todo lo anterior es un resumen de los puntos más importantes que se deben tomar en
cuenta para la medición del coeficiente de absorción sonora por el método del tubo de
ondas estacionarias basándose en la norma ASTM C384, así como en la consulta de las
obras de otros autores.
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 44
CAPÍTULO 5
MÉTODO DE LA CÁMARA REVERBERANTE
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 45
5. Método de la cámara reverberante
En este capítulo se analizará un importante método para la obtención del coeficiente de
absorción; éste es el método de la cámara reverberante.
Este método es usado cuando se requiere conocer el coeficiente de absorción si el ángulo
de incidencia del sonido es aleatorio. Es por ello que la cámara que se utiliza en este
método debe tener ciertas características en cuanto a forma, tamaño y distribución de los
elementos usados para la medición; estas características se detallan en la norma “ISO 354
Acoustics - Measurement of sound absorption in a reverberation room” (Acústica-
Medición del coeficiente de absorción en una cámara reverberante), sin embargo para
efectos de este trabajo se mencionarán los aspectos más importantes.
El primer aspecto que se revisará será el volumen el cual por norma debe ser mayor a
150m3 y se considera un volumen ideal 200m3, se busca un volumen amplio que se
asemeje al volumen de los espacios que requieren acondicionamiento acústico
comúnmente, como lo son:
salas de conciertos
auditorios
y fábricas, entre otros.
El siguiente aspecto a analizar es la forma de la cámara reverberante. Por lo común estas
suelen ser rectangulares; la norma indica la longitud máxima apta de la cámara llamado
Imax; en el caso de una cámara rectangular esto se refiere a la diagonal mayor (ver Figura
5.1), esta distancia no debe rebasar la raíz cubica del volumen multiplicada por el factor
1.9 (ver Ecuación 5.1).
Imax<1.9 V1/3 (5.1)
Donde V es el volumen real de la cámara reverberante
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 46
Figura 5.1 Diagonal mayor dentro de la cámara reverberante rectangular
Si bien el uso de cámaras reverberantes rectangulares es permitido, es preferente que:
con el fin de obtener una distribución uniforme de las frecuencias naturales,
especialmente a bajas frecuencias, ninguna de las dimensiones de la cámara deben ser
iguales, sino en proporciones pequeñas de números enteros, debe evitarse además la
existencia del paralelismo en las paredes (ver Figura 5.2).
Figura 5.2 Ejemplo la cámara reverberante donde ninguna de sus paredes es paralela
Otra característica de la cámara es que el campo sonoro debe de ser bastante difuso, es
decir, que se evite en lo posible la presencia de reflexiones especulares; de esta forma la
incidencia del sonido sobre el material de prueba se dará de forma aleatoria, permitiendo
que el coeficiente de absorción obtenido sea un promedio de todos los ángulos de
incidencia de la onda sonora.
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 47
Para lograr una mayor difusión del sonido se recomienda el uso de artefactos reflectantes
que tengan la propiedad de dispersar la onda sonora al momento de la reflexión, estos
artefactos son comúnmente llamados dispersores.
Una vez que las características anteriores sean cumplidas es necesario verificar que la
cámara tenga un área de absorción sonora equivalente adecuada (con respecto a
normas), la cual se detalla en la Tabla 5.1.
Tabla 5.1 Máxima área equivalente de absorción sonora para cámaras con un volumen
V=200m3
Área de absorción sonora
equivalente m2 6.5 6.5 6.5 7.0 9.5 13.0
Frecuencia Hz 125 250 500 1000 2000 4000
En el caso de que el volumen de la cámara difiera del especificado en la tabla será
necesario realizar un ajuste multiplicando el valor proporcionado en la tabla por el factor
de corrección calculado en la Ecuación 5.2
Factor de corrección = (V/200)2/3 (5.2)
Donde V es el volumen real de la cámara reverberante.
Otro factor importante es aquel que depende de las condiciones ambientales,
principalmente la temperatura y la humedad relativa; entiéndase por humedad relativa a
la cantidad de vapor de agua (humedad) que contiene una masa de aire, en relación con la
máxima humedad absoluta que podría admitirse sin producirse condensación,
conservando las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica. Los valores
sugeridos por la norma se muestran en la Tabla 5.2.
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 48
Tabla 5.2 Requerimientos de temperatura y humedad en las mediciones de T1 y T2
Rango de humedad
relativa
Humedad relativa
durante toda la
medición
Temperatura
durante toda la
medición
Temperatura
mínima
40 a 60%
60%
3%
5%
3º C
5º C
10º C
10º C
En los párrafos anteriores se ha mencionado de forma resumida las características de la
cámara reverberante; del mismo modo se han mencionado las condiciones ambientales
que mas afectan a la medición, sin embargo, es necesario mencionar la normalización de
otros elementos que intervienen en la medición del tiempo de reverberación por el
método de cámara reverberante, por lo que a continuación se mencionaran algunos
aspectos importantes que refieren a la muestra de material que se desea caracterizar.
Por norma el área recomendada que debe tener la muestra es de entre 10m2 y 12m2, para
cámaras que cuenten con un volumen bajo, sin embargo, cuando el volumen de la cámara
rebasa los 250 m2, estas áreas deben ser incrementadas con un factor de corrección dado
en la Ecuación 5.3.
Factor de corrección= (V/250)2/3 (5.3)
Donde V es el volumen real de la cámara reverberante.
Además se recomienda que en caso de aquellos materiales para los que se prevea un
coeficiente de absorción bajo se aumente el área del material de tal forma que sea mas
claro ver la diferencia entre el área equivalente de absorción sonora de la cámara vacía y
el área equivalente de absorción sonora de la cámara con el material.
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 49
En cuanto al montaje del material dentro de la cámara, este debe de ser como lo
especifica el proveedor, y en el caso de que el proveedor no proporcione instrucciones de
montaje, este se puede realizar de la misma forma que son montados en la práctica, y en
el caso de que el material se tenga que colocar sobre cualquier superficie de la cámara
será necesario cubrir los bordes con un marco altamente reflectante cuyo espesor no
supere los 2cm, y debe de ser colocado por lo menos a un metro de cualquier otra
superficie (ver Figura 5.3).
Figura 5.3 Ejemplo de la colocación del material dentro de la cámara
Una ventaja de este método respecto a otros, que no se había mencionado es la
posibilidad de calcular el coeficiente de absorción de distintos objetos, como muebles,
maquinaria, y otros accesorios no planos.
Para el montaje de estos materiales, se seguirán las instrucciones del proveedor y en caso
de no contar con ellas, este se colocara como usualmente es colocado, en el sitio donde se
planee usar este material, teniendo cuidado de que si es necesario que se coloque sobre
una superficie, se mantenga una distancia de al menos un metro con el resto de las
superficies (ver Figura 5.4).
Muestra del material
Superficie de la cámara reverberante
D = 1m
Marco de material altamente reflectante
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 50
Figura 5.4 Ejemplo de la colocación de un sillón en la cámara reverberante
Una vez analizados los principales aspectos que deben tener la cámara reverberante y el
material que se desea caracterizar, es necesario revisar las características que deben
cubrir los instrumentos de medición para estar conforme norma.
Los equipos de registro del decaimiento de la presión sonora que pueden ser usados son
aquellos que posean las siguientes características:
a) Promediación exponencial con generación de curvas continuas.
b) Promediación exponencial con generación de puntos muestra discretos sucesivos,
para promedios continuos.
c) Promediación lineal con generación sucesiva de líneas discretas, en algunos casos
con pausas de considerable duración entre determinados promedios.
Estos equipos deben proporcionar principalmente el tiempo de reverberación TR60 el cual
se definió como: el tiempo que transcurre hasta que la presión sonora disminuya 60 dB
después de que el sonido original se detenga, con estas mediciones se puede calcular el
coeficiente de absorción sonora y el área equivalente de absorción sonora.
A partir de la medición del tiempo de reverberación de la cámara vacía T1 y del tiempo de
reverberación de la cámara con el objeto de prueba T2 se pueden calcular al área
equivalente de absorción sonora en cada caso siendo A1 el área equivalente de absorción
sonora de la cámara sin el objeto de prueba, y A2 el área equivalente de absorción sonora
de la cámara con el objeto de prueba.
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 51
Las Ecuaciones 5.3 y 5.4 muestran el cálculo del área equivalente de absorción sonora con
y sin el sujeto de prueba respectivamente:
1
1
3.55
cT
VA (5.3)
2
2
3.55
cT
VA (5.4)
donde
V volumen en metros cúbicos de la cámara reverberante vacía.
c velocidad del sonido en el aire en metros por segundos.
1T tiempo de reverberación en segundos en la cámara reverberante vacío.
2T tiempo de reverberación en segundos, en la cámara reverberante después de que
la muestra ha sido introducida.
La resta de de A1 y A2 da como resultado el área equivalente de absorción sonora A como
se especifica en la Ecuación 5.5
12
113.55
TTc
VA
(5.5)
El coeficiente de absorción S del absorbente plano se calculará con la ecuación 5.6
Método de la cámara reverberante CAPÍTULO 5
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 52
S
AS
(5.6)
donde:
A Área de absorción sonora equivalente en metros cuadrados calculada en la
Ecuación 5.5
S Es el área en metros cuadrados de la muestra en prueba.
Lo anterior es en resumen de los puntos más importantes que se deben tomar en cuenta
para la medición del coeficiente de absorción sonora por el método de la cámara
reverberante, sin embargo se recomienda revisar la norma ISO 354 “Acoustics-
Measurement of sound absorption in a reverberation room”; este trabajo incluye una
traducción de la norma al español hecha por los autores de este trabajo, para ampliar la
información que se expresa en este capítulo.
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 53
CAPÍTULO 6
BASE DE DATOS MAA-DT
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 54
6. MAA-DT
La base de datos que comprende los materiales acústicos usados en el acondicionamiento
acústico fue nombrada por sus creadores MAA-DT (Materiales para Acondicionamientos
Acústicos Database).
Para el desarrollo de éste sistema se ha empleado el lenguaje Visual C# de .NET conectado
a una Base de Datos en SQL Server 2005.
Se eligió desarrollar el sistema en C# ya que es un lenguaje visual que permite escribir
código de manera sencilla, es elegante y tiene gran cantidad de recursos y controles para
permitir dar una mejor presentación a los sistemas.
