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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE MADRID

CAMPO ACÚSTICO EN RECINTOS DE PLANTA EN I EN L Y EN U

APLICACIÓN AL DISEÑO ACÚSTICO EN RESTAURACIÓN

ACOUSTIC FIELD IN ENCLOSURES WITH I- SHAPED, L-SHAPED AND U-SHAPED PLANT

APLICATION TO ACOUSTIC DESIGN IN RESTAURANTS

Tesis Doctoral

Rosa María Rodríguez Alves

Arquitecta

2012

Departamento de Construcción y Tecnología Arquitectónicas ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE MADRID

CAMPO ACÚSTICO EN RECINTOS DE PLANTA EN I EN L Y EN U

APLICACIÓN AL DISEÑO ACÚSTICO EN RESTAURACIÓN

ACOUSTIC FIELD IN ENCLOSURES WITH I- SHAPED, L-SHAPED AND U-SHAPED PLANT

APLICATION TO ACOUSTIC DESIGN IN RESTAURANTS

AUTOR

Dña ROSA MARÍA RODRÍGUEZ ALVES Arquitecto por la Universidad Politécnica de Madrid

DIRECTOR:

Dr. ANTONIO MORENO ARRANZ Doctor en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid

2012

i

Dedico este trabajo a todas aquellas personas que me han brindado su apoyo hasta convertir este sueño en realidad: a mi familia, profesores, amigos y en especial a mi marido, por animarme en los momentos difíciles, y ayudarme a que ésta tesis doctoral llegue a su fin.

“No es a martillazos como quedan perfectos los guijarros, sino con la danza del agua y su canción”

(Tagore)

ii

AGRADECIMIENTOS

Esta Tesis no hubiera sido posible sin el apoyo inestimable de mucha gente que ha contribuido a su realización, tanto desde el plano científico-técnico como humano. Por ello quiero agradecer a:

Dr. Antonio Moreno, director de esta Tesis, su confianza en mí y en este trabajo, y el haber aportado su gran experiencia profesional y su inestimable apoyo personal. Así como el haberme dado la oportunidad de formar parte del departamento de Acústica Arquitectónica y Medioambiental del antiguo Instituto de Acústica del CSIC, hoy integrado en el CAEND, Centro Mixto CSIC-UPM.

Dr. Francisco Simón su permanente interés y colaboración en este trabajo y, en particular su ayuda en la realización de las mediciones experimentales y posterior procesado de las señales grabadas ofreciéndome en todo momento su apoyo y poniendo a mi disposición los medios materiales necesarios para la realización de este trabajo.

Dr. Rafael González su apoyo, entusiasmo y confianza en la realización de esta Tesis.

Dr. Carlos de la Colina el haber puesto a mi disposición toda la instrumentación necesaria del laboratorio de materiales del Instituto de Acústica para la realización de las mediciones experimentales, en particular el generador utilizado para las mismas, fruto de su tesis doctoral.

Mis compañeros del Instituto de Acústica, y en especial a Mª José Fernández, su inestimable ayuda en la realización de las mediciones experimentales.

Pedro, por permanecer a mi lado todos estos años, por animarme, apoyarme y ayudarme en todo lo posible durante este largo camino.

Mis padres, que me lo han dado todo y han trabajado mucho para que hoy pueda estar aquí.

Mi hija para que tenga la seguridad de que con perseverancia todo objetivo es alcanzable.

Todos aquellos que me han ayudado, apoyado, animado y soportado durante los años que ha durado la elaboración de esta Tesis: GRACIAS.

iii

INDICE

RESUMEN/ ABSTRACT..................................................................................................... vii

0. INTRODUCCIÓN:

0.1 Justificación de la tesis .......................................................................................................... 2 0.2 Objetivos................................................................................................................................ 3 0.3 Hipótesis de partida ............................................................................................................... 3 0.4 Método de abordaje ............................................................................................................... 4

1. RECINTOS DE RESTAURACIÓN:

1.1 Tipos y arquitecturas asociadas. ............................................................................................ 6 1.2 Normativa vigente. ................................................................................................................ 20

2. INTELIGIBILIDAD EN RECINTOS

2.1 Inteligibilidad e índices de valoración.................................................................................... 26 2.2 Primeros índices de inteligibilidad de la palabra................................................................... 26 2.3 Magnitudes geométricas y acústicas medibles de un recinto relacionadas con la inteligibilidad........................................................................................................................ 27

2.3.1 Tiempo de reverberación convencional ........................................................................ 28 2.3.2 EDT o tiempo de caída inicial. ...................................................................................... 29 2.3.3 Relación Señal-Ruido.................................................................................................... 29 2.3.4 C50 Claridad ................................................................................................................ 30 2.3.5 D50 Definición ............................................................................................................ 30

2.4 Fuentes de ruido en interiores................................................................................................ 30 2.5 Métodos objetivos en uso para medida y valoración de la inteligibilidad............................... 33

2.5.1 Pérdida de articulación de consonantes (% Alcons) ..................................................... 33 2.5.2 Índices basados en la función de transferencia de modulación. STI (Speech Transmission Index) y RASTI (Rapid STI) .................................................... 34 2.5.3 Métodos basados en la relación energía útil/energía detrimental ................................. 36

2.6 Epílogo. Consideraciones sobre el confort acústico en restaurantes y comedores. ................ 38

3. CAMPOS ACÚSTICOS EN RECINTOS

3.1 Teorías geométrico-estadísticas de la distribución espacial de niveles .................................. 40 3.2 Teoría ondulatoria ................................................................................................................. 40 3.3 Observaciones de Barron-Lee ................................................................................................ 42 3.4 Variantes de Sendra y Zamarreño ......................................................................................... 43 3.5 Softwares comerciales: ease ................................................................................................... . 44

iv

4. MAQUETAS DE RECINTOS A ESCALA REDUCIDA Y SISTEMA INSTRUMENTAL USADOS EN ESTA TESIS

4.1 Recintos prismáticos rectos de plantas en I, L y U con dos grados de absorción, diáfanos y con desacoplo (parcial) entre partes. Trayectorias y posicionado de los puntos de emisión, recepción y control. ................................................................................................ 48 4.2 Sistema instrumental de generación y captación de señales. Fuente acústica, micrófonos y conversor-analizador digital. .............................................................................................. 55

5. PROCESADO DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS EN LAS MAQUETAS

5.1 Digitalización de las señales acústicas: dinámica, frecuencia de muestreo, duración total, y almacenamiento........................................................................................................ 62 5.2 Espectros mediante FFT: corrección mediante las señales de referencia (parte directa) ........ 64 5.3 Factor de alinealidad. Corrección de alinealidades de nivel acústico. .................................... 70 5.4 Medición de tiempo de reverberación. Filtrado digital. ........................................................ 72 5.5 Estimación del nivel de potencia sonora de la fuente ............................................................ 75

6. RESULTADOS EXPERIMENTALES DE REVERBERACIÓN EN LOS RECINTOS ESTUDIADOS

6.1 Ecuaciones generales de la reverberación en recintos según la teoría geométrico-estadística clásica ................................................................................................ 78 6.2 Cálculo de la absorción sonora total del recinto y de su radio acústico ................................ 78 6.3 Cálculo del coeficiente m de atenuación del sonido en el aire ................................................ 80 6.4 Corrección de la absorción acústica y del tiempo de reverberación por la atenuación del sonido en el aire................................................................................................................ 82

7. RESULTADOS EXPERIMENTALES DE VARIACIÓN DEL NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA Y ECUACIONES EMPÍRICAS, PARA RECINTOS DIÁFANOS

7.1 Distribución del nivel de presión acústica, L(r), con la distancia........................................ 90

7.1.1 L(r) en el recinto en I, techo reflectante ........................................................................ 90 7.1.2 L(r) en el recinto en Ia, techo absorbente ...................................................................... 93 7.1.3 L(r) en el recinto en L, techo reflectante ....................................................................... 95 7.1.4 L(r) en el recinto en La, techo absorbente ..................................................................... 96 7.1.5 L(r) en el recinto en U, techo reflectante ...................................................................... 97 7.1.6 L(r) en el recinto en Ua, techo absorbente .................................................................... 99

7.2 Ecuaciones empíricas tipo Barron-Lee y afines. Análisis funcional previo ........................... 101 7.3 Ecuaciones empíricas tipo Barron-Lee y afines. Ajuste fino por mínimos cuadrados............ 104 7.4 Ecuaciones empíricas de la variación del nivel de presión acústica en las maquetas de recintos prismáticos diáfanos estudiadas. Discusión y conclusiones ................ 109 7.5 Variación del nivel de presión acústica en L y La. Efectos de difracción y comparación de los resultados experimentales con los de la ecuación empírica de variación con la distancia 111 7.6 Conclusiones del capítulo ...................................................................................................... 114

v

8. ANÁLISIS Y COMPARACIÓN DE RESULTADOS EXPERIMENTALES CON RESULTADOS DE TEORÍAS Y SIMULACIONES EN RECINTOS CON ACOPLAMIENTOS DÉBILES

8.1 Recintos acoplados. Factor de acoplamiento k........................................................................ 116 8.2 Recintos acoplados según la acústica geométrico-estadística................................................. 117 8.3 Reverberación en recintos acoplados...................................................................................... 118 8.4 Resultados de los modelos a escala. Factores de acoplamiento ............................................... 119 8.5 Resultados experimentales en los modelos a escala. Variaciones de nivel por efecto de los septa de acoplamiento ....................................................................................................... 122

8.5.1 Aspectos generales ........................................................................................................ 122 8.5.2 Variaciones de nivel con la distancia en los sistemas U, UC1 y UC2 .......................... 126 8.5.3 Cuantificación del efecto de los septa en la variación del nivel de presión en los modelos a escala ............................................................................................................ 130

8.6 Repercusiones en la inteligibilidad ........................................................................................ 134

9. INTELIGIBILIDAD EN RECINTOS PRISMÁTICOS DE RESTAURACIÓN Y REPERCUSIONES DE DISEÑO

9.1 Consideraciones generales...................................................................................................... 136 9.2 Mapas de inteligibilidad en recintos prismáticos................................................................... 139 9.3 Una sola mesa de comensales. Efecto del nivel de ruido de fondo homogéneo ...................... 139 9.4 Recinto con baja densidad de ocupación: Restaurante de categoría media-alta ..................... 144

9.4.1 Influencia de la posición en la sala de la mesa de interés (o mesa de señal) .................. 145

9.5 Recinto con gran densidad de ocupación: Comedor económico.............................................. 156

9.5.1 Influencia de la posición en la sala de la mesa de interés (o mesa de señal) .................. 158

9.6 Influencia de la distribución y densidad de comensales para la absorción dada .................... 167 9.7 Discusión de resultados con particular incidencia en el diseño............................................. 172

10. CONCLUSIONES

10.1 Conclusiones y aportaciones .................................................................................................. 176 10.2 Futuras líneas de investigación ............................................................................................. 178

Bibliografía............................................................................................................................. 181

Anexo A: Gráficos de nivel medido vs ruido de fondo.

RESUMEN

vii

Este trabajo aborda el estudio de la calidad acústica de restaurantes y propone la

inteligibilidad como magnitud adecuada para su valoración.

La conversación en el entorno de cada mesa se considera como señal de interés para

quienes la ocupan, mientras que las conversaciones de los comensales de las restantes

mesas se consideran ruido perturbador junto con el procedente de otras fuentes

interiores o exteriores, ruido éste que por otra parte suele estar limitado por

ordenanzas o reglamentaciones ad hoc, a niveles muy por debajo del nivel de

conversación medio y se suele tratar como un ruido estacionario homogéneamente

distribuido en todo el restaurante.

Las condiciones de inteligibilidad en cada mesa del restaurante deben ser

equivalentes.

La relación señal-ruido juega un papel primordial en todos los modelos objetivos de

predicción de la inteligibilidad en recintos comúnmente aceptados en la actualidad.

La calificación de la inteligibilidad de un recinto de restauración requiere un mapa de

inteligibilidad en una retícula suficientemente fina que cubra la zona de público, en

cuyos puntos se necesita calcular los niveles de señal y de ruido, así como el tiempo

de reverberación u otro parámetro relacionado con la señal recibida en el tiempo de

integración auditiva. Esto conlleva una cantidad ingente de potencia computacional

tanto en memoria como en tiempo. Si se dispone de ecuaciones sencillas y fiables de

distribución del nivel sonoro en función de la distancia a la fuente sonora los enormes

requerimientos de cálculo mencionados podrían reducirse en un factor importante. La

teoría estadística clásica de recintos presenta justamente este escenario, pero trabajos

relativamente recientes de Barron y colaboradores indican la mejor adecuación de

ecuaciones empíricas algo más complejas, dentro de la sencillez, las cuales a su vez

han sido cuestionadas en parte por otros autores.

Campo acústico en recintos de planta en I en L y en U: Aplicación al diseño acústico en restauración p

viii

La importancia de estas ecuaciones ha condicionado que en esta tesis se haya

planeado un programa de exploraciones experimentales ambicioso, a la par que lo

más simplificado posible, para obtener distribuciones de campos sonoros en recintos

prismáticos de plantas en forma de I, L y U; en donde se exploran trayectorias axiales

y diagonales. En paralelo se exploró el tiempo de reverberación y se completó con

estudios análogos en recintos acoplados formados a partir del recinto de planta en U,

por su utilidad actual en recintos de interés arquitectónico rehabilitados para

restaurantes. Por su facilidad operativa la experimentación se planteó en maquetas a

escala reducida asegurando el cumplimiento de los requisitos en este tipo de estudios.

Los resultados experimentales directos se corrigieron de los efectos alineales

derivados de las descargas eléctricas usadas como señales de excitación, tanto en el

tiempo de reverberación como en la distribución de niveles. Con este fin se

desarrollaron ecuaciones de corrección de ambas magnitudes en función del

parámetro de alinealidad en el rango de débil alinealidad.

También se aplicaron correcciones del exceso de absorción sonora en el seno del aire a

los valores de humedad relativa, temperatura y presión atmosféricas reinantes en el

interior de las maquetas durante la experimentación, para las frecuencias transpuestas

por el factor de escala, en relación con la escala real. Como resultado se obtuvo un

paquete de archivos de datos experimentales correspondientes a condiciones lineales.

Se ha mostrado que una generalización de la ecuación de Barron consigue un buen

ajuste a los valores experimentales en todos los casos considerados, lo que apoya el

gran fundamento de esta ecuación tipo. El conjunto de ecuaciones empíricas que

ajusta cada caso particular solamente difiere en el valor de una de las tres constantes

del tipo funcional: el factor ligado al término exponencial. Un valor de esta constante

cercano al valor medio de la serie de casos estudiados se ha usado en el cálculo de los

mapas de inteligibilidad en recintos prismáticos que se comentarán más adelante.

Resumen

ix

Los resultados experimentales del nivel sonoro a lo largo de trayectorias axiales y

diagonales comparados a los calculados numéricamente con las ecuaciones empíricas

presentan disminuciones justamente detrás de las esquinas de los recintos con

plantas en forma de L y de U. Las áreas de estas zonas afónicas son función de la

frecuencia de manera bastante coincidente con las encontradas en las barreras de

ruido por efecto de la difracción. A distancias superiores los valores experimentales

caen de nuevo sobre las curvas empíricas.

Se ha estudiado la influencia en los mapas de inteligibilidad del ruido de fondo, de la

absorción sonora, de la distribución de las mesas, de la densidad de mesas por unidad

de superficie, del porcentaje de ocupación y su distribución espacial así como de la

posición de la mesa de señal.

El ruido conversacional resulta ser el factor más adverso a la inteligibilidad. Al

aumentar la densidad de mesas (ocupadas) la valoración de la inteligibilidad

disminuye e inversamente.

La influencia negativa de las mesas de ruido conversacional disminuye rápidamente

al aumentar la distancia a la mesa de señal: pudiendo afirmarse que las 4 a 8 mesas

más próximas a la de señal, junto con la absorción total del recinto, constituyen los

dos factores que condicionan la inteligibilidad influyendo negativamente el primero y

positivamente el segundo. Este resultado difiere del ofrecido por la teoría geométrico

estadística clásica donde todas las mesas tienen la misma influencia con

independencia del sitio que ocupen en el recinto, y también con la teoría derivada de

la ecuación de Barron, que ocupa una posición intermedia.

Mayor absorción y menor densidad de mesas (ocupadas) mejoran la inteligibilidad en

todos los casos pero la absorción no siempre puede neutralizar el efecto adverso de la

densidad de mesas de la cual parece existir un valor frontera imposible de neutralizar

en la práctica con incrementos de absorción.


x

El grado de inteligibilidad en torno a la mesa de señal es poco sensible a la posición

de ésta dentro del recinto, resultado que simplifica el enunciado de criterios de

calidad acústica de utilidad práctica tanto en diseño como en reglamentaciones de

control.

La influencia del ruido de fondo estacionario y homogéneo resulta de escasa o nula

influencia en la inteligibilidad para niveles de hasta 50-55 dB, si se admite que los

niveles normales de conversación se sitúan de 65 a 70 dB.

La subdivisión del restaurante en subespacios menores mediante septa de separación

parcial media y alta, presenta ventajas ya que dentro de cada subespacio la

inteligibilidad no depende más que de las características de éste.

ABSTRACT

xi

This work deals with the acoustic quality of restaurants and proposes intelligibility as

the proper quantity to assess for it.

Speech of people sitting around a table is considered as the signal of interest for this

group while speech of occupants of the remainder tables constitutes a disturbing

noise. Noise coming from any other noise sources, internal or external to the

restaurant is limited by national or local regulation to limits well below speech level,

and could be considered as steady noise homogeneously distributed inside the

restaurant. Intelligibility conditions in the area of every table in the restaurant should

reach a similar score.

Signal to noise ratio plays a capital roll in any objective models commonly accepted

these days to account for speech intelligibility in enclosures. To qualify an enclosure a

more o less fine scanning of audience surface should be performed comprising both

signal and noise levels. That involves a big amount of computing power concerning

memory and execution time. If, for instance, simple equations of sound level

distribution in enclosures as a function of distance exist with a sufficient confidence

degree, computing process can dramatically be alleviated. Such scenario is offered by

the classical geometrical acoustic model but experimental observations, mainly by

Barron and collaborators, lead to improved equations, which in turn have been

partially questioned by other authors.

The importance oh these equations lead us to plan an experimental program to obtain

sound level field distributions in rectangular enclosures with I, L and U shaped

horizontal sections. Axial (parallel to the main axes of enclosures) and diagonal

trajectories were used. These studies were completed with the study of coupled

rooms resulting from U enclosure, given their actual interest in rehabilitation and

adaptation of ancient buildings to modern restaurants.


xii

To facilitate handlings and reduce time experiments were conducted in reduced scale

models, fulfilling the requirements of this type of studies. Sound level distribution

and reverberation time where then obtained.

Direct experimental results were corrected of nonlinear effects accompanying spark

pulses used as excitation signals, in both levels and reverberation times. To that

purposes corrective equations for both quantities where derived as a function of a

nonlinear parameter, in the weakly nonlinear range were obtained. Also corrections

of excess of sound absorption in air at frequencies used in reduced scale models with

regard to the frequencies at full scale have been applied. A package of experimental

data files corresponding to linear conditions was obtained.

A generalization of Barron’s equation has been proved to functionally match the

experimental results in all cases considered then suggesting that it is very likely a well

founded (proper) equation. The ensemble of equations adapted to each case only

differs of each others in one of the three initial constants: the factor affecting the

exponential term. Therefore a value near the mean of this factor has been used to

derive intelligibility maps of rectangular enclosures.

Experimental results of sound level along axial and diagonal trajectories compared to

computed values show well marked dips just ‘behind’ the corners in L and U shaped

enclosures. Areas of these dips are frequency dependent in a much similar manner to

those found in noise barriers by diffraction effects. At higher distances experimental

levels show a tendency to lye over empiric curves.

The influence on intelligibility maps of background noise, sound absorption, table

distribution, density of tables, percent of occupancy and distribution in space and the

position of the signal table were studied.

Abstractp

xiii

The speech noise is found to be the mayor disturbing factor of intelligibility. As the

density of (occupied) tables increases the intelligibility score in the signal table

decreases, and reversely.

The negative influence of remainder tables decreases rapidly as the distance increases:

it can be said that the 4 to 8 nearer occupied tables in conjunction with room

absorption constitute the main factors governing intelligibility, respectively in the

negative and positive senses. This result differs of classical geometric theory where

any table has the same influence on intelligibility independently of its location, and

also differs of Barron’s equation, that occupies an intermediate position

The intelligibility score around the signal table remains nearly independently of the

table position, then simplifying the derivation of useful criteria to design or control

the acoustic quality of a restaurant.

More absorption and less table density (occupied tables) improve intelligibility at any

instances. But absorption not always can neutralize the adverse effect of table density

whose limit is about 2 to 2 .5 people by square meter.

The influence of homogenous and steady background noise shows a minor influence

on intelligibility for levels up to 50-55 dB, admitted that normal speech levels are from

65 to 70 dB.

Subdividing restaurants into several sub-enclosures some advantages could be

obtained because intelligibility, for median and highly separating septa, only depends

of conditions in each partial enclosure considered.

INTRODUCCIÓN

- 1 -

Los restaurantes del siglo XXI han dejado de ser los locales de ocio donde se iba

meramente a comer, con más o menos prisa. En la sociedad española actual, los

restaurantes se han convertido en lugares donde es posible encontrarse privadamente

en público. En ellos se busca, además de la posibilidad de reunirse, un entorno

agradable, una buena comida y la comodidad de un buen servicio. Poniéndose así a

prueba todos los sentidos al mismo tiempo, al reunirse sabores, olores, sonidos,

colores, formas, texturas, etc.

Uno de los nuevos aspectos que demanda crecientemente la sociedad, hasta ahora

olvidado con frecuencia, es el confort acústico. Cada vez es más frecuente oír frases

como en este restaurante hay demasiado ruido, en este local no se puede hablar, no hay quién

se entienda y, en muchas ocasiones este es motivo suficiente para dejar de acudir a un

local.

El confort acústico supone una necesidad para los comensales, especialmente cuando

la palabra se convierte en protagonista.

Por ello el objetivo principal de esta tesis es modelar el comportamiento acústico de

recintos prismáticos de plantas en I, L y U para diseñar restaurantes de buena calidad

acústica valorado en base a la inteligibilidad.


- 2 -

0.1 Justificación de la tesis

La calidad acústica de restaurantes está siendo demandada por la sociedad española desde hace alguna década. Todos hemos vivido alguna vez la experiencia de no poder comunicarnos con las personas de nuestra mesa en un restaurante debido al excesivo ruido existente. Esto ocurre en todo tipo de restaurantes: de comida rápida, de autoservicio, comedores escolares y universitarios, restaurantes de hoteles, e incluso aunque en menor medida en restaurantes de lujo.

Es en el diseño de interiores donde los arquitectos y diseñadores desempeñan una función esencial, ya que de ellos depende el ambiente específico de cada local. A la hora de crear un ambiente se tiene en cuenta la distribución de los espacios, las proporciones, la iluminación, la selección de materiales, el mobiliario, etc.

En este sentido, se debe tener en cuenta otro argumento primordial a la hora de realizar el proyecto, que es el acondicionamiento acústico del local. El confort acústico supone una necesidad para los comensales, especialmente cuando la palabra se convierte en protagonista.

En respuesta a esta demanda de la sociedad, surge una nueva normativa a nivel europeo. A finales de 2007 se publica en España el Real Decreto 1367/2007, de 19 de octubre, por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, de Ruidos, en lo referente a zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas. En el CTE de 2007 se recoge este sentir y adopta un valor máximo de 0.9 s para el tiempo de reverberación medio, de cualquier recinto destinado a restaurante, en las bandas de octava centradas en 1000 y en 2000 Hz. En esta dirección apuntaba la NBE CA Condiciones acústicas en los edificios de 1981 y su modificación de 1988, aunque a nivel de simple recomendación.

Sin embargo los estudios sobre la acústica de restaurantes son muy escasos y en consecuencia el modus operandi para conseguir en ellos condiciones acústicas satisfactorias muy deficiente. Solamente en las últimas décadas se observa un tímido interés sobre el tema centrándose sobre todo en la predicción del campo sonoro bien neto (Kang 2002) (que usa la radiosidad (Kuttruff 1973) cuya solucion es bastante compleja y requiere hipótesis suplementarias (Gilbert 1982), o bien complementado con una cuantificación del efecto Lombard (Lombard 1911) (base psicoacústica del efecto cocktail (Legget y Northwood 1960)) como es el caso de Hodgson et al. (Hodgson et. al 2007). Otro estudio reciente (Rindel 2010), bajo las hipótesis de la teoría del campo difuso, encuentra que debido al efecto Lombard el nivel de ruido disminuye en 6 dB, ponderados A, al multiplicar por 2 la absorción total del recinto.

Por otra parte, en contra de lo que cabría esperar, construir restaurantes que cumplan la nueva normativa, que reúnan las condiciones acústicas adecuadas para su uso, no es especialmente caro. Si se realiza un buen diseño en la fase de proyecto, el coste adicional es prácticamente cero.

Introducción

- 3 -

Los materiales que se utilizan actualmente para el acondicionamiento acústico no

resultan caros y se encuentran con facilidad. Más que un problema económico se trata

de una cuestión de espacio y de diseño.

Por todos estos motivos, se considera especialmente interesante y novedoso acometer

un estudio sobre la problemática actual de los restaurantes, no suficientemente

conocida ni resuelta en la actualidad.

0.2 Objetivos

En esta tesis se plantea el estudio de la calidad acústica en estos recintos desde la

perspectiva de la inteligibilidad de la palabra como parámetro base para encontrar las

claves del comportamiento acústico así como los elementos y criterios de diseño para

convertir estos recintos en lugares atractivos para disfrutar tanto de la buena mesa

como de la compañía y comunicación entre personas.

0.3 Hipótesis de partida

Esta tesis parte del supuesto de que la confortabilidad en restaurantes se puede

valorar mediante la inteligibilidad de las conversaciones entre los grupos de

comensales relacionados, que habitualmente ocupan una mesa.

Una inteligibilidad insuficiente convierte el más lujoso lugar en poco atractivo y por

tanto rechazable.

Los comensales de cada mesa deben disfrutar de condiciones de inteligibilidad

‘óptima’ en sus conversaciones entre sí y bastante escasa respecto de los restantes

comensales los cuales constituyen fuentes de ruido cuyo efecto debe minimizarse.

Un ruido ambiente elevado, tanto de origen exterior como interior al recinto (de

gestión del local y conversacional de otros asistentes ajenos) es también una causa

primaria de molestia. Resulta que este ruido de gran nivel sonoro, es un factor

determinante de la inteligibilidad, en términos negativos, a través de la relación señal-

ruido, dado el limitado nivel sonoro de la voz humana.


- 4 -

En el interior de los restaurantes se produce una variante de un fenómeno conocido como efecto cóctel. Este fenómeno se produce cuando hay un grupo numeroso de personas en una sala, que participan en varias conversaciones simultáneas y consiste en lo siguiente:

Cuando el número de personas aumenta, el nivel sonoro total de la sala también aumenta, y la interferencia de otras conversaciones hace que sea más difícil escuchar, por lo que los emisores elevan su voz y los grupos de gente se acercan, hasta un punto en que el nivel sonoro se dispara aumentando súbitamente más de 10 dB.

La aparente solución de incrementar el nivel de la conversación resulta doblemente negativa. Aunque al elevar la voz se aumenta el sonido directo que llega a nuestro interlocutor, esto no causa un aumento proporcional en la inteligibilidad a partir de niveles altos (unos 75 dB) y por otra parte, también se incrementa el ruido interior de origen conversacional de los otros comensales (el más importante como veremos en el curso de este estudio) que nos llega en forma de sonido reverberante, con lo cual el valor de la relación señal-ruido va empeorando hasta llegar a un punto clave en el que ya no se entiende nada.

0.4 Método de abordaje

La presencia de un número generalmente elevado de comensales, es causa de una gran dificultad en la determinación del campo de ruido conversacional, por la multiplicidad de fuentes sonoras puestas en juego. En cualquier modelo la cuantificación requiere cantidades importantes de cálculo, que en términos computacionales se puede resumir en gran velocidad de cálculo y gran cantidad de memoria.

Por ello se explorará la viabilidad de simplificaciones mediante ecuaciones o ‘leyes’ de variación del nivel de ruido conversacional con la distancia, basados en estudios experimentales realizados en maquetas a escala reducida. Estas leyes de variación del nivel sonoro en los recintos destinados a restaurantes presuponen elementos comunes de forma y/o absorción acústica, que garantizan una cierta ‘analogía’ entre ellos.

Estas variaciones de nivel que, dados los estudios precedentes (acústica geométrico-estadística, estudios de Barron, estudios de Sendra-Zamarreño y otros), cabe esperar que sean sencillas con variaciones suaves, se modularán y complementarán teniendo en cuenta ciertos efectos del recinto incrementando el nivel de ruido en la proximidad de las paredes (efecto Waterhouse) y a la vez cuantificando el incremento de la energía conversacional en los primeros milisegundos de adición auditiva (efecto Haas). Ello requiere cuantificar adecuadamente los niveles de las primeras reflexiones, lo cual se lleva a cabo verificando la idoneidad entre teoría y resultados experimentales en la primera parte de los ecogramas. Como complemento idóneo a este fin se usarán algoritmos de cuantificación de la inteligibilidad basados en la relación energía útil-energía adversa (o detrimental).

1 RECINTOS DE RESTAURACIÓN

- 5 -

En este capítulo se procede a la descripción de las características principales de los

recintos destinados al uso de restauración. También se realiza una clasificación de los

mismos basada en varios aspectos, tales como la geometría, el volumen, la categoría,

la densidad de ocupación, etc.

Se estudian las dimensiones mínimas de los mismos en función de las distancias

necesarias de paso, la distribución del mobiliario y sus medidas, debidas estas últimas

a razones antropométricas.

