Charla acondicionamientos aparajadores 130411

Acondicionamiento acústico de
recintos

NOTA: el contenido de esta presentación es propiedad intelectual de INASEL ®

Objetivo

Aportar a los arquitectos técnicos una serie de directrices
técnicas a ser consideradas en proyectos de nueva
construcción y/o de remodelaciones de recintos en los cuales
es importante garantizar un mínimo de confortabilidad
acústica

Aulas
Restaurantes y comedores
Pasillos en edificios de la Administración
Salas de reuniones, salas de conferencias, ….
Espacios polifuncionales


Introducción: ¿es necesario mejorar las acústica de los recintos?


Problema en las Aulas

Lo normal es encontrarnos aulas donde el grado de
inteligibilidad de la palabra es inferior a 75 %

Imaginemos un libro de texto en el que una de cada cuatro
palabras ha desaparecido …… ¿parece ridiculo?

Pues es la situación normal que encontramos en las
aulas en España
¿misma importancia en todas las tipologías de aulas?

Niños con problemas auditivos
Niños aprendiendo a hablar y escribir
Clases de un nuevo idioma
 música

Problema en otros recintos

• Espacios polifuncionales: ¿realmente lo son?

• Restaurantes: ¿podemos tener conversaciones entre comensales?

• Bares y cafeterías: ¿qué pasa cuando el local se va llenando?

• Salas de reuniones / conferencias: ¿molestias por ruidos?


¿es un problema nuevo el tema de acondicionamiento acústico?

Todos sabemos que la acústica de los recintos se lleva estudiando
siglos, pero parece como que la información al respecto no está
demasiado accesible a arquitectos, proyectistas, administradores,
profesores, padres …..

Se suele hablar de que se trata de construir edificios con “buena
acústica”, pero ¿tenemos conocimiento de que significa esto
exactamente?

Vamos a tratar de familiarizarnos con algunos conceptos claves


Conceptos básicos de acondicionamiento

En el siglo I (AC) el arquitecto romano
Vitruvius explicó en “De Architectura”
que “el sonido se mueve en forma de
innumerables círculos concéntricos al
igual que hace el agua cuando arrojamos
una piedra a la misma, …. Pero en el caso
del agua estos círculos se desplazan
horizontalmente, mientras que en la voz
también había direcciones verticales…”



Vitruvius no comprendía toda la física del sonido, pero dio la
clave en dos aspectos fundamentales:

• Que el sonido se radia en todas las direcciones desde un
punto hasta llegar a un obstáculo

• Que había dos magnitudes fundamentales que lo definían:

• La intensidad
• La frecuencia


INTENSIDAD: ¿cómo medimos el ruido?

E
Decibelio (dB) 10. log
E0

Nivel de Potencia Acústica: SWL, Lw
E W
SWL(dB)  10. log  10. log  10 log W  10 log W0
E0 W0

SWL(dB)  10 log W  10 log(10 12 )  10 log W  120

Nivel de Presión Sonora: SPL, Lp.

E P 2 RMS
SPL(dB)  10. log  10. log 2  20 log PRMS  20 log PRMS 0
E0 P RMS 0
SPL(dB)  20 log PRMS  20 log(2 x10 5 )  20 log PRMS  94


Fuente – medio - receptor


FRECUENCIA

0 - 20 Hz Infrasonidos
20 - 20,000 Hz Sonidos
> 20,000 Hz Ultrasonidos

FRECUENCIA

Solemos usar Bandas de Octava, un ratio 2:1, similar a las “octavas en
música”. Es clara la correlación que existe en la sensibilidad del oído
humano con la frecuencia, y como los cambios en las frecuencias más
bajas se sienten mucho más que en altas frecuencias


FRECUENCIA



TRANSMISIÓN ABSORCIÓN REFLEXIÓN DIFUSIÓN


ABSORCIÓN
Transformación de la energía sonora en otra forma de energía (principalmente calor)

Eabsorbida

Eincidente

0  1

Unidad: SABINE


Magnitudes de absorción

Los coeficientes de absorción son función de:

• Características físicas de la materia;

• Frecuencia del sonido incidente;

• Estructura soporte del material.