Se elige SQL Server 2005 como administrador de base de datos ya que es el que mejor se
adapta con los lenguajes de la plataforma .NET, debido a que es un producto también de
Microsoft y así sus interfaces son muy parecidas, además de que implementar
funcionalidades en C# para SQL Server es mas sencillo.
6.1 Instalación de MAA-DT
La base de datos estará disponible en un CD para su instalación
Dentro del CD se encuentran los siguientes archivos:
WindowsInstaller3_1 (carpeta)
DotNetFX35 (carpeta)
SqlExpress (carpeta)
BD Files (carpeta)
MAA-DT Setup.msi
setup.exe
1. Ingrese a la carpeta WindowsInstaller3_1 y ejecute el archivo “WindowsInstaller-
KB893803-v2-x86.exe”, siga todos los pasos de la instalación sin cambiar ninguna
configuración (ver Figura 6.1).
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 55
Figura 6.1 Instalación de Windows Installer 3.1
2. Una vez finalizada la instalación ingrese a la carpeta DotNetFX35 y ejecute el
archivo “dotNetFx35setup.exe”, siga los pasos que indica la instalación hasta el
final (ver Figura 6.2); para este paso es necesario tener conexión a internet ya que
el instalador consigue los archivos de este medio, no es necesario modificar
ninguna configuración.
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 56
Figura 6.2 Instalación de Microsoft .net Framework
3. Una vez finalizada la instalación ingrese a la carpeta SqlExpress y ejecute el archivo
“SQLServer2005_SSMSEE.msi” siga los pasos de la instalación (ver Figura 6.3).
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 57
Figura 6.3 Instalación de SQL Server
4. Una vez finalizada la instalación ejecute el archivo “setup.exe” el cual instalará el
sistema MAA-DT, siga los pasos de instalación (ver Figura 6.4)
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 58
Figura 6.4 Instalación de MAA-DT
5. Cuando se complete la instalación vaya a Inicio -> Programas -> Microsoft SQL
Server 2005 -> SQL Server Management Studio Express, de clic en ‘Conectar’ y
espere a que se realice la conexión al servidor de base de datos (ver Figura 6.5). Es
necesario anotar lo que aparece en “Nombre del servidor:” ya que ese dato se le
pedirá mas adelante.
Figura 6.5 Ventana de conexión
6. A continuación vaya al menú Archivo -> Abrir -> Archivo… y abra el archivo
create_bd_maa.sql que se encuentra en la carpeta BD Files. De clic en conectar y
después en el botón
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 59
7. Una vez completada la ejecución de nuevo vaya al menú Archivo -> Abrir -> Archivo
y abra el archivo ‘create_table_material.sql’ que se encuentra en la carpeta BD
Files. De clic en conectar y después en el botón
8. Una vez completado este proceso debe cerrar todo, volver a abrir el programa e ir
al Explorador de Objetos y expandir la carpeta ‘Base de Datos’; debe aparecer una
base de datos llamada ‘maa’, de clic con botón derecho sobre la base de datos y
vaya a Tareas -> Restaurar -> Base de Datos (ver Figura 6.6)
Figura 6.6 Explorador de objetos
Y aparecerá una ventana como la siguiente:
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 60
Figura 6.7 Ventana de restauración de la base de datos
9. Seleccione ‘Desde dispositivo’ y de clic en el botón: de clic en Agregar,
seleccione el archivo ‘maa_copia.bak’ que se encuentra en la carpeta BD Files del
CD y de clic en Aceptar, palomee la casilla ‘Restaurar’ de la fila azul y de clic en
Aceptar (ver Figura 6.7).
10. Se ejecutará la restauración de los valores de la Base de Datos y cuando finalice le
aparecerá un mensaje de notificación, de clic en Aceptar y cierre el programa (ver
Figura 6.8).
Figura 6.8 Mensaje de notificación
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 61
11. Por ultimo es necesario acceder a la siguiente dirección C:\Archivos de
programa\ESIME\MAA-DT\Configuración (esta dirección puede cambiar
dependiendo de donde haya instalado la base de datos él usuario) dar clic derecho
en el archivo “config” y seleccionar la opción de abrir con block de notas (ver
Figura 6.9)
Figura 6.9 Archivo “config”
12. Una vez abierto el archivo con block es ubicar donde dice "<Nombre_de_Equipo>"
y cambiar Nombre_de_Equipo por el nombre de la PC donde se ha instalado la
base datos. El nombre de la PC es el que se le pidió anotar en el paso cinco
quitándole /SQLEXPRESS.
Con esto se finaliza la configuración del sistema, ahora puede iniciar la base de datos
MAA-DT desde Inicio -> Programas -> ESIME -> MAA-DT o su acceso directo en el
escritorio.
6.2 Ejecución de MAA-DT
Para ejecutar la base de datos MAA-DT basta con dar clic sobre el icono correspondiente
en el escritorio; una vez hecho lo anterior aparecerá una pantalla de presentación (ver
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 62
Figura 6.10) donde se muestra el nombre de la base de datos MAA-DT, desarrollares y
versión de la misma.
Figura 6.10 Pantalla de presentación
A continuacion aparecerá la pantalla principal (ver Figura 6.11), la pantalla principal se
divide en cuatro secciones:
Encabezado
Botones de informacion extra
Criterios de busqueda
Resultados de busqueda
Encabezado: En la parte de encabezado se encuentra el nombre de la institución, escuela,
carrera y especialidad a la cual es destinada la base de datos MAA-DT con fines
inicialmente educativos.
Figura 6.11 Pantalla principal
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 63
Botones de información extra: En esta sección se encuentran tres diferentes opciones, (ver
Figura 6.12) estas son:
o Acerca de
o Contactos
o Informacion teórica
Figura 6.12 Botones de información extra
En el primer boton llamado “Acerca de” se encuentra información sobre el contenido
de la base de datos MAA-DT, su version, año de creación e institución donde fue
creada (ver Figura 6.13).
Figura 6.13 Ventana “Acerca de”
En el botón “Contactos” se encuentra el nombre completo y correo electrónico de los
creadores de la base de datos, esto por si se requiere información adicional a la aquí
mostrada sobre la base de datos MAA-DT (ver Figura 6.14).
Figura 6.14 Ventana “Contactos”
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 64
En el tercer botón llamado “Información Teórica” se encuentra un documento pdf que
contiene el presente trabajo.
Criterios de búsqueda: En esta sección hablaremos sobre las distintas formas en las que se
puede realizar la búsqueda de los materiales. La primer forma de búsqueda es por
nombre; en esta búsqueda solo se proporciona el nombre del material a buscar y se le da
clic en el botón “Buscar por Nombre” (ver Figura 6.15), así se mostraran las posibles
coincidencias con el nombre introducido; si no se proporciona ningún nombre y se le da
clic en ese botón aparecerán todos los materiales existentes en la base de datos MAA-DT
Figura 6.15 Ejemplo de búsqueda por nombre
La segunda forma de búsqueda es por proporcionando los coeficientes de absorción y la
frecuencia; se deberán dar dos valores de coeficientes de absorción, el mínimo y el
máximo, proporcionar la frecuencia a la que se requiere esa absorción y dar clic en
“Búsqueda por CA” (ver Figura 6.16). En caso de requerir una búsqueda con un solo valor
de absorción será necesario meter el mismo valor en ambos espacios.
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 65
Figura 6.16 Ejemplo de búsqueda por coeficientes de absorción
Por último existe la opción de “Mostrar Todos”, al dar clic en este botón aparecerán todos
los materiales existentes en la base de datos MAA-DT (ver Figura 6.17)
Figura 6.17 Ejemplo de la opción “Mostrar Todos”
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 66
Resultados de búsqueda: En esta sección se muestran los resultados de las búsquedas en
forma de lista, estos pueden ser ordenados por nombre, por coeficiente de absorción o
por link; para ello basta con dar clic una o dos veces sobre la columna que desea ordenar
dependiendo si se requiere de forma ascendente o descendente (ver Figura 6.18).
Figura 6.18 Ejemplo de ordenamiento por la columna 125 Hz
También dentro de esta sección se encuentra el botón “Detalle”, esta opción nos permite
visualizar en una ventana adicional el material seleccionado, dentro de esta ventana
adicional se muestra: fotografía, grafica, nombre, valores de absorción y link vinculado
directamente a la pagina del proveedor de dicho material (ver Figura 6.19).
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 67
Figura 6.19 Ventana “Detalle” de un material
Dentro de esta ventana existen tres botones, los primeros dos son botones de navegación
(ver Figura 6.20), estos sirven para avanzar o retroceder en las visualizaciones de todos los
materiales resultantes de la búsqueda que haya sido previamente realizada. También
existe el botón “Regresar” que nos permite cerrar la ventana actual y regresar a la pantalla
principal. Igura
Figura 6.20 Botones de la ventana “Detalle”
6.3 Introducción de materiales
Con el objetivo de que la base pueda crecer y el número de materiales sea más extenso,
cada usuario de la misma base podrá introducir materiales extra a la base de datos MAA-
DT y así le sea más fácil el manejo de los datos de estos materiales.
A continuación se explicaran los pasos necesarios para poder anexar materiales a la base
de datos MAA-DT.
En primer lugar será necesario ir a Inicio -> Programas -> Microsoft SQL Server 2005 -> SQL
Server Management Studio Express, y dar clic en ‘Conectar’, después debe de abrir ir al
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 68
explorador de objetos y expandir la carpeta ‘Base de datos’, después la carpeta ‘maa’ y
por último la carpeta ‘Tablas’, dentro de esta carpeta se encontrara un submenú llamado
‘dbo.material’, dar clic derecho sobre ese submenú y a dar clic en ‘Abrir tabla’ como se
muestra en la Figura 6.21.
Figura 6.21 Submenú ‘dbo.material’
A continuación se abrirá una tabla como la que se muestra en la Figura 6.22, para
introducir materiales extras, solo bastara con meter los datos correspondientes en cada
columna donde diga ‘NULL’ a excepción de la primer columna ‘id mat’ esa columna no
deberá ser modificada por el usuario; para guardar los cambios basta con dar Enter en
cada celda que sea modificada.
