ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO
Como se puede comprobar en los otros apartados, un recinto es un elemento que juega un papel importante en el campo sonoro que una fuente crea en su interior, influyendo sobre la señal básica que se propaga a través de él:
1-
Acompañando a la señal
básica con unas reflexiones que pueden tomar la forma de eco, alterando su
estructura en el tiempo.
2-
Alterando su color de tono
al introducir cambios en su espectro de frecuencia.
3-
Incrementando su nivel,
mediante la energía de las reflexiones.
4-
Creando diferentes
condiciones de recepción en los diferentes puntos del recinto.
Los cambios que un campo sonoro experimenta, si la fuente sonora está situada en un espacio abierto o si se encuentra en el interior de un recinto, pueden ser tanto útiles como perjudiciales, desde el punto de vista de la percepción auditiva.
La prolongación que acompaña
a cada impulso de una señal sonora irregular (palabra, música...) puede ser
útil siempre que su duración sea la correcta, escuchándose la palabra con más
claridad y la música con más animación. Si la prolongación es grande, la
palabra es inteligible y la música pierde musicalidad, por lo que la audición
se empeora al tener una calidad inferior.
El énfasis de unas
frecuencias frente a otras produce un cambio en el timbre de la señal originada
por la fuente sonora.
Por todo lo expuesto
anteriormente, se deduce que es necesario un cuidadoso estudio del campo sonoro
creado en un recinto por fuentes sonoras, con el fin de determinar bajo qué
condiciones ciertos cambios producidos por un recinto en la señal básica son útiles o perjudiciales, así como determinar qué
factores tienen la influencia sobre la calidad de la palabra y de la música.
Cuando se conecta una fuente
sonora en un recinto, como consecuencia de las reflexiones, existe un
crecimiento gradual de la energía; posteriormente el aumento de energía cesa
después de cierto tiempo, alcanzando la energía en el recinto un valor
constante.
Si una vez alcanzado este
valor, la fuente sonora deja de emitir, el sonido que recibe el observador no
desaparece inmediatamente. Un corto tiempo después de que la fuente ha dejado
de emitir desaparece la onda directa y el observador recibe la energía de la
primera onda reflejada, después de la segunda, la tercera... y así sucesivamente,
siendo la energía de estas ondas cada vez más pequeña. Después de un cierto
intervalo de tiempo la energía de las ondas que llegan al observador ha
disminuido tanto que el oído no puede percibirlas y el sonido desaparece.
Si se elige para representar
gráficamente esta variación una escala logarítmica, se observa que el proceso
de crecimiento es relativamente rápido, mientras que el proceso de descenso es
más lento, representando además este gráfico la forma real de escucha del
sonido, puesto que el oído no reacciona a la intensidad de la perturbación,
sino a un valor próximo al logaritmo de esta intensidad como se aprecia en el
gráfico anterior.
El proceso de persistencia y
disminución de la energía en un recinto, una vez desconectada la fuente sonora,
recibe el nombre de recibe el nombre de reverberación, y el tiempo que la señal necesita
para reducirse hasta el umbral de audición se conoce como tiempo de reverberación.
El tiempo de reverberación
es el principal criterio para evaluar el comportamiento acústico de un recinto,
aunque no es el único. En función del empleo que tenga un local deberá ser el
valor de su tiempo de reverberación, así como su variación en función de la
frecuencia.
EJEMPLO DE ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO
PROCESO DE DISEÑO ACÚSTICO PARA RECINTOS PARA
EXPERIMENTACIÓN EN EL LABORATORIO DE SONIDO.
La necesidad de
realizar medidas del campo sonoro en recintos cerrados, con el fin de comprobar
experimentalmente las diferentes teorías que explican la configuración del
campo sonoro en estos recintos, nos ha llevado a diseñar y construir unos
recintos particulares.
Las
medidas que deseamos realizar y que por lo tanto van a condicionar el diseño de
los recintos son las siguientes:
- Tiempo de reverberación de un recinto.
-
Recintos acoplados acústicamente. (Tiempo de
reverberación).
A
partir de estas necesidades vemos que es preciso construir dos recintos, que
tengan comunicación acústica directa entre ellos, es decir dos recintos
adyacentes. Antes de pasar al diseño vemos con dificultades tanto de tipo
económico como de tamaño, que tiene que hacerlos de albañilería, ya que el
espacio dentro del laboratorio de Sonido del que disponemos para la ubicación
de los recintos es pequeño. Debido a esto nos decidimos por la construcción de
los recintos en madera, debido a su bajo coste, así como por la facilidad de
trabajo de este material.
El
cálculo de las dimensiones de los recintos se efectúa mediante el siguiente
proceso: Las dimensiones de los dos recintos nos vienen determinadas por el
espacio disponible en el laboratorio (tanto el área del suelo como la altura
del techo), así como por su frecuencia de corte y tiempo de reverberación. La
forma que adoptamos es la de paralepípedo rectangular por facilidad de
construcción y sencillez de verificación de las diferentes teorías que explican
la acústica de recintos.
De
acuerdo con la ecuación de la frecuencia de corte de un recinto (teoría
ondulatoria),
Esta fórmula está desarrollada aquí.
La información adicional a esta última ecuación está aquí.