Representación del coeficiente de absorción

0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
125
250
500 Alfa
1000
Hz 2000
4000
 se mide según ISO ‐ 354 / UNE ‐ EN ‐ 20354

Noise Reduction Coefficient

 250   500  1K   2 K
N .R.C.( Noise _ Re duction _ Coeffiecient ) 
4

Coeficiente de absorción de una superficie A:

AHzi (m 2 sabine)   S i (m 2 ). Hzi
i

 
AT (m 2 sabine)   S i . i   n j . j 
i j

AT
T 
ST


Coeficientes medios absorción
Coeficiente medio de absorción de local vacío

AHzi 2
(m sabine)  S . i Hzi
 Hz   i
2
S
i
S (m )
T i
i
Absorción de objetos varios: sillas, butacas, muebles,...

Para personas, donde N es el nº de persona y  su coeficiente de
Ap j  N . j absorción

AS  S A . A SA superficie ocupada por el elemento

Curso de Ruidos y Vibraciones

ABSORCIÓN: tipos de materiales absorbentes


ABSORCIÓN: absorbentes disipativos

Influencia del espesor del material:



Variación de la absorción en función de la frecuencia - porosidad

Dato práctico: 36
   70 kg/m3



Revestimiento superficial de material



Forma superficial


ABSORCIÓN: absorbentes de membrana

600
f0 
m.d
m  kg 2
m
d  cm

ABSORCIÓN: absorbedor tipo resonador de Helmholtz


REVERBERACIÓN

Energía presente en el recinto es constante -- Estado Estacionario

La energía es absorbida por la
Fuente cesa su actividad superficie y por el aire :
REVERBERACIÓN


REVERBERACIÓN


TIEMPO DE REVERBERACIÓN: expresiones de cálculo

  0,25
0,161.V
SABINE: TR  Distribución homogénea de
S . materiales
Predimensionamiento

 exacto
 0,161.V
TR  Cálculo preciso
EYRING S .Ln (1   ) Distribución homogénea de
materiales

 exacto
 0,161.V
TR  Distribución NO
MILLINGTON  Si .Ln (1   i ) homogénea de materiales
i


Recintos Vivos - Recintos Muertos


TIEMPO DE REVERBERACIÓN

Determinaciones prácticas


TIEMPO DE REVERBERACIÓN


Noise Reduction (NR)


Signal – to – Noise Ratio (S/N)

Ratio utilizado para evaluar el grado de comprensibilidad de un discurso
dentro de una sala.
Es una simple diferencia entre el nivel sonoro del orador y el ruido de
fondo de la sala.
• A mayor S/N mayor inteligibilidad de la palabra.
• Si S/N es negativo, la comprensión del discurso será complicada

Recomendaciones:
• S/N > 10 dB como mínimo
• S/N > 15 dB es lo recomendable para garantizar una correcta
inteligibilidad
¿cómo comprobarlo fácilmente? Usa una lista de palabras


Brillo y Calidez

El brillo y la calidez son dos parámetros que se obtienen a partir del RT60 y
que dan una idea de la respuesta de la sala a baja y a alta frecuencia.

Se dice que una sala es acústicamente cálida si presenta una buena
respuesta a las frecuencias graves. Como medida objetiva de la calidez, se
suele utilizar la relación entre el valor medio del T a frecuencias graves (125
Hz y 250 Hz), Tlow , y el valor medio del T a frecuencias medias (500 Hz y
1kHz),Tmid .


Brillo y Calidez

De forma similar, se dice que el sonido de una sala es brillante si
presenta una buena respuesta a frecuencias altas. El brillo de una sala
depende fundamentalmente de la relación entre el valor medio de los T a
frecuencias altas (2 kHz y 4 kHz), Thigh, y el valor medio de los T
correspondientes a frecuencias medias, Tmid.