Finalmente se expone cuál es la normativa vigente que afecta a estos locales.

Campo acústico en recintos de planta en I en L y en U: Aplicación al diseño acústico en restauración

- 6 -

1.1 Tipos y arquitecturas asociadas.

Definición de Restaurante

Un restaurante es, por definición, un establecimiento donde se sirven al público mediante precio, comidas y bebidas para ser consumidas en el mismo local, generalmente en las horas de almuerzo y cena, mientras que los que se especializan en el servicio del desayuno se les califica como cafeterías.

Clasificación de Restaurantes

Al igual que los hoteles, los restaurantes también reciben una clasificación basada en varios conceptos:

Instalaciones, servicios, menú, etc., siendo el servicio de los camareros en las mesas uno de los criterios más valorados.

Existen una serie de categorías intermedias, desde la más modesta fonda que sirve un menú, o sea, una serie de alimentos únicos por un precio fijo y en mesas comunes, hasta el más lujoso restaurante a la carta, donde el cliente elige su menú y paga de acuerdo con el servicio y la calidad de los platos que consume.

Según la Orden de 17 de marzo de 1.965 (Orden 17 marzo de 1965) los restaurantes se clasificarán en las categorías de lujo, primera, segunda, tercera y cuarta, cuyos distintivos serán, respectivamente, cinco, cuatro, tres, dos y un tenedores, colocados verticalmente, uno al lado del otro.

Figura 1. 2: Distintivo de los restaurantes según su categoría

A continuación se señala un resumen de los requisitos básicos tomados como parámetros para clasificar los restaurantes a nivel internacional.

Figura 1.1: Símbolo de

restaurante

Capitulo 1 Recintos de restauración

- 7 -

INSTALACIONES Y SERVICIOS CATEGORIAS

5 Tened. 4 Tened. 3 Tened. 2 Tened. 1 Tened.

CONDICIONES GENERALES

Entrada de clientes independiente del personal y mercancías Si Si Si (2) Guardarropa Si Si Si Vestíbulo o Sala de Espera (puede disponer de bar) Si Refrigeración Si Si

Calefacción Si Si Si Teléfono Si Si Si Si Mesas auxiliares Si Ascensor para uso exclusivo de clientes (más de una planta) Si Si (1)

SERVICIOS HIGIÉNICOS

Aseos independientes Señoras y Caballeros Si Si Si Si

Agua caliente y fría Si Si Si ZONA DE SERVICIOS

Escalera de servicios o montaplatos (más de 1 planta) Si Si Cocina Si Si Si Si Si

Ventilación directa o forzada Si Si Si Si Despensa Si Si Si Si

Almacén Si Si Si Bodega Si Si Si

Cuarto frío Si Cámaras o armarios Frigoríficos (Pescados y Carnes) Si Si Si Si Office Si Agua Fría y Caliente/Fregadero Si Si Si Si

Armarios roperos (personal) Si Aseos para personal de servicio Si Si Si

PERSONAL

Uniformado Si Si Si Si (3) Conocimiento Idiomas Si Si Si

CARTAS Y MENÚS EN IDIOMAS EXTRANJEROS

Cartas y menús en idiomas extranjeros Si

Surtido de vinos Si

Platos cocina internacional Si Si

(1) Si ocupa la 3ª planta u otra superior del edificio (2) No será utilizada para mercancías durante las horas de apertura al público (3) El personal con contacto con el público llevará al menos chaqueta blanca.

Tabla 1. 1: Condiciones mínimas de los restaurantes según la O.M. de 17 de marzo de 1965.


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Se puede establecer otra clasificación en función del tipo de comida y del servicio del restaurante:

Autoservicio, Comida rápida Restaurante de hotel Restaurante Restaurante de lujo Banquetes Comedores. En cuanto a la geometría de los locales, la más frecuente es la rectangular, seguida de la planta en forma de L. El hecho de que se recurra frecuentemente a la rehabilitación de edificios antiguos para este uso, supone generalmente una multiplicidad de recintos que se ponen en comunicación. Lo que implica que cada vez es más frecuente el uso de recintos acoplados. Esta misma técnica, también está en auge en diseños de nueva construcción cuando se buscan espacios con mayor privacidad dentro del restaurante.


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Figura 1. 3: Clasificación de restaurantes.

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Diseño y organización interior.

Las principales áreas de un restaurante son.

Puerta Principal

Es el área donde se recibe al cliente. Cerca de la entrada se suele colocar un mueble tipo aparador donde permanece el libro de reservas y un teléfono con un timbre discreto, para la toma de reservas y mensajes.

Bar y sala de espera

Los restaurantes de primera categoría y de lujo deben disponer de un bar o una pequeña sala de espera cerca de la entrada para cuando no haya mesas disponibles y los clientes tengan que esperar, mientras toman un zumo o un cóctel.

En países fríos, los restaurantes disponen también en esta área de un guardarropa, para guardar a los clientes la ropa de abrigo durante su estancia en el establecimiento.

Baños

Los servicios o aseos deben estar en un extremo del salón. Lo ideal es que haya una puerta de acceso común, tanto para el de las señoras, como para el de los caballeros. Esta puerta debe dar acceso a una pequeña sala donde estén las dos puertas de los aseos.

Sala o Comedor

Área donde están ubicadas las mesas para el servicio a los clientes.

Salones privados

Se puede destinar parte de salón para algún reservado independiente, modalidad que cada día se utiliza más por la clientela de restaurantes. Estos salones suelen estar separados del principal por una cortina o puerta corredera para mayor privacidad.

Office

La comunicación entre la cocina y el salón de servicio resulta ideal cuando se respeta un pasillo entre ambos, con suficiente anchura para que sirva de cámara aislante de ruidos y temperatura. A este pasillo se le llama Office. Las puertas deberán ser dos en la entrada de cocina y dos en la entrada del comedor, estableciendo una dirección de entrada y otra de salida; ésta debe tener una ventana de cristal, que permita ver, si alguien por error, circula en sentido contrario.


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Cocina

La cocina es la zona industrial de un restaurante, o sea, el área de producción, donde se elaboran los alimentos que serán servidos en el comedor.

Área de entrega de comandas y recepción de pedidos

El Pase, es como se le acostumbra llamar a esta área donde los camareros entregan la comanda y reciben los platos.

Dimensiones mínimas.

Las dimensiones mínimas del local vienen dadas por las anchuras necesarias en la zona de comedor (Tabla 1.2 ) basadas en una medida promedio del cuerpo humano, así como las dimensiones y disposición del mobiliario.

Necesidades mm Pasillos Cómodo para 1 persona 900 Cómodo para el paso de 2 personas 1350 (1100)*

Cómodo para el paso de 3 personas 1800 (1500) Acceso a las mesas

Mínimo para acceso directo 450 Mínimo para movimiento lateral 200 Espacio para maniobrar al sentarse 300 (200) Espacio ocupado por comensal sentado medido desde la mesa hacia afuera

450 (400)

Clientes Sentado a la mesa con comodidad 600 En espacio más reducido, para comidas rápidas

550

Lleno, de pie ante el mostrador 450 * Las anchuras se basan en una medida promedio del cuerpo humano. Las cifras entre paréntesis representan los mínimos absolutos

Tabla 1. 2: Anchuras necesarias en zonas de comedor (Lawson 1979).

La densidad de ocupación que se puede obtener en diferentes tipos de restaurantes y comedores dependerá de varios factores, tales como: el precio de las comidas y la calidad de las instalaciones y ambientación esperados, el método de servicio de la comida; los tipos y la organización de las mesas y mobiliario en general.


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Existe, en cierta medida, una correlación entre el espacio ocupado y el tiempo empleado en una comida, y ello tiende a reflejarse en el precio de la comida de que se trate. En situaciones donde el comer es un proceso largo –hasta dos horas y media en almuerzos de negocios o cenas de ocio- una atmósfera de comodidad relajante, constituye parte esencial del disfrute. En cambio, cuando hay un rápido relevo de clientes durante el periodo de comida, pueden tolerarse limitaciones de espacio y movimiento debido a los cortos tiempos implicados, particularmente cuando se tenga compensaciones en comodidad y velocidad de servicio.

El método para servir la comida tendrá un efecto considerable sobre las necesidades totales de espacio. En el servicio por camareros el espacio para acceso entre sillas adyacentes puede quedar reducido a un mínimo de 90 cm, y prácticamente toda la sala puede ser utilizada como comedor. El servicio en mostrador resulta menos económico en espacio ocupado, mientras que en el autoservicio una gran parte de la superficie es ocupada por el mostrador de servicio y la circulación de los clientes, dando una baja ocupación total. Sin embargo, en contra de esto último hay un cierto ahorro de espacio en el servicio de cocina.

El tercer factor principal que afecta al coeficiente de ocupación es el tipo y la disposición de las mesas. Para su comparación se muestran en la tabla 1.3 y se ilustran en la tabla 1.4 ejemplos de las densidades en función del tipo de servicio y la disposición de las mesas.


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Tipo de asiento y servicio Superficie por comensal m2

Servicio de mesa Mesas cuadradas en filas:

2 asientos en paralelo 1.7 a 2.0 4 asientos en paralelo 1.3 a 1.7

4 asientos en diagonal* 1.0 a 1.2 Mesas rectangulares en filas:

4 asientos 1.3 a 1.5 6 asientos 1.0 a 1.3 Mesas circulares en filas: 4 asientos* 0.9 a 1.4 Banquetas fijas 4 asientos con servicio de camarero 0.7 a 1 Autoservicio, incluido mostrador 0.9 a 1.4 Asientos en mostrador

Mostradores túnel 1.4 a 1.6 Mostradores simples 1.7 a 2.0 Mostradores simples con unidades de pared 1.1 a 1.4

Grupos para banquetes

Varias filas 0.9 a 1.1 Una fila 1.0 a 1.3 Autoservicio (recogida por el cliente) Mesas cuadradas en fila

Sólo zona comedor

4 asientos 1.4 a 1.6 6 asientos 1.1 a 1.3 8 asientos 1.0 a 1.2 Incluida zona mostrador

4 asientos 1.7 a 2.0 6 asientos 1.3 a 1.8 8 asientos 1.2 a 1.6 Autoservicio (recogida por el cliente) Mesas rectangulares en fila

Sólo zona comedor

4 asientos 1.3 a 1.5 6 asientos 1.0 a 1.2 8 asientos 0.9 a 1.1 Incluida zona mostrador

4 asientos 1.5 a 1.9 6 asientos 1.2 a 1.6 8 asientos 1.1 a 1.5 * Se ahorra espacio con las mesas a 45º

Tabla 1. 3: Asignación de espacio según necesidades medias (Lawson 1979).


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Tabla 1.4: Espacios mínimos entre mesas para permitir acceso y circulación (Lawson 1979).


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Tabla 1. 5: Superficie (m2 ) por comensal en función del tipo de establecimiento (Lawson 1978).

Otro de los aspectos que incide en las dimensiones de un local destinado al uso de restaurante es la normativa que le afecta, tanto la relativa al sector de la Restauración como las normas de prevención de incendios, o las de establecimientos de pública concurrencia.

En el CTE S I 3 tabla 2.1 (CTE SI 2006) se establece una densidad de ocupación de 1m2 para zonas de público de pie en bares, cafeterías y restaurantes, 1.2 m2 para zonas de público en restaurantes de comida rápida (hamburgueserías, pizzerías, etc) y 1.5 m2 para zonas de público sentado en bares, cafeterías y restaurantes.

En la Comunidad de Madrid el Reglamento de prevención de incendios de la Comunidad de Madrid - DECRETO 31/2003- (Reglamento Prevención Incendios 2003)

establece una ocupación máxima. A efectos de estudio de evacuación la ocupación teórica de cálculo, por superficie útil en este tipo de locales, es de:

Una persona/0.50 m2 en zona de permanencia de público de pié. Una persona/1.50 m2 en zona de permanencia de público sentado. Una persona/5.00 m2 en vestuarios de servicio. Una persona/20.00 m2 en zonas de personal de servicio. Se prohíbe una ocupación total superior a la ocupación teórica de cálculo.

Superficie (m2 ) por comensal en función del tipo de establecimiento Tipo de establecimiento Superficie por

comensal, m2 Notas

Restaurantes comerciales Servicio de mesa -Con mesas sueltas 1.0 a 1.7 -Con mesas y asientos fijos 0.7 a 1.0

(Dispuestos en casillas)

Servicio de mostrador 1.4 a 1.9 Servicio cafetería 1.4 a 1.8 Incluye zona de servicio Servicio banquete -Con mesas largas 0.9 a 1.3 Cantinas (industriales y de oficina) Servicio cafetería -Con mesas de 4 a 6 1.3 a 1.8 -Con mesas de 8 ó más 1.1 a 1.6

(Incluye zona de servicio y sitio para los carritos)

Comedores escolares Escuelas primarias -Con servicio de mostrador 0.74 -Con servicio de familia 0.83 Escuelas secundarias 0.9 Centros de educación superior 1.1


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Distribución de mobiliario.

Dentro del comedor se debe regular la circulación de los clientes. En el caso de un restaurante caro, los clientes serán recibidos y conducidos a sus asientos por el camarero jefe, pero en otras circunstancias será preciso guiar los movimientos de los clientes al mostrador de autoservicio o a las mesas según modelos de circulación definidos, en parte, por la comodidad de los clientes que llegan y salen y, en parte para evitar molestias innecesarias a otros. No debería ser necesario enredarse en un laberinto de mesas con el riesgo de colisión con otros comensales o sirvientes. Los pasillos desde la entrada al mostrador y a través del cuerpo principal del comedor deben ser suficientemente amplios y las rutas de entrada y salida no deben cruzarse.

Para garantizar la circulación de los clientes por las rutas previstas se puede emplear una variedad de técnicas basadas en la sugerencia, dirección u obstrucción como medio de guía. Si se prestan a confusión, las rutas pueden ser deliberadamente indicadas mediante señales y el movimiento puede también ser regulado por el empleo de barreras u obstáculos visibles y físicos. Estos deben ser suficientemente altos y visibles para que resulten fácilmente apreciables en condiciones de posible aglomeración, pudiendo ser móviles para permitir la redistribución según los usos del restaurante.

La disposición de los asientos y mesas en el comedor es parecida se trate de un autoservicio o de un servicio por camareros excepto, en que en el primero se dará normalmente importancia a la simplicidad práctica, con hileras o grupos de mesas separados por amplios corredores rectos mientras que con un eficiente servicio por camareros en las mesas es posible un esquema más flexible que permita mayores variaciones en el estilo y organización del mobiliario.

Las dimensiones en el diseño de asientos deben estar basadas en consideraciones antropométricas.


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Tipo de mobiliario Dimensiones ( cm ) Dimensiones ( cm )

Sillas Altura del asiento 43 Profundidad del asiento 43-45

Mesas Altura mesa 70 Mesas fija más bancos 70-75 x 120 Mesa cuadrada(2 pers) Mínimo 70 62.5 x 80 Mesa cuadrada ( 4 pers) Recomendable 75 85 x >85 Mesa rectangular ( 4 pers) Mín 120 x 70 Recom 120 x 75 Mesa rectangular ( 6 pers) 150 x 75 Mesa rectangular ( 6 pers) 180 x 75 Mesa circular Diámetro superior a 90 Es. alrededor para sentarse 70 Paso camareros 90

Mesas para banquetes Longitud 60 cm / persona Anchura 75 Paso camareros Mínimo 150 Recom 200

Tabla 1.6: Tipos de mobiliario y dimensiones basadas en consideraciones antropométricas (Lawson 1979).


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Mesa circular Comedor Salón Mesa rectangular

Comedor Salón

Ø 90-100 cm

75x75

(mín 70 x 70)

70 x 70

3 ó 4 sillas 4 ó 5 sillas 2 sillas 2 sillas

Ø 105 cm

Mín

75 x 75

75x75

(mín 70 x 70)


Ø 120 cm

120 x 75 120 x75

(mín 120 x 70)


Ø 150 cm

150 x 750

150 x 750

8 ó 9 sillas 9 ó 10 sillas 6 sillas

6 sillas

150 x 750+ semicírculo Ø 75cm

180 x 75 180 x 75

7 sillas 7 sillas 6 sillas 6 sillas

Tabla 1.7 Dimensiones para varias distribuciones de mesas y densidades de asientos para cada una (Lawson 1979).


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Figura 1. 4 Ejemplos de distribución de mesas más comunes en restaurantes (Neufert 1995).


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1.2 Normativa vigente.

El sector denominado de restauración se considera integrado por la actividad de restaurante, cafetería, bar, pub, discoteca y otras empresas y establecimientos similares.

Sobre la importancia de este conjunto de empresas en el sector turístico y su integración en el mismo no cabe la menor duda, máximo en un país como el nuestro, en el que la relevancia concedida a la gastronomía, y al mismo tiempo su variedad, es de todos, nacionales y extranjeros, conocida y reconocida.

Es sin duda éste uno de los sectores turísticos que más ha evolucionado hacia formas novedosas y reclamadas por el público, y que lo ha hecho además con rapidez y éxito.

Curiosamente hay que indicar que se da la circunstancia de que tal evolución y adaptación a la demanda se ha producido sin que existieran normas que encauzaran tal actividad. Es obligado recordar al efecto que, hasta hace poco, las normas que regulaban estas empresas y establecimientos, y que se aplicaban en la mayoría de las Comunidades Autónomas, eran estatales y databan de 1.965, es decir, que es la faceta del turismo cuya regulación ha sido menos puesta al día. Lo que no ha redundado en cambio, según ha quedado expuesto, en una pérdida de calidad en la prestación de los servicios.

Las competencias de promoción y ordenación del turismo que engloba entre otros el sector de la restauración se encuentran atribuidas a las comunidades autónomas. El sector de la Restauración se ha consolidado como uno de los pilares más importantes para la economía de muchas comunidades autónomas. Algunas de ellas han dictado sus propios decretos de regulación y clasificación de los establecimientos de restauración (Restaurantes, cafeterías y bares).

En las Leyes Generales de Ordenación de Turismo se hace una breve referencia a los establecimientos de restauración, definiendo y clasificando los mismos con carácter general. Si bien han de tenerse en cuenta estas someras y mínimas regulaciones, lo cierto es que las mismas no son, ni mucho menos, suficientes para regular y ordenar esta materia.

Por este motivo, en aquellas comunidades autónomas que han promulgado las Leyes Generales de Ordenación de Turismo, pero no han dictado Decretos propios de regulación y clasificación de dichos establecimientos, a fin de evitar vacíos legislativos, los establecimientos de restauración existentes en dichas Comunidades Autónomas han de entenderse regulados, por la aplicación supletoria (en todo aquello que no suponga una contradicción con lo previsto en las leyes autonómicas) de la legislación del Estado.

Asimismo se ha de destacar la aplicación de ordenaciones no turísticas en este sector, como son la normativa de prevención de incendios o las disposiciones de policía referentes a espectáculos públicos y actividades recreativas reguladoras entre otras


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cuestiones de los aforos, horarios, medidas de seguridad, etc., que no siendo estrictamente turísticos inciden en el sector.

REQUISITOS DE LOS LOCALES DESTINADOS AL USO DE RESTAURANTE

1. Zona de público diferenciada. 2. La cocina o zona de manipulación de alimentos deberá estar diferenciada. 3. Almacén. 4. Cuarto de basuras. 5. Servicios higiénicos de uso público. 6. Si se elaboran alimentos, aseo para el personal. 7. Si se posee comedor en el caso de los restaurantes deberá cumplir RD. 2817/83 Reglamentación técnico-

sanitarios de los comedores colectivos. 8. Se dispondrá según RD 168/ 1985 las condiciones generales de almacenamiento frigorífico de alimentos. 9. Las heladerías deberán de cumplir además la ordenanza del comercio minorista de alimentación y el RD

168/1985 y la orden 696/1992. 10. Los teatros, salas de cine y espectáculos, al ser considerados uso público deben cumplir las especificaciones de

accesibilidad y supresión de barreras arquitectónicas.

CONDICIONES PARTICULARES DE ESTE TIPO DE ESTABLECIMIENTOS 1. Actividades con horario de funcionamiento comprendido entre las 23:00 y las 7:00 en edificios residenciales

(OPACFE (Ordenanza de Protección a los Consumidores en los Establecimientos donde se consumen Comidas y Bebidas)).

2. Actividades incluidas en catálogo de la ley 17/97 de Espectáculos Públicos y Recreativos de la Comunidad Madrid.

3. Actividades sometidas a procedimiento de evaluación ambiental de la Comunidad de Madrid.

INSTALACION ELECTRICA Estas actividades están clasificadas como “local de pública concurrencia” en el Reglamento Electrotécnico y por lo

tanto necesitan darse de alta en Industria mediante un proyecto eléctrico visado. INSTALACIÓN DE GAS La legalización de la instalación de gas es en ocasiones más sencilla que la eléctrica. Esto ocurre cuando su potencia

útil no supera los 70 kW. En estos casos es suficiente la intervención de una empresa instaladora autorizada (boletín). Cuando se superan los 70kW el proceso de legalización es muy similar al eléctrico (proyecto de gas y control)

VENTILACIÓN, EXTRACCIÓN Y A/ A El local debe estar ventilado, ya sea mediante ventilación natural o forzada. En general la ventilación natural se

consigue dejando aberturas en el local (puertas, ventanas, luminarias, etc.), que comunican con el ambiente exterior. La ventilación forzada utiliza extractores para conseguir la renovación. La ventilación general del local debe ser independiente de la ventilación de los servicios higiénicos. Los humos y vahos producidos en la cocción de alimentos debe ser conducida al exterior por un sistema de extracción que disponga de filtros retenedores de grasas. La salida de humos debe disponer de una chimenea reglamentaria a cubierta. De acuerdo con la DB- SI, Seguridad en caso de incendio, las cocinas pueden constituir un local de riego especial si los equipos de cocción superan los 20 kW.

SEGURIDAD ALIMENTARIA Conviene que el promotor lea con atención el Real Decreto 3484/2000, de 29 de Diciembre, por el que se establecen las

normas de higiene para la elaboración, distribución y comercio de comidas preparadas. En esta ley se detallan gran parte de los requisitos que debe satisfacer en la gestión de una actividad de estas características. Entre otros, se establece el requisito de inscripción en el Registro General Sanitario de Alimentos.

RUIDOS Y VIBRACIONES Actividad sometidas a evaluación y control ambiental previstas en la ley 2/08 de Evaluación Ambiental de la

Comunidad de Madrid.


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RESIDUOS Se redactará memoria ambiental donde se especificará la cuantificación y tipo de residuos generados así como su

adecuada gestión. TELEVISION Y EQUIPOS DE REPRODUCCION AUDIOVISUAL Las instalaciones de equipo de Reproducción audiovisual cumplirán con la normativa que les es de aplicación. OBRAS

• Al solicitar la licencia de actividad puede incluir obras de las siguientes clases: o De acondicionamiento puntual: modificación de la distribución interior, ampliación, modernización o

introducción de nuevas instalaciones, revestimientos y acabados. o Colocación de toldos, se justificará la alineación oficial. o Colocación de banderín y/o rótulo: se justificará el cumplimiento de la OPPU.

• Tendrán un estudio especial y procedimiento paralelo al de la licencia de actividad: o Obras exteriores en fachada de edificios no protegidos, que afecten a cerramientos, ventanas, cierres,

pinturas,...: tendrán un estudio técnico específico no incluido. o Obras que afecten a la estructura del inmueble: tendrán un estudio técnico específico no incluido. o Obras exteriores. o Obras y actuaciones en edificios protegidos.

Tabla 1.9: Requisitos de los locales destinados al uso de restaurante

A finales de 2007 se ha publicado el Real Decreto 1367/2007, de 19 de octubre (R.D. 1367/2007), por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre (Ley del Ruido 2003), de Ruidos, en lo referente a zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas. La ley del ruido transpone parcialmente a nuestro ordenamiento jurídico la Directiva 2002/49/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 25 de junio de 2002, sobre evaluación y gestión del ruido ambiental.

Esta ley es la norma general reguladora de ámbito estatal. Considera que la contaminación acústica entra en el concepto de contaminación medioambiental y establece como objeto de la ley la prevención, vigilancia y reducción de la misma. Asimismo, proporciona la información y los criterios de actuación a las Administraciones públicas competentes para la clasificación de las áreas acústicas o la aprobación de los mapas de ruido, además de definir los instrumentos de prevención y control de los que tales Administraciones pueden servirse para procurar el máximo cumplimiento de los objetivos de calidad acústica que se adopten.

En la Ley 37/2003, de 17 de noviembre (Ley del Ruido 2003), y sus Normas de desarrollo (R.D. 1513/ 2005) y (R.D. 1367/2007) se establecen los objetivos de calidad acústica aplicables al espacio interior de las edificaciones destinadas a vivienda, usos residenciales, hospitalarios, educativos o culturales, a través de los correspondientes valores de los índices de inmisión de ruido y de vibraciones. Estos valores se alcanzarán al cumplir con las exigencias básicas de protección frente al ruido establecidas en el Documento Básico DB-HR Protección frente al Ruido del CTE (DB HR 2007) que están coordinadas con dicha ley.


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Una de las principales innovaciones del CTE es tratar el acondicionamiento acústico de forma normativa y no como una mera recomendación tal y como figuraba en el anexo 5 de la NBE CA-88. Para ello se incluyen en el apartado 2: caracterización y cuantificación de las exigencias los valores límite de absorción acústica (punto 2.2) y de tiempo de reverberación (punto 2.3), y se establece, en el apartado 3: diseño y dimensionado, un procedimiento para el cálculo de la absorción acústica (punto 3.2) y el tiempo de reverberación (punto 3.3). Además se incluyen por primera vez, exigencias específicas para los restaurantes y comedores. Para este tipo de recintos no existía ningún tipo de referencia en la NBE CA-88, por no estar incluidos ni siquiera en su ámbito de aplicación, debiendo regirse por lo tanto por su regulación específica. Esta regulación se recogía hasta la fecha en las normas autonómicas y/o municipales que presentan una gran disparidad en todo el territorio nacional.

Con la entrada en vigor de la nueva normativa, además de ser deseable es obligatorio que los locales destinados al uso de restaurante cumplan unos requisitos mínimos. El CTE establece unas mínimas directrices y exigencias respecto a estos recintos, de obligado cumplimiento en todo el territorio nacional que sin duda serán de gran ayuda para mejorar la situación actual, todo ello sin perjuicio de que la normativa autonómica y/o municipal añada requisitos más restrictivos. En concreto, el CTE establece que en los restaurantes y comedores vacíos el tiempo de reverberación medio [500Hz, 1kHz, 2kHz], independientemente del volumen del recinto, no debe ser mayor que 0,9 s.

2 INTELIGIBILIDAD EN RECINTOS

- 25 -

Una de las hipótesis de partida de esta tesis es la correspondencia (correlación) de la

inteligibilidad de la palabra con el confort acústico. En el caso concreto de los

restaurantes nos interesa la inteligibilidad de las conversaciones entre los comensales

de una misma mesa.

Se estudian los índices de inteligibilidad más usuales. Se definen las magnitudes

acústicas medibles de un recinto relacionadas con la inteligibilidad y los métodos

objetivos para su medida y valoración.


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- 26 -

La cuantificación de esta magnitud, en forma de índices, se considera en esta tesis como elemento base para establecer la calidad de restaurantes y comedores.

2.1 Inteligibilidad e índices de valoración.

Puede definirse la inteligibilidad como la capacidad de comprensión de un mensaje, generalmente de la palabra. Puede aplicarse a la música, pero tiene otras connotaciones que no nos interesan aquí.

La norma ISO 9921 (Norma ISO 9921 2003) define el índice de inteligibilidad de la palabra como una medida de la efectividad de comprensión de un discurso hablado.

Los valores de la inteligibilidad pueden obtenerse mediante ensayos o pruebas subjetivas realizadas “in situ” o bien mediante métodos objetivos a través de mediciones o, con fines predictivos, mediante algoritmos basados, en el caso de los recintos, en teorías de propagación acústica y en teorías perceptivas del sonido.

En las pruebas subjetivas se realizan una serie de test a los oyentes consistentes en la emisión de listas de monosílabos fonéticamente equilibradas (por ejemplo el test del IA-CSIC, preparado por C. Delgado (Delgado 1968), o el Harvard P.B.50 word score (Harvard P.B.50 word score)). Los oyentes se sitúan, distribuidos en distintos puntos del recinto, y deben identificar los sonidos emitidos. A fin de eliminar cualquier influencia de fallos no fonéticos, estos tests se componen de sílabas sin sentido (“logatomos”). No obstante hay otras formas de esta metodología tal como la del ritmo de Fairbanks usada por Bradley (Bradley 1986) y Latham (Latham 1979). La inteligibilidad, en estos casos, se expresa en tanto por ciento de aciertos. Estos ensayos son los que quizás proporcionan una información más fiable, si están correctamente realizados. Es preciso realizar un gran número de ensayos con un número suficiente de oradores y de oyentes, debidamente entrenados y aplicar un tratamiento estadístico de los resultados, lo cual, da lugar a un procedimiento lento y engorroso.

Los métodos objetivos para la estimación de la inteligibilidad se basan en la valoración de una serie de índices a partir de magnitudes físicas relacionadas con la inteligibilidad. Estos índices toman valores de 0 a 1 correspondiendo normalmente el cero a la inteligibilidad nula y el 1 la inteligibilidad perfecta.

En el momento actual tal vez los índices objetivos más usados son el STI (Speech Transmisión Index) con su simplificación RASTI (RApid STI) y el SII (Speech Inteligibility Index), por su concomitancia con el índice de articulación (AI).

