I  S  I  N  A  C  ACÚSTICA  BÁSICA    Rev.01   2014.12.25    

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INTRODUCCIÓN  El  ser  humano  tiene  la  capacidad  de  percibir  el  sonido  en  una  banda  de  frecuencias  determinada,  en  el  caso  de  una  persona  joven  con  una  condición  auditiva  normal,  está  comprendida  entre  los  20  Hz  y  los  20  KHz.    Como  podemos  observar  el  oído  humano  es  poco  sensible  a  frecuencias  bajas,  es  decir,  para  que  un  sonido  grave  tenga  la  misma  sonoridad  que  uno  en  frecuencias  medias,  el  sonido  grave  deberá  tener  un  nivel  sonoro  mucho  mayor.  Un  nivel  de  presión  sonora  =  70  dB,  a  20  Hz,  produce  la  misma  sensación  auditiva  de  nivel  sonoro  que  un  nivel  de  presión  sonora  =  5  dB,  a  1  KHz.    El  ser  humano  interpreta  las  reflexiones  tempranas  (hasta  50ms)  como  una  extensión  del  sonido  real,  por  lo  que  el  cerebro  no  distingue  estas  reflexiones  con  el  sonido  directo.  Este  efecto  es  la  ya  mencionada  reverberación,  o  cola  reverberante.    De  hecho,  cuando  se  trata  del  habla,  estas  reflexiones  ayudan  a  mejorar  la  inteligibilidad  de  la  palabra  y  aumentan  la  sonoridad  del  mensaje.    En  el  caso  de  que  el  oyente  escuche  una  reflexión  a  un  volumen  elevado  con  un  retraso  superior  a  los  50ms,  el  oído  humano  lo  detectara  como  un  sonido  distinto,  lo  que  afectara  de  forma  muy  negativa  a  la  inteligibilidad  del  mensaje.      COMO  SE  SUMAN  LOS  NIVELES  DE  SONIDO?    Por  ejemplo  30  dB  +  30  dB  no  es  igual  a  60  dB  si  no  a  33  dB  como  vamos  a  ver  a  continuación.  Para  poder  sumar  dos  decibelios  podemos  emplear  la  siguiente  ecuación:  Suma  dB1  +  dB2  =  10  log  (10^(dB1/10)  +  10^(dB2/10))  30  dB  +  30  dB  =  10  log(10^(30/10)  +  10^(30/10)  =  10  log(10^3  +  10^3)  =  10  log  (  1000  +  1000)  =  33  dB  La  suma  de  dos  dB  nunca  puede  ser  mas  de  3  dB  mas  que  el  mayor  de  los  dos.  Si  la  diferencia  que  hay  entre  los  dos  valores  a  sumar  es  mayor  de  10  dB  la  suma  no  tiene  valor  practico  y  se  toma  el  valor  del  mayor  de  los  dos.  Por  ejemplo  si  sumamos  20  dB  +  10  dB  el  resultado  será  igual  a  20  dB  (aproximado).  Solamente  son  significativos  para  la  suma  los  valores  que  tienen  una  diferencia  menor  a  10  dB.    CUAL  ES  LA  VELOCIDAD  DE  PROPAGACION  DEL  SONIDO?  La  velocidad  de  propagación  del  sonido  en  el  aire  a  0º  es  de  331,6  m/s  y  a  20º  es  de  343,5m/s    En  el  agua  la  velocidad  de  propagación  es  de  1500  m/s.      QUE  ES  EL  TIEMPO  DE  REVERBERACIÓN?  Cuando  una  fuente  sonora  emite  una  onda  en  una  sala,  el  oyente  recibe  dicha  onda  de  dos  formas  distintas:  Una  es  el  sonido  directo  procedente  del  oyente  tal  y  como  se  daría  en  la  propagación  en  espacio  abierto,  y  otra  es  el  sonido  reflejado,  que  consiste  en  la  suma  de  las  reflexiones  de  la  onda  sonora  que  rebotan  en  las  superficies  de  la  sala  y  llegan  al  receptor.    El  Tiempo  de  Reverberación  RT,  es  el  tiempo  que  tarda  una  señal,  desde  que  esta  deja  de  sonar,  en  atenuarse  un  nivel  de  60  dB.  Viene  determinado  por  el  Volumen  de  la  sala,  y  por  los  coeficientes  de  absorción  de  sus  superficies,  o  si  se  prefiere  por  las  superficies  con  un  coeficiente  de  absorción  determinado.  Como  los  coeficientes  de  absorción  de  los  diferentes  materiales  que  componen  cualquier  local  no  son  iguales  para  todas  las  frecuencias,  las  reflexiones  generadas  en  el  interior  del  local  

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serán  diferentes  para  cada  frecuencia  y  por  lo  tanto  el  RT  del  local  es  diferente  según  las  frecuencias.  Para  calcularlo  sin  realizar  mediciones  se  puede  utilizar  la  formula  de  Sabine.  