El valor de este parámetro tiene que ser lo más alto posible, teniendo
presente que es difícil que pueda llegar a 1 debido a la absorción del
aire, pero intentando que no sea inferior a 0,8.


Speech Transmission Index (STI)

Parámetro muy popular para evaluar el grado de inteligibilidad
de la palabra

- Un aula con un TR = 0,5 segundos y un +10 dB de S/N tendrá
aproximadamente un STI del 90 %

Los adultos necesitamos aproximadamente un 10 % menos de STI que los
niños para entender un discurso


Speech Transmission Index (STI)

Para salas de teatro se usa el siguiente baremo:


Recomendaciones en el Acondicionamiento acústico de recintos
Es evidentemente mejor prevenir que corregir, es decir, la mejor solución
es tener en cuenta el “oído” durante el diseño de una sala, pero corregir
tampoco es tan difícil ni costoso.
Veamos una serie de recomendaciones ……


Acondicionamiento acústico de recintos: MEJORA del TR

0,161.V
TR 
S .


Si actuamos sobre el techo, tratar de buscar la uniformidad de materiales absorbente


Distribución Propuesta


CASOS REALES:

Sala destinada a instalaciones deportivas (Instituto):
Estado Preoperacional Estado Postoperacional

Tratamiento
mediante panales
de INABAF+ABR
suspendidos en
techo y paredes

Hz 125 250 500 1K 2K 4K Rtmid Recomendaciones
TR preoperacional 3,6 4,8 6,2 5,7 6,9 3,4 6,3
[1,8-1,6]
TR postoperacional 3,8 2,9 1,7 1,5 1,5 1,1 1,6
Volumen de la sala 4000 m3
Uso predominante Instalaciones Deportivas/musicales

CASOS REALES:

Sala destinada a ensayos musicales:

Tratamiento mediante panales de
INABAF suspendidos al techo
[1,4-1,2]
Uso predominante Música

CASOS REALES:

Aula:

Tratamiento mediante panales de
INABAF suspendidos al techo

[0,85-0,65][
Uso predominante Aula

Acondicionamiento acústico de recintos: MEJORA del TR + difusión


cafeterías


Sala de conferencias


Evitar el ECO
Todas aquellas reflexiones que llegan a un oyente dentro de los primeros
50 ms desde la llegada del sonido directo son integradas por el oído
humano y, en consecuencia, su percepción no es diferenciada respecto al
sonido directo.
Cuando el sonido emitido es un mensaje oral, tales reflexiones contribuyen
a mejorar la inteligibilidad o comprensión del mensaje y, al mismo tiempo,
producen un aumento de sonoridad (o sensación de amplitud del sonido).
Por el contrario, la aparición en un punto de escucha de una reflexión de
nivel elevado con un retardo superior a los 50 ms es totalmente
contraproducente para la obtención de una buena inteligibilidad de la
palabra, ya que es percibida como una repetición del sonido directo
(suceso discreto). En tal caso, dicha reflexión se denomina eco. El retardo
de 50 ms equivale a una diferencia de caminos entre el sonido directo y la
reflexión de, aproximadamente, 17 m.


Evitar el ECO FLOTANTE


Acondicionamiento acústico de recintos: evitar ecos

Ojo a las paredes: evitar paralelismos - tratar de combinar materiales absorbentes


MODOS PROPIOS

Combinación de onda incidente y reflejada en un recinto da lugar a
interferencias constructivas y destructivas, dando lugar a la aparición
de ondas estacionaras o modos propios de la sala.


FRECUENCIAS PROPIAS

2
m  n
2 2
 k 
   
Li son las dimensiones del recinto.
f k ,n ,m  172,5  
L  L  L  k,m,n son números enteros: 0,1,2,...
 x  y  z


MODOS PROPIOS

•Dimensiones adecuadas

Son inevitables. Podemos reducirlos: •Difusores
Efecto : “coloración” •Materiales absorbentes específicos
Dimensiones recomendadas para disminuirlos


DIFUSORES

Formados por agrupaciones periódicas de series de rendijas
de igual anchura pero de diferentes profundidades, separadas
por divisores estrechos.


