Fenómenos Acústicos y Acústica de Salas: Una Guía Completa

Fenómenos Acústicos

Reflexión, Refracción, Difracción, Absorción

Estos fenómenos ocurren cuando una onda sonora se encuentra con una superficie de separación entre dos medios de diferente densidad.

Reflexión

Una onda se refleja cuando se encuentra con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear. Se forman rayos y ángulos incidente y reflejado. Tienen ángulos iguales. La superficie opaca a la onda incidente la refleja.

Refracción

Cuando la onda atraviesa la superficie, la velocidad cambia. Forman rayos y ángulos de incidencia y refracción. Densidad refractante mayor que la densidad incidente, la onda se separa de la normal y aumenta la velocidad de propagación.

Difracción

La onda sonora puede rodear un obstáculo o propagarse a través de una pequeña abertura. Sombra acústica: zona donde no llega el sonido. Depende de la relación entre la dimensión del obstáculo y la longitud de onda.

Absorción

Sonido incidente = Sonido reflejado + Sonido disipado + Sonido transmitido. Sonido disipado + S transmitido = absorción. Coeficiente de absorción = energía absorbida / Energía transmitida

El Efecto Doppler

Efecto de variación de la frecuencia percibida debido al movimiento relativo entre la fuente y el observador. Si se acercan aumenta la frecuencia. Se alejan disminuye la frecuencia.

Resonancia

Frecuencia natural de vibración de un cuerpo: aquella a la que el cuerpo vibra con la mínima energía, es función de su masa y elasticidad. Ejemplos: columpio.

• Vibración forzada: cuando un cuerpo vibra a otra frecuencia diferente a la suya de resonancia, necesita una fuerza de excitación.
• Resonancia: si un cuerpo recibe una fuerza de excitación a una frecuencia igual a su frecuencia natural de vibración, se produce el fenómeno de la resonancia. La amplitud puede aumentar indefinidamente. Ej.: columpio. Soldados al cruzar un puente que pueden romperlo.
• Ondas estacionarias: un caso especial de interferencia, 2 ondas de igual frecuencia y amplitud se desplazan en sentido contrario (lo que ocurre en el eco repetido en un recinto cerrado).

Eco y Reverberación

El eco se produce en el mundo real cuando emitimos un sonido y lo oímos después debido a que se ha reflejado en un obstáculo. Con un eco electrónico se puede añadir al sonido una dimensión espacial; por ejemplo, si queremos dar el efecto de tener una pared enfrente a 68 metros (ver Fig..), el camino de ida y vuelta sería de 136 metros y como el sonido recorre 340 metros cada segundo, el retardo sería de 0,4 seg. (136 dividido entre 340).

El sonido cuando se emite en una sala llega hasta el oyente no sólo en línea recta, sino siguiendo muchos caminos ( ver FIG.) a través de sus reflexiones en las paredes, techo, suelo y en otros objetos contenidos en la sala. Naturalmente, el sonido llegará antes cuanto menor sea el camino que ha recorrido, y cuanto más veces se haya reflejado menor será su intensidad ya que en cada reflexión parte de su energía se habrá absorbido por el objeto. Si en una sala se emite un sonido corto, como una palmada, se percibirá lo que se representa en la figura de abajo (“fig. esquema de la respuesta al impulso de una sala”). Después del primer pulso que corresponde al sonido directo, se oirán los primeros ecos provenientes de caminos sencillos con una o dos reflexiones; después, la densidad de ecos aumenta tanto que se confunden todos en un sonido continuo, que se extingue exponencialmente.

El tiempo de reverberación se define como el que transcurre desde que la fuente sonora se ha extinguido hasta que las reflexiones se atenúan 60 dB. Por ejemplo, es el tiempo en que se sigue oyendo el último acorde del órgano en una catedral después de acabar de tocar el intérprete; en éste tipo de grandes recintos, el tiempo de reverberación varía desde unos 2 seg. hasta 10 o más, mientras que en habitaciones pequeñas suele ser menor de 1 seg. Este tiempo aumenta con el volumen de la sala, pero también depende de lo absorbente que sean sus superficies.

Tr=0,16*V/A V: volumen (m3), A: absorción total (Fórmula de Sabine)

A= S1a1+S2a2+....

Acústica de Salas: Aislamiento, Acondicionamiento Acústico

La acústica de las salas, especialmente la aplicada a la música, es una ciencia, e incluso un arte, bastante complicada que está muy ligada al diseño arquitectónico. La electrónica ha facilitado tanto la experimentación con dicho efecto como el añadirlo artificialmente a cualquier sonido.

Combina los fenómenos vistos en este capítulo de: reflexión, refracción, difracción, absorción, resonancia, reverberación

Aislamiento

Que no haya transmisión desde o al exterior. Se consigue con paredes, techos y suelos absorbentes, aislando los elementos estructurales . Frecuencias graves necesitan más grosor de pared.

Acondicionamiento Acústico

• -Tiempo óptimo de reverberación. Importante la relación entre la intensidad de la fuente y la de la reverberación. Si hay poca reverberación, es “seca” e incómodo para el intérprete, si hay mucha reverberación habrá falta claridad.
• -Cámara anecoica: sin reflexiones.
• -Métodos informáticos para cálculo del Tr y diseño de la geometría de la sala. No son del todo exactos, hay que medirlo en la sala ya construida y corregirlo variando los materiales absorbentes.
• -Otros factores para salas adecuadas para música: Uniformidad de la reverberación en todos los sitios de la sala. nº de instrumentos adecuado: sin son pocos estaría cerca del ruido, si son  muchos es desagradable. Que no haya ecos, ni ecos pulsantes. Debe haber intimidad, es decir, menos de 20 mseg. entre el sonido directo y el primer eco.