¿Qué es el Acondicionamiento Acústico?
Comenzaremos diciendo que acondicionar un lugar supone adaptar sus condiciones internas para algún fin. En el caso acústico, sería equivalente a adecuar las condiciones de un espacio para mejorar la manera en que el sonido se propaga en su interior.
Es importante diferenciar los conceptos de acondicionamiento acústico y aislamiento acústico. Asumiremos el acondicionamiento como aquellas adaptaciones que se hacen en un lugar para que el sonido se propague (y escuche) de mejor forma en su interior; mientras que el aislamiento corresponderá a las adecuaciones que se realicen para evitar que el sonido (ruido) producido en el exterior del lugar afecte las actividades en su interior o viceversa.
Por lo anterior, sería correcto decir que "el acondicionamiento se relaciona directamente con la acústica interior de un espacio".
ELEMENTOS DEL ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO:
Los elementos que permiten acondicionar acústicamente un lugar pueden resumirse en tres categorías:
Absortores: Son aquellos elementos cuya función principal es absorber la energía del sonido.
Reflectores: Aquellos elementos que permiten redirigir el sonido y proyectarlo, ya sea a zonas de mayor cobertura, o concentrarlo en puntos específicos del espacio (actúan como espejos acústicos)
Difusores: Elementos que permiten diseminar o dispersar la energía acústica en múltiples direcciones.
Muchos de los elementos al interior de un lugar pueden cumplir (de manera combinada) funciones como absortores, reflectores o difusores; sin embargo, de acuerdo a su forma, tamaño, material de composición y ubicación, servirán más para función acústica que para otra.
PROPIEDADES ACÚSTICAS DE LOS MATERIALES:
ABSORCIÓN ACÚSTICA: Todos los materiales empleados para la construcción y como acabados arquitectónicos, poseen cierto grado de absorción acústica. El grado de absorción de un material, dependerá principalmente de su rigidez, densidad y porosidad.
La absorción acústica puede lograrse a partir de la instalación de materiales típicamente absorbentes o de la instalación de sistemas resonantes.
Los materiales típicamente absorbentes se reconocen por ser porosos y estar formados por sustancias fibrosas o granulares:
Lana de Vidrio
Lana de Roca
Espuma de Melamina
Espuma de Poliuretano
Para resumir el criterio de absorción de los materiales típicamente absorbentes, es posible decir lo siguiente:
La absorción será baja cuando la longitud de onda del sonido sea mucho mayor al espesor del material. Es decir, para frecuencias bajas la absorción se verá reducida pues la mayoría de los materiales tendrán espesores equivalentes a unos cuantos centímetros. Por lo anterior, los materiales típicamente absorbentes se utilizarán principalmente para absorber frecuencias altas (superiores a 500 Hz.)
La interacción entre la onda sonora y los poros o canales del material, ayudará a disipar la energía acústica a manera de calor. Por tanto, al aumentar la porosidad del material, aumentará también su absorción.
Cuando la densidad del material sea muy baja, la absorción disminuirá pues habrán pocas pérdidas por fricción. Sin embargo, cuando la densidad del material sea muy alta, la onda sonora logrará poca penetración y de igual manera se presentará poca absorción. Dado lo anterior, para lograr la máxima absorción, la densidad del material deberá encontrarse entre un rango de valores específico, usualmente desde los 40 Kg/m3 hasta los 70 Kg/m3.
Es posible mejorar el grado de absorción de un material para una frecuencia (o un pequeño rango de frecuencias) si se posiciona a una distancia específica de las superficies rígidas (en la práctica, paredes o techo). La distancia a la cual el material logrará la máxima absorción será equivalente a la cuarta parte de la longitud de onda.
Es recomendable utilizar materiales absorbentes con superficies irregulares (ondas, curvas, pirámides, etc.). Lo anterior contribuirá (parcialmente) a que la absorción del material sea un poco más estable en función de la frecuencia.
Los sistemas resonantes están conformados por elementos que vibran por efecto de la presión acústica. Dicha vibración será mayor en ciertas frecuencias que otras. Dada la imposibilidad que tienen los materiales típicamente absorbentes de ser efectivos en bajas frecuencias, lo usual es utilizar sistemas resonantes para generar absorción en esta parte del espectro sonoro (frecuencias inferiores a los 500 Hz.)
Tipos de Resonadores Acústicos:
El resonador de membrana está compuesto por un panel flexible que oscila a cierta distancia de una superficie rígida (conforma una especie de caja cerrada suspendida de una pared o techo). La frecuencia de resonancia (frecuencia en la cual se produce la máxima absorción) dependerá principalmente de la masa del panel vibrante y de su distancia respecto a la superficie rígida. Cuando se introduzca algún material absorbente en el interior del resonador, aumentará tanto el grado de absorción como la cantidad de frecuencias que podrá absorber.
Resonador de Membrana
El resonador de cavidad simple está compuesto por un contenedor de aire que se conecta al recinto a través de un cuello con abertura en su extremo (forma una especie de vasija). La frecuencia de resonancia dependerá principalmente de la longitud y radio del cuello, así como del volumen de la cavidad. Al introducir material absorbente en el resonador, el grado de absorción disminuirá, pero la cantidad de frecuencias que podrá absorber será mayor.