DIFUSORES

UNIDIMENSIONALES


DIFUSORES

OTROS DIFUSORES
BIDIMENSIONALES


DIFUSORES

OTROS DIFUSORES
DIFRACTALES


DIFUSORES


PROYECTO ARQUITECTÓNICO. SOFTWARE

RAYNOISE

1. MODELO



2. DATOS



3. ANÁLISIS



4. RESULTADOS


Acondicionamiento acústico de recintos: ruidos de las instalaciones


Niveles sonoros máximos recomendados


Acondicionamiento acústico de recintos: nivel máximo de instalaciones


PARÁMETROS DE EVALUACIÓN. OBJETIVOS

CURVAS NC
CONFORT ACÚSTICO
Depende de los niveles de ruido
de fondo existentes en el interior
de la sala.

El ruido de fondo se caracteriza con
la curvas NC.

Curvas de ruido de igual sonoridad
para todas las frecuencias.

La legislación marca qué curva
no debe superarse según la función de
la sala.

Acondicionamiento acústico de recintos: ruidos HVAC

PROBLEMA: el aire en los conductos viaja a una velocidad demasiado
elevada, creando turbulencias, silbidos y sobrepresiones, en los
codos, en las terminaciones y en los difusores.

Identificación: Escuchar el sonido a diferentes velocidades de los
ventiladores. Abre y cierra tramos finales, difusores, etc y escucha
los cambios de niveles de ruidos.

SOLUCIÓN: reducir la velocidad de circulación del aire, ya se
modificando la velocidad de los ventiladores, aumentando la sección
de los conductos, recolocando las rejillas y difusores, o bien
colocando silenciadores disipativos


PROBLEMA: el ruido del ventilador se
transmite a través del conducto de ventilación
(aspiración & retorno)

IDENTIFICACIÓN: compara los niveles de
ruido dentro de la sala con los que hay debajo
de los ventiladores (verifica espectros).

SOLUCIÓN: tratar de que los conductos de
ventilación sean lo más absorbente posible
mediante revestimiento absorbente (ojo a las
reducciones de sección e incrementos de
velocidad). Reestructura las conducciones a
fin de hacerles más largas y que pasen por
puntos menos críticos. Coloca silenciadores
cerca de los ventiladores. Cambia los
ventiladores por unos menos ruidosos.



PROBLEMA: Cerca de los fan coils o de las cajas de
ventilación se genera mucho ruido que se transmite por
toda la sala.

Identificación: ON / OFF el equipo. Si fuera posible
desmonta los techos y escucha el ruido.

SOLUCIÓN: desplazar el equipo a otro lado, cambiarlo
por otro, o bien insonorizar el sistema con tratamiento
de una caja con silenciadores in /out.


Acondicionamiento acústico de recintos: aislamientos entre recintos


ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DE RECINTOS

¿ por qué la acústica es tan deficiente en mi recinto ?
MÉTODO “SIMPLIFICADO” DE ANÁLISIS


¿Por qué se oye tan mal en mi recinto?
En INASEL hemos depurado un método muy sencillo para que,
prácticamente sin instrumentación acústica específica, entre usted y
nuestro equipo técnico seamos capaces de plantearla una solución
a su problema, y ajustándonos a su presupuesto seamos capaces
de plantearle una solución con el fin de que su recinto disponga de
una calidad sonora muchísimo mejor a la actual.

Mediante un programa específico de simulación acústica podremos
determinar cual es la solución que mejor se adapta a sus
necesidades, ya sean económicas, estéticas y/o funcionales.


¿Por qué se oye tan mal en mi recinto?
El gran problema de estas simulaciones reside en saber el grado de
precisión de los mismos. Este factor está principalmente
condicionado por la exactitud en la predicción del estado actual de
su recinto, puesto que tan solo con la definición de materiales,
revestimientos, mobiliarios y volúmenes, suele ser muy complicado
validar un modelo.


