Diccionario sobre Reverberación Acustica

Aquí te hemos traido un diccionario de términos utilizados en la medición y absorción de ruidos en espacios cerrados

La propagación del sonido en un recinto cerrado

El sonido es una onda mecánica que se define como la propagación de una perturbación en el aire.

La velocidad del sonido se estima en 345 m/s o 1.242 km/h a 23ªC, con una variación de 0,17% por grado centígrado. La ciencia que se encarga de su estudio es la acústica, la cual es relativamente nueva desde el punto de vista científico. En 1887 el físico ingles Lord Rayleigh escribió los fundamentos teóricos de la acústica y a finales del siglo 18 Wallace Clement Sabine realizó aplicaciones importantes de la acústica en la arquitectura.

La acústica arquitectónica estudia las propiedades del comportamiento del sonido para su propagación adecuada en el interior de un recinto. Dicho comportamiento es variable en función de fenómenos físicos como reflexiones tempranas, reverberación, eco, y resonancia.

La energía radiada por una fuente sonora en un recinto cerrado llega a un oyente ubicado en un punto cualquiera del mismo de dos formas diferentes: una parte de la energía llega de forma directa (sonido directo), es decir, como si fuente y receptor estuviesen en el espacio libre, mientras que la otra parte lo hace de forma indirecta (sonido reflejado), al ir asociada a las sucesivas reflexiones que sufre la onda sonora cuando incide sobre las diferentes superficies del recinto.

En un punto cualquiera del recinto, la energía correspondiente al sonido directo depende exclusivamente de la distancia a la fuente sonora, mientras que la energía asociada a cada reflexión depende del camino recorrido por el rayo sonoro, así como del grado de absorción acústica de los materiales utilizados como revestimientos de las superficies. Lógicamente, cuanto mayor sea la distancia recorrida y más absorbentes sean los materiales empleados, menor será la energía asociada tanto al sonido directo como a las sucesivas reflexiones.

Los Ecos son percepción subjetiva de primeras reflexiones del sonido.Todas aquellas reflexiones que llegan a un oyente dentro de los primeros 50 milisegundos (ms) desde la llegada del sonido directo son integradas por el oído humano y, en consecuencia, su percepción no es diferenciada respecto al sonido directo.

Cuando el sonido emitido es un mensaje oral, tales reflexiones contribuyen a mejorar la inteligibilidad o comprensión del mensaje y, al mismo tiempo, producen un aumento de sonoridad (o sensación de amplitud del sonido).

Por el contrario, la aparición en un punto de escucha de una reflexión de nivel elevado con un retardo superior a los 50 ms es totalmente contraproducente para la obtención de una buena inteligibilidad de la palabra, ya que es percibida como una repetición del sonido directo (suceso discreto). En tal caso, dicha reflexión se denomina eco. El retardo de 50 ms equivale a una diferencia de caminos entre el sonido directo y la reflexión de17 metros, aproximadamente.

El Eco flotante  “flutter echo” consiste en una repetición múltiple, en un breve intervalo de tiempo, de un sonido generado por una fuente sonora, y aparece cuando ésta se sitúa entre dos superficies paralelas, lisas y muy reflectantes.

La combinación de ondas incidentes y reflejadas en una sala da lugar a interferencias constructivas y destructivas o, lo que es lo mismo, a la aparición de las denominadas ondas estacionarias o modos propios de la sala. Cada modo propio va asociado a una frecuencia, igualmente denominada propia, y está caracterizado por un nivel de presión sonora SPL que varía en función del punto considerado.

Campo directo y campo reverberante. Nivel total de presión sonora

La energía sonora total presente en cualquier punto de una sala se obtiene como suma de una energía de valor variable y otra de valor constante.

La energía de valor variable corresponde al sonido directo, y disminuye a medida que el receptor se aleja de la fuente, mientras que la energía de valor constante va asociada al sonido indirecto o reflejado. El hecho de que dicha energía no dependa del punto en consideración proviene de aplicar la teoría estadística a todo el sonido reflejado y, en consecuencia, de tratar por igual todas las reflexiones, sean primeras o tardías (cola reverberante).

Habitualmente no se trabaja en términos de energía, sino de nivel de presión sonora SPL, lo cual es totalmente equivalente. Ello se debe a que, en la práctica, el nivel SPL es fácilmente medible.

