Física del sonido y comodidad acústica

Naturaleza del sonido. La audición. Estructura del oído. Funcionamiento del oído. Rango de frecuencias y niveles audibles.

y no audibles, octava, frecuencias de referencia.Define y comenta los siguientes parámetros acústicos: Frecuencia, rango audible

Define y describe las capacidades del oído humano para captar la Intensidad , to-no, timbre y dirección del sonido, indicando sus parámetros si fuera posible.

Parámetros del sonido. Espectro del sonido: intensidad, tono, timbre y armónicos. Señal y ruido.

Define y relaciona los siguientes parámetros acústicos, indicando unidades y ecua-ciones físicas: Potencia acústica, Intensidad acústica, Nivel acústico.

Define los siguientes parámetros de una señal acústica: Frecuencia principal o tono, Timbre, Ondas armónicas.

Define, relaciona y comenta los siguientes parámetros acústicos:: velocidad, fre-cuencia, longitud de onda,

Magnitud del sonido: potencia, Intensidad y nivel dB. La escala logarítmica dB. Le-yes del sonido: nivel compuesto y ley de la distancia.

Una industria puede generar un nivel acústico de 90 dBA a 100 metros de distancia. Calcula la distancia que debe alejarse de una población para que no incida un ni-vel acústico superior a 60 dBA

Calcula el nivel sonoro compuesto resultado de dos altavoces, que generan 80 dBA cada uno, mas un cantante que genera 75 dBA.

Si una fuente sonora de potencia = 3 Watios nos produce un nivel sonoro de 63 dBA. Calcular el nivel sonoro si:

Una alarma omnidireccional genera un nivel acústico de 100 dB a 1 metro de dis-tancia. Calcula, indicando la unidad:

Un avión reactor volando emite ruido uniforme en todas direcciones, generando un nivel sonoro de 80 dB a 1Km. Calcula la potencia sonora del avión (W) y el nivel sono-ro (dB) a 8 Km de distancia.

Cuando un espectador grita ¡GOL! se escucha una señal acústica de 60 dBA en el centro del estadio. Calcula el nivel acústico que recibió el árbitro de la final del mundial del fútbol cuando 100.000 espectadores gritaron el gol de Francia a Brasil, y describe la sensación fisiológica.

En un concierto al aire libre hay 5.000 m2 de espacio público con un nivel acústico medio de 100 dB. Calcula la intensidad sonora en dicho espacio(Ud.?) y la poten-cia sonora que incide en todo el espacio (Ud?).

Nivel de sonoridad: escala ponderada dBA.

Una alarma omnidireccional genera los siguientes niveles acústico en diferentes frecuencias:

Composición de niveles

En un restaurante, un señor recibe un ruido de fondo de 75 dB a 200 Hz, y una señal sonora de un comensal de 60 dB a 1000 Hz.

Condiciones de comodidad acústica. Nivel admisible de ruidos: tarea y concentración.

Define el rango humano de niveles acústico: Escala absoluta y escala dinámica. Además, elabora una tabla con los valores típicos dBA de ruido inapreciable, aceptable para el descanso, actividad intelectual, charlar, actividad manual, y um-bral de riesgo auditivo.

Describe, en una escala de niveles sonoros de 0 a 120 dBA, una selección de ruidos típicos de climas acústicos (exteriores y exteriores) y una selección de señales acús-ticas típicas, indicando grado de comodidad.

Ratio señal/ruido: inteligibilidad y alta fidelidad. El radio acústico.

Describe, en una escala de ratios señal/ruido de -30 dBA a +30 dBA, el grado de ca-lidad acústica del ambiente sonoro, indicando la relación de intensidades (w/m²) del ruido y la señal acústica.

Un espectador recibe una señal acústica de 65 dBA, y también un ruido de fondo de 55dBA. Calcula el nivel compuesto del sonido que recibe el señor, y el ratio Se-ñal/Ruido.

Higiene acústica: sordera. El ruido y la comodidad psicológica: oír y ser oído.

Describe los valores típicos dBA de ruido Inapreciable, aceptable para el Des-canso, Actividad intelectual, Charlar, Actividad manual, y Umbral de riesgo auditivo.

La reflexión del sonido: absorción y eco. Geometría y reflexiones singulares. La re-verberación. Cálculo del tiempo de reverberación: Fórmula de Sabine.

Un recinto vacío, de 4 X 5 metros con 3 metros de altura, tiene un tiempo de reverberación de 3 segundos. ¿Cuantas personas, con una absorción de 0.40 cada una, tie-nen que entrar para que el tiempo de reverberación se reduzca a 1 segundo?