¿Cómo conocer el estado actual de mi recinto?

Nuestro equipo de ingenieros necesita conocer el estado actual de
su recinto, para lo cual a priori necesitaría desplazarse a sus
instalaciones, y mediante complejos y sofisticados instrumentos
analizar la realidad acústica de la que partir.

Evidentemente este procedimiento implica una inversión inicial
importante por su parte (superior a 3.000 €), a la que puede no estar
dispuesto asumir.

Partiendo con este Handicap, hemos desarrollado un método
científico por el cual sin instrumentación específica nos puede enviar
cierta información de su recinto que nos ayude a simular el estado
actual acústico del mismo sin necesidad de realizar esa inversión
inicial.


¿Qué información tengo que remitir a los ingenieros acústicos?

Pues bien, sin coste ni compromiso alguno por su parte, nos
comprometemos a justificarle la solución que mejor se le adapte a
sus necesidades mediante la realización de una simulación
acústica. Para ello usted debe de remitirnos la siguiente
información:

• fotografías de su recinto
• planos del mismo (a ser posible en formato DWG): planta +
alzado
• definición de los revestimientos
• número esperado de individuos en el recinto
• definición del uso predominante del mismo (palabra vs música)
• pistas de audio, sacadas con el ejercicio que a continuación le
comentamos


Ejercicio de audio en su recinto

Requisitos básicos:

-Mp3, Ipod, grabadora o similar:
equipos que dispongan de la
posibilidad de grabación.

-Cinta métrica

-Globos: todos del mismo material y
aproximadamente con la misma
presión

-Objeto puntiagudo



Procedimiento:
1.- Se necesitan dos personas para la realización del ensayo:
- una de ellas manejará la fuente ruidosa (globos)
- la otra el equipo de grabación (Ipod).

2.- El dispositivo de grabación debe estar como mínimo a 1.5
metros de altura, y alejado del cuerpo

3.- Se escogerán, en función del volumen de la sala, una serie de
puntos de medida que se distribuirán de forma homogénea por la
sala.

4.- En cada punto de medida (grabación) se hará explotar dos
globos en distintas posiciones a una distancia mínima de 2
metros. Este procedimiento se repetirá en los puntos de medidas
escogidos



Esquema básico de puntos de medición:

Puntos de grabación Localización explosión Personas Foco habitual Distancias


Método rápido para el Análisis del Tiempo de reverberación
ENSAYO RÁPIDO DEL TIEMPO DE REVERBERACIÓN
5.- La grabación debe empezar unos 10 segundos antes de la
explosión del globo y debe continuar unos 10 segundos después.

6.- Se descarga las grabaciones realizadas y se nos enviarán
conjuntamente al formato de medición que INASEL proporcionará
al cliente para la realización del ensayo


Método rápido para el Análisis del Tiempo de reverberación
FORMATO INASEL, ENSAYO DE TIEMPO DE REVERBERACIÓN


¿qué recibe a cambio?

De forma muy sencilla y gráfica usted recibirá una presentación con
el siguiente contenido:

-Valoración del estado acústico actual de su recinto:
- tiempos de reverberación
- claridad y brillo
- inteligibilidad
- distribución de niveles sonoros

- Cuantificación del estado deseable para acondicionar el recinto
- Propuesta de medidas correctora: simulación del estado corregido
- Descripción de la medida correctora
- Presupuesto económico de implantación de la medida correctora


Parámetros que definen la acústica de una sala

Las condiciones que definirán la calidad audicional del
recinto estarán definidas por el uso principal del mismo (a
priori se buscará la polifuncionalidad del uso, tendiendo a
un uso en donde predomine la música sobre la palabra) y
son definidas de acuerdo con criterios internacionales
establecidos en base a condiciones subjetivas traducidas
en unos parámetros objetivos que se definirán a
continuación y que serán los analizados:

• Tiempos de reverberación
• Índices de claridad y brillo
• Inteligibilidad
• distribución de los niveles sonoros


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