Monday, October 08, 2018

Acústica arquitectónica

En todas las épocas se han construido salas con mejor o peor acústica, y lo cierto es que, en la mayoría de casos, sólo aquéllas consideradas como excelentes han resistido el transcurso de los años. Tal vez se podría afirmar que es la reputación de la sala la que puede ir en aumento con el tiempo, en función del prestigio y calidad de los artistas que en ella intervienen. 

En la acústica arquitectónica intervienen dos grandes términos: acondicionamiento y aislamiento. El acondicionamiento acústico es el estudio de las formas y revestimientos de las superficies interiores de un espacio con el objetivo de conseguir las condiciones más adecuadas para el tipo de actividad a la que se haya previsto destinarlo. El aislamiento acústico refiere al conjunto de acciones destinadas a la obtención de una correcta atenuación en la transmisión de ruido y vibraciones entre los diferentes espacios que integran un recinto 

a) Acondicionamiento acústico 

El sonido es una onda que se propaga en un medio elástico, ya sea el aire, una pared o algún otro material. Esta perturbación provoca variaciones de presión generando lo que se denomina “presión sonora”. 

Las partículas al vibrar producen un movimiento armónico simple, asociado a una gráfica sinusoidal. A los sonidos de frecuencias bajas y grandes longitudes de onda se los llama “graves”. En cambio, a los sonidos de altas frecuencias y de pequeñas longitudes de onda se los llama “agudos”. La sensibilidad del oído no es la misma a todos los sonidos: es más elevada para las frecuencias medias y altas y mucho menor para las bajas. 

La presión sonora se mide en decibeles, cuya escala se compone a través del oído humano, considerando un sonido de 0db como aquel que se deja de escuchar (no ausencia real de sonido) y a 120db como el umbral aproximado de dolor. Las curvas de umbral de percepción y umbral de dolor encierran el campo o área auditiva; dentro de él están comprendidos todos los valores de frecuencia e intensidad que el oído humano puede percibir. 

Campo auditivo 

En arquitectura los decibeles sirven para acondicionar los ambientes según sus usos. Como puede verse en las tablas, para salas y espacio de espectáculo el sonido de ambiente debe ser muy bajo y para lograrlo no sólo hace falta aislarlo bien del exterior si no también evitar que en el interior se produzcan demasiadas reflexiones de los sonidos emitidos. 


 Acondicionamiento acústico 

Un oyente ubicado en un punto cualquiera recibe dos tipos de sonido: el denominado sonido directo, es decir, aquél que le llega directamente desde la fuente sin ningún tipo de interferencia, y el sonido indirecto o reflejado originado como consecuencia de las diferentes reflexiones que sufre la onda sonora al incidir sobre las superficies límite del recinto. Las primeras reflexiones se llaman reflexiones tempranas (“early reflections”), y están seguidas de reflexiones tardías que constituyen la denominada cola reverberante. La proporción entre la señal directa y sus reflexiones es lo que permite al oído humano ubicar la fuente sonora. 

Todas aquellas reflexiones que llegan a un oyente dentro de los primeros 50 milisegundos desde la llegada del sonido directo son integradas por el oído humano y, en consecuencia, su percepción no es diferenciada respecto al sonido directo. Reflexiones aisladas con un retardo de más de 50 milisegundos dan la sensación de “ecos”. 

Mediante la regulación de esas reflexiones llegamos a uno de los valores más importantes a la hora de diseñar una sala: el tiempo de reverberación (RT). Este se define como el tiempo que debe transcurrir para que un nivel de presión sonora establecido dentro de una sala decrezca en 60 dB, pero a fines prácticos refiere al tiempo de resonancia que tiene un sonido dentro de la sala. Esta variable se encuentra directamente relacionada con el volumen espacial de aire. A mayor volumen, mayor RT. Cuando se trata de salas destinadas a la palabra, es conveniente que los valores de RT sean bajos, con objeto de conseguir una buena inteligibilidad, mientras que en el caso de salas de conciertos son recomendables unos valores apreciablemente más elevados a fin de que la audición musical resulte óptima. 

Valores recomendados de RT según uso de sala 

Para tomar noción de este fenómeno se puede referir a la evolución de la arquitectura de las iglesias protestantes sobre el volumen de la sala: a medida que el sermón se convirtió en un elemento primordial del servicio, el volumen tendió a disminuir para lograr así una mejor comprensión de la palabra (disminución de la reverberación). 

Además de la forma y del volumen, se puede calibrar la acústica de las salas mediante el uso de distintas superficies de absorción, que impiden la concentración acústica y adaptan el tiempo de reverberación a los valores necesarios. Una alternancia adecuada entre superficies reflectantes y absorbentes tiene un efecto sobre la reflexión similar al que se consigue dando a las paredes una forma especial. Las superficies que pueden producir eco tienen que reflejar difusamente el sonido incidente, es decir, dispersarlo. Las reflexiones difusas, gracias a la distribución uniforme del sonido, conducen a curvas de reverberación planas y uniformes. 

