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RAE
1. INGENIERO DE SONIDO
2. PARA PREDICCION Y EVALUACIÓN DE RUIDO
3. AUTOR: Johans Alekxander Díaz Bonilla 4. 5. FECHA: 20 de noviembre de 2013 6. PALABRAS CLAVE: Predicción, curvas nc, control de ruido, pérdida por
transmisión. 7. El desarrollo de este software permitirá
que ingenieros y diseñadores puedan calcular energía transmitida para diferentes materiales con la opción de enfocar su flujo de trabajo a partir de la curva NC con la que se quiere trabajar de acuerdo al uso del recinto. Ésta no solo es una herramienta para diseñadores, es una herramienta que puede ser implementada para estudiantes de acústica donde por medio de ella, podrían ver el comportamiento de la teoría estudiada específica al tema de pérdida por transmisión o curvas NC. Incluso para ingenieros civiles o personas que estén involucradas con el diseño de espacios acústico – arquitectónicos evitando la compra de costosos software de cálculo.
8. nicación.
9. FUENTES CONSULTADAS: Braude, E. J. (2005). INGENIERIA DE SOFTWARE Una perspectiva orientada a objetos (2a edición ed.). (G. e. ALFAOMEGA, Ed., & M. G. Osuna, Trad.) D.F., Mexico: ALFAOMEGA.Barron, R. F. (2001). Industrial Noise Control. Rouston, Louisiana, Estados -Unidos: Marcel Dekker, inc.Acoustics, M. D. (NR de NR de 2011). INSUL. Recuperado el 12 de Marzo de 2013, de INSUL - Marshall Day Acoustics: http://www.insul.co.nz/download.htmlBeranek, L. L., & Vér, I. L. (2006). NOISE AND VIBRATION CONTROL ENGINEETING. New Jersey, Estados Unidos: Wiley.AFMG. (NR de NR de 2011). Website of AFMG SoundFlow. Recuperado el 12 de Mayo de 2013, de Website of AFMG SoundFlow: http://soundflow.afmg.euHopkins, C. (2007). Sound Insulation. Oxford, UK: Elsevier Ltd.Talbot - Smith, M. (2013). Sound Engineer's pocket book (Segunda ed.). Abingdon,Oxon, UK: Focal press.Distrital, S. d. (s.f.). Secretaría de Movilidad de Bogotá. Obtenido de Movilidad Bogotá: http://www.movilidadbogota.gov.co/hiwebx_archivos/ideofolio/mayo-12-de-2011--- boletn-movilidad-en-cifras-2010_2299.pdf Everest, F. A. The Master Handbook Of Acoustics (Cuarta ed.). New York, USA: Mc Graw Hill. Rossing, T. D. (2007). Springer Handbook Of Acoustics. Minesota, USA: Springer. Fontela, C. M. (2002). UML: Modelado de software para
profesionales. DF, Mexico: AlfaOmega.ISO. (2009). Acoustics -- Measurement of sound insulation in buildings and of building elements 140 - 4 (Vol. 4). Geneva, Switzerland.J. Crocker , M. (2007). Handbook Of Noise And Vibration Control. New Jersey, Estados Unidos: Jon Willey & Sons. Mathworks. (10 de 10 de 2011). http://www.mathworks.com. Recuperado el 30 de 10 de 2013, de Support - Mathworks: http://www.mathworks.com/support/solutions/en/data/1-2SJUON/
10. CONTENIDOS: Las personas para quienes surge la necesidad de mejorar las condiciones acústicas de recintos, específicamente de aislamiento acústico, encuentran que existen muy pocos métodos o herramientas con un respaldo científico que puedan ser utilizadas de manera eficaz. Algunas soluciones que actualmente se conocen, consisten en herramientas de software con licencias costosas, lo que implica la búsqueda de otro tipo de métodos que no garantizan un buen resultado aproximado con datos como que frecuencias y nivel de presión sonora es transmitido por un muro o superficie y de esta forma saber cual es el tratamiento correcto para corregir.
11. METODOLO Principalmente el enfoque metodológico que tiene el desarrollo de esta herramienta se encuentra basado en lo que se conoce en el medio de modeladores de software como “desarrollo de cascada”. ste desarrollo le da el paso a paso al ingeniero programador para plantear la idea, ejecutarla y corregir posibles errores para cada uno de los pasos que requiera el algoritmo. Por medio del desarrollo de cascada se implementó una metodología en el diseño para poder construir una herramienta de software con un orden que abarca desde los requisitos que necesita para su funcionamiento, pasando por el diseño y finalizando con el despliegue y puesta en marcha del proyecto.
12. CONCLUSIONES: Por medio de la realización de la encuesta de atributos de calidad se pudo verificar que la propuesta metodológica para el diseño de aislamiento partiendo de curvas NC facilita la interpretación del proceso de diseño de acuerdo al tipo de arreglo estructural escogido y los resultados obtenidos.
Wall Designer le permite al usuario diseñar un muro con fines de control de ruido por medio de su método de diseño basado en curvas NC, método de comparación. Adicional a esto, Wall Designer incluye en su método de diseño la opción de recalculo, la cual le ofrece al usuario la posibilidad de arrojarle las medidas de los materiales para poder cumplir con la curva NC escogida en los casos que su diseño no cumpla con las expectativas.
El 95% de los encuestados en el estudio de atributos de calidad, considera que la cantidad y diversidad de materiales son apropiados para situaciones reales y constructivas en la industria. En el mismo estudio se pudo cuantificar la modularidad del software al permitir ingresar una cantidad
suficiente de nuevos materiales, la cual, para los encuestados resulta muy útil.
Teniendo en cuenta los resultados de la encuesta, el 95% de las personas encuestadas considera que la interfaz GUI es intuitiva y agradable, esto hace que el software diseñado sea de fácil manejo e interpretación.
Wall Designer es una herramienta que hace un acercamiento al diseño teórico de muros con fines de aislamiento acústico y no pretende suprimir la labor de un ingeniero de sonido especialista en aislamiento acústico.
Los problemas a los que comúnmente se verán enfrentados con ésta herramienta es la mala interpretación de los datos, pues todos los cálculos matemáticos de cualquier herramienta tienen muchas variables al momento de realizar el cálculo y es muy importante aclarar que es una herramienta que brinda resultados que son determinados por la precisión de los datos ingresados.
El desarrollo de ésta herramienta de software es un código abierto, libre y a disposición de cualquier persona o ingeniero que quiera avanzar en la programación y diseño del mismo para continuar en el desarrollo del software.
IMPLEMENTACIÓN DE UNA HERRAMIENTA DE SOFTWARE PARA
PREDICCIÓN Y EVALUACIÓN DE AISLAMIENTO DE RUIDO
JOHANS ALEKXANDER DÍAZ BONILLA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA BOGOTÁ D.C.
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SONIDO
BOGOTÁ D.C
2013
IMPLEMENTACIÓN DE UNA HERRAMIENTA DE SOFTWARE PARA
PREDICCIÓN Y EVALUACIÓN DE AISLAMIENTO DE RUIDO
JOHANS ALEKXANDER DÍAZ BONILLA
Trabajo presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero de
Sonido.
Asesor: Ing. Miguel Olivares
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA BOGOTÁ D.C.
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SONIDO
BOGOTÁ D.C.
2013
Nota de aceptación:
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
Firma del presidente del jurado
Firma del jurado
Firma del jurado
Bogotá, D.C. Octubre 11 de 2013
Dedicado a mis padres
Luz Felisa Bonilla Puentes
y Alexander Díaz García.
AGRADECIMIENTOS
A mis padres que fueron un apoyo incondicional para iniciar y culminar mi carrera.
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Propiedades mecánicas de los materiales 11
Tabla 2 Niveles de presión sonora de diferentes fuentes 30
Tabla 3 Niveles de ruido permisibles según curvas NC 33
Tabla 4 Tiempo de ejecución de los procesos 47
Tabla 5 Sistemas operativos aptos para el software 48
Tabla 6 Métodos de prueba para la facilidad de recuperación de datos 48
Tabla 7 Pruebas de métodos (Humphrey) 51
Tabla 8 Casos de uso: Funcionamiento general del programa 52
Tabla 9 Casos de uso: Entradas del sistema 54
Tabla 10 Casos de uso: Agregar nuevo material al sistema 55
Tabla 11 Casos de uso: Selección de partición simple 56
Tabla 12 Casos de uso: Selección de partición simple con resultados 56
Tabla 13 Casos de uso: Selección de partición doble 57
Tabla 14 Casos de uso: Selección de partición doble con resultados 58
Tabla 15 Casos de uso: Selección de partición compuesta simple 59
Tabla 16 Casos de uso: Selección de partición compuesta simple con
Resultados 60
Tabla 17 Casos de uso: Selección de particiones compuestas dobles 61
Tabla 18 Casos de uso: Selección de particiones compuestas
dobles con resultados 61
Tabla 19 Casos de uso: Entrega de resultados 62
Tabla 20 Casos de uso: Selección de curva NC 63
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Propagación del sonido en sólidos 10
Figura 2 Comportamiento de una superficie ideal infinita 12
Figura 3 Acción de ley de masa para un sistema compuesto 13
Figura 4 Curvas isofónicas 14
Figura 5 Onda incidente, reflejada y transmitida en una superficie con
ángulo cero 15
Figura 6 Transmisión reflexión con ángulo cero 13
Figura 7 Índice de reflexión 17
Figura 8 Pérdida por transmisión (descripción de las 3 regiones) 18
Figura 9 Materiales porosos 27
Figura 10 Descripción de las barreras acústicas 27
Figura 11 Descripción de sistemas con amortiguadores 28
Figura 12 Tiempo de reverberación 31
Figura 13 Curvas NC 32
Figura 14 Línea de investigación Universidad de San Buenaventura 35
Figura 15 Desarrollo de cascada 38
Figura 16 Método de diseño basado en la comparación. 39
Figura 17 Caso de uso como agregar un nuevo material. 45
Figura 18 Diagrama de componentes 65
Figura 19 Diagrama de secuencia 66
Figura 20 Simulación INSUL – Paneles 67
Figura 21 Simulación INSUL – Paneles 67
Figura 22 Simulación INSUL 68
Figura 23 Simulación INSUL – Compuestas 69
Figura 24 Simulación INSUL – Gráficas 69
Figura 25 Simulación INSUL – Gráficas 70
Figura 26 Simulación INSUL – Resultados 71
Figura 27 Simulación INSUL – Propiedades de los materiales 71
Figura 28 Función Recalcular 73
Figura 29 Respuesta de la función Recalcular 74
ANEXOS
Anexo 1 Manual del usuario – Wall Designer
Anexo 2 Encuesta de atributos de calidad – Wall Designer
Anexo 3 Diagramas de los Casos de Uso
Anexo 4 Solicitud de materiales a laboratorios
Anexo 5 Materiales incluidos – Wall Designer
Anexo 6 Comparación INSUL
Anexo 7 Código del programa – Wall Designer
GLOSARIO
1. Velocidad del sonido en el sólido [m/s]
2. Densidad volumétrica w [Kg/ ]
3. Coeficiente de amortiguamiento
4. Coeficiente de Poisson
5. Coeficiente de absorción medio [%]
6. Frecuencia f [Hz]
7. Velocidad del sonido C [m/s]
8. Tiempo de reverberación RT [s]
9. Largo de la superficie a [mt]
10. Ancho de la superficie b [mt]
11. Alto de la superficie h [mt]
CONTENIDO
2
1.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3
1.1 .1 ANTECEDENTES 3
1.1.2 ESTADO DEL ARTE DE LA
PROBLEMÁTICA ENCONTRADA EN LOS
TRABAJOS DE GRADO DE LA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
BOGOTÁ 4
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL
PROBLEMA 6
1.3 JUSTIFICACIÓN 7
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 7
1.4.1OBJETIVO GENERAL 7
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 7
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 8
1.5.1 ALCANCES 8
1.5.2 LIMITACIONES 8
2. CO DE REFERENCIA
2.1 MARCO TEÓRICO – CONCEPTUAL 10
2.2 FUNDAMENTOS 11
2.3 LEY DE MASA 12
2.4 ÍNDICE DE TRANSMISIÓN Y REFLEXIÓN 15
2.4.1 TRANSMISIÓN SONORA 16
2.4.2 REFLEXIÓN SONORA 16
2.5 REGIONES Y PROCESO DE CÁLCULO 17
2.5.1 REGIÓN I 18
2.5.1.1 FRECUENCIA DE RESONANCIA 21
2.5.2 REGIÓN II 22
2.5.2.1 FRECUENCIA CRÍTICA 23
2.5.3 REGIÓN III 24
2.6 CONTROL DE RUIDO 24
2.7 MATERIALES PARA AISLAMIENTO 26
2.7.1 MATERIALES ABSORBENTES 28
2.7.2 MATERIALES COMO BARRERA PARA
PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN 27
2.7.3 MATERIALES TIPO AMORTIGUADOR 28
2.8 ¿POR QUÉ ES NECESARIO UN DISEÑO DE
AISLAMIENTO DE RUIDO ? 29
2.9 PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN 30
2.10 RT60 30
2.11 CURVAS NC 31
3. MARCO LEGAL O NORMATIVO 34
4. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 35
4.2 LINEA DE INVESTIGACIÓN 35
4.3 TÉCNICAS DE RECOLECCION DE LA
INFORMACIÓN 35
4.4 HIPÓTESIS 36
5. CAPÍTULO V: DESARROLLO INGENIERIL 37
5.1 METODOLOGÍA 37
5.1.1 REQUISITOS 38
5.1.2 ANÁLISIS 39
5.1.3 DISEÑO 39
5.1.3.1 METODO DE DISEÑO BASADO EN
CURVAS NC 39
5.1.4 CONSTRUCCION 40
5.1.5 PRUEBAS 40
5.1.6 DESPLIEGUE 40
5.2 PROCESO DE CÁLCULO 41
5.3 MATERIALES INCLUIDOS EN EL SOFTWARE 42
5.4 ¿CÓMO ALMACENA LOS MATERIALES WALL
DESIGNER? 43
5.5 ¿POR QUÉ SE UTILIZÓ MATLAB COMO
HERRAMIENTA DE PROGRAMACIÓN? 45
5.6 ATRIBUTOS DE CALIDAD DEL SOFTWARE 46
5.7 PRUEBAS DE MÉTODOS (HUMPHREY) 50
5.8 CASOS DE USO 52
5.9 DESCRIPCIÓN DE CASOS DE USO 52
5.10 DIAGRAMA DE COMPONENTES 65
5.11 DIAGRAMA DE SECUENCIA 66
5.12 COMPARACIÓN INSUL – WALL DESIGNER 67
6. CAPÍTULO VI: ANÁLISIS 76
6.1 CONCLUSIONES 77
ANEXOS
2
INTRODUCCIÓN
El presente documento contempla el estudio de la metodología clásica de
aislamiento de ruido en superficies arquitectónicas, y brinda herramientas
comparativas a sus usuarios para poder realizar diseños de TL (Transmission
Loss) a partir del criterio de las curvas NC (Noise Critérium) por medio del
desarrollo de una herramienta de software. La necesidad que pretende suplir una
herramienta de este tipo, es brindar al medio de diseñadores, arquitectos,
ingenieros y demás, una predicción de aislamiento de ruido de uso práctico para
aplicar en diferentes combinaciones de materiales y superficies.
