Acondicionamiento acústico del local de la asociación Casa Andalucía de Benicarló

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR DE GANDIA I.T. Telecomunicación (Sonido e Imagen) “Acondicionamiento acústico del local de la asociación, Casa Andalucía de Benicarló” TRABAJO FINAL DE CARRERA Autor/es: Isaac Soler Forés Director/es: Fco. Javier Redondo Pastor GANDIA, 2011 Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 2( TFC( Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 3( TFC( En primer lugar quisiera agradecer a Javier Redondo Pastor la oportunidad que me ha brindado para realizar este proyecto y aprender de él, y al Departamento de Física aplicada el permitirme realizarlo. A mis padres, porque sin ellos nada de esto habría sido posible, sus consejos siempre me han ayudado. Y por supuesto al resto de mi familia, mi hermano, mis abuelos, mis tías, primas,… por vuestra confianza en mí. A todos mis profesores, desde el colegio hasta la universidad, por todo lo que he aprendido gracias a vosotros. A todos mis compañeros y amigos de la universidad, porque sin todos vosotros, vuestros resúmenes, vuestros consejos, y vuestra ayuda seguro que no estaba escribiendo estas líneas. A todos mis amigos de siempre, Marcos, Xavi, Carlos, Eugenio, Mix… y a todos los demás que siempre estáis ahí. Y por último y no por eso menos importante a Ainhoa, porque tu apoyo durante toda la carrera ha sido muy importante para mí. Gracias. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 4( TFC( Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 5( TFC( INDICE ANALIZANDO LA HISTÓRIA DE LA ACÚSTICA DE SALAS_____________________________7 INFORMACIÓN NECESARIA PARA PODER REALIZAR EL TFC__________________________12 CAMPO SONORO EN RECINTOS______________________________________________12 TEORIAS PARA EL ESTUDIO DEL CAMPO SONORO EN RECINTOS______________18 TEORÍA ESTADÍSTICA_______________________________________________20 TEORÍA GEOMÉTRICA_______________________________________________23 TEORÍA ONDULATORIA______________________________________________28 MATERIALES PARA ACONDICIONAMIENTO Y AISLAMIENTO ACÚSTICO. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS___________________________________________29 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS RECINTOS________________________________36 DESCRIPCIÓ GENERAL DE LA SALA ________________________________________________38 NORMATIVA______________________________________________________________________42 MEDICIONES DEL RECINTO________________________________________________________44 MEDICIÓN DEL TIEMPO DE REVERBERACIÓN________________________________44 MEDICIÓN DE LA RESPUESTA AL IMPULSO DE LA SALA Y VALORES CARACTERÍSTICOS DE ESTA___________________________________________45 SIMULACIÓN_____________________________________________________________________49 DISEÑO___________________________________________________________________49 TIEMPO DE REVERBERACIÓN SALA VACÍA__________________________________51 TIEMPO DE REVERBERACIÓN SALA LLENA__________________________________51 RESULTADOS Y ANÁLISIS_________________________________________________________52 MEDICIÓN DEL TIEMPO DE REVERBERACIÓN________________________________52 LANA DE ROCA_____________________________________________________54 MEDICIÓN DE LA RESPUESTA AL IMPULSO DE LA SALA Y VALORES CARACTERÍSTICOS DE ESTA___________________________________________58 CONCLUSIONES__________________________________________________________________60 ANEXO I_________________________________________________________________________61 BIBLIOGRAFÍA___________________________________________________________________63 Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 6( TFC( Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 7( TFC( ANALIZANDO LA HISTÓRIA DE LA ACÚSTICA DE SALAS Analicemos en primer lugar las ideas acústicas de los teatros griegos, y el porqué de estas construcciones. El antiguo teatro griego se construía al lado de una colina, en forma semicircular y con una pared que reflejaba el sonido en la parte posterior del escenario. Se utilizaba para declamaciones, dramas, canciones, etc., no existía música como la de conciertos que se ha compuesto para conjuntos musicales desde el siglo XIII. El sitio al lado de una colina se escogía para reducir el ruido de fondo, así como para impedir que las cabezas de los espectadores interfiriesen con la transmisión directa del sonido a los oídos más distantes, como ocurría con filas horizontales de asientos. La forma semicircular se escogía para que el mayor número posible de personas se pudieran sentar lo más cerca posible del escenario. Se construía una pared en la parte posterior del escenario para eliminar ruidos externos y vistas superfluas, así como para reflejar las voces de los actores al público. En muchas representaciones, los actores griegos llevaban máscaras que exageraban sus facciones, para que se pudieran ver a mayores distancias, conteniendo algunas veces las mismas megáfonos para amplificar las voces. El éxito del teatro griego dependía del silencio absoluto, así como de las voces de los actores. El teatro griego en su época y lugar tenía un gran éxito, no pudiendo hacerse este tipo de construcciones en la actualidad, debido al ruido producido por aviones, coches y todo tipo de maquinaria, así como al repertorio musical existente hoy día. La acústica arquitectónica como ciencia moderna, empezó a desarrollarse a finales del siglo pasado gracias a los estudios de W. C. Sabine, quien en el período comprendido entre 1877 y 1905 realizó los primeros grandes avances, iniciando en 1895 sus trabajos en el Fogg Art Museum (hoy Hunt Hall) de la Universidad de Harvard, y fue en esta época cuando encontró su ya clásica, ecuación de la reverberación. Posteriormente actuó como asesor en Cuestiones de acústica en el diseño del Symphony Hall de Boston, considerada aún hoy en día como una de las de mejor acústica del mundo. Sabine realizó todos sus estudios sobre la reverberación con la única ayuda de sus oídos y un cronómetro, ya que por entonces, era cuando empezaba a desarrollarse una nueva técnica basada en los progresos de la electricidad y la electrónica. El primero en traer los adelantos electrónicos propiciados por el desarrollo de la radiodifusión (micrófonos, amplificadores, altavoces, etc.) al campo de la acústica (medida del tiempo de reverberación, etc.), fue Frederick Vinton Hunt allá por los años treinta. Después de perfeccionar un aparato para trazar con precisión las curvas de caída del sonido, emprendió el estudio del comportamiento del campo sonoro en recintos cerrados. En 1936 Philip M. Morse del Instituto de Tecnología de Massachussetts, publicó "Vibration and Sound", en el que explicaba su teoría de los modos normales de vibración en recintos rectangulares. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 8( TFC( Como se ha indicado a partir del segundo cuarto del siglo XX, debido al desarrollo del amplificador, tubo de vacío, altavoces, y micrófonos, es cuando los especialistas empezaron a acumular los datos exactos que harían de la acústica una ciencia efectiva de la ingeniería, ya que antes de que se inventaran los aparatos electrónicos, al especialista en acústica le faltaban los medios necesarios, para producir sonidos que correspondiesen a sus especificaciones, así como para medir la fuerza de los sonidos producidos. Antes de disponer de estos instrumentos, el que realizaba el diseño acústico de una sala, Sólo podía hacerlo basándose en el estudio de otras salas, considerando qué características eran las responsables de la buena Sonoridad en algunos puntos de la misma, así como las Sonoridades confusas en otras posiciones. Todas estas novedades facilitaban el estudio y medida del campo sonoro en recintos cerrados, y supusieron un nuevo empuje en su desarrollo. Gracias a ellas, se efectuaron estudios sobre el Significado en los auditorios de la difusión del sonido, relación de energías sonoras directa/reverberante, camino libre medio de propagación de las ondas, tiempo óptimo de reverberación para diferentes dimensiones y usos del auditorio, relaciones óptimas entre los tiempos de reverberación a frecuencias medias y bajas, etc. Todos estos experimentos Se detuvieron bruscamente a consecuencia del inicio de la Segunda Guerra Mundial. Al finalizar la guerra se produjo un gran boom cultural en Estados Unidos de Norteamérica, zona menos afectada por el conflicto. Este boom trajo consigo la construcción de grandes salas de concierto, teatros de ópera, auditorios de usos múltiples, estudios de radio y después de televisión, escuelas de música, etc., para lo cual, era necesario un mejor conocimiento de los requisitos del campo sonoro en las grandes salas. Se realizaron profundos estudios y medidas precisas en salas reconocidas por sus buenas cualidades acústicas, y los resultados se compararon con los puntos de vista de directores, músicos y críticos musicales, observándose que por regla general: • Las salas pequeñas "suenan " mejor que las grandes. • Las construidas para utilizarse con varios fines son inferiores a las construidas con un fin específico. • Las salas viejas son mejores que las nuevas. Estas recomendaciones iban en contra de las necesidades del momento, principalmente las económicas claro. Se deseaban grandes auditorios con gran capacidad, lo que estaba en contra de la primera observación de que las salas pequeñas favorecen la escucha. Por otro lado, estas salas debían albergar tanto a una gran orquesta sinfónica o una compañía de ópera, como a representaciones teatrales o conferencias. Además, como es lógico, los arquitectos se negaban categóricamente a copiar las salas antiguas de reconocida fama y buena acústica, ya que, los gustos arquitectónicos cambian con los años y se iban dejando a un lado las grandes Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 9( TFC( decoraciones recargadas y con muchos relieves, siendo reemplazadas por un estilo sobrio y funcional, con paredes prácticamente lisas. Todo esto, como veremos más adelante, puede producir grandes problemas de ecos y una mala distribución del sonido a lo largo de la sala. Con el fin de obviar estos posibles defectos, se utilizaron profusamente los materiales absorbentes sonoros para controlar la reverberación y evitar los ecos, y los difusores y paneles suspendidos para lograr reflexiones tempranas y conducir el sonido por donde deseemos. Los arquitectos se enfrentaban también con un problema que por entonces ya empezaba a ser importante, se trataba del ruido. En el siglo pasado este problema no era tal, pero en este siglo, llamado el de la revolución industrial, los grandes avances de la ciencia y los progresos técnicos han traído consigo graves problemas de ruido. Las salas antiguas estaban, por lo general, alejadas de las ruidosas ciudades, con lo que el problema era prácticamente inexistente. Hoy en día suelen situarse en sitios céntricos para facilitar el acceso del público, con lo que el ruido, producido principalmente por el tráfico rodado, puede alcanzar grandes niveles y es necesario aislar el recinto de los ruidos externos. Hasta este momento, la acústica arquitectónica se había desarrollado por principios y fórmulas generales determinadas sobre bases puramente experimentales, y la consiguiente formación de las teorías apropiadas. Éste es el proceso normal de desarrollo dentro también de otras ramas de la ciencia, pero por entonces, se inició la tendencia a estudiar primero teorías y buscar luego su confirmación experimental. Esto sucedió también en la acústica arquitectónica. A partir de bases puramente teóricas, se han desarrollado una completa serie de reglas y fórmulas para explicar la gran variedad de fenómenos de gran importancia que ocurren en un recinto cerrado. Existen, sin embargo, muchos fenómenos que debido a su naturaleza compleja hay que recurrir, para su estudio, a los métodos experimentales. Por ejemplo, para el tiempo óptimo de reverberación hasta hoy no ha sido posible desarrollar una teoría o sugerir unas reglas fijas y hay que recurrir a experimentos y estadísticas. De acuerdo con lo expuesto, no debe sorprendernos el que durante mil años se creasen para explicar estos misterios, una serie de mitos que se transmitían de ciudad en ciudad y de época en época modificándose y aumentándose, llegando hasta nuestros días adornados mediante una serie de tópicos; por ejemplo en el diseño de una importante sala de conciertos, se puede creer que la pintura dorada de las paredes y estatuas, es la responsable de la I excelente acústica de la sala. En una conversación mantenida entre el famoso director de orquesta Herbert Von Karajan y el también famoso especialista en acústica de salas Leo. L. Beranek, el primero le dijo al segundo "Supongo que Vd no estará de acuerdo con la teoría de que las botellas de vino rotas, benefician la acústica de una Sala”. Contestando el segundo que no estaba de acuerdo, ya que Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 16( TFC( Desde el punto de vista de percepción auditiva, lo más interesante son las características particulares de la audición, como por ejemplo la capacidad del oído de recibir secuencias de impulsos sonoros (figura 7), y sumar su energía evitando que el intervalo entre los impulsos no exceda de un tiempo específico. En la figura 7, se ve como llega al receptor primero el sonido directo (D) en el gráfico de tiempos, seguido por el sonido reflejado en la pared lateral (R1), posteriormente se ven las reflexiones R2, R3, R4 que llegan al receptor en un tiempo posterior. La diferencia entre el tiempo de llegada al receptor entre el sonido directo y el primer sonido reflejado se denomina tiempo mínimo de retardo (gap). Desde el punto de vista de la percepción auditiva, una de las características más interesantes de la audición, es la de la posibilidad que tiene el oído para recibir secuencias de impulsos sonoros y sumar su energía. Como vemos en este diagrama el sonido directo llega antes de todas las reflexiones, ya que viaja por el camino más corto, después de un tiempo mínimo de retardo, llega la primera reflexión, inmediatamente después la segunda, tercera y cuarta. Los experimentos de Haas han mostrado que el tiempo mínimo de retardo para la palabra depende de: • Ritmo de la palabra. • Intensidad de la palabra. • Color de tono. • Tiempo de reverberación característico del recinto. Figura7: Diagrama de llegada de las ondas sonoras directa y reflejada al receptor. