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Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Rosario
Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Rosario
Instalaciones Eléctricas y AcústicaInstalaciones Eléctricas y Acústica
Dpto. de Ingeniería CivilDpto. de Ingeniería Civil
Ing. Alfredo CastroIng. Marcos S. Juzefiszyn
Ing. Alfredo CastroIng. Marcos S. Juzefiszyn
TEMA: ACUSTICATEMA: ACUSTICA
Fecha: Marzo 2014Versión: 4
Fecha: Marzo 2014Versión: 4
NATURALEZA DEL SONIDO
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NATURALEZA DEL SONIDO
DEFINICION DE SONIDO:ES TODA AQUELLA VIBRACIÓN ACÚSTICA QUE SE TRANSMITE ATRAVÉS DE UN MEDIO ELÁSTICO (AIRE) POR MEDIO DE UNMOVIMIENTO ONDULATORIO Y QUE ES CAPAZ DE PRODUCIRUNA SENSACIÓN AUDIBLE.
DEFINICION DE RUIDO:* ES TODO AQUEL SONIDO INDESEADO Y DESAGRADABLE.* SONIDO INARTICULADO Y CONFUSOMÁS O MENOS FUERTE.* TODO SONIDO QUE INTERFIERA O IMPIDA ALGUNA ACTIVIDAD HUMANA.* “SONIDO ES LO QUE HAGO YO, Y RUIDO LO PRODUCIDO POR MI VECINO” (definición subjetiva. Profesor Raes)
CARACTERIZACION DEL RUIDO
PRESION
Unidad = pascal, bares, dinas, etc
Es producto de la propia propagación del sonido
La energía provocada por las ondas sonoras genera unmovimiento ondulatorio de las partículas del medio en que seencuentre, provocando la variación alterna de la presión estáticadel dicho medio.
Para el caso del aire, dicha variación se refiere a un cambio enla presión atmosférica.
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CARACTERIZACION DEL RUIDO
Grado de energía de la Onda Sonora
Unidad de Presión: PHON (W/m2)
INTENSIDAD
2 d v
A2
I =
I = INTENSIDADA = PRESION ONDA SONORA (medible con instrumentos)d = DENSIDAD DEL MEDIO EN EL QUE SE PROPAGAV = VELOCIDAD DE LA ONDA SONORA EN EL MEDIO
Se demuestra que la mínima intensidad que percibe el oídohumano es 10-16 W/cm2
Y de la misma manera, la máxima intensidad que percibe eloído humando es 10-4 W/cm2
CARACTERIZACION DEL RUIDO
Debido a que el rango de cuantificación acústica es muyelevado en estas unidades (de 10-16 a 10-4 W/cm2), laoperatividad y comprensibilidad de los valores es baja, se haoptado por crear una nueva unidad denominada decibelio (dB)
El dB es una unidad adimensional, logarítmica y relativa, queexpresa la diferencia entre dos niveles de intensidad, y que esigual a 10 veces el logaritmo decimal de la relación entre unacantidad dada y otra que se toma como referencia
Se da en forma de relación ya que un individuo puedeidentificar la intensidad de dos sonidos, comparándolos entre simientras que se le hace difícil indicar el nivel de intensidad de unsolo sonido
0
dada
II
10logNIS(dB) NIVEL DE INTENSIDAD SONORAIO = 10-16 W/cm2
INTENSIDAD
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Valoración subjetiva a diferentes niveles de presion acústica(dB)
140 UMBRAL DEL DOLOR130120110100 COMUNICACIÓN CASI IMPOSIBLE9080 HAY QUE GRITAR706050 COMUNICACIÓN POSIBLE403020 COMUNICACIÓN FACIL100 UMBRAL DE LA AUDICION
El oido humano es capaz de detectar variaciones de presiónacústica comprendidas entre los 0 y los 140 dB. A niveles del ordende 150 – 160 dB existe riesgo de estallido del tímpano
CARACTERIZACION DEL RUIDO
10-16 W/cm2
10-4 W/cm2
FRECUENCIA (f)
Número de vibraciones que tienen lugar en un segundo, y que nosdan lugar al tono (grave= baja; agudo= alta)
Unidad: ciclos por segundo ó Hz
El oído humano tan solo es capaz de percibir frecuenciascomprendidas entre los 20 y 20.000 Hz (rango audible). Por debajo opor encima de este rango, nos encontramos ante la zona de losINFRASONIDOS y la de los ULTRASONIDOS, respectivamente
CARACTERIZACION DEL RUIDO
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CARACTERIZACION DEL RUIDOFRECUENCIA (f)
HAY UNA SERIE DE “FRECUENCIAS NORMALIZADAS” PARA LASCUALES SE REALIZAN TODOS LOS ESTUDIOS. EN NUESTRO PAISESTAN DEFINIDAS EN LA NORMA IRAM 406.