2.2 Primeros índices de inteligibilidad de la palabra.

El primer método parece deberse a V. O. Knudsen (Knudsen 1932), que define un índice de inteligibilidad mediante consideraciones empíricas condicionadas por los conocimientos que a la sazón se tenían de la acústica de salas. El valor de este índice de inteligibilidad de la palabra en recintos, comprendido entre 0 y 1, resultaba del producto de otros varios índices relacionados con magnitudes acústicas y

Capitulo 2 Inteligibilidad en recintos

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geométricas, tales como la relación entre nivel de emisión/nivel de ruido de fondo, el tiempo de reverberación, sonoridad de la señal y con la forma y tamaño del recinto. Es una herramienta de ingeniería acústica para diseño de recintos con buena inteligibilidad y aunque puedan argüirse carencias (p.e. no indica gran cosa sobre el factor de forma del recinto) es de resaltar que el efecto del factor dependiente de la sonoridad, el cual presenta gráficamente, crece al aumentar ésta hasta un máximo a partir del cual disminuye en consonancia con observaciones hoy bien conocidas y fundamentadas de disminución de la inteligibilidad a partir de niveles de unos 75 dBA.

Entre 1925 y 1930 Fletcher (Fletcher y Steinberg 1929) propuso que la inteligibilidad de la señal de la palabra está basada en la suma de las contribuciones de bandas individuales de frecuencia. Concepto clave en los métodos desarrollados posteriormente.

En 1947 French y Steinberg (French y Steinberg 1947), en la línea de Fletcher, elaboraron un modelo de un índice para la valoración de la inteligibilidad, que denominaron Índice de Articulación (AI) según el cual la información específica contenida en una señal de la palabra estaba equitativamente distribuida a lo largo del rango de frecuencias de una señal de la palabra, en 20 bandas de frecuencia contiguas de distinta anchura. Este fue el comienzo del desarrollo y la aplicación de medidas objetivas que predicen la inteligibilidad para varios tipos de canales de transmisión (recintos, telefonía, etc.).

El índice de articulación da una medida de la inteligibilidad de la palabra en un ambiente ruidoso. El método básico de evaluación del Índice de Articulación usa el concepto de un “espectro ideal de la palabra” y el espectro por tercios de octava del ruido de fondo. Si el nivel en algún tercio de octava del ruido de fondo es superior al correspondiente del espectro ideal de la palabra, su contribución es cero, si la diferencia es positiva, entonces tiene una contribución al Índice de Articulación. Si esta diferencia es mayor que 30 dB, la contribución es 30 dB. Cada contribución se multiplica por un factor de ponderación específico para cada tercio de octava. La suma de todas las contribuciones para los tercios de octava cuyas frecuencias centrales se encuentran comprendidas entre los 200 y los 5000 Hz es el Índice de Articulación expresado como un factor entre 0 y 1.

2.3 Magnitudes geométricas y acústicas medibles de un recinto relacionadas con la inteligibilidad.

Los principales parámetros acústicos que influyen en la inteligibilidad son:

- el nivel y características de la emisión de palabra (directa, con refuerzo electroacústico, etc)

- el nivel y espectro de ruido y


p

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- la naturaleza y duración de la respuesta del recinto (principalmente el tiempo de reverberación, y la estructura de los ecos en el intervalo de integración auditiva a partir de la señal directa, que aportan aspectos positivos a la inteligibilidad a diferencia del ruido de fondo siempre con efectos negativos).

Aparte del nivel de la señal de palabra y del nivel de ruido de fondo, generalmente expresados mediante su espectro, se relacionan a continuación los parámetros acústicos de los recintos con influencia en la inteligibilidad.

2.3.1 Tiempo de reverberación convencional

El tiempo de reverberación de un recinto se define como el tiempo necesario para que la intensidad acústica de un sonido, inicialmente estacionario, se reduzca a una millonésima parte de su valor inicial, contando a partir del instante en que cesa su emisión. Esto es equivalente a considerar una reducción de 60 dB, del nivel de presión acústica o del nivel de intensidad acústica.

Figura 2.1: Caída del nivel sonoro en un proceso de reverberación.

El tiempo de reverberación convencional T, puede medirse usando una fuente impulsiva, a partir de la pendiente de las curvas de la respuesta impulsiva integrada por bandas de octava o usando una fuente interrumpida emitiendo ruido blanco o ruido rosa, midiendo la caída. La pendiente de la curva de caída se debería determinar a partir de la pendiente de la recta, ajustada por regresión lineal a una porción adecuada de la curva. T se obtiene normalmente de la porción de caída comprendida entre -5 dB y -35 dB por debajo del nivel inicial máximo T30, lo cual requiere un rango dinámico de medida 50 dB suma de los 35 dB anteriores más 15 dB que se debe estar como mínimo por encima del ruido de fondo, según la norma UNE


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EN 20354: 1993. Sin embargo, en circunstancias reales la mayoría de las veces no se dispone de este rango dinámico, que depende del nivel de potencia de la fuente y del nivel del ruido de fondo. En estos casos se puede medir la caída con un rango dinámico más pequeño, siempre y cuando se cumpla que se empieza en – 5 dB y se acaba + 15 dB por encima del ruido de fondo. El rango más usado, contemplado en algunas normas es el T20 , aunque también se usa el T15, en estos casos se considerará la porción de caída comprendida entre -5 dB y -25 dB , o -5dB y -20dB respectivamente por debajo del nivel inicial máximo. Los tiempos de caída se calculan a partir de estas pendientes extrapolando a un intervalo total de caída de 60 dB. En un recinto dado, en líneas generales, la reverberación aumenta con el volumen y disminuye con la absorción del mismo.

2.3.2 EDT o tiempo de caída inicial.

El tiempo de reverberación del recinto es uno de los parámetros que influyen en la inteligibilidad del mismo, aunque se ha demostrado que es solamente la primera parte de la reverberación la que influye positivamente en la inteligibilidad (Atal et. al 1965), (Kuttruff 1991).

El EDT o tiempo de caída inicial es el tiempo que tarda la intensidad acústica de un sonido, inicialmente estacionario, en reducirse a una décima parte de su valor inicial, contando a partir del instante en que cesa su emisión.

La reverberación influye en la inteligibilidad en dos aspectos principales: en el ruido de fondo que actúa como elemento enmascarador y en la fracción de energía útil/energía detrimental la denominada en inglés, C50 parámetro también conocido como Claridad. Una reverberación excesiva, reduce esta relación, y por consiguiente la inteligibilidad en el recinto.

2.3.3 Relación Señal-Ruido.

Es la diferencia entre el nivel de presión sonora de la señal y el nivel de presión sonora del ruido de fondo, medidos ambos en la posición del oyente.

)(/ dBSPLSPLNS NS −=

Es el único factor tenido en cuenta explícitamente por el índice de articulación, si bien los factores de peso y los espectros de la palabra y del ruido de fondo, calculados a partir del recinto considerado introducen valoraciones de los otros factores indicados para la inteligibilidad.

El nivel de la señal depende del nivel de voz del orador, de la distancia entre el oyente y el hablante, y de las características acústicas de la sala.

El ruido de fondo está compuesto por las fuentes de ruido en el exterior de la sala, el ruido procedente de los sistemas de ventilación y, dependiendo del uso de la sala, por las actividades desarrolladas en el interior de ella que entorpezcan la comunicación,


p

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por ejemplo: en una clase, el ruido producido por los alumnos; en un restaurante, la conversación de los ocupantes de otras mesas.

2.3.4 C50, Claridad. Magnitud acuñada por Reichardt (Klarheitsmass) (Reichardt y Kussev 1972), inicialmente para música, es el balance entre la energía acústica inicial y final usando el valor 80 ms para la frontera de tiempo. Es la relación entre la energía sonora que llega al oyente durante un periodo inicial y la que llega después de este período. Si los resultados se van a relacionar con condiciones de palabra, se calcula para 50 ms; si se van a relacionar con condiciones de música se calcula para 80 ms.

dBdttpdttpC

c

c

c

t

t

t

= ∫∫

∞

)()(log10 2

0

2

donde tc es el límite entre el tiempo inicial y el resto que es de 50 ms u 80 ms, para palabra o música según se ha indicado

2.3.5 D50, Definición. Relación entre la energía medida hasta 50 ms incluyendo el sonido directo, y la energía total. Fue introducido por Thiele (Thiele 1953). Se utiliza para conocer la nitidez de comprensión de partes dentro de un flujo conversacional.

∫∫∞

=0

2

050.0

0

2

50 )()( dttpdttpD

s

Este parámetro está relacionado con C50 mediante la siguiente expresión:

dBD

DC

−=

50

50

501

log10

Este parámetro y el anterior son elementos fundamentales de otros métodos interesantes de valoración de la inteligibilidad

2.4 Fuentes de ruido en interiores.

El ruido en interiores (Josse 1973) puede provenir de diversas partes: del exterior o de otras zonas del mismo recinto, así como de las instalaciones o de las propias personas que se hallen en el interior.

En cuanto al ruido proveniente del exterior, depende del entorno del recinto, así como de la calidad del cerramiento del mismo y de las puertas y ventanas que lo comunican


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con el exterior. La antigua NBE-CA-88 proporcionaba como valores orientativos una tabla de valores del nivel L10 en dBA, medidos en el borde de la calzada y a una altura sobre el suelo de 1,20 metros, sin utilizar ninguna barrera antirruido, que es la , siguiente:

TIPO DE VÍA

NIVEL

L10 (dBA)

Calle adoquinada en cuesta. Tráfico muy denso. 30% vehículos pesados. 88

Calle asfaltada horizontal. Tráfico muy denso. 3% vehículos pesados. 82

Calle asfaltada horizontal. Tráfico poco denso. 10% vehículos pesados. 77

Tabla 2.1: Valores orientativos del nivel L10 en dBA, medidos en el borde de la calzada y a una altura sobre el suelo de 1,20 metros, sin utilizar ninguna barrera antirruido.

Actualmente, el DB-HR del CTE indica que, en el caso de no disponer de datos oficiales del valor del índice de ruido día, Ld, se aplicará el anexo II del RD 1367/2007 para cada tipo de área acústica.

Tabla 2.2: Tabla A del Anexo II del RD 1367/2007 para cada tipo de área acústica.

.


p

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Tabla 2.3: Tabla B del Anexo II del RD 1367/2007 para cada tipo de área acústica.

En cuanto al ruido procedente de otras zonas, se puede tomar como referencia los siguientes datos:

Cocina 65-70 dB

Centro de servicio 60-70 dB

Zona de lavado de vajillas 60-70 dB

Equipo mecánico

Asimismo, la norma de aislamiento acústico entre la cocina y el restaurante dependerá de la utilización de este último, siendo recomendable:

Cafetería 25 dB

Almuerzos de negocio con servicio de camarero 35 dB

Comidas de ocio con servicio de camarero 35 dB

Fiestas formales 45 dB

Discursos 45 dB


- 33 -

2.5 Métodos objetivos en uso para medida y valoración de la inteligibilidad.

2.5.1 Pérdida de articulación de consonantes (% Alcons) Es un método desarrollado por Peutz (Peutz 1971) que se basa en la degradación de la palabra en su propagación en recintos (pérdida de articulación de consonantes). El valor del % ALCons en un punto de un local se calcula a partir del valor del tiempo de reverberación de dicho local así como la diferencia de niveles de presión entre el campo directo Ld y el reverberante Lr en dicho punto.

Calcula estos valores usando la teoría geométrica del campo difuso resumida en la ecuación:

++=Rr

QLwLp

4

4log10

2π

donde:

Lp= Nivel de presión sonora

Lw= Nivel de potencia de la fuente

Q= directividad de la fuente sonora

R= Constante de la sala en m2 ( )1/()( αα −= tSR )

r = Distancia del punto a la fuente sonora (m)

α = Coeficiente de absorción medio de la sala (2KHz)

St = Superficie total de la sala (m2)

Calculados Ld y Lr, particularizando la ecuación anterior, obtiene para la diferencia:

dBr

QRLrLd 17log10

2−

=−

El valor %ALCons viene dado por una de las dos ecuaciones siguientes:

DcrparaTRALCons

DcrparaVQ

TRrALCons

16.39%

16.3200

%22

>=

≤=

donde Dc es la distancia crítica definida como la distancia de la fuente a la cual el campo directo es igual al campo reverberante:

QRQR

Dcr 14.016

===π


p

- 34 -

2.5.2 Índices basados en la función de transferencia de modulación. STI (speech Transmission Index) y RASTI (Rapid STI)

Índice STI.

Este índice fue desarrollado por Houtgast y Steeneken en la década de los setenta, (Houtgast y Steeneken 1973), (Steeneken y Plomp 1980), (Houtgast y Steeneken 1980), y se basa en la degradación de la envolvente del flujo de palabra en el proceso de propagación, en la cual se admite que reside la información. Este aspecto de degradación de la señal tiene un cierto paralelismo con el método de Peutz de degradación (pérdida de articulación) de consonantes.

Consideran la palabra hablada como un flujo de energía sonora con variaciones temporales de intensidad y espectro que sin embargo mantienen valores promedio a largo plazo cuando la señal no se degrada en el tiempo. Estas fluctuaciones pueden caracterizarse mediante un índice de modulación "m". Cuando estas señales se propagan en un recinto se van degradando progresivamente y el índice de modulación inicial va cambiando, y puede servir de indicador de la cuantía de degradación.

Este índice de modulación se relaciona con la relación señal/ruido (en dB) mediante la expresión:

−=

m

mNS

1lg10)/( en dB

A partir de señales normales de palabra hablada Houtgast y Steeneken encontraron que predominan las frecuencias de modulación entre 1 y 8 Hz y que una buena transmisión, tanto para palabra lenta como rápida, debe mantener frecuencias de modulación entre 0.4 y 20 Hz (cubierto por 18 tercios de octava), para garantizar buena inteligibilidad.

La función de transferencia de modulación se puede expresar en función de la respuesta impulsiva, por la fórmula que sigue, (Schroeder 1981):

∫

∫∞

∞−

=

0

2

0

2

)(

)()(

dtth

dtethm

tjω

ω

En donde f=ω/2π corresponde a cada frecuencia de modulación, (18 valores para las citadas bandas de tercio de octava)

A partir de esta función de transferencia de modulación se ha desarrollado un índice de transmisión de la palabra (STI) de gran correlación con el porcentaje de articulación (PA) admitido como parámetro de medida de la inteligibilidad de sistemas de transmisión lineales, dado por:


- 35 -

30

15)/( +=

apNSSTI

siendo

)(1

)(log10)/(

ω

ω

m

mNS

ap−

=

el valor medio de la relación señal/ruido en los 18 valores de ω correspondientes a las bandas de 1/3 de octava comprendidas entre f1 = 0,4 Hz y f18 = 20 Hz.

El índice de inteligibilidad RASTI, es una simplificación del índice STI, bien adaptado a la medición experimental. Considera el flujo conversacional solamente en las bandas de 1 KHz con 4 frecuencias de modulación (1, 2, 4 y 8 Hz) y 2 KHz con cinco frecuencias de modulación (0.7, 1.4, 2.8, 5.6, y 11.2 Hz). Se obtiene la relación/señal ruido aparente media a partir de las relaciones señal/ruido de cada una de las nueve bandas de modulación citadas mediante los valores respectivos del índice de modulación correspondiente y se normaliza al intervalo 0-1 sumando 15 y dividiendo por 30 bajo los mismos supuestos que para el índice STI.

La Figura que sigue muestra la relación entre los métodos RASTI Y ALCons

Figura 2.2: Relación entre los métodos RASTI Y ALCons

INTELIGIBILIDAD RASTI

Mala 0.00 - 0.30

Pobre 0.30 - 0.45

Aceptable 0.45 - 0.60

Buena 0.60 - 0.75

Excelente 0.75 - 1.00


p

- 36 -

2.5.3 Métodos basados en la relación energía útil/energía detrimental Todos estos métodos se basan en los estudios de Haas-Meyer (Haas 1949), (Meyer y Kuttruff 1965) según los cuales la señal de palabra directa y las primeras reflexiones, en un intervalo del orden de 50 ms, forman un todo que contribuye al entendimiento del lenguaje, mientras que la cola de la reverberación contribuye a ocultarle.

El primer método de este tipo se debe a Lochner y Burger (Lochner y Burger 1964), si bien aplicado a la música. Usa como relación energía útil/energía detrimental:

⋅⋅⋅= ∫∫

∞

095.0

2095.0

0

2

95 )()(lg10 dttpdttpC α

Siendo α la fracción de energía de una reflexión individual, en el intervalo de integración auditiva útil. Según Bradley (Bradley 1986), α se puede aproximar por:

trtr aa

35.17.000177.00248.06.03.2 ⋅−+⋅−=α

En donde ra y t son respectivamente la amplitud y el retraso relativos de la reflexión.

Bradley demostró (Bradley y Sato 2002) que en salas sin sistema de amplificación, las primeras reflexiones son importantes para conseguir una inteligibilidad adecuada y que generalmente la energía de estas primeras reflexiones es mucho mayor en magnitud que la energía del sonido directo. La combinación del sonido directo y las primeras reflexiones aumenta la relación señal / ruido efectiva y, por consiguiente la inteligibilidad. También se puede deducir que en condiciones normales, donde el sonido directo es reducido, solamente es posible escuchar un discurso gracias a la presencia de las primeras reflexiones, las cuales pueden aumentar la relación señal / ruido efectiva hasta 9 dB.

En general definiendo Cte para el intervalo temporal te , Bradley introduce la relación energía útil/energía detrimental:

++=

SL

NLtetete

E

ECCU )1(1/

Siendo ENL y ESL respectivamente los niveles a largo plazo del ruido de fondo y del discurso conversacional (ENL = 10 0.1NL y ESL=100.1SL).

Bradley concluyó que U80 representaba los mayores méritos estadísticos, de entre los predictores (incluido STI), para aproximar los valores experimentales del índice de inteligibilidad (en %), mediante el siguiente polinomio de tercer grado:

65.9500295.002466.0219.1 3

80

2

8080 +⋅+⋅−⋅= UUUSI


- 37 -

Otro resultado importante, sobre todo con fines prácticos, que se ha tenido en cuenta

en esta tesis, es que sin necesidad de usar, índices de banda ancha (tales como AI y

STI, que abarcan la banda 125-8000 Hz), se pueden obtener predicciones de la

inteligibilidad con gran precisión: desde luego los índices anteriores de banda ancha

no dan mayor precisión que cuando las relaciones de energía útil/energía detrimental

se valoran para una banda, particularmente la banda de 1 KHz,

Legros y Fillol (Fillol y Legros 1988), comparando resultados de experiencias

cuidadosas, encuentran que el método RASTI subestima los valores subjetivos en

recintos altamente reverberantes y de ruido de fondo importante, frente a mejores

aproximaciones de los valores obtenidos usando como ecuación de regresión la

“sigmoide” siguiente:

n

q

BS eq

I

−⋅= ⋅

+−

60

40)/(

101100(%)

donde la relación señal/ruido equivalente vale:

+−

++⋅=

− )/(1.0

50

50

101lg10)/(

BSir

dirrf

ir

eqD

RRDBS

siendo

(S/B)eq la relación señal ruido equivalente

S/B la relación señal ruido en decibelios, en el punto considerado

irD50 la definición, según Thiele, pero calculada con la respuesta impulsional del

recinto

Rrf corrección por irregularidades en la respuesta en frecuencia del emisor

electroacústico, respecto de una respuesta plana que en usos de una sola banda de

frecuencia puede tomarse igual a 0

Rdir corrección por discrepancias entre irD50 y D50 (según Thiele), atribuibles al sistema

electroacústico,

q, n dos valores de buen ajuste a los valores de inteligibilidad subjetivos en la

circunstancia considerada, que se tomarán q=0.2 y n=700 a partir de ciertos ajustes de

datos tomados de las experiencias de los citados Fillol y Legros y de observaciones

nuestras.

Al tratarse de situaciones sin elementos de refuerzo electroacústico en esta tesis se han

tomado igual a cero las correcciones Rrf y Rdir.


p

- 38 -

2.6 Epílogo. Consideraciones sobre el confort acústico en restaurantes y

comedores.

Los índices de inteligibilidad anteriormente expuestos, han sido concebidos principalmente para recintos o sistemas en que el emisor se localiza en una zona restringida y los asistentes o usuarios no son fuentes de ruido.

En el caso de los restaurante todos los usuarios, tanto comensales como restauradores son fuentes de ruido no despreciables: el problema cambia radicalmente ya que a todos los comensales debe podérseles conceder el mismo grado de confortabilidad y son a la vez receptores de señal conversacional, proceso que marca las cotas de exigencias acústicas de comprensión, y emisores de estas mismas señales, que deben ser consideradas adversas para los comensales distintos del propio grupo del emisor.

Como ya se ha indicado anteriormente en esta tesis, se parte de la hipótesis de que la inteligibilidad es un buen predictor de la calidad acústica de este tipo de recintos. Para conseguir este objetivo la manera de observar los valores de inteligibilidad debe tener un carácter local, si bien al mismo tiempo debe recorrer todas las zonas del recinto.

En los capítulos que siguen se dará una solución a los problemas derivados de la abundancia de valores implicados en los cálculos necesarios, que necesariamente pasa por simplificaciones y aproximaciones, que reduzcan esta ingente masa numérica a los límites manejables por los populares PC de gama alta herramientas de cálculo usualmente disponibles en el contexto tecnológico actual, los cuales por otra parte superan la potencia de los ordenadores considerados hasta hace pocas décadas como de gran potencia en los centros de cálculo especializados.

3 CAMPOS ACÚSTICOS EN RECINTOS

- 39 -

Se exponen las teorías y los aspectos del campo acústico en recintos orientados a la

valoración de la inteligibilidad en los mismos.

Según la hipótesis de partida, las señales conversacionales de los restantes comensales

entran en competencia adversa con la señal de interés para un comensal o de un

grupo reducido de ellos. El resultado depende de los campos acústicos resultantes de

ambos tipos de señales conversacionales y por tanto de la configuración de los

mismos en función de las características del recinto.

Se presta especial atención a la existencia de leyes o ecuaciones de variación del nivel

sonoro con la distancia a la fuente. La teoría geométrico-estadística reduce la

variación de nivel en un recinto a una función exclusiva de la distancia a la fuente. La

teoría ondulatoria, por el contrario, da una imagen compleja del campo acústico con

fenómenos de interferencia y difracción (en su caso), por lo cual aparecen máximos y

mínimos de nivel en función de las posiciones del emisor y del receptor considerados.

El cálculo preciso puede complicarse hasta niveles impensables en función de las

formas y naturaleza acústica de los cerramientos del recinto.

Las observaciones experimentales de Barron y Lee en salas de música apoyan

aproximaciones de la variación de nivel con la distancia como variable principal. En la

misma línea están los trabajos de Cirillo, Martellota, Sendra y Zamarreño en estudios

de iglesias y otros recintos de culto.


p

- 40 -

3.1. Teorías geométrico-estadísticas de la distribución espacial de niveles.

La teoría tradicional de campo difuso (Moreno y Colina 2000) divide el sonido total en dos componentes: el sonido directo y el sonido reflejado. El sonido directo se atenúa de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia emisor-receptor, mientras que el sonido reflejado se considera constante en el espacio y es función de la absorción acústica total del recinto.

+++=

mVAr

QLL wp

4

4

4log10

2π Escribiendo esta ecuación en función del nivel de sonido directo a 10 m, L0 y la absorción total A expresada según la fórmula de Sabine (A = 0,16 V / T), y suponiendo Q = 1 (fuente omnidireccional), se obtiene:

+=−

V

T

rLL

31200100log10

20

Siendo V el volumen, T el tiempo de reverberación y r la distancia a la fuente en metros.

3.2. Teoría ondulatoria

Esta teoría, que está en la base de la dinámica de medios continuos, proporciona una descripción del campo acústico muy completo, casi podríamos decir exacto, en el interior de los recintos.

La distribución del nivel de presión sonora en el interior de un recinto viene expresada como la superposición de los modos propios del recinto en una serie infinita cuyas amplitudes dependen de la posición de las fuentes sonoras, de la frecuencia que se considere, de la forma geométrica y naturaleza acústica de las superficies que delimitan el recinto, de la naturaleza del fluido que rellena el recinto (usualmente el aire) y en menor grado de las condiciones de presión estática, temperatura y humedad relativa (caso del aire) reinantes. Se comprende que la precisión de la descripción conseguida depende fuertemente de la capacidad de determinar los modos propios y valores propios del recinto, lo cual resulta asequible, aunque pueda ser difícil, en formas fácilmente descriptibles en sistemas coordenados ortonormales, y prácticamente imposibles fuera de estos casos.

Para recintos prismáticos rectos el valor del potencial acústico de velocidades, en puntos interiores del recinto, para una excitación de una fuente puntual armónica de fuerza Qo situada en xo, puede escribirse en la forma (Morse y Bolt 1944):

ti

n

n

nnn

oo eikB

xQcx ωφ

ωωω

ωωφ −∑

−−⋅−

−=

)][()(

),();(

22

2

Capitulo 3 Campos acústicos en recintos p

- 41 -

En la ecuación anterior c es la velocidad del sonido,y ωn y kn son respectivamente la frecuencia circular y el parámetro de amortiguamiento del modo propio φn. Resulta una serie infinita de los modos propios φn que constituyen un conjunto ortonormal completo. En general es una ecuación de solución nada fácil, que se simplifica enormemente para paredes suficientemente rígidas y reflectantes, que es como se encuentra normalmente escrita en la mayoría de los textos de acústica.

Los modos propios pueden clasificarse en longitudinales, tangenciales y oblicuos, según que su dirección de propagación se mantenga paralela a un eje, en un plano paralelo a cualquiera de los planos del sistema cartesiano, o fuera de las situaciones anteriores. El número de modos y frecuencias propias por debajo de una frecuencia arbitraria f resulta:

+

+

=

c

fL

c

fS

c

fVN f

843

423

ππ

En donde V, S y L son respectivamente el volumen, la superficie y el perímetro del recinto. El primer término, que es con mucho el más importante, se considera aplicable a cualquier forma de recinto (Schroeder 1991).

Se observa un crecimiento del número de modos propios función de la tercera potencia de la frecuencia lo cual indica una densificación mayor al aumentar la frecuencia en donde los modos oblicuos tienen preponderancia. Las condiciones de difusión son en consecuencia tanto mayores cuanto mayor sea la frecuencia (menor la longitud de onda).

Para fuentes en régimen permanente, el campo de presiones es típicamente un sistema de ondas estacionarias con máximos y mínimos de presión, tanto más acusados (mayor dinámica) y más distanciados cuanto más baja es la frecuencia. La absorción acústica juega también un cierto papel nada despreciable en esta descripción. Al ir aumentando la frecuencia el campo acústico se va homogeneizando a causa de la presencia de un mayor número de modos y frecuencias propias hasta que el sistema puede describirse estadísticamente con suficiente precisión, hablándose entonces de paso a características de ergodicidad y la precisión de descripciones en términos de valores medios tiene cada vez mayor sentido: la situación puede entonces describirse con suficiente precisión en términos de las teorías geométrico estadísticas.

En términos de la teoría ondulatoria (Morse y Bolt 1944) se admite que la frecuencia de tránsito a condiciones estadísticas (en recintos prismáticos rectos) vale:

n

MlVk

Ncf

2

3

, =

En donde el recinto de volumen V, tiene un número diferencial de modos propios (o frecuencias propias) N por unidad de frecuencia, y un valor kn de la constante de amortiguamiento de los modos en torno a fl,M. Según prestigiosos autores N debe


p

- 42 -

tomar un valor en torno a 100, para estar en condiciones suficientes de difusión, mientras que en la práctica corriente se toma un valor 10 veces menor.

En términos de las teorías estadísticas avanzadas esta frecuencia, central de la zona de tránsito, denominada frecuencia límite de Schroeder (Schroeder 1962), vale:

V

Tf Sl 2000, =

Tal como se ha sugerido la transición es progresiva y no drástica (como es el caso de la frecuencia de corte en la propagación en conductos p.e.) lo que explica en parte la discrepancia numérica existente entre ambas ecuaciones, ya que otra parte se deriva del grado de exigencia del rango dinámico de los valores máximos (teoría estadística) o del número de frecuencias propias (teoría ondulatoria) que se acepten como suficientes (Moreno 1993).

En este estudio solamente se hace uso conceptual de esta teoría ondulatoria, por las dificultades de cálculo implicadas y la mayor potencialidad para derivar criterios de ingeniería de las teorías de tipo geométrico estadístico.

3.3. Observaciones de Barron-Lee En 1988, Barron y Lee (Barron 1993), (Barron y Lee 1998) realizaron una serie de medidas acústicas objetivas en 15 salas de concierto vacías y en dos salas multiuso, usadas para música, todas ellas en Gran Bretaña. Al comparar los resultados obtenidos en estas medidas con los valores predictivos de la teoría tradicional observaron que las mayores divergencias se producían porque el sonido reflejado no era constante en toda la sala, sino que se producía una atenuación del mismo al aumentar la distancia emisor-receptor y desarrollaron una teoría que predice con mayor exactitud el comportamiento del nivel de presión sonora. Así pues, la teoría tradicional predice correctamente el nivel reflejado en la fuente, pero al alejarse de ésta, el nivel es menor.

Según la teoría revisada de Barron-Lee, las ecuaciones que mejor describen la distribución del campo sonoro serían:

Nivel sonoro total:

)(log100 ledLL r ++=− Sonido directo:

2/100 rd = Sonido reflejado genérico:

Trth eVTr /04.0)/31200( −⋅=


- 43 -

siendo r la distancia emisor-receptor, T el tiempo de reverberación, V el volumen del recinto, y er y l son dos partes del sonido reflejado que se concretan a continuación.