   QUE  ES  EL  COEFICIENTE  DE  ABSORCIÓN  DE  UN  MATERIAL?  El  coeficiente  de  absorción  de  un  material  es  la  relación  entre  la  energía  absorbida  por  el  material  y  la  energía  reflejada  por  el  mismo.  Dada  esta  formulación  su  valor  siempre  esta  comprendido  entre  0  y  1.  El  máximo  coeficiente  de  absorción  esta  determinado  por  un  valor  de  1  donde  toda  la  energía  que  incide  en  el  material  es  absorbida  por  el  mismo,  y  el  mínimo  es  0  donde  toda  la  energía  es  reflejada.      ACÚSTICA  GEOMÉTRICA  Normalmente  las  reflexiones  tempranas  tienen  un  nivel  de  presión  sonora  más  elevado  que  las  contribuciones  tardías,  esto  es  debido  a  que  tienen  un  orden  más  bajo,  y  se  ven  menos  afectadas  por  la  absorción  de  las  superficies  así  como  la  atenuación  de  la  onda  por  la  distancia  recorrida.    Se  deben  cumplir  ciertas  condiciones  del  reciento  para  que,  en  la  práctica,  haya  una  reflexión  especular.    • Superficie  poco  reflectante  y  lisa.    • Grandes  dimensiones  (en  comparación  con  la  longitud  de  onda  a  analizar).    Si  las  dimensiones  son  iguales  o  menores  a  la  longitud  de  onda  que  queremos  analizar  se  produce  difracción,  debido  a  que  la  onda  rodea  la  superficie  y  continúa  propagándose.    

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En  el  caso  de  que  la  superficie  tenga  rugosidades  de  tamaño  similar  a  la  longitud  de  onda,  se  produce  difusión,  al  haber  una  reflexión  en  múltiples  direcciones.    

   CAMPO  DIRECTO  Y  REVERBERANTE  La  componente  directa  disminuirá  a  medida  que  el  oyente  se  aleja  de  la  fuente  y  sin  embargo,  como  ya  hemos  dicho  antes,  el  campo  reverberado  se  mantiene  constante.  Esta  hipótesis  de  que  el  sonido  reflejado  es  constante  en  cualquier  punto  se  basa  en  la  teoría  estadística,  que  trata  todas  las  reflexiones  por  igual,  dando  lugar  a  resultados  poco  exactos  pero  utilizando  cálculos  sencillos.   Se  podrían  delimitar  dos  zonas  de  la  sala,  una  donde  existe  una  predominancia  del  sonido  reflejado  y  otra  donde  lo  hace  el  sonido  directo,  la  primera  estará  ubicada  en  la  zona  más  alejada  de  la  fuente  y  la  segunda  en  la  más  cercana.   El  nivel  de  sonido  directo  aumentará  en  6dB  cada  vez  que  se  acorte  a  la  mitad  la  distancia  a  la  fuente,  los  puntos  donde  predomine  el  sonido  directo  se  asemejarán  a  una  situación  en  espacio  abierto.   Por  otro  lado  los  puntos  donde  predomine  el  campo  reverberado  serán  los  más  alejados  a  la  fuente  y  delimitarán  una  zona  donde  el  nivel  de  presión  sonora  es  constante.    INTELIGIBILIDAD  Al  hablar,  las  vocales  tienen  una  duración  y  una  sonoridad  mayor  que  las  consonantes,  al  mismo  tiempo  estas  son  más  graves  en  comparación  con  las  consonantes  que  son  más  agudas,  por  lo  que  una  sala  con  mucha  reverberación  potenciará  la  duración  (y  por  tanto  el  nivel  sonoro)  de  las  vocales,  ya  que,  como  hemos  comentado  antes,  el  tiempo  de  reverberación  en  frecuencias  altas  es  menor  que  en  frecuencias  bajas.   Esto  genera  un  conflicto  debido  a  que  la  vocal,  al  prolongar  su  duración,  se  solapa  temporalmente  con  la  consonante  que  la  sigue,  por  lo  que  esta  simultaneidad  junto  con  la  diferencia  de  niveles  y  la  diferencia  espectral  en  frecuencia  provoca  un  enmascaramiento  de  la  consonante  y  dificulta  su  entendimiento.   En  resumen,  el  grado  de  inteligibilidad  de  una  sala  depende  primordialmente  de  la  correcta  percepción  de  las  consonantes,  por  lo  que  el  enmascaramiento  provocado  por  una  reverberación  elevada  resulta  en  detrimento  de  la  calidad  para  la  palabra  de  la  sala    METODO  GEDDES  Entre  otros  está  el  método  de  Geddes,  de  la  pared  doblemente  oblicua  que  presenta  ángulos  verticales  y  horizontales  acentuados  con  la  intención  de  destrozar  los  fuertes  modos  axiales  y  tangenciales,  para  transformarlos  en  modos  oblicuos,  menos  regulares  y  mas  fácilmente  controlables.  Conjuntamente  existe  la  técnica  multi-­‐facetada  (scattering)  que  distribuye  la  

