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REVERBERACIÓN ACÚSTICA
Como hemos mencionado, la Reverberación es el fenómeno acústico de reflexión que se produce en un espacio cuando un frente de onda sonora o campo directo incide contra las paredes, suelo y techo del mismo. El conjunto de dichas reflexiones constituye lo que se denomina campo reverberante.
El parámetro que permite cuantificar el grado de reverberación de una sala es el llamado Tiempo de Reverberación (TR), siendo el periodo de tiempo en segundos que transcurre desde que se desactiva la fuente excitadora del campo directo hasta que el nivel de presión sonora ha descendido 60 dB respecto de su valor inicial.
En otras palabras La reverberación es un fenómeno acústico producido por la
reflexión de las ondas sonoras sobre los paramentos (paredes, suelo y techo) de un espacio arquitectónico interior, básicamente consiste en que el sonido permanece perceptible tiempo después de que la fuente original ha dejado de emitirlo.
La determinación teórica del TR permite relacionar dicho indicador con los parámetros dimensionales y de absorción de cualquier recinto. La expresión más conocida y utilizada es la fórmula de Sabine. Cuando percibimos un sonido, lo hacemos siempre a través de dos vías: el sonido directo y el sonido que se ha reflejado en algún elemento, como las paredes o mobiliario del recinto.
Si el sonido reflejado es inteligible por el ser humano como un segundo sonido se denomina
eco, pero cuando debido a la forma de la reflexión o al fenómeno de
persistencia acústica es percibido como una adición que modifica el sonido original se denomina reverberación.
La reverberación, al modificar los sonidos originales, es un parámetro que cuantifica notablemente la
acústica de un recinto. Para valorar su intervención en la acústica de una sala se utiliza el «
tiempo de reverberación». El efecto de la reverberación es más notable en salas grandes y poco absorbentes y menos notable en salas pequeñas y muy absorbentes.
Además del tiempo total, una reverberación se caracteriza por el tiempo de la primera reflexión, que corresponde a lo que tarda el sonido en llegar al oyente después de reflejarse en la pared más cercana. El tiempo de la primera reflexión caracteriza el tamaño aparente de la sala, desde el punto de vista acústico.
El llamado “color de la reverberación” es un factor importante de la calidad del sonido de una sala. Las diferencias de color o timbre se deben a los distintos factores de absorción de los materiales de recubrimiento de las paredes, techo y suelo, para distintas frecuencias. Las reverberaciones “claras” o “brillantes” se producen en salas recubiertas de materiales que reflejan mejor la región aguda del espectro de frecuencias. Si el sonido reflejado por estas superficies es rico en sonidos de la parte baja del espectro, la reverberación es “opaca” u “oscura”. En ambos casos, si el efecto es muy pronunciado, la inteligibilidad de la palabra hablada se ve perjudicada, pues la comprensión del habla depende de las frecuencias medias.
El único tipo de sala que no altera el espectro de los sonidos que se escuchan en su interior es la
sala anecoica, que no presenta ningún tipo de reverberación porque todas las superficies que la delimitan son completamente absorbentes. Aunque el empleo de una sala anecoica es la única forma de percibir un cierto material sonoro reproducido dentro de ella sin ninguna coloración ni reverberación añadida, no son adecuadas para la mayoría de las situaciones. Los oradores, cantantes y actores de teatro necesitan una cierta reverberación para escucharse a sí mismos (en ausencia de algún tipo de monitor). El tiempo de la primera reflexión no debe ser excesivo, especialmente en grupos grandes como orquestas o coros, para mantener la sincronía de extremo a extremo del conjunto. Los solistas prefieren tiempos de reverberación largos, pues ello favorece la sensación de que su emisión se hace de forma eficiente y sin esfuerzo, pero si el tipo de música es rápido, el tiempo de reverberación debe ser relativamente corto para evitar la confusión sonora entre notas y acordes sucesivos. Así pues, existe un compromiso entre la versatilidad de una sala, o adecuación a distintos usos, y el tiempo de reverberación que presenta en función de su tamaño, forma y tipo de materiales de recubrimiento.
Las salas “afinables” son aquellas que permiten modificar el tiempo de reverberación. Las técnicas para conseguir que una sala se pueda afinar consisten en el uso de “nubes” o paneles colgantes que puedan orientarse en distintas posiciones, cortinas absorbentes que se puedan recoger y dejar al descubierto una pared reflectante situada detrás, y paneles con un recubrimiento distinto en cada cara, absorbente y reflectante, se les puede dar la vuelta para mostrar una sola de las caras.
Resonancia y reverberación
Estos dos términos, a veces, son utilizados de manera errónea. Son términos que explican fenómenos diferentes, pero en general tienden a confundirse. Pasa un poco como con los términos aislamiento y absorción.