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 17( TFC( El tiempo mínimo de retardo para la palabra varia entre 40 y 170 ms.; para la música es mayor llegando a ser de 150 a 250 ms. De esta forma, si la estructura de tiempo de la señal básica y los modos normales de vibración del espacio vacío del recinto, que acompañan a la señal básica, son tales que el intervalo de tiempo entre el sonido directo y la primera reflexión no excede del tiempo(mínimo de retardo, en el oído se combinan los dos sonidos como reverberación. Pero si los intervalos son mayores que el tiempo mínimo de retardo, el oído identifica la reflexión como un eco distinto, que se detecta especialmente cuando el nivel de presión sonora de la reflexión es comparable con el nivel de la señal directa. Los modos normales de vibración excitados por la señal básica, se combinan con ésta y la intensifican, por lo que dan a las señales sonoras una cierta amplificación, cuyo grado depende de la absorción de energía en los límites del recinto. Esto se demuestra en la práctica, por el hecho de que un cambio en la distancia entre la fuente y el receptor, tiene como resultado una variación mucho más pequeña en el nivel de la señal, en un recinto que en un espacio abierto. Los cambios en las condiciones en los límites del recinto, producen una alteración en las reflexiones, así como en el incremento del nivel de presión sonora, producido por los modos normales de vibración del mismo, que hacen el campo sonoro desigual. Por tanto, el espacio vacío de un recinto, tiene una influencia sobre la señal que se propaga en él: 1. Acompañando a la señal básica con unas reflexiones, que pueden tomar la forma de un eco, alterando su estructura en el tiempo. 2. Alterando su color de tono, al introducir cambios en su espectro de frecuencia. 3. Incrementando su nivel, mediante la energía de los modos normales de vibración del recinto. 4. Creando diferentes condiciones de recepción en los distintos puntos del recinto. Por todo esto vemos que el recinto es un elemento que juega un papel importante en el proceso de radiación y recepción del sonido, teniendo además una influencia significativa sobre la calidad del mismo. En el caso de la transmisión de sonido por medio de una cadena de radiodifusión, el recinto puede considerarse como uno de los eslabones de la cadena, junto con micrófonos, amplificadores, altavoces, etc., esto se puede ver en la figura 8. Los recintos primarios y secundarios son respectivamente los de registro y reproducción del sonido. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 18( TFC( Figura8: Diagrama de bloques de un proceso de transmisión sonora. Los cambios que un campo sonoro experimenta, sí la fuente está situada en un espacio ilimitado o si se encuentra en el interior de un recinto, pueden ser útiles y perjudiciales a la vez, desde el punto de vista de la percepción auditiva. La prolongación que acompaña a cada impulso de una señal irregular (palabra o música), puede ser útil siempre que la duración sea la debida, escuchándose la palabra más animada y la música más clara, debido al encadenamiento entre los sucesivos tonos musicales. Si la prolongación es muy grande, la palabra es menos inteligible, y en la música se produce solapamiento entre las notas musicales, por lo que la audición se empeora, al tener menos calidad. El énfasis de algunos modos propios (frecuencias características) frente a otros del recinto, producen un cambio en el timbre de la señal básica de la fuente sonora, originando un efecto adverso sobre la recepción de la palabra y la música. En ciertas condiciones el nivel de presión sonora de la señal básica, se incrementa, como consecuencia de la excitación de los modos propios de vibración del aire del recinto, lo que es útil ya que este incremento en el nivel, es sensible especialmente para los oyentes que se encuentran más alejados de la fuente; pero la posible desigualdad en el incremento del nivel, en los diferentes puntos del recinto, como consecuencia de las variaciones en la absorción de energía en los límites del mismo, resulta indeseable puesto que perturba la uniformidad en las condiciones de audición de los oyentes situados en los distintos puntos del recinto. TEORIAS PARA EL ESTUDIO DEL CAMPO SONORO EN RECINTOS La característica de un campo sonoro que está encerrado total o parcialmente, esta íntimamente relacionada con las dimensiones lineales del recinto. Cuando las dimensiones lineales son pequeñas frente a la longitud de onda, como por ejemplo en un tubo o en un resonador de Helmholtz los modos normales de vibración en el espacio son sólo de unas pocas Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 19( TFC( frecuencias, luego el número de modos es pequeño. Los que tienen unas dimensiones lineales que son grandes frente a la longitud de onda; incluso para las frecuencias bajas, el volumen de aire que encierran estos recintos son sistemas vibratorios con un gran número de modos normales de vibración. En recintos de este tipo, si un instrumento produce un tono, por ejemplo con cinco armónicos, todos los posibles modos de vibración que existen en el recinto y que tienen frecuencias próximas a las de alguno de estos cinco armónicos, se ponen en vibración, por lo que excitan cinco grupos de modos de vibración. Cada grupo contiene aproximadamente unos cinco o posiblemente más modos de vibración individuales, cada grupo de modos va desapareciendo gradualmente a su propia velocidad. Cuando se conecta una fuente sonora en un recinto, como consecuencia de las reflexiones, existe un crecimiento gradual de la energía, cesando posteriormente el aumento después de cierto tiempo, alcanzando la energía en el recinto un valor constante. Si una vez alcanzado este valor, la fuente deja de emitir, el sonido que recibe el observador no desaparece inmediatamente. Un corto tiempo después de que la fuente ha dejado de emitir, desaparece la onda directa y el observador recibe la energía de la primera onda reflejada, después la segunda, tercera, etc., ondas reflejadas y así sucesivamente, siendo la energía de estas ondas cada vez más pequeña. Después de un cierto intervalo de tiempo, la energía de las ondas que llegan al observador, ha disminuido tanto, que el oído no puede percibirlas y el sonido desaparece. Si se elige para representar gráficamente esta variación una escala logarítmica, se observa que el proceso de crecimiento es relativamente rápido, mientras que el de descenso es más lento, representando además este gráfico la forma real de escucha del sonido, puesto que el oído no reacciona a la intensidad de la perturbación, sino a un valor próximo al logaritmo de esta intensidad (figura 9). El proceso de persistencia y disminución de la energía en un recinto, una vez desconectada la fuente sonora, recibe el nombre de reverberación, y el tiempo que la señal sonora necesita para reducirse hasta el umbral de audición, se conoce como tiempo de reverberación. Figura 9: Proceso de crecimiento y disminución de la energía sonora en un recinto. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 20( TFC( El recinto es un elemento que juega un papel importante en el proceso de radiación y recepción del sonido, teniendo además una influencia significativa sobre la calidad del mismo. Los cambios que un campo sonoro experimenta, si la fuente está situada en un espacio ilimitado o si se encuentra en el interior de un recinto, pueden ser útiles y perjudiciales a la vez, desde el punto de vista de percepción auditiva. La reverberación que acompaña a cada impulso de una señal irregular (palabra o música), puede ser útil siempre que la duración sea la debida, escuchándose la palabra más clara y la música más animada, debido al encadenamiento entre los sucesivos tonos musicales. Si la reverberación es muy grande, la palabra es menos inteligible, y en la música se produce un solapamiento entre las notas musicales, por lo que la audición se empeora al tener menos calidad. El énfasis de algunos modos propios frente a otros del recinto, produce un cambio en el timbre de la señal básica de la fuente, originando un efecto adverso sobre la recepción de la palabra y la música. En ciertas condiciones, el nivel de presión sonora de la señal