ES DE PRACTICA COMUN GRAFICAR LAS FRECUENCIAS EN ESCALALOGARITMICA.
CARACTERIZACION DEL RUIDOFRECUENCIA (f)
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CARACTERIZACION DEL RUIDO
PERIODO (P)
2 π . f
1T =
Intervalo de tiempo en el que una partícula perturbada realiza una oscilación completa. Se expresa en segundos.
AMPLITUD (A)Es la máxima separación de
las partículas perturbadas respecto de su posición de equilibrio.
LONGITUD DE ONDA (L)Es la distancia recorrida por la
perturbación en un tiempo igual a un periodo.
CARACTERIZACION DEL RUIDO
Es la velocidad con que se transmite la perturbación
VELOCIDAD DE PROPAGACION (V)
VELOCIDAD DEL SONIDO (C)
P
LV = = f . L
Es una constante para un medio dado
C = f . L
Para aire C = 340 m/seg
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ACUSTICA
ARQUITECTONICA
AISLACION DE RUIDOS (ó AISLACION SONORA)Disminución ingreso de ruido (ruido exterior)Ruidos Aéreos
Impacto
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTALControlar ruidos ambientales (ruido interior)Coeficientes absorción de distintos materialesTiempo de reverberación
ACUSTICA ARQUITECTONICA
ESTUDIO DE 2 PROBLEMAS PRINCIPALES
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ENERGIA SONORA AL AIRE LIBRE
80Db
74Db
68Db
1m
2m
4m
ENERGIA SONORA AL AIRE LIBRE
SI LA FUENTE ES OMNIDIRECCIONAL, EL SONIDO SE EXTIENDE
COMO UNA ONDA CONTINUA EN TODAS DIRECCIONES.
COMO ESTA POTENCIA SONORA SE EXTIENDE EN UN AREA
CADA VEZ MAYOR, LA INTENSIDAD SONORA VA
DISMINUYENDO A MEDIDA QUE NOS ALEJAMOS DE DICHA
FUENTE.
SE DEMUESTRA QUE EL
NIVEL DE INTENSIDAD
SONORO DISMINUYE 6Db
CADA VEZ QUE SE DUPLICA
LA DISTANCIA
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ENERGIA SONORA DENTRO DE LOS LOCALES
ENERGIA SONORA DENTRO DE LOS LOCALES
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ENERGIA SONORA DENTRO DE LOS LOCALES
ENTRE LAS CONDICIONES DEL LOCAL MENCIONAMOS:
1) LAS PROPIEDADES DE REFLEXION DE LOS CERRAMIENTOS.
2) LA CONFIGURACION FORMAL DEL LOCAL.
3) LA UNIFORMIDAD EN LA DISTRIBUCION DE MATERIALES.
AISLACION DE RUIDOS
1) EL OBJETIVO ES DISMINUIR EL INGRESO HACIA UN
RECINTO, DE RUIDOS PROVENIENTES DESDE EL
EXTERIOR.