A la hora de proyectar una sala es importante conocer algunas variantes típicas: 

1) Salas de planta rectangular (“shoe-box halls”)

Salas relativamente estrechas con balcones estrechos. Poseen gran número de primeras reflexiones laterales debido a la proximidad del público a las paredes. Intimidad acústica elevada y buena impresión espacial. Sonoridad elevada. Visuales deficientes en algunas localidades, especialmente en las situadas en la zona posterior de platea y en los balcones. Las tres salas reconocidas como de mejor acústica en el mundo son de esta forma básica (Viena Musikvereinssaal, Boston Symphony Hall y Amsterdam Concertgebouw). 

2) Salas en forma de abanico (“fan-shaped halls”) 

A medida que se van abriendo los laterales la sala se vuelve acústicamente más desfavorable. Ausencia de primeras reflexiones laterales en la parte central de la sala. Impresión espacial e intimidad acústica limitadas, especialmente en la parte central de la sala. Posibilidad de un gran aforo. 

3) Salas en forma de abanico invertido (“reverse-splay halls”) 

Existencia de una gran cantidad de primeras reflexiones laterales. Impresión espacial elevada. Falta de visibilidad desde una buena parte de sus localidades 

4) Salas en forma de hexágono alargado (“elongated hexagon halls”) 

Perfil obtenido como combinación de los perfiles en forma de abanico y de abanico invertido. Presentan las ventajas visuales y de aforo de las salas en forma de abanico y las ventajas acústicas del perfil en forma de abanico invertido. 

5) Salas en forma de herradura (“horseshoe halls”) 

Perfil ampliamente utilizado en teatros y en teatros de ópera. Baja energía asociada a las primeras reflexiones laterales. Posible existencia de focalizaciones causadas por la concavidad de la pared posterior. Posibilidad de un gran aforo 

6) Salas con formas hexagonales superpuestas 

Salas basadas en el modelo de las elipses superpuestas de retardo constante y en las salas en forma de hexágono alargado. Distribución del público en dos zonas a diferente nivel. Retardo de las reflexiones en ambas zonas de la sala aproximadamente igual. Elevada intimidad acústica en ambos niveles de la sala, incluso en recintos de gran anchura. Mejores visuales que en las salas de forma rectangular. 

7) Salas con terrazas trapezoidales (“trapezium terraced halls”) 

Público distribuido en diferentes niveles o terrazas siguiendo el modelo de las elipses superpuestas de retardo constante. Complejo diseño de superficies reflectantes alrededor de las terrazas. Cada nivel recibe primeras reflexiones producidas por una superficie en forma de abanico invertido debidamente inclinada y situada en el nivel inmediato superior. Buena impresión espacial e intimidad acústica. Visuales excelentes y diferenciadas desde cada nivel. Falta de comunicación entre los músicos (necesidad de reflectores adicionales sobre la orquesta). Posibilidad de un gran aforo. 

b) Visuales 

Uno de los objetivos prioritarios en un teatro o en una sala de conciertos es que el sonido directo que llega a cada espectador no sea obstruido por los espectadores situados delante suyo. Este requerimiento se cumple si existe una buena visibilidad del escenario. El diseño de las visuales en una sala se basa en la siguiente consideración: los ojos se hallan, como promedio, 10 cm por debajo de la parte más elevada de la cabeza. Por lo tanto, la inclinación del suelo debe ser tal que permita el paso de la visual por encima de la cabeza del espectador situado en la fila inmediatamente anterior 

Habitualmente, para los asientos de platea se suele situar a una altura entre 0,6 y 0,9 m del suelo correspondiente a la parte anterior del escenario, mientras que para las localidades del anfiteatro se sitúa directamente sobre el suelo de dicha zona. 

Diseño de visuales (R como punto de referencia) 

c) Aislamiento acústico 

Para optimizar la calidad de los sonidos dentro de un recinto, es necesario aislarlo de fuentes sonoras provenientes del exterior o de otros ambientes. 

El comportamiento de un cerramiento frente al aislamiento acústico se mide a través de su masa por unidad de superficie (“ley de la masa”), que predice un aumento en el aislamiento de 6 dB cada vez que se duplica la masa del material con que está construido. Al mismo tiempo, dicho comportamiento dependerá de la frecuencia, donde el aislamiento sube 6 dB cada vez que se duplica la frecuencia de la onda sonora incidente. Esto permite hablar también de una “ley de la frecuencia". 

  
Ley de masas y Ley de frecuencias 

El comportamiento de una pared frente al aislamiento acústico puede dividirse en 4 zonas: 
  1. zona controlada por rigidez: ocurre en muy bajas frecuencias y en ella el aislamiento depende principalmente de la rigidez de la pared. Cuanto mayor es la rigidez, peor es el aislamiento; 
  2. zona controlada por resonancia: dependen de las dimensiones, de la rigidez y de la masa por unidad de superficie de la pared; 
  3. zona controlada por masa: ocurre a frecuencias mayores que el doble de la primera resonancia, y en ella la pared cumple con las leyes de la masa y de la frecuencia; 
  4. zona controlada por coincidencia: finalmente, a partir de una frecuencia llamada crítica, se produce una pérdida importante en el aislamiento debido a un fenómeno de coincidencia. Al igual que en la zona de resonancia, este efecto puede disminuirse aumentando las pérdidas internas (amortiguamiento) de la pared.
Extracto charla "Arquitectura de la música" del Arq. Juan Manuel Cañonero

1 comment:

James Fosten said...

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