A partir de
esas dos ecuaciones hacemos un programa
de ordenador que nos dé las distintas frecuencias mínimas y tiempos de
reverberación para diferentes valores de Lx, Ly, Lz. Una vez obtenidos los
diferentes valores seleccionamos las dimensiones que mejor se adaptan a las
condiciones expuestas anteriormente. Las dimensiones elegidas son Lx = 143 cm,
Ly = 96 cm y Lz=169 cm para los dos recintos. Asimismo consideramos conveniente que
ambos recintos sean iguales para así poder comprobar el comportamiento acústico
de dos recintos idénticos pero con distinto tratamiento acústico.
A
partir de las dimensiones obtenidas, así como por economía, elegimos madera
pretensada de 29 mm. para construir los recintos.
Seguidamente
exponemos los resultados experimentales obtenidos en cada una de las medidas
realizadas:
1-
Tiempo de reverberación.
En
primer lugar medimos el tiempo de reverberación de uno cualquiera de los
recintos sin tratar (Norma ISO 3382), obteniendo los siguientes valores
extremos: Tmax= 1.28 seg. a 250 Hz y.Tmin=0.36 seg a
3.150 Hz.
En segundo lugar
tratamos acústicamente uno de los recintos, para lo que determinamos sus áreas
de reflexión de primer orden (teoría geométrica), en las que se colocó un buen
material absorbente (fibra de vidrio 1000 = 0.46), obteniendo los siguientes
valores:
Tmax =
0.30 seg. a 630 Hz y Tmin = 0.16 seg, a 4000 Hz.
El otro
recinto se rediseña con el fin de construir un recinto reverberante. Basándonos
en las teoría geométrica y ondulatoria, con el fin de crear un elevado número
de modos propios y un campo sonoro lo más difuso posible, modificamos la forma
y dimensiones del recinto, construyendo una estructura en su interior, la cual
sostiene las diferentes superficies, cuya forma y dimensiones aparecen en la
siguiente figura y que construimos con paneles de Tablex de 4
mm. de espesor.
Los valores obtenidos para el tiempo de re
verberación
son los siguientes:
-
Tmax = 0.52 seg. a 3.150 Hz
-
Tmin = 0,32 seg. a 315 Hz.
De
todos los resultados experimentales obtenidos sacamos las siguientes
conclusiones:
a.- Al tratar acústicamente el recinto, su tiempo
de reverberación disminuye.
b.- Al construir la estructura que crea un campo
sonoro difuso, se obtiene un tiempo de reverberación superior al del recinto
tratado acústicamente, aunque inferior al del recinto sin tratar. Vemos por
tanto quo el recinto llamado reverberante posee un tiempo menor quo el
recomendado para este tipo de recintos.
2.- Modos propios
Con el
fin de comprobar el grado de difusión en el recinto sin tratar y en el recinto
llamado reverberante obtenemos, experimentalmente la representación gráfica de
sus modos propios, pudiendo observarse cómo el número de modo
propios del recinto denominado reverberante es superior al del recinto
primitivo.
3º) Para ver el
comportamiento de recintos acoplados acústicamente, en la superficie de
separación entre los dos recintos, hacemos una abertura de 40 x 40 cm. Rodeando
a la cual colocamos un bastidor que permite fijar placas con las cuales se
puede variar el tamaño de la abertura de 40 x 40, 20 x 20 y 12 x 12 cm. los
resultados obtenidos a diferentes frecuencias son:
|
Frec |
T (seg) |
T (seg) 40x40 |
T (seg) 20x20 |
T (seg) 12x12 |
|
250 |
1,00 |
0,88 |
1,14 |
1,34 |
|
315 |
1,00 |
1,43 |
0,88 |
0,92 |
|
400 |
1,13 |
1,40 |
1,02 |
1,60 |
|
500 |
1,17 |
1,22 |
1,10 |
1,42 |
|
630 |
1,00 |
0,74 |
0,78 |
1,02 |
|
800 |
1,13 |
0,70 |
0,82 |
0,84 |
|
1000 |
1,07 |
0,66 |
0,50 |
0,58 |
|
1250 |
1,07 |
0,54 |
0,52 |
0,53 |
|
1600 |
1,03 |
0,44 |
0,46 |
0,52 |
|
2000 |
0,97 |
0,48 |
0,50 |
0,48 |
|
2500 |
1,07 |
0,43 |
0,46 |
0,50 |
|
3150 |
1,02 |
0,42 |
0,42 |
0,42 |
|
4000 |
1,00 |
0,44 |
0,50 |
0,46 |
De la
observación de la tabla anterior se deduce que el tiempo de reverberación se ha
incrementado respecto al que tenían cada uno de ellos, manteniendo su
comportamiento uniforme al aumentar la frecuencia. Cuando se conecta le recinto
primitivo y el recinto reverberante con la abertura de 40 x 40, el efecto
obtenido es análogo al anterior (T de la tabla), aunque la uniformidad en la
variación del tiempo de reverberación con la frecuencia es mayor. Esta
uniformidad se pierde a medida que el área de la abertura he reduce.
En
cuanto a los gráficos obtenidos para la medida del tiempo de reverberación con
las distintas aberturas, hemos observado que la curva de caída de nivel sonoro
donde con más claridad se aprecia, el cambio de pendiente, cuando tenemos la
abertura de 40 x 40 cm, es en la banda centrada en 630 Hz, mientras que con la
abertura de 20 x 20 cm. este fenómeno se presenta en la banda centrada en 315
Hz.
De
acuerdo con todo lo expuesto, desde el punto de vista pedagógico, hemos
obtenido fenómenos cuya presencia y estudio deseábamos realizar.