básica se incrementa, como consecuencia de la excitación de los modos propios de vibración del recinto, lo que es útil ya que este incremento en el nivel de presión sonora, es sensible especialmente para los oyentes que se encuentran más alejados de la fuente. Pero es indeseable la posible desigualdad en el incremento del nivel de presión sonora en los diferentes puntos del recinto, debido a las variaciones en la absorción de energía en los límites del mismo, puesto que perturba la uniformidad en las condiciones de audición de los oyentes situados en las distintas posiciones del recinto. Por todo lo expuesto anteriormente, se observa que es necesario un cuidadoso estudio del campo sonoro creado en un recinto por las fuentes, con el fin de determinar en qué condiciones ciertos cambios producidos por un recinto en la señal básica, son útiles o perjudiciales, así como determinar qué factores tienen influencia sobre la calidad de la palabra y de la música. Este análisis puede realizarse a partir de las teorías que permiten estudiar la acústica de un recinto, y que son : • Teoría estadística. • Teoría geométrica. • Teoría ondulatoria. • Teoría psicoacústica. Veamos seguidamente unas ideas generales sobre las tres primeras teorías: TEORIA ESTADÍSTICA De la misma forma que la energía de una fuente sonora se radia en todas direcciones, las ondas reflejadas en cualquier punto dentro del recinto, también viajan en todas las posibles direcciones. Las fases de las ondas que transfieren cada uno de estos puntos, puede considerarse Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 21( TFC( que están distribuidas de una forma aleatoria, debemos recordar que los sonidos naturales (palabra y música) producidos en el interior del recinto son señales aleatorias e irregulares. Esto nos permite determinar la energía en cualquier punto del recinto, sin tener en cuenta los retrasos de fase entre las ondas, así como la suma de los valores medios de la energía de las reflexiones que alcanzan el punto del recinto en estudio. Las combinaciones de fenómenos aleatorios que tienen propiedades comunes, tales como son las combinaciones de las reflexiones que alcanzan cada punto dentro del recinto se estudian mediante la matemática estadística basada en la teoría de la probabilidad. El método estadístico no descubre los detalles físicos intrínsecos del fenómeno, sin embargo su ventaja consiste en el hecho de que mediante unas matemáticas simples, basadas en datos de los resultados del proceso, nos permite obtener unas conclusiones objetivas de los aspectos cuantitativos del proceso, así como de sus posibles defectos. Al aplicar matemáticas estadísticas a sucesos aleatorios, si por cualquier causa el fenómeno deja de ser aleatorio, nos da una baja descripción del proceso, por ejemplo si algunas de las superficies interiores del recinto tienen propiedades de enfoque, la naturaleza aleatoria de la dirección de llegada de las ondas reflejadas es menor, por lo que en este caso el análisis estadístico no se puede aplicar. Se define como tiempo de reverberación normalizado T en segundos, para una determinada frecuencia o banda de frecuencia al intervalo de tiempo empleado por la presión sonora en un recinto para que se origine una disminución de 60 dB en el nivel de presión una vez desconectada la fuente sonora. Tiempo de reverberación: Si el gráfico de la figura 10, se dibujase de tal forma que la densidad de energía fuera expresada en una escala logarítmica sobre el eje vertical, el nuevo gráfico tendría la forma expresada en la figura 11. Esta elección de escala muestra que el inicio de sonido en un recinto es un proceso relativamente rápido, mientras que el proceso de descenso es más lento. El gráfico de la relación entre el logaritmo de la densidad de energía y el tiempo, tiene interés práctico ya que expresa aproximadamente cómo se escucha realmente el sonido. Esto se debe al hecho de que el oído no reacciona a la intensidad de la perturbación, sino a un valor próximo al logaritmo de esta intensidad. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 22( TFC( Figura 10: Curvas de crecimiento (A) y decrecimiento (C) de la energía sonora: a) cuando la absorción es constante, b) en condiciones reales. Figura 11: Gráfico de percepción auditiva del proceso de crecimiento y decrecimiento de sonido en un recinto. Puesto que la palabra, la música y otros sonidos naturales, que son irregulares, son series de señales que se suceden unas a otras, la prolongación originada por la disminución puede hacer que cada señal se solape en el tiempo con la siguiente, enmascarándola hasta cierto punto. El efecto de enmascaramiento mostrado en la figura 12, puede producir interferencias, y dependiendo de la duración del eco, impedir la calidad sonora. El proceso de disminución de la energía en el recinto se conoce como reverberación, y la duración del eco, o sea el tiempo que la señal necesita para reducirse hasta el umbral de audición, se conoce como tiempo de reverberación. Observando la interferencia originada por el sonido al disminuir, el tiempo de reverberación se usa en la teoría estadística como un factor que facilita la evaluación de las propiedades acústicas de un recinto. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 23( TFC( Figura 12: Gráfico de crecimiento y decrecimiento de impulsos en un recinto. El tiempo de reverberación está relacionado no sólo con los factores que caracterizan al recinto (S, V y α) sino también con la densidad de energía inicial eo, si el valor de eo crece, más largo será el tiempo necesario para que el sonido caiga hasta el umbral de audición. Ya que la reverberación debería definirse sólo en términos de las propiedades acústicas del recinto, y que no debería depender de la intensidad de energía radiada por la fuente, por lo que se ha adoptado una definición normalizada. Se denomina tiempo de reverberación normalizado T, según propuso W.C. Sabine, al tiempo empleado por la energía sonora en un recinto para disminuir a l0’6 veces su valor( original (una disminución en el nivel de energía de 60 dB). • Tiempo de reverberación Eyring  € Tr =0,162 ⋅V −S⋅ln(1− α ) • Tiempo de reverberación de Sabine  € Tr =0,162 ⋅V Atot =0,162 ⋅V Stot ⋅ α TEORÍA GEOMÉTRICA La teoría estadística sólo se puede utilizar para el estudio de recintos caracterizados por una distribución de energía sonora uniforme. Pero existe un gran número de recintos que no cumplen esta condición, por lo que en estos casos, es necesario realizar un minucioso estudio Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 24( TFC( del recinto, especialmente de las superficies interiores, que originan esa falta de uniformidad en la distribución de la energía, encontrándolas y neutralizando sus efectos. Si los materiales absorbentes se distribuyen arbitrariamente dentro del recinto, algunas superficies reflectantes pueden crear una fuerte onda reflejada, en ciertas partes del mismo. Cuando esta fuerte onda reflejada se suma a otras reflexiones difusas, se perturba notablemente el proceso normal de reverberación, produciéndose el efecto de una segunda fuente sonora en el recinto. Estas superficies reflectantes deben localizarse y neutralizar sus efectos, cambiándolas de posición o tratándolas con materiales absorbentes de buena calidad. También produce un efecto negativo sobre la distribución uniforme de energía en un recinto, la existencia en él de superficies cóncavas que pueden producir concentraciones de energía. Otro fenómeno digno de tenerse en cuenta es el del ECO, irregularidad ésta que se produce cuando la diferencia