El término resonancia se refiere a la capacidad de vibrar que tiene un objeto. Es la manera en la que la onda, audible o no, hace que las cosas vibren en mayor proporción de lo normal. Todos los cuerpos o materias físicas tienen lo que se le denomina la “frecuencia de resonancia“: una pared, un edifico, una copa, el cuerpo humano y sus órganos, un bolígrafo, un puente, etc.
El ejemplo más conocido de resonancia es el de romper una copa con la voz. Un cantante puede hacer coincidir una nota musical con la frecuencia de resonancia del cristal. Esta depende del grueso del cristal, pero una vez la ejecuta, sólo es cuestión de tiempo para que la copa se rompa.
Otro ejemplo clásico de resonancia, y que se explica en las escuelas, es el que habla del ejército de Napoleón al cruzar un puente. Toda la tropa lo cruzaba al mismo paso y hacían coincidir el ritmo de los pasos con la frecuencia de resonancia del puente. A cada paso ejercían presión al puente y provocaban un movimiento, cada vez con más desplazamiento. El puente no oponía ninguna resistencia a esta presión, dado que coincidía con la frecuencia de resonancia y a cada paso la energía se multiplicaba y había más movimiento hasta que el puente cedió y se derrumbó. Algo parecido pasaría si estuviéramos dando impulso todo el tiempo a un columpio, ya que llegaría un momento que daría la vuelta.
La
reverberación, la escuchamos muy bien en espacios grandes como las iglesias, donde las paredes de piedra no absorben el sonido y toda la energía sonora está unos segundos viajando en su interior hasta disiparse. En recintos más grandes, como pabellones o piscinas cubiertas, incluso podemos llegar a tener eco. El sonido que emitimos nos es devuelto por una pared situada a una distancia superior a 17 metros.
La reverberación es un fenómeno derivado de la reflexión del sonido. Consistente en una ligera prolongación del sonido una vez que se ha extinguido el original, debido a las ondas reflejadas. Estas ondas reflejadas sufrirán un retardo no superior a 1/10 de segundo o de 34 metros, que es el valor de la persistencia acústica. Cuando el retardo es mayor ya no hablamos de reverberación, sino de eco. En un recinto pequeño la reverberación puede resultar inapreciable, pero cuanto mayor es el recinto, mejor percibe el oído este retardo o ligera prolongación del sonido. Para determinar cómo es la reverberación en un determinado recinto se utiliza una serie de parámetros físicos, uno de ellos es conocido como tiempo de reverberación.
El físico Wallace Clement Sabine desarrolló una fórmula para calcular el tiempo de reverberación (TR) de un recinto en el que el material absorbente está distribuido de forma uniforme. Consiste en relacionar el volumen de la sala (V) y la absorción total (A) con el tiempo que tarda el sonido en disminuir 60 dB en intensidad, a partir de que se apaga la fuente sonora.
Hay que tener en cuenta que la fórmula de Sabine no es la única, ni es absolutamente fiable. Es una fórmula simple y para salas de tipo “vivas”, es decir, de salas con gran reverberación y coeficientes de absorción parecidos entre todos los materiales. Cuando los consultores acústicos encargados del acondicionamiento acústico la usan, lo hacen sólo a modo de orientación. Existen las formulaciones de Eyring y Norris, Millington y Sette, Fitzroy y muchas más investigadores que han realizado fórmulas más exactas a la de Sabine.
El tiempo de reverberación es uno de los principales parámetros indicadores de la calidad acústica de una sala. Su valor depende de numerosos factores: el coeficiente de absorción de los materiales de la sala, el volumen, superficie, y el dimensionado de ésta entre otros. En la actualidad la fórmula más precisa de cálculo del TR60 es la descubierta por el físico catalán Higini Arau. Hasta la fórmula Arau-Puchades se habían utilizado las premisas de: o Distribución uniforme y difusa de la energía sonora en todos los puntos del recinto o Igual probabilidad de propagación del sonido en todas las direcciones o Absorción continua y constante de la absorción sonora en todos los puntos e instantes del recinto La fórmula Arau-Puchades es capaz de calcularlo considerando que exista una distribución asimétrica de la absorción en una sala.
El Documento Básico HR «DB-HR Protección frente al ruido» del Código Técnico de la Edificación establece, en su apartado 2.2, unos valores límite para el TR:
1) En conjunto los elementos constructivos, acabados superficiales y revestimientos que delimitan un aula o una sala de conferencias, un comedor y un restaurante, tendrán la absorción acústica suficiente de tal manera que:
- a) El tiempo de reverberación en aulas y salas de conferencias vacías (sin ocupación y sin mobiliario), cuyo volumen sea menor que 350 m3, no será mayor que 0,7 s.
