Acústica Arquitectónica: Fundamentos y Aplicaciones en el Diseño de Espacios

Onda Sonora: Características y Propiedades

La onda sonora es una onda de presión que se propaga a una velocidad aproximada de 340 m/s en el aire. A continuación, se detallan sus características principales:

• Amplitud de onda: Se relaciona con la intensidad sonora, que representa la cantidad de energía emitida por una fuente, es decir, la potencia (W). La energía se propaga de forma esférica y, al llegar al oyente, se puede medir en W/cm². El nivel de intensidad sonora se mide en dB (decibelios).
• Longitud de onda: Se relaciona con la frecuencia, una magnitud que mide el número de ciclos por unidad de tiempo. Se mide en ciclos/seg, también conocidos como Hercios (Hz).
• Forma de onda: Se relaciona con el timbre, la cualidad del sonido que permite diferenciar sonidos del mismo tono. Depende de la forma y la naturaleza de los elementos que entran en vibración.
• Relación entre frecuencia y longitud de onda: Se expresa mediante la fórmula f = V/λ, donde λ representa la longitud de onda, V la velocidad y f la frecuencia. De esta fórmula se deduce que λ = V/f.

El oído humano percibe sonidos en el rango de 20 Hz (infrasonido, por debajo de este valor) hasta 20000 Hz (ultrasonido, por encima de este valor).

Cálculo del Tiempo de Reverberación

El tiempo de reverberación se define como la permanencia del sonido en un local después de que la fuente ha dejado de emitir. Este fenómeno es producido por la reflexión del sonido.

1. Tiempo de reverberación del local (T₆₀): Se calcula mediante la fórmula T₆₀ = 0,16 x V / A_t, donde V es el volumen del local y A_t es la absorción total. La absorción total se calcula como A_t = (ΣS_mat x a_mat) + (n° de personas x a_persona), donde S_mat es la superficie de cada material, a_mat es el coeficiente de absorción de cada material (obtenido de la tabla 4) y a_persona es el coeficiente de absorción por persona. T₆₀ representa el tiempo que tarda un sonido en descender 60 dB una vez silenciada la fuente.
2. Tiempo óptimo de reverberación (T_op): Se obtiene de la tabla 5. Representa el tiempo ideal de reverberación de acuerdo a la función y el volumen del local.
3. Absorción óptima: Se calcula como A_t = 0,16 x V / T_op.
4. Absorción faltante: Se calcula como Absorción óptima - Absorción total (en m²). Si el T₆₀ es menor al T_op, se debe quitar material absorbente del local.

Reflexiones Acústicas: Eco

El eco es la repetición de un sonido reflejado por una superficie dura. Se produce cuando el sonido reflejado llega al oyente con un retraso de 1/10 de segundo o más. Existe eco cuando la diferencia de distancia entre las vías indirectas y las vías directas es ≥ a 34 m.

Teoría de Huygens y Difracción

La teoría de Huygens establece que cada partícula de un medio elástico, al recibir la energía de una onda de presión, se comporta como una nueva fuente emisora de ondas. A partir de esta teoría, se puede demostrar el efecto de difracción, que ocurre cuando las ondas se desvían al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija.

Cálculo de Aislamiento Acústico en Divisorios Homogéneos

1. Determinar el peso superficial (peso por unidad de superficie) utilizando la fórmula P_s = p_e x e, donde p_e es el peso específico y e es el espesor.
2. Determinar el valor de aislación acústica mediante la ley de masa, que establece que 1 kg/m² aísla 15 dB y por cada duplicación de la masa se suman 4 dB más de aislación. Por ejemplo: 1 kg/m² aísla 15 dB; 2 kg/m² aíslan 19 dB.

Diagrama de Fletcher y Munson

El diagrama de Fletcher y Munson relaciona los fenómenos físicos del sonido con las percepciones humanas, permitiendo identificar los rangos de interés para la acústica en la arquitectura.

Cálculo del Valor de Aislamiento Medio

1. Determinar el valor de aislamiento de cada componente.
2. Determinar la superficie de cada componente.
3. Determinar la diferencia entre los valores de aislamiento de los componentes (R₂ - R₁).
4. Determinar la relación de superficies S_t/S.
5. Con los puntos 3 y 4, entrar en la tabla correspondiente y determinar el valor asociado a esas referencias.
6. Al valor de aislamiento mayor, restar el valor obtenido en el gráfico. El resultado es una aproximación al aislamiento medio.

Cálculo de Aislamiento del Ruido

1. Determinar el nivel de ruido, utilizando la tabla 1 (nivel que llega al divisorio).
2. Determinar el nivel de tolerancia (nivel para el oyente) como Nivel de ruido - Margen de tolerancia (10 dB).
3. Determinar la aislación necesaria como Nivel de ruido - Nivel de tolerancia.
4. Determinar el valor de aislación del divisorio propuesto:
   • Homogéneo:
     1. Determinar el peso superficial P_s = p_e x e.
     2. Determinar el valor de aislación mediante la ley de masa.
   • Heterogéneo sin cámara de aire:
     1. Determinar el P_s de cada componente.
     2. Determinar el P_st = P_s1 + P_s2.
     3. Calcular el valor por ley de masa de P_st.
     4. Agregar el valor correspondiente por material heterogéneo (según gráfico) I = P_st/P_s (tabla 2B).
     5. Aislamiento total = Valor por ley de masa + Valor por material heterogéneo.
   • Heterogéneo con cámara de aire: Similar al anterior, pero se añade el valor correspondiente a la cámara de aire. Aislamiento total = Valor por ley de masa + Valor por material heterogéneo + Valor por cámara de aire.

Resonancia

La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un sistema es excitado por ondas de cierta frecuencia, a las cuales responde de manera más intensa que a otras.

Acústica y Sonido: Definiciones

La acústica es la rama de la física que estudia la producción, transmisión, recepción, audición y control de los sonidos. El sonido es la sensación producida en el oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitido a través de un medio elástico como el aire. La acústica arquitectónica se enfoca en el control acústico en locales y edificios, abarcando tanto el acondicionamiento acústico (mejorar la calidad del sonido que se desea escuchar) como el aislamiento acústico (evitar o reducir los sonidos no deseados, considerados como ruidos).