El sonido reflejado se puede dividir a su vez en dos: er que es el producido en los primeros 50 u 80 ms, según que nos interesen las condiciones de palabra o de música, y l que es el sonido reverberante, considerando como tal el producido después de estos valores frontera 50 u 80 ms.

msmúsicadescondicioneParaeeVTl

eeVTe

TTr

TTr

r80

)/31200(

)1()/31200(

/11.1/04.0

/11.1/04.0

⋅⋅=

−⋅⋅=−−

−−

mspalabradescondicioneParaeeVTl

eeVTe

TTr

TTr

r50

)/31200(

)1()/31200(

/69.0/04.0

/69.0/04.0

⋅⋅=

−⋅⋅=−−

−−

Esta teoría no tiene en cuenta la distribución de la absorción ni la geometría de la sala y define las posiciones de recepción únicamente en función de su distancia a la fuente. Esto hace que mantenga la simplicidad de la fórmula estadística clásica. Para averiguar si estas simplificaciones permiten una predicción aceptable en otros espacios se han llevado a cabo recientemente varias investigaciones (Chiles y Barron 2004), (Nijs et. al 2004). Entre ellas cabe citar la llevada a cabo por el propio Barron, que construye dos modelos a escala de espacios rectangulares con proporciones tales que dan lugar a una buena distribución de modos y por lo tanto condiciones muy favorables de campo difuso, llegando a la conclusión de que las predicciones de la teoría revisada son similares a las líneas de ajuste de los datos obtenidos de las maquetas y que, por lo tanto, también en estos recintos son significativamente mejores que las obtenidas con la fórmula clásica.

En el presente trabajo se ha llevado a cabo una investigación en modelos a escala con geometría distinta de la rectangular, suponiendo condiciones de campo difuso, para comprobar si la teoría de Barron-Lee es de aplicación en estos recintos. Para ello se construyeron 3 maquetas acústicas a escala 1/10, de planta en forma de I, en forma de L, y en forma de U.

3.4 Variantes de Sendra y Zamarreño

Tras realizar una serie de medidas experimentales en iglesias románicas, Cirillo y Martellotta (Cirillo y Martellota 2003) observaron que el nivel sonoro inicial disminuía con la distancia emisor-receptor con una pendiente mayor que las predicciones de Barron.

Sendra et al. (Sendra et. al 1997a), (Sendra et. al 1997b) estudiando recintos de culto encuentran que el valor 0.04 usado por Barron es insuficiente para dar cuenta de la atenuación con la distancia, por lo cual dejan abierto esté parámetro que llama β, igual que a su modelo, para adaptarlo a cada caso. El modelo µ de Zamarreño et al., (Zamarreño et. al 2006), (Berardi et. Al 2009) que introduce dos partes en la estructura general del ecograma con ecuaciones diferentes, propone para cuantificar la variación


p

- 44 -

de la energía con la distancia un factor multiplicativo de A (cuyo valor ya se ha indicado), formado por la suma de dos exponenciales:

)](lg[10)lg(10)lg(10 /)(/)(2 TrTrbc

o eDeArII ⋅−⋅+−− ⋅+⋅+⋅+=⋅ µ

En esta ecuación son conocidas las constantes c=1.11, b=0.04, y D=(1-e-c/T), mientras que µ es variable según el tipo de recinto, en su caso iglesias de diversos tipos arquitectónicos. Si se toma µ=0.04 se reduce a la ecuación de Barron-Lee.

Se observa que estos planteamientos están muy condicionados por la obtención fácil de parámetros típicos, utilizados comúnmente para clasificar la calidad acústica de salas de música, en función de tipologías constructivas.

3.5 Softwares comerciales: EASE.

En EASE 4.1 (Ahnert y Tennhardt 2002), los algoritmos de cálculo, basados en la acústica geométrica, han sido implementados en colaboración con la universidad RWTH de Aachen en un módulo llamado AURA (Análisis Utility for Room Acoustics), (Ahnert et. al 2003).

Este modelo se puede aplicar sin problemas aún en el caso de que en el recinto no se den condiciones de campo difuso. Sin embargo, hay que señalar que los coeficientes de difusión y absorción se miden en condiciones de campo difuso.

En este método no existe ningún tipo de extrapolación en la cola de la reverberación. La respuesta impulsiva se calcula en su totalidad energéticamente, por lo que el algoritmo se puede usar en salas que no reúnan las condiciones de campo difuso y, por lo tanto, no tengan curvas de caída lineal. Algunos ejemplos de estas salas serían las estaciones de metro y recintos acoplados con distintos tiempos de reverberación.

En todos los modelos geométricos la mayor limitación es el límite de “sala grande”, “superficie grande”. Otro factor que depende del usuario es el tiempo de cálculo que puede permitirse. Para evaluar la calidad de los resultados se requiere que el usuario tenga los conocimientos necesarios sobre el tema. Un hecho importante, que no se debe subestimar es que los resultados dependen de los datos de entrada.

Parámetros y características funcionales del método.

Al llevar a cabo la simulación con métodos numéricos, se ha tratado en todo momento de recrear en la medida de lo posible las condiciones más similares a las de la experimentación con los modelos a escala.

Los modelos que se han introducido en el software de simulación EASE 4.1., se corresponden con los datos y características de los modelos a escala real equivalentes a los construidos en maqueta. El motivo de introducir los modelos a escala real en lugar de a la escala de la maqueta son las limitaciones del software que funciona en un rango de frecuencias de 100 a 10000 Hz.


- 45 -

Los tiempos de reverberación de los recintos para las dos situaciones de absorción (la primera de ellas con todos los paramentos reflectantes y la segunda introduciendo un techo absorbente), así como los coeficientes de absorción de los materiales utilizados se obtuvieron a partir de las medidas realizadas en las maquetas a escala, en cuyo proceso se utilizaron técnicas avanzadas de tratamiento de señal de las que destaca el filtrado numérico inverso. Estos datos se introdujeron en el modelo numérico, teniendo en cuenta las reglas de similitud entre sistemas relacionados por un factor de escala.

Asimismo las fuentes de emisión se supusieron fuentes esféricas, por ser las más similares a las fuentes utilizadas en las experimentaciones realizadas en los modelos a escala. Se caracterizaron mediante sus diagramas de atenuación y su nivel de emisión y se seleccionaron los mismos puntos de recepción que los medidos en la maqueta.

Se introdujo un ruido de fondo equivalente al medido en las mediciones experimentales.

Se consideran reflexiones útiles las llegadas en los primeros 50 milisegundos, ya que nuestro estudio está enfocado a condiciones de inteligibilidad de la palabra.

Los cálculos se realizaron mediante el módulo AURA con 50.000 partículas (según se puede comprobar en el histograma es una densidad suficiente) y el método de pérdida de energía.

4 MAQUETAS DE RECINTOS A ESCALA REDUCIDA Y

SISTEMA INSTRUMENTAL USADOS EN ESTA TESIS

- 47 -

Para el desarrollo experimental de este estudio, se han construido maquetas a escala.

Las maquetas acústicas han de cumplir la ley de la proporcionalidad, es decir, el

producto de la frecuencia por las dimensiones principales debe mantenerse constante

entre la maqueta y el recinto real. De modo que si el factor de escala de la maqueta es

1:10, se debe multiplicar por 10 el rango de frecuencias de estudio. Se elige la escala de

1:10, ya que esta escala facilita el uso del sistema de generación de la señal impulsiva

disponible y permite manipular fácilmente la instrumentación necesaria. El sistema

instrumental de generación y captación de señales está formado por una fuente

acústica, micrófonos y un conversor-analizador digital.

En el modelo a escala se mide en el rango de frecuencias de 1.000Hz a 50.000 Hz. que

corresponde en el recinto real al rango de frecuencias usado habitualmente en

acústica arquitectónica (100Hz - 5.000Hz).

Los puntos de medida se seleccionaron de modo que se muestrean las partes más

variadas y significativas del recinto. Se disponen alineados con el objetivo de estudiar

la variación del nivel de presión sonora con la distancia, por ello se distribuyen a lo

largo de dos trayectorias, una diagonal, y un eje, situando la fuente emisora al

principio de la trayectoria en cada caso.


p

- 48 -

4.1. Recintos prismáticos rectos de plantas en I, L y U con dos grados de

absorción, diáfanos y con desacoplo (parcial) entre partes. Trayectorias y posicionado de los puntos de emisión, recepción y control.

Descripción del modelo a escala.

Se partió de un modelo con geometría en forma de U, de modo que insertando una división interior puede convertirse fácilmente en dos modelos, uno con planta en forma rectangular y otro en forma de L. Las dimensiones del mismo pueden verse en la Figura 4.1, y han sido elegidas de modo que sean representativas de recintos reales, procurando a su vez que no sean iguales entre sí, ni múltiplos exactos unas de otras para minimizar la formación de ondas estacionarias en el recinto (Morse y Bolt 1944).

Figura 4. 1 Dimensiones de los modelos a escala.

La escala elegida para la realización del modelo es de 1:10, ya que esta escala se ajusta bien a el sistema de generación de la señal impulsiva. En el modelo a escala se ha

Capitulo 4 Maquetas de recintos a escala reducida y sistema instrumental usados en esta tesis.

- 49 -

medido en el rango de frecuencias de 1.000Hz a 50.000 Hz. Este rango de frecuencias corresponde en el recinto real al rango de frecuencias de 100Hz a 5.000Hz, que es el usado habitualmente en acústica arquitectónica. Por otra parte, esta escala permite un fácil manejo de la instrumentación necesaria para la realización de los ensayos.

El modelo integrado anterior construido para esta experimentación está formado, en su perímetro por tableros de aglomerado chapado en melamina por una de sus caras de 40 mm de espesor y en su base y cubierta por tableros de aglomerado chapado en melamina por sus dos caras de 19 mm de espesor. Se eligió este material por sus propiedades reflectantes para obtener condiciones de campo difuso. Los tableros se fijaron mecánicamente entre sí perimetralmente y a la base, sellándose la junta perimetral con un cordón de silicona, para asegurar la necesaria estanquidad. En todo el perímetro superior se colocó una junta elástica de espuma de polietileno, que garantiza la estanquidad del conjunto una vez colocado el techo.

Figura 4. 2 Dimensiones del modelo a escala, con base en U.


p

- 50 -

Figura 4.3 Dimensiones del modelo a escala, C1 con un divisorio (septum) parcial.

Figura 4.4 Dimensiones del modelo a escala, C2 con dos septa.


- 51 -

Trayectorias y posicionado de los puntos de emisión, recepción y control.

Los puntos de medida se seleccionaron de modo que se muestrea todo el recinto. Se disponen alineados con el objetivo de estudiar la variación del nivel de presión sonora con la distancia, por ello se distribuyen a lo largo de dos trayectorias, una diagonal, y un eje, situando la fuente emisora al principio de la trayectoria en cada caso. A continuación figuran las distancias emisor-receptor de cada punto de las distintas trayectorias, así como un esquema donde aparecen los puntos de medida.

RECINTO DE PLANTA RECTANGULAR, EN I

TRAYECTORIA DIAGONAL

EMISOR E1 REFERENCIA1

COORD X 10 15

COORD Y 10 30

PTO 01 02 03 04 05 06 07 08 09

COORD X 12,5 15 17,5 20 25 30 35 40 45

COORD Y 20 30 40 50 70 85 105 125 140

DIST EMI-REC 10,31 20,62 30,92 41,23 61,85 77,62 98,23 118,85 134,63

TRAYECTORIA AXIAL

EMISOR E2 REFERENCIA2

COORD X 25 25

COORD Y 10 25

PTO 10 11 12 13 14 15 16 17

COORD X 25 25 25 25 25 25 25 25

COORD Y 30 35 45 65 85 105 125 145

DIST EMI-REC 20,00 25,00 35,00 55,00 75,00 95,00 115,00 135,00

Tabla 4.1: Coordenadas de los puntos de emisión y de medida y distancias emisor-receptor para el recinto de planta

rectangular, en I. RECINTO DE PLANTA EN L TRAYECTORIA DIAGONAL

TRAYECTORIA AXIAL

Tabla 4.2: Coordenadas de los puntos de emisión y de medida y distancias emisor-receptor para el recinto de planta

en L.


p

- 52 -

Tabla 4.3: Coordenadas de los puntos de emisión y de medida para el recinto de planta en U.

Trayectoria PUNTOS R02 R03 R04 R05 R06 R07 R08 R09

RE1 Distancias 0,21 0,31 0,41 0,62 0,78 0,98 1,19 1,35

PUNTOS R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R17

RE2 Distancias 0,20 0,25 0,35 0,55 0,75 0,95 1,15 1,35

PUNTOS L21 L22 L23 L24 L25 L26 L27 L28 L29 L30 L31 L32 L33

LE1 Distancias 0,11 0,21 0,37 0,48 0,70 0,91 1,12 1,20 1,11 1,03 1,01 1,13 1,31

PUNTOS L34 L35 L36 L37 L38 L39 L40 L41 L42 L43 L44

LE2 Distancias 0,15 0,20 0,30 0,50 0,70 0,90 1,00 1,02 1,10 1,25 1,43

PUNTOS U02 U03 U04 U05 U06 U07 U08 U09 U10 U11 U12 U13 U14 U15

UE1 Distancias 0,21 0,42 0,63 0,95 1,11 1,13 1,26 1,63 2,04 2,44 2,35 2,21 2,25 2,51

PUNTOS U17 U18 U19 U20 U21 U22 U23 U24 U25 U26 U27 U29 U30 U31 U32

UE2 Distancias 0,21 0,41 0,62 0,93 1,24 1,55 1,86 1,78 1,65 1,69 1,95 0,21 0,42 0,74 1,05

PUNTOS U34 U35 U36 U37 U38 U39 U40 U41 U42 U43 U44 U45

UE3 Distancias 0,20 0,40 0,60 0,90 1,20 1,35 1,36 1,53 1,86 2,23 2,19 2,47


UE4 Distancias 0,20 0,40 0,60 0,80 1,20 1,40 1,41 1,50 1,74 0,20 0,40 0,60 0,90 1,30


UC1E1 Distancias 0,21 0,42 0,63 0,95 1,15 1,13 1,38 1,78 2,19 2,60 2,51 2,37 2,41 2,67


UC1E2 Distancias 0,21 0,41 0,62 0,93 1,24 1,55 1,86 1,78 1,65 1,69 1,95 0,28 0,48 0,79 1,10


UC1E3 Distancias 0,20 0,40 0,60 0,90 1,20 1,35 1,37 1,63 1,98 2,36 2,32 2,61


UC1E4 Distancias 0,20 0,40 0,60 0,80 1,20 1,40 1,41 1,50 1,74 0,20 0,40 0,60 0,90 1,30


UC2E1 Distancias 0,21 0,42 0,63 0,95 1,15 1,13 1,38 1,78 2,21 2,60 2,51 2,41 2,59 2,86


UC2E2 Distancias 0,21 0,41 0,62 0,93 1,24 1,55 1,86 1,78 1,69 1,86 2,14 0,28 0,48 0,79 1,10


UC2E3 Distancias 0,20 0,40 0,60 0,90 1,20 1,35 1,37 1,63 1,98 2,36 2,44 2,79


UC2E4 Distancias 0,20 0,40 0,60 0,80 1,20 1,40 1,41 1,60 1,87 0,20 0,40 0,60 0,90 1,30 Tabla 4.4: Distancias emisor-receptor para los recintos de planta en I, en L, en U y acoplados C1 y C2.

Las distancias han sido calculadas siguiendo el principio de Fermat, de modo que cuando hay que doblar una esquina o atravesar una puerta se suma la distancia del emisor a la esquina o borde de la puerta y la distancia de dicha esquina o borde al punto de recepción.


- 53 -

E1 E2

P01

R1P02

P03

R2

P10

P11

P12

P04

P05

P06

P07

P08

P09P17

P16

P15

P14

P13

E3 R3

P21

P22

P23 P24

P25

P26

P27

P28

P29

P30

P31

P32

E4

R4

P33 P34 P35 P36 P37 P38 P39

P40

P41

P42

P43

Figura 4. 5 Puntos de medida en recintos con planta en I y en L

E3

E1

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10

P11

P12

P13

P14

P15

P33

P34

P35

P36

P37

P38

P39

P40 P41 P42 P43

P44

P45

R3R1

E2

E4

P16P17

P18P19

P20

P21

P22

P23

P24

P25

P26

P27

P28

P29

P30

P31

P32

R2R4

P56

P46 P47 P48 P49 P50 P51 P52

P53

P54

P55

P57

P58

P59

P60

P61

Figura 4. 6 Puntos de medida en recintos con planta en U


p

- 54 -

E3

E1

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10P11

P12

P13

P14

P15

P33

P34

P35

P36

P37

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P39

P40 P41 P42 P43

P44

P45

R3R1

E2

E4

P16P17

P18P19

P20

P21

P22

P23

P24

P25

P26

P27

P28

P29

P30

P31

P32

R2R4

P56

P46 P47 P48 P49 P50 P51 P52

P53

P54

P55

P57

P58

P59

P60

P61

E3

E1

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10P11

P12

P13

P14

P15

P33

P34

P35

P36

P37

P38

P39

P40 P41 P42 P43

P44

P45

R3R1

E2

E4

P16P17

P18P19

P20

P21

P22

P23

P24

P25

P26

P27

P28

P29

P30

P31

P32

R2R4

P56

P46 P47 P48 P49 P50 P51 P52

P53

P54

P55

P57

P58

P59

P60

P61

Figura 4.7 Puntos de emisión, de referencia y de medida en los recintos acoplados C1 y C2.


- 55 -

4.2. Sistema instrumental de generación y captación de señales. Fuente acústica,

micrófonos y conversor-analizador digital.

GENERADOR. Es el sistema detonador obtenido por Carlos de la Colina en su tesis.

La característica distintiva de este emisor es la de producir la descarga mediante un

elemento de comportamiento eléctrico no puramente resistivo. El núcleo detonador

está formado por un cilindro de grafito afilado en cono por un extremo. La parte

cilíndrica está sujeta por un mandril de latón que constituye un electrodo y la afilada

contacta con otro cilindro también de latón que es el otro electrodo del circuito.

Sendas varillas curvadas sujetas a una pequeña base que permite colocar el conjunto

sobre el suelo de la maqueta, mantienen la punta afilada en contacto con el electrodo

cilíndrico de latón. El detonador está conectado permanentemente a uno de los

terminales del condensador, mientras que la conexión al otro terminal se realiza con

un tiristor.

Figura 4.8: Detonador utilizado como emisor de la señal impulsiva en las medidas experimentales.

Su funcionamiento se basa en la carga y descarga de condensadores controlados

electrónicamente, cuya energía eléctrica se convierte en energía acústica en el

detonador.

La carga del condensador, se realiza a partir de una fuente de alimentación, cuya

tensión de salida puede variarse continuamente a voluntad.

La tensión de carga se controla continuamente mediante un voltímetro digital

incorporado en el propio instrumento.

La descarga del condensador se realiza mediante tiristores de potencia (T308 F600),

consiguiendo disponer de un componente suficientemente robusto para soportar las

corrientes y tensiones puestas en juego en el proceso de descarga del condensador.

Básicamente el circuito de descarga es el detonador, generador del impulso acústico,

que está conectado permanentemente a uno de los terminales del condensador,


p

- 56 -

mientras que la conexión al otro terminal del mismo se controla con el citado tiristor, dispuesto en serie.

Figura 4.9: Generador de la señal

MICRÓFONO. La selección de un micrófono para medidas acústicas implica considerar sus características principales, según el tipo de medida de que se trate. El micrófono de condensador es la combinación más satisfactoria de características en medidas de precisión, lo que unido a su estabilidad en el tiempo y sus dimensiones compactas lo hace el mejor micrófono para tales medidas.

Para niveles de presión sonora elevados y respuesta en frecuencia plana, en altas frecuencias, es preferible elegir micrófonos pequeños, por ejemplo de ¼”.

Por otra parte, los micrófonos cuanto menor es su tamaño poseen mayor omnidireccionalidad a todas las frecuencias, lo que es otro argumento para seleccionar micrófonos de ¼”.

Otro factor importante en la selección del micrófono y preamplificador es el rango dinámico del conjunto, cuyo límite superior puede estar determinado por el micrófono o el preamplificador.

Por todo ello se seleccionó un micrófono Larson&Davis, de ¼”, modelo 2530, nº de serie 1050. El micrófono se complementó con los cátodos seguidores B&K 2670, de ½” nº serie 2249116. Para polarizarlo se empleó una fuente de alimentación a baterías (para disminuir el ruido eléctrico) tipo 5935L

Figura 4.9: Micrófono Larson&Davis, de ¼”, utilizado en las medidas experimentales realizadas en los modelos a escala

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Autotransformador Condensador Circuito duplicador de tensión y rectificador Resistencia en serie (10 K) Voltímetro digital

Detalle del micrófono Larson&Davis, de ¼”


- 57 -

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Micrófono de ¼” de campo difuso

Micrófono de ¼” de campo libre

Marca:Larson&Davis, de ¼” Modelo 2530 Nº de serie 1050 Sensibilidad: 1013 mbar&250 Hz

-57.3 dB re 1 V/Pascal 1.36 mV/Pascal +31.13 Ko(-dB re 50 mV/Pascal)

Marca: Larson&Davis, de ¼” Modelo: 2520 Nº de serie: 1069 Sensibilidad: 1013 mbar&250 Hz

-48.8 dB re 1 V/Pascal 3.62 mV/Pascal +22.8 Ko(-dB re 50 mV/Pascal)

La polarización aplicada a los micrófonos de condensador empleados es tal que la membrana es negativa respecto a la placa posterior fija, por lo que se produce una inversión de fase, al ser el voltaje de salida del preamplificador negativo cuando la presión sonora incidente es positiva. Así pues la presentación correcta de las señales temporales se obtiene invirtiendo el signo de las señales captadas con el micrófono.

FUENTE DE ALIMENTACIÓN CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Marca: Brüel&Kjær. Tipo: 5935L Nº de Serie: 2193625.

Figura 4.10: Fuente de alimentación de los micrófonos, utilizada en las medidas experimentales realizadas en los

modelos a escala


p

- 58 -

PREAMPLIFICADOR

Figura 4.11: Preamplificador , utilizado en las medidas experimentales realizadas en los modelos a escala

Se trata de un pre-amplificador reductor de impedancia. Debido a la elevada impedancia de salida de los micrófonos utilizados es necesaria su conexión inmediata a un pre-amplificador de este tipo que permite su conexión mediante cables apantallados al resto de la instrumentación.

CALIBRADOR ACÚSTICO. Es necesario calibrar para obtener valores de nivel absoluto. Por otra parte, aunque la estabilidad con el tiempo, de las características de los micrófonos es grande, es necesario calibrar habitualmente el sistema de medida completo para corregir cualquier deriva de la instrumentación así como pérdidas en los cables y conectores.

El calibrador usado es de la marca Rion, modelo NC 74, nº de serie 01020439 de la clase 1 que emite 94.0 dB a 1000 Hz. Se añadió un adaptador para los micrófonos utilizados de ¼”.

Figura 4.12 : Calibrador utilizado en las medidas experimentales realizadas en los modelos a escala

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Marca: Brüel&Kjær. Tipo: 2670 Nº de Serie: 2249115 2249116

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Marca: RION Modelo: NC 74 Nº Serie:01020439 Clase I 94.0dB a 1000Hz UNE 20942 Adaptador: DP0775.


- 59 -

ANALIZADOR. El analizador de formas de onda utilizado para el procesado de las señales es un DATA 6100, de Analogic Corporation, instrumento tetracanal, con una frecuencia de muestreo, máxima, de 1 MHz, y un convertidor analógico-digital de 16 bits, lo que implica una gama dinámica nominal máxima, de 96 dB y una relación señal/ruido, máxima, de 107 dB.

Figura 4.13: Analizador utilizado en las medidas experimentales realizadas en los modelos a escala.

CADENA DE EMISIÓN. Se utiliza un dispositivo electrónico que permite controlar la carga y posterior descarga del condensador, suministrando al detonador, empleado como transductor, la energía eléctrica almacenada en el condensador para su conversión en energía acústica. La carga del condensador se realiza a partir de una fuente de alimentación constituida por un autotransformador conectado a la red, cuya tensión de salida puede variarse continuamente a voluntad.

Figura 4.14: Cadena de emisión utilizado en las medidas experimentales realizadas en los modelos a escala

CADENA DE RECEPCIÓN. La cadena de recepción incluye además de los micrófonos, sus respectivos preamplificadores, las fuentes de alimentación y polarización correspondientes y un analizador de formas de onda que incorpora transformada rápida de Fourier.

La elevada impedancia de salida de estos micrófonos requiere la conexión inmediata a un preamplificador reductor de impedancia que permite su conexión mediante cables apantallados al resto de la instrumentación.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Marca: Analogic. Corp. Modelo: DATA 6100


p

- 60 -

Figura 4.15: Cadena de recepción, utilizada en las medidas experimentales realizadas en los modelos a escala

Calibraciones de comprobación

Se graba la señal de calibración para tener una referencia de nivel conocido. Se obtiene el nivel a 1000 Hz de las señales de calibración grabadas y se comprueba que no ha habido una variación significativa entre las calibraciones inicial y final, lo cual implicaría la existencia de algún fallo en la realización de las medidas.

Obtención de niveles de presión sonora y de ruido de fondo.

Las señales (ecogramas), formadas por 16384 puntos muestreadas a intervalos de 5 micro segundos, y dinámica de 96 decibelios, se almacenaron en archivos digitales tanto para los puntos de recepción como para los puntos de referencia.

La Figura 4.16, muestra la amplitud en función del tiempo (en unidades de 5 µs), de dos ecogramas típicos en dos puntos de recepción de la maqueta U: en azul en un punto cercano y en rojo en uno alejado. Se aprecia el retraso en el punto 41 en relación con el punto 34. Se representan 10000 puntos en un intervalo de 50 milisegundos (un punto cada 5 µs) .

Figura 4. 16 Señal temporal

Posteriormente se procedió al procesado de dichas señales, tal y como se verá en el capítulo siguiente.

Señales en los puntos 34 (azul) y 41 (rojo) de la maqueta U

2000 4000 6000 8000 10000

-0.5

0.5

1

1.5

2

Am

plit

ud

Nº puntos ( ∆t = 5 µs)

5 PROCESADO DE LOS RESULTADOS

EXPERIMENTALES OBTENIDOS EN LAS MAQUETAS

- 61 -

Las señales captadas en los diferentes puntos receptores y de referencia, se

convirtieron en registros digitales mediante el analizador DATA 6100, y se

almacenaron bajo alfanuméricos indicadores del caso.

En este trabajo además de tiempos de reverberación interesan resultados de nivel por

lo cual deben realizarse algunos acondicionamientos previos al tratamiento

propiamente dicho. Cada trayectoria explorada da lugar a dos series de resultados:

una captada en los puntos de recepción sucesivos que describen la trayectoria y la

otra en un punto de referencia fijo para toda la serie. Los espectros en cada punto de

recepción de una serie se homogeneizan dentro de la misma refiriéndolos a los

espectros de la parte directa de la señal en el punto de referencia. Con ello se corrige

la variabilidad de las sucesivas señales de excitación dentro de la serie, aunque la

repetibilidad sea bastante buena. La variabilidad debe entenderse tanto en el sentido

de distribución frecuencial (espectro) como de nivel total, ya que interesa que las

características de alinealidad se mantengan dentro de cada trayectoria. Otra

corrección que se considera en este capítulo es la debida a la absorción en el seno del

aire, ya que a las altas frecuencias de trabajo requeridas por realizar las

experimentaciones en maqueta a escala reducida, el valor de esta absorción es un

factor importante a considerar.

La valoración del tiempo de reverberación se realiza mediante filtrado digital.

Los espectros de nivel se realizan mediante algoritmos que usan la FFT.

Se calcula el factor de alinealidad y se corrigen las alinealidades de nivel de presión

acústica.


p

- 62 -

5.1. Digitalización de las señales acústicas: dinámica, frecuencia de muestreo, duración total, y almacenamiento.

Las señales captadas según se explicó en el capítulo anterior, fueron grabadas y tratadas como se explica en este apartado:

En la Figura 5.1 aparece el impulso directo emitido por la fuente, mostrando las características propias de las señales impulsivas usadas en la excitación y las primeras reflexiones, (10 reflexiones para el punto 34, azul y muchas más en el 41, cuyas amplitudes se han multiplicado por 20 y adelantado temporalmente).

Figura 5. 1 Impulso directo y primeras reflexiones

Las figuras 5.2 y 5.3 muestran las señales captadas simultáneamente en el punto de recepción 12 y en el punto de referencia, para el mismo impulso de excitación, en la maqueta prismática de planta en I (Rectángulo). (En el eje de ordenadas se representa la amplitud en voltios, frente al tiempo en unidades de 5 µs, en el eje de abscisas. Nótese que el eje de abscisas está en escala logarítmica, poco usada en este tipo de presentaciones, para resaltar las primeras partes de las señales.

Señal directa y primeras reflexiones (puntos 34 y 41) maqueta U

50 100 150 200 250 300

-0.5

0.5

1

1.5

2

Nº puntos ( ∆t = 5 µs)

Am

plit

ud (

v)

Señal directa Señal reverberante (reflexiones)

Capitulo 5 Procesado de los resultados experimentales obtenidos en las maquetas

- 63 -

Figura 5.2 Señal completa de medida en el punto 12 .Recinto en I reflectante.

Figura 5.3 Señal completa de referencia en el punto 12. Recinto en I reflectante.

10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 -0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2 RECINTO EN I REFLECTANTE: Señal de referencia punto 12

(unidad: 5µs)

Am

plit

ud (

V)

10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 -0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

(unidad: 5µs)

Am

plit

ud (

V)

RECINTO EN I REFLECTANTE: Señal medida punto 12


p

- 64 -

5.2 Espectros mediante FFT : corrección mediante las señales de referencia (parte directa)

Se transforma la señal temporal en niveles por tercio de octava. Para ello se calcula el valor absoluto de la transformada rápida de Fourier, (Figura 5.4). En abscisas se presentan las 16384 bandas de frecuencia, de las cuales son negativas las primeras 8192, siendo simétricas positivas las correspondientes de valores mayores que 8192.

Figura 5.4 Transformada rápida de Fourier, según “matlab”, de la señal de medida en el punto 12. Recinto en I

reflectante.

Se calcula el nivel por tercios de octava como diez veces el logaritmo decimal de la energía de esta curva interceptada por cada filtro de tercio de octava (Figura 5.4).