- b) El tiempo de reverberación en aulas y en salas de conferencias vacías, pero incluyendo el total de las butacas, cuyo volumen sea menor que 350 m3, no será mayor que 0,5 s.
- c) El tiempo de reverberación en restaurantes y comedores vacíos no será mayor que 0,9 s.
2)Para limitar el ruido reverberante en las zonas comunes los elementos constructivos, los acabados superficiales y los revestimientos que delimitan una zona común de un edificio de uso residencial o docente colindante con recintos habitables con los que comparten puertas, tendrán la absorción acústica suficiente de tal manera que el área de absorción acústica equivalente, A, sea al menos 0,2 m2 por cada metro cúbico del volumen del recinto.
Otros fenómenos físicos que afectan a la propagación del sonido
Absorción acústica. Cuando una onda sonora alcanza una superficie, una parte de su energía se refleja, pero un porcentaje de ésta es absorbida por el nuevo medio.
Reflexión acústica. Una onda cuando topa con un obstáculo que no puede traspasar se refleja (vuelve al medio del cual proviene).
Transmisión acústica. En muchos obstáculos planos (los paredes de los edificios) una parte de la energía se transmite al otro lado del obstáculo. La suma de la energía reflejada, absorbida y transmitida es igual a la energía sonora incidente (original).
Difusión acústica. Si la superficie donde se produce la reflexión presenta alguna rugosidad, la onda reflejada no solo sigue una dirección sino que se descompone en múltiples ondas.
Refracción acústica. Es la desviación que sufren las ondas en la dirección de su propagación, cuando el sonido pasa de un medio a otro diferente. La refracción se debe a que al cambiar de medio, cambia la velocidad de propagación del sonido.
Difracción acústica. Se llama difracción al fenómeno que ocurre cuando una onda acústica se encuentran un obstáculo de dimensiones menores a su longitud de onda (λ), esta es capaz de rodearlo atravesándolo. Otra forma de difracción es la capacidad de las ondas de pasar por orificios cambiando su divergencia a esférica con foco en el centro de éstos.
Definición de Ruido y Sonido.
El sonido es un fenómeno vibratorio que, a partir de una perturbación inicial del medio elástico donde se produce, se propaga en ese medio, bajo la forma de una variación periódica de presión sobre la presión atmosférica, y que puede ser percibido por el oído.
En un entorno laboral, los sonidos proceden de distintas fuentes emisoras, por tanto los sonidos no van a ser puros y tampoco van a seguir una armonía. Este sonido se va denomina
ruido.
Se puede considerar que el ruido es un sonido molesto e indeseado. Esta definición tiene una componente de apreciación subjetiva por parte del oyente respecto a un fenómeno físicamente cuantificable.
Simplificando, se podría decir que el sonido es una vibración que el oído humano puede percibir. Si esta percepción tiene connotaciones negativas, el sonido se convierte en ruido.
Un mismo sonido puede ser considerado como agradable o desagradable por diferentes personas o incluso por una misma persona en diferentes momentos o situaciones, en función de diversos factores que se verán a lo largo del presente documento.
El ruido es un contaminante que se produce con facilidad. Necesita muy poca energía para ser emitido.
Es complejo de medir y cuantificar.
No deja residuos, no tiene efecto acumulativo en el medio, pero sí en el hombre.
Su radio de acción es mucho menor que otros contaminantes: se encuentra localizado.
Solo se percibe por un solo sentido: el oído, lo cual hace subestimar su efecto.
Las principales propiedades que caracterizan al sonido son:
Presión acústica (volumen o intensidad), es la variación de presión, en relación con la presión atmosférica, que se produce cuando una onda sonora se propaga en un medio elástico como el aire. Es un parámetro muy útil por ser fácil de medir. Esta relacionada con la amplitud de onda (ver figura 1). Se puede clasificar los sonidos en fuertes y débiles en función de la presión acústica.
Características de una onda
Para que las variaciones de la presión sean audibles, deben estar comprendidas en el rango de 20 10-6 Pa2 y 200 Pa o lo que es lo mismo, entre 20 y 200.000.000 Pa, lo que obligaría a utilizar para su cuantificación una escala de 10 millones de unidades, que resulta muy poco operativo.
Para solventar este problema se convierte esta escala en otra logarítmica, mediante una fórmula matemática, introduciendo el concepto de nivel de presión acústica, que se mide en decibelios (dB); así, se transforma la escala inicial de 20 millones de unidades en otra de 140 unidades en la que el umbral de detección (20 Pa) se hace corresponder a 0 dB y la máxima presión audible (200.000.000 Pa) corresponde a 140 dB, que a su vez es el umbral del dolor.
Todo esto implica que pequeñas diferencias en dB suponen en realidad un incremento importante de energía. El manejo de una escala logarítmica se debe realizar teniendo en cuenta que dos presiones acústicas de igual valor sumadas, van a resultar un nivel sonoro 3 dB superior a una de ellas. (65dB+ 65dB = 68 dB).