2) SE ANALIZARAN LAS PARTES QUE SEPARAN AL
RECINDO DE LAS FUENTES PRODUCTORAS DE
RUIDO.
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AISLACION DE RUIDOS
RUIDOS AEREOS
1) SE EMITEN Y SE PROPAGAN EN EL AIRE
2) LA ONDA SONORA CHOCA CONTRA UNA PARED, ESTA VIBRA
Y HACE QUE PARTE DEL SONIDO PASE AL OTRO LADO.
3) CUANTO MAS PESADO (MAYOR MASA) TENGA EL MURO,
MAYOR SERA LA DIFICULTAD PARA VIBRAR, Y POR LO TANTO
TRANSMITIRA UNA MENOR ENERGIA SONORA.
4) RESUMEN:MATERIAL MAS PESADO, MAS AISLANTE.
5) EL TRATAMIENTO SUPERFICIAL DEL MATERIAL TIENE
MENOR INCIDENCIA, SE DESPRECIA EN LO QUE RESPECTA
AL ALCANCE DE ESTA CATEDRA.
AISLACION DE RUIDOS
RUIDOS DE IMPACTO
1) SE TRANSMITEN POR LOS SÓLIDOS QUE COMPONEN UN
EDIFICIO.
2) EJ. TACOS, VIBRACIONES DE MAQUINAS, GOLPE ARIETE
CAÑERIAS, ETC.
3) SI INFLUYE EL TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE LOS
MATERIALES
4) ESTOS RUIDOS PUEDEN ATENUARSE EJERCIENDO UN
CONTROL SOBRE LA FUENTE.
5) PROBLEMA COMUN: AISLACION DE LOSAS EN EDIFICIOS DE
ALTURA.
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AISLACION DE RUIDOS
INDICES DE REDUCCION SONORA
R ES UN INDICE DE REDUCCION SONORA EN FUNCION A LA
FRECUENCIA.
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1
W
W10logR(dB)
W1 POTENCIA SONORA QUE IMPACTA SOBRE EL
MURO BAJO ESTUDIO
W2 POTENCIA TRANSMITIDA
STC ó RW ES UN INDICE COMPENSADO DE REDUCCION SONORA.
ES UNA CARACTERISTICA PROMEDIO PARA VARIAS FRECUENCIAS.
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AISLACION DE RUIDOS
EJEMPLO:
LIVING=65 Db
DORMITORIO=?
MURO:LADRILLOS CERAMICOSHUECOS ESP 10cm
DE TABLA ANTERIOR:
Rw =35Db
2 = 1 – Rw = 65Db‐35Db=30Db
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AISLACION DE RUIDOS
INDICES DE REDUCCION SONORA PARA MATERIALES COMPUESTOS
S1-S2
R1-R2
R1-R
S1 = SUPERFICIE ELEMENTO MAS AISLANTES2 = SUPERFICIE ELEMENTO MENOS AISLANTER1 = INDICE DE REDUCCION ELEMENTO MAS AISLANTER2 = INDICE REDUCCION ELEMENTO MENOS AISLANTER = INDICE DE REDUCCION RESULTANTE
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
1) CUANDO EN UN LOCAL TENEMOS UNA FUENTE DE
SONIDO, LAS ONDAS SONORAS PRODUCIDAS IMPACTARANSOBRE PAREDES, CIELORRASO Y PISO, SIENDO EN PARTEABSORBIDAS Y EN PARTE REFLEJADAS POR LA SUPERFICIESOBRE LA QUE CHOCAN.
2) SUPERFICIES LISAS: LAS ONDAS REBOTAN FACILMENTE
SUPERFICIES RUGOSAS: LAS ONDAS REBOTAN CONDIFICULTAD
3) EL NIVEL SONORO EN EL LOCAL SE DEBERA A LA
SUPERPOSICION DEL SONIDO EMITIDO POR LA FUENTE MASEL REFLEJADO POR PAREDES, PISOS Y CIELORRASO
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
4) EN UN AMBIENTE VACIO CON PAREDES LISAS (MUY
REFLECTIVAS) ESCUCHAREMOS QUE EL SONIDOPERMANECE POR UN TIEMPO MAS PROLONGADO QUE ENUN AMBIENTE CON MUCHOS MUEBLES, CORTINAS,PRESENCIA DE PERSONAS, ETC.