Basado en la teoría escrita sobre pérdida por transmisión del libro “Industrial Noise
Control And Acoustics” Randall F. Barrón y con base en diferentes fuentes de la
acústica como INSUL, CYPE, código técnico de la edificación (España) y la
normatividad ISO 140-4 se pretende que el desarrollo de este programa mejorará
en gran medida la capacidad de los consultores acústicos y fabricantes de diseños
acústicos para especificar con rapidez y confianza construcciones con el fin de
lograr un aislamiento de ruido óptimo en el momento de diseñar y también para
modificar construcciones ya existentes.
Este trabajo se suscribe al área de investigación de acústica y desarrollo de
software del programa de ingeniería de sonido de la Universidad de San
Buenaventura Bogotá, D.C.
3
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Las personas para quienes surge la necesidad de mejorar las condiciones
acústicas de recintos, específicamente de aislamiento acústico, encuentran
que existen muy pocos métodos o herramientas con un respaldo científico que
puedan ser utilizadas de manera eficaz.
Algunas soluciones que actualmente se conocen, consisten en herramientas
de software con licencias costosas, lo que implica la búsqueda de otro tipo de
métodos que no garantizan un buen resultado aproximado con datos como que
frecuencias y nivel de presión sonora es transmitido por un muro o superficie y
de esta forma saber cual es el tratamiento correcto para corregir.
1.1.1 ANTECEDENTES
En el mercado acústico actual hay propuestas de empresas que tienen una
amplia trayectoria en el mercado de soluciones acústicas como INSUL o
SoundFlow. Programas de cálculo acústico con características específicas
de cálculo de TL para diferentes tipos de materiales.
INSUL:
Es un programa que corre en el entorno Windows y hace un cálculo
estimado de aislamiento acústico para diferentes superficies. Tiene la
capacidad de evaluar nuevos materiales y sistemas para investigar efectos
en los diseños.
Se puede predecir el efecto de la instalación de una manta acústica en la
cavidad del montante. Se ha evolucionado a través de varias versiones en
una herramienta muy fácil de usar que aprovecha el entorno Windows, y se
ha perfeccionado en comparación con las pruebas de laboratorio continuo
para proporcionar una precisión aceptable para una amplia gama de
construcciones.
“Como cualquier herramienta de predicción INSUL no es un sustituto para
la medición. Sin embargo, las comparaciones con los datos de prueba
indican que INSUL predice confiablemente valores STC para dentro de 3
dB para la mayoría de las construcciones.” (AFMG, 2011)
4
SOUNDFLOW:
Este programa está diseñado para la simulación y cálculo de la absorción
reflexión y transmisión del sonido para sistemas compuestos. AFMG
SoundFlow es un software de simulación para el cálculo de la absorción,
reflexión y transmisión del sonido por estructuras multicapa. El software
permite el modelado de estructuras de pared, piso y techo de materiales de
la capa que especifican y espesores. Varios parámetros de cálculo pueden
ser definidos y los resultados gráficos muestran la absorción dependiente de
la frecuencia y coeficientes de reflexión, así como la pérdida de transmisión,
la impedancia de entrada compleja y otras medidas acústicas. (AFMG, 2011)
Cómo realizan los procesos, cómo se presentan los resultados y que tan
amigables son las gráficas de otros programas que desarrollan cálculos
similares, son necesarios para tener una visión global actual de lo que
sucede en la industria del software de la acústica para poder estar en
contexto y así desarrollar una herramienta que esté desarrollada con el
mismo enfoque.
Por otro lado, en la Universidad de San Buenaventura se han realizado
diferentes tesis que a continuación se enuncian y clasifican en: control de
ruido y protocolos de medición.
1.1.2 Estado del arte de la problemática encontrada en los trabajos de
grado de la Universidad de San Buenaventura Bogotá:
En la actualidad existen diferentes proyectos de grado que tratan el control
de ruido, los cuales son uno de los principales ejes de estudio de la
universidad de San Buenaventura Bogotá. Esto permite enlazar diferentes
ramas en el ámbito del control de ruido como los son:
- Diseño y construcción de dispositivos para el control de ruido.
- Mediciones acústicas con el fin de evaluar el ruido ambiental e
industrial.
- Implementación de protocolos de control de ruido.
De esta forma, se toma la decisión de implementar una herramienta de
software ya que no existen antecedentes de proyectos de grado de este
tipo realizados por estudiantes de ingeniería de sonido.
5
Los proyectos de grado que tratan el tema de control de ruido que existen
en la actualidad afianzaron el método investigativo que se utilizó en este
proyecto de grado permitiendo de esta forma mejorar métodos evaluativos,
investigaciones, recursos bibliográficos, todo con el fin de obtener mejores
resultados que son expuestos en las conclusiones finales del proyecto de
grado.
Información proporcionada por el listado de trabajos de grado por la pagina
web de la Biblioteca de la Universidad de San Buenaventura Bogotá.
- Aislamiento acústico de las salas de espera del Aeropuerto
Internacional El Dorado - Bogotá. Raúl Fernando Acevedo Ogliastri;
Santiago Alberto Pachón Martínez. 2006. 1 Disco Compacto (CD-
ROM) [CD T.IS 760032-06 / A173a CD-ROM Ej.COPIA]
- Control activo de ruido aplicado a sirenas de ambulancia al interior
de la cabina. José David Chaparro Guzmán; Diego Andrés Moreno
Durán . Bogotá : Universidad de San Buenaventura Bogotá, Facultad
de Ingeniería, Ingeniería de Sonido, 2011. 1 CD-ROM [CD T.IS
760180-11 / Ch462c]
- Diseño y Construcción de un Dispositivo que Permite Reducir el
Ruido del Motor de un Carro en su Interior, A partir del Control Activo
de Ruido . William Andrés Cárdenas Patiño ; Miguel Ricardo Pérez
Pereira; Manuel Joves . Bogotá : Universidad de San Buenaventura
Bogotá, Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Sonido, 2010. 1 Disco
Óptico (CD-ROM) [CD T.IS 760153-10 / C266d]
- Diseño y Construcción de una caja ATX que permita la disminución
del nivel del ruido generado por sus componentes durante su
funcionamiento en una CPU. Raúl Adrián Sánchez Acosta. 2007. 1
Disco Óptico (CD-ROM) [CD T.IS 760068-07 / S211d]
- Impacto auditivo y fisiológico en el trabajador causado por ruido a
baja frecuencia generado en una petrolera. Camilo Hernando Parra
Castro ; Luis Fernando Hermida Cadena. Bogotá : Universidad de
6
San Buenaventura Bogotá, Facultad de Ingeniería, Ingeniería de
Sonido, 2011. 1 CD-ROM [CD T.IS 760158-11 / P259i]
- Implementación de suspensión activa como control de ruido en
maquinaria industrial. Juan David Niño Morales ; Luis Alejandro
Carrillo Flórez . Bogotá : Universidad de San Buenaventura Bogotá,
Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Sonido, 2011. 1 CD-ROM [CD
T.IS 760166-11 / N717d]
- Medición y evaluación de ruido en la zona residencial aledaña a la
carrera 68 entre calles 68 y 80. Camilo Andrés Piñeros Herrera;
Michael Erik Castro Pinzón. 1a ed. Bogotá : Universidad de San
Buenaventura Bogotá, Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Sonido,
2005. 277:iL, planos + 1 CD-ROM [T 76.2005 / P649m]
- Medición y propuesta de control de ruido, generado por maquinaria
para construcción. Oscar Andrés Gómez Ortíz; Briham David
Guzmán Rodríguez. 2006. 1 disco óptico ( CD-ROM, 12 cm) [CD
T.IS 760006-06 / G633m CD-ROM Ej.COPIA]
- Predicción de ruido en jornada diurna de un tramo de la av. Boyacá
con el funcionamiento de la troncal de Transmilenio, utilizando
modelos de predicción de ruido. Laura Alejandra López Acosta;
Samuel Stevens Posner Mateus; Nicolás Osorio Gómez. Bogotá :
Universidad de San Buenaventura Bogotá, Facultad de Ingeniería,
Ingeniería de Sonido, 2011. 1 CD-ROM [CD T.IS 760174-11 / L864p]
- Protocolo de Ruido de baja frecuencia basado en los efectos del
mismo en el ser humano. Luis Tafur. Bogotá : Universidad de San
Buenaventura Bogotá, Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Sonido,
2005. 1 disco óptico (CD-ROM) [CD T.IS 760023-05 / T124p CD-
ROM Ej. COPIA]
7
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Este software pretende dar solución a un problema de aislamiento de ruido
para cumplir con un requerimiento de diseño por medio del uso de
combinaciones de diferentes materiales que son comúnmente encontrados
en la construcción y la disposición de estos dentro de la partición.
¿Cómo diseñar una herramienta sustentada desde la teoría físico -
matemática para dar solución a problemáticas de cálculo de pérdida
por transmisión a partir de un criterio de diseño según una curva NC?
1.3 JUSTIFICACIÓN
El desarrollo de este software permitirá que ingenieros y diseñadores
puedan calcular energía transmitida para diferentes materiales con la opción
de enfocar su flujo de trabajo a partir de la curva NC con la que se quiere
trabajar de acuerdo al uso del recinto.
Ésta no solo es una herramienta para diseñadores, es una herramienta que
puede ser implementada para estudiantes de acústica donde por medio de
ella, podrían ver el comportamiento de la teoría estudiada específica al tema
de pérdida por transmisión o curvas NC. Incluso para ingenieros civiles o
personas que estén involucradas con el diseño de espacios acústico –
arquitectónicos evitando la compra de costosos software de cálculo.
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Implementar un software para cálculo estimado de TL a partir de una base
de datos de materiales de la construcción.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
8
- Implementar una base de datos interna para diferentes materiales con
sus coeficientes de absorción.
- Agregar modularidad al software permitiendo ingresar un nuevo
material que no esté en la base de datos interna.
- Incluir un método de diseño de TL a partir de un criterio de diseño
según una curva NC.
- Desarrollar un entorno gráfico para el ingreso, manipulación y
verificación de datos.