Un recinto vacío mide 4 X 5 metros con 3 metros de altura. Todas las superficies tie-nen un coeficiente medio de absorción acústica a = 0,04. Además, se pueden abrir 4 m2 de huecos de ventanas, con una absorción perfecta a = 1,00. Calcula el tiempo de reverberación con las ventanas cerradas y abiertas.

Cálculo del aislamiento acústico. La ley de masa. Aislamiento global Ag en cerra-mientos heterogéneos.
Una fachada está compuesta por un 85% de muro con aislamiento Am = 50 dBA y un 15% de ventana.

Calcula la reducción del aislamiento acústico de una pared con un aislamiento a= 45 dBA, al que se le ha abierto un hueco libre de 1/1000 de su superficie.

Calcula la reducción del aislamiento acústico de una pared con un aislamiento Ac=45 dBA, al que se le ha abierto un hueco libre (Av=0dBA) de 1/100 de su super-ficie.

EL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO

El ambiente acústico en los edificios. La transmisión del sonido: el aislamiento acús-tico. Proceso aire-masa-aire. Ruidos de impacto y vibraciones. Transmisión de rui-dos por los flancos. El clima acústico urbano. Fuentes de ruidos urbanos. Valor es-tadístico del ruido urbano.

Características del ruido urbano: Fuentes acústicas, Unidades de medida, Niveles típicos, Espectro típico.

Clima acústico exterior: Las fuentes de ruido exteriores. Características del ruido urbano: espectro y variaciones instantáneas. Factores que influyen en el nivel de ruido urbano. Evolución diaria del nivel de ruido según los usos de zonas urbanas

Niveles de ruidos generados en edificios: ocupantes, electrodomésticos, equipos acústicos, maquinas e instalaciones. El ambiente acústico en los locales. El acondi-cionamiento acústico de locales. Nivel mínimo de audición. Tiempo de reverbera-ción. Cálculo del tiempo óptimo.

Acondicionamiento acústico: Refuerzo de la señal acústica en locales cerrados (Señal directa + Reverberada). Distancia y uniformidad. Geometría y revestimiento de los paramentos.

Diseño de locales para la audición: Diseño geométrico. Ondas estacionarias y eco fluctuante. Foco y público: tornavoz y fondo absorbente. Otros criterios de calidad acústica.

Acústica de locales

Dibuja, describe y valora las siguiente estrategias de control del exceso de re-verberación de un gran local:

Diseña en sección la geometría ideal de un pequeño auditorio de una planta: Altura mínima, Fondo máximo, Isópticas, Superficies reflectoras (geometría) y Absorben-tes.

Diseño de superficies absorbentes.

Describe 3 tipos de acabados superficiales con alta absorción acústica, indi-cando su rendimiento espectral.

Describe diferentes tipos de acabados superficiales de elevada absorción acús-tica, indicando para que frecuencias son más eficaces.

EL AISLAMIENTO ACÚSTICO

La norma básica NBE-CA-82. Límites recomendados de ruido urbano, de ruido in-terior, tiempo de reverberación y vibraciones. Control del ruido urbano: Niveles tole-rados y recomendados. Mapas e historial del ruido urbano.

Define e indica en la gráfica los siguientes valores estadísticos del nivel de Ruido:? Nivel instantáneo:? Nivel Pico:? Nivel L10:? Nivel L50:? Nivel L90:? Nivel Eq

Ruido urbano: neutralización de fuentes. Amortiguación por distancia: agrupación y exclusión. Barreras acústicas: la refracción y el viento. Los edificios como barreras: reflexión y reverberación. Acotado de zonas de silencio: patios de manzana.

Dibuja, describe y valora las siguiente estrategias de control del ruido exterior-urbano:
Zonificación, Distancia y barreras. Reflexión y refracción.

Criterios de diseño de edificios e instalaciones. Valores mínimos de aislamiento acústico. Valores máximos de transmisión de ruido de impacto normalizado. Cum-plimiento de la ficha justificativa. Cálculo del aislamiento acústico de cerramientos: ley de la masa. Frecuencia de coincidencia. Cámaras de aire y cerramientos de 2 hojas. Cerramientos heterogéneos. Puentes acústicos.

Criterios de diseño para optimizar el aislamiento acústico de cerramientos de 2 hojas (doble tabique), por orden de importancia.

Aislamiento de ventanas y puertas. Soluciones constructivas contra el ruido. Regla del elemento más débil. Estanqueidad acústica. Ventanas simples, doble vidrio, do-bles y contraventanas. Puertas estancas, esclusas. Conductos, filtros acústicos.

Criterios de diseño de puertas con elevado aislamiento acústico, indicando el or-den de importancia.

Aislamiento de forjados a ruido de impacto. Neutralización de impactos y vibracio-nes: Mecanismo masa-resorte. Superficies blandas y elásticas. Supresión de ruidos de instalaciones.