de tiempo entre la llegada al oyente de la onda directa y la primera onda reflejada es mayor que un cierto tiempo mínimo de retardo. La localización de las superficies perjudiciales a las condiciones acústicas del recinto, así como las concentraciones de energía sonora en determinadas regiones, Se realiza mediante el llamado "método geométrico", que consiste en la construcción, valiéndose de las reglas ópticas, de diagramas que indican las trayectorias de los rayos reflejados, que es el término generalmente aceptado para indicar las direcciones de propagación de las ondas según un ángulo sólido infinitamente pequeño. Una regla óptica aplicable a la acústica, es la igualdad entre el ángulo de incidencia y el de reflexión, de un rayo incidente sobre una superficie, así como que cada rayo reflejado puede considerarse procedente de un foco sonoro imaginario S’, simétrico del foco real S, respecto al plano de incidencia (figura 13). Esta analogía entre el método geométrico en óptica y en acústica es tanto mayor, cuanto menor es la longitud de la onda sonora respecto a las dimensiones de las superficies reflectantes, esto significa que el método geométrico se puede emplear con exactitud sólo cuando comparativamente se consideran grandes superficies reflectantes o bien cuando analizamos sonidos de media y alta frecuencia. Sólo en el caso de grandes recintos, donde existe el peligro de aparición de ecos, o de recintos con grandes superficies reflectantes donde existe la posibilidad del efecto de perturbación direccional de los rayos reflejados, o de recintos que tienen superficies curvas, o con un extraño rincón donde existe la posibilidad de concentraciones anómalas de energía, el carácter del campo sonoro se determina mediante diagramas de rayos reflejados, dibujándose estos diagramas en el plano de una sección Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 25( TFC( horizontal o vertical del recinto, de tal manera que incluyan las superficies que perturban el campo sonoro. Figura 13: Diagrama de construcción de rayos reflejados y de la fuente sonora imaginaria. De acuerdo con esta teoría, los rayos incidentes sobre una superficie curva tienden a ser o bien concentrados o dispersados, dependiendo de que la superficie sea cóncava o convexa (figura 14). La difracción de los rayos está presente, siendo el efecto más pronunciado para bajas frecuencias (longitud de onda grande) que para altas frecuencias (longitud de onda pequeña). Figura 14: Reflexión de rayos sonoros, a) superficie cóncava, b) superficie convexa. Se ve fácilmente la necesidad de realizar estos diagramas a escala, permitiéndonos calcular la longitud de los rayos directos y reflejados, lo que nos ayuda a determinar la posición de las superficies reflectantes. En la figura 15, Se puede ver el diagrama de los rayos reflejados en el techo de un recinto alto (15a), y el de los rayos reflejados en el techo y la pared posterior de un recinto grande (15b). En ambos casos, la condición para que se produzca en el interior del recinto eco, viene dada por la relación, € l1+l2 c       −l0 c       ≥ τ donde l1 + l2 longitud del rayo reflejado, l0 longitud del rayo directo, τ tiempo mínimo de retardo. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 32( TFC( Los materiales de acabado de interiores tales como hormigón, yeso, vidrio, mampostería, terrazo, etc., son lo suficientemente rígidos y no porosos como para ser muy reflectantes, con unos coeficientes de absorción inferiores a 0,05, sobre todo a las bajas frecuencias. Las alfombras y cortinas proporcionan una buena absorción, en virtud de su porosidad. La absorción de las alfombras depende de un cierto número de factores, que incluyen altura de pelo, peso, tipo de apoyo, espesor y material del forro. En la mayoría de las alfombras, la absorción crece con la frecuencia, alcanzando valores elevados en la zona de las altas frecuencias. La absorción de las cortinas varia ampliamente, dependiendo de su peso y de la cantidad de pliegues. La absorción se incrementa especialmente a las bajas frecuencias, separando las cortinas algunos centímetros de la pared. El mobiliario así como las personas pueden añadir un incremento en la absorción en un local. El coeficiente de absorción de cualquier material, varia considerablemente con el ángulo de incidencia de las ondas. Cuando los materiales se emplean para recubrir las superficies de un recinto,. están expuestos normalmente a las ondas sonoras que inciden bajo diferentes ángulos aleatoriamente distribuidos. Como consecuencia de esto, los coeficientes de absorción sonora comerciales se determinan por el método de la cámara reverberante. Este es básicamente un método de integración, en el que las ondas chocan con la muestra de ensayo simultáneamente desde diferentes direcciones. El coeficiente se calcula a partir del efecto medio de la muestra en el campo sonoro de la cámara, considerando el resultado como un valor medio para todos los ángulos de incidencia. Este coeficiente se llama de Sabine as, para distinguirlo del coeficiente de incidencia normal o de Kundt α90, que se aplica al caso de ondas que chocan perpendicularmente con la superficie y que se mide por el método de Kundt. No existe una relación fija o exacta entre el coeficiente de incidencia normal o de Kundt y el de incidencia aleatoria o de Sabine para los diversos materiales. Es decir, dos materiales que tengan el mismo coeficiente de incidencia normal, no tienen porqué tener el mismo coeficiente de incidencia aleatoria. El coeficiente de absorción Sabine, tiene un valor superior al coeficiente de Kundt. Para materiales muy absorbentes el valor puede exceder a la unidad hasta en un 20 o 30 %, como consecuencia de las técnicas de medida empleadas en su cálculo. Si en el interior de un local existen diferentes objetos y personas, para encontrar la absorción total de un número de objetos del mismo tipo, se multiplica la absorción equivalente de un objeto por el número total de objetos en el recinto. Se define como absorción equivalente de un objeto, a la absorción total de un metro cuadrado de superficie, cuyo coeficiente de absorción es numéricamente igual a la absorción Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 33( TFC( producida por un objeto. El coeficiente de reducción de sonido (NRC) es el promedio de la absorción a 250, 500, 1.000 y 2. 000 Hz, redondeando al más próximo en 0,05. Un elemento que interviene en la absorción sonora, principalmente en el campo de las bajas frecuencias, es el espesor del volumen de aire existente entre la cara del material y la superficie rígida que lo soporta. Este volumen puede variar en la práctica desde cero cuando el material se monta directamente sobre el soporte rígido, hasta algunos metros como en el caso de los techos acústicos suspendidos. Es necesaria una anchura de al menos l0 cm para mantener una alta absorción a las bajas frecuencias (figura 19). Figura 19: Detalle de colocación de un material con una cámara de aire. En general, los materiales acústicos, presentan una curva de absorción en función de la frecuencia en forma de campana, con un pico más o menos agudo en función de la anchura de volumen de aire. Los materiales acústicos comerciales utilizados para recubrir superficies de paredes y techos, se pueden clasificar de diferentes formas, dependiendo de las propiedades físicas y estructurales que se consideren (figura 20), pudiendo exponerse unas ideas generales sobre los siguientes tipos. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 34( TFC( Figura 20: Esquema de los materiales absorbentes. a) Materiales porosos, son de estructura granular o fibrosa, siendo 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 más caro. En la práctica, el empleo de materiales fibrosos absorbentes, se asocia a varias cubiertas perforadas que pueden ser de madera contrachapada, cartón, yeso, etc. Suelen presentarse en forma de paneles y tableros acústicos de fácil adaptación e instalación, tanto en nuevas construcciones, como en edificios ya existentes. La mayoría de estos materiales pueden colocarse como un techo suspendido por medio de elementos metálicos, debiendo cuidarse el problema de las humedades, que pueden originar la flexión de los mismos. Estos sistemas permiten la combinación de techos absorbentes, con la iluminación y el aire acondicionado en cualquier disposición deseada, permitiendo un fácil acceso al espacio superior. En un panel acústico, el incremento de su espesor, aumenta la absorción principalmente a las frecuencias de 250, 500 y 1.000 Hz, con un efecto prácticamente despreciable fuera de este rango. Si se monta este material dejando un espacio de aire, entre él mismo y la pared, aumenta la absorción a 250 Hz y algo a 125 Hz. Existe también una disminución característica de absorción a 500 Hz en todos los montajes con espacio de aire, pero no existe o es muy pequeño el cambio a frecuencias Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 35( TFC( más altas. La mayoría de los materiales presentan cambios insignificantes en la absorción a medida que el espacio de aire se incrementa de 20 a 40 cm. La mayoría de los paneles acústicos empleados para acondicionamiento acústico, tienen una alta reflectancia lumínica del orden de 0,7 a 0,8. Para mantener la reflectancia lumínica próxima a su valor inicial, se puede hacer mediante lavado normalizado o repintado, tan frecuentemente como sea necesario, sin dañar las características de absorción del material consultando al fabricante con respecto a las pinturas recomendadas y las técnicas de aplicación. Algunos materiales se suministran con acabados de pintura lavables, aplicados en fábrica, otros materiales se presentan .con una membrana decorativa superficial, por lo que son más fáciles de mantenimiento. Las losetas se pintan con pinturas que no cubren los poros, como pueden ser soluciones de agua coloreadas. Las propiedades de resistencia al fuego de los materiales acústicos, son un aspecto importante en muchos casos, debiendo cumplir la legislación sobre este tema. b) Resonadores, son materiales que permiten absorber sonidos de baja frecuencia mediante la vibración de determinadas estructuras o sistemas, siendo los únicos elementos que pueden absorber a estas frecuencias. Estos elementos: • Utilizan una cavidad resonante para disipar la energía acústica. • Son efectivos en un margen estrecho de frecuencias. • Se emplean sobre todo a bajas frecuencias. c) Sistemas de paneles metálicos perforados, son de aluminio o chapa perforada, con un relleno de fibra mineral, siendo este relleno el elemento absorbente, de unos 3 cm de espesor con un sistema ignífugo. El relleno se coloca en el panel durante la instalación y se mantiene separado del mismo con una rejilla, con el fin de facilitar las operaciones de limpieza, conservando su absorción. El acabado de estos materiales es en esmaltes de alta calidad, que facilitan un lavado frecuente. Su aplicación más general es como techos acústicos suspendidos, por su facilidad de montaje y de coordinación con los sistemas aire/luz. Todos estos materiales, tienen un alto rendimiento como absorbentes, variando sus valores en función de la forma de perforación, de la densidad y espesor del elemento absorbente, así como el espacio de aire existente detrás de él. d) Materiales para argamasa, son materiales acústicos que se aplican en estado húmedo con paleta o pistola para formar superficies continuas de un espesor deseado. Estos materiales están compuestos de una mezcla de ingredientes secos, a los cuales se les añade un aglutinante líquido. Los morteros se aplican normalmente a una capa de cemento o sobre cualquier otro Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 36( TFC( material. La aplicación puede ser en dos o más capas, empleando métodos normales de fratasado, aunque se está utilizando cada vez más el método a pistola. e) Sistemas de paneles rígidos, tienen ventajas artísticas y de construcción frente a los materiales porosos, como son resistentes a los golpes, duración, posibilidad de pintado, barnizado, etc. La absorción de cada elemento del sistema, se determina mediante los datos de construcción, tales como tipo de material, dimensiones del sistema, distancia a la que está colocada de la pared, forma de ensamblaje, debiendo prestar gran atención, ya que todo ello repercute en los parámetros acústicos del sistema. Los sistemas de paneles rígidos se suelen emplear para corregir la absorción a bajas frecuencias, creando un campo sonoro más difuso. f) Absorbentes suspendidos, se utilizan en algunos recintos en los que existen pocas superficies susceptibles de colocar materiales absorbentes. En este caso, se suelen emplear unidades de materiales suspendidos libremente en el recinto a cierta distancia de sus superficies límites. Normalmente toman la forma de láminas planas o pantallas de material absorbente colgadas verticalmente en hileras continuas. La absorción de estos sistemas se calcula normalmente en función de la absorción de cada uno, por el número de unidades. Este valor aumenta con la separación entre los absorbentes y se aproxima a un valor constante con grandes separaciones. Entre los elementos suspendidos en hileras continuas de hilos de acero o cables tendidos entre paredes o vigas del techo, la separación puede variar desde 0,6 a 1,8 m y las hileras pueden correr en una o dos direcciones. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS RECINTOS La utilidad o perjuicio de las variaciones de la señal debido a las propiedades del recinto, que definen las condiciones acústicas del mismo, dependen no sólo de las propiedades fisico-fisiológicas de la audición sino también del carácter de los sonidos naturales (palabra, música) y de las propiedades de las fuentes secundarias y receptores sonoros (altavoces, micrófonos) empleados para la transmisión sonora. Teniendo esto en cuenta, los recintos se pueden dividir en tres grandes grupos: 1. Recintos de audición directa. 2. Recintos para transmisión sonora por medio de sistemas electroacústicos. 