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1 ALCANCES
Ya que la industria de desarrollo de software (de acústica) está concentrada
en gran parte en Norteamérica y Europa, se pretende dar un avance
sembrando un precedente a partir una herramienta que trata una pequeña
parte de la acústica, el aislamiento por medio de un exhaustivo análisis de
curvas NC y la pérdida por transmisión.
Con el desarrollo de este software se establece la relación de niveles de
pérdida por transmisión (TL) y las curvas Noise Critérium (NC). Estas curvas
establecerán los niveles deseados de ruido de fondo dependiendo del tipo
de construcción, y de esta forma el algoritmo le brindará al usuario la
posibilidad de cotejar y analizar que tipo de construcción le favorece para
aproximarse a la curva NC que haya escogido.
1.5.2 LIMITACIONES
Al ser este proyecto una aproximación numérica a la problemática a la
pérdida por transmisión aérea entre dos recintos existe una variación entre
los datos numéricos y los medidos en una cámara de transmisión ISO140-1
y 140-4.
El proceso de cálculo de pérdida por transmisión aérea que presenta este
proyecto, no contempla transmisiones indirectas por vía estructural, por tal
9
razón, el índice de reducción sonora tendrá una variación con respecto al
del elemento constructivo in-situ.
El programa está en la capacidad de almacenar nuevos materiales de tal
forma que la lista de materiales sea modificada de acuerdo a las
necesidades del usuario.
Los datos requeridos para introducir un nuevo material son:
- Velocidad del sonido en el sólido [m/s]
- Densidad volumétrica w [kg/ ]
- Coeficiente de amortiguamiento
- Coeficiente de Poisson
- Coeficiente de absorción medio [%]
Con el fin de establecer un nivel de rigurosidad en el cálculo del programa
se requieren obligatoriamente todos los datos, en el caso de no tener los
datos completos, el programa no arrojará resultados óptimos.
El programa está diseñado para tratar exclusivamente sistemas
rectangulares ya que es lo que habitualmente se encuentra en las
construcciones.
10
CAPITULO II
2 MARCO DE REFERENCIA
En este documento está considerada gran parte de la teoría expuesta en el
libro Barrón - Industrial Noise Control and Acoustic [11] (Barron, 2001). Los
conceptos y definiciones referentes a parámetros acústicos, pueden
encontrarse en ese libro a excepción de los conceptos tomados de diferentes
fuentes, denotadas con su respectiva cita bibliográfica.
2.1 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
Como es sabido, los sólidos son estructuras que vibran, en ellas se
propagan diferentes tipos de onda (longitudinal, transversal, Rayleigh,
Shear) pero solo la radiación acústica es una consecuencia del
movimiento estructural asociado a las ondas de flexión por lo que
estudiar este fenómeno es importante para el control de ruido pasivo en
construcciones. [1] Este trabajo se centrará en el estudio de la pérdida
por transmisión.
11
Figura 1. Propagación del sonido en sólidos. (Barron, 2001)
Todos los materiales usados en la construcción tienen propiedades acústicas
como: absorción, difusión, reflexión, coeficiente de absorción y pérdida por
transmisión. Estas propiedades dependen del ángulo de incidencia de la
onda acústica sobre el material y de las propiedades mecánicas del sólido:
Velocidad del sonido, densidad volumétrica, Módulo de Young, coeficiente
de Poisson y factor de amortiguamiento del material [1].
12
Tabla 1. Propiedades mecánicas de los materiales (Barron, 2001)
2.2 FUNDAMENTOS
Atenuación sonora de una superficie ideal infinita:
Imaginemos una pared simple que divide dos recintos. Uno de ellos es la
sala donde se encuentra la fuente y el otro la sala donde se transmitirá el
sonido.
Para este caso vamos a suponer una superficie ideal donde ésta puede
moverse en bloques independientes sin que aparezca ninguna fuerza de
cohesión entre los distintos bloques desplazados (figura 2).
13
Figura 2. Comportamiento de una superficie ideal infinita (Barron, 2001)
Transmisión sonora: Cuando la perturbación del medio, representada por
un frente de ondas, incide sobre las paredes de una sala que se haya
conectada por otra superficie en común, éstas se ponen en movimiento
vibratorio radiando energía hacia la sala receptora.
2.3 LEY DE MASA
Establece que la reducción de la intensidad acústica o nivel de presión
sonora a través de un elemento (en este caso cualquier elemento
constructivo) es función del cuadrado del producto de la masa unitaria
( ) por la frecuencia considerada ( ) (figura 3).
14
Figura 3. Acción de ley de masa para un sistema compuesto (Barron, 2001)
La pérdida por transmisión aumenta 6 dB por octava (doble de la
frecuencia). Esto tiene la ventaja adicional de que el oído humano es
menos sensible a las bajas frecuencias como lo muestra la figura 5,
(curvas de sonoridad descritas por Fletcher y Munson en 1930), pero
es complejo en cuanto a las resonancias estructurales que en la
edificación son importantes para bajas frecuencias, creando grandes
sumas de diferentes frecuencias bajas que resultan difíciles de aislar.
La pérdida aumenta 6 dB al duplicarse la masa superficial de la
pared. Esto nos llevaría a que para conseguir un buen aislamiento
deberían ser las paredes lo más gruesas posible y un material
supremamente denso. Esto, que es lógico desde un punto de vista
acústico, no lo es para el campo de la construcción. Este grosor se
puede sustituir en cierto modo mediante el diseño de paredes
compuestas.
15
Figura 4. Curvas isofónicas. (Talbot - Smith, 2013)
En el caso de campos acústicos difusos, en el que las ondas sonoras
inciden sobre las superficies sólidas bajo todos los ángulos
comprendidos entre 0 y 90º, la pérdida por transmisión es
representada por la siguiente ecuación:
(1)
También está el caso de las ondas de incidencia aleatoria,
entendiéndose las incidencias de ondas con ángulos comprendidos
entre 0º y 90º. La pérdida por transmisión en este caso es
representada por la siguiente ecuación:
(2)
En el capitulo II en la sección 2.5 se explica detalladamente el
proceso de cálculo de las 3 regiones y como actúa la ley de masa en
todo el proceso.
16
2.4 ÍNDICE DE TRANSMISIÓN Y REFLEXIÓN
Así como el sonido se mueve a través del aire “libremente”, también existen
propiedades físicas de materiales u objetos que impiden, transforman o
modifican las ondas sonoras. Estas propiedades físicas son la absorción y la
transmisión, causadas por cualquier elemento físico con un nivel de rigidez
cualquiera que sea, ya que el espectro de frecuencias es tan amplio que
elementos físicos robustos podrían a llegar a afectar a 20 Hz y elementos tan
“débiles” como una simple hoja de papel podría llegar a afectar frecuencias tan
altas como 16KHz.
Onda incidente + onda reflejada [1]
[2]
Onda transmitida.
Figura 5. Onda incidente, reflejada y transmitida en ángulo cero. (Barron, 2001) [11]
17
2.4.1 TRANSMISIÓN SONORA
Uno de los problemas más relevantes en el control del ruido es la
determinación de la energía transmitida a través de una pared. El siguiente
análisis es válido si la pared no es demasiado delgada, en cuyo caso, se
pueden producir vibraciones de la pared en su conjunto. El análisis es
válido si la frecuencia no es lo suficientemente alta que se puede producir
disipación de energía. Las expresiones para la presión acústica en cada
uno de los tres medios de comunicación se pueden representar de la
siguiente manera:
[2]
Onda transmitida.
Figura 6. Transmisión, reflexión con ángulo cero. (Barron, 2001) [11]
2.4.2 REFLEXIÓN SONORA
Es una de las propiedades del sonido al igual que la absorción y refracción.
Cuando la onda sonora encuentra algún obstáculo en el camino, lo que
hace la mayor parte de energía acústica (dependiendo del material) es
cambiar de fase y volver por el mismo camino teniendo en cuenta que sea
para un ángulo cero. Es decir, si la onda está completamente perpendicular
al objeto o material que en este caso debería ser plano.
18
Figura 7. Índice de reflexión. [19]
Descripción de reflexión sonora
“Reflexiones de sonido de un borde formado por dos paredes adyacentes:
Una fuente de sonido original, A 'fuentes de imagen de primer orden, A'' de
segundo orden las fuentes de imagen, R punto de recepción.” (J. Crocker ,
2007)
2.5 REGIONES Y PROCESO DE CÁLCULO
Existen tres regiones que describen el comportamiento del sistema:
Región I - Controlada por elasticidad
Región II - Controlada por masa
Región III - Controlada por amortiguamiento.
19
Figura 8. Pérdida por transmisión (descripción de las 3 regiones) (Barron, 2001)
2.5.1 REGIÓN I – RIGIDEZ
Rerión que actúa en bajas frecuencias, la pared o el panel vibra como un
todo, y el sonido transmitido a través de el y está determinada
principalmente por la rigidez. Consideremos que el medio es el mismo en
ambos lados del panel, y éste es muy delgado. Las expresiones de la
presión acústica y la velocidad de las partículas en cada lado de la pared se
pueden describir de la siguiente forma:
(1)
Onda incidente + onda reflejada
(2)
Onda transmitida
En la superficie de la pared (para una pared muy delgada), las velocidades
de las partículas son ambas iguales a la velocidad instantánea de la pared.
(3)
20
(4)
Si la superficie tiene una rigidez finita, la fuerza neta que actúa sobre ésta,
es igual a la fuerza de elasticidad de la superficie. La compliancia mecánica
o la adaptación mecánica por unidad de área se denota por el símbolo Cs.
La compliancia es el residuo de la constante del resorte. Si hacemos un
balance de fuerzas en la superficie del panel delgado, se obtiene la
siguiente expresión:
(5)
Haciendo las sustituciones de las ecuaciones (1) y (2) para la fuerza de
presión acústica, se obtiene la siguiente expresión para los coeficientes:
(6)
Combinando las ecuaciones (3), (4), y (6), se obtiene la siguiente expresión
para la relación de los coeficientes:
(7)
El coeficiente de transmisión de la potencia del sonido de incidencia normal
es determinada a partir de la ecuación 7.
(8)
Sustituyendo la frecuencia, se obtiene una forma alternativa de la
ecuación 8:
21
(9)
Donde:
(10)
Si se repite el desarrollo para el caso de incidencia aleatoria de la onda de
sonido, se obtiene la siguiente expresión para la transmisión de potencia de
sonido para un ángulo de incidencia θ:
(11)
En muchas situaciones de trabajo de control de ruido, las ondas sonoras
golpean la superficie en todos los ángulos de incidencia (incidencia
aleatoria). La potencia media del coeficiente de transmisión de incidencia
aleatoria de las ondas de sonido está dada por:
(12)
Si utilizamos la expresión para un de la ecuación 11 en la ecuación 12,
se obtiene la siguiente expresión para el coeficiente de potencia de
transmisión de sonido en la región de rigidez controlada, Región I:
(13)
La pérdida de transmisión para la región de rigidez controlada está dada por
la siguiente ecuación:
(14)
La pérdida de transmisión para incidencia normal se puede escribir de la
siguiente forma:
22
(15)
(16)
(17)
Si sustituimos la expresión de la ecuación 17 en la ecuación 14, obtenemos
la expresión final para la pérdida de transmisión de la Región I, la región
controlada por la rigidez:
(18)
Para una superficie rectangular, la expresión para la compliancia mecánica
está dada por la siguiente ecuación:
(19)
Las cantidades a y b son el ancho y alto de la superficie; h es el espesor, E
es el módulo de Young y el coeficiente de Poisson para el material del panel,
respectivamente. Para un panel circular con un diámetro D y espesor h, la
compliancia mecánica viene dada por:
(20)
2.5.1.1 FRECUENCIA DE RESONANCIA
Como la frecuencia de la onda incidente aumenta, la pared resonará a
una serie de frecuencias, llamadas frecuencias resonantes. La
frecuencia de resonancia más baja marca la transición entre la región I y
la región II. Para una pared rectangular con unas dimensiones x x ,
las frecuencias resonantes están dadas por la siguiente expresión:
(21)
23
Los factores y son números enteros, 1, 2, 3;. . . . La cantidad es la
velocidad de las ondas sonoras longitudinales en el material sólido de la
pared:
(22)
La cantidad es la densidad del material de la pared. Por lo general, la
menor frecuencia de resonancia (frecuencia fundamental) es la
frecuencia predominante. Esta frecuencia corresponde en la
ecuación 21:
(23)
La magnitud de la pérdida de transmisión en las frecuencias resonantes es
fuertemente dependiente de la amortiguación en los bordes de la pared. La
frecuencia de resonancia fundamental para una placa circular está dado por
las siguientes expresiones. Para una placa circular de diámetro y espesor
sujeta en el borde:
(24)
Para una superficie circular, la frecuencia de resonancia fundamental está
descrita por una ecuación similar:
(25)
2.5.2 REGIÓN II – MASA
Para frecuencias superiores a la frecuencia de resonancia, la pérdida de
transmisión se controla por la masa de la pared y es independiente de la
24
rigidez. En ésta región, parte de la energía acústica se transmite a través de
la misma y el resto se refleja en las superficies.