El periodo de muestreo, 5.10-6 s, usado comúnmente, excepto en los casos que se indican para la medición del tiempo de reverberación, es el máximo posible del instrumental usado en forma bicanal necesaria para registrar simultáneamente las señales de referencia. Su valor lleva a indeterminaciones aleatorias de las señales directas con descrestes frecuentes, lo cual induce a la fft a devolver valores un tanto incorrectos en las bandas de frecuencia extremas del intervalo considerado. Se puede observar más adelante en los análisis de resultados como estas bandas resultan, a veces, desviadas de la tónica general.

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 0

10

20

30

40

50

60

70 TRANSFORMADA RÁPIDA DE FOURIER FFT: Señal de medida punto 12


- 65 -

Figura 5.5 Espectro de nivel por tercios de octava en el punto de medida 12 Recinto en I reflectante.

Figura 5.6 Espectro de nivel por tercios de octava de la señal de referencia en el punto 12. Recinto en I reflectante.

La repetibilidad de los impulsos es muy buena cuando se emplean grafitos de gran dureza y se mantienen sus tamaños y formas en cada secuencia de puntos de medida. Hay una cierta pérdida de repetibilidad con grafitos de menor calidad. No obstante se pueden compensar las variaciones de la fuente emisora captadas en los sucesivos puntos que constituyen una trayectoria mediante las señales captadas

1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50 ESPECTRO DE NIVEL POR TERCIOS DE OCTAVA PUNTO 12 (medida)

FRECUENCIA [kHz]

NIV

EL [

dB

]

1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

ESPECTRO DE NIVEL POR TERCIOS DE OCTAVA PUNTO 12(señal de referencia)

FRECUENCIA [kHz]

NIV

EL[d

B]


p

- 66 -

simultáneamente a aquellas en una posición de referencia fija, para todos los puntos de recepción de cada trayectoria. De esta manera se han obtenido valores de nivel relativo por tercio de octava (Figura 5.7).

Figura 5. 7. Espectros de nivel por tercios de octava de las señales de medida, referencia y resta en el punto 12.

Recinto en I reflectante

Análogamente se transforma la señal temporal del ruido de fondo, RF (tm =5e-6 s, delay -160e-6s), en niveles por tercio de octava (Figura 5.8).

Figura 5. 8 Espectro de nivel por tercios de octava del ruido de fondo

1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

FRECUENCIA [kHz]

NIV

EL [

dB

]

ESPECTROS DE NIVEL POR TERCIOS DE OCTAVA: señal medida, de referencia y resta punto 12

MEDIDA REFERENCIA RESTA


- 67 -

Se compara el nivel de la señal con el nivel del ruido de fondo (Figura 5.9).

Figura 5. 9 Comparación de la señal de medida y el ruido de fondo

Si este ruido de fondo es inferior al de la señal en 15 dB o más se puede asegurar que la medición representa propiamente a la señal. Esta es la situación más común en todos los casos explorados.

En el Anexo A, se recogen los valores del ruido de fondo para las distintas situaciones y recintos estudiados.

En una primera etapa se realizaron las correcciones mediante la señal de referencia completa. Las fluctuaciones observadas en las líneas de variación de nivel con la distancia hizo pensar si se deberían o no a fenómenos de ‘coloratura espectral’ inducidos por las posiciones elegidas para cada trayectoria explorada. Para zanjar esta cuestión y eliminar esta posible influencia negativa en los resultados de nivel se usaron para las correcciones las partes directas de las señales de referencia, que solamente dependen de la señal emitida y por tanto no contienen elementos significativos de los recintos donde se emiten.

1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 -30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

FRECUENCIA [kHz]

NIV

EL [

dB

]

RUIDO DE FONDO Y NIVEL DE LAS SEÑALES

SEÑAL MEDIDA SEÑAL REFERENCIA RUIDO DE FONDO


p

- 68 -

Impulso directo en el punto 12, maqueta I

tiempo (s)

Am

plit

ud (

v )

5e-5 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003

-0.2

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Figura 5.10 Parte directa de la señal de referencia (impulso directo) en el punto 12. Recinto en I reflectante.

Se introduce la parte directa de la señal de referencia en un vector de 16384 ceros, sustituyendo los ceros centrales.

Se calcula el espectro de nivel por tercios de octava de dicha señal.

Figura 5.11. Espectro de nivel por tercios de octava. Parte directa señal de referencia punto 12. Recinto en I

reflectante.

Se resta el espectro de la parte directa de la señal de referencia del espectro de la señal de medida.

1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

FRECUENCIA [kHz]

NIV

EL [

dB

]

ESPECTRO DE NIVEL POR TERCIOS DE OCTAVA DE LA PARTE DIRECTA DE LA SEÑAL DE REFERENCIA PUNTO 12


- 69 -

Figura 5.12. Espectros de nivel por tercios de octava en el punto 12 de la señal de medida, de la parte directa de la señal de referencia y de la señal corregida. Recinto en I reflectante.

En la figura 5.13, se presentan para el punto 12 del recinto I, los espectros corregidos mediante la señal de referencia completa y mediante la parte directa de la señal de referencia.

Figura 5.13. Espectros de nivel por tercios de octava de la señal de medida, señal de referencia y resta. Punto 12

Recinto en I reflectante

1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 10

15

20

25

30

35

40

45

50

FRECUENCIA [kHz]

NIV

EL [

dB

]

ESPECTRO DE NIVEL POR TERCIOS DE OCTAVA DE LA SEÑAL EN EN PUNTO 12 CORREGIDA POR LA PARTE DIRECTA DE LA SEÑAL DE REFERENCIA

MEDIDA REFERENCIA RESTA

1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

FRECUENCIA [kHz]

NIV

EL [

dB

]

ESPECTROS DE NIVEL POR TERCIOS DE OCTAVA: señal medida, de referencia y resta punto 12

RESTA Señal MEDIDA-Señal referencia DIRECTA RESTA Señal MEDIDA-Señal referencia COMPLETA

Señal MEDIDA Señal referencia COMPLETA

Señal referencia DIRECTA


p

- 70 -

5.3 Factor de alinealidad. Corrección de alinealidades de nivel acústico.

La señales impulsivas usadas presentan características de alinealidad de nivel (Colina 1995) lo cual debe ser objeto de la corrección pertinente ya que interesan en este problema solamente los aspectos en el rango lineal. Las influencias esperables afectan de manera destacada a la variación de nivel con la distancia y pueden ser contabilizadas mediante el parámetro beta (ββββ): diferencia entre el exponente real de los impulsos alineales y el valor 2 exponente propio de fuentes puntuales lineales (Moreno et. al 1997a), (Moreno et. al 1998).

Se ha demostrado (Moreno et. al 2009), que conocido el factor β de alinealidad, la corrección de nivel ∆L en función de la distancia para pasar a condiciones lineales en recintos prismáticos puede aproximarse mediante la ecuación:

∆L = - 5 β lg(r) – ( 0.086 + 0.198 lg(r) - 0.129 (lg(r))2).(β / 0.0595)

Se trata de líneas prácticamente rectas en función de lg(r).

Para el caso de la maqueta I, sin techo absorbente, la figura 5.14 que sigue muestra esta corrección en las distintas bandas de octava exploradas

Figura 5.14.Corrección de nivel por alinealidad

Para realizar esta operación es necesario conocer el valor β del caso (usualmente distinto para las distintas bandas de frecuencia en el caso de las señales impulsivas que nos ocupan).

La determinación de β es por tanto la primera operación a realizar. En esta operación se ha seguido el método de Moreno et al. (Moreno et. al 1997b). Estos autores elaboran el siguiente criterio de alinealidad: si en la propagación de una señal acústica de simetría esférica la variación con la distancia r en escala lineal bien de los valores pico o de la intensidad sonora marca una traza que se desvía de una línea recta de pendiente negativa la señal

Equation : ∆ L p = - 5 β lg r – (0.086 + 0.198 lg r – 0.129.( lg r ) 2 ).( β / 0.0595 )

1250 Hz

2500 Hz 5000 Hz 10000 Hz

20000 Hz 40000 Hz

lg ( r )

dB

- 0.7 - 0.6 - 0.5 - 0.4 - 0.3 - 0.2 - 0.1 0.1 0.2

- 1

- 0.5

0.5

1

1.5

2

Numerical correction L nL (r) - L L (r) Enclosure I

Equation : ∆ L p = - 5 β lg r – (0.086 + 0.198 lg r – 0.129.( lg r ) 2 ).( β / 0.0595 )

1250 Hz

2500 Hz 5000 Hz 10000 Hz

20000 Hz 40000 Hz

lg ( r )

dB

- 0.7 - 0.6 - 0.5 - 0.4 - 0.3 - 0.2 - 0.1 0.1 0.2

- 1

- 0.5

0.5

1

1.5

2

Numerical correction L nL (r) - L L (r) Enclosure I

1250 Hz

2500 Hz 5000 Hz

40000 Hz

lg ( r )

dB

- 0.7 - 0.6 - 0.5 - 0.4 - 0.3 - 0.2 - 0.1 0.1

- 1

- 0.5

0.5

1

1.5

2

Corrección numérica L nL (r) - L L (r) Recinto I

Ecuación: ∆Lp = - 5 β lg(r ) – ( 0.086 + 0.198 lg(r ) – 0.129 * ( lg (r ) ) 2)*( β / 0.0595 )

20000 Hz 0.2 10000 Hz


- 71 -

presenta caracteres de alinealidad de nivel. La ecuación de variación del nivel de intensidad acústica de impulsos emitidos por una fuente puntual se expresa mediante la ecuación

)1())lg(()lg()2()lg()lg( 1 −⋅−+−= = remrII r β

Pasando al primer miembro el tercer término queda

)lg()2()lg()1())lg(()lg( 1 rIremI r β+−=−⋅+ =

El primer miembro es calculable por disponer de todos los datos y si la teoría anterior es correcta debe ‘dibujar’ suficientemente bien una línea prácticamente recta cuyas ordenada en el origen y pendiente son respectivamente lg(Ir=1) y (2+β). Si es así basta por tanto calcular la recta de mejor ajuste (mínimos cuadrados por ejemplo).

En todos los casos se ha encontrado para las intensidades de las partes directas de las señales en los puntos de recepción, corregidas por las partes directas de las señales de referencia asociadas, que se cumplen las condiciones anteriores, exceptuando algún punto, cuya dispersión se atribuye a lo ya indicado de definición insuficiente del periodo de muestreo y a un solapamiento de ecos con la señales directas en los puntos de recepción, tanto más acusado cuanto más alejado está de la fuente emisora. Es decir que en esta determinación hay que dar más peso a los puntos cuanto más cerca están de la fuente acústica.

A titulo ilustrativo la figura 5.15 que sigue muestra el caso del recinto, en donde se denomina G2 a m lg(e).(r-1),

Figura 5.15. Decremento del nivel de intensidad

( corregido por espectro de las señales directas de referencia & G2 )

lg r

Niv

el de I

nte

nsid

ad (

dB

ref.arb

itra

ria)

-0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5 1.5 KHz - azul suave 2.5 KHz – rojo claro 5 KHz – violeta 10 KHz – rojo fuerte (casi indiscernibles)

Decremento del nivel de intensidad en La ( bandas de octava )

20 KHz – azul 40 KHz – verde 80 KHz - rojo


p

- 72 -

La sensación visual del gráfico es correcta en cuanto a ser líneas prácticamente rectas, conforme a la afirmación anterior. Pero habida cuenta de los valores tan pequeños de β, es más optimista que la realidad en cuanto a la precisión en la determinación de los valores de β. Al hacer el ajuste de la recta de cada banda de octava aparece también como los puntos más alejados dan niveles progresivamente menores y por tanto, si se consideran, crean una cierta incertidumbre en la determinación de β.

5.4 Medición de tiempo de reverberación. Filtrado digital.

Para la obtención del tiempo de reverberación del recinto se mide éste en varios puntos del recinto y se promedia.

Se filtra la señal con un filtro digital de tercio de octava, que cumple con la norma (CEI 61260 1995), (Lyons 2004). La condición que debe cumplirse para el uso correcto de este filtro es:

5200

si FcFs

Fc<<

Donde

Fci = Frecuencia central de la banda de tercio de octava inferior

Fs = Frecuencia de muestreo de la señal

Fcs = Frecuencia central de la banda de tercio de octava superior

Esta condición obliga a grabar la señal con tres tiempos de muestreo diferentes para poder cubrir el rango de frecuencias de 1000 a 50000 Hz.

Frecuencia de muestreo Fs (Hz)

Tiempo de muestreo Tm (s) Rango de frecuencias (Hz)

10000 100 micro segundos [1000 3150]

50000 20 micro segundos [2000 10000] 250000 4 micro segundos [8000 50000]

Tabla 5.1: Tiempos de muestreo para el rango de frecuencias de 1000 a 50000 Hz.

La señal se filtra al revés para minimizar el efecto del tiempo de respuesta del filtro (Figura 5.16).


- 73 -

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06Señal tr100r1 filtrada al revés

Figura 5. 16 Señal filtrada al revés

A continuación se calcula el valor eficaz de la señal al derecho (Figura 5.17).

0 100 200 300 400 500 600 7000

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03Valor eficaz de la señal tr100r1 filtrada

Figura 5. 17 Valor eficaz de la señal filtrada

Se calcula el nivel de la señal eficaz al derecho (Figura 5.18).


p

- 74 -

0 100 200 300 400 500 600 700-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30Nivel de la señal eficaz filtrada

Figura 5. 18 Nivel de la señal eficaz filtrada

Se representa gráficamente el nivel de la señal eficaz por frecuencias (Figura 5.19).

0 100 200 300 400 500 600 700-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30Nivel de la señal eficaz filtrada 1000 Hz

Figura 5. 19 Nivel de la señal eficaz filtrada para la frecuencia de 1000 Hz

Se calcula la recta de ajuste al nivel de la señal eficaz (Figura 5.20).


- 75 -

0 100 200 300 400 500 600 700-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30Nivel de la señal eficaz filtrada 1000 Hz

Figura 5. 20 Recta de ajuste al nivel de la señal eficaz filtrada

Se calcula el tiempo de reverberación a partir de la pendiente de la recta de ajuste al nivel de la señal eficaz filtrada (Skala 1996).

5.5. Estimación del nivel de potencia sonora de la fuente

Para comparar los resultados experimentales con los derivados de la teoría clásica del campo difuso o con la teoría de Barron-Lee, es necesario usar en éstas los valores adecuados de la potencia acústica de la fuente. Para este fin lo más sencillo es ajustar por mínimos cuadrados los resultados experimentales a la curva teórica cuya potencia da un mínimo en la suma de los cuadrados de las diferencias entre ambas series de valores: experimentales y calculados.

Para los niveles corregidos por las señales completas de referencia se ha estimado el nivel de potencia de la fuente, según el procedimiento indicado, usando la teoría de Barron-Lee. Esos mismos valores se han utilizado para los cálculos numéricos realizados con la teoría clásica del campo difuso. A cada banda de frecuencia le corresponden valores diferentes, aunque eventualmente puedan coincidir.

El procedimiento comparativo anterior es muy directo, pero como se verá más adelante se ha realizado el estudio comparativo con ecuaciones tipo Barron_Lee y otras, mediante otro método que permite además profundizar en la calidad y naturaleza de las funciones empíricas aproximantes.

RECTA DE AJUSTE

6 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE REVERBERACIÓN EN LOS RECINTOS ESTUDIADOS

- 77 -

Se presentan los resultados de tiempo de reverberación y absorción de los recintos a

escala reducida usados en este estudio.

Las correcciones por régimen alineal resultan poco significativas en el tiempo de

reverberación en razón de los débiles valores del factor de alinealidad y del reducido

volumen de los recintos. Por ello no se han aplicado.

Las correcciones por absorción en el seno del aire tienen una consideración destacada

debido a la potencial cuantía de los mismos esperable a las frecuencias de trabajo, a

pesar del reducido volumen de los recintos. En su cálculo se usan las teorías más

recientes sencillas, usualmente aceptadas e incluidas en las normas internacionales

por su robustez y eficacia práctica.


p

- 78 -

6.1 Ecuaciones generales de la reverberación en recintos según la teoría

geométrico-estadística clásica.

Conocido el tiempo de reverberación, la absorción total equivalente del recinto se estima mediante la ecuación o fórmula de Sabine (Sabine 1984):

T

VA

162.0=

A su vez la absorción puede desarrollarse (Knudsen y Harris 1959) en la forma:

∑=

+=n

i

ii mVSA1

4α

Siendo como es habitual,

α i la absorción de la parte de cerramientos del recinto de área Si, en m2;

V el volumen, en m3; y

m el coeficiente de absorción en el seno del aire, en m-1.

Según la citada teoría geométrico-estadística la distancia donde se igualan los niveles de la señal directa y la señal reverberante, que se denomina radio del recinto (hall radius), puede expresarse mediante la ecuación (Kuttruff 1991), (Josse 1973):

π16

QArh =

En este ecuación A es la absorción total del recinto y Q el coeficiente de radiación de la fuente en función del ángulo considerado, en nuestro caso las personas al hablar (Moreno y Fretzschner 1977), (Moreno 2003).

6.2 Cálculo de la absorción sonora total del recinto y de su radio acústico.

La absorción total de los recintos y su radio acústico se calculan a partir del tiempo de reverberación (Figuras 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 y 6.5 ).

Capitulo 6 Resultados experimentales de reverberación en los recintos estudiados p

- 79 -

Figura 6. 1: Absorción total y radio acústico del recinto en forma de I

Figura 6.2:Absorción total y radio acústico del recinto en forma de L

Figura 6.3: Absorción total y radio acústico del recinto en forma de U

Figura 6. 4: Absorción total y radio acústico del recinto UC1

Absorción total del recinto en I

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1 10 100

Freq [kHz]

Absorc

ión [m

2]

ABSORCIÓN_Iref

ABSORCIÓN_Iabs

Radio Acústico del recinto en I

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

Radio Acústico RH_Iref

Radio Acústico RH_Iabs

Absorción total del recinto en L

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

ABSORCIÓN_Lref

ABSORCIÓN_Labs

Radio Acústico del recinto en L

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

Radio Acústico RH_Lref

Radio Acústico RH_Labs

Absorción total del recinto en U

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

ABSORCIÓN_Uref

ABSORCIÓN_Uabs

Radio Acústico del recinto en U

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

Radio Acústico RH_Uref

Radio Acústico RH_Uabs

Absorción total del recinto en UC1

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

ABSORCIÓN_UC1ref

ABSORCIÓN_UC1abs

Radio Acústico del recinto en UC1

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

Radio Acústico RH_UC1ref

Radio Acústico RH_UC1abs


p

- 80 -

Figura 6.5: Absorción total y radio acústico del recinto UC2

Se ve claramente como la absorción total y el radio acústico presentan formas de curvas análogas, tal como indica la ecuación de relación entre ambas magnitudes.

6.3 Cálculo del coeficiente m de atenuación del sonido en el aire.

A las frecuencias de trabajo en las maquetas, la absorción en el seno del aire, función de la humedad relativa, temperatura y frecuencia (y, en escaso grado, de la presión atmosférica), suele resultar de cierta consideración por lo que hay que hacer la corrección pertinente, si procede. La forma más sencilla consiste en añadir a la absorción en las superficies y objetos de un recinto el término 4mV, donde V es el volumen y m el factor de absorción que se mide en unidades de inversa de la unidad de longitud (metros si el volumen está en metros cúbicos).

La absorción en el seno de aire es un fenómeno complejo resultante de la relajación en las vibraciones de las moléculas constitutivas de los componentes de este fluido, incluido el vapor de agua, y de su fracción molar. Dada su importancia han sido muchos los investigadores que se han ocupado del tema sobre todo a partir de las primeras décadas del siglo pasado, desde los primeros trabajos teóricos de H. O. Kneser (Kneser 1933), y de V. O. Knudsen (Knudsen 1933), refrendados y mejorados con verificaciones experimentales de H. Knotzel (Knotzel 1940), de Delsasso y Leonard (Delsasso y Leonard 1953), de E. J. Evans y E. N.Bazley (Evans y Bazley1956), y sobre todo de C. M. Harris y colaboradores (Harris 1966).

En el momento actual la teoría más comúnmente aceptada, que incluye las contribuciones más recientes (Evans y Sutherland 1970), (Evans y Bass 1972) llevadas a término principalmente por la compañía Wyle Laboratories, se encuentra en la norma ISO 9613-1(Norma ISO 9613-1 1993). En esta teoría las variables macroscópicas de entrada son la presión atmosférica, la temperatura y la humedad relativa del recinto y la salida es el coeficiente α que viene dado en decibelios/metro. Los valores de α se convierten en valores de m dividiendo por 10 lg(e)= 4.34294.

En la Tabla 6.1 se dan las condiciones de presión atmosférica (en milibares), la temperatura (en ºC) y la humedad relativa (en %) de los distintos recintos durante la realización de las mediciones experimentales. Para designar los distintos recintos se

Absorción total del recinto en UC2

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

ABSORCIÓN_UC2ref

ABSORCIÓN_UC2abs

Radio Acústico del recinto en UC2

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

Radio Acústico RH_UC2ref

Radio Acústico RH_UC2abs


- 81 -

usa la letra que simboliza la forma de la planta, sin más cuando el techo es reflectante y seguido de ‘a’’ cuando el techo es absorbente. Ejemplo: se usa La para designar el recinto (maqueta) de planta en forma de L, con el techo absorbente.

I Ia L = La U Ua Uc1 Uc1a Uc2 Uc2a

P (mbars)

927 930 930 927,7 924,5 930,6 932 927,2 927,8

T (ºC) 24,9 26 27 19,3 21,6 19,7 21,6 22,2 20,6 Hr (%) 42,7 38 41 31,7 40 34,4 36 28 36,4

Tabla 6.1. Valores de presión (milibares), temperatura(ºC) y humedad relativa (%), medidos en los distintos recintos

En la Tabla 6.2 se dan los resultados de cálculo obtenidos para m, según la anterior norma ISO 9613-1. Los cálculos se han realizado con un programa de cálculo disponible en el grupo de investigación donde se ha realizado esta tesis. El símbolo del coeficiente m de absorción va seguido como antes de la letra asociada a la planta del recinto y de a, cuando procede.

f (kHz)

mI mIa mL = mLa mU mUa mUc1 mUc1a mUc2 mUc2a

1 0,00121988 0,0012358 0,00130383 0,00111495 0,00109731 0,00108619 0,00110039 0,00115854 0,00108246 1,25 0,0014569 0,00148318 0,00154051 0,00149628 0,00136677 0,00142679 0,00139745 0,00153522 0,00138992 1,6 0,00183695 0,00188576 0,00190963 0,00216288 0,00182426 0,00201963 0,00190832 0,00219259 0,00192118 2 0,00236022 0,00244426 0,00241043 0,00311528 0,00247145 0,00286605 0,00263479 0,00313169 0,00267794

2,5 0,00316085 0,00330146 0,0031718 0,00458731 0,00347199 0,0041761 0,00375938 0,00458434 0,00384968 3,15 0,00445305 0,00468652 0,00439754 0,00695329 0,00509114 0,00628852 0,00557797 0,00692313 0,00574327

4 0,00657394 0,00695981 0,00640842 0,0107751 0,00774308 0,00972001 0,00854934 0,010712 0,00883253 5 0,00968782 0,0102949 0,00936314 0,0162322 0,0116142 0,0146624 0,0128686 0,0161461 0,0133121

6,3 0,0147108 0,0156669 0,0141382 0,0246593 0,017797 0,0223939 0,0197216 0,0245931 0,0203924 8 0,0228709 0,0243721 0,0219207 0,0374419 0,0276783 0,0343551 0,0305595 0,0375343 0,031523 10 0,0346228 0,0368616 0,0331844 0,0541321 0,0415668 0,0504029 0,0455611 0,0546628 0,0467978

12,5 0,0522394 0,0554808 0,0501927 0,0760426 0,0616734 0,0722163 0,0668226 0,0775367 0,0681949 16 0,0814504 0,0860888 0,0787195 0,106226 0,0932992 0,103639 0,099252 0,109727 0,100301 20 0,119657 0,125647 0,116634 0,13785 0,131858 0,138148 0,137299 0,14418 0,137242 25 0,17177 0,178795 0,169416 0,172303 0,180259 0,177198 0,183125 0,182282 0,180886

31,5 0,242132 0,249249 0,2425 0,210511 0,23988 0,221337 0,237397 0,224675 0,231769 40 0,332518 0,337992 0,338978 0,254534 0,310418 0,271653 0,299958 0,272861 0,290088 50 0,43251 0,434657 0,447999 0,304465 0,385288 0,326764 0,366299 0,32616 0,352451 63 0,553423 0,550778 0,58077 0,373672 0,477364 0,400181 0,449761 0,398222 0,432349 80 0,705451 0,697377 0,745812 0,478451 0,601127 0,508015 0,565712 0,505403 0,545531

Tabla 6.2. Resultados de cálculo para el coeficiente m de atenuación en el aire para los distintos recintos estudiados

La Figura 6.6 muestra gráficamente los valores de m anteriores, para las condiciones ambientales existentes en los distintos recintos, durante las pruebas experimentales.


p

- 82 -

Coeficiente m de absorción del aire

(todos los recintos)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1 10 100

frecuencia ( kHz )

m

mI

mIa

mL = mLa

mU

mUa

mUc1

mUc1a

mUc2

mUc2a

Figura 6.6: Coeficiente m para todos los recintos

El coeficiente m toma valores muy parecidos para los distintos recintos para f < 40 kHz, desviándose a partir de esta frecuencia en forma creciente con la frecuencia al cambiar las condiciones del aire.

6.4 Corrección de la absorción acústica y del tiempo de reverberación por la atenuación del sonido en el aire.

Para valorar la absorción propia de las superficies de los recintos se ha utilizado la ya citada fórmula de Knudsen.

Calculada la absorción total A, a partir del valor del tiempo de reverberación T medido, y calculado el valor m correspondiente, según se ha indicado, para las bandas de frecuencia que interesan se puede calcular el valor del coeficiente de absorción medio α :

S

mVA 4−=α

Se pueden aproximar los valores de los coeficientes de absorción de cada una de las superficies que configuran el recinto dada la sencillez de distribución de los materiales, que son solamente dos materiales: melamina sobre madera aglomerada por doquier en los recintos reflectantes y techo de tela en arpillera sobre panel con fieltro cuando se menciona expresamente (mitad de los casos). La primera situación permite calcular el coeficiente de absorción de la melamina y la segunda el panel con


- 83 -

fieltro ayudado del resultado anterior. Se aprecia en los resultados ligeras diferencias para los distintos recintos, debido tal vez a las distintas condiciones de difusión del campo acústico reinante. Nótese que

)/()( ∑∑=i ii ii SSαα .

El promedio de los valores del coeficiente de absorción α obtenido en los distintos recintos para la melamina y el techo absorbente pueden verse en la figura y la tabla que siguen:

Coeficientes de absorción αααα

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

1 10 100

Freq [kHz]

Co

efi

cie

nte

de a

bso

rció

n α

α

α

α

a melamina a techo absorbente

Figura 6.7: Coeficiente de absorción medio de los materiales de los modelos a escala.

FRECUENCIAS [kHz] 1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50

αααα melamina 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04 0.04 0.05 0.04 0.04αααα techo absorbente 0.10 0.12 0.11 0.11 0.10 0.09 0.13 0.08 0.05 0.04 0.05 0.08 0.10 0.10 0.10 0.10 0.07 0.04

Tabla 6.3: Valores del coeficiente de absorción α para la melamina y el techo absorbente.

A escala real y para la gama de frecuencias de interés, la corrección por absorción en el seno del aire suele ser insignificante pero en maquetas, en la gama de frecuencias requerida por el factor de escala, resultan significativas.

En las figuras que siguen se dan las curvas de absorción total y corregida por la absorción en el seno del aire de los recintos, en las dos condiciones de absorción estudiadas: sin y con techo absorbente.


p

- 84 -

Absorción total y corregida por la absorción en el seno del aire del recinto en I

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

ABSORCIÓN_Iref ABSORCIÓN_Iabs

ABSORCIÓN_Iref_corregida por m ABSORCIÓN_Iabs_corregida por m

Figura 6.8: Absorción total y corregida por la atenuación en el seno del aire en el recinto en forma de I

Absorción total y corregida por la absorción en el seno del aire del recinto en L

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2]

ABSORCIÓN_Lref ABSORCIÓN_Labs

ABSORCIÓN_Lref_corregida por m ABSORCIÓN_Labs_corregida por m

Figura 6.9: Absorción total y corregida por la atenuación en el seno del aire en el recinto en forma de L


- 85 -

Absorción total y corregida por la absorción en el seno del aire del recinto en U

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1 10 100

Freq [kHz]

Ab

so

rció

n [

m2

]

ABSORCIÓN_Uref ABSORCIÓN_Uabs

ABSORCIÓN_Uref_corregida por m ABSORCIÓN_Uabs_corregida por m

Figura 6.10: Absorción total y corregida por la atenuación en el seno del aire en el recinto en forma de U

En las figuras que siguen se dan las curvas de tiempo de reverberación corregidas por la absorción en el seno del aire de los recintos, en las dos condiciones de absorción estudiadas: sin y con techo absorbente.

TR CORREGIDOS POR ATENUACION m

recintos reverberantes

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1 10 100

Frecuencias (kHz)

T (

s)

TR_Iref_CORREGIDO TR_Lref_CORREGIDO TR_Uref_CORREGIDO

TR_UC1ref_CORREGIDO TR_UC2ref_CORREGIDO

Figura 6. 11: Tiempos de reverberación corregidos por la atenuación en el aire en los recintos reverberantes


p

- 86 -

TR CORREGIDOS POR ATENUACION m

recintos con techo absorbente

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1 10 100

Frecuencias (kHz)

T (

s)

TR_Iabs_CORREGIDO TR_Labs_CORREGIDO TR_Uabs_CORREGIDO

TR_UC1abs_CORREGIDO TR_UC2abs_CORREGIDO

Figura 6. 12: Tiempos de reverberación corregidos por la atenuación en el aire en los recintos con techo absorbente

En las figuras anteriores se han mostrado los resultados obtenidos para los modelos a escala. Si se trasponen estos resultados a los recintos equivalentes a escala real (multiplicando por 10 el tiempo de reverberación y usando las frecuencias equivalentes) los resultados del tiempo de reverberación son los que se muestran en las dos figuras siguientes.