Base de datos MAA-DT CAPÍTULO 6
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 69
Figura 6.22 Tabla de materiales
Es importante mencionar que en las columnas ‘img mat’ y ‘gra mat’ es necesario
introducir el nombre y extensión de la imagen y tabla de cada material, estas deberán ser
creadas y editadas por el mismo usuario y guardadas en una carpeta especifica, dicha
carpeta se encuentra en C:\Archivos de programa\ESIME\MAA-DT\Recursos\Img (esta
dirección puede cambiar dependiendo de donde haya sido instalada la base de datos),
para confirmar que se encuentra dentro de la capeta indicada, podrá observar que se
encuentran las graficas e imágenes de los demás materiales.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 70
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 71
Conclusiones y observaciones
En el presente trabajo se planteó como objetivo la elaboración de una base de datos de
materiales usados en acondicionamientos acústicos, si bien el diseño y construcción de
ésta fueron complejos, la parte central del trabajo descansa en la recopilación de los
datos, pues como se menciona en la introducción es difícil encontrar datos confiables, y
por ello se realizó la búsqueda de estos.
Uno de los principales problemas fue encontrar empresas en México que fabricaran o
distribuyeran materiales con fines acústicos; se encontraron pocas empresas cuyo
objetivo principal sea el desarrollo de materiales para el acondicionamiento acústico; la
mayoría de ellas no proporcionaban como dato técnico los coeficientes de absorción, en
algunos casos solo se mencionaba que el material contaba con excelente, buena o r egular
absorción, lo que genera una gran incertidumbre en cuanto a las características del
material.
Otro problema fue encontrar materiales cuyo coeficiente de absorción estuviese dado en
bandas de octava ya que la mayoría de los materiales solo contaban con el NRC, y este
dato es poco útil en el acondicionamiento acústico de recintos, pues al ser un promedio
no da una información confiable del comportamiento del material a distintas frecuencias,
y es por ello que solo se recopilaron materiales cuyo coeficiente de absorción sonora
estuviese dado en bandas de octava.
Un aspecto importante a mencionar es que la mayoría de los materiales recopilados son
de importación, o son manufacturados bajo el control de multinacionales, mismas que
realizan los estudios para la obtención de los coeficientes de absorción, lo cual deja
evidente el poco trabajo que se realiza en nuestro país con respecto al tema.
Otro punto importante dentro de nuestro trabajo, fue la búsqueda del sustento teórico
de éste, durante el cual se analizaron algunos métodos de montaje, que mejoran las
cualidades acústicas del material; sin embargo, en algunos casos no se encontró la
cuantificación de esta mejora, por lo que se propone para trabajos futuros realizar de
forma cuantitativa esta comparación.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 72
Asimismo incluimos secciones referentes a los dos principales métodos para la obtención
de coeficientes de absorción, basándonos en normas internacionales, mismas que nos fue
necesario traducir; dentro de estas secciones se pueden observar las características que
deben tener los materiales e instrumentos necesarios para realizar la medición. Si bien en
el Laboratorio de Acústica de la ESIME Zacatenco existe una cámara reverberante y un
tubo de ondas estacionarios, estos no corresponden a las estrictas especificaciones de la
norma, y es por ello que no fueron comprobados los coeficientes de absorción contenidos
en la base de datos, ya que además esto nos lo habíamos planteado como un objetivo
secundario; sin embargo, se recomienda que en trabajos posteriores, se realice un análisis
más profundo de la norma para adaptar las herramientas disponibles, y así poder
comprobar de primera mano el coeficiente de los materiales.
En resumen, se pueden observar las siguientes conclusiones:
La recopilación de datos útiles para la base nos permitió observar que en México el
trabajo realizado para caracterizar materiales con fines acústicos es todavía
insuficiente; sin embargo, se pueden encontrar empresas que se preocupan por
proporcionar información sobre estas características.
La creación de la base de datos fue exitosa, al crear una poderosa herramienta de
fácil acceso, con un motor de búsqueda óptimo en equipos contemporáneos, de
igual manera el diseño de la interfaz es amigable para cualquier usuario con
conocimientos mínimos de computación, la ubicación y descripción de los
comandos es intuitiva y de fácil comprensión.
Dentro de los logros a destacar se encuentran: las imágenes de cada uno de los
materiales, la gráfica en bandas de octava que muestra el comportamiento del
coeficiente de absorción con respecto a la frecuencia y un acceso directo vía
Internet con el proveedor el cual proporciona respaldo a los valores presentados.
Por lo que finalmente podemos decir que se logró el objetivo principal: crear una base de
datos computarizada que contiene un número importante de materiales usados para el
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 73
acondicionamiento acústico de recintos disponibles en nuestro mercado; sus métodos de
búsqueda son ágiles y permiten búsquedas muy específicas.
Por otra parte, con la visión de que la base de datos pueda crecer, ésta quedo abierta, con
esto nos referimos a que es posible incluir más materiales y así la base de datos pueda
crecer en contenido y pueda ser de mayor utilidad en un futuro.
Al término de esta etapa, la base de datos quedará bajo evaluación dentro de la
institución, para uso interno de la Academia de Acústica, incluyendo docentes y alumnos,
por lo que se ha entregado copias del software a los profesores involucrados en el
proyecto a fin de que le den continuidad a este trabajo.
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 74
ANEXO A
NORMA ASTM C384
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 75
Norma ASTM C384
Método para obtener la impedancia y absorción de un material acústico por el método del tubo de ondas
estacionarias.
1. Ámbito
1.1 Este método se refiere a la utilización de un tubo de impedancia, en su defecto
llamado tubo de ondas estacionarias, en la medición de la incidencia normal de absorción
acústica y los coeficientes normales de los materiales.
1.2 Esta norma no pretende hacer frente a los problemas de seguridad asociados con su
uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma para establecer prácticas de seguridad,
salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.
1.3 Los valores establecidos en unidades SI se han de considerar como la norma. Los
valores entre paréntesis son sólo indicativos.
2. Documentos de referencia
C423 Test Method for Sound Absorption And Sound Absorption Coefficients by the
Reverberation Room Method
C634 Terminology Relating to Environmental Acoustics
E548 Guide for General Criteria Used for Evaluating
2.2 ANSI Standard:
S1.6 Preferred Frequencies and Band Numbers for Acoustical Measurements.
3. Resumen o método de la prueba
3.1 Si una onda plana viaja en una dirección en un tubo, se refleja con la muestra que se
encuentra en análisis para producir una onda estacionaria que se pueda analizar con el
micrófono. El coeficiente de absorción normal, se determina a partir de la proporción
de onda estacionaria, por lo general se mide en decibelios. Para determinar la proporción
de impedancia en cualquier frecuencia es necesario, además, una referencia de la posición
de la onda estacionaria en relación con la cara de la muestra.
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 76
3.2 Los coeficientes de absorción y de la impedancia, están en función de la frecuencia.
Las mediciones se hacen con tonos puros en un número de frecuencias elegido.
4. Importancia y uso
4.1 Dado que la proporción de impedancia de un material absorbente de sonido está
relacionada con sus propiedades físicas, tales como la resistencia al flujo de aire,
porosidad, elasticidad, o densidad, las mediciones que se describen en este método de
prueba son útiles en la investigación básica y desarrollo de productos de materiales
absorbentes de sonido.
4.2 Esta forma de obtención de los coeficientes de absorción son más útiles que la
incidencia aleatoria de coeficientes de absorción en determinadas situaciones. Se utilizan,
por ejemplo, para predecir el efecto de la estimulación del material en un pequeño
espacio cerrado, como el interior de una máquina.
4.3 Para materiales que están reaccionando a nivel local, los coeficientes de absorción se
pueden calcular o estimar a partir de mediciones sobre una pequeña muestra de análisis
cuando es imposible o muy difícil de adquirir una mayor muestra del cuarto reverberación
a medir.
5. Aparatos
5.1 El aparato es esencialmente un tubo con una muestra del material a analizar en un
extremo y un altavoz en el otro. Una sonda de micrófono que se puede mover a lo largo
de la longitud del tubo se usa para analizar la onda estacionaria en el tubo. La señal del
micrófono es filtrada, amplificada y registrada.
5.1.1 Tubo
5.1.1.1 Construcción: El tubo puede ser hecho de metal, madera u otro material
adecuado, como el plástico. Su sección transversal interior deberá ser homogénea de
extremo a extremo y puede ser circular o rectangular. El tubo debe ser recto y su
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 77
superficie interior deberá ser lisa y libre de polvo para mantener la baja atenuación. Las
paredes del tubo deben ser rígidas, lo suficiente para que la disipación de energía sonora a
través de ellos por las vibraciones sea insignificante.
5.1.1.2 Diámetro: los límites superiores de frecuencia f , o el diámetro del tubo, d , para
tubos circulares son las siguientes:
dcf /586.0 (A.1)
586.0d (A.2)
donde:
f es la frecuencia en Hertz
c es la velocidad del sonido en el tubo en metros sobre segundo
d diámetro del tubo en metros
fc / longitud de onda a una determinada frecuencia en metros
Para tubos rectangulares, se utiliza una d como símbolo de la mayor dimensión de
sección transversal y los límites superiores son los siguientes:
dcf /00.0 (A.3)
o
500.0d (A.4)
Lo mejor es trabajar por debajo de estos límites si el tubo es circular o rectangular. A
frecuencias por encima de estos límites, es probable que la onda incidente y reflejada no
sean ondas planas. Si el sonido con una frecuencia por debajo de este límite entra en el
tubo no será una onda plana, se convertirá en una onda plana después de viajar una
distancia corta. Por esta razón, la medición debe hacerse a menor distancia que el
diámetro del tubo a la fuente final del tubo.
5.1.1.3 Longitud: La longitud del tubo está también relacionada con las frecuencias o
longitudes de onda en la que se efectúa la medición. El tubo debe ser lo suficientemente
largo para contener esa parte del patrón de onda estacionaria necesaria para la medición.
Debe ser lo suficientemente largo para contener al menos un mínimo de presión sonora y,
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 78
de preferencia, por lo menos dos mínimos. La relación de longitud de onda a la longitud
útil del tubo cuando dos mínimos se han de medir puede ser expresado como sigue:
dl 4/3 (A.5)
donde:
longitud de onda a una determinada frecuencia en metros
l longitud del tubo en metros, y
d diámetro del tubo en metros.
Si, por ejemplo, el tubo de 1m de longitud, 100mm de diámetro y la velocidad del sonido
es 340m/s, la frecuencia deberá ser superior a 283Hz.