El coeficiente de potencia de transmisión la describe la siguiente ecuación:
(26)
La notación es la densidad de la pared, y y son la densidad y
velocidad del sonido en el aire respectivamente.
La notación “ ” [kg/ ] es la masa de la superficie, o el panel de masa por
unidad de superficie:
(27)
La pérdida por transmisión para incidencia normal está relacionada con el
coeficiente de potencia de transmisión de sonido para incidencia normal,
éste, se describe con la ecuación:
(28)
Para la incidencia aleatoria, se ha encontrado experimentalmente que la
pérdida de transmisión de la región de masa está relacionada con TLn por
la siguiente expresión:
(29)
2.5.2.1 FRECUENCIA CRÍTICA
Este punto corresponde a la transición de la región II a la región III.
La frecuencia fundamental (o frecuencia de onda de coincidencia) viene
dada por la siguiente expresión:
(30)
25
Si combinamos las ecuaciones (27) y (30) encontraremos el producto
( ) es una función de las propiedades físicas de la pared y la
velocidad del sonido en el aire alrededor del panel:
(31)
2.5.3 REGIÓN III – AMORTIGUAMIENTO
Para frecuencias superiores a la frecuencia crítica, la pérdida de transmisión
es fuertemente dependiente de la frecuencia de las ondas incidentes de
sonido y la amortiguación interna del material de la pared.
(32)
La cantidad es la pérdida de transmisión para incidencia normal a
la frecuencia crítica:
(33)
2.6 CONTROL DE RUIDO
A medida que pasa los años, la sociedad va estableciendo por medio de leyes,
una serie de normas que son necesarias para la convivencia. Una de ellas y
para nosotros muy importante es el control de ruido, lastimosamente solo para
algunos diseños y/o construcciones se tienen en cuenta: Laboratorios de audio
(estudios de grabación, emisoras, consultorios médicos dedicados a las
mediciones auditivas), algunos edificios que son construidos sobre grandes
avenidas o carreteras. El resto son diseños para atenuar el ruido de
maquinaria, solo pensando en excesos pero jamás en un control optimizado de
26
ruido. El ejemplo más claro lo vemos en la residencia donde cada uno de
nosotros vive: ¿Su hogar cuenta con algún tipo de diseño de control de ruido?
Se estima que en Bogotá viven más de 7 millones de habitantes y en las calles
se mueven a diario más de 1 millón de vehículos [25] que son los principales
generadores de ruido en las calles y las construcciones no fueron diseñadas
previniendo los niveles de ruido transmisibles a los recintos. Hoy en día no es
viable, es realmente imposible concentrarse trabajando en un edificio que
colinde con cualquier avenida principal de Bogotá. La falta de tratamiento
acústico adecuado en oficinas, apartamentos y habitaciones pueden interferir
en el funcionamiento eficaz de las personas en esos recintos.
Existe la preocupación de los problemas de ruido en el lugar de trabajo,
vivienda y en el exterior, pero realmente no se toman medidas que frenen ese
ruido y con el paso del tiempo, las personas se van acostumbrando al ruido,
exponiendo su salud y perdiendo con el tiempo su capacidad auditiva. La
mayoría de leyes internacionales ejercen un control casi absoluto sobre los
niveles de emisión de ruido en las industrias pero pocos, como Bogotá, toman
medidas al respecto el ruido generado en el carril de Transmilenio por ejemplo,
una vía en la que en un día transitan más de un millón de pasajeros, cifras
publicadas por la secretaria de movilidad de Bogotá D.C. (Distrital)
Los aeropuertos en la mayoría de ciudades del mundo, fueron construidos a
gran distancia de las zonas residenciales, entre otras razones, con el fin de no
perturbar la vida de los residentes con ruido generado por el tráfico aéreo, pero
con el crecimiento de la población de diferentes capitales o ciudades del
mundo, estas construcciones ya se hacen cerca de los aeropuertos sin tener
en cuenta la normatividad de construcción en cuanto a parámetros de ruido,
después de comprar se dan cuenta que es verdaderamente molesto vivir ahí y
que en cualquier momento de la noche pase un avión perturbando el sueño y
la calma de los residentes.
Se puede hacer mucho para reducir la gravedad de los problemas de ruido. A
menudo no es tan simple como bajar el volumen de la fuente, sin embargo,
silenciadores eficaces están en el mercado para camiones y automóviles pero
hay otras fuentes importantes de ruido, como el ruido de los neumáticos y el
ruido del viento, que por lo general no tiene ningún tratamiento para
contrarrestar el ruido generado por ellos. Los aparatos electrodomésticos y
otros aparatos pueden hacerse más silenciosos por el tratamiento adecuado de
las superficies vibrantes. Obviamente, el tratamiento de ruido no debe interferir
27
con el funcionamiento de la máquina. Esta disposición pone limitaciones en el
procedimiento de control de ruido que se puede utilizar.
En muchos casos, el producto más silencioso puede funcionar tan bien como el
producto más ruidoso, y el costo de reducir el potencial de ruido durante la
etapa de diseño puede ser menor. Incluso, si la reducción de ruido es algo
costoso, es importante reducir el nivel de ruido a un valor aceptable.
Los ingenieros, arquitectos o diseñadores no pueden seguir ignorando el ruido
en sus construcciones, ya sea por ruido industrial, o cualquier otro tipo de
fuente que genere ruido y sin importar el tipo de construcción a diseñar. En
ésta tesis se va a considerar una de las técnicas que pueden ser utilizadas por
el ingeniero en pro de la reducción de ruido para las superficies comúnmente
encontradas en la construcción
2.7 MATERIALES DE AISLAMIENTO DE RUIDO
Los materiales acústicos se dividen en los siguientes tipos:
- Materiales absorbentes de sonido
- Materiales como barreras para pérdida por transmisión
- Materiales tipo amortiguador
28
2.7.1 MATERIALES ABSORBENTES
Figura 9. Materiales porosos. (Everest)
Son materiales porosos tales como lana de roca, lana mineral, fibra de vidrio
y la espuma. La eficacia de material acústico para absorber el sonido
depende de su grosor, la cantidad de espacio aéreo, y la densidad.
El coeficiente de absorción de un material normalmente aumenta con la
frecuencia. En las frecuencias por debajo de los 500 Hz, los materiales
porosos absorben menos sonido, por lo que los materiales deben ser más
gruesos para ser mucho más efectivos.
2.7.2 MATERIALES COMO BARRERAS PARA PÉRDIDA POR
TRANSMISIÓN
Figura 10. Descripción de las barreras acústicas. (Barron, 2001)
29
El plomo es un ejemplo de una barrera para pérdida de transmisión. Los
materiales de barrera deben ser muy densos, rígidos y se definen en
términos de la pérdida de transmisión . Pérdida de transmisión se define
como la relación logarítmica de la potencia de sonido en un lado de una
barrera (pared o partición) a la potencia del sonido transmitido hasta el otro
lado.
Como regla general, cuanto más pesado y más gruesa es la pared, mayor
será la atenuación del sonido o mayor el . Esto es debido a que es difícil
para el sonido en el aire mover o excitar una pared densa y pesada. La
transmisión de sonido a través de paredes, suelos o techos varía con la
frecuencia del sonido, y el peso y la rigidez de la construcción. Esto da lugar
al efecto conocido como la ley de masa en acústica que establece que para
cada duplicación del peso superficial de la pared, habrá alrededor de 5 o 6
dB menos de ruido transmitido. La ley de masa también establece que para
cada duplicación de la frecuencia (Hz) habrá alrededor de 5 o 6 dB menos
de ruido transmitido. La duplicación de la frecuencia tiene aproximadamente
el mismo efecto que doblando el peso superficial.
2.7.3 MATERIALES TIPO AMORTIGUADOR
Figura 11. Descripción de sistemas con amortiguadores. (Barron, 2001)
Los materiales amortiguadores se utilizan para reducir el ruido transmitido
por estructuras. Ruido estructural es un término usado para describir las
30
vibraciones mecánicas realizadas desde una máquina a través de la
estructura de un edificio. Por ejemplo, un motor adherido a una pieza de
metal que está atornillada al suelo transmite enormes cantidades de energía
acústica a través de la estructura. Las vibraciones de impacto viajan
fácilmente a través de estructuras sólidas, como la madera, el acero, el
hormigón o mampostería. Con la madera, el hormigón y los ladrillos, las
vibraciones se atenúan en promedio de 2 dB en 30 metros, mientras que el
acero requiere 20 veces la distancia para obtener la misma atenuación.
Materiales amortiguadores crean resistencia mecánica al sonido transmitido
por la estructura mediante la conversión de energía acústica en calor por
fricción. Un ejemplo de un material de amortiguación es caucho para revestir
los puntos de anclaje de un motor para ascensor.
2.8 ¿POR QUÉ ES NECESARIO UN DISEÑO DE AISLAMIENTO DE
RUIDO?
Hoy en día es común encontrarse con fuentes de ruido capaces de generar
niveles de presión sonora muy altos y en cualquier lado, pese a la
reglamentación sobre ruido de cada país. Los diseños y construcciones,
especialmente de casas, apartamentos y hospitales deben tener un aislamiento
de ruido eficaz, capaz de ponerse a prueba por lo menos dos curvas por
encima de la recomendada por las NC, por su puesto eso varía según cada
diseñador y/o recursos disponibles para la inversión del control de ruido. El
caso más común son las residencias que colindan con grandes avenidas,
existen casos que pueden llegar a valores de nivel de presión sonora cercanos
a los 90 dBs .
En la siguiente tabla se muestran los valores de nivel de presión sonora de
diferentes tipos de fuentes, posibles niveles a los que las edificaciones podrían
ser sometidas [2].
31
Tabla 2. Niveles de presión sonora de diferentes fuentes (Beranek & Vér, 2006)
2.9 PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN
La pérdida por transmisión es la capacidad que tienen diversos materiales y
sus posibles combinaciones para atenuar el traspaso de energía acústica y es
dependiente de características físicas del sonido como la reflexión, la
absorción que finalmente determinan la transmisión.
Materiales como el plomo, debido a sus características de densidad son
ideales para el tratamiento de aislamiento de ruido, lastimosamente es un
material que no es muy común en la construcción debido a que es muy difícil
construir con él por su peso. En este capítulo en el punto 2.6, se habla
detalladamente acerca de los materiales de la construcción que son útiles para
la atenuación de ruido y pérdida por transmisión.
2.10 RT 60
Con el fin de poder cuantificar la reverberación de un recinto, se define el
tiempo de reverberación como el tiempo (en segundos) que transcurre desde
que el foco emisor se detiene hasta el momento en que el nivel de presión
sonora SPL cae 60 dB con respecto a su valor inicial. [13]
32
Figura 12. Tiempo de reverberación RT60. (Rossing, 2007)
Generalmente, el tiempo de reverberación varía con la frecuencia, todo
debido a las características de absorción que poseen los materiales que
componen las superficies del recinto, las cuales poseen una acción mayor
para ciertos rangos de frecuencias.
El
reverberación de un recinto:
[34]
Donde V es el volumen de la sala [ ] y ABS es su área de absorción [Sabine x
]
2.11 CURVAS NC
Las curvas NC nacen a partir de la necesidad de tener una medición objetiva
con respecto al ruido de fondo presente en cualquier recinto. Para esto se
utilizaron encuestas, en las cuales se les pedía a los encuestados valorar el
ruido de fondo de forma general y en el instante mismo en el que se
hasta „insoportablemente ruidoso‟.
33
El resultado de este estudio arroja 12 curvas; desde la NC 15 hasta la NC 70
con pasos de 5 entre cada curva. Dichas curvas consideran la respuesta en
frecuencia del oído humano, pues son más permisivas en cuanto a niveles de
presión sonora para bajas frecuencias, y en contraparte, menos permisivas a
medida que la frecuencia aumenta.
Figura 13. Curvas NC (Rossing, 2007)
Así mismo, existen recomendaciones acerca de los niveles óptimos de ruido
de fondo presentes en distintos tipos de recintos, teniendo en cuenta su uso.
La siguiente tabla muestra algunas de las curvas recomendadas para los
distintos tipos de recintos.
Cabe mencionar que hoy en día existen más criterios de evaluación de ruido
de fondo como las curvas PNC (“Preferred Noise Criteria”) y las NR (“Noise
Rating) que surgen basándose en las curvas NC.
34
Tabla 3. Niveles de ruido permisibles según curvas NC para diferentes recintos.