ABSORBENTES
• MATERIALES ESPECIALMENTE FORMULADOS PARA TENER UNA ELEVADA ABSORCIÓN SONORA.
• LA ABSORCIÓN AUMENTA CON SU ESPESOR Y CON LA DENSIDAD.
• TABLA CON VALORES DE EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA.
• MÁS ABSORCIÓN SI MÁS FRECUENCIA, PUES SU LONGITUD DE ONDA ES PEQUEÑA Y COMPARABLE CON LAS IRREGULARIDADES DE LA SUPERFICIE.
• MATERIALES: ESPUMAS DE POLIURETANO, LANA DE VIDRIO (SE DENOMINAN TRAMPAS DE SONIDO)
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
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COEFICIENTE DE ABSORCION α
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
• CUANDO LA ONDA SONORA INCIDE SOBRE LA SUPERFICIE, PARTE DE ELLA ES ABSORBIDA Y PARTE ES DEVUELTA AL MEDIO. LA RELACION ENTRE LA ENERGIA ABSORBIDA Y LA ENERGIA INCIDENTE SE DEFINE COMO COEFICIENTE DE ABSORCION .
• EL VALOR DE VARIA ENTRE 0 Y 1, CONSIDERANDOSE QUE LOS MATERIALES CON VALORES CERCANOS A 0 SON POCO ABORSBENTES Y VICEVERSA.
• DADO UN MISMO MATERIAL, LOS VALORES DE , DIFIEREN PARA DISTINTAS FRECUENCIAS
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ABSORCION DE UNA SUPERFICIE
A = S. α
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
DONDE: A = ABSORCION EN UMA.
S = SUPERFICIE EXPUESTA EN m2.
α = COEFICIENTE DE ABSORCION
UMA ES LA UNIDAD METRICA DE ABSORCION Y ES
EQUIVALENTE A UNA VENTANA ABIERTA DE
SUPERFICIE UNITARIA EN m2
ABSORCION DE UNA SUPERFICIE
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
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COEFICIENTE DE ABSORCION MEDIO α
α = S1 α1 + S2 α2 +…….. + Sn αn
S1 + S2 + S3 +….. + Sn
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
• REVERBERACIÓNLA PERMANENCIA DEL SONIDO DESPUÉS DE INTERRUMPIDA LA FUENTE (REFLEXIONES DE LAS REFLEXIONES) DA LUGAR A UNA SITUACIÓN DE REVERBERACIÓN.
• TIEMPO DE REVERBERACIÓN (T)SABIENDO QUE POR CADA REFLEXIÓN PARTE ES ABSORBIDA (Y TRANSFORMA EN FORMA DE CALOR) Y PARTE ES REFLEJADA, EL TIEMPO DE REVERBERACIÓN ES EL TIEMPO QUE TARDA LA MISMA EN EXTINGUIRSE.
TÉCNICAMENTE, ES EL TIEMPO QUE TARDA EN BAJAR DE 60DB RESPECTO A SU VALOR INICIAL.
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
• SI LAS SUPERFICIES SON MUY REFLECTORAS, T SERÁ MUY GRANDE; SI SON MUY ABSORBENTES, T SERÁ PEQUEÑA.
• FÓRMULA DE SABINE:T = 0.161 ∙ V/ i∙Ai
V = ES EL VOLUMEN DE LA HABITACIÓN = COEFICIENTE DE ABSORCION DE CADA MURO Α = AREA DE CADA MURO TRATADO.
• COMO EL COEFICIENTE DE ABSORCIÓN DEPENDE DE LA FRECUENCIA, T TAMBIÉN.