5.1.2 Análisis de la muestra titular
5.1.2.1 Tamaño y construcción: En el instrumento de medición, en un lado separable del
tubo, se debe hacer un ajuste hermético al final del tubo, frente a la fuente de sonido.
Deben tomarse medidas para que sostenga la muestra y su cara quede en una posición
conocida. Se debe prever lo necesario para respaldar o cubrir por detrás de la muestra en
análisis, ya sea de metal reflectante, pero sin espacio aéreo detrás de la muestra o con un
espacio aéreo que es mensurable con exactitud. Además de que debe existir la posibilidad
de remover el reflector de metal con la muestra para fines de calibración.
5.1.3 Fuente de sonido
5.1.3.1 Tipo y colocación: La fuente de sonido puede ser un altavoz junto a una breve
bocina exponencial. La fuente puede quedar directamente de frente al tubo, ó para evitar
la interferencia con la sonda del micrófono, puede ser colocada a un lado. El diámetro de
la fuente puede ser más grande que el diámetro del tubo, lo mejor es montar la fuente en
un recinto para que el tubo este conectado.
5.1.3.2 Precauciones. Deberán adoptarse precauciones para evitar la transmisión directa
de las vibraciones de la fuente de sonido a la sonda del micrófono que entra en el tubo.
Suficiente material absorbente debe ser colocado en el extremo de la fuente del tubo para
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 79
evitar que la onda estacionaria entre en resonancia, si bien no afectan a la exactitud de
medición, causa cambios en el nivel sonoro cuando se cambia la frecuencia.
5.1.4 Micrófono: Si el micrófono es lo suficientemente pequeño, puede ser colocado en el
interior del tubo de impedancia, conectado a una varilla o cualquier otro dispositivo que
puede ser utilizado para moverlo a lo largo de la longitud del tubo. Por lo general, sin
embargo, el micrófono está en el exterior, conectado a un tubo de sonda que, insertado a
través de la fuente final de los aparatos, es lo suficientemente largo como para llegar a la
cara de la muestra. El micrófono o el extremo de la sonda del tubo deben ser apoyados
por una araña u otro dispositivo que permita mantener su posición de distancia del eje
central.
5.1.5 Escala: La escala será siempre para medir la posición del micrófono, y la cara de la
muestra. No es necesario tener en cuenta que cero en la escala es la posición de la cara de
la muestra.
5.1.6 Señal de ensayo
5.1.6.1 Frecuencia: La señal de prueba es un tono puro, por lo general elegido de la lista
de las bandas de octava.
5.1.6.2 Contador de frecuencia: puede que sea necesario, y generalmente es aconsejable,
tener un contador electrónico para medir la frecuencia de la señal en lugar de depender
de la calibración en el oscilador.
5.1.7 Salida de los equipos de medición
5.1.7.1 Filtro: El micrófono de salida debe ser filtrado para eliminar los armónicos y para
reducir los efectos negativos sobre el ruido ambiental. El filtro no debe ser más amplio
que un tercio de octava, sino un una décima de octava o es preferible menos ancho de
banda en el filtro.
5.1.7.2 Amplificadores y Grabadoras: La amplificación de la señal suele ser leída y se
interpretara como un nivel de presión sonora como se vera en la sección 9. Es posible, sin
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 80
embargo, leer la amplificación de la señal en volts. Al dividir el voltaje en un máximo de la
tensión al mínimo la proporción de la onda estacionaria, K, se puede obtener
directamente.
6. Muestreo
6.1 Deben tenerse al menos dos muestras, de preferencia más si la muestra no es
uniforme, deben cortarse de la muestra para la prueba. Cuando la muestra tiene una
superficie que no es uniforme (por ejemplo, una acústica fisurada de azulejos y baldosas),
la muestra debe ser elegida a fin de incluir los diferentes tipos de superficie en la
proporción adecuada o, si esto es imposible, varias muestras representativas del material
se cortan y los resultados se promedian.
7. Análisis de la muestra
7.1 Forma y tamaño: La muestra debe tener la misma forma y superficie que el tubo de
sección transversal, ni más ni menos. Debe encajar cómodamente en la muestra titular, no
tan fuertemente que sobresalga en el centro, ni tan poco que haya espacio entre el borde
y la muestra. La muestra debe tener una superficie relativamente plana, ya que si la onda
se refleja de una superficie irregular se convertirá en una onda plana en la posición del
primer mínimo.
7.2 Cuando la muestra tiene una forma muy irregular atrás, como por ejemplo, un
ejemplar de corte hueco de un bloque de hormigón, debe colocarse una capa de relleno
del mismo material entre él y el dorso de acero para sellar la parte de atrás de la muestra
y añadir suficiente espesor para hacer la parte de atrás de la muestra lo suficiente gruesa
y así hacer la parte de atrás de la muestra paralela al frente. De lo contrario, el espacio
aéreo de atrás desconocido será el factor dominante en el resultado.
8. Onda estacionaria
8.1 La Figura A.1 representa esquemáticamente los niveles de presión sonora en el tubo
cunado la distancia de la cara de la muestra se incrementa. La cara de la muestra se
encuentra en X0. Cuando la onda incidente y reflejante están fuera de fase, las presiones
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 81
se restan, dando niveles mínimos X1, X2 y X3 a la mitad de la longitud de onda, 2/ de
separación. En caso de que las dos ondas estén en fase se suman las presiones, dando
niveles máximos a la mitad de la longitud de onda.
Si no hay atenuación, los lugares geométricos de Lmax y Lmin serían dos líneas horizontales
paralelas, y la onda estacionaria de radio, dBLLL maxmin podría ser medido en
cualquier lugar a lo largo de la longitud del tubo.
Figura A.1 Nivel de presión sonora, dB vs distancia frente a la muestra
El propósito de la medición es encontrar la proporción de onda estacionaria, L0, en la cara
de la muestra, una medida que debe hacerse indirectamente. La comprensión de las
relaciones numéricas involucradas permitirá al operador utilizar su capacidad de juicio
acerca de cuándo considerar la posición de Lmax y Lmin, como curvas, rectas inclinadas u
horizontales.
8.2 En el apartado anterior y en el que sigue Lmax y Lmin se consideran funciones continuas
definidas respectivamente, como veinte veces el logaritmo común de la suma o diferencia,
haciendo caso omiso de la fase, de la incidente y de la reflejante de las presiones como las
existentes en cualquier punto de la tubo. De ello se deduce que las demás variables se
consideran continuas: K es el coeficiente de onda estacionaria, k es la presión del
coeficiente de reflexión, k2 la energía del coeficiente de reflexión, el coeficiente de
absorción, y L la proporción de la onda estacionaria, dB.
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 82
8.3 Atenuación
8.3.1 Kirchhoff desarrollo una fórmula para la constante de atenuación, zeta, que aparece
en la ecuación de presión:
X
ep
0 (A.6)
donde X es la distancia que una onda sonora ha viajado a lo largo de un tubo. La fórmula
de Kirchhoff es la siguiente:
cR
f 2/102.1 (A.7)
donde:
constante, nepers/cm
f frecuencia, Hz
c velocidad del sonido cm/s, y
R radio del tubo, cm
Para el presente fin una atenuación constante calculada en SI y en unidades de decibeles
es necesario. La conversión de Kirchhoff y el aumento del valor de 8% a lo sugerido por
Beranek.
cd
fa
2/119137.0 (A.8)
donde:
a constante de atenuación, dB/m
f frecuencia, Hz
c velocidad del sonido cm/s, y
d diámetro del tubo, m
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 83
La atenuación constante aparece en la ecuación:
axp 0log20log20 (A.9)
o en una forma que a veces es más conveniente:
axp 05.0
010 (A.10)
Donde x es la distancia en metros que una onda sonora ha viajado a lo largo de un tubo.
A tal efecto, el diámetro equivalente de un tubo con sección transversal rectangular es
cuatro veces el área de la sección transversal dividido por su perímetro.
8.4 Algunas cantidades y sus relaciones se muestran en la Tabla A.1.
8.5 Ejemplo: Es posible, que los valores de la cara de la muestra se aproximen, para
calcular las posiciones de Lmax y Lmin. En el ejemplo en la Tabla A.2 se supone que
010.00 , 990.02
0 k , mPa100 y mdBa /250.0 . Desde que la onda incidente
viaja hacia la cara de la muestra, ax
xp 05.0
010 , mientras ax
xx pkpk 05.0
00 10 .
Los valores son para los puntos que figuran a intervalos de 0.2m hasta una distancia de
1m de la cara de la muestra. Con cálculos similares como el que se ilustra en el ejemplo
uno, el operador puede determinar si la precisión deseada se logrará si la diferencia entre
el primer mínimo y primer máximo se sustituirá por la diferencia entre el primer mínimo y
el valor de la posición de Lmax, directamente encima de éste.
El operador también puede juzgar si permitir la curvatura de la posición de Lmin cuando
extrapola la cara de la muestra. La posición de Lmin no es una línea recta y los valores de k2
forman una progresión geométrica con un efecto multiplicador igual a 01.010
(vea A.18)
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 84
Tabla A.1 Algunas cantidades y sus relaciones
Cantidad at X = 0 at X = x
Coeficiente de reflección 0k xk
Presión incidente, i 0 x
Presión reflejada, r 00k xxk
Suma, ri )1( 00 k )1( xx k
Resta ri )1( 00 k )1( xx k
Razón onda estacionaria 0
00
1
1
k
kK
x
xx
k
kK
1
1
Coeficiente de reflección 1
1
0
00
K
Kk
1
1
x
xx
K
Kk
Coeficiente de Absorción 2
00 1 k 21 xx k
Razón onda estacionaria, dB 00 log20 KL xx KL log20
Lmax 98.93)log(20 000 k 98.93)log(20 xxx k
Lmin 98.93)log(20 000 k 98.93)log(20 xxx k
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 85
Tabla A.2 Del ejemplo calculado
9. Procedimiento
9.1 Determinación de la escala de la cara en la muestra
9.1.1 Después de colocar el reflector de metal en la muestra de análisis en posición, tenga
en cuenta la escala posiciones X1 y X2 como se muestra en Figura A.1, D2, la diferencia
entre X2 y X1, es un medio de longitud de onda, 2/ . En el supuesto de que el reflector de
metal es perfectamente reflexivo, D1 la distancia desde el primer mínimo a la cara del
metal reflector es un cuarto de longitud de onda, 4/ . Para resolver X0 la posición de la
cara de la muestra:
2/)( 1210 XXXX (A.11)
La escala de posición X0 va a cambiar ligeramente con la frecuencia y también con la
longitud de onda, que depende de la temperatura. Por estas razones, la calibración debe
hacerse para cada frecuencia de medición y, en caso de una prolongada serie de
mediciones, la habitación debe ser de aire acondicionado.
at x = 0 at 0.2 at 0.4 at 0.6 at 0.8 at 1m
mPakpp , 19.95 19.95 19.95 19.95 19.96 19.96
dBL ,max 59.98 59.98 59.98 59.98 59.98 59.98
mPakpp , 0.050 0.165 0.280 0.395 0.509 0.624
dBL ,min 7.98 18.33 22.92 25.90 28.12 28.89
dBL, 52.00 41.65 37.06 34.08 31.86 30.09
0.010 0.033 0.055 0.076 0.097 0.118
2k 0.990 0.967 0.945 0.924 0.903 0.882
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 86
9.1.2 Cuando un ejemplar se encuentra bajo prueba, encontrar la distancia D1 desde el
primer mínimo a la cara de la muestra restando el X0 previamente establecido de la que
actualmente mide X1.