Por lo tanto, según lo que se acaba de exponer, la presión sonora total en un punto cualquiera de un recinto se obtiene a partir de la contribución de las presiones del sonido directo (disminuye con la distancia a la fuente) y del sonido reflejado (se mantiene constante).

La zona donde predomina el sonido directo se denomina zona de campo directo. A dicha zona pertenecen los puntos más próximos a la fuente sonora y en ella el nivel de presión sonora, llamado nivel de campo directo LD, disminuye 6 dB cada vez que se dobla la distancia a la fuente. Es como si el receptor estuviese situado en el espacio libre.

La zona donde predomina el sonido reflejado recibe el nombre de zona de campo reverberante (es por ello que a dicho sonido también se le denomina sonido reverberante). A ella pertenecen los puntos más alejados de la fuente sonora. En esta zona, el nivel de presión sonora, denominado nivel de campo reverberante LR, se mantiene constante.

La distancia para la cual LD = LR se denomina distancia crítica DC.

Se define el tiempo de reverberación (de forma abreviada RT) a una frecuencia determinada, como el tiempo (en segundos) que transcurre desde que el foco emisor se detiene hasta el momento en que el nivel de presión sonora SPL disminuye 60 dB con respecto a su valor inicial.

Un recinto con un RT grande se denomina “vivo” (pabellón de deportes, nave industrial, iglesia, etc.), mientras que si el RT es pequeño recibe el nombre de recinto “apagado” o “sordo” (estudio de grabación, etc.).

Por lo general, el RT varía con la frecuencia, tendiendo a disminuir a medida que ésta aumenta. Ello es debido, en parte, a las características de mayor absorción con la frecuencia de los materiales comúnmente empleados como revestimientos, así como a la absorción del aire, especialmente manifiesta en recintos grandes y a altas frecuencias.

Habitualmente, cuando se establece un único valor recomendado de RT para un recinto dado, se suele hacer referencia al obtenido como media aritmética de los valores correspondientes a las bandas de 500 Hz y 1kHz según la norma UNE EN ISO 3382. Se representa por RTmid.

En general, el valor más adecuado de RTmid depende tanto del volumen del recinto como de la actividad a la que se haya previsto destinarlo.

Debido al ruido de fondo de instalaciones, ventilación, etc., en muchas ocasiones no es posible medir una caída de 60 dB, por lo que se utiliza otros parámetros como el T30 y el T20.

El T20 es el tiempo que tarda el nivel de presión sonora en caer 20 dB. Se obtiene midiendo el tiempo que trascurre desde que la curva decae desde 5 dB hasta 25 dB respecto al nivel inicial y multiplicando este valor por 3.

El T30 es el tiempo que tarda el nivel de presión sonora en caer 30 dB. Se obtiene midiendo el tiempo que trascurre desde que la curva decae desde 5 dB hasta 35 dB respecto al nivel inicial y multiplicando este valor por 2.

Inteligibilidad de la palabra y relación con el tiempo de reverberación

Aparte del perjuicio que representa para la inteligibilidad de la palabra la existencia de eco o de eco flotante en una sala, la comprensión de un mensaje oral depende fundamentalmente de la correcta percepción de sus consonantes.

Cuando una persona emite un mensaje, emplea un tiempo mayor en la emisión de las vocales que en las consonantes. Por ello las vocales constituyen el llamado régimen permanente del habla, mientras que las consonantes se asocian al régimen transitorio.

La duración en promedio de una vocal es del orden de 90 ms, reduciéndose a 20 ms en el caso de una consonante. El hecho de que la duración de las vocales sea más elevada hace que el nivel de presión sonora asociado a las mismas sea, en promedio, del orden de 12 dB mayor que el correspondiente a las consonantes. Por otra parte, su contenido frecuencial es más rico en bajas frecuencias, mientras que las consonantes presentan una mayor contribución de altas frecuencias.

Por otro lado, el grado de inteligibilidad de la palabra está estrechamente relacionado con la correcta percepción de las altas frecuencias. En consecuencia, son las consonantes las que determinan la comprensión del mensaje oral. En cambio, la información contenida en las vocales es redundante.

n una sala con un tiempo de reverberación alto, el decaimiento energético de una vocal emitida es apreciablemente más lento que su decaimiento propio (aquél que se observaría si la vocal se emitiese en el espacio libre). Tal hecho, junto con la mayor duración y nivel, provoca un solapamiento temporal de la vocal con la consonante emitida inmediatamente después, según se observa en la siguiente figura.