Aislamiento acústico de los ruido de impacto: Características de las fuentes. Transmisión directa e indirecta (por los flancos) del ruido. Medidas correctoras.

Criterios para el aislamiento de fuentes puntuales de ruidos aéreos y vibraciones.

Diseño topológico de locales: Contribución de la absorción acústica. La intimidad: ruido rosa.

Criterios de distribución de locales según su actividad y tolerancia acústica. (ejemplo de gran edificio de viviendas y locales).

Ejercicios combinados:

Un solo cantante del Orfeón Donostiarra genera un nivel sonoro de 65 dBA en pri-mera fila de un auditorio al aire libre, a una distancia de 10 metros. Calcula:

Se quiere acondicionar acústicamente de la sala de ensayos del Orfeón Donostiarra para. La sala mide 20×20 m y 4 m de altura. Las paredes y suelo tienen un coefi-ciente de absorción de 0.04 y cada uno de los 100 ocupantes tienen una absorción de 0.25, valores constantes para todas las frecuencias.

? Calcula el coeficiente de absorción acústica que debe tener el techo a diferen-tes frecuencias para la sala que tenga un tiempo de reverberación de 2.4 Seg. para baja frecuencia (125 Hz), 2 Seg. para media frecuencia (500 Hz) y 1.8 Seg. para alta frecuencia (1000 Hz).

La sala de control de sonido está separada de la sala de ensayos mediante un ce-rramiento de 10 m² de fábrica, con un aislamiento acústico de 45 dB, y 5 m² de mampara de vidrio.

Otro ejercicio combinado:

A.1. Estamos proyectando un cine, y deseamos que los cerramientos tengan un aislamien-to a ruido aéreo R de 55 dBA. Calcula la masa superficial m conociendo que:

A.2. Si conocemos que el nivel de ruido exterior Lre alcanza los 80 dBA, con un aislamiento R = 55 dBA:

B.1. La pared de separación del cuarto de proyección y la sala tiene 18 m2 de cerramiento con un aislamiento acústico Ac = 55 dBA, y 2 m2 de ventana de carpintería clase A2 y vi-drio de 10mm, con un aislamiento acústico Av = 28 dBA. Calcula el aislamiento global Ag de la pared.

B.2. Describe, por orden de importancia, las medidas que se pueden adoptar para aumen-tar el aislamiento global Ag de la pared.

C.1. La sala de cine tiene sus paramentos ortogonales, con una planta de 12 x 24 m, una altura de 6 metros, y está amueblada con 250 butacas. Calcula el tiempo de reverberación según la fórmula de Sabine, con los coeficientes de absorción de la tabla adjunta.

Áreas absorbentes Coeficiente Absorción

C.2. Indica para que tipo de audición es adecuado el tiempo de reverberación calculado, y cuál sería el tiempo de reverberación óptimo de este tipo de sala. Recalcula un nuevo co-eficiente de absorción del techo para obtener el tiempo de reverberación que has conside-rado optimo.

C.3. Dibuja la planta y sección de una sala de cine de dimensión similar, optimizando la forma para que tenga una buena acústica, señalando la posición de las superficies reflec-tantes y absorbentes, e indicando los criterios de diseño aplicados.

Test variados

¿CUAL ES LA LONGITUD DE ONDA (m) DE UN SONIDO DE 500 Hz DE FRE-CUENCIA ?

UNA FRECUENCIA DOBLE O MITAD DE OTRA SE LLAMA….

UN MURO DE MASA 100 Kg/m2 TIENE UN AISLAMIENTO DE 40 dBA. ¿CUÁL SERÁ EL AISLAMIENTO CON 100 Kg/m2?

EL RUIDO DE FONDO, CUANDO PROCEDE DEL EXTERIOR, SUELE SER RICO EN BAJAS FRECUENCIAS PORQUE…

EL NIVEL DE RUIDO EQUIVALENTE Leq EN DORMITORIOS SE RECOMIENDA QUE NO SUPERE LOS

LOS RUIDOS LABORALES CONTINUOS PUEDEN PRODUCIR LESIONES AU-DITIVAS A PARTIR DE…

¿QUE ESTRATEGIA ES MEJOR PARA AISLAR DEL RUIDO AÉREO EXTE-RIOR?:

¿PARA QUE ES ADECUADO EL MECANISMO “MASA-RESORTE”?:

¿COMO SE REDUCE EL TIEMPO DE REVERBERACIÓN DE UN LOCAL?:

EL TIEMPO DE REVERBERACION DE UNA SALA DE MÚSICA GRANDE PUE-DE SER MEDIO-ALTO PARA…