TIEMPO DE REVERBERACIÓN ÓPTIMO
• PARA CADA FINALIDAD EXISTE UN TIEMPO DE REVERBERACIÓN ÓPTIMO, QUE AUMENTA AL AUMENTAR EL VOLUMEN DE UNA SALA.
• PALABRA REQUIERE T BAJO, SINO SERÍAN ININTELIGIBLES.
(EJ. AULAS, TEATROS, VALORES PRÓXIMOS O MENORES A 1 seg.)
• MÚSICA REQUIERE T ALTO, DISIMULA IMPERFECCIONES DE EJECUCIÓN. (EJ. SALA DE MUSICA, VALORES PROXIMOS O SUPERIORES A 2 seg.)
TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
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TRATAMIENTO ACUSTICO AMBIENTAL
ADICION DE SONIDO
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R1 = 10 log I0
I1 [dB] (a)
R2 = 10 log I0
I2 [dB] (b)
= log I0
I110
R1
=I0
I110
R1antilog
10R1 [w/cm2]I1 = I0 antilog
10
R2 [w/cm2]I2 = I0 antilog
I1 + I2 = I0 ( antilog10
R1 + antilog10
R2 ) [w/cm2]
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RTOTAL = 10 log10I0 ( antilog
I0
R1 + antilogI0
R2
[dB])
I0
RTOTAL = 10 log ( antilog10
R1 + antilog10
R2 ) [dB]
SUPONGAMOS DOS RUIDOS
antilog
= 35 dBR1
R2
= 40 dBR2
10
R1 = antilog 3,5 = 3.150
antilog10
= antilog 4,0 10.000=
13.150
RTOTAL 10 log 13.150= = 10 x 4,12 = 41,2 dB
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R1 SEA EL NIVEL DE SONIDO DE UNA FUENTE EN dB
R2 SEA EL NIVEL DE SONIDO DE OTRA FUENTE EN dB
Y QUE SEA R1 > R2 , ENTONCES ES POSIBLE CALCULAR LADIFERENCIA R1 – R2 = DIF. [dB]. ENTRANDO AL NOMOGRAMACON EL VALOR DIF. [dB], AGREGAR AL NIVEL MAYOR PARAOBTENER RTOTAL.
SEAN:
= 35 dBR1= 40 dBR2
DIF = R1 ‐ R2 = 40 ‐ 35 Db = 5 dB
ENTRANDO AL NOMOGRAMA POR DIF=5 Db, ENCONTRAMOSQUE CORRESPONDE AR = 1,2 Db AGREGAR AL MAYOR DE LOSRUIDOS, ENTONCES: RTOTAL = R1 + AR = 40 + 1,2 Db = 41,2 Db,COINCIDENTE CON VALOR OBTENIDO EN EL EJEMPLOANTERIOR.
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SEAN:
= R2R1 = 60 dB
DIF = 0dB, CORRESPONDE AR = 3 dB,
RTOTAL = 60 Db + 3 Db = 63 dB
ES INTERESANTE DESTACAR QUE CUANDO SE ADICIONANDOS SONIDOS DEL MISMO NIVEL, EL TOTAL SE OBTIENESUMANDO 3dB AL SONIDO GENERADO POR CUALQUIERADE LAS FUENTES.
)] = 10 log 2 + R1
= R2R1SI
RTOTAL = 10 log (2. antilog ), QUE PUEDE ESCRIBIRSER1
10
RTOTAL = 10 [ log 2 + log ( antilogR1
10
log 2 = 0,3
PERO:
10 log 2 = 3 dB
RTOTAL = R1 + 3 dB
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BIBLIOGRAFIA Y FUENTES
• 628.517 B29
EL RUIDO Y SU CONTROL
• 699.8 P298
AISLAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO
• 534 B526
ACUSTICA
• 534 R294
INGENIERIA ACUSTICA
• http://www.lapastoriza.com
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