Evolución temporal de la energía sonora correspondiente a la emisión de una vocal seguida de una consonante en un recinto cerrado (según Kurtovic)

La simultaneidad temporal de la vocal y de la consonante con sus correspondientes niveles, así como las características espectrales de ambos sonidos, son las causantes del enmascaramiento parcial o total de la consonante, producido por la vocal, ya que un tono de baja frecuencia y nivel elevado enmascara otro tono de frecuencia más elevada y nivel inferior. En definitiva, el grado de inteligibilidad del habla está estrechamente ligado a la correcta percepción de las consonantes por su importante contenido de altas frecuencias, el enmascaramiento de las mismas debido a un exceso de reverberación provoca indefectiblemente una pérdida de inteligibilidad en la sala.

Absorción del sonido o fonoabsorción

En un recinto, la reducción de la energía asociada a las ondas sonoras, tanto en su propagación a través del aire como cuando inciden sobre sus superficies límite, es determinante en la calidad acústica final del mismo.

Básicamente, dicha reducción de energía es debida a una absorción producida por:

  • El público y el mobiliario.
  • Los materiales utilizados en la construcción de todas las superficies del 
recinto como en las paredes, suelo, techo, puertas, etc.
  • Los materiales absorbentes y/o los absorbentes selectivos (resonadores), expresamente colocados sobre determinadas zonas a modo de revestimientos del recinto.
  • El aire.

 

Las características de absorción de los materiales absorbentes y de los resonadores dependen no sólo de sus propiedades físicas, sino también en gran parte de un sinfín de condicionantes y de detalles constructivos, que varían sustancialmente de un caso a otro y que no se pueden representar mediante una expresión matemática. Es por ello que, para realizar cualquier diseño acústico, resulta imprescindible disponer de los coeficientes de absorción “α” obtenidos mediante ensayos de laboratorio, según un procedimiento homologado (norma ISO 354 / UNE-EN 20354). Dichos coeficientes deberán ser solicitados, en cada caso, al correspondiente proveedor, que tendrá que acreditar su validez mediante el pertinente certificado. Debido a que la determinación de dichos coeficientes se lleva a cabo a partir de la medida de tiempos de reverberación y posterior utilización de la fórmula de Sabine, habitualmente se representan por el símbolo “αSABINE” o, de forma abreviada, “αSAB”.

Materiales fonoabsorbentes

La absorción que sufren las ondas sonoras cuando inciden sobre los distintos materiales fonoabsorbentes utilizados como revestimientos de las superficies límite del recinto, así como su dependencia en función de la frecuencia, varía considerablemente de un material a otro. En consecuencia, la correcta elección de los mismos permitirá obtener, en cada caso, la absorción más adecuada en todas las bandas de frecuencias de interés.

 

Existen dos tipos genéricos de elementos específicamente diseñados para producir una determinada absorción: los simplemente denominados materiales fonoabsorbentes, y los llamados absorbentes selectivos o resonadores. En ambos casos, cuando la absorción en una o más bandas de frecuencias es muy elevada, puede ocurrir que el coeficiente de absorción medido “α” sea superior a 1. Ello no debe conducir a la interpretación totalmente errónea y carente de sentido desde un punto de vista físico de que la energía absorbida en dichas bandas es mayor que la energía incidente. La justificación proviene de la existencia de un efecto de difracción que hace que la superficie efectiva de la muestra de material utilizada para la medida sea mayor que la superficie real.

Los materiales fonoabsorbentes se utilizan generalmente para conseguir los siguientes objetivos:

  1. Obtención de los tiempos de reverberación más adecuados en función de las actividades a la cual se haya previsto destinar el espacio objeto de diseño.
  2. Prevención o eliminación de ecos.
  3. Reducción del nivel de campo reverberante en espacios ruidosos. 
Estos materiales presentan un gran número de vías a través de las cuales la onda sonora puede penetrar. La disipación de energía en forma de calor se produce cuando la onda entra en contacto con las paredes de dichas vías. Cuanto mayor sea el número de vías, más poroso sea el material y menos densidad tenga, mayor será la absorción producida. El correspondiente coeficiente de absorción “α” es asignado a la superficie del material.