35
CAPÍTULO III
3 MARCO LEGAL O NORMATIVO ISO 140-4
Una de las normas internacionales por la cual ser rige este documento es la ISO
140 - 4 donde trata el tema de mediciones acústicas para construcciones que se
ven afectadas por ruido aéreo. (ISO, 2009)
El proceso de medición y obtención de datos acústicos relacionados a ruido aéreo
hacen parte de la normatividad ISO, en este caso específico la norma 140-4
brinda las pautas para el correcto desarrollo de mediciones y especificaciones de
elementos que son necesarios para tener en cuenta como la reverberación del
recinto, dimensiones y como obtener los resultados de las mediciones ya que Wall
Designer necesita de estos parámetros para su correcto funcionamiento.
36
CAPÍTULO IV
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN
Crítico - social: encaminado a la crítica y a la transformación del mundo social;
en particular, se entiende para ingeniería, el análisis y uso de nuevas
tecnologías (software, dispositivos electromecánicos, entre otros).
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Línea Institucional Sub líneas facultad Campo de Investigación
Figura 14. Línea de investigación Universidad de San Buenaventura.
3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN
La información plasmada en este documento se basó en el análisis teórico
de la acústica, específicamente del tema pérdida por transmisión y curvas
para análisis objetivo de ruido que existen en el medio.
Libros como “Industrial Noise Control And Acoustics – Randall F. Barron,
Springer Handbook Of Acoustics - Thomas D, Rossing”, entre otros y junto
Sistemas de información y comunicación
Acústica
Tecnologías actuales y sociedad
37
a la normatividad internacional para medición de ruido como lo especifica la
norma ISO 140 - 4 que se basa en la IEC 60651:1979 y la IEC 60804:1985
donde precisan características del procedimiento necesario para la
medición.
3.4 HIPÓTESIS
Las curvas NC son un estándar de medición objetiva con respecto al ruido
en interiores de espacios arquitectónicos y partiendo de esto hoy se plantea
el desarrollo de un algoritmo que sea capaz de analizar las múltiples curvas
NC y la opción mas correcta para determinar materiales con diferentes
coeficientes de absorción llegando de esta forma a brindar una herramienta
capaz de simular y entregar datos reales para llevar a cabo cualquier
proyecto de aislamiento acústico.
38
CAPÍTULO V
5. DESARROLLO INGENIERÍL
Se desarrolla por medio de formulación matemática del libro “Industrial
Noise Control And Acoustics – Randall F. Barron” que define todo el
proceso implicado para cálculo estimado de y que se complementa con
el análisis del método de diseño comparativo de curvas NC que el software
permite realizar y de esta forma lograr clasificar los diseños. Toda la
formulación matemática se encuentra descrita en el punto 2.5.1 de este
documento.
5.1 METODOLOGÍA
Principalmente el enfoque metodológico que tiene el desarrollo de esta
herramienta se encuentra basado en lo que se conoce en el medio de
modeladores de software como: “desarrollo de cascada”. Este desarrollo le
da el paso a paso al ingeniero programador para plantear la idea, ejecutarla
y corregir posibles errores para cada uno de los pasos que requiera el
algoritmo.
Por medio del desarrollo de cascada (figura 15) se implementó una
metodología en el diseño para poder construir una herramienta de software
con un orden que abarca desde los requisitos que necesita para su
funcionamiento, pasando por el diseño y finalizando con el despliegue y
puesta en marcha del proyecto.
39
Figura 15. Desarrollo de cascada. (Fontela, 2002)
5.1.1 REQUISITOS
Etapa en la cual se establecen los elementos necesarios para el desarrollo
del software como:
- ¿Qué se necesita para calcular TL?
- Nivel de presión sonora (SPL) por octava
- Tiempo de reverberación del recinto (RT) por octava
- Dimensiones y volumen del recinto.
- Lista de materiales para la construcción.
- Curvas NC con el fin de incluir un parámetro de clasificación del recinto.
40
5.1.2 ANÁLISIS
En el momento de tener determinado cuales son los requisitos que necesita
el software para su correcto funcionamiento, se realiza en análisis de la
integración matemática, la conversión de los fundamentos matemáticos en
los cuales está basado este diseño (Barron, 2001) en código y de esta
forma tener todo en el mismo lenguaje de Mat Lab.
5.1.3 DISEÑO
Teniendo la implementación matemática en Mat Lab, pasamos a la etapa
de diseño en la que se tienen en cuenta elementos de organización de
datos como materiales, asignación de matrices para los materiales nuevos
ingresados por el usuario, lista de curvas NC, funciones para guardar los
resultados del diseño y toda la parte gráfica que se hace en GUI, visuales
agradables y de fácil lectura para que el usuario pueda identificar
problemas y así poder resolverlos, presentación datos numéricos y de
curvas, cuadros de dialogo.
En esta etapa se establece el método de diseño basado en la comparación
implementado en este software, donde el usuario tiene la posibilidad de
clasificar en una curva NC su diseño y con los resultados de la herramienta,
que son gráficas y datos numéricos, se puede comparar si el diseño que
realizó cumple con las expectativas de la curva escogida.
5.1.3.1 METODO DE DISEÑO BASADO EN CURVAS NC
Wall Designer le permite al usuario diseñar un muro para control de ruido
por medio de su método de diseño basado en curvas NC, método de
comparación. El método de comparación le brinda la opción de visualizar
determinada curva NC escogida por el mismo usuario versus la curvatura
que arroja el diseño de su muro, así el usuario determina si el diseño que
realizó cumple con las características de la curva NC escogida o dentro de
determinado estándar de confort acústico. En los casos que no, Wall
Designer incluye en su método de diseño la opción de recalculo, la cual le
ofrece al usuario la posibilidad de arrojarle las medidas de los materiales
para que su diseño cumpla con la curva NC escogida.
41
5.1.4 CONSTRUCION
Cálculo, curvas NC, entradas de usuario, materiales, entrega de resultados,
gráficas y demás elementos del software son integrados. El desarrollo de
esta herramienta se realizo en varias secciones donde se establecen
procesos individuales para cada uno de las opciones que el software le
ofrece al usuarios como por ejemplo:
- Cálculo para particiones simples y dobles (PPage.m)
- Cálculo para particiones compuestas simples (CSimple.m)
- Cálculo para particiones compuestas dobles (CCompuesta.m)
- Base de datos de materiales (BaseDeMateriales.mat)
- Entrega de resultados (DetallesMuro.m)
5.1.5 PRUEBAS
Wall Designer fue sometido a pruebas de funcionamiento por medio del
método Humphrey, el cual le brinda al desarrollador una serie de pautas
para poder determinar el correcto funcionamiento de la herramienta. Las
pruebas están especificadas en el punto 6.3 de este documento:
1. Verificación de la operación con valores normales de los parámetros 2. Verificación de los valores límite de los parámetros 3. Verificación para valores de parámetros fuera de los límites. 4. Aseguramiento de la ejecución de todas sus funciones. 5. Verificación de la terminación normal de todos los ciclos 6. Verificación de la terminación anormal de los ciclos. 7. Verificación el manejo de todas las condiciones de error. 8. Verificación del tiempo de ejecución de cada una de las funciones. 9. Verificación de todas las dependencias de hardware.
5.1.6 DESPLIEGUE
Al finalizar las pruebas y determinar el correcto funcionamiento de todas las
herramientas que le brinda el software al usuario, iniciamos la etapa de
despliegue que comprueba cada una de las etapas anteriores dando a
conocer el software a posibles usuarios (ingenieros que están participando
en el diseño de control de ruido e ingenieros de sonido en general) por
42
medio de una encuesta que no solo nos permite dar a conocer la
herramienta, si no también a evaluarla y poder concluir si se están
cumpliendo todos los pasos del desarrollo de cascada. (Anexo 2 -
Encuesta)
5.2 PROCESO DE CÁLCULO
El programa parte del ingreso de valores de niveles de presión sonora (SPL)
por octava externos al recinto o superficie a evaluar, valores de reverberación
dentro del recinto, las características físicas del área a evaluar y el volumen
de la sala.
Posteriormente se elige la curva NC a la cual desea aproximar su diseño. En
la lista están desde NC - 15 hasta NC - 65. En el recuadro “Resltados” se
encuentran los detalles del muro: incluye materiales, grosor, combinación,
distancia entre cámaras en el caso que el usuario decida hacer un cálculo de
una partición doble.
Existe una sección que grafica el TL y el SPL por tercio de octava para
analizar y concluir, si se desea, o en otro caso se pedirá simplemente utilizar
la función de “recalcular” en el caso de no cumplir con el requerimiento de
ajuste a la curva “x” y el programa automáticamente le arrojara una
sugerencia de los valores que deben tener de los materiales que si cumplirán
con la curva que el usuario haya elegido.
Por medio de la entrega de resultados numéricos y gráficos, Wall Designer le
ofrece al usuario un método de diseño basado en curvas NC, permitiéndole
cotejar y confirmar si el diseño realizado cumple con las niveles pérdida por
transmisión.
43
Figura 16. Método de diseño basado en la comparación.
Los procedimientos de funcionamiento detallado se encuentran disponibles
en el manual de usuario especificando cada procedimiento y/o elemento que
hace parte del software. [Anexo 1 – Manual de usuario]
La lista de materiales del software son las que se encuentran en los libros:
Industrial Noise Control And Acoustics de Randall F. Barron (Barron, 2001) y
Sound Insulation de Carl Hopkins (Hopkins, 2007) y están en el final del
anexo 1 Manual de Usuario.
5.3 MATERIALES INCLUIDOS EN EL SOFTWARE.
Para tener una lista de materiales suficientemente versátil se investigo en
diferentes bases de datos corporativas y de acceso libre como:
- Ambientalex.info
- Science Direct
- Scopus
- Springer
- Redalyc
- Scielo
El software contiene 31 materiales que fueron escogidos de los libros:
“Industrial Noise Control And Acoustics ” y “Sound Insulation” y la lista
44
completa se encuentra en el anexo 8 en los que se incluyen diferentes tipos
de concreto, acero, ladrillos, maderas y vidrios que comúnmente son
usados en las construcciones que requieren un control de ruido efectivo.
Por otra parte, se solicitó vía correo electrónico a laboratorios de mecánica
de materiales las diferentes características mecano – acústicas de
materiales comunes en la construcción con el fin de tener materiales
específicos pero lamentablemente ninguna de las siguientes universidades
respondió el correo (anexo 5):
- Departamento de Ingeniería mecánica y de materiales UPV.
- Department of New Materials Research and Measurement
Technology. Vilnius University Institute of Applied Research.
- School of Chemical Engineering and Advanced Materials, Newcastle
University.
- Measurement, materials and sustainable environment center,
University of Kansas.
- Department of Materials Science and Engineering. The Ohio state
University.
5.4 ¿CÓMO ALMACENA LOS MATERIALES WALL DESIGNER?
Actualmente Wall Designer almacena 31 materiales de su base de datos
interna más los materiales que pueden ser ingresados por los usuarios, en
ese caso 10 materiales más para un total de 41 materiales en los cuales se
pueden obtener hasta 101.270 opciones de combinación de materiales para
el diseño mas complejo que requiere de 4 materiales, particiones
compuestas dobles. En los casos de particiones dobles se obtienen hasta
820 opciones de combinaciones de materiales, siendo estos suficientes
para lograr que el usuario obtenga una gran cantidad de posibilidades al
combinar los materiales que tiene el programa más los que el usuario
ingresó.
La base de datos de materiales que ingresa el usuario, se implementó
como una “estructura”. Las estructuras son colecciones de diferentes tipos
de datos organizados por nombres de campos. En MATLAB, tanto las
estructuras como los arreglos de celdas proveen mecanismos de
almacenamiento jerárquico para almacenar distintos tipos de datos.
45
La idea básica de una estructura de datos, en cualquier lenguaje de
programación de alto nivel, es la de un fichero, donde cada ficha contiene
varios registros. El número de registros por ficha es fijo y el tipo de registro
guardado también, aunque en el caso de que un registro guarde una matriz,
distintas fichas pueden contener esos registros con distinta longitud.
La gestión de los materiales en la base de datos al momento de abrir y
cerrar la aplicación, se realiza en MATLAB con archivos de formato binario,
a los que sólo se accede abriendo MATLAB. Los archivos con extensión
.mat, son archivos con formato propio de MATLAB, lo que quiere decir que
si se intentan editar por fuera de la aplicación, no se puede ver que hay
guardado de una forma clara.
Un archivo .mat no sólo guarda los datos, sino también el nombre y tipo de
las variables. Cuando se carga el archivo DataBasemateriales.mat
MATLAB recupera todas las asignaciones que se habían realizado sobre el
grupo de campos que contiene la estructura que conforma la base de datos
de materiales. Lo que quiere decir que el archivo incluye las sentencias de
asignación. Siendo esta una gran ventaja frente a lenguajes de
programación como C++ y Basic.