- 87 -

Tiempo de Reverberación corregido por m para los recintos

equivalentes a escala real con techo reflectante

0

2

4

6

8

10

12

100 1000 10000

Freq [Hz]

Tr

[s]

TR_Iref TR_Lref TR_Uref TR_UC1ref TR_UC2ref

Figura 6. 13: Tiempos de reverberación corregidos por la atenuación en el aire en los recintos reverberantes

Tiempo de Reverberación corregido por m para los recintos

equivalentes a escala real con techo absorbente

0

2

4

6

8

10

12

100 1000 10000Freq [Hz]

Tr

[s]

TR_Iabs TR_Labs TR_Uabs TR_UC1abs TR_UC2abs

Figura 6. 14: Tiempos de reverberación corregidos por la atenuación en el aire en los recintos con techo absorbente

7 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE VARIACIÓN DEL NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA Y ECUACIONES EMPÍRICAS PARA RECINTOS DIÁFANOS

- 89 -

Se analizan los resultados experimentales obtenidos. Se realiza la homogeneización

de cada serie de espectros correspondiente a una trayectoria mediante los espectros

de la parte directa de las señales de referencia, tal y como se indicó en el capítulo 5.

Mediante los espectros de la señal directa en los puntos de recepción se obtiene

entonces el factor β de alinealidad de la fuente y se realiza la corrección

correspondiente.

Finalmente se corrige el efecto de atenuación por absorción en el seno del aire.

Los resultados así obtenidos se usan para obtener ecuaciones empíricas de la

variación del nivel de presión acústica en las maquetas de los recintos prismáticos

diáfanos estudiados.

NOTA La iteración de largos procesos de cálculo para todos los casos estudiados hace que el capítulo

resulte algo complejo y pesado, y puede inducir a confusión si no se le presta la suficiente atención.

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Niveles de presión acústica en el recinto I. Corregidos por las señales de referencia (parte directa) y normalizados al primer valor de cada banda de octava

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�� 5�&�� 5�&�� 5�&�� 5�&�� &�� &�� 5�&��

�� 5�&�� 5�&�� 5�&�� 5�&�� 5�&�� 5�&�� 5�&��

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Capitulo 7 Resultados experimentales de variación del nivel de presión acústica, en función de la distancia y ecuaciones empíricas para recintos diáfanos

- 91 -

Sus formas gráficas se dan en las figuras que siguen:

Figura 7.1: Parámetro β, Tiempo de reverberación y Niveles de presión L(r) medidos en el recinto I techo reflectante. Corregidos por la parte directa de la señal de referencia

La gráfica de la corrección por alinealidad (mediante β ) se da en la figura que sigue con la misma secuencia de colores asociados a las bandas de frecuencia que la figura anterior.

Tiempo de reverberación en el recinto I

Nº banda de cctava (1.25 a 80 KHz)

Tr

(S)

2 3 4 5 6 7

0.2

0.4

0.6

0.8

Parámetro β en el recinto I

Nº banda de octava (1.25 a 80 KHz)

β β β β

2 3 4 5 6 7

- 0.1

0.1

0.2

0.3

0

Corrección= espectros de los pulsos direcos de referencia

1.25 KHz 2,5 KHz

5 KHz 10 KHz

20 KHz

40 KHz

80 KHz

Niveles de presión L(r) medidos en el Recinto I (techo reflectante).

lg ( r )

dB

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1


p

- 92 -

Figura 7.2: Corrección por alinealidad, mediante el parámetro β en el recinto I

Y finalmente en las tablas y figuras que siguen se dan las variaciones de nivel con la distancia a la fuente corregidas también de alinealidades, en las distintas bandas de octava, manteniendo el mismo código de colores asociados a cada frecuencia. También se ha normalizado al primer valor de cada banda de octava.

Niveles de presión acústica en el recinto I

(Normalizados al primer valor de cada banda de octava) Corregidos por alinealidades y por los pulsos directos de las señales de referencia

LI(r) dB

r foctava (KHz)

0.200951 0.250767 0.350544 0.550419 0.748207 0.948603 1.1535 1.35062

1.25 0 _0.963173 _2.10935 _2.71803 _3.45256 _4.37018 _3.00421 _5.5994 2.5 0 _0.546729 _0.0161342 0.44729 0.581747 0.252692 _0.28742 _5.43101 5 0 _0.169507 _0.533028 _0.33694 _1.38891 0.246385 0.103403 _2.81439

10 0 _0.188443 _1.02095 _0.951285 _1.27713 _0.261956 0.00440347 _2.59013 20 0 _1.56088 _0.479775 _1.3341 _2.24611 0.0667132 1.02539 0.0522337 40 0 _0.639843 _0.505925 _2.26244 _1.41889 _3.32131 _2.76736 _2.17841 80 0 _3.06652 _4.4807 _6.94363 _6.73237 _4.73041 _7.62273 _8.02551

Tabla 7.2: : Niveles de presión acústica en el recinto I, techo reflectante, corregidos por alinealidades y por la parte

directa de la señal de referencia. Normalizados al primer valor de cada banda de octava

Corrección de nivel, ∆∆∆∆L(r), por efecto de la alinealidad (factor β )

lg (r)

dB

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

-1

-0.5

0.5

1

1.5

2


- 93 -

Figura 7.3: Niveles de presión L(r) medidos en el recinto I, techo reflectante, corregidos por la parte directa de la señal de referencia y alinealidades

7.1.2 L(r) en el recinto en I, techo absorbente

En este recinto se han medido para las distintas bandas de frecuencia los valores que siguen:

β=.0.2 0.04 0.01 0.16 0.18 0.15 0.16 TIoa=:0.301 0.32 0.331 0.249 0.129 0.079 0.064 NB. última octava extrapolada

Se dan gráficamente en las dos figuras que siguen:

Figura 7.4: Parámetro β y Tiempo de reverberación en el recinto I, techo absorbente

Aplicadas las correcciones por el espectro de la parte directa de las señales de referencia (pulsos directos en el punto de referencia) y por alinealidades se obtienen los valores de la tabla siguiente para las distintas bandas de octava.

Tiempo de reverberación en el recinto Ia

Tr

(S)

2 3 4 5 6 7

0.1

0.2

0.3


Parámetro β en el recinto Ia

β

2 3 4 5 6 7

0.1

0.2


Corrección= espectros de los pulsos directos de referencia y alinealidades

1.25 KHz 2,5 KHz

5 KHz 10 KHz

20 KHz

40 KHz

80 KHz

lg ( r )

dB

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

-10

-8

-6

-4

-2

2

Niveles de presión L(r) medidos en I (techo reflectante)


p

- 94 -

Niveles de presión acústica en el recinto Ia (techo absorbente) Corregidos por las señales de referencia (parte directa) y por alinealidades

Normalizados al primer valor de cada banda de octava

LIa(r) dB

r foctava (KHz)

0.200951 0.250767 0.350544 0.550419 0.748207 0.948603 1.1535 1.35062

1.25 0 _1.23404 _2.22839 _3.2055 _4.0825 _5.09624 _7.17499 _9.46784 2.5 0 _0.899494 _2.26395 _1.5088 _0.520757 _1.44939 _4.04805 _6.88717 5 0 _0.80205 0.23183 _0.301421 _1.97123 _1.53201 _2.20701 _1.94428

10 0 _1.31813 0.767745 0.00777389 _3.27502 _1.49198 _0.309072 _1.92931 20 0 0.931927 _1.60658 _1.34963 _2.77799 _4.8229 _3.0094 _3.77178 40 0 _3.9099 _5.45567 _4.32332 _8.02651 _9.7757 _7.80619 _8.6877 80 0 _1.56869 _6.1137 _6.31937 _7.38953 _5.92596 _6.66989 _6.05728

Tabla 7.3: : Niveles de presión acústica en el recinto I, techo absorbente, corregidos por alinealidades y por la parte


Y en forma gráfica:

Figura 7.5: Niveles de presión L(r) medidos en el recinto I, techo absorbente, corregidos por la parte directa de la señal de referencia y alinealidades

1.25 KHz

2.5 KHz

5 KHz 10 KHz

20 KHz

40 KHz

80 KHz

Niveles de presión L(r) medidos en Ia

lg ( r )

L(r

) d

B

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

-10

-8

-6

-4

-2

2

( Corrección: espectros de los pulsos directos de referencia y alinealidades )


- 95 -

7.1.3 L(r) en el recinto en L, techo reflectante TLo=.0.451 0.522 0.462 0.281 0.166 0.086 0.062

r1=.0.15 0.2 0.3 0.5 0.7 0.9 1 NB. puntos en el primer eje

Para este caso y para el de techo absorbente, del total de puntos de la trayectoria, se han tomado solamente los puntos de recepción indicados a lo largo del primer tramo, tanto para la determinación de β como para la presentación de resultados. Los puntos siguientes, hasta el final, quedan afectados por el efecto de la difracción en el diedro que constituye la esquina de la forma en L. En los dos últimos puntos, de los tomados, son perceptibles también algunos efectos de la difracción, con cambios inesperados de nivel, más patentes en algunas bandas de octava.

b2=._0.03395 0.0408 0.07347 0.16943 0.05942 0.2028 0.02058

Figura 7.6: Parámetro β y Tiempo de reverberación en el recinto L techo reflectante.

Niveles de presión acústica en el recinto L (techo reflectante)

Corregidos por las señales de referencia (pulso directo) y por alinealidades Normalizados al primer valor de cada banda de octava

LL(r) dB

r foctava (KHz)

0.15 0.2 0.3 0.5 0.7 0.9 1

1.25 0 _0.527908 _1.01841 _1.11687 _2.73991 _4.66803 _4.93878 2.5 0 0.195901 _0.357896 _1.02149 _0.178386 _1.26921 _1.10613 5 0 _0.941351 _1.5307 _0.921009 _0.364399 _1.30019 _1.77026

10 0 _2.78315 _3.13373 _1.9839 _2.04379 _3.13891 _4.43569 20 0 _1.91915 _2.02306 _1.28369 _1.72665 _3.35521 _5.20124 40 0 _0.974378 _0.520533 _0.384154 _2.83637 _4.9667 _5.08852 80 0 _2.40924 _2.36365 _2.2996 _3.83519 _9.09954 _9.44218

Tiempo de reverberación en el recinto L


Tr

(s

)

2 3 4 5 6 7

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Parámetro de alinealidad β β β β en el recinto L


β

2

3

4

5

6

7

0

0.1

0.2


p

- 96 -

Tabla 7.4 : Niveles de presión acústica en el recinto L, techo reflectante, corregidos por alinealidades y por la parte directa de la señal de referencia. Normalizados al primer valor de cada banda de octava

Figura 7.7: Niveles de presión L(r) medidos en el recinto L, techo reflectante, corregidos por la parte directa de la señal de referencia y alinealidades

7.1.4 L(r) en el recinto en La, techo absorbente

TLao=.0.263 0.281667 0.273333 0.241333 0.133667 0.0773333 0.058 Beta=.0.00340654 0.0272216 0.027986 0.0196815 0.359995 0.103852 0.341568

Figura 7.8: Parámetro β y Tiempo de reverberación en el recinto L, techo absorbente.

Aplicadas las correcciones por las señales de referencia (parte directa) y por alinealidades, resultan los valores de la tabla siguiente:

1.25 KHz

2.5 KHz 5 KHz

10 KHz 20 KHz 40 KHz

80 KHz

r (m)

L(r

) d

B (

rela

tivo

s )

0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05

-10

-8

-6

-4

-2

2

Niveles de presión L(r) en el recinto L (techo relfectante) ( Correcciones = espectros de los pulsos directos de referencia y alinealidades)

Parámetro de alinealidad ββββ en el recinto La

β

0.1

0.2

0.3

0.4


2

3

4

5

6

7

Tiempo de reverberación en el recinto La


Tr

(S)

2 3 4 5 6 7

0.1

0.2

0.3


- 97 -

Niveles de presión acústica en el recinto La (techo absorbente)

Corregidos por las señales de referencia (pulso directo) y por alinealidades Normalizados al primer valor de cada banda de octava

LLa(r) dB

r foctava (KHz)

0.15 0.2 0.3 0.5 0.7 0.9 1

1.25 0 _1.2593 _2.093 _1.78447 _3.47337 _6.36579 _7.80696 2.5 0 _0.373787 _3.79665 _2.8615 _3.13229 _5.47542 _5.30088 5 0 0.236936 _1.33568 _2.98068 _1.68899 _2.8401 _3.29624

10 0 _0.84731 _1.71507 _3.36833 _3.2353 _5.08543 _5.11088 20 0 _1.98025 0.24223 _2.1977 _3.19637 _4.46536 _4.40307 40 0 0.460963 _1.46307 _4.31571 _3.55061 _5.36411 _8.12974 80 0 _3.49415 _3.91539 _5.5683 _5.47098 _9.35948 _11.2408

Tabla 7.5: : Niveles de presión acústica en el recinto L, techo absorbente, corregidos por alinealidades y por la parte


Estos valores se dan en forma gráfica en la figura que sigue:

Figura 7.9: Niveles de presión L(r) medidos en el recinto L, techo absorbente, corregidos por la parte directa de la señal de referencia y alinealidades

7.1.5 L(r) en el recinto en U, techo reflectante

Como en el caso del recinto con planta en L, se toman los puntos del primer tramo como base en la determinación de β y del cálculo de los niveles de presión acústica.

1.25 KHz

2.5 KHz

5 KHz

10 KHz 20 KHz

40 KHz

80 KHz r (m)

L(r

) d

B (

rela

tivo

s )

0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05

-12

-10

-8

-6

-4

-2

2

Nivel de presión L(r) en el recinto La (techo absorbente) ( Correcciones = espectros de los pulsos directos de referencia y alinealidades


p

- 98 -

r1=. 0.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.35 1.36473 NB. puntos p34 a p40

TUo=. 0.778 0.762 0.498 0.280 0.164 0.104 0.086

bb=.0.189 0.191 0.077 0.119 0.256 0.370 0.344

Figura 7.10: Parámetro β y Tiempo de reverberación en el recinto U techo reflectante.

Niveles de presión acústica en el recinto U (techo reflectante)

Corregidos por las señales de referencia (parte directa) y por alinealidades Normalizados al primer valor de cada banda de octava

LU(r) dB

r foctava (KHz)

0.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.35 1.36473

1.25 0 _0.846831 _1.15557 _0.422776 _4.08421 _4.95935 _6.38121 2.5 0 _0.17344 _0.794051 1.27607 _0.929789 _2.88246 _4.19615 5 0 _1.22604 _1.39335 0.442711 _1.47929 _1.30502 _2.53459

10 0 0.0510211 0.240451 _0.766418 _1.99588 _1.66949 _2.84228 20 0 _1.00348 0.0575204 _1.32401 _2.77549 _3.53704 _2.89641 40 0 0.0817855 0.270409 0.127893 _1.549 _1.1102 _3.07792 80 0 _0.156737 _0.0280038 _2.01398 _1.99834 _5.24404 _3.99753

Tabla 7.6 : Niveles de presión acústica en el recinto U, techo reflectante, corregidos por alinealidades y por la parte


Parámetro de alinealidad ββββ en el recinto U

β

0.1

0.2

0.3

0.4

Nº banda de cctava (1.25 a 80 KHz) 2 3 4 5 6 7

Tiempo de reverberación en el recinto U

Nº banda de octava (1.25 a 80 KHz) 2 3 4 5 6 7

Tr

(S)

0.2

0.4

0.6

0.8


- 99 -

Figura 7.11: Niveles de presión L(r) medidos en el recinto U, techo reflectante, corregidos por la parte directa de la

señal de referencia y alinealidades

Como en el caso del recinto en L se ha presentado el estudio restringido a los puntos anteriores a la primera esquina. Se aprecian de manera importante los efectos de la difracción en los dos últimos puntos.

7.1.6 L(r) en el recinto en Ua, techo absorbente r1=. 0.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.35 1.36473 NB. puntos p34 a p40

TUao=. 0.318 0.341 0.318 0.293 0.145 0.095 0.081

b=.0.0751895 0.0496756 0.26201 0.503728 0.236859 0.447448 0.327186

Figura 7.12: Parámetro β y Tiempo de reverberación en el recinto U, techo absorbente.

Tiempo de reverberación en el recinto U a

Tr

(s)

0.05

0.1

0.15

0.3

0.35

2

3 4 5

6

7

0.2 0.25

Nº banda de octava (1.25 a 80 KHz )

Parámetro β de alinealidad en el recinto U a

β

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

2

3

4

5

6

7 Nº banda de octava (1.25 a 80 KHz )

( Correcciones = espectos de los pulsos direcos de referencia y alinealidades )

1.25 KHz

2.5 KHz

5 KHz 10 KHz 20 KHz 40 KHz

80 KHz

Nivel de presión L(r) en el recinto U (techo reflectante)

r (m)

L(r

) d

B (

rela

tivo

s )

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1 2


p

- 100 -

Niveles de presión acústica en el recinto Ua Corregidos por las señales de referencia (parte directa) y por alinealidades

Normalizados al primer valor de cada banda de octava

LUa(r) dB

r foctava (KHz)

0.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.35 1.36473

1.25 0 _2.59422 _4.33785 _4.8652 _6.40694 _6.54546 _8.44382 2.5 0 _3.28208 _6.19676 _6.33405 _6.9433 _10.3416 _10.9175 5 0 _5.20424 _4.57019 _5.00202 _6.49156 _4.26087 _6.30021

10 0 _8.62161 _7.61862 _7.82564 _9.80596 _8.87415 _9.56862 20 0 _3.89499 _5.33186 _3.76774 _7.50606 _5.00098 _7.65079 40 0 2.86139 _2.20909 _2.35466 _4.58775 _3.27234 _4.61293 80 0 _2.71068 _5.00833 _6.65569 _11.7239 _11.6726 _6.39384

Tabla 7.7: : Niveles de presión acústica en el recinto U, techo absorbente, corregidos por alinealidades y por la parte


Figura 7.13: Niveles de presión L(r) medidos en el recinto U, techo absorbente, corregidos por la parte directa de la

señal de referencia y alinealidades

Como en el caso anterior, son patentes los efectos de la difracción en el diedro de la primera esquina en los niveles de los dos últimos puntos. Para más detalles de los efectos de difracción en el diedro de la esquina interior véase el punto 7.5 de este capítulo.

1.25 KHz

2.5 KHz

5 KHz

10 KHz

20 KHz

40 KHz

80 KHz

Nivel de presión L(r) en el recinto Ua (techo absorbente)

r (m)

L(r

) d

B (

rela

tivos ) 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-12

-10

-8

-6

-4

-2

2

4 ( Correcciones = espectros de pulsos directos de referencia y alinealidades)


- 101 -

7.2 Ecuaciones empíricas tipo Barron-Lee y afines. Análisis funcional previo Admitiendo que, después de las correcciones por alinealidad, se está en régimen lineal los valores experimentales deben poderse usar para derivar ecuaciones empíricas de variación del nivel de presión sonora con la distancia.

Se parte de ecuaciones que admitan variaciones de nivel con la distancia y dado su éxito en salas de música, e iglesias de diversos tipos se considera una ecuación del tipo

+⋅= − CBr

o Aer

II2

1

Constituye una generalización de la ecuación de Barron-Lee y como ésta mantiene la separación de la energía directa y de la energía reverberante, y en condiciones de difusión ideal puede reconvertirse en la ecuación derivada de la teoría del campo difuso (B=0). Contiene 3 parámetros A, B y C que dependerán de la geometría y de la acústica del recinto.

Io está relacionada con la potencia acústica de la fuente o lo que es equivalente en fuentes esféricas con el valor de la intensidad a una cierta distancia (arbitraria, habitualmente 10 m en acústica de salas).

En las dos ecuaciones citadas de campo difuso y de Barron A toma el valor

V

TA ⋅

=

161.0

16π

Además según las experiencias de Barron debe ser

TB

04.0⋅=

Como ya se ha dicho anteriormente el modelo “β de Sendra et al”, deja abierto el valor 0.04 en B, para adecuar a cada caso debido a que encuentra atenuaciones con la distancia mayores que Barron, mantiene el valor de A citado y toma C=1.

NOTA. Hay otros modelos derivados de la idea de valorar la estructura de los ecogramas, en dos o más intervalos temporales.

Recordamos también que el modelo “µ de Zamarreño et al.”, describe la atenuación de nivel mediante dos partes en la estructura general del ecograma con ecuaciones diferentes, propone para cuantificar la variación de la energía con la distancia un factor multiplicativo de A (cuyo valor ya se ha indicado), formado por la suma de dos exponenciales según la expresión que sigue:

)](lg[10)lg(10)lg(10 /)(/)(2 TrTrbc

o eDeArII ⋅−⋅+−− ⋅+⋅+⋅+=⋅ µ


p

- 102 -

En esta ecuación A toma el valor ya indicado, mientras que µ es variable según el tipo de recinto, en su caso iglesias de diversos tipos arquitectónicos. Si se toma µ=0.04 se reduce a la ecuación de Barron-Lee.

Para saber los tipos de funciones que resultan de la hipótesis anterior hay que comparar con los resultados experimentales, por lo cual hay que pasar a niveles de intensidad:

)1lg(10)lg(20

)lg(10)lg(10)lg(10)lg(10

2

22

C

CC

rB

rBBr

o

erArDo

AerDoAerII

⋅−

⋅−−−−

⋅+⋅+⋅−=

=+⋅+=+⋅+=⋅

En el último término de la ecuación anterior se ha separado el nivel del sonido directo del nivel del sonido reverberante. Esta separación puede facilitar el cálculo de las constantes A, B y C que proporcionan un mejor ajuste con los valores experimentales. A este fin 10 lg(I) puede ‘igualarse’ a los valores experimentales de nivel corregidos, Db(r), por lo cual restando de éstos el término (Do-20 log(r)) se obtiene:

)1lg(10)lg(20)( 2 CrBerArDorDb ⋅−⋅+⋅=⋅+− : Ecuación Formal

El primer miembro agrupa valores experimentales (primero y segundo sumandos) y puramente geométricos del caso (tercer sumando). Si se encuentran valores de A, B y C que den una figura que se ajuste bien a la del primer miembro se habrá resuelto el problema de encontrar la ecuación empírica del caso (cada banda de frecuencia para el conjunto de valores de r es un caso).

El efecto de C>1 es acelerar la disminución de nivel con la distancia curvando las habituales caídas exponenciales hacia valores inferiores, y tanto más cuanto mayor es r, resultado contrario a las observaciones experimentales y los conceptos teóricos de propagación acústica en recintos. Si por el contrario C<1 las caídas exponenciales se curvan hacia arriba y tienden más rápidamente hacia las formas propias del modelo de difusión ideal. Pruebas preliminares con resultados experimentales en las distintas maquetas indicaban la adecuación de tomar C=1, como se verá enseguida. Por otra parte en los puntos de recepción finales (más alejados de la fuente pero con sonificación directa) la calidad de la señal directa disminuía progresivamente restándoles peso en la determinación del valor del parámetro de alinealidad y por tanto disminuyendo su fiabilidad en cuanto a ‘acentuar‘ la curvatura hacia arriba.

Usando la Ecuación Formal anterior y operando con los resultados de nivel, correspondientes al recinto en I con techo reflectante (apartado 7.1.1 de este capítulo), incluso sin normalizar al primer valor de cada banda, que se ha llamado Db(r), se pueden conseguir fácilmente ajustes bastante buenos entre ambos miembros de la igualdad mediante valores de Do, A y B (C=1) obtenidos ‘por simple tanteo’. En las figuras que siguen se muestran las curvas del segundo miembro (en rojo) “ajustadas” a las curvas resultantes del primer miembro (en azul) en cada una de las bandas de frecuencia estudiadas: desde la octava de 1.25 kHz hasta la octava de 80 kHz.


- 103 -

Figura 7.14: Ecuaciones formales en el recinto I para las octavas de, 1.25 a 80 kHz

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

16

18

20

22

24

26

28

lg( r )

Ecuación Formal en el recinto I : octava 1.25 kHz

azul – 1er miembro

rojo – 2º miembro

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

Ecuación Formal en el recinto I : octava 2.5 kHz



lg( r )

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Ecuación Formal en el recinto I : octava 5 kHz



lg( r ) -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Ecuación Formal en el recinto I : octava 10 kHz



lg( r )

Ecuación Formal en el recinto I: octava 20 kHz

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32



lg( r ) -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

16 18

20

22

24

26

28

30




lg( r )

-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2

15

17

19

21

23

25




lg( r )


p

- 104 -

Al realizar los ajustes en la obtención de estas figuras se ha comprobado que puede

tomarse C=1, pues los resultados son poco sensibles a la influencia de este parámetro.

Este conjunto de resultados indica claramente ‘la fuerza’ de la ecuación general

propuesta para ajustarse a los resultados experimentales.

Se observa claramente que los últimos puntos son progresivamente ‘peores’ tal como

se ha indicado en el Capítulo 5 anterior, y cómo las bandas extremas frecuentemente

representan ‘anomalías’ dentro del conjunto de bandas de octava abarcadas.

7.3 Ecuaciones empíricas tipo Barron-Lee y afines. Ajuste fino por mínimos

cuadrados.

Interesa un método comparativo que consiga buenos ajustes de las ecuaciones

aproximantes anteriores a las secuencias de valores experimentales. Dicho de otro

modo que proporcione directamente los valores de los parámetros Do, A y B.

Operando de manera algo distinta en la ecuación de partida del apartado anterior se

obtiene:

+⋅= −Br

oAe

rII

2

1 � Br

o

AerI

I −− =− 2 � BrIoLILAer

−−− =− 2)]()([1.010

Siendo L(I)=10lg(I/Iref) y L(Io)=10lg(Io/Iref), los niveles acústicos de intensidad medidos

en los puntos de recepción y en un punto arbitrario ro, referidos al nivel de referencia

para intensidades acústicas, Iref. Como este valor es arbitrario ya que por diferencia se

compensa, se puede tomar L(I) igual a los valores ya corregidos finales (tanto por la

señal de referencia como por alinealidades) que se llamará Db(r) y manteniendo para

Do=L(Io) el convenio de estar afectado de los mismos cambios, sin olvidar que está

relacionado con la potencia de la fuente acústica.

Tomando logaritmos en la última ecuación anterior queda:

reBArDorDb ⋅⋅−=− −− )lg(lg}10lg{ 2])([1.0

Por otra parte cualquier lenguaje de programación de alto nivel, da directamente la

solución del ajuste por mínimos cuadrados mediante un polinomio de grado 1. En J se

hace mediante la función fit que da en el vector de salida qo los coeficientes de la

recta de mejor ajuste. En la jerga de J se consigue mediante la instrucción siguiente

que tiene en cuenta la estructura matricial de Db (cada fila agrupa los distintos puntos

para una banda de frecuencia):

qo=.2 fit |:s{r,. (10^.(10^0.1*(0{Db)-Do)-r^-2))


- 105 -

donde, s{r son las distancias de observación seleccionadas correspondientes al índice s aplicado a la operación de selección que se hace mediante {. De esta forma se pueden usar los puntos experimentales que se consideran ‘buenos’.

A y B vienen dados en función de qo por

A=.10^({.qo)

y como A es un valor dado, {.qo (que es el primer coeficiente) debe cumplir esta condición. Por otra parte se tiene

B=.-({:qo)/log(e)

({:qo es el segundo coeficiente de qo)

Ahora bien, el proceso anterior supone un conocimiento de Do, lo cual requiere su determinación previa, con lo cual hay que resolver un nuevo ajuste consistente esencialmente en determinar la potencia de la fuente acústica a partir de los niveles acústicos en la serie de puntos de recepción. Algo así como una pescadilla que se muerde la cola. A continuación se describe un procedimiento sencillo que soslaya este problema.

Para una secuencia arbitrariamente amplia de valores Doi de Do que se diseña para englobar el valor verdadero, se calcula la secuencia de valores qoi resultante. La condición indicada para A, debe permitir seleccionar un valor i que cumple esta condición, bien directamente o por interpolación entre dos dados. B resulta entonces del segundo coeficiente de este qoi por la ecuación anterior correspondiente. La condición para A se puede llamar condición de existencia de la solución. Si no es posible el problema no tiene solución. En todos los casos estudiados esta condición se ha cumplido invariablemente avalando de nuevo la fuerza del tipo de ecuación general aproximante Ae-B.r.

Las dos figuras que siguen informan el proceso anterior para el recinto I (techo reflectante), en la banda de octava de 10 KHz, descartando los 3 últimos puntos.


p

- 106 -

Figura 7.15: Búsqueda del mejor ajuste en el recinto I; banda 10 kHz.

En el intervalo de Do considerado (13 a 73), solamente se consiguen valores negativos de B (línea roja, figura de la izquierda), para valores superiores a 20. En este intervalo el ajuste de las rectas teóricas a los valores experimentales, medido por el error cuadrático, es mejor al disminuir Do, hecho observable en la figura de la izquierda y que se muestra visualmente en la figura de la derecha para tres valores de Do. También en esta figura se observa la menor ‘calidad’ de los últimos puntos experimentales, hecho que ha motivado su descarte en la operación de ajuste.

Para cada valor Do,i del intervalo anterior se han calculado las parejas (A,B)i tal como se ha indicado. En la secuencia de valores de A, se selecciona el más próximo (inferior o igual) al valor correspondiente a este parámetro según la teoría clásica, y su valor B asociado.

