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ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA. ALEXANDRA MARTÍNEZ TORÍO. ÍNDICE. INTRODUCCIÓN CUALIDADES ACÚSTICAS MATERIALES EN ARQUITECTURA ACÚSTICA ACÚSTICA DE ESPACIOS INSTALACIONES ACÚSTICAS ARQUITECTÓNICAS REFERENCIAS. INTRODUCCIÓN. El Sonido
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ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA ALEXANDRA MARTÍNEZ TORÍO
ÍNDICE • INTRODUCCIÓN • CUALIDADES ACÚSTICAS • MATERIALES EN ARQUITECTURA ACÚSTICA • ACÚSTICA DE ESPACIOS • INSTALACIONES ACÚSTICAS ARQUITECTÓNICAS • REFERENCIAS
INTRODUCCIÓN • El Sonido • Fenómeno que involucra la propagación de ondas elásticas a través de un fluido que esté generando un movimiento vibratorio de un cuerpo. • El sonido audible: oscilaciones en la presión del aire convertidos en ondas mecánicas para el cerebro. • Involucra transporte de energía sin transporte de materia. • Onda longitudinal. • Definición de Platón.
INTRODUCCIÓN • El Decibelio • Unidad relativa que representa la relación entre dos magnitudes. • Es una unidad logarítmica representada por dB. • Un belio, la unidad original, equivale a 10 decibelios y representa un aumento de potencia de 10 veces sobre la magnitud de referencia. • Dos belios representan un aumento de cien veces (2 es el logaritmo decimal de 100) en la potencia.
INTRODUCCIÓN • La Acústica Arquitectónica • Estudia los fenómenos vinculados con la propagación del sonido. • Incluye la aislación acústica de ciertos lugares para una cierta aplicación. • Tiene en cuenta las cualidades acústicas: propiedades relacionadas con el comportamiento del sonido. • Reflexiones tempranas • Reverberación • Ecos • Resonancias
CUALIDADES ACÚSTICAS DEL SONIDO • El Tono • Frecuencia fundamental de las ondas sonoras. • Permite distinguir entre graves, agudos y medios. • El rango de frecuencias audible por el hombre está entre 20 y 20000 Hz. • Las frecuencias inferiores a 20Hz son infrasonidos. • Las frecuencias superiores a 20000Hz son ultrasonidos.
CUALIDADES ACÚSTICAS DEL SONIDO • La Intensidad • Cantidad de energía acústica que contiene un sonido. • Determinado por la potencia, que a su vez lo está por la amplitud. • Por lo tanto, podemos distinguir entre sonidos fuertes o débiles. • Los sonidos percibidos deben estar entre el umbral auditivo (0dB) y el umbral de dolor (140dB)
CUALIDADES ACÚSTICAS DEL SONIDO • El Timbre • Confiere al sonido los armónicos que acompañan a la frecuencia fundamental. • Permite distinguir dos sonidos con el mismo tono o nota musical, con la misma intensidad, producidos por instrumentos distintos. • La Duración • Determina el tiempo de vibración de un objeto • Distingue entre sonidos cortos, largos, …
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Ecos • Reflexión que retorna al punto donde se encuentra la fuente después de emitido el sonido. • El tiempo que tarda en producirse t viene relacionado con la distancia d a la que se encuentra la superficie reflectora más próxima mediante: t=2d/c • Se deduce que la distancia mínima a la que debe estar la superficie reflectora para que el eco sea apreciable es 17m • Ecos repetitivos
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Reflexiones Tempranas • Cuando la fuente se encuentra rodeada de diferentes superficies, el oyente recibe el sonido directo además del reflejado de cada una de las paredes. • Si estas reflexiones se encuentran bastante separadas en el tiempo de forma que puedan ser apreciadas por separado, se las denomina reflexiones tempranas. • Ambiencia • Sensación que permite al oyente identificar auditivamente el espacio en el que se encuentra. • Sensación creada por la distribución en el tiempo de reflexiones tempranas.
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Estudio mediante rayos acústicos de las reflexiones tempranas, para determinar los tiempos de llegada de cada reflexión. www.eumus.edu.uy
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Absorción Sonora • Parte del sonido que no es reflejado por las superficies de un recinto. • Las superficies vienen caracterizadas por un coeficiente de absorción α α=energía absorbida/energía incidente • En general, materiales duros son muy reflectores y por tanto poco absorbentes y los materiales blandos y porosos son poco reflectores y muy absorbentes
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Tiempo de Reverberación • Permanencia del sonido después de interrumpida la fuente (reflexiones de las reflexiones,…) da lugar a una situación de reverberación. • Tiempo de reverberación T: tiempo que tarda en extinguirse un sonido sabiendo que por cada reflexión parte es absorbida (y transforma en forma de calor) y parte es reflejada y continúa viajando. Técnicamente, tiempo que tarda en bajar de 60dB respecto a su valor inicial. • Si las superficies son muy reflectoras, T será muy grande; si son muy absorbentes, T será pequeña. • Fórmula de Sabine: T = 0.161 · V/ α·S donde V es el volumen de la habitación, S la superficie interior total y α el coeficiente de absorción. • Como el coeficiente de absorción depende de la frecuencia, T también. • Para varios materiales: T = 0.161 ·V/ α1·S1+…+ αn·Sn
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • 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. • Música requiere T alto, disimula imperfecciones de ejecución.
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO www.eumus.edu.uy
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Campo Sonoro Directo y Reverberante • Campo Sonoro: Valor que adquiere la presión sonora en cada punto del espacio. • Campo directo: Recién emitido, aún no experimentó reflexión • Campo reverberante: Sonidos después de la primera reflexión • Comportamiento con la distancia: • En un descampado solo tenemos componente de campo directo www.eumus.edu.uy
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Campo Sonoro Directo y Reverberante • Distancia Crítica: Limita las regiones en las que predomina uno u otro campo. • Campo directo: Direccional • Campo Reverberante: Adireccional • Apreciación: Mayor campo reverberante si menor α y por lo tanto mayor campo reverberante.