9.2 Medición de la normal del coeficiente de absorción
9.2.1 Ajustar la señal para que el nivel en los mínimos sea mayor a 10dB por encima del
nivel de ruido de fondo. Reste los primeros y segundos niveles mínimos desde el primer
nivel máximo para obtener L1 y L2. Teniendo en cuenta que D1 es casi igual a la mitad de
D2, para extrapolar L0 la onda estacionaria a la cara de la muestra siga lo siguiente:
)(2
12110 LLLL (A.12)
Vea la Tabla A.3 y lea el coeficiente de absorción 0 . La extrapolación se puede hacer en
términos de :
)(2
1121 (A.13)
Los coeficientes A1 y A2 son los que corresponden a L1 y L2 en la Tabla A.3.
9.2.2 Si la posición X0 en la escala, de la cara se ha establecido, un poco más de precisión
puede lograrse mediante el uso de las ecuaciones:
)( 21
2
110 LL
D
DLL (A.14)
)( 12
2
110
D
D (A.15)
9.2.3 Cuando la curvatura del espacio Lmin se sospecha (que será más pronunciada cuando
el coeficiente de absorción es bajo), la extrapolación debe hacerse de la siguiente manera:
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 87
221 2.0)1log()1log( Da (A.16)
110 2.0)1log()1log( Da (A.17)
Tabla A.3 Incidencia normal del coeficiente de absorción vs proporción de onda
estacionaria
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 88
Resolver la primera ecuación para el coeficiente de atenuación , y utilizarlo en la
segunda ecuación a resolver para el coeficiente de absorción, 0 . A veces puede ser más
conveniente utilizar la forma no logarítmica de la ecuación, como sigue:
22.02
2
2
1 10Da
kk
y (A.18)
12.02
1
2
0 10Da
kk
Una mayor precisión puede lograrse mediante la primera medición y, por ejemplo, cinco
niveles mínimos en lugar de la primera y segunda.
9.2.4 Cuando sólo un mínimo y un máximo nivel se puede medir, sustituir en A.17
utilizando un valor calculado para el coeficiente de atenuación y 4/ como una
aproximación a D1.
9.2.5 Cuando sólo un nivel mínimo de medidas pueden ser el nivel máximo puede inferirse
a partir de una medición del nivel en 8/ de la distancia mínima. No es prudente tratar de
medir el nivel máximo en la cara de la muestra. Una de las razones es que sólo cuando el
ángulo de fase es igual a cero es el nivel máximo en la cara. Más aún, si el micrófono está
demasiado cerca, el sonido puede ser bloqueado y, si es demasiado lejos, el nivel será
inferior al máximo. Como puede observarse en la Figura A.2, el cuadrado de presión en
cualquier punto del tubo es:
cos2222
riri
donde
i presión incidente
r presión reflectada, y
ángulo de fase entre la onda incidente y la onda reflejada
En un nivel mínimo, cuando 180
riri 2222
min
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 89
En la distancia 8/ , cuando 90
222
riavg
En un nivel máximo, cuando 0
riri 2222
max
Observación que se mostrará en el punto 8/ , a medio camino entre un máximo y un
mínimo, la presión al cuadrado es igual a la media de 2
max y 2
min . Para resolver Lmax de la
siguiente manera:
)10102log(10 min1.01.0
max
LLavgL (A.19)
Después de encontrar L1, la proporción de onda estacionaria en el primer mínimo,
procede como en 9.2.4
9.3 Medición de la relación especifica de impedancia acústica normal
9.3.1 Uso de datos para los valores de L0, la proporción de la onda estacionaria, dB, en la
cara de la muestra; D1, la distancia desde el primer mínimo a la cara de la muestra, y D2, la
mitad de longitud de onda a la frecuencia de la medición.
9.3.2 Calcular de la forma aritmética la onda estacionaria de la siguiente manera:
005.0
0 10L
K (A.20)
9.3.3 Calcular los dos números M y N de la siguiente manera:
)]/1([2
100 KKM (A.21)
)]/1([2
100 KKN (A.22)
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 90
M y N determinan el centro y el radio del círculo de la constante K, como se indica en la
sección 11.
9.3.4 Calcular el ángulo de fase de reflexión de la siguiente manera:
2/1360
2
1
D
D (A.23)
9.3.5 Calcular la relación de impedancia de la siguiente manera:
cjxcrcz ///
cos
1
NMc
r
(A.24)
sinNc
r
c
X (A.25)
Los componentes reales e imaginarios de la impedancia se llaman respectivamente, la
resistencia y reactancia. Cuando D1/D2 sea inferior a ½, es un ángulo negativo y cx / es
negativo.
10. Reflexión del ángulo de fase
10.1 La Figura A.2 es un diagrama de las presiones incidentes y reflejadas ya que la onda
sonora incidente se mueve a la izquierda de la posición del primer mínimo hacia la cara de
la muestra en análisis. En el primer mínimo, a la extrema derecha, las dos presiones y
k están 180° fuera de fase. A medida que la onda sonora incidente se mueve hacia el
modelo, la presión incidente se retrasa en la fase (es decir, gira en sentido de las
manecillas del reloj), mientras que la presión reflejada se retrasa en la fase de la onda
sonora y se mueve a la derecha. Cada cambio de fase es de 90° en un cuarto de longitud
de onda, pero, ya que los cambios son opuestos, la diferencia de fase cambia en un rango
de 180° en un cuarto de longitud de onda.
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 91
Figura A.2 Relación de la fase del ángulo con la distancia de la muestra a partir del primer mínimo
10.2 Si la cara de la muestra estuviera en la posición A, 6/ desde el primer mínimo, la
presión incidente no sólo se multiplicará por k ( 2/1k en este diagrama) pero ha
cambiado en la fase de 60 . El coeficiente de reflexión es complejo y debe ser por
escrito jke o sincos jkk . Si la cara de la muestra se encuentra en la posición B,
4/ desde el primer mínimo, el ángulo sería 0 , en la condición de la placa reflectante
utilizada en la calibración. Si la cara de la muestra se encontrara en la posición C,
3/ desde el primer mínimo, en ángulo seria positivo, 60 .
11. Soluciones graficas
11.1 Los lugares de los puntos cr / , cjx / planos, cuya onda estacionaria es K, es un
círculo que pasa por los puntos (1/K,0) y (K,0) con el centro de cr / en el eje
KKM /12/1 y con radio KKN /12/1 . 122 NM . Un ejemplo de un
círculo constante K se muestra en la Figura A.3 junto con un triángulo de la izquierda para
mostrar gráficamente la relación de M a N. La ecuación del círculo es:
222// NcxMcr (A.26)
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 92
Después de que el círculo es dibujado, todo lo que uno sabe acerca de los dos
componentes de la proporción de impedancia, cr / y cx / , son un par de la infinidad
de pares en el lugar. Mediante la sustitución de M es igual )1/()1( 22 kk , donde k es la
magnitud del coeficiente de reflexión, el lugar que se podría llamar el círculo de constante
k. Sin embargo, el coeficiente de reflexión es complejo, con dos partes: una magnitud y
ángulo de fase . El lugar de la constante también es necesaria.
11.2 Los lugares de los puntos cr / , cjx / planos, cuyo ángulo de reflexión es es un
círculo que pasa por los puntos (-1,0) y (+1,0) con centro en cjx / en el eje cotQ y
con radio cscP . 122 QP . Un ejemplo de un círculo de constante se muestra en
la Figura A.4 La ecuación del círculo es:
2222// PQcxcr (A.27)
Los más pequeños están entre los puntos (-1,0) y (+1,0) sobrentendiendo en cualquier
punto de la circunferencia, para este ejemplo, el cuarto cuadrante Cuando los dos círculos,
estén superpuestos, su intersección dará la solución. Tratándolos como ecuaciones
simultáneas, la solución se da en 9.3.5.
11.3 Mediante la sustitución de M su igualdad /)2( , donde es el coeficiente de
absorción, el lugar de la constante K que se podría llamar el círculo de constante. A
menudo es la forma más conveniente para obtener una solución gráfica.
12. Medición de la relación especifica de admitancia acústica normal
12.1 A menudo es útil y conveniente de utilizar únicamente la admitancia o la admitancia
proporcional (4, 5, 6) en lugar de la impedancia específica y la impedancia proporcional. La
admitancia especifica, zy /1 es el recíproco de la admitancia específica del medio, el
aire, que es c/1 . La admitancia proporcional, cy , es más grande que la admitancia
específica de un factor de alrededor de 400 en unidades SI.
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 93
12.2 Los componentes reales e imaginarios de la admitancia proporcional es llamada
conductancia proporcional y susceptancia proporcional. La ecuación:
cjbcgcy (A.28)
2222//
/
//
/
cxcr
cjx
cxcr
crcy
(A.29)
O usando los símbolos de 9.3.5:
cos
sin
cos
1
NM
jN
NMcy
(A.30)
Una solución gráfica se muestra en la Figura A.3. La línea trazada desde el punto
cjxcr /,/ 11 del origen de las coordenadas se cruza con el círculo de la constante K en
el punto cjbcg ,,, y la distancia de ese punto desde el origen es cy 1 .