El siguiente caso de uso explica la función de cómo agregar un nuevo
material.
46
Figura 17. Caso de uso como agregar un nuevo material.
5.5 ¿POR QUÉ SE UTILIZÓ MATLAB COMO HERRAMIENTA DE
PROGRAMACIÓN?
MATLAB es un paquete interactivo para cálculo científico (aritmético y
simbólico), basado en matrices. Además, es una herramienta de software
matemático que ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) con un
lenguaje de programación propio. MATLAB concentra en un solo programa
un gran número de posibilidades de cálculo científico y es, hoy por hoy, uno
de los entornos de trabajo más empleados en muy distintos campos de la
Ingeniería.
Las prestaciones que lo diferencian de otros lenguajes de programación
son: La representación de datos y funciones, la manipulación de matrices,
la implementación rápida de algoritmos y prototipos de software y la
creación de interfaces de usuario. MATLAB dispone de una herramienta
adicional que expande sus capacidades llamado GUIDE (editor de
interfaces de usuario - GUI). Este es un entorno de programación gráfica
47
que ofrece MATLAB para poder realizar y ejecutar programas de
simulación, modelado físico y prototipos de software de forma simple, que
cuenta con las características básicas de todos los programas visuales
como Visual Basic o Visual C++.
Como lenguaje de programación, MATLAB emplea las estructuras
tradicionales de un lenguaje de nivel medio (bucles, condicionales, etc),
pero sus posibilidades de manipulación de arreglos y estructuras de datos
avanzadas lo hacen un lenguaje de muy alto nivel.
5.6 ATRIBUTOS DE CALIDAD DEL SOFTWARE
Los atributos de calidad del software permiten calificar el desarrollo de la
herramienta y el como está siendo ejecutada la arquitectura del software.
Atributos como funcionalidad, velocidad, facilidad de aprendizaje, entre otros,
son evaluados por medio de diferentes pruebas, entre ellas, una encuesta que
se le entrega a una población especifica de estudiantes de ingeniería de sonido
o ingenieros de sonido, obteniendo de esta forma algunas de las conclusiones
que se exponen en el último capítulo de este documento. (Ver anexo 2 – Encuesta
de atributos de calidad)
- Funcionalidad: Wall Designer se encuentra en la capacidad para analizar
las entradas al programa (nivel de presión sonora, el tiempo de reverberación y las dimensiones del recinto en números enteros positivos) y en un tiempo menor a 1 segundo, procesa la información dándole al usuario óptimos resultados del diseño realizado.
- Velocidad: La velocidad de ejecución de cálculo del programa en cualquiera de sus tipos de diseños simples o compuestos, incluso, la entrega de resultados, nunca superó los 1.5 segundos que fueron promediados por medio de 30 mediciones realizadas en Mat Lab en cada uno de sus procesos. Ver tabla 4. Las mediciones de velocidad de todos los procesos se realizaron con la función de Mat Lab “Tic Toc”.
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Acción Tiempo
Cálculo para partición simple 0.39 segundos
Cálculo para partición doble 0.41 segundos
Cálculo para partición compuesta simple 0.45 segundos
Cálculo para partición compuesta doble 0.50 segundos
Visualización de resultados 1.04 segundos
Tabla 4: Tiempo de ejecución de los procesos.
- Modificabilidad: El código del programa escrito en Mat Lab fue diseñado
en varias partes con el fin de llevar un orden y que sea fácilmente modificable por ingenieros que se interesen en adicionar más procesos o información para hacer de esta una herramienta mas robusta. Ppage: es la única parte del código que no puede ser modificada y equivale al 39 %, el resto de código como CSimple (9 %), CCompuesta (17 %), detalles del muro o entrega de resultados (17 %), la función recalcular (8 %) y la base de datos de materiales (8 %) se puede agregar programación sin que se dañen procesos principales del software y de esta forma se obtiene un valor total de modificabilidad del 59 % del código escrito.
- Flexibilidad: Wall Designer puede ser ejecutado en cualquier sistema
operativo que ejecute Mat Lab y que cumpla las siguientes especificaciones: (Tabla 5)
Wall Designer está en la capacidad de ejecutarse con solo el archivo “ppage” que equivale al 22 % del programa, pero en este caso el usuario se verá limitado a que solo podrá realizar diseños de particiones simples. Para un óptimo funcionamiento del software y además de cumplir con la totalidad de las especificaciones técnicas, es necesario tener el 100 % de los archivos que hacen parte del programa Wall Designer: “PPage, CSimple, CCompuesta, DetallesMuro, DataBaseMateriales.mat, todos los archivos están compuestos por un „.m‟ y un „.fig.‟ excepto la base de datos de materiales.
Con el fin de que las desarrolladores continúen aportando información para mejorar el cálculo o cualquier otro proceso que Wall Designer implemente en su código, se hace la entrega final con todos sus archivos sin compilar, es decir, no se entrega un archivo .exe si no todos los archivos que hacen parte de todo el diseño de esta herramienta y así se evita que se
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comercialice ya que la licencia con la cual fue desarrollada esta herramienta es educativa, no comercial.
OS Procesadores Espacio en disco
RAM
Windows 8 Cualquier Intel o AMD x86
De 3 a 4 gigas para la instalación.
2 GB
Windows 7 SP1
Windows Vista SP2
Windows XP SP3
Windows XP x64 SP3
Windows Server 2012
Windows Server 2008 SP1
Windows Server 2008 SP2
Windows Server 2003 SP2
Mac OSX 10.8 MountainL Cualquier Intel Core 2 Duo o siguiente.
De 3 a 4 gigas para la instalación.
2 GB
Mac OSX 10.7.4 Lion
Linux Qualified Distributions Cualquier Intel o AMD x86
De 3 a 4 gigas para la instalación.
2 GB
Ubunto 12.04 LTS & 12.10
Red Hat Enterprice 5.x 6.x
SUSE Linux Enterprice D 1
Debian 6.x Tabla 5: Sistemas operativos aptos para el software.
- Facilidad de recuperación: Wall Designer está en capacidad de guardar la información de nuevos materiales ingresados por el usuario siempre y cuando el usuario halla finalizado todo el proceso de inclusión de los mismos. En un 90% de los casos los materiales se encontraron en la lista de materiales y fueron utilizados para procesar los diseños. El 10% restante no apareció incluido en la lista por que el sistema fue sometido a cortes de energía, o cierres de Mat Lab antes de que el usuario terminara el proceso de inclusión de nuevos materiales. (Tabla 6)
Prueba Tiempo de la prueba
Resultado
Desconexión de la corriente del PC (10 veces)
1.55 m (Promedio) (iniciar Windows Xp)
Se encontraron los materiales funcionales ingresados por el usuario.
Cierre de MatLab sin cerrar Wall Designer. (10 veces)
0.18 m (Promedio) (Abrir MatLab y correr Wall
Después de reiniciar MatLab y correr Wall Designer se encontraron los materiales
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Designer) funcionales ingresados por el usuario.
Abrir aplicaciones del sistema operativo hasta bloquear MatLab (10 veces)
1.57 m (Promedio) (Reiniciar Windows)
El sistema operativo se bloqueo completamente y se procedió a reiniciar el sistema operativo. La información guardada se encontró sin ninguna anomalía.
Desconexión la corriente del PC (10 veces)
0.18 m (Promedio) (Abrir MatLab y correr Wall Designer)
La información del nuevo material que se trató de incluir no apareció por que el usuario no alcanzo a terminar el proceso de inclusión antes del corte de energía.
Cierre de MatLab sin cerrar Wall Designer (10 veces)
0.18 m (Promedio) (Abrir MatLab y correr Wall Designer)
La información del nuevo material que se trató de incluir no apareció por que el usuario no alcanzo a terminar el proceso de inclusión antes del cierre de Mat Lab.
Tabla 6: Métodos de prueba para la facilidad de recuperación de datos.
- Integridad: En las pruebas ejecutadas para la integridad de los datos
ingresados por los usuarios, en este caso, la integridad de los materiales agregados por los usuarios es de un 90 %. Los datos que se hayan guardado y queden almacenados de forma correcta, Wall Designer los dejara alojados de forma permanente en el archivo BaseDeMateriales.m sin ningún tipo de restricción para su lectura, excepto la sobre escritura que puede ser ejecutada por los usuarios en cualquier momento. El 10 % restante del total equivale a que en algún momento el archivo BaseDeMateriales.m sea atacado, dañado, modificado o borrado por un tercero.
- Facilidad de aprendizaje: Wall Designer fue diseñado con el fin de extender las herramientas de cálculo acústico a los diferentes usuarios que se encuentran involucrados con el diseño acústico. Por medio de una serie de pasos simples como: llenar campos (SPL, RT, dimensiones), escoger opciones (muros simples, dobles o compuestos y materiales), por ultimo calcular y al final si así el usuario lo requiere, Wall Designer entrega un completo resumen del muro diseñado que incluye medidas, datos de pérdida por transmisión por octava en números y en gráficos (TL Vs
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Frecuencia) con respecto a la curva NC escogida y gráficos 3D, esto permite que los usuarios tengan un aprendizaje fácil ya que son procesos cortos e información básica que también se encuentra detallada paso a paso en el manual de usuario del software.
- Ficha Técnica: Computador portátil Mac Book Pro OS Versión 10.7.5 con
un procesador Intel Core i5 de 2.3 Ghz , disco duro de 320 gigas a 5200 RPM y 4 gigas de memoria RAM de 1333 MHz DD3, corriendo MatLab desde un emulador de Windows XP (Parallels Desktop).
5.7 PRUEBAS DE MÉTODOS (HUMPHREY)
Humphrey [Hu] recomienda listas de verificación para realizar las pruebas de métodos.
Los métodos están en una de dos categorías. La primera corresponde a los requerimientos sobre la aplicación. La segunda tiene que ver con las clases y los métodos agregados para formar el diseño. Las pruebas de unidades incluyen pruebas independientes, cuando es posible, de cada método correspondiente directamente a un requerimiento establecido. En otras palabras, se verifica que el método satisfaga sus requerimientos. Dentro de su alcance limitado, esta es una prueba de caja negra. También se aplican pruebas de caja blanca para cada método (por ejemplo: para cubrir las declaraciones y decisiones). (Braude, 2005)
Teniendo en cuenta los métodos de verificación de funcionamiento que sugiere el libro “Ingeniería de software”, se procede a la verificación de los parámetros que necesitan ser evaluados avalando las características del software.
5. Verificación de la operación con valores normales de los parámetros 6. Verificación de los valores límite de los parámetros 7. Verificación para valores de parámetros fuera de los límites. 8. Aseguramiento de la ejecución de todas sus funciones. 9. Verificación de la terminación normal de todos los ciclos 10. Verificación de la terminación anormal de los ciclos. 11. Verificación el manejo de todas las condiciones de error. 12. Verificación del tiempo de ejecución de cada una de las funciones. 13. Verificación de todas las dependencias de hardware.
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Nº Prueba Estado
1 Pruebas con valores positivos para los casos donde se ingresa información de nivel de presión sonora (SPL), tiempo de reverberación (RT) y dimensiones de la superficie a evaluar.
Wall Designer respondió la operación como era esperado.
2 Prueba con valores de nivel de presión sonora de 120 dBs, tiempo de reverberación de 4 segundos y particiones extra dimensionadas como 40 m de altura.
Wall Designer realizó el diseño correctamente y entregó los resultados esperados.
3 Prueba con valores de nivel de presión sonora de 200 dBs, tiempo de reverberación de 100 segundos y particiones extra dimensionadas como 200 m de altura.
Wall Designer realizó el diseño sin ninguna restricción.
4 Se procedió a diseñar un muro simple, otro doble, compuesto simple y un compuesto doble probando todos los parámetros que tiene el actor con valores que están dentro de lo normal (90 dBs SPL, 1 s RT y de 4 m de alto x 10 m de ancho) en el diseño base.
Wall Designer muestra coherencia y correcto funcionamiento al entregar los resultados de cada uno de los diseños.
5 Se diseñó un muro simple, otro doble, un compuesto simple y un compuesto doble para la verificación de cada uno de sus ciclos.
Wall Designer desarrolló cada uno de los diseños como estaba esperado.
6 Se verificó que las casillas de entrada del programa reaccionaran con error en el caso de poner a calcular sin datos o con un caractér que no corresponda a valores numéricos.
Wall Designer mostró error en cada casilla que no tenía un numero o estaba vacía.
7 En las casillas de entradas (SPL, RT, dimensiones) se ingresaron datos de números enteros positivos y negativos, se dejaron vacíos y también se probaron con letras.