Frecuencia (tono) es el número de variaciones de presión en un segundo, o bien el número de oscilaciones completas en una unidad de tiempo (es por tanto la inversa de la longitud de onda). Su unidad de medida es el Hercio (Hz), que equivale a ciclos/segundo.
Así como la presión o intensidad acústica determina el volumen de un sonido, la frecuencia determina el tono: bajas frecuencias, tonos graves; altas frecuencias, tonos agudos.
El oído humano sólo es capaz de percibir sonidos cuyas frecuencias se sitúen entre 20 y 20.000 Hz y va a ser más perceptivo a unas frecuencias que a otras.
La sensación sonora.
Como se ha comentado, el oído humano discrimina la frecuencia de la onda sonora (entre 20 y 20.000 Hz) y el nivel de presión acústica. Esta discriminación no es lineal, es decir, el oído no se comporta igual frente a un aumento de presión sonora en las distintas frecuencias, sino que atenúa la sensación en las frecuencias de 20 a 1000 Hz (graves), amplifica entre 1000 y 5000 (agudas) y vuelve a atenuar a partir de 5.000 (muy agudas). Es decir, para una misma sensación sonora, se necesita más presión acústica a frecuencias bajas (< 1000) y altas (> 5000). Por ello, se ha de medir el ruido utilizando un dispositivo en la cadena de medición que permita determinar los niveles de presión acústica de forma similar a como los percibe el oído humano, es decir, se debe aplicar determinados “filtros de corrección” o que es lo mismo “escalas de ponderación”. En la figura 3 se representa diferentes escalas de ponderación, siendo la escala A la empleada principalmente para evaluar el ruido en los lugares de trabajo, por ser el que más se asemeja al comportamiento del oído humano:
Los Tipos de Ruido.
Atendiendo a la forma de presentación temporal, el ruido se clasifica en:
Continuo: Si su nivel es prácticamente constante a lo largo del tiempo. (Por ejemplo, el generado por un ventilador).
Intermitente: Si el nivel sonoro varía de forma escalonada y bien definido. (Por ejemplo, el ruido procedente de una sierra de cinta).
Variable: Si su nivel sonoro varía de forma continua en el tiempo, pero sin ningún patrón definido. (Por ejemplo, el ruido que se genera en talleres mecánicos).
De impacto o de impulso: El nivel sonoro presenta picos de alta intensidad y muy corta duración. (Por ejemplo, el ruido producido en el momento de corte con una prensa)
Los Criterios de Medición del ruido.
A la hora de realizar una medición del ruido, se pueden emplear diferentes instrumentos:
El sonómetro mide de forma directa el nivel de presión sonora de un ruido, ya sea instantáneo (sonómetro convencional) o promediado en el tiempo (sonómetro integrador). Presenta la lectura en decibelios (dB). El sonómetro convencional sirve para medir ruido estable, mide el Nivel de Presión Acústica Ponderado A3 (LpA), mientras que el sonómetro integrador sirve para todo tipo de ruido en puestos fijos y mide el Nivel de Presión Acústica Equivalente Ponderado A4 (LAeq,T)
El dosímetro es un monitor de exposición que utiliza un micrófono y una serie de circuitos medidores de presión sonora. La dosis acumulada en el tiempo se refleja en un monitor que permite conocer el % de dosis de ruido recibido, ya sea durante toda la jornada laboral o a lo largo de un determinado número de ciclos de trabajo. Sirve para todo tipo de ruidos en puestos fijos y móviles.
Se debe tener en cuenta que, de acuerdo con la legislación, tanto los sonómetros como los sonómetros-integradores, los calibradores acústicos y los dosímetros, deben someterse al control metrológico según la ORDEN ITC/2845/2007, de 25 de septiembre, que establece que los nuevos sonómetros y sonómetros integradores- promediadores deben cumplir los requisitos establecidos en la norma UNE-EN 61672:2005, los calibradores acústicos los de la norma UNE-EN 60942:2005 y los dosímetros los de la norma UNE-EN 61252:1998 (y su modificación UNE-EN 61252/A1:2003). Todos los equipos sometidos a dicha orden deben pasar una verificación anual.
Para realizar mediciones desde un punto de vista ergonómico adquiere una importancia especial el analizador de frecuencias. Es una función que permite a los sonómetros- promediadores y dosímetros descomponer el ruido en sus diferentes frecuencias (por ejemplo en bandas de octava5). Es interesante porque los efectos del ruido (auditivos y extra-auditivos) sobre el ser humano no solo dependen de la presión, sino también de la frecuencia.
fuente:https://www.absorcionacustica.com/10-conceptos-clave-sobre-acustica/