Figura A.3 Circulo de la constante K
NORMA ASTM C384 ANEXO A
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 94
Figura A.4 Circulo de la constante
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 95
ANEXO B
NORMA ISO 354
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 96
Norma ISO 354
Medición del coeficiente de absorción en cámara reverberante
Introducción
Cuando una fuente sonora opera en un espacio cerrado, el nivel al cual el sonido
reverbera aumenta y el subsecuente decrecimiento del sonido reverberante cuando la
fuente se detiene, son gobernados por las características de absorción sonora de las
superficies de frontera y objetos dentro de ese espacio, en general una fracción de
potencia del sonido incidente absorbido por una superficie, depende del ángulo de
incidencia para relacionar el tiempo de reverberación de un auditorio, oficina, taller, etc.
con la reducción de ruido que puede ser efectuada , por un tratamiento absorbente se
requiere del conocimiento de las características de absorción de las superficies ,
usualmente disponible en la forma de promedio sobre todos los ángulos de incidencia.
Medir bajo condiciones reverberantes es necesario porque, en este caso, el efecto de las
condiciones del montaje práctico pueden ser incluidas, además este es el único método
para determinar la absorción sonora de distintos objetos como sillas, plantas de oficina,
paneles etc.
El propósito de este estándar internacional es fomentar la uniformidad en los métodos y
condiciones para las mediciones de la absorción sonora en cámaras reverberantes,
además para lograr que valores determinados por distintos laboratorios coincidan en lo
más posible. En el presente para incrementar la precisión es posible que llegase a ser
necesario limitar las variantes condiciones de la prueba, El valor de absorción sonora
determinado por el método descrito podrá ser utilizado en el calculo de diseño, sin
embargo en ciertas ocasiones existirán pequeñas variaciones entre el calculo teórico y la
medición practica.
Debe de ser enfatizado que para alcanzar el objetivo anterior, se desea un mayor campo
sonoro del que normalmente existe en la mayoría de los recintos, como salas de cine,
auditorios, etc. Por eso es necesario que la cámara reverberante cumpla con esta
condición.
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 97
1. Alcances y campo de aplicación
Este estándar internacional especifica el método de medición del coeficiente de absorción
sonora de materiales con fines acústicos, usados en el tratamiento de paredes o techos, o
el área de absorción sonora equivalente de objetos como muebles, personas o espacios
absorbentes, en una cámara reverberante; sin embargo esta norma no se aplica a la
medición de las características de los resonadores.
Los resultados obtenidos pueden ser usados con propósitos de comparación, para
cálculos de diseño de recintos con usos acústicos y control de ruido.
2. Referencias
ISO 5725 Precisión en métodos de prueba.
IEC publicación 225 Octavas, media octava, un tercio de octava.
3. Definiciones
Para propósitos de este estándar internacional las siguientes definiciones son validas:
3.1 Tiempo de reverberación: El tiempo que es requerido para que la presión sonora
disminuya 60dB después de que el sonido original se detenga, este tiempo se representa
con la letra T y es expresado en segundos.
Nota: esta definición se basa en la suposición de un caso ideal en el que existe una
relación lineal entre el nivel de presión sonora y el tiempo, además también se considera
que el nivel de ruido de fondo es suficientemente bajo.
3.2 Área de absorción sonora equivalente de un recinto: Área hipotética en la que la
superficie absorbe totalmente sin efectos de difracción, por lo cual si fuese el único
elemento absorbente en el recinto debería dar el mismo tiempo de reverberación que el
recinto en consideración.
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 98
Para una cámara reverberante vacía esta magnitud es expresada como A1, para la cámara
reverberante con un objeto de prueba es expresada como A2, y sus unidades son metros
cuadrados.
3.3 Área de absorción sonora equivalente de un objeto de prueba: es la diferencia entre
área de absorción sonora equivalente de un recinto sin el objeto de prueba y con el, la
magnitud se expresa como A y es medida en metros cuadrados.
3.4 Coeficiente de absorción sonora: el cambio entre área de absorción sonora
equivalente después de colocado el objeto de prueba en la cámara reverberante dividido
entre el área del objeto de prueba.
Esta magnitud es adimensional y la definición es para un objeto de prueba plano, se
representa por αs.
Nota: cuando la evaluación del coeficiente de presión sonora es medido en una cámara
reverberante este debe ser expresado con el subíndice “S”, el uso de este subíndice puede
causar un confusión con el coeficiente de absorción sonora definido como la proporción
de energía non-reflectada-incidente. Este coeficiente de absorción geométrico es
siempre menor que la unidad y puede ser expresado como porcentaje. En algunos casos
el coeficiente de absorción sonora usado para medir el tiempo de reverberación puede
entregar un resultado mayor que la unidad, generalmente por efectos de difracción, en
este caso αs no puede ser expresado como porcentaje
3.5 Repetitividad: para el valor deseado se define como la diferencia absoluta entre dos
resultados obtenidos en una prueba individual, usando el mismo método, en las mismas
condiciones (mismo operador, mismo equipo, mismo laboratorio y en un intervalo de
tiempo muy corto), con un distinto objeto de prueba pero este debe de ser idéntico, esto
puede arrojar un dato erróneo con una probabilidad especifica, si esta no se especifica
esta probabilidad se supone igual a 95%.
3.6 Reproductividad: para el valor deseado se define como la diferencia absoluta entre
dos resultados obtenidos en una prueba individual, usando el mismo método, en
distintas condiciones (distinto operador, distinto equipo, distinto laboratorio y en un
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 99
intervalo de tiempo indistinto), con el mismo objeto de prueba, esto puede arrojar un
dato erróneo con una probabilidad especifica, si esta no se especifica esta probabilidad se
supone igual a 95%.
4. Principios
La medición del tiempo de reverberación en una cámara reverberante con y sin el objeto
de prueba, para estos tiempos es necesario calcular el área de absorción sonora
equivalente A del objeto de prueba.
Para el caso de objetos de prueba planos el coeficiente de absorción sonora es obtenido
dividiendo A entre la superficie de área S.
Cuando el objeto de prueba se conforma de objetos idénticos el área de absorción sonora
equivalente de cada objeto individual es obtenido dividiendo A entre el numero de
objetos.
5. Equipo
El equipo requerido deberá ser como el que se menciona en la cláusula 7 de este
documento.
6. Arreglos para la prueba
6.1 Cámara reverberante y difusión del campo sonoro.
6.1.1 Volumen de la cámara reverberante. El volumen de la cámara reverberante debe de
ser como mínimo de 150m3, para construcciones nuevas el volumen debe ser
aproximadamente de 200m3.
6.1.2 Forma de la cámara reverberante. La forma de la cámara reverberante debe de
cumplir con las siguientes condiciones:
31
max 9.1 VI
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 100
Cuando:
Imax es la longitud de la línea recta mas larga apta deseada dentro de los limites de la
cámara (por ejemplo en una cámara rectangular es la diagonal mayor).
V es el volumen de la cámara
Con el fin de obtener una distribución uniforme de la frecuencia natural, especialmente
en las bandas de bajas frecuencias ninguna de las dimensiones de la cámara deben ser
iguales en proporciones pequeñas de números enteros.
Nota: En el caso de las salas no rectangulares cuando el objeto de prueba sea colocado en
el suelo el resultado puede coincidir de forma muy cercana con el resultado de cámaras
rectangulares si la pared no vertical se inclina hacia dentro.
6.1.3 Difusión del campo sonoro
El decaimiento del campo sonoro en la cámara debe de ser suficientemente difuso. Para
lograr una difusión satisfactoria, todo lo que forme el cuarto y sea de uso estacionario,
como difusores suspendidos y aspas giratorias deberán ser usados (ver Apendice A).
6.1.4 Área de absorción sonora
EL área de absorción sonora equivalente A de la cámara vacía determinado en un tercio de
octava de banda no deberá exceder los valores dados en la siguiente tabla:
Tabla 1 Máxima área de absorción sonora equivalente para cámaras con V=200m3
Área de absorción sonora
equivalente m2 6.5 6.5 6.5 7.0 9.5 13.0
Frecuencia Hz 125 250 500 1000 2000 4000
Si el volumen V de la cámara es diferente a 200m3 los valores dados en la Tabla 1 deberán
se multiplicados por el factor (V/200)2/3.
BIBLIOGRAFIA
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La grafica del área de absorción sonora equivalente de la cámara vacía contra frecuencia
debe de ser una curva suave y no debe tener depresiones ni picos que difieran más del 15
% de la media de los valores adyacentes a un tercio banda de octava.
6.2 Objeto de prueba
6.2.1 Absorbentes planos
6.2.1.1 El objeto de prueba debe de tener un área entre 10 y 12 m2 si el volumen V de la
cámara es mayor a 250 m3 el área normal del objeto de prueba debe ser incrementada
por el factor (V/250)2/3.
Nota: Para pruebas en materiales con un excepcionalmente pequeño coeficiente de
absorción sonora se recomienda que el objeto de prueba tenga un área más grande, esta
será usada para obtener una significativa diferencia entre el tiempo de reverberación
medido en T1 y T2 (Ver 8.1.2).
6.2.1.2 El sujeto de prueba debe de tener una proporción entre largo y ancho de entre 0.7
y 1 No debe de ser colocado a menos de 1m de distancia de cualquier borde o limite de la
cámara. Los bordes del sujeto de prueba de preferencia deben de estar paralelos con
respecto del borde más cercano de la cámara.
6.2.1.3 El objeto de prueba debe de estar montado de acuerdo con las especificaciones
que proporciona el fabricante de dicho elemento, o de acuerdo con el uso especifico que
se le dará.
En el caso de que el objeto de prueba sea montado en una superficie de la cámara, los
bordes de este deben ser totalmente encerrados de forma apretada en un marco
construido para una sección rectangular, el material de este marco debe de ser muy
reflejante, y no deberá tener un espesor mayor a 2cm. El marco no debe sobresalir por
encima de la superficie del objeto de prueba. Este debe de ser sellado de forma apretada
a la superficie donde se desea montar.
BIBLIOGRAFIA
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En el caso de que el objeto de prueba este apoyado en un entrehierro, por ejemplo
simulando un soporte en el techo. Las paredes laterales deben ser construidas de forma
perpendicular a la superficie del objeto de prueba, las paredes laterales deben ser
encerradas ambas por el entrehierro y los bordes del objeto de prueba, y deben de ser de
un material altamente reflectante.