Wall Designer mostro error en los siguientes casos: Casillas vacías y casillas con letras.
8 Se realizó el proceso de verificación del tiempo de ejecución en cada una de las opciones de diseño que el programa le da al actor. Muro simple, muro doble, muro compuesto simple, muro compuesto doble con los siguientes parámetros de entradas: nivel de presión sonora (SPL) 100 dBs para todas las octavas. Tiempo de reverberación: 1 s para todas las octavas. Medidas: 3 m de alto por 6 m de ancho. Y finalmente varias combinaciones de materiales para cada uso.
Partición simple: 0.39 s Doble: 0.41 s. Compuesta simple: 0.45 s. Compuesta doble: 0.50 s. Para la entrega final de resultados tardó: 1.04 s.
9 El software requiere para su funcionamiento de hardware de computo como una CPU, un monitor con mouse y teclado para su correcto funcionamiento.
Wall designer es dependiente de elementos de hardware como: Un computador con los requerimientos mínimos
53
para ejecutar matlab.
Tabla 7: Pruebas de métodos (Humphrey):
5.8 CASOS DE USO
Los casos de uso determinan de manera gráfica y escrita el funcionamiento del software en general y en acciones específicas donde el actor, en este caso, es el usuario, éste, será la persona que ejecuta las diferentes acciones dentro del software y las gráficas muestran cuales son las respuestas y posibles resultados del mismo.
Los casos de uso se encuentran en el anexo 6 y detallan los siguientes procesos:
- Funcionamiento general del software Wall Designer. - Entradas del sistema - Agregar nuevo al sistema - Selección de particiones simples - Selección de particiones simples con resultados - Selección de particiones dobles - Selección de particiones dobles con resultados - Selección de particiones compuestas simples - Selección de particiones compuestas simples con resultados - Selección de particiones compuestas dobles - Selección de particiones compuestas dobles con resultados - Resultados - Selección de curva NC
5.9 DESCRIPCIÓN DE CASOS DE USO
5.9.5 Funcionamiento general del programa.
Nombre: Funcionamiento general del programa Wall Designer
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso de funcionamiento general del programa
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Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Ingresa valores de SPL, RT y dimensiones del diseño.
1. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras.
2. Escoge material(es), curva NC y tipo de partición.
2. Almacena temporalmente la información escogida.
3. Presiona “Calcular”. 3. Procesa la información que el usuario ingresó y escogió.
4. Obtiene los resultados. 4. Plotea el resultado del procesamiento
Alternativa 1. Ingresa valores de SPL, RT y dimensiones del diseño.
1. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras. (Error)
2. Lee el mensaje de error y verifica que no haya escrito en la entrada letras o haya dejado campos vacíos.
2. Almacena temporalmente la información escogida.
3. Presiona “Calcular”.. 3. Procesa la información que el usuario ingresó y escogió.
4. Obtiene los resultados. 4. Visualiza el plot con los resultados.
Precondición: El usuario no puede ingresar letras ni dejar campos vacíos.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 8: Funcionamiento general del programa.
5.9.6 Entradas del sistema.
55
Nombre: Entradas del sistema
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso de ingreso de valores.
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Ingresa valores de SPL por octava.
1. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras.
2. Ingresa los valores por octava del RT.
2. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras.
3. Ingresa las dimensiones de la superficie a calcular.
3. Almacena temporalmente la información que el usuario ingresó.
Alternativa 1. Ingresa valores de SPL por octava.
1. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras. (Error)
2. Después de “Calcular” lee el mensaje de error y verifica que no haya escrito en la entrada letras o haya dejado campos vacíos.
2. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras.
3. Ingresa los valores por octava del RT.
3. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras. (Error)
4. Después de “Calcular” lee el mensaje de error y verifica que no haya escrito en la entrada letras o haya dejado campos vacíos.
4. Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras.
5. Ingresa las dimensiones de la superficie a calcular.
Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras. (Error)
56
6. Después de “Calcular” lee el mensaje de error y verifica que no haya escrito en la entrada letras o haya dejado campos vacíos.
Verifica que no hayan campos vacíos y/o letras y almacena temporalmente la información que el usuario ingresó.
Precondición: El usuario no puede ingresar letras ni dejar campos vacíos.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 9: Entradas del sistema.
5.9.7 Agregar nuevo material al sistema.
Nombre: Agregar nuevo material al programa Wall Designer
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para ingresar un nuevo material.
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Da clic en el menú “Herramientas”.
1. Despliega el menú donde se encuentra la opción “Nuevo Material”
2. Da Clic sobre “Nuevo material”.
2. Solicita que ingrese el nombre del nuevo material.
3. Ingresa el nuevo material y da clic en el botón “OK”.
3. Solicita que ingrese todas las propiedades mecánicas y acústicas del material.
4. Da clic en el botón “OK”. 4. El material ha sido agregado a su base de datos.
Precondición: El usuario no puede ingresar letras ni dejar campos vacíos.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 10: Agregar nuevo material
57
5.9.8 Selección de partición simple.
Nombre: Selección de partición simple
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “Partición Simple” (primera de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Ingresa el espesor del material 2. Almacena los datos ingresados.
3. Escoja o ingrese un nuevo material.
3. Almacena la selección temporal para el caso de escoger el material y definitiva para el caso de nuevo material ingresado descrito en el punto (agregar nuevo material)
Precondición: El usuario no puede ingresar letras ni dejar campos vacíos.
Pos condición:
El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Tabla 11: Selección de partición de simple.
5.9.9 Selección de partición simple con resultados.
Nombre: Selección de partición simple con resultados
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
Flujo Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
58
Principal 1. Clic en “Partición Simple” (primera de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Ingresa el espesor del material 2. Almacena los datos ingresados.
3. Escoja o ingrese un nuevo material.
3. Almacena la selección temporal para el caso de escoger el material y definitiva para el caso de nuevo material ingresado descrito en el punto (agregar nuevo material)
4. Clic en “Calcular” 4. Procesa la información y arroja los resultados.
5. Lee los resultados del diseño 6. Resultados Plot y numérico.
Precondición: El usuario no puede ingresar letras ni dejar campos vacíos.
Pos condición:
El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Tabla 12: Selección de partición de simple con resultados
5.9.10 Selección de partición doble.
Nombre: Selección de partición doble
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “Partición Doble” (Segunda de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Ingresa el espesor del material 1 y 2.
2. Almacena los datos ingresados.
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3. Escoja o ingrese un nuevo material 1 y 2.
3. Almacena la selección temporal para el caso de escoger el material y definitiva para el caso de nuevo material ingresado descrito en el punto (agregar nuevo material)
Precondición: El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 13: Selección de partición doble.
5.9.11 Selección de partición doble con resultados.
Nombre: Selección de partición doble con resultados
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “Partición Doble” (Segunda de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Ingresa el espesor del material 1 y 2.
2. Almacena los datos ingresados.
3. Escoja o ingrese un nuevo material 1 y 2.
3. Almacena la selección temporal para el caso de escoger el material y definitiva para el caso de nuevo material ingresado descrito en el punto (agregar nuevo material)
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4. Clic en “Calcular” 4. Procesa la información y arroja los resultados.
5. Lee los resultados del diseño 6. Resultados Plot y numérico.
Precondición: El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 14: Selección de partición doble con resultados.
5.9.12 Selección de partición compuesta simple.
Nombre: Selección de partición compuesta simple.
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “C. Simple” (Tercera de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Clic en “Ingresar detalles del muro”.
2. Abre cuadro para agregar datos de medidas y escoger materiales.
3. Ingresa el espesor y escoge material de la partición 1, ingresa las dimensiones de la partición 2 y escoge el material.
3. Almacena los datos ingresados.
Precondición: El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 15: Selección de partición compuesta simple.
61
5.9.13 Selección de partición compuesta simple con resultados.
Nombre: Selección de partición compuesta simple con resultados.
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “C. simple” (Tercera de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Clic en “Ingresar detalles del muro”.
2. Abre cuadro para agregar datos de medidas y escoger materiales.
3. Ingresa el espesor y escoge material de la partición 1, ingresa las dimensiones de la partición 2 y escoge el material.
3. Almacena los datos ingresados.
4. Clic en “Calcular” 4. Procesa la información y arroja los resultados.
5. Lee los resultados del diseño 6. Resultados Plot y numérico.
Precondición: El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 16: Selección de partición compuesta simple con resultados.
5.9.14 Selección de particiones compuestas dobles.
Nombre: Selección de partición compuesta doble.
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
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Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “C. Doble” (Cuarta de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Clic en “Ingresar detalles del muro”.
2. Abre cuadro para agregar datos de medidas y escoger materiales.
3. Ingresa el espesor y escoge material de la partición 1 y 2 en ambas superficies incluyendo la separación entre cámaras.
3. Almacena los datos ingresados.
Precondición: El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 17: Selección de partición compuesta doble.
5.9.15 Selección de particiones compuestas dobles con resultados.
Nombre: Selección de partición compuesta doble con resultados.
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las particiones
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “C. Compuesta” (Cuarta de 4 opciones)
1. Almacena la selección.
2. Clic en “Ingresar detalles del muro”.
2. Abre cuadro para agregar datos de medidas y escoger materiales.
3. Ingresa el espesor y escoge material de la partición 1 y 2 en ambas superficies incluyendo la separación entre cámaras.
3. Almacena los datos ingresados.
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4. Clic en “Calcular” 4. Procesa la información y arroja los resultados.
5. Lee los resultados del diseño 6. Resultados Plot y numérico.
Precondición: El usuario debió haber ingresado los datos de SPL, RT y dimensiones anteriormente.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 18: Selección de partición compuesta doble resultados.
5.9.16 Entrega de resultados.
Nombre: Entrega de resultados del programa Wall Designer
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso de entrega de resultados.
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en “Calcular” 1. Procesa toda la información ingresada y escogida por el usuario verificando que no tengan campos vacíos o letras en SPL, RT o dimensiones.
Gráfica plot de TL y curva NC Vs frecuencia.
2. Clic en la pestaña “Archivo” 2. Despliega un menú con la opción “Resultados”
3. Clic en el icono de “Resultados”
3. Abre una nueva ventana con el resumen de toda la información agregada, procesada y diseñada.
4. Visualiza el diseño. 4. Almacena temporalmente la información.
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Alternativa 1. Clic en “Calcular” 1. Procesa toda la información ingresada y escogida por el usuario verificando que no tengan campos vacíos o letras en SPL, RT o dimensiones.
Gráfica plot de TL y curva NC Vs frecuencia y entrega los valores por octava de cada uno de los valores de TL del diseño y el necesario para alcanzar la NC.
2. Lee los resultados preliminares que Wall Designer le muestra en su ventana principal.
2. Almacena temporalmente.
Precondición: El usuario no puede ingresar letras ni dejar campos vacíos.
Pos condición:
El usuario ha ingresado todos los datos y son aptos para el procesamiento.
Tabla 19: Entrega de resultados.
5.9.17 Selección de curva NC.
Nombre: Selección de curva NC
Actor: Usuario / Ingeniero / Diseñador
Descripción: Describe el proceso para seleccionar una de las curvas NC
Flujo Principal
Eventos ACTOR Eventos SISTEMA
1. Clic en el icono “Herramientas” 1. Se despliega un menú que tiene un icono con el nombre “Curvas NC”
2. Clic en “”Curvas NC” 2. Se despliega un sub menú con 11 curvas NC comenzando desde la 15 llegando hasta la 65
65
3. Escoge la curva con la que desea diseñar su partición.
3. Almacena temporalmente los datos seleccionados
Precondición: Haber abierto el programa en MatLab.
Pos condición:
El usuario debe ingresar los valores de SPL, RT, dimensiones y escoger el tipo de partición con todos sus requerimientos.
Tabla 20: Selección de curva NC
66
5.10 DIAGRAMA DE COMPONENTES DE Wall Designer.
Figura 18. Diagrama de componentes.
67
5.11 DIAGRAMA DE SECUENCIA DE Wall Designer.
Figura 19. Diagrama de secuencia.
5.12 COMPARACIÓN INSUL – WALL DESIGNER
Para el desarrollo de este programa se hizo un análisis basado en INSUL
software que actualmente están en el mercado con el fin de tener una idea de
cómo está basado su funcionamiento teniendo en cuenta sus entradas, salidas
e interfaz grafica.
En comparación con la herramienta que propone este documento, INSUL pese
a que tiene varios materiales tiene diferencias en cuanto a posibilidades y
manipulacion ya que Wall Designer esta diseñado con 30 diferentes materiales
y tiene la opción de incluir 10 más por el usuario creando así múltiples
opciones para combinar diferentes materiales al momento de diseñar no solo
pre establecidos por el software.