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Resonancias • O modos normales de vibración • Consecuencia de las reflexiones sucesivas en paredes opuestas (paralelas). • Se genera una onda estacionaria, onda que va y vuelve una y otra vez entre las dos paredes. • Se cumple que: 2·L = c/f Con L distancia entre las dos paredes, c velocidad del sonido y frecuencia del sonido resultante (frecuencia de resonancia). • Las resonancias se ponen de manifiesto cuando aparece un sonido de igual o similar frecuencia a la de resonancia. Amplificación de dicho sonido. • Para estas frecuencias el tiempo de reverberación es mayor defecto acústico. Solución: • Evitar superficies paralelas • Absorción acústica para disminuir el tiempo de reverberación • Ecualizar sistema de sonido
CUALIDADES ACÚSTICAS DE UN ESPACIO • Resonancias • Rellenan el espectro musical. • Distorsión en la escucha. • Difusión: En algunos puntos el nivel sonoro es mayor que en otros. • Salas grandes: Las resonancias (próximas entre sí) se transforman en reverberación y mejoran la difusión. • Salas pequeñas: Recomendaciones
MATERIALES EN ARQUITECTURA ACÚSTICA • Absorbentes • Materiales especialmente formulados para tener una elevada absorción sonora. • La absorción aumenta con su espesor y con la densidad. • Ejemplo: Lana de vidrio. Inconvenientes: Debe ser aislada con paneles. • Tabla con valores de α 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. • Otro material: Espumas de poliuretanoTrampas del sonido, el sonido incide sobre una cuñas (Figura). Se produce múltiples reflexiones en esa cuña.
MATERIALES EN ARQUITECTURA ACÚSTICA • Aislantes • Aislación acústica: Consiste en impedir que los sonidos generados en el interior trasciendan al exterior, y recíprocamente. • Se logra interponiendo una pared entre la fuente sonora y el receptor. • Mayor densidad del tabique y mayor frecuencia del sonidomayor aislación. • Estructuras comunmente utilizadas: Tabiques dobles o múltiples (Figuras)
MATERIALES EN ARQUITECTURA ACÚSTICA www.eumus.edu.uy
MATERIALES EN ARQUITECTURA ACÚSTICA • Aislantes • Parámetros utilizados: • Pérdida de transmisión PT (dB): En cuanto se atenúa la energía sonora. • Clase de transmisión sonora STC o Índice de reducción acústica Rw: Valor promedio de la pérdida de transmisión a varias frecuencias. Mide la calidad sonora del tabique. • Transmisión por flancos: Sonido que se filtra a través de fisuras y se propaga en forma de vibración.
ACÚSTICA DE ESPACIOS • Espacios Abiertos • La difusión del sonido es el fenómeno preponderante. • Las ondas tridimensionales con frente de onda esférico se propagan en todas las direcciones. • Es importante focalizar el sonido al lugar donde se ubiquen los espectadores. • Los griegos utilizaban las propias gradas como reflectores, reforzando el sonido directo, aumentando la sonoridad. • Los romanos usaron la misma técnica con gradas curvas, perdiéndose menor cantidad de sonido.
ACÚSTICA DE ESPACIOS • Espacios Cerrados • La reflexión es el fenómeno preponderante. • Al público le llega el sonido directo y el reflejado. Si llevan diferentes fases: • Puede resultar reforzado • Se puede anular el sonido (fases opuestas) • A la hora de acondicionar estos espacios, importante tener en cuenta: • Que no entre el sonido exterior • En el interior, calidad óptima controlando la reverberación y el tiempo de reverberación, con materiales absorbentes, reflectores,…
INSTALACIONES ACÚSTICAS ARQUITECTÓNICAS • Suelos Flotantes • Situaciones en las que se requiere aislamiento acústico crítico, como salas de máquinas,… • Ventajas: • Control de energía vibratoria • Baja el centro de gravedad del sistema, amyor estabilidad al conjunto oscilatorio • Reduce efectos de las frecuencias exteriores
INSTALACIONES ACÚSTICAS ARQUITECTÓNICAS • Techos Acústicos • Situaciones en las que se requiere que el tiempo de reverberación sea extremadamente bajo en todo el ancho de banda. • Se instalan como falsos techos acústicos mejorando el grado de absorción. www.eumus.edu.uy
INSTALACIONES ACÚSTICAS ARQUITECTÓNICAS • Puertas Acústicas • Situaciones en las que se requiere un buen aislamiento acústico en estudios de grabación, TV, radio,… • Carácterísticas acústicas: • Índice TL (Insulation Loss) • El NR (Noise Reduction) www.eumus.edu.uy
INSTALACIONES ACÚSTICAS ARQUITECTÓNICAS • Antivibradores • Dos funciones: • Función aislamiento: Oponen resistencia a la propagación del movimiento. • Función amortiguadora: Transformación de la energía vibratoria en calor. • Según su proporción se diferencian las diferentes familias.
REFERENCIAS • http://www.eumus.edu.uy/eme/cursos/acustica/apuntes/cap04.pdf • http://es.wikipedia.org/wiki/Ac%C3%BAstica_arquitect%C3%B3nica • http://acusticaweb.com/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=5&Itemid=9 • http://usuarios.lycos.es/pacolorente/TeatrosRomanos/06Acustica_Teatro.htm • www.indeac.es • http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_04_05/io6/public_html/ • http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_02_03/Acustica_arquitectonica/Acustica_arquitectonica.html