Notas:
1. La medición del tiempo de reverberación en la cámara vacía debe de ser echa en
ausencia de marcos o de paneles laterales del objeto de prueba.
2. Una alternativa en el caso de que el objeto se recargue en el entrehierro, es
cuando el objeto de prueba puede ser montado en un hueco en una de las
paredes límite de la cámara reverberante, sin embargo este método alternativo
puede no darte los mismos resultados que el método especificado.
6.2.2 Distintos absorbentes sonoros
6.2.2.1 distintos objetos como sillas, personas, espacios absorbentes, etc. Deben ser
instalados para la prueba de la misma manera en la que son instalados en la práctica, por
ejemplo sillas o pantallas de estancia libre, son colocados en el suelo pero no a menos de
un metro de distancia de cualquier límite. Espacios absorbentes pueden ser colocados a
más de 1m de distancia de cualquier límite o difusor de la cámara y más de un metro de
cualquier micrófono.
6.2.2.2 Un objeto de prueba debe constar del suficiente número de objetos individuales
(mínimo tres) para proporcionar un cambio en el área de absorción sonora equivalente de
la cámara mayor a 1m2 pero menor a 12m2. Si el volumen de la cámara es mayor a 250m3
estos valores deben ser incrementados por el factor 12(V/250)2/3.
Objetos normalmente tratados como objetos individuales deben ser alineados
aleatoriamente apartados como mínimo 2m. si el objeto de prueba se conforma de un
único objeto este debe ser probado mínimo en tres posiciones apartadas 2m una de otra y
el resultado será el promedio de estas mediciones.
BIBLIOGRAFIA
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6.2.2.3 Si el objeto de prueba consta de una formación dada por varios objetos (por
ejemplo sillones de teatro o cojines absorbentes de ruido) deben ser instalados en esta
configuración de acuerdo a los grupos de pruebas de asientos con personas sentadas, los
bordes de los arreglos deben ser forrados con material absorbente, este encierro debe de
ser de una altura mayor a 1m, en ciertos casos el encierro debe adaptarse a la altura del
objeto de prueba.
6.2.3 Cortinas
Cortinas medidas contra paredes pueden ser tratadas como absorbentes planos (6.2.1) si
cierran o como otros absorbentes (6.2.2) si abren, en cualquier caso los bodes deben ser
encerrados. El requerimiento de distancia mínimo es de 1m para las paredes, la distancia
de los bordes no aplica en cortinas.
6.3 Temperatura y humedad relativa
La humedad relativa en la cámara debe de ser mayor a 40% durante la medición del
tiempo de reverberación de T1 y T2 (vea 8.1.2). La humedad relativa y la temperatura
deben ser en la medida de lo posible constantes, y acercarse estrechamente a los valores
mostrados en la Tabla 2:
Tabla 2 Requerimientos de temperatura y humedad dentro de las mediciones de T1 y T1.
Rango de humedad
relativa
Humedad relativa
durante toda la
medición
Temperatura
durante toda la
medición
Temperatura
mínima
40 a 60%
60%
3%
5%
3º C
5º C
10º C
10º C
Al objeto de prueba debe permitírsele el alcance del equilibrio entre temperatura y
humedad relativa en el cuarto antes de empezar la prueba.
Nota: Una corrección adicional al resultado de área de absorción sonora equivalente A de
acuerdo con 8.1.2 permitido por la atenuación energética en el aire puede ser aplicada
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pero esta no debe exceder los 0.5 m2 del área de absorción sonora equivalente, el método
de corrección y el dato original deben ser mencionados en el reporte de medición.
7. Procedimiento de la prueba
El sonido en la cámara reverberante debe ser generado por uno o más altavoces, con
patrón direccional preferentemente no direccional para frecuencias menores a 300Hz, las
mediciones se harán con mínimo dos posiciones sucesivas apartadas 3m o con múltiples
arreglos de la fuente sonora; las fuentes no funcionaran simultáneamente a menos de
que se manejen fuentes de ruido separadas.
Las pruebas individuales deben consistir de bordes límite de ruido tomando un espectro
de frecuencia continuo con ancho de banda mínimo de una octava.
El nivel de la señal de excitación constante antes de decaer debe de estar suficientemente
arriba del ruido de fondo para permitir la evaluación de las curvas especificadas en 7.2.2;
la señal de excitación antes de ser apagada debe de ser suficientemente larga para
producir una constante de tiempo del nivel de presión sonora en la cámara.
Notas:
1. Si una señal con un ancho de banda mayor a un tercio de octava es usada largos
tiempos de reverberación en bandas de frecuencias adyacentes pueden ser
influenciados de manera importante por el decaimiento de la curva. Si el tiempo
de reverberación en bandas adyacentes difiere mas haya del factor 1.5 el tiempo
de reverberación para estas bandas con los tiempos de reverberación cortos,
deben ser medidos individualmente usando filtros de un tercio de octava en la
fuente sonora.
2. Usando ruido de banda ancha un controlador de computadora que analiza en
tiempo real, puede hacer mediciones simultaneas para todas las bandas de
frecuencia, esto se menciona en la nota 1, para estas mediciones de ruido de
banda ancha el espectro sonoro promedio puede ser aparentemente ruido rosa o
ruido blanco con una diferencia en el nivel de presión sonora menor a 6dB entre
tercios de octava adyacentes.
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7.2 Medición del tiempo de reverberación
7.2.1 Recepción del equipo
La recepción del equipo debe consistir en uno o mas equipos, se desea que estos sean lo
mas non-direccionales posible, además serán requeridos los amplificadores necesarios,
filtros y sistemas de medición del tiempo de reverberación.
Las grabaciones deben ser echas con por lo menos tres micrófonos apartados mínimo λ/2
entre ellos, donde λ es la longitud de onda del sonido con frecuencia central en las bandas
de frecuencia de interés.
Un solo micrófono debe ser usado a la vez, los micrófonos deben ser colocados a 1m del
objeto de prueba a un metro de las superficies de la cámara o difusores ya 2m de la
fuente sonora.
El sistema de grabación debe ser un registro de nivel adecuado a otros equipos para
determinar las pendientes promedio del decaimiento de las curvas correspondientes al
tiempo de reverberación.
Los equipos de grabación (exhibidores y/o evaluadores) del decaimiento de la presión
sonora que pueden ser usados son aquellos que posean las siguientes características:
d) Pro mediación exponencial con generación de curvas continuas.
e) Pro mediación exponencial con generación de puntos muestra discretos sucesivos,
para promedios continuos.
f) Pro mediación lineal con generación sucesiva de líneas discretas, en algunos casos
con pausas de considerable duración entre determinados promedios.
El tiempo promedio del dispositivo con promediación exponencial (es aproximadamente
equivalente ver nota 2) debe ser menor a T/2r pero lo mas cercano posible a esta
cantidad.
BIBLIOGRAFIA
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El tiempo promedio de promediación del dispositivo debe ser menor a T/7.
Para aparatos con un decaimiento deseado, el grabado es formado por una sucesión de
puntos discretos, el intervalo de tiempo entre puntos en la grabación deberá ser menor de
1.5 veces del tiempo promedio del aparato.
En todos los casos cuando el decaimiento grabado es evaluado visualmente, la escala de
tiempo de la pantalla debe ser ajustada a una pendiente de 45° del que mide.
Notas:
1. El tiempo promedio del aparato con promediación exponencial es igual a 8.64
dividido entre el decaimiento valorado en dB por segundo, en el aparato
2. El nivel guardado comercial deseado para el nivel de presión sonora es registrado
gráficamente en función del tiempo es aproximadamente equivalente al aparato
con promediación exponencial.
3. Cuando un aparato con promediación exponencial es usado es una pequeña
ventaja colocar el tiempo promedio muy debajo de T/20; cuando el aparato con
promediación lineal es usado no presenta ventaja alguna colocar el intervalo de
tiempo muy debajo de T/7. En ciertos procedimientos de medición secuencial es
factible reiniciar el tiempo promedio para cada banda de frecuencia. En otros
procedimientos esto no es factible y un tiempo promedio o intervalo cambia
hacia arriba con referencia de pequeños tiempos de reverberación en cualquier
banda deben ser usadas para medir todas las bandas.
Un Filtro de un tercio de octava debe ser incluido en el receptor de equipo, las
características discriminantes de los filtros deben ser de acuerdo a la IEC
publicación 225.
7.2.2 Evaluación de las curvas de decaimiento
El tiempo de reverberación debe de ser evaluado para una pendiente promedio de
decaimiento conveniente empezada desde 0.1s hasta que el sonido de la fuente se
apague, o un nivel de presión sonora unos cuantos decibeles abajo que al principio del
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decaimiento. El rango de medida utilizado no deberá ser menor a 20dB ni será tan grande
que no se observe cuando el decaimiento se aproxime a una línea recta. Este rango será
de al menos 15dB por encima del ruido de fondo combinando el nivel de reverberación de
la sala y el equipo de grabación para cada tercio de banda octava.
Una decaimiento puede ser descrito con unas simples mediciones de la pendiente de dos
subsecciones de la curva (cada una que abarca una gama de al menos 10 dB abajo de las
otras) que no difieran más de un 10%.
Para cada combinación de la posición del micrófono y el altavoz, y para cada tercio de
banda de octava, se sigue un conjunto de procedimientos promedio superponiendo
repetidas excitaciones de la habitación, también pueden utilizarse para obtener una sola
curva de decaimiento a partir de la cual el tiempo de reverberación puede ser evaluado.
7.3 Rango de frecuencias para mediciones
Las mediciones se llevarán a cabo en las siguientes frecuencias centrales, en Hertz, a partir
de la tercera banda de octava.
100 125 160 200 250 315
400 500 630 800 1000 1250
1600 2000 2500 3150 4000 5000
7.4 Numero de mediciones
El mínimo número de mediciones requeridas por cada banda de frecuencias es:
a) veinte decaimientos para 100 a 250 Hz (por ejemplo, dos para cada seis sonidos de
fuente/combinación de micrófono)
b) nueve decaimientos para 315 a 800 Hz
c) seis decaimientos para 1000 a 5000 Hz
8 Expresión de resultados
BIBLIOGRAFIA
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8.1 Método de cálculos
8.1.1 Cálculos para el tiempo de reverberación T1 y T2
El tiempo de reverberación de la sala en cada banda de frecuencia se expresa por la media
aritmética del número total de tiempo de reverberación las mediciones efectuadas en
dicha banda de frecuencias.