Este proceso se aplica a todas las bandas de octava estudiadas en el recinto (I en este caso), obteniendo así las dos figuras que siguen, en las cuales se representan comparados los parámetros A y B calculados mediante el ajuste anterior (líneas rojas), y calculados mediante las ecuaciones de la teoría geométrica (difusión perfecta) y de Barron-Lee (azul).

azu – error standard rojo – constante B

Búsqueda del mejor ajuste en I ; banda: 10 KHz

Do (nivel relativo)

err

or

& 5

*B

20 30 40 50 60 70 80

-1

1

2

3

4

5

6

7 D o ( A, B) = 68 ( 5.84515e6 0.491185 )

D o ( A, B ) = 36 ( 3659. 54 0.480616 )

D o ( A, B ) = 21 ( 88.8697 0.115876 )

Búsqueda del mejor ajuste en I ; banda: 10 KHz

r ( m )

Experi

me

nta

l &

A-B

( lg

e)

r

-

0.2 0.4

0.6 0.8

1 1.2

1.4

1

2

3

4

5

6

7


- 107 -

Figura 7.16: Parámetros A y B en el recinto I, techo reflectante.

Las diferencias entre los valores del parámetro A obtenidos mediante ajuste y mediante la teoría clásica son debidos exclusivamente al intervalo discreto de variación de Do, lo cual acarrea en B incrementos adicionales de dispersión entre las curvas de ajuste y por la teoría clásica. No obstante, si se prescinde del penúltimo punto en la gráfica de este parámetro B, resulta innegable un cierto ‘paralelismo’ entre la curva según Barron-Lee y de ajuste experimental, lo cual sugiere que en primera aproximación están relacionadas por un factor multiplicativo.

En el modelo de Zamarreño, el parámetro B, que se llamará Bza, viene dado por la ecuación:

])(ln[(1 /)(/)(/)04.0(/11.1 TrTrTrT

za eeeer

B ⋅−⋅−⋅−− +−−= µµ

Este parámetro varía poco o muy poco con r, disminuyendo al aumentar éste. Varía bastante con µ y crece al crecer éste. Aumenta bastante al disminuir T.

Aplicado al caso anterior para valores sucesivos de µ y superpuesto con la curva anterior obtenida por ajuste da la figura que sigue. No hay que olvidar que el valor µ =0.04 da la curva según Barron (color marrón claro), la inferior de la serie, serie que se compone de 6 curvas a incrementos sucesivos de µ de valor 0.02.

rojo - experimental

Parámetro A en el recinto I (techo reflectante)

Nº banda de octava (1.25 a 80 kHz)

A

1 2 3 4 5 6

400

600

800

1000

1200

A = (16 π T) / 0.161 V

200

azul – según Barron-Lee

rojo - experimental

Parámetro B en el recinto I (techo reflectante)


B

1 2 3 4 5 6

0.5

1

1.5

2

2.5


p

- 108 -

Figura 7.17: Parámetro B en el recinto I, techo reflectante.

La formulación de Zamarreño, usada con éxito para clasificar la calidad acústica de iglesias mediante µ, no logra mejores ajustes con los valores experimentales; incluso aumenta las dispersiones en las primeras octavas (mayores valores del tiempo de reverberación).

Mejor aproximación con los valores experimentales lo constituye la ecuación obtenida de manera directa, un tanto intuitiva, y desde luego sin optimizar:

Bm=.0.8/T(1-T)

Tal como aparece en la figura que sigue en color violeta, superpuesta a las de Barron (azul) y experimental (rojo-marrón).

Figura 7.18: Aproximación valores experimentales - ecuaciones en el recinto I, techo reflectante.

BB

Parámetro B en el recinto I, (techo reflectante)

1 2 3 4 5 6

0.5

1

1.5

2

2.5

0.08%T*(1-T)

B

Nº banda de octava (1.25 a 80 kHz)1

B

( µ za = 0.04+0.02 * i.6 )

C olores - según Zamarreño

azul claro - experimental

Parámetro B en el recinto I (techo reflectante)


B

1 2 3 4 5 6

0.5

1

1.5

2

2.5


- 109 -

Este tipo formal de ecuación da verdaderamente un mejor ajuste a la curva experimental, pero incluye una singularidad en T=1 que la hace rechazable. Aunque será conveniente buscar otros tipos de curva más adecuados por el momento se mantendrán estas expresiones para indicar que en determinados casos hay causas que condicionan ecuaciones o leyes de variación del nivel con la distancia que difieren del tipo que se ha supuesto adecuado: generalizaciones de la ecuación de Barron. Es decir se ha mostrado anteriormente, que no demostrado, una gran adecuación del tipo funcional generalizado de la ecuación de Barron, pero ahora, en un estudio más fino se encuentra la existencia de tipos funcionales más refinados.

7.4 Ecuaciones empíricas de la variación del nivel de presión acústica en las

maquetas de recintos prismáticos diáfanos estudiadas. Discusión y conclusiones.

Se ha aplicado el análisis de 7.3 a todos los recintos estudiados en maqueta: I, Ia, L, La, U y Ua. Los resultados se dan en series de valores y figuras. Se ha usado el convenio ya repetido de que las magnitudes del tipo

- Bx con x variable indicando el recinto, son los resultados de cálculo, que se vienen llamando resultados experimentales

- BBx con x variable indicando el recinto o nada, son las ecuaciones correspondientes de Barron;

- las etiquetas de las curvas representadas, diferentes de los dos tipos anteriores, indican la ecuación empírica aproximante derivada, solo función del tiempo de reverberación y de una constante; en los recintos L y Ua se dan dos. Recinto I Parámetro B TI = rI=.0.200951 0.250767 0.350544 0.550419 0.748207 0.948603 1.1535 1.35062 V=.*/1.6 0.5 0.29

Recinto Ia Parámetro B TIa=.0.301 0.32 0.331 0.249 0.129 0.079 0.064 NB. octavas con la ultima extrapolada rIa=.0.200951 0.250767 0.350544 0.550419 0.748207 0.948603 1.1535 1.35062 V=.*/1.6 0.5 0.29 AIa=.411.039 442.591 465.358 337.945 175.674 108.096 102.049 BIa=.1.45502 0.489832 0.455528 0.550796 1.30534 2.11606 _1.49261

BB= 0.04 / TI

Recinto I

1 2 3 4 5 6

0.5

1

1.5

2

2.5

0.08 / T (1-T)

BI

Octave band number (1.25 to 80 KHz )

BIa

Recinto Ia

1 2 3 4 5 6

-1.5

-1

0.5

1

1.5

2

2.5 0.16/ T

0.04/ T

Octave band number (1.25 to 80 KHz)

-0.5

B B


p

- 110 -

Recinto L Parámetro B V=.0.29*((0.55*1.325)+(0.45*0.65)) TLo=.0.451 0.522 0.462 0.281 0.166 0.086 0.062 AL=.485.26 553.721 494.045 301.945 179.495 91.7777 66.8285 BL=.1.22865 0.244777 0.138908 0.470518 0.689063 0.924971 1.67747

Recinto La Parámetro B V=.0.29*((0.55*1.325)+(0.45*0.65)) TLao=.0.263 0.281667 0.273333 0.241333 0.133667 0.0773333 0.058 ALa=.284.724 298.445 289.393 260.956 144.181 82.0174 63.3219 BLa=.1.67385 1.1461 0.697922 1.15678 0.872571 1.50462 1.83738

Recinto U Parámetro B V=.0.540125 TUo=. 0.778 0.762 0.498 0.280 0.164 0.104 0.086 BBU=.0.04%TUo ABU=.o.(16*TUo)%0.161*V AU=.450.546 441.808 289.887 163.041 94.9499 60.5024 49.7153 BU=.1.06409 0.568764 0.207862 0.426489 0.48279 0.21087 0.578725

Recinto Ua Parámetro B V=.0.540125 TUao=. 0.318 0.341 0.318 0.293 0.145 0.095 0.081 BBUa=.0.04%TUao

Figura 7.19: Ecuaciones empíricas de la variación del nivel de presión acústica en las maquetas de recintos

prismáticos diáfanos estudiada.

El conjunto de resultados anterior tiene una gran importancia ya que para todos los recintos y todas las bandas de frecuencia las curvas experimentales muestran una gran coherencia ya que su expresión analítica es o un simple múltiplo de la ecuación de Barron-Lee, o se relaciona fácilmente con ella.

Se observa también una cierta analogía de los tipos de curvas aproximantes de los recintos reflectantes entre sí y de los recintos absorbentes entre si.

0.09/ T*(1-T)

Recinto Ua

1 2 3 4 5 6

0.5

1

1.5

2

2.5

0.13/ T

BUa

BB

B

0.08/ T*(1-T)

Recinto L

1 2 3 4 5 6

0.2 0.4

0.6

0.8

1 1.2

1.4

1.6

1.8


BL

BBL

0.095/ T

Recinto La

1 2 3 4 5 6

0.5

1

1.5

2

2.5

0.13/ T

BLa

BBLa

0.06/ T*(1-T)

Recinto U

1 2 3 4 5 6

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

BU

BBU


B

octave band number (1.25 to 80 KHz)

B

B

octave band number (1.25 to 80 KHz)


- 111 -

Los recintos con techo absorbente conducen a ecuaciones del tipo (a / T) con valores diferentes del parámetro a en función del recinto: 0.16, 0.13 y 0.13 para los recintos en I, L y U respectivamente.

Los recintos con techo reflectante, aunque ‘aproximables’ algunos con ecuaciones del tipo anterior, “prefieren” ecuaciones del tipo (a/T(1-T)) con valores de a también diferentes en función del recinto (0.08, 0.08 y 0.06 para los recintos en I, L y U respectivamente). Es de notar que los valores de a, excepto el recinto en L, son la mitad que los valores en los recintos con techo absorbente.

Este tipo de aproximación mediante curvas definidas por un punto en cada banda de frecuencia de octava tienen una gran fuerza ya que el valor en cada punto de cualquiera de las curvas experimentales implica por una parte un valor medido del tiempo de reverberación, y otro valor de la corrección por alinealidad calculado a partir de por lo menos cinco puntos experimentales y por otra los valores del nivel de presión medidos y distancias de todos los puntos de recepción.

Por tanto las formas analíticas de B y sus valores concretos deben ser función de la geometría del recinto (prismas rectos con plantas en I, L y U) y más escasamente de las posiciones de emisión y zona de recepción por una parte y por otra de aspectos acústicos que en nuestro caso se atribuyen a la naturaleza más o menos absorbente del techo que, en base a la teoría de imágenes puede describirse como causante de una red de imágenes tridimensional (caso del techo reflectante) o bidimensional (caso del techo absorbente).

Hay que citar, no obstante y sin menoscabo de las conclusiones anteriores que hay combinaciones de las parámetros A y B que proporcionan mejores aproximaciones de los valores experimentales que las implicadas en estas gráficas anteriores, pero A no cumple entonces la condición de la teoría del campo difuso que era una hipótesis de partida.

7.5 Variación del nivel de presión acústica en L y La. Efectos de difracción y comparación de los resultados experimentales con los de la ecuación empírica de variación con la distancia.

En las figuras que siguen se presentan comparativamente los resultados experimentales de variación del nivel de presión sonora con la distancia calculados con los de las ecuaciones empíricas correspondientes a los recintos L y La, cada serie con los valores de A y B, correspondientes indicados anteriormente.

Los cuatro últimos puntos están detrás del diedro cuyos efectos de difracción son patentes, principalmente en los primeros puntos donde predomina el efecto de sombra, que se manifiesta por un descenso brusco de nivel respecto de los valores de las ecuaciones empíricas, que son de variación suave.


p

- 112 -

Recinto L (techo reflectante) Recinto La (techo absorbente)

rojo - experimental azul - numérico

Octava 1.25 KHz Nivel sonoro en el recinto L (techo reflectante)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

rojol - experimental azul - numérico

Octava 1.25 KHz Nivel sonoro en el recinto La (techo absorbente)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-8

-6

-4

-2

2

4


Octava 2.5 KHz Nivel sonoro en el recinto L (techo reflectante)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9


Octava 5 KHz

Nivel sonoro en el recinto L (techo reflectante)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 5.2 5.7 6.2 6.7 7.2 7.7 8.2 8.7


Octava 10 KHz

Nivel sonoro en el recinto L (techo reflectante)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 4.8 5.3 5.8 6.3 6.8 7.3 7.8 8.3 8.8 9.3 9.8


Octava 2.5 KHz

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-10 -8 -6 -4 -2

2 4

Nivel sonoro en el recinto La (techo absorbente)


Octava 5 KHz

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-6 -5 -4 -3 -2 -1

1 2 3



Octava 10 KHz

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1

1 2



- 113 -

Figura 7.20: Comparación del nivel sonoro medido experimentalmente y calculado con las ecuaciones empíricas en el recinto L

La concordancia de los valores experimentales con los proporcionados por las ecuaciones empíricas es buena, exceptuando en las proximidades del diedro, en donde además del efecto de difracción se aprecian interferencias constructivas y destructivas en varias bandas de frecuencia, que no explica la teoría geométrica y sí la ondulatoria.


Octava 20 KHz Nivel sonoro en el recinto L ( techo reflectante)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8


Octava 40 KHz Nivel sonoro en el recinto L ( techo reflectante)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-6

-4

-2

2

4

6


Octava 80 KHz Nivel sonoro en el recinto L (techo reflectante)

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-6 -4 -2

2 4 6 8 10


Octava 20 KHz

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1


rojo - experimental Azul -numérico

Octava 40 KHz

r ( m )

Niv

el (

dB

) 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2



Octava 80 KHz

r ( m )

Niv

el (

dB

)

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2

2 Nivel sonoro en el recinto La (techo absorbente)


p

- 114 -

7.6 Conclusiones del capítulo

� Todos los resultados experimentales indican atenuaciones mayores que las implicadas en la propuesta por Barron-Lee.

� Los recintos con techo absorbente conducen a ecuaciones del tipo (a / T) con valores diferentes del parámetro a en función del recinto (0.16, 0.13 y 0.13 para los recintos en I, L y U respectivamente).

� Los recintos con techo reflectante, aunque ‘aproximables’ algunos con ecuaciones del tipo anterior, “prefieren” ecuaciones del tipo [a/(T(1-T))] con valores de a también diferentes en función del recinto (0.08, 0.08 y 0.06 para los recintos en I, L y U respectivamente). Es de notar que los valores de a, excepto el recinto en L, son la mitad que los valores en los recintos con techo absorbente. Este formalismo es poco real pues da una singularidad en T=1, en la escala de la maqueta. Por ello no se recomienda usar en la práctica, máxime cuando existen aproximaciones, de inferior calidad eso si, del tipo a/T.

� Las ecuaciones de variación del nivel de presión sonora con la distancia a la fuente son función de la geometría del recinto y de sus propiedades macroacústicas que determinan las características amplitud-tiempo-fase de la respuesta impulsional. Más gráfica puede ser la explicación en términos de la teoría de imágenes que puede resumirse en variaciones importantes de la red tridimensional de fuentes imagen que cuando el techo es absorbente merma la importancia de las imágenes según la tercera coordenada. En términos de la teoría ondulatoria el efecto del techo absorbente causaría una merma sustancial de los modos axiales y tangenciales verticales y bastante importante de los modos oblicuos.

� En este contexto, como dentro de cada forma de recinto y tipo de techo, se encuentra invariablemente la misma ecuación en las distintas bandas de frecuencia con distintos valores de absorción, los resultados anteriores que corresponden en los recintos en L y en U, al primer tramo de volumen, más cercano a la fuente, indicarían cambios de las respectivas respuestas impulsionales o semejantemente cambios en las retículas de fuentes imagen (o en la de modos propios dominantes) al cambiar de recinto, suficientes para requerir un cambio importante en la estructura de la ecuación al pasar de techo reflectante a techo absorbente, y un cambio de constantes al cambiar el fondo del recinto de único o cerrado a abierto lateralmente, a conexión con una rama recta (recinto en L) o conexión con una rama en codo recto (recinto en U).

� Las conclusiones anteriores relativas a las leyes de variación de nivel sonoro con la distancia pueden ser de aplicación en otras formas de recintos si bien mientras no se compruebe puede ser más ventajoso usar métodos y programas fiables de simulación de la acústica interior de recintos.

8 ANÁLISIS Y COMPARACIÓN DE RESULTADOS EXPERIMENTALES, CON RESULTADOS DE TEORÍAS Y SIMULACIONES EN RECINTOS CON ACOPLAMIENTOS DÉBILES

- 115 -

Reciben el nombre de recintos acoplados aquellos recintos que aunque comprendan

un único volumen de aire, están subdivididos arquitectónicamente en varios

subespacios más pequeños. Esto ocurre, por ejemplo en algunas iglesias donde a la

gran nave central se adosan naves laterales de menor altura o pequeñas capillas

laterales. También son frecuentes este tipo de espacios en los locales destinados a

restauración, bien porque se rehabilitan edificios antiguos para este uso, bien porque

se diseñan espacios que proporcionan mayor privacidad a los usuarios.

En estos casos no se puede esperar que el sonido emitido en el espacio principal se

distribuya uniformemente en todos los espacios. De hecho, la experiencia demuestra

que hay un gran descenso en el nivel al pasar de la nave principal a una de las capillas

de una iglesia, por ejemplo.

Se calcula para los recintos estudiados el factor de acoplamiento k y se analizan las

variaciones de los niveles de presión sonora y el tiempo de reverberación de los

mismos.


p

- 116 -

8.1 Recintos acoplados. Factor de acoplamiento k.

Figura 8.1: Recintos acoplados.

Los recintos acoplados son un caso particular de sistemas acústicos acoplados. Aunque los métodos ondulatorios son sin duda los que ofrecen una descripción más completa de los sistemas acoplados en acústica (Morse e Ingard 1968), los métodos de estudio más populares para sistemas complejos tienen en cuenta acoplos débiles y usan descripciones de cada subsistema mediante aproximaciones modales en la zona de más bajas frecuencias. Aproximaciones que se simplifican estadísticamente para frecuencias medias o superiores mediante hipótesis complementarias y cuyo paradigma puede ser el método SEA (análisis energético estadístico), en el cual las densidades modales sustituyen a los modos en el intercambio de energía entre los subsistemas. Suele ser necesario añadir condiciones complementarias de manera que el sistema total queda reducido a un sistema lineal de ecuaciones (generalmente de rango elevado) que proporciona los factores de acoplo, y por ende los flujos de energía entre subsistemas.

No se entrará en esta complejidad de análisis para la tipología de nuestros casos de recintos acoplados, lo cual en sí mismo podría constituir ya una tesis, como otras en campos cercanos (López et. al 2010) y parejo comentario cabe para la determinación de los factores de acoplo cuya determinación experimental, del máximo interés por la simplificación que aporta al problema, constituye un tema candente en estos momentos (Fernández et. Al 2010).

En este capítulo se investigarán experimentalmente los tiempos de reverberación y las curvas de variación de nivel con la distancia en cada subsistema, ya que son los dos factores clave que, como se ha visto, condicionan la inteligibilidad. También se mostrará el efecto específico de los septa de separación parcial en subrecintos en la disminución del nivel de presión sonora.

Capitulo 8 Análisis y comparación de resultados experimentales con resultados de teorías y simulaciones en recintos con acoplamientos débiles.

- 117 -

8.2 Recintos acoplados según la acústica geométrico-estadística.

Las fórmulas de Sabine y similares (Eyring, Millington, Kutruff, etc.) (Morse y Bolt 1944) utilizadas para calcular la función decremento del nivel sonoro con el tiempo en recintos simples reverberantes, son aplicables en el estudio de recintos en los cuales el campo sonoro es difuso, el material absorbente está bien distribuido y la caída del sonido reverberante es exponencial con el tiempo. Son sistemas unidimensionales y por tanto carentes de la complejidad que describe el modelo ondulatorio.

No obstante algunos de los fundadores de la teoría geométrico-estadística, como es el caso de Eyring (Eyring 1931) ya señalaron que las curvas de caída del nivel de intensidad sonora reverberante suelen diferir de una única línea recta en recintos acoplados de diferentes tiempos de reverberación.

Para establecer una teoría sencilla Cremer (Cremer y Müller 1982) supone dos salas S1 y S2 acopladas mediante un hueco S12 en el divisorio que comparten. Si un altavoz en la sala S1 emite una potencia sonora P, en forma permanente, se alcanzará un estado de equilibrio con una densidad de energía promedio ρ01 en la primera sala y un valor ρ02 en la segunda.

Si se supone el área de absorción equivalente de la sala1, incluyendo todas las superficies y objetos absorbentes excepto el área de acoplamiento S12 igual a A10 y A20 la cantidad correspondiente para la sala 2 se obtienen las cantidades respectivas de potencia sonora absorbida en las dos salas.

El balance de potencias entre las dos salas puede escribirse:

( ) ( ) ( ) 04/4/4/ 2121121101 =+−− EScEScEAcP

( ) ( ) ( ) 04/4/4/ 212220112 =−− EScEAcESc

Si se introducen A11 y A22,

121011 SAA +=

122022 SAA +=

que, como se ve, incluyen como parte del área de absorción total equivalente de las salas la superficie de acoplamiento con coeficiente de absorción la unidad, queda:

21211114

ESEAc

P−=

2221120 EAES +−=


p

- 118 -

El factor de acoplamiento caracteriza la diferencia entre el análisis como recintos independientes y recintos acoplados.

Al cociente

22122 / ASk =

se le denomina factor de acoplamiento de la sala 2 a la sala 1. Este factor, no es simplemente geométrico sino que depende también de la absorción total equivalente de todas las superficies de la sala 2.

Si A20, área de absorción equivalente de la sala 2, es mucho mayor que la superficie de acoplamiento S12 esto es, si el factor de acoplamiento k2 es pequeño comparado con su máximo valor posible que es la unidad, se tratará el área de acoplamiento como si fuese una ventana abierta y su área se sumará a la absorción total de la sala 1. En el caso de que el volumen, y por consiguiente las superficies, de las dos salas fuese muy distinto (por ejemplo en el caso de la nave central de una iglesia y una capilla lateral), sería un error sumar al área de absorción A20 que es mucho mayor a A10, ya que es imposible absorber más potencia de la sala 1 que la que atraviesa el área de acoplamiento. En el supuesto de que A20 sea mucho menor que S12, el factor de acoplamiento k2 difiere tan poco de la unidad que se puede sumar A20 directamente a A10, considerando las dos salas como una sola.

Como norma general, si el área del contorno de la sala 2 recubierta con material absorbente, es mayor que el área de acoplamiento, se debe tratar el área de acoplamiento como si fuese una ventana abierta, en caso contrario, se debe tratar la sala 2 como si formara parte de la sala 1.

Si el factor de acoplamiento k2 es aproximadamente 1 no habrá un descenso considerable de nivel al pasar de la sala 1 a la 2. Por el contrario, si k2 es muy pequeño, se producirá un descenso brusco de densidad de energía al pasar de la sala 1 a la 2.

8.3 Reverberación en recintos acoplados.

En estos recintos se produce una transferencia de energía sonora entre los dos (o más) recintos conectados, durante el periodo de extinción del sonido. Cuando la fuente sonora deja de emitir de repente, se produce una extinción de la energía con una velocidad inicial similar en todos los recintos interconectados (Kuttruff 1991).

En líneas generales, si el coeficiente de acoplamiento k es muy pequeño el TR se puede calcular mediante la ecuación:

121

11 161.0

AA

VTR

+= y

212

22 161.0

AA

VTR

+=

Por el contrario si k está cercano a la unidad los recintos se comportan como si de uno solo se tratase y su TR se puede calcular con la ecuación:

Capitulo 8 Análisis y comparación de resultados experimentales con resultados de teorías

y simulaciones en recintos con acoplamientos débiles.

- 119 -

21

21161.0

AA

VVTR

+

+=

Para establecer el valor de k que determina uno u otro comportamiento existen

trabajos como el de Knudsen (Knudsen y Harris 1957) que establecen empíricamente

determinadas reglas, tales como:

� cuando la profundidad p del espacio acoplado menor no sobrepase dos veces

la altura h de la abertura de comunicación entre ambos, se suman los volúmenes y

absorciones de los dos espacios y se calcula el tiempo de reverberación como si

fuera uno solo.

21

21161.02

AA

VVTRhpsi

+

+=⇒≤

� si no se cumple esta condición, se calculará por separado el tiempo de

reverberación de cada uno de los recintos acoplados, sumando a la absorción de

cada recinto la absorción virtual del área de separación de ambos recintos:

211

2

2

121

1

1161.0161.02

AA

VTRy

AA

VTRhpsi

+=

+=⇒≥

Esta ecuación que parece funcionar bien en las iglesias (Sendra et. al 1997b), no se

cumple en el caso de los modelos a escala estudiados en este trabajo. Puede argüirse

sin embargo que:

� por una parte aunque los valores de p son siempre superiores a 2h , pueden

admitirse diferencias causadas por la variación en la difusión real de los

subrecintos de UC1 y UC2 respecto de U y por errores en la medición de TR

atribuibles a la variabilidad de formas de las curvas de reverberación con

curvaturas y duraciones tan diferentes que dificulta el uso de un único algoritmo

universal como ha sido el caso (Kuttruff 1991);

� y por otra parte los fenómenos ondulatorios están presentes en cuantía

suficiente para que la aproximación geométrico estadística sea cuestionable, al

menos en parte.

La medición correcta de tiempos de reverberación muy cortos es un tema de interés a

escala mundial y pensamos incluirlo en investigaciones futuras.

8.4 Resultados de los modelos a escala. Factores de acoplamiento

A partir de la geometría y de los tiempos de reverberación del recinto U con techo

reflectante y absorbente, la ecuación de Sabine permite aproximar los valores del

coeficiente de absorción de los materiales interiores de los recintos. Con estos valores

pueden calcularse los factores de acoplamiento.


p

- 120 -

Recinto UC1

Figura 8.1: Recintos acoplados caso UC1.

Los resultados obtenidos se dan en las tablas que siguen.

Frecuencia kHz 1 1,25 1,6 2 2,5 3,15 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50

a melamina 0,027 0,021 0,017 0,018 0,022 0,021 0,024 0,026 0,030 0,033 0,034 0,040 0,039 0,037 0,043 0,045 0,044 0,043

a techo absorbente 0,105 0,120 0,112 0,114 0,097 0,093 0,127 0,076 0,048 0,037 0,046 0,080 0,099 0,097 0,099 0,096 0,073 0,041 Tabla8.1: coeficientes de absorción.

Factor de acoplamiento de la sala B a la A(la fuente está en la sala A)

Frecuencia kHz 1 1,25 1,6 2 2,5 3,15 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50

KUC1Breverberante= 0,23 0,28 0,32 0,31 0,27 0,28 0,25 0,24 0,21 0,20 0,19 0,17 0,17 0,18 0,16 0,15 0,16 0,16

KUC1Babsorbente= 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15 0,16 0,13 0,16 0,19 0,19 0,18 0,13 0,12 0,13 0,12 0,12 0,13 0,16

Factor de acoplamiento de la sala A a la B(la fuente está en la sala B)

Frecuencia kHz 1 1,25 1,6 2 2,5 3,15 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50

KUC1Areverberante= 0,41 0,47 0,53 0,52 0,46 0,47 0,44 0,42 0,39 0,37 0,36 0,32 0,32 0,33 0,30 0,29 0,30 0,31

KUC1Aabsorbente= 0,28 0,28 0,30 0,30 0,31 0,32 0,27 0,32 0,35 0,36 0,34 0,27 0,25 0,26 0,24 0,24 0,27 0,31 Tabla 8.2: Factores de acoplamiento Recinto UC1.

En la figura que sigue se muestran en forma gráfica. Se observa claramente la conexión con los tiempos de reverberación respectivos (Figuras 6.11 y 6.12 ).

Figura 8.2: Factores de acoplamiento en el recinto UC1.

kBA

kBAa

kAB

kABa

Factores de acoplamiento en UC1

Nº de banda tercio (1 a 50 kHz)

Fa

cto

res

de

acop

lam

ien

to

2 4 6 8 10 12 14 16 18 0.05 0.1

0.15 0.2

0.25 0.3

0.35 0.4

0.45 0.5

0.55

B

A


- 121 -

Recinto UC2

Figura 8.3: Recintos acoplados caso UC2.

Factor de acoplamiento de la sala B a la A(la fuente está en la sala A)

Frecuencia kHz 1 1,25 1,6 2 2,5 3,15 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50

KUC2_BA_reverberante= 0,33 0,39 0,44 0,43 0,38 0,39 0,36 0,34 0,31 0,29 0,28 0,25 0,26 0,26 0,24 0,23 0,24 0,24

KUC2_BA_absorbente= 0,21 0,21 0,23 0,22 0,23 0,24 0,20 0,25 0,28 0,28 0,26 0,21 0,19 0,20 0,18 0,18 0,20 0,24

Factor de acoplamiento de la sala A a la B(la fuente está en la sala B)

KUC2_AB_reverberante= 0,41 0,47 0,53 0,52 0,46 0,47 0,44 0,42 0,39 0,37 0,36 0,32 0,32 0,33 0,30 0,29 0,30 0,31

KUC2_AB_absorbente= 0,13 0,12 0,13 0,13 0,14 0,15 0,12 0,17 0,21 0,24 0,21 0,15 0,13 0,13 0,13 0,13 0,15 0,21

Factor de acoplamiento de la sala C a la B(la fuente está en la sala B)

KUC2_CB_reverberante= 0,43 0,49 0,54 0,53 0,48 0,49 0,46 0,44 0,40 0,38 0,37 0,33 0,34 0,35 0,32 0,31 0,31 0,32

KUC2_CB_absorbente= 0,29 0,29 0,32 0,31 0,32 0,33 0,28 0,34 0,37 0,37 0,35 0,28 0,27 0,27 0,26 0,25 0,28 0,32

Tabla 8.3:Factores de acoplamiento Recinto UC2.