68
INSUL
En el panel 1 existe la opción de ubicar un panel externo y uno interno.
Figura 20. Simulación con INSUL - panales
“Debido a que se busca simular un arreglo de 3 paredes se debe utilizar el panel 2 para ubicar el panel de drywall faltante.”
Figura 21. Simulación con INSUL - paneles
69
“Para simular la pérdida total por transmisión nos ubicamos en la pared y se
debe minimizar la distancia entre panel 1 y panel 2 lo máximo posible, o sea, 1
milímetro. Se elimina el material absorbente para que no afecte el cálculo.”
Figura 22. Simulación con INSUL
Los materiales que se encuentran en insul son variados, para implementar los
paneles de drywall existen las placas de yeso laminado y para el muro de ladrillo
hueco, existe Ladrillo hueco de hormigón.
Insul posee una opción para simular aislamiento del ruido de inmisión, pero no es
posible simular el aislamiento de un cuarto al otro. Por esta razón no se puede
simular el aislamiento con corrección por reverberación.
70
Figura 23. Simulación con INSUL
Para simular paredes compuestas, como en este caso, por una puerta, existe una
opción para obtener el aislamiento compuesto de acuerdo a las áreas.
Ya que no se especifica la altura de la pared se supone una altura estándar de 2.3
metros. Lo que supone un área de 17.25 . Con un TL especificado en la
siguiente gráfica.
Figura 24. Simulación con INSUL
71
La puerta también es simulada en Insul y se obtiene la siguiente gráfica:
Figura 25. Simulación con INSUL
Para simular el aislamiento compuesto se utiliza el operador de aislamiento
combinado.
Area Muro = 15.36
Area puerta = 1.89
72
Figura 26. Simulación con INSUL
Insul ofrece las siguientes normas para clasificar las simulaciones:
- ISO 717 (Rw, Ln, w)
- ASTM E492,E413(STC, IIC)
Otras caracteristicas de INSUL:
- La opción de graficación es Vs
- Insul posee 40 materiales diferentes.
- En insul no se pueden ingresar nuevos materiales pero es posible cambiar las
características de los ya existentes ubicando el botón constantes del
material, el cual despliega el siguiente cuadro de dialogo.
Figura 27. Simulación con INSUL - propiedades de los materiales
- Se puede exportar en PDF, Graficas, los datos en Excel.
73
Testimonio del usuario que realizó la prueba: “El manejo de Insul es bastante simple e
intuitivo, su interfaz ubica todas sus herramientas a la vista del usuario. Aunque es un
programa bastante limitado en opciones, se puede convertir en una herramienta muy poderosa
para simular y dar una vista previa del aislamiento de un muro, techo o suelo. La interfaz al ser
tan simple no es muy interactiva, o sea que en algunas ocasiones es necesario copiar
resultados para luego volverlos a utilizar en un aislamiento compuesto o una simulación de
aislamiento por ruido de inmisión. Tiene una lista bastante amplia de materiales de
construcción, y posee también algunas de las formas más usadas de implementar muros
dobles, pisos flotantes, techos amortiguados y simular su aislamiento.” Andres Parra,
estudiante de la Universidad de San Buenaventura - Medellin.
5.11.1 ENTRADAS – Wall Designer
Para este caso las entradas como se explican en el punto 6.1.2 se tratan de
formularios donde el usuario ingresa las variables:
- Nivel de presión sonora para las bandas 125, 250, 500, 1000, 2000 y
4000 Hz.
- Tiempo de reverberación para las bandas 125, 250, 500, 1000, 2000
y 4000 Hz.
- Dimensiones de la superficie a evaluar: Alto, ancho ( ) y volumen de
la sala .
Para escoger que partición desea diseñar, en un recuadro de opción
múltiple se presentan las siguientes opciones:
- Partición simple.
- Partición doble.
- Partición compuesta simple
- Partición compuesta doble
5.11.2 PROCESO – Wall Designer
Según el tipo de muro escogido por el usuario (simple, doble, compuesto
simple y compuesto doble), se utiliza el algoritmo que se implemento teniendo
en cuenta la formulación matemática descrita en el punto 2.5 que específica el
proceso para cada caso.
74
5.11.3 RECALCULAR – Wall Designer
El programa está diseñado para que en el momento que los datos que ingreso
el usuario no cumplan con las necesidades de pérdida por transmisión que
requiere la curva NC que escogió, se le sugieran las dimensiones necesarias
para cumplir dicha curva.
Figura 28. Función “Recalcular”.
En la función recalcular el programa comenzará a leer los datos de grosor y la
distancia entre cámaras que el usuario ingresó, a partir de esos valores el
algoritmo comienza a aumentar la distancia entre los muros y el grosor de las
paredes para casos que requieran un nivel de NC muy bajo.
El proceso del algoritmo en el caso de no cumplir con la curva NC escogida,
está diseñado de la siguiente forma:
a. Lectura de los datos ingresados por el usuario (grosor del material,
material, curva NC y distancia entre muros.)
b. Comparación con respecto a la curva NC escogida.
c. Variación de distancia entre superficies para alcanzar la NC escogida.
75
d. Si la curva NC escogida es muy baja el algoritmo comenzará a calcular
distancia entre superficies y además grosor de materiales comenzando
con el que tiene más densidad.
e. La salida es la entrega de los datos que calculó y se deben ingresar de
nuevo en las casillas de entrada para volver a calcular.
De esta forma se obtienen los valores exactos (espesor de los materiales y
distancia entre cámaras) para reemplazar los que no se ajustan a la curva y
así poder culminar con el diseño satisfactoriamente.
Figura 29. Respuesta de la función “Recalcular”
Se diseñó un muro doble con un primer material de 90 mm y un segundo
material con el mismo espesor con una distancia entre superficies de 1 cm
con el fin de no cumplir la curva NC escogida [21] de esta forma podemos
utilizar la función “Recalcular” para poder cumplir los requerimientos de la
curva NC 30.
5.11.4 SALIDAS – Wall Designer
Los resultados que entregará el software son numéricos y gráficas donde se especifica cada uno de los materiales, medidas, y datos de TL permitiendo al usuario hacer un análisis de comparación y determinar si su diseño cumple con los requerimientos ingresados.
76
Conclusiones de la comparación:
La clasificación de recintos de INSUL es STC a diferencia de Wall Designer
que es NC.
Wall Designer tiene el parametro de corrección por tiempo de reverberacion.
Wall designer permite al usuario no solo modificar si no tambien agregar hasta
10 nuevos materiales.
Wall Designer guarda los resultados de las medidas de los materiales y la lista
de los materiales en un archivo del diseño realizado en un archivo .txt que se
encuentra alojado en la misma carpeta del programa.
¿Por qué no se guarda en un archivo xls de Excel?
MatLab cuenta con un la función de exportar los datos calculados a archivos de
Excel unicamente en sistemas operativos Windows®, no en sistemas
operativos Macintosh® como los son: Leopard, Snow Leopard, Lion, Mountain
Lion o Mavericks. Si se implementa la función de entrega de resultados en
Excel, se limitaría el uso de la herramienta unicamente a sistemas operativos
Windows®, por esta razón Wall Designer unicamente guarda los resultados en
archivos .txt.
Esta es la respuesta que brinda el fabricante del por que sale error al generar
los archivos xls con la función “xlswrite” de MatLab en la página de
Mathworks®, dueño de la marca MatLab®.
“The ability to use XLSWRITE on a Mac system to create Excel files is not available in
MATLAB 7.12 (R2011a). XLSWRITE instead creates CSV (comma-separated value)
files when used on a Mac, and provides the same functionality as it does on Linux and
UNIX platforms.The full functionality of XLSWRITE depends on the ability to
instantiate Microsoft Excel as a COM server. COM is a technology developed for
Windows platforms and is not available for the Mac. Thus XLSWRITE as well as
XLSREAD have limited functionality on the Mac platform and work in basic
mode.Support for XLSREAD on Mac OS X may be considered for a future release
of MATLAB. Unfortunately, there are no workarounds for the issue at this time.”
(Mathworks, 2011)
77
CAPíTULO VI
6. ANÁLISIS
Por medio de una encuesta que se realizó a 20 personas que en su mayoría se
encuentran en un rango de edad de los 18 a 28 años y tienen alguna relación con
el oficio de control de ruido, ya sean estudiantes o ingenieros de sonido.
En un total de 9 preguntas los encuestados respondieron SI o NO donde se
obtuvieron los siguientes resultados:
- ¿El programa le permitió calcular al ingresar letras en los
campos que corresponde a datos numéricos?
o El 95% de los encuestados respondió NO.
- ¿El programa le permitió calcular dejando campos vacíos?
o El 95% de los encuestados respondió NO.
- ¿El programa le permitió agregar un nuevo material dejando
campos vacíos?
o El 95% de los encuestados respondió NO.
- ¿La lista de materiales cumple sus expectativas?
o El 95% de los encuestados respondió SI.
- ¿Le fue de utilidad la función de agregar un nuevo material?
o El 95% de los encuestados respondió SI.
- ¿Le fue de utilidad la función recalcular?
o El 95% de los encuestados respondió SI.
- ¿Considera que la interfaz grafica GUI es intuitiva y agradable?
o El 95% de los encuestados respondió SI.
- ¿Los resultados que se presentan de forma gráfica, permiten
obtener conclusiones rápidamente?
o El 95% de los encuestados respondió SI.
78
- ¿La forma como se manejan los materiales que ingresa el
usuario es apropiada y fácil?
o El 95% de los encuestados respondió SI.
Analizando los resultados de la encuesta que evalúa los atributos de calidad del
software, se pude concluir que es una herramienta que cumple con las
especificaciones y cálculos propuestos para la correcta predicción de perdida por
transmisión, complementado con una base de datos de materiales proporcionada
a la cantidad de materiales encontrados habitualmente en la construcción.
El diseño gráfico de Wall Designer le permite a los usuarios obtener conclusiones
de los resultados rápidamente para poder realizar correcciones o utilizar la
herramienta “Recalcular”, la cual le brinda al usuario, la opción de tener las
dimensiones de los elementos constructivos de una manera ágil y así poder estar
dentro de una determinada clasificación NC.
Podemos concluir que los mensajes en ventanas “pop up” o de error, fueron
probados de tal manera que el usuario no pueda realizar el calculo de diferentes
diseños dejando campos vacíos como nivel de presión sonora (SPL), tiempo de
reverberación (RT), dimensiones del recinto y volumen, ya que son datos
numéricos obligatorios para el correcto funcionamiento del software.
La mayoría de los encuestados considera que la herramienta que le ofrece Wall
Designer de agregar un nuevo material es de utilidad, pues está diseñada para
que los usuarios puedan agregar nuevos materiales que no se encuentren dentro
de la base de datos interna que contiene 20 diferentes materiales.
6.1 CONCLUSIONES
Por medio de la realización de la encuesta de atributos de calidad se pudo verificar
que la propuesta metodológica para el diseño de aislamiento partiendo de curvas
NC facilita la interpretación del proceso de diseño de acuerdo al tipo de arreglo
estructural escogido y los resultados obtenidos.
Wall Designer le permite al usuario diseñar un muro con fines de control de ruido
por medio de su método de diseño basado en curvas NC, método de
comparación. Adicional a esto, Wall Designer incluye en su método de diseño la
79
opción de recalculo, la cual le ofrece al usuario la posibilidad de arrojarle las
medidas de los materiales para poder cumplir con la curva NC escogida en los
casos que su diseño no cumpla con las expectativas.
El 95% de los encuestados en el estudio de atributos de calidad, considera que la
cantidad y diversidad de materiales son apropiados para situaciones reales y
constructivas en la industria. En el mismo estudio se pudo cuantificar la
modularidad del software al permitir ingresar una cantidad suficiente de nuevos
materiales, la cual, para los encuestados resulta muy útil.
Teniendo en cuenta los resultados de la encuesta, el 95% de las personas
encuestadas considera que la interfaz GUI es intuitiva y agradable, esto hace que
el software diseñado sea de fácil manejo e interpretación.
Wall Designer es una herramienta que hace un acercamiento al diseño teórico de
muros con fines de aislamiento acústico y no pretende suprimir la labor de un
ingeniero de sonido especialista en aislamiento acústico.
Los problemas a los que comúnmente se verán enfrentados con ésta herramienta
es la mala interpretación de los datos, pues todos los cálculos matemáticos de
cualquier herramienta tienen muchas variables al momento de realizar el cálculo y
es muy importante aclarar que es una herramienta que brinda resultados que son
determinados por la precisión de los datos ingresados.
El desarrollo de ésta herramienta de software es un código abierto, libre y a
disposición de cualquier persona o ingeniero que quiera avanzar en la
programación y diseño del mismo para continuar en el desarrollo del software.
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Bibliografía
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