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energía  modal  por  superposiciones  más  anchas.  Estas  salas  han  sido    utilizadas  frecuentemente  en  conjunto  con  monitores  cuya  directividad  era  ajustada  para  las  salas,  de  forma  que  las  secuencias  de  superficies  absorbentes  o  reflectantes  posicionadas,  permitieran  obtener  la  característica  deseable  de  RT/frecuencia  en  su  interior.    Estas  salas  incorporaban  normalmente  ‘bass  traps’,  trampas  absorbentes  de  las  bajas  frecuencias,  de  volumen  considerable,  que  se  ocupaban  de  las  frecuencias  menos  direccionales  por  debajo  de  los  300  ciclos.    ABSORCIÓN  GRAVES  La  expresión  matemática  del  coeficiente  de  absorción  de  superficies  vibrantes  para  una  determinada  frecuencia  es  la  siguiente:    

 Esta  fórmula  es  en  realidad  una  aproximación  que  solo  tiene  validez  cuando  el  denominador  tiene  un  valor  alto  en  comparación  con  el  numerador.  Si  nos  fijamos  en  la  expresión,  solo  podemos  obtener  una  expresión  relativamente  significativa  en  las  bajas  frecuencias  ya  que  cuando  la  frecuencia  aumente,  el  denominador  también  lo  hará  y  por  tanto  el  valor  de  la  absorción  será  menor.    Los  difusores  poli  cilíndricos  son  un  conjunto  de  superficies  planas,  normalmente  de  madera,  que  tienen  una  forma  convexa  que  están  colocadas  secuencialmente,  y  tienen  un  radio  de  curvatura  menor  de  5  metros.    Si  este  radio  fuera  superior  a  5  metros  el  material  ya  no  actuaría  como  difusor  sino  como  reflector,  por  el  contrario  si  este  es  inferior  a  5  metros  el  sonido  reflejado  ya  no  está  concentrado  debido  a  que  la  zona  de  cobertura  aumenta.    Los  difusores  de  Schroeder  son  difusores  selectivos  que  actúan  solo  en  un  rango  de  frecuencias  concretas.  Se  basan  en  la  teoría  de  Manfred  R.Schroeder.  y  en  diferentes  secuencias  matemáticas,  son  llaman  RPG.    Los  diferentes  tipos  de  difusores  RPG  más  importantes  son:    • Los  difusores  MLS    • Los  difusores  QRD    • Los  difusores  PRD  [1,2,3]      Para  calcular  la  frecuencia  de  resonancia  de  un  resonador  de  membrana  utilizamos  la  siguiente  fórmula:  La  frecuencia  de  resonancia  será:    

F=60/(raíz(m  x  d))  Siendo  

• m  =  masa  por  unidad  de  superficie  del  panel  (kg/m2)  • d  =  separación  respecto  a  la  superficie  rígida  de  obra  o  forjado  (m)  

Podemos  calcular  la  frecuencia  de  resonancia  de  los  resonadores  múltiples  Helmholtz  de  cavidad  de  la  siguiente  manera:    

F=5480  x  raíz(z/(l’  x  d))  Siendo:  

• E  =  porcentaje  de  perforación  del  panel  (en  tanto  por  uno)  • l’  =  profundidad  de  los  huecos  (cm)  

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• d=  espesor  de  la  capa  de  aire  (cm)    

Su  coeficiente  de  absorción  depende  de:  • La  naturaleza  y  espesor  del  revestimiento.  • La  forma  y  disposición  de  las  perforaciones.  • El  tipo  de  montaje.  • El  material  absorbente  colocado  encima.  • Su  índice  (%)  de  perforaciones.  

   FUENTES  

• Universidad  politécnica  de  valencia.  Diseño  y  acondicionamiento  acústico  de  la  sala  de  grabación  musical  de  Basic  Productions  en  Valencia  .  Dídac  Corbí  Albella    

• Acústica  básica.  Borja  Azpiroz