Modulo 04: Acústica de Espacios I
Es necesario un conocimiento de la respuesta de las salas y del por qué de esta respuesta. A pesar de todo, el desconocimiento de los fenómenos acústicos más elementales es generalizado e impide un aprovechamiento óptimo de los recursos disponibles. Asi mismo, si bien en general no se puede construir un aislamiento acústico eficaz de una manera cómoda, barata y sencilla, es importante conocer los límites de los acondicionamientos y aislamientos, y sobretodo, saber si se necesita acondicionar o aislar. En este capítulo y en los 2 siguientes se presentan unas nociones básicas relativas a la acústica de los espacios.
Origénes de los Estudios en Acústica
La acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de la ingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica.
Los primeros principios acústicos se remontan a la arquitectura Griega y Romana, se llevo a cabo en el diseño y puesta en escena del ‘Teatro Griego’, elemento urbano que nunca faltaba en las ciudades de aquel entonces. Los griegos fueron los primeros en considerar que audición y visibilidad son dos conceptos inseparables (la palabra ‘theatron”, derivada de “theaomai”, contemplar), y por ello estaban generalmente situados en depresiones del terreno y aprovechando la pendiente natural de las colinas en las que excavaban los graderíos.
Sin embargo el estudio cientifico de los procesos acústicos avanzó rápidamente durante y después de la Revolución Científica. Galileo (1564-1642) y Mersenne (1588-1648) descubrieron de forma independiente todas las leyes de la cuerda vibrante, terminando así el trabajo que Pitágoras había comenzado 2000 años antes. Galileo escribió "Las ondas son producidas por las vibraciones de un cuerpo sonoro, que se difunden por el aire, llevando al tímpano del oído un estimulo que la mente interpreta como sonido", sentando así el comienzo de la acústica fisiológica y de la psicológica. Dada la variedad de situaciones donde el sonido es de gran importancia, son muchas las áreas de interés para su estudio: voz, música, grabación y reproducción de sonido, telefonía, refuerzo acústico, audiología, acústica arquitectónica, control de ruido, acústica submarina, aplicaciones médicas, etc...
Wallace Sabine
Sabine propone lo que hoy conocemos como acústica arquitectónica moderna. En 1895, la mejora acústica de la sala Fogg Lecture Hall, incluida en el Fogg Art Museum, se consideró como tarea imposible por el personal veterano del departamento de física de Harvard. Su asignación fue bajando de categoría, hasta que aterrizó a manos de un joven profesor de física, Sabine. Aunque era considerado un popular conferencista por los estudiantes, Sabine nunca recibió su Ph.D
El trabajo de Sabine es sistemático, concienzudo, honrado, exhaustivo y con resultados simples y eficaces al mismo tiempo; pero el secreto de su éxito, creo que más que al establecimiento de la relación matemática que liga la geometría de una sala y el poder de absorción acústica con el tiempo de reverberación.
El concepto del coeficiente de absorción fue desarrollado por el Dr. Wallace Sabine. Estableció que una ventana abierta que no refleja ningún sonido actúa como un absorbente perfecto, y a esta absorción perfecta le asignó un coeficiente dimensional de absorción de valor 1 (visto de otro modo: 100 %)
REFLEXION DEL SONIDO
Cuando una onda sonora golpea una superficie plana es reflejada de manera coherente asumiendo que el tamaño de la superficie reflectiva es lo suficientemente larga con relación a la longitud de la onda que incide. Tómese en cuenta que las ondas del sonido audible tienen un amplio rango de frecuencias (de 20 Hz hasta 20000 Hz). La reflexión no actúa igual sobre las altas frecuencias que sobre las bajas. Lo que se debe a que la longitud de onda de las bajas frecuencias es muy grande (pueden alcanzar hasta 20 metros), por lo que son capaces de rodear la mayoría de obstacúlos. En acústica esta propiedad de las ondas es conocida y aprovechada. No sólo para aislar, sino también para dirigir el sonido hacia el auditorio mediante placas reflectoras.
DIFRACCION
La difracción es un fenómeno que afecta a la propagación del sonido. Hablamos de difracción cuando el sonido en lugar de seguir en la dirección normal, se dispersa en una continua dirección. La explicación la encontramos en el Principio de Huygens que establece que cualquier punto de un frente de ondas es susceptible de convertirse en un nuevo foco emisor de ondas idénticas a la que lo originó. De acuerdo con este principio, cuando la onda incide sobre una abertura o un obstáculo que impide su propagación, todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas.
La difracción es un fenómeno puramente ondulatorio; al igual que ocurre en las ondas de un estanque a las que se les opone un obstáculo, si este tiene una perforación de un tamaño mayor que la longitud de onda, estas se transmiten como si el origen de las ondas fuera la perforación. Cuando la onda sonora tropieza con una pared, dicha onda es desviada hacia la parte posterior del obstáculo.
Cuando la longitud de onda es mayor que el tamaño del obstáculo, el sonido es transmitido por difracción, en caso contrario se producen sombras detrás del obstáculo. Como sabemos la longitud de onda esta relacionada con la velocidad y la frecuencia por la ecuación:
REFRACCION
La refracción es el fenómeno debido a las variaciones del medio transmisor, o al cambio de medio, modificando la velocidad y la dirección de la onda sonora; nosotros solo veremos lo que ocurre en un medio que presenta variaciones de presión o de temperatura. El cambio de presión más interesante en la practica es el debido al viento. Generalmente la velocidad del viento es pequeña cerca de la tierra pero aumenta con la altura provocando que la onda sonora que se dirige en el mismo sentido que el viento, es desviada hacia tierra, mientras que la que se dirige en sentido contrario lo hace hacia arriba.
Cuando la temperatura del aire cambia, lo hace la velocidad del sonido, esto provoca desviaciones de la dirección de propagación. Si el aire caliente esta más cerca de la tierra y el frío esta por encima el sonido es propagado hacia arriba; esto es lo que ocurre en las horas diurnas. Por el contrario de noche se invierte la situación y el sonido se desvía hacia abajo. A la hora de sonorizar en exteriores estos hechos nos deben indicar la posición y altura adecuada del equipo de sonido.