3. Recintos que utilizan sistemas de amplificación sonora. Como ejemplos de recintos pertenecientes al primer grupo, tenemos los teatros, salas de conferencias, salas de conciertos, etc., del segundo grupo tenemos los cines, estudios de radio y Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 37( TFC( de televisión, estudios de grabación musical, etc., por último son ejemplos de recintos pertenecientes al tercer grupo, los grandes estadios de fútbol, baloncesto, etc. En el primer grupo de recintos, utilizados para audición directa, la radiación de las señales así como la recepción en los oídos del oyente, suceden en el mismo recinto, o sea, estos procesos son comunes en espacio y tiempo. En este tipo de recintos, una importante característica, es que la potencia de las fuentes sonoras que en ellos se utilizan, es relativamente pequeña, estando condicionada por ejemplo por las limitaciones de la voz humana o de los instrumentos musicales. En estos casos es muy importante el efecto amplificador debido a los modos propios de vibración del recinto excitados, sobre todo en recintos de grandes dimensiones. También es importante que la reverberación producida no sea demasiado prolongada, con el fin de que no interfiera la claridad del sonido. En el segundo tipo de recintos por medio de un sistema electroacústico, se utilizan dos tipos de recintos, el primario, que contiene las fuentes sonoras y el micrófono, para el proceso de registro y el secundario, que aloja al altavoz y a los espectadores que toman parte en el proceso de recepción. En este tipo de recintos la fuente sonora está separada de los espectadores, realizándose la conexión entre ellos por medio de un sistema electroacústico, los procesos de registro y reproducción están en algunos casos separados en el espacio y en el tiempo (registro y reproducción de la banda sonora de una película) o en otros solamente en el espacio (emisoras de radio). Por tanto, las señales sonoras reproducidas por los altavoces en el recinto secundario llevan la reverberación característica del recinto primario. Además, las ondas sonoras experimentan nuevos cambios debido a los efectos que sobre ellas ejerce el recinto secundario. Teniendo todo esto en cuenta, en los recintos diseñados para audición (por ejemplo cines) las señales que se emiten, se amplifican de l0 a l5 dB, por lo que la amplificación de las señales supone también la amplificación de la reverberación, la distorsión total en este caso es mayor que en condiciones de audición directa. Los recintos pertenecientes al tercer grupo, tienen las propiedades del recinto de(audición directa, ya que el espectador está en el mismo recinto que la fuente primaria, y también tiene las propiedades de los recintos para transmisión sonora, ya que existen micrófonos y fuentes secundarias (altavoces). La presencia de dos medios de transmisión sonora de la información, desde la fuente al espectador, tiene como resultado un solapamiento de ecos que resulta de la vibración de los modos propios excitados por las dos fuentes i primaria y secundaria. Debido a esto la influencia de la acústica del recinto sobre la calidad de la transmisión sonora es más importante que en recintos para audición directa. En algunos recintos con sistemas de amplificación sonora, se presenta una importante diferencia entre las distancias que separan al Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 38( TFC( espectador de las fuentes primaria y secundaria, debido a esto se alteran las relaciones de tiempo entre las dos señales básicas, llegando al espectador por dos caminos diferentes. Como las condiciones acústicas en recintos están relacionadas con el carácter de la señal transmitida e incluso con el tipo de emisor o receptor sonoro, el primero y el segundo tipo de recintos se pueden dividir además en subgrupos. El primero por ejemplo en recintos para oratoria y para música, el segundo en recintos para registro sonoro y recintos para reproducción sonora. En la práctica en la clasificación de recintos, no sólo hay que tener en cuenta el carácter de las fuentes y de los receptores utilizados en el proceso de transmisión, sino también el uso que se va a hacer de ese recinto. Dada la gran variedad de recintos destinados a usos diferentes en la transmisión de sonido, deben hacerse exigencias particulares para cada uno de ellos, de acuerdo con sus condiciones acústicas. Estas exigencias se realizan después de un detallado estudio de los procesos sonoros en el recinto, de los factores que influyen en ellos, y también de las condiciones que aseguren la mejor recepción sonora. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA SALA La sala que se va acondicionar acústicamente, pertenece a la asociación de la Casa de Andalucía de Benicarló, dicha sala va a ser destinada para realizar diferentes actos de esta asociación, como puede ser por ejemplo: • Charlas, conferencias, etc. • Conciertos con instrumentos. • Conciertos del coro rociero. Las características generales de la sala son las siguientes: -Superficie total  116,335 m2 -Superficie escenario  25,103 m2 -Superficie total menos el escenario  91,232 m2 -Superficie platea  75 m2 -Volumen total  484,0344 m3 Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 39( TFC( A la superficie total menos el escenario, se ha quitado 16,323 m2 para dejar sitio a los accesos y pasillos. En la superficie de platea que ha quedado podemos acomodar a 88 personas, si se toma como referencia 0,85m2 por persona. Como podemos ver, el principal problema que tiene esta sala, son sus grandes dimensiones y por eso tiene un tiempo de reverberación mas alto de lo necesario. Por ello podemos tener los siguientes problemas: • Aumento del nivel de ruido  La reverberación producida en locales cerrados aumenta las reflexiones del sonido y, por tanto, el nivel acústico en el local. • Deficiente inteligibilidad de la palabra  La reverberación provoca reflexiones de distintas fuentes, que dificultan el entendimiento de la palabra. A continuación se muestran unas ilustraciones de la sala: Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 40( TFC( Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 41( TFC( Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 48( TFC( A continuación se muestran los valores característicos de la sala, obtenidos a partir de las medidas anteriores: Freq [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 C80 [dB] -2,64 -2,45 -2,41 -1,02 -0,69 0,02 D50 [%] 63,91 52,99 57,91 64,19 56,09 51,37 Ts [ms] 221,66 218,54 194,06 162,80 148,78 121,47 EDT [s] 3,39 3,29 2,77 2,56 2,44 2,02 En esta tabla aparecen algunos de los parámetros que caracterizan una sala: C80  La claridad musical puede cuantificarse mediante el parámetro C80. Indica el grado de separación entre los diferentes sonidos individuales integrantes de una composición musical. Se determina a partir de la relación entre la energía sonora que llega al oyente durante los primeros 80ms desde la llegada del sonido directo y la que le llega después de los primeros 80ms, calculada en cada banda de frecuencias entre 125Hz y 4kHz. Los valores recomendados dependen del tipo de música. El valor promedio para frecuencias medias-altas (500Hz, 1kHz y 2kHz) puede aceptarse entre -4 y 8 dB. D50  La Definición D50 es la relación entre la energía que llega al oyente dentro de los primeros 50ms desde la llegada del sonido directo (incluye el sonido directo y las primeras reflexiones) y la energía total recibida por el mismo. Se calcula en cada banda de frecuencias entre 125Hz y 4kHz. Su valor deberá ser siempre D>50%; Cuanto más elevado sea dicho valor, mejor será la inteligibilidad de la palabra y la sonoridad. EDT  El Tiempo de Reverberación (RT) lo determinaremos a partir del Primer Tiempo de Descenso (EDT) que es más subjetivo y mayoritariamente utilizado por expertos acústicos, dada su mejor correlación con la impresión subjetiva de viveza. Se define como seis veces el tiempo que transcurre desde que el foco emisor deja de emitir hasta que el nivel de presión sonora cae 10 dB. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 49( TFC( Ts  Tiempo central o centro de gravedad de la curva de caída: • Ts > 80  es negativo el efecto sobre la claridad. • Ts < 80  es positivo el efecto sobre la claridad. SIMULACIÓN La simulación se va a realizar con el programa CATT-Acoustic: El programa CATT acoustic es un simulador acústico que permite el diseño de salas (pueden ser importadas de CAD) y su posterior análisis. Permite estudiar virtualmente el comportamiento acústico de la sala a futuro, antes de construirla. Permite reproducir sonidos en la sala y ver el comportamiento de los mismos en la pantalla. Se va a seguir los siguientes pasos: DISEÑOPrimero de todo se diseña la sala: Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 50( TFC( Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 51( TFC( Una vez está diseñada la sala, se realizan las distintas simulaciones: A) Simulación del tiempo de reverberación con la sala vacía: Freq [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 Tr [s] 2,97 2,90 2,78 2,52 2,41 2,14 B) Simulación del tiempo de reverberación con la sala llena: Freq [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 Tr [s] 2,37 1,98 1,70 1,36 1,27 1,04 Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 52( TFC( RESULTADOS Y ANÁLISIS A continuación se van a analizar los resultados obtenidos en los apartados de Mediciones del recinto y Simulación. MEDICIÓN DEL TIEMPO DE REVERBERACIÓN Primero de todo vamos a ver el tiempo de reverberación óptimo que queremos tener en nuestra sala, para ello se dispone de un tabla que aparece en el libro (Diseño acústico de espacios arquitectónicos, autor: Antoni Carrión Isbert), que es la siguiente: TIPO DE SALA RTmid , SALA OCUPADA (EN s) Sala de conferencias 0,7 – 1,0 Cine 1,0 – 1,2 Sala polivalente 1,2 – 1,5 Teatro de ópera 1,2 – 1,5 Sala de conciertos (música de cámara) 1,3 – 1,7 Sala de conciertos (música sinfónica) 1,8 – 2,0 Iglesia/catedral (órgano y canto coral) 2,0 – 3,0 Locutorio de radio 0,2 – 0,4 Como podemos ver en la tabla, los tiempos de reverberación que aparecen son referidos a salas llenas de personas o salas ocupadas. En nuestro caso como la sala se va a utilizar para diferentes actos, se coge como referencia la Sala polivalente  1,2 – 1,5 s Las mediciones que se han hecho del tiempo de reverberación, han sido tomadas con la sala vacía, para ello se realiza lo siguiente: 1. Primero de todo, comparamos los valores obtenidos del sonómetro con los valores obtenidos en la simulación (con la sala vacía), esto se realiza para afianzar la simulación y efectivamente nos damos cuenta que son muy similares: Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 53( TFC( Esta tabla muestra los valores del tiempo de reverberación de la sala vacía, obtenidos con el sonómetro: Freq [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 Tr [s] 3 2,92 2,7 2,54 2,42 2,18 Esta tabla muestra los valores del tiempo de reverberación de la sala vacía, obtenidos con el CATT-Acoustic (T-30): Freq [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 Tr [s] 2,97 2,90 2,78 2,52 2,41 2,14 Una vez se ha demostrado que los valores obtenidos en ambos casos son muy parecidos, podemos pasar al siguiente paso. 2. A continuación se obtienen los valores del tiempo de reverberación de la sala llena, con el CATT-Acoustic (T-30): Freq [Hz] 125 250 500 1000 2000 4000 Tr [s] 2,37 1,98 1,70 1,36 1,27 1,04 3. Si nos fijamos en la frecuencia de 500 Hz (1,70 s), nos damos cuenta que incluso con la sala llena de gente, el tiempo de reverberación es superior al tiempo óptimo que nos muestra la tabla (Sala polivalente  1,2 – 1,5 s). Cogemos 1,2 s como referencia, de esta forma si la sala no se llenara al completo, aun estaríamos dentro de los tiempos recomendados. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 54( TFC( Para conseguir el tiempo de reverberación óptimo, se va a necesitar añadir material absorbente, para reducir el tiempo de reverberación. En nuestro caso se va a utilizar Lana de roca: Definición  La lana de roca, pertenece a la familia de las lanas minerales, es un material fabricado a partir de la roca volcánica. Se utiliza principalmente como aislamiento térmico y como protección pasiva contra el fuego en la edificación, debido a su estructura fibrosa multidireccional, que le permite albergar aire relativamente inmóvil en su interior. História  La lana de roca es un producto natural descubierto por primera vez en Hawaii a principios del siglo XX, fruto de la acción natural de los volcanes. A raíz de este descubrimiento, se da con la manera de fabricar este material de manera artificial. En el año 1937 la empresa Rockwool, 1 comienza su producción en Hedehusene, Dinamarca. Fabricación  El proceso de fabricación de la lana de roca pretende emular la acción natural de un volcán. La roca basáltica (diabasa) es fundida a más de 1600 °C en un horno (cubilote) para así retornarla a su estado inicial de lava. La lava es vertida en unas ruedas que giran a gran velocidad, y se transforma en fibras debido al efecto de la fuerza centrífuga. Tras la pulverización de un ligante orgánico, se reúnen las fibras para formar un colchón de lana primaria. Después de haber sido más o menos comprimido, dependiendo de las prestaciones buscadas, ese colchón pasa a la última fase de curado donde el producto adopta su forma final. La composición de la lana de roca fruto de este proceso es aproximadamente de 98% roca volcánica y 2% ligante orgánico. Comportamiento acústico  Debido a su estructura multidireccional y elástica, la lana de roca frena el movimiento de las partículas de aire y disipa la energía sonora, empleándose como acondicionador acústico para evitar reverberaciones y ecos excesivos. Asimismo se emplea como absorbente acústico en sistemas "masa-muelle-masa". Al ser un material muy utilizado para el acondicionamiento acústico de salas la relación calidadprecio es muy buena. A continuación se muestran las características técnicas del material: Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 55( TFC( Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 56( TFC( Se va a utilizar el coeficiente de absorción a 500Hz. Una vez se tienen los valores técnicos de la Lana de Roca, se realizan los cálculos siguientes para saber la cantidad óptima de Lana de Roca, que se tiene que añadir a la sala para reducir el tiempo de reverberación, y de esta forma conseguir el tiempo de reverberación deseado: Utilizaremos la formula de Sabine, porque el coeficiente de absorción ( € α )(es menor de 0,2 ((((((((((((((((((((((((((((((( € α <0,2 • Atot  absorción total del recinto • V  volumen del recinto (m3) • Stot  Superficie total del recinto (paredes+techo+suelo) • € α  coeficiente medio de absorción -Absorción total del recinto (Atot): € 1,70 =0,162 ⋅484,0344 Atot →despejamos →Atot =0,162 ⋅484,0344 1,70 =46,1256 Absorción total (Atot) = 46,1256 -Superficie total del recinto (Stot): Suelo = 116,335 m2 Techo = 116,335 m2 Paredes = 203,63394 m2 Superficie total (Stot) = 436,30394 m2 € Tr =0,162 ⋅V Atot =0,162 ⋅V Stot ⋅ α Atot = α 1⋅S1+ α 2⋅S2+......+ α n⋅Sn Stot =S1+S2+S3+.......+Sn α =Atot Stot Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 57( TFC( -Coeficiente medio de absorción ( € α ) : € α =Atot Stot =46,1256 436,30394 =0,1057 Coeficiente medio de absorción ( € α )+=+0,1057 A partir de la siguiente formula, se obtiene la superficie de lana de roca óptima para reducir el tiempo de reverberación al tiempo deseado: € Tr =0,162 ⋅V (Stot −Slana )⋅ α +Slana ⋅ α lana • Slana  Superficie de lana de roca • αlana  Coeficiente de absorción de la lana de roca a 500Hz € Tr =0,162 ⋅V (Stot −Slana )⋅ α +Slana ⋅ α lana →1,2 =0,162⋅484,0344 (436,30394 −Slana )⋅0,1057 +Slana ⋅0,75 ( despejamos Slana  € Slana =29,8422m2 ( ( Superficie de lana de roca necesaria (Slana) = 29,8422m2 El lugar mas apropiado para instalar esta superficie de lana de roca, sería al final de la sala, para evitar posibles ecos y reflexiones innecesarias. Pero como la pared del final no es suficientemente grande para abarcar toda la superficie de lana de roca, el resto se colocaría en el techo, ya que es un lugar donde no molesta y hace su función correctamente. Alumno:(Isaac(Soler(Forés( 64( TFC(