La media de tiempos de reverberación T1 y T2 en cada banda de frecuencias se calculará
y expresaran al menos dos decimales.
8.1.2 Cálculos para A1, A2 y A
8.1.2.1 Área de absorción sonora equivalente A1, en metros cuadrados, en el cuarto de
reverberación vacío, debe calcularse con la siguiente formula:
1
1
3.55
cT
VA
donde
V volumen en metros cúbicos de la cámara reverberante vacía.
c velocidad del sonido en el aire en metros por segundos
1T tiempo de reverberación en segundos en el cuarto de reverberación vacío.
Nota: Para temperaturas en el rango de 15° a 30° C, la velocidad del sonido en el aire c, en
metros por segundo se calcula con la formula:
tc 6.0331
donde
t es la temperatura en grados Celsius
8.1.2.2 Área de absorción sonora equivalente A2, en metros cuadrados, en la cámara
reverberante conteniendo la prueba a analizar, se calcula con la siguiente formula:
BIBLIOGRAFIA
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2
2
3.55
cT
VA
2T es el tiempo de reverberación en segundos, en la mamara reverberante después de
que la muestra ha sido introducida.
8.1.2.3 Área de absorción sonora equivalente A, en metros cuadrados de la prueba
analizada se calcula con la formula:
12
113.55
TTc
VA
Nota: El área de la cámara cubierta de la muestra de análisis no esta tomada en cuenta en
esta formula (Apéndice B)
8.1.3 Calculo de S
El coeficiente de absorción S del absorbente plano se calculara con la siguiente formula:
S
AS
donde
A área de absorción sonora equivalente en m2 calculada en el punto 8.1.2.3
S es el área en metros cuadrados de la muestra en prueba.
8.1.4 Cálculo del área de absorción sonora equivalente discreta de los absorbentes
Para absorbentes discretos, el resultado generalmente se expresa como área de absorción
sonora equivalente del objeto, el cual se determina dividiendo "A" por el número de
objetos de prueba.
Para un determinado conjunto de objetos, los resultados se deben dar como área de
absorción sonora equivalente de toda la configuración.
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 110
8.2 Precisión
La precisión del procedimiento para la prueba, puede ser estimado con la ayuda
repetitividad (ver 3.5) y la reproductibilidad (ver 3.6) las cuales son definidas en la norma
ISO 5725.
La comparación de la prueba involucra un número de cámaras reverberantes que han
dado una evaluación espera de reproductibilidad del coeficiente de absorción sonora
medido como se muestra en la Figura.
Nota: si el coeficiente de absorción sonora muestra variaciones bruscas en función de la
frecuencia la reproductibilidad puede exceder significativamente los valores mostrados
en la figura.
Por el momento, insuficiente información de la repetitividad es disponible para dar una
evaluación de esta en este estándar internacional, para el propósito de revisar la
repetitividad dentro de un solo laboratorio, se puede hacer una estimación usando el
método descrito en el apéndice C. Figuras mas confiables sobre repetitividad y
reproductibilidad pueden ser encontradas solamente en el siguiente procedimiento para
pruebas en distintos laboratorios que se especifica en la norma ISO 5725.
8.3 Presentación de resultados
Para todas las frecuencias medidas los siguientes resultados deben ser reportados en
forma de tabla y de grafica.
a) Para absorbentes planos el coeficiente de absorción sonora αs.
b) Para objetos individuales el área de absorción sonora equivalente por objeto.
c) Para un arreglo especifico de objetos el área de absorción sonora equivalente de
toda la configuración.
El área de absorción sonora equivalente de un objeto de prueba debe de ser de alrededor
de 0.1m2 y el coeficiente de absorción sonora de 0.01.
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 111
Nota: este modo de redondear conduce a la presentación de curvas suaves en la grafica.
Sin embargo se debe tener en cuenta que la precisión de los resultados puede ser menor
que el limite superior del decimal redondeado que se suponía.
En la presentación grafica los puntos medios deben ser conectados por líneas rectas, La
abscisa representa la frecuencia dada en escala logarítmica y la ordenada muestra el área
de absorción sonora equivalente o el coeficiente de absorción sonora dados en una escala
lineal. La proporción de la distancia en la ordenada para A= 0 a A= 10m2 o para αs=0 a
αs=1; para la abscisa la distancia corresponde a 5 octavas debe ser 2:3.
Resultados que muestren pendientes extremas o picos que no puedan ser explicados por
características físicas del material bajo prueba, o su montaje debe ser indicado como
incierto.
9. Reporte de la prueba
El reporte de la prueba debe hacer referencia a este estándar internacional y debe
contener la siguiente información:
a) El nombre de la organización que realiza la prueba.
b) La fecha en que la prueba fue realizada.
c) La descripción del objeto de prueba, su superficie S, montaje y posición en la
cámara reverberante, de preferencia que esto se muestre con diagramas.
d) La forma de la cámara reverberante su tratamiento de difusión (número y
tamaño de los difusores), el número de micrófonos y la posición de las fuentes
sonoras.
e) Las dimensiones de la cámara reverberante: su volumen V y su superficie total
(área de techo, paredes y piso) St.
f) El tipo de ruido usado.
g) La temperatura y la humedad relativa.
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 112
h) El tiempo de reverberación medio T1 y T2 de cada frecuencia.
i) Los resultados, reportados conforme lo indicado en el punto 8.3.
j) La repetitividad si fue calculada(ver Apéndice C)
APÉNDICE A
Difusividad del campo de sonido en la sala de reverberación
A.1 Difusores
Una aceptable difusión puede lograrse mediante el uso de difusores fijos y/o rotación de
veletas. Idealmente la difusión de estos elementos deben estar formados por hojas de
amortiguamiento con una baja absorción acústica y con una masa por unidad de
superficie de al menos 5Kg/m2. Difusores de distintos tamaños, que van desde
aproximadamente 0,8 a 3m2 en la zona (por un lado) se recomienda. Dichas hojas pueden
estar ligeramente curvas y deben orientarse al azar y colocan en toda la habitación.
Si la rotación de las veletas se utilizan, la frecuencia de repetición de caries y la frecuencia
de rotación de la veleta no se debe a la
A.2 Comprobación de difusividad
Realizar mediciones de sonido absorción en la muestra de análisis de la siguiente manera:
a) sin difusores
b) con un pequeño número de aparatos fijos de difusores, en pasos de
aproximadamente 5m2 en el área y
c) con cantidades cada vez mayores de aparatos fijos de difusores, en pasos de
aproximadamente 5m2 en el área.
Para cada serie de mediciones, calcular el valor medio de los coeficientes de absorción de
sonido, en el rango de 500 a 4000Hz, y estos valores contraponerlos contra el número de
difusores utilizados en cada caso.
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 113
Se verá que la media del coeficiente de absorción de sonido se acerca al máximo y,
posteriormente, se mantiene constante con un número cada vez mayor de difusores. El
número óptimo de aparatos fijos de difusores es aquél en el que este valor constante es la
primera alcanzado.
Notas:
1. A partir de la experiencia, se ha constatado que, en habitaciones rectangulares, el
área (ambos lados) de difusores necesarios para alcanzar un grado satisfactorio de
difusión es de aproximadamente 15 a 25% de la superficie total de la habitación.
2. Si la rotación de las veletas se utilizan, la difusión resultante debe ser demostrado
ser equivalente a la alcanzada por el procedimiento anteriormente descrito.
APÉNDICE B
Razón de las formulas en 8.1.2.3 y 8.1.3
Para materiales absorbentes normales, existe un pequeño error en el cálculo del valor
debido a que se descuida la absorción de la superficie cubierta por el material de ensayo,
el valor calculado es ligeramente menor.
El mayor error, sin embargo, es ciertamente el resultado del coeficiente de absorción, si el
área cubierta se calculará a partir del tiempo de reverberación de la sala vacía, porque
esta vez no sólo depende de la absorción de las paredes, si no también de los demás
objetos (como puertas, altavoces, luminarias), por la disipación de la energía del sonido en
el aire y por las vibraciones de las paredes y panel que no se vean obstaculizados si están
cubiertos con material absorbente.
APÉNDICE C
Determinación de la repetibilidad
Repetibilidad está determinada por pruebas repetidas, dentro de un corto intervalo de
tiempo en la misma prueba con arreglo al procedimiento especificado en esta norma
internacional, tal como se utiliza en el laboratorio (utilizando el mismo número de
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 114
posiciones de micrófono, excitaciones de la sala, las grabaciones de curvas de caída y la
misma evaluación de los tiempos de reverberación de cada prueba).Por lo menos cinco
pruebas deben hacerse en condiciones que sean tan estables como sea posible.
Debe tenerse especial cuidado para asegurar que la muestra no cambia debido a las
repetidas operaciones de montaje y desmontaje de entre las pruebas.
La repetibilidad "r" en el laboratorio pueden ser estimadas a partir de la fórmula:
2
11
12
nr
donde
1 es el resultado de la medición "i"
es la media aritmética del conjunto de "n" mediciones: ni ......1
t es el factor derivado de la distribución del estudiante para un nivel de probabilidad
del 95% y el número adecuado de grados de libertad (véase tabla 3)
Tabla 3 Factor “ t ”
1 nv 4 5 6 7 8 9 10 20
t 2.78 2.57 2.45 2.37 2.31 2.26 2.23 2.09 1.96
Nota: Para las determinaciones de la repetibilidad es preferible que se lleven a cabo en los
materiales con sonido coeficiente de absorción de diferentes magnitudes. Como mínimo
dos pruebas de repetibilidad deben llevarse a cabo, uno de ellos utilizando un material
muy absorbente.
BIBLIOGRAFIA
Compendio de materiales utilizados en el acondicionamiento acústico de recintos 115
BIBLIOGRAFIA
Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos, Carrión Antoni, Alfaomega-Edicions
UPC.
Acústica Arquitectónica y Urbanística, F. J. Sancho Vendrell, J. Llinares Galiana, A.
Llopis Reyna, Editorial UPV.
Recuero López Manuel, Ingeniería Acústica, Editorial Paraninfo, Madrid España.
The Master of Handbook of Acoustics, F. Alton Everest , McGraw-Hill.
ABC de la Acústica Arquitectónica, Arau Higini, Grupo Editorial CEAC, S.A.
Norma ASTM C384.
Norma ISO 354.
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