Procedimiento para el cálculo del tiempo de reverberación RTmid 

Una vez conocido el volumen del espacio en cuestión, es preciso definir las superficies que deberán ser tratadas acústicamente y los materiales fonoabsorbentes a utilizar a fin de que el tiempo de reverberación medio RTmid, en condiciones de ocupación elevada, se halle dentro de los márgenes establecidos en dicho apartado.

La fórmula a emplear para el cálculo de los RT es la de Sabine completa:

El proceso de cálculo es el siguiente:

  1. a) Definir cuáles son las superficies a tratar. En principio, con independencia de la tipología considerada, las superficies óptimas son el techo y las partes superiores de las paredes. El porcentaje que deberá ser tratado de cada una de ellas surgirá como fruto de los cálculos a realizar posteriormente.
  2. b) Asignar a las superficies elegidas los materiales fonoabsorbentes que se utilizarán como revestimientos.
  3. c) Calcular todas las componentes Si αi de la absorción total Atot , en las bandas de octava de 500 Hz y 1 kHz, teniendo en cuenta que el resto de superficies podrán quedarse como están.
  4. d) Determinar la absorción correspondiente al público en las bandas de octava de 500 Hz y 1 kHz:

Si se trata de un espacio donde las personas no están agrupadas, se partirá de la absorción asociada a una persona App, y los correspondientes valores se multiplicarán por el número estimado de personas.

Los resultados obtenidos corresponderán a la absorción buscada y constituyen la componente Ap de la absorción total Atot.

Si se trata de un espacio donde las personas se hallan agrupadas y sentadas, será necesario utilizar los coeficientes unitarios de absorción αs proporcionados por el fabricante de la silla que se vaya a utilizar, en condiciones de silla ocupada. En el caso, poco deseable, de no disponer de los mismos, habrá que recurrir al uso de una base de datos con el riesgo de error que ello conlleva.

Es preciso tener presente que la superficie correspondiente no será exclusivamente la ocupada por las sillas, sino que deberá considerarse la denominada superficie acústica efectiva de audiencia SA.

La absorción total de las sillas será As = SAαs.

  1. e) Calcular, mediante la fórmula de Sabine, los valores de los tiempos de 
reverberación en las bandas de octava de 500 Hz y 1 kHz.
  2. f) Hallar el valor de RTmid, en el caso de que el valor calculado de RTmid esté situado dentro de los márgenes preestablecidos, el proceso de elección de materiales habrá finalizado. En caso contrario, habrá que introducir las modificaciones oportunas hasta lograr el objetivo planteado. 
Si el valor de RTmid es demasiado alto, habrá que cambiar uno o varios de los materiales propuestos, por otros de más fonoabsorbentes. Otra posibilidad consiste en tratar más superficies de las inicialmente previstas. 
Si, por contra, dicho valor está por debajo del recomendado, entonces habrá que actuar en sentido contrario, es decir, habrá que utilizar materiales con una absorción menor o, alternativamente, disminuir el número de superficies tratadas.

 

Materiales fonoabsorbentes más utilizados.

A continuación, puede observarse en una tabla comparativa cuales son los principales parámetros a tener en cuenta en los paneles fonoabsorbentes  de tres materiales diferentes de cara a decidir implantar las solución más adecuada de acondicionamiento acústico.

El resultado comparado es el siguiente:

 

Después de analizar la comparativa de distintos materiales como lana de roca revestida, fibra de poliéster revestida y espuma flexible de resina melamínica de celdas abiertas y teniendo en cuenta los coeficientes de absorción acústica, el peso de los materiales, el formato máximo de fabricación, la facilidad de colocación, su integración en la estética y sobre todo “el menor coste posible”, concluimos que la mejor propuesta en paneles fonoabsorbentes son los compuestos  de espuma flexible de resina de melamina de celdas abiertas de la marca ABSOTEC®.

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.

La expresión más conocida y utilizada es la fórmula de Wallace Clement Sabine.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

Nivel de Presión Acústica Ponderado A (LpA): Valor del nivel de presión acústica, en decibelios, determinado con el filtro de ponderación frecuencial A, dado por la siguiente expresión:

 

donde PA es el valor eficaz de la presión acústica ponderada A, en pascales y P0 es la presión de referencia (2.10-5pascales).

Nivel de Presión Acústica Equivalente Ponderado A (LAeq,T): El nivel, en decibelios A, dado por la expresión:

 

 

donde T = t2 – t1 es el tiempo de exposición del trabajador al ruido