Resonador de Cavidad Simple
El resonador de cavidad múltiple con perforaciones es similar al resonador de membrana, sólo que el panel vibrante cuenta con una serie de perforaciones, ya sea a manera de orificios circulares, o en forma de ranuras. La frecuencia de resonancia dependerá del área de superficie perforada en el panel y de la distancia de éste a la superficie rígida. De igual forma que en el resonador de membrana, cuando se introduzca material absorbente al interior del resonador, aumentará su grado de absorción y la cantidad de frecuencias que podrá absorber.
Resonador de Cavidad Múltiple con Perforaciones
El resonador de cavidad múltiple con listones es muy similar al resonador perforado con ranuras. Está formado por un conjunto de listones (usualmente de madera) espaciados de manera uniforme, a una distancia específica de una superficie rígida. La frecuencia de resonancia dependerá del ancho, espesor y separación de los listones, adicionalmente de la distancia de éstos a la superficie rígida.
Resonador de Cavidad Múltiple con Listones
REFLEXIÓN ACÚSTICA: Se produce cuando la onda sonora choca con un obstáculo (idealmente rígido y no poroso) que tiene mayores dimensiones que su longitud de onda. Si el fenómeno de reflexión se controla adecuadamente, permite generar una mayor zona de cobertura (aplicable a salas destinadas a la música no amplificada y a la oratoria).
Tipos de Reflectores Acústicos:
Los reflectores planos permiten cambiar la dirección de la onda sonora para generar mayor presión acústica (con un menor tiempo de arribo) en un punto específico de la sala. Es recomendable que sus dimensiones les permitan trabajar de manera óptima en frecuencias superiores a los 500 Hz., de lo contrario podrían incrementar el efecto modal o de "coloración" del recinto.
Los reflectores curvos convexos cumplen una función similar a la de los reflectores planos, pero generando una mayor zona de cobertura. Se recomienda que su radio de curvatura sea mayor a 5 metros, de lo contrario se comportarán como difusores acústicos.
Los reflectores curvos cóncavos concentrarán el sonido reflejado en una zona muy reducida, generando en ésta un nivel de presión acústica elevado (actuarán como conchas acústicas). Por lo general, no suelen utilizarse para el acondicionamiento acústico de sitios cerrados, salvo que puedan ser ubicados a grandes distancias de la zona de audiencia y su radio de curvatura sea de gran tamaño (cúpulas a gran altura).
DIFUSIÓN ACÚSTICA: Cuando el sonido se refleja, o pasa a través de un obstáculo que presenta irregularidades comparables a la longitud de la onda, se producirán reflexiones en múltiples direcciones. Este fenómeno contribuye a una propagación uniforme (dispersión) del sonido a través del espacio. La difusión permite mitigar efectos acústicos nocivos en los recintos como: las "coloraciones", las focalizaciones, el desplazamiento de la imagen acústica y los ecos.
Tipos de Difusores Acústicos:
Difusores Policilíndricos: Son muy similares a los reflectores convexos, sólo que su radio de curvatura será menor a 5 metros y estarán dispuestos de manera secuencial:
Difusores RPG (Reflection Phase Grating): Su diseño está basado en secuencias matemáticas desarrolladas por el físico alemán Manfred Schroeder. Cuando las ondas sonoras inciden en estos difusores, son obligadas a viajar al interior de ranuras o pozos independientes con diferentes profundidades. Luego de reflejarse en el fondo del difusor, al momento de retornar a la superficie, se presentarán interferencias entre las ondas sonoras ocasionando un cambio en su dirección de propagación. Los difusores RPG se dividen en tres tipos:
Difusores MLS (Maximum Length Sequence): Corresponden a una superficie con ranuras de una profundidad y ancho específicos, los cuales dependen de la longitud de la onda sonora. Presentan una menor absorción en bajas frecuencias comparados con los difusores QRD y PRD, lo cual permite emplearlos en mayores porcentajes de superficie. Su difusión es óptima para un ancho de banda de una octava de frecuencias.
Difusores QRD (Quadratic Residue Diffuser): Pueden generar difusión a manera de semi-cilindro (unidimensionales) o a manera de semi-esfera (bidimensionales). Su diseño mantiene una simetría que puede ser detectada a simple vista. El ancho de sus ranuras o pozos está relacionado con la frecuencia más alta de difusión, mientras que la profundidad se relaciona con la frecuencia más baja. Su difusión es óptima para un ancho de banda de aproximadamente 3 octavas. El uso de muchos periodos de este tipo de difusores (gran número de elementos con las mismas características de difusión) no es recomendable pues generará cambios bruscos en la presión sonora radiada.
Difusores PRD (Primitive Root Diffuser): Son análogos a los difusores QRD, generándose a partir de una secuencia numérica diferente. Los periodos de estos difusores no mantienen la simetría que se visualiza en los QRD. Su uso es muy recomendable para efectos de supresión de ecos o focalizaciones.