Y en forma gráfica

Figura 8.4: Factores de acoplamiento en el recinto UC2.

kBA

kBAa

kAB

kABa

kCB

kCBa

Factores de acoplamiento en UC2

Nº de banda tercio ( 1 a 50 kHz)

Fa

cto

res d

e a

cop

lam

iento

2 4 6 8 10 12 14 16 18 0.05 0.1

0.15 0.2

0.25 0.3

0.35 0.4

0.45 0.5

0.55

A

B

C


p

- 122 -

De las series de valores y figuras anteriores se concluye que todos los factores de acoplamiento son netamente inferiores a la unidad, particularmente en los casos en que el techo es absorbente.

8.5 Resultados experimentales en los modelos a escala. Variaciones de nivel por efecto de los septa de acoplamiento

8.5.1 Aspectos generales

Las 12 figuras que siguen presentan las curvas de nivel con la distancia para los tres recintos U, UC1 y UC2, en las dos trayectorias axial y diagonal larga, para las condiciones de techo reflectante y techo absorbente. Es decir cuatro figuras para cada uno de los tres recintos.

En este estudio la igualación entre los puntos de cada trayectoria se ha realizado solamente mediante el espectro de la señal en los puntos de referencia no considerando la corrección por alinealidad. Como este mismo proceso se ha seguido también con el recinto diáfano al que finalmente se comparan los resultados en los sistemas UC1 y UC2, este efecto de alinealidad queda suficientemente compensado.

En cada figura el haz de curvas de cada caso comprende las curvas ajustadas a los niveles espectrales (relativos) del espectro de la señal directa. Este haz se acompaña de la curva correspondiente al nivel total, composición de todas las curvas del caso, que aparece lógicamente separada y a unos 10 dB por encima del haz. El ajuste de los niveles de cada banda de tercio al espectro de la señal directa asegura una buena aproximación para la cuantificación de la inteligibilidad ya que el espectro de la señal directa se asemeja bastante al espectro de la voz (Tarnoczy 1971), (Moreno 1989), (Reichardt 1957).

Recinto U trayectoria axial Recinto Ua trayectoria axial

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

10

20

30

40

50

60

Figura 8.5: Variación de nivel con la distancia en el recinto U y Ua, trayectoria axial.


- 123 -

Recinto U trayectoria diagonal Recinto Ua trayectoria diagonal

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

10

20

30

40

50

Figura 8.6: Variación de nivel con la distancia en el recinto U y Ua, trayectoria diagonal.

En el caso del recinto en U, al que corresponden y como ya se indico en el capítulo 7, el efecto del techo absorbente frente al reflectante es incrementar las pendientes de las curvas y en consecuencia aumentar el intervalo de niveles en los que se sitúan las curvas correspondientes.

Los efectos de difracción en las dos esquinas interiores son también patentes, con disminuciones de nivel bien marcadas en la inmediata proximidad de las esquinas y generalmente tanto más intensas cuanto mayor es la frecuencia correspondiente de cada curva. En la segunda esquina como las distancias de los puntos sucesivos disminuyen desde un poco antes hasta doblar completamente la esquina para empezar a crecer de nuevo al aumentar el número del punto de la secuencia, aparecen formas típicas de ‘churros’ por enroscamiento de las curvas.

En los recintos que siguen a los divisorios de separación parcial, el efecto de éstos se suma a los fenómenos de difracción anteriores. Las figuras se acomodan para que las escalas de nivel de los casos con techo absorbente y reflectante sean visualmente equivalentes.


p

- 124 -

d (m)

dB

0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

-10

10

20

30

40

50

60

Recinto UC1 trayectoria axial Recinto UC1a trayectoria axial

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

10

20

30

40

50

60

Figura 8.7: Variación de nivel con la distancia en el recinto UC1 y UC1a, trayectoria axial.

Recinto UC1 trayectoria diagonal Recinto UC1a trayectoria diagonal

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Figura 8.8: Variación de nivel con la distancia en el recinto UC1 y UC1a, trayectoria diagonal.


- 125 -

d (m)

dB

0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2

-10

10

20

30

40

50

60

d (m)

dB

0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2

-10

10

20

30

40

50

60

Recinto UC2 trayectoria axial Recinto UC2a trayectoria axial

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2

10

20

30

40

50

Figura 8.9: Variación de nivel con la distancia en el recinto UC2 y UC2a, trayectoria axial.

Recinto UC2 trayectoria diagonal Recinto UC2a trayectoria diagonal

d (m)

dB

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2

10

20

30

40

50

Figura 8.10: Variación de nivel con la distancia en el recinto UC2 y UC2a, trayectoria diagonal.


p

- 126 -

De las Figuras anteriores, aparte de los comentarios hechos pare el recinto diáfano, se obtienen las siguientes conclusiones:

� La interrupción parcial del recinto en U, dando lugar a los sistemas UC1 y UC2, constituidos respectivamente por dos y por tres subrecintos por inclusión de divisorios con un porcentaje de aberturas del orden del 20%, causa variaciones bruscas de nivel al pasar de un subrecinto al contiguo, más acusadas que en el recinto diáfano.

� El efecto reductor de nivel de los divisorios con aperturas suele ser más acusado en bandas de frecuencia que para la señal completa, en ocasiones hasta en un factor del orden de 10.

� El efecto reductor es menor con techo absorbente que reflectante, sobre todo en el segundo acoplo.

8.5.2 Variaciones de nivel con la distancia en los sistemas U, UC1 y UC2

Comparando situaciones semejantes entre los recintos U, C1 y C2 se pueden matizar algo más las conclusiones anteriores. En las 8 figuras que siguen se muestran las variaciones de nivel para la señal total y para el tercio de octava de 10 kHz.

Figura 8.11: Variación de nivel con la distancia en los recintos U, UC1 y UC2, techo reflectante, trayectoria diagonal. Nivel total.

trayectoria diagonal, curva completa, techo reflectante (U -cyan UC1 -orange UC2 -green)

Curvas L(r) en recintos U, UC1 y UC2

r ( m )

L(r

) (

dB

)

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2 34

36

38

40

42

44

46

48

50


- 127 -

Figura 8.12: Variación de nivel con la distancia en los recintos U, UC1 y UC2, techo absorbente, trayectoria diagonal. Nivel total.

Figura 8.13: Variación de nivel con la distancia en los recintos U, UC1 y UC2, techo reflectante, trayectoria axial.

Nivel total.

trayectoria diagonal, curva completa, techo absorbente (U -cyan UC1 -orange UC2 -green)


r ( m )

L(r

) (

dB

)

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2 32

37

42

47

52

trayectoria axial, curva completa, techo reflectante (U -cyan UC1 -orange UC2 -green)


r ( m )

L(r

) (

dB

)

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2 33

35

37

39

41

43

45

47

49

51

*��2� �� 3��4+��(��2� �� (��

�

�

��

�

�

�

��,!;�=��/��)��E$�E.��E.�$��C��$��

>�)��

�

��

��,�;�=��/��)��E$�E.��E.�$��C��$��

��"��0�G<6�

�

trayectoria axial, curva completa, techo absorbente�(U -cyan UC1 -orange UC2 -green)�

Curvas L(r) en recintos U, UC1 y UC2�

r ( m )�

L(r

) (

dB

)�

0.2� 0.7� 1.2� 1.7� 2.2� 2.7� 3.2�33�

35�

37�

39�

41�

43�

45�

47�

49�

51�

53�

trayectoria diagonal, tercio 10 kHz, techo reflectante�(U -cyan UC1 -orange UC2 -green)�

Curvas L(r) en recintos U, UC1 y UC2�

r ( m )�

L(r

) (

dB

)�

0.2� 0.7� 1.2� 1.7� 2.2� 2.7� 3.2�25�

27�

29�

31�

33�

35�

37�

39�

41�


- 129 -

Figura 8.16: Variación de nivel con la distancia en los recintos U, UC1 y UC2, techo absorbente, trayectoria diagonal .Tercio 10 kHz.

Figura 8.17: Variación de nivel con la distancia en los recintos U, UC1 y UC2, techo reflectante, trayectoria axial.

Tercio 10 kHz.

trayectoria diagonal, tercio 10 kHz, techo absorbente (U -cyan UC1 -orange UC2 -green)


r ( m )

L(r

) (

dB

)

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2 20

25

30

35

40

45

trayectoria axial, tercio 10 kHz, techo reflectante (U -cyan UC1 -orange UC2 -green)


r ( m )

L(r

) (

dB

)

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2 23

25 27

29

31

33

35 37

39 41


p

- 130 -

Figura 8.18: Variación de nivel con la distancia en los recintos U, UC1 y UC2, techo absorbente, trayectoria axial. Tercio 10 kHz.

La serie de gráficas anteriores muestra que en U los niveles totales son menores en la rama de emisión que en los subrecintos correspondientes de C1 y de C2, de acuerdo con la teoría geométrico-estadística, al ser éstos de volúmenes inferiores.

Otro resultado de interés es que en todos los casos las trayectorias del nivel con la distancia siguen caminos relativamente paralelos y generalmente tanto más inclinados cuanto mayor es la absorción, confirmando la viabilidad de usar ‘leyes’ de variación del nivel con la distancia.

8.5.3 Cuantificación del efecto de los septa en la variación del nivel de presión en los modelos a escala.

Un estudio más fino indica una diferenciación entre las trayectorias axiales y las diagonales de cada caso (sobre todo en los puntos próximos a los divisorios de separación parcial con dispersiones que pueden ser importantes) señalando limitaciones en la teoría geométrico-estadística.

Se ha comprobado numéricamente que considerar la media aritmética de los resultados experimentales de todas las bandas es semejante a considerar la señal total resultante de componer los niveles de todas las bandas.

Entonces se pueden agrupar los resultados de UC1-U y UC2-U para cada trayectoria y cada condición de absorción en la misma figura. Por tanto bastan cuatro figuras para mostrar todos los resultados:

trayectoria axial, tercio 10 kHz, techo absorbente (U -cyan UC1 -orange UC2 -green)


r ( m )

L(r

) (

dB

)

0.2 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2 24

26

28

30

32

34

36

38

40

42


- 131 -

� techo reflectante y trayectoria axial (2 curvas);

� techo absorbente y trayectoria axial (2 curvas);

� techo reflectante y trayectoria diagonal (2 curvas);

� techo absorbente y trayectoria diagonal (2 curvas).

Figura 8.19: Diferencias de nivel dL(r ) para UC1-U y UC2- U , techo reflectante, trayectoria axial.

trayectoria axial, techo reflectante

((UC1-U) - cyan (UC2-U) - orange )

Diferencias de nivel dL(r) para UC1-U y UC2-U

r ( m )

dL(r

) (

dB

)

0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

-10

-8

-6

-4

-2

2

4


p

- 132 -

Figura 8.20: Diferencias de nivel dL(r ) para UC1-U y UC2- U , techo absorbente, trayectoria axial. .

Figura 8.21: Diferencias de nivel dL(r ) para UC1-U y UC2- U , techo reflectante, trayectoria diagonal.

trayectoria diagonal, techo reflectante



r ( m )

dL(r

) (

dB

) 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

-8

-6

-4

-2

2

4

trayectoria axial, techo absorbente



r ( m )

dL(r

) (

dB

)

0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1

2


- 133 -

Figura 8.22: Diferencias de nivel dL(r ) para UC1-U y UC2- U , techo absorbente, trayectoria diagonal.

Al nivel macroscópico que marcan estos análisis, para todas las trayectorias y grados de absorción el efecto del acoplamiento se manifiesta por un cambio bastante brusco del nivel al pasar de un lado a otro del divisorio de acoplo.

El cambio brusco de nivel aparece en las figuras de dos maneras diferentes:

� en el primer septum, las disminuciones de nivel son de cuantía semejante (unos 4 dB para las trayectorias axiales y 5 para las diagonales) tanto para C1 como para C2;

� en el segundo septum es nula para C1 (ya que realmente carece de septum) mientras que es de unos 2 dB para C2 en el caso de trayectorias axiales y de casi 3 dB para trayectorias diagonales;

� estos valores de disminución del nivel sonoro pueden representar incrementos del 10 % o más en los valores del índice de inteligibilidad entre recintos separados por septa de características análogas a los usados en las pruebas experimentales.

trayectoria diagonal, techo absorbente



r ( m )

dL(r

) (

dB

)

0.7 1.2 1.7 2.2 2.7

-8

-6

-4

-2

2


p

- 134 -

En términos de la teorías de sistemas acoplados los resultados anteriores indican que los factores de acoplo son bastante inferiores a la unidad, lo cual es coherente con el cálculo directo de los factores de acoplamiento, realizados en el apartado 8.4.

8.6 Repercusiones en la inteligibilidad

De los resultados anteriores se puede concluir que el fraccionamiento de un volumen en otros de menor tamaño, causa una disminución significativa del nivel de ruido conversacional en cada subrecinto procedente de los subrecintos vecinos, incrementando por ello en cuantía importante (10% o más) la inteligibilidad de cada subrecinto respecto de la situación diáfana de igual geometría.

Por otra parte se puede concluir en que la inteligibilidad en cada subrecinto (véase el capítulo 9 sobre mapas de inteligibilidad) depende casi exclusivamente de las condiciones geométrico-acústicas de sí mismo y por tanto realizar las estimaciones o predicciones correspondientes, descartando los recintos vecinos. Con aperturas de paso mayores las condiciones resultan menos favorables para la buena inteligibilidad y recíprocamente.

9 INTELIGIBILIDAD EN RECINTOS PRISMÁTICOS DE RESTAURACIÓN Y REPERCUSIONES DE DISEÑO

- 135 -

En este capitulo se estudia la inteligibilidad en recintos prismáticos mediante

simulaciones con modelos numéricos. Los resultados se representan en forma de

mapas tridimensionales y corresponden al plano horizontal situado a una altura de

1.15 m que puede ser un buen compromiso del plano medio de situación de las

cabezas de los comensales sentados.

En estos modelos se usan los conocimientos desarrollados en los capítulos anteriores

para simplificar el cálculo de la distribución espacial del campo de presión acústica en

distintas condiciones de absorción acústica, ruido de fondo y ocupación por

comensales, que de otra forma serían prácticamente inabordables. Después de

considerar distintas estrategias se descartó el uso del programa comercial EASE,

adaptado a la acústica de salas, por la lentitud de cálculo sobre todo al aumentar el

número de fuentes de ruido (principalmente comensales), y escasa eficacia de los

mapas de inteligibilidad que proporciona.


p

- 136 -

9.1 Consideraciones generales

El campo acústico en un punto arbitrario interior a un recinto es el resultado de la superposición de las señales de todas las fuentes acústicas interiores y exteriores transmitidas al interior con suficiente intensidad.

Hay que tener presente que la hipótesis fundamental de esta tesis consiste en admitir que la confortabilidad acústica de restaurantes puede calificarse mediante la inteligibilidad de las conversaciones entre los comensales de todas y cada una de las mesas. Todo lo que contribuya a mejorarla será de efectos positivos y lo que contribuya a deteriorarla será de efectos negativos. En el diseño convendrá realzar los primeros efectos y minimizar los segundos. Por ello en este capítulo se trata de desvelar y cuantificar ambos tipos de efectos.

Conviene recordar que la mayor contribución positiva a la inteligibilidad de una señal la aporta la fracción de energía acústica de esta señal que llega en el periodo de integración auditiva positiva, y que por comodidad y uso de magnitudes bien aceptadas por la comunidad acústica se tomará igual a 50 ms. Análogamente es de efectos negativos toda otra señal acústica, que se calificará de ruido, procedente de otras fuentes acústicas así como la parte de la señal de interés retrasada más de los citados primeros 50 ms.

De un modo más preciso la señal de conversación deseada puede considerase como la convolución de la conversación emitida por el orador con la respuesta impulsional del recinto entre el punto de emisión y los de recepción considerados. Análogamente las señales procedentes de otras fuentes no deseadas pueden considerarse el resultado de la convolución de las señales emitidas en los lugares de emisión con las respuestas impulsionales del recinto entre los puntos de emisión y los de recepción considerados. Inmediatamente se comprende que, independientemente del modelo de inteligibilidad que se use, el volumen de operaciones resultará elevado al tener que combinar todos los puntos de emisión con todos los de recepción. Todo ello conlleva una enorme cantidad de memoria y un gran consumo de tiempo.

Por estos motivos en este capítulo se usa la ecuación de Fillol y Legros (Fillol y Legros 1988) que adapta bien el modelo de Bradley para el cálculo de la inteligibilidad, y se mantiene su simbología B para el ruido (del francés “bruit”). Se resume en la fórmula:

n

q

BS eq

I

−⋅= ⋅

+−

60

40)/(

101100(%)

con

+−⋅=

− )/(1.0

50

50

101lg10)/(

BSeqD

DBS

Capitulo 9 Inteligibilidad en recintos prismáticos de restauración y repercusiones de diseño P

- 137 -

siendo:

� (S/B)eq relación señal ruido equivalente.

� S/B relación señal ruido en decibelios, en el punto considerado.

� D50 definición, según Thiele.

� q, n dos constantes de buen ajuste a los valores de inteligibilidad subjetivos en la circunstancia considerada, que se tomarán q=0.2 y n=700 a partir de algunos ajustes de datos tomados de las experiencias de los citados Fillol y Legros.

Este modelo requiere, en cada punto de observación, los valores de:

� La definición, D50, y el nivel, Lr, de señal, las cuales implican la respuesta impulsional del emisor.

� El nivel del ruido procedente del ruido de fondo ambiente y del ruido de los restantes comensales lo cual implica las respuestas impulsionales de cada comensal en el punto de recepción.

En estas condiciones una estimación grosera del volumen de cálculo puede hacerse como sigue. Para un plano horizontal del prisma 16x5x3, a 1.15 m del suelo por ejemplo, consideremos una retícula de puntos de recepción según un cuadrado base de 0.1x0.1. Eso significa un total de 160x50=8000 puntos que da una superbuena definición de líneas de igual sonoridad. Aumentando el lado del cuadrado a 0.2 m tendríamos 2000 puntos que es más que suficiente. Si el lado es 0.5, tendríamos 32x10=320 puntos que parece escaso. Otros números no son divisores exactos de los lados de la base del prisma.

Resulta inasequible tener almacenadas las 8000, o 2000 respuestas impulsionales, y ni siquiera las 320, en razón del volumen de memoria y cálculo requeridos.

Se usa un programa del método de imágenes exacto para recintos prismáticos, disponible en el Instituto de Acústica. Las limitaciones de memoria aconsejan no almacenar las respuestas impulsionales sino los valores escalares de definición y ruido de fondo. En él la secuencia de cálculos es:

� determinación de las coordenadas de las imágenes útiles;

� órdenes de reflexión y secuencias de superficies implicadas;

� recomposición del ecograma por superposición de las señales simultáneas (la operación de mayor consumo temporal).


p

- 138 -

La introducción de las ecuaciones del capitulo anterior como aproximaciones de las variaciones de nivel dentro de un recinto prismático, para las fuentes de ruido representa una posibilidad de abordaje por necesitar únicamente la respuesta impulsional desde la fuente emisora de la señal cuya inteligibilidad nos interesa. Para obtener una respuesta impulsional de duración 0.8 s, que es 16 veces el intervalo de suma auditiva positiva (los citados 50 ms), un PC Dell Inspiron, emplea unos 4 minutos, de los cuales 1 minuto es necesario para la retícula de imágenes. Para 2000 puntos se requieren 2000*4=8000 minutos es decir más de 133 horas que resulta inaceptable. Para una respuesta impulsional de duración 0.2 s el tiempo de ejecución en un PC ‘Packard Bell’ con un procesador AMD Athlon™ 64x2 Dual Core 5000+ y 6 GB de RAM, de un mapa completo de inteligibilidad de 26x81 puntos se reduce a unos 30 minutos, que es una duración asequible si bien hay que realizar correcciones en la definición "D" de Thiele. Para esta corrección se ha elaborado un polinomio aproximante del valor de la corrección en función de la duración de la respuesta impulsional, por comparación con la teoría de difusión perfecta de la reverberación. Aplicando esta corrección son esperables valores buenos pero en ocasiones, pequeños cambios de posición de la fuente o del observador o ambos respecto de las superficies del recinto pueden dar lugar a cambios significativos en la energía comprendida en el intervalo de adición auditiva.

Una generalización de la ecuación de Barron, usada en nuestros estudios anteriores puede escribirse como sigue:

+= −BrAe

rIrI

20

1)(

A y B son dos expresiones de las características del recinto en donde A vale lo mismo para la teoría de la difusión perfecta y para la aproximación de Barron. En los capítulos anteriores se ha encontrado para B distintas expresiones con predominio del tipo a/T en donde "a" toma valores siempre superiores a 0.04 propuesto por Barron. En este capítulo se toma el valor intermedio 0.15, entendiendo que valores mayores mejorarían algo la inteligibilidad y lo contrario valores inferiores pero manteniendo la tónica general de resultados.

Por tanto a lo largo de este capítulo se ha usado las ecuaciones de A y B que siguen para cualquier tipo de distribución de absorción.

totalAA

π16=

TB

15.0=


- 139 -

9.2 Mapas de inteligibilidad en recintos prismáticos

A partir de este momento se estudiará la influencia en los mapas de inteligibilidad en un recinto prismático de lados 16x5x3 m3, de las variables más importantes como son:

- La absorción de las paredes.

- El nivel del ruido de fondo.

- El número y distribución de las mesas.

- El número y distribución de comensales.

El estudio se ha planteado dentro de una cierta economía de cálculo implicado, intentando abarcar la mayor casuística posible.

Se consideran mesas de 4 comensales en cada una de las cuales se admite una conversación continua con un nivel de 75 dB. Mesas de mayor número de comensales normalmente mantienen varias conversaciones en las que puede admitirse que cada una de ellas implica los citados cuatro comensales. Las restantes mesas de 4 comensales emitirán también conversaciones continuas de nivel 75 dB, que serán consideradas ruido. Este valor de 75 dB puede considerarse alto pero no afecta los resultados mostrados en este capítulo siempre que el nivel de ruido de fondo no conversacional sea 15 dB inferior.

Además se supone un ruido de origen incierto, homogéneamente distribuido en todo el recinto, de bajo nivel: 40 dB. En una primera serie de casos se hará variar este nivel de ruido homogéneo para valorar su efecto en la inteligibilidad.

Como ayuda en la comprensión del efecto de las variables principales anteriores en la inteligibilidad ayudando a un mejor diseño, también se valorarán los efectos en las variables importantes intermedias implicadas en la teoría de Bradley: Definición, ruido total de fondo y relación señal/ruido de fondo efectiva.

9.3 Una sola mesa de comensales. Efecto del nivel de ruido de fondo homogéneo

Se considera un coeficiente de absorción α=0.6 y una sola mesa de comensales situada en una posición relativamente centrada (6.1 1.1 1.15), y seis condiciones de ruido de fondo homogéneamente distribuido: 0 dB (situación optima idealizada), 30 dB, 60 dB, 70 dB, 73 dB y 80 dB (que representa un ruido bastante alto).

En las figuras que siguen en pseudo 3D, se presentan los mapas obtenidos para las magnitudes Definición, ruido de fondo (homogéneo+conversación), relación señal/ruido efectiva e índice de inteligibilidad de Fillol-Legros, en el eje OZ. Los ejes OX y OY corresponden al plano de planta del recinto a una altura de 1.15 m.


p

- 140 -

Para un ruido de fondo de 0 dB se obtienen los resultados de la figura que sigue:

Results for Prism of sides 16x5x3, at h=1.15 m

Num. of tables = 1 alfas =0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 noise level =0 dB

Thiele's Definition

05

1015

20

01

23

45

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

Background noise

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0

Bradley's Efective S/N

05

1015

20

01

2345

-0.5

0

0.5

1

1.5

Bradley's Articulation index

05

1015

20

01

2345

57

59

61

63

65

67

Figura 9.1: Definición, ruido de fondo (homogéneo +conversación), relación señal/ruido efectiva e índice de Inteligibilidad de Fillol-Legros.

Al no haber otras fuentes de ruido internas (otras mesas de comensales) se obtiene para el ruido total el propio ruido de fondo homogéneo en todo el recinto (comedor).

El mapa de la variable ‘definición’ de Thiele,"D", salvo las unidades de medida y el factor de escala, determina prácticamente los mapas tanto de la relación señal/ruido efectiva de Fillol-Legros, como de la inteligibilidad (índice de articulación de Fillol-Legros). Se observa para la ‘definición’ irregularidades entre los 8 y los 11 m de distancia a la fuente (mesa de señal), que se transmiten tal cual a la relación señal/ruido efectiva y a la inteligibilidad S/N efectiva, irregularidades atribuibles a la duración de la respuesta impulsional usada (0.2 s) dadas las posiciones de la fuente y del receptor en relación con las superficies frontera del recinto, y el valor frontera de 50 ms asignado al periodo de integración aural.

Prácticamente todo el recinto tiene una buena inteligibilidad de lo que se habla en la mesa de comensales únicamente ocupada, lo cual indica lo adecuado de la cuantía del tratamiento absorbente (α=0.6).

Los mapas resultantes para un ruido de fondo homogéneo de 30 dB se dan en las figuras que siguen:

Fillol-Legros' Intelillibility index Fillol-Legros'


- 141 -



Thiele's Definition

05

1015

20

01

23

45

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

Background noise

05

1015

20

0 1 2 3 4 5

0

10

20

30

40

50


05

1015

20

01

2345

-0.5

0

0.5

1

1.5


05

1015

20

01

2345

57

59

61

63

65

67

Figura 9.2: Definición, ruido de fondo (homogéneo +conversación), relación señal/ruido efectiva e índice de

Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 30 dB

Para RF=60 dB los resultados son:



Thiele's Definition

05

1015

20

01

23

45

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

Background noise

05

1015

20

0 1 2 3 4 5

0

20

40

60

80

100


05

1015

20

01

2345

-10

-8

-6

-4

-2

0

2


05

1015

20

01

2345

0

10

20

30

40

50

60

70



Fillol-Legros'

Fillol-Legros'

Fillol-Legros' Intelillibility index



p

- 142 -

En esta situación la reducción de las áreas de buena definición, relación señal/ruido efectiva e inteligibilidad es aún más marcada. También ahora aparecen más marcadas pérdidas de continuidad en la variable “definición”, que sin embargo quedan minimizadas en el mapa de inteligibilidad (índice de articulación de Fillol-Legros).

Para RF= 70 dB los resultados son:



Thiele's Definition

05

1015

20

01

23

45

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

Background noise

05

1015

20

0 1 2 3 4 5

0

20

40

60

80

100

120


05

1015

20

01

2345

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

01

2345

0

10

20

30

40

50

60

Figura 9.4: Definición, ruido de fondo (homogéneo +conversación), relación señal/ruido efectiva e índice de Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 70 dB

La aproximación del ruido de fondo al nivel conversacional conduce a una reducción acusada de la inteligibilidad, tanto en cuantía como del área cubierta.

Se observa también mejor definida la forma espacial de campana del índice de inteligibilidad. La pendiente de caída es ya bastante acusada separando mejor las zonas de buena y mala inteligibilidad.

Fillol-Legros' Fillol-Legros' Intelillibility index


- 143 -

Para RF= 73 dB, resulta la figura que sigue.



Thiele's Definition

05

1015

20

01

23

45

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

Background noise

05

1015

20

0 1 2 3 4 5

0

20

40

60

80

100

120


05

1015

20

01

2345

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

01

2345

0

10

20

30

40

50

Figura 9.5: Definición, ruido de fondo (homogéneo +conversación), relación señal/ruido efectiva e índice de Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 73 dB

La proximidad del nivel del ruido de fondo al conversacional conduce a una gran reducción de la inteligibilidad: todo el recinto calificable de mala inteligibilidad.

Aumentando el nivel del ruido de fondo a RF=80 dB, que es mayor que el nivel conversacional en todo el recinto se obtiene la figura que sigue:



p

- 144 -



Thiele's Definition

05

1015

20

01

23

4 5

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

Background noise

05

1015

20

0 1 2 3 4 5

0

20

40

60

80

100

120


05

1015

20

012345

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

01

2345

0

2

4

6

8

10



En este caso podría decirse que incluso el que habla no se entiende a sí mismo.

Aun con valores muy pequeños el índice de inteligibilidad muestra más claramente la forma espacial de campana. (Nótese que las sub-figuras son autoescaladas por lo cual las escalas de los ejes suelen diferir entre ellas).

Los resultados anteriores son genéricamente conocidos y típicos de salas de conferencias y similares. Comparados a la curva del criterio de Knudsen del tiempo de reverberación para palabra se comprueba que los valores son algo inferiores: Esto puede indicar valores bajos del algoritmo de Fillol-Legros.

9.4 Recinto con baja densidad de ocupación: Restaurante de categoría media-alta.

OCHO MESAS DE COMENSALES

Se considera un caso que por la densidad de mesas se asemeja a un restaurante de categoría alta: se disponen ocho mesas homogéneamente distribuidas en la superficie de planta Se considera un ruido homogéneo de fondo de 40 dBA y que todas las mesas están ocupadas.

A partir de aquí se introduce el aspecto más específico de comedores cual es la presencia simultánea de otros grupos de comensales cuyas conversaciones constituyen un elemento perturbador para los primeros en cuanto al uso de la comunicación hablada: son verdaderas fuentes de ruido, molestas ya en cuanto tal



- 145 -

ruido pero más aún en cuanto que degradan las posibilidades de comunicación oral uno de los atractivos mayores, junto a un buen menú, de estos establecimientos.

Se estudiará la influencia de dos variables: la posición en la sala de la mesa de interés (o mesa de señal) y la cuantía de la absorción. También se explorará la influencia de la distribución de la absorción (homogénea y concentrada principalmente en el techo).

Características geométricas de la situación: Mesas de 2x1.2 m Pasillo central: 1.2 m Distancia mesa-pared en dirección OX: 1 m Distancia mesa-pared en dirección OY: 0.7 m Distancia entre-mesas en dirección OX: 2 m

Los centros de mesa tienen de coordenadas X: 2 6 10 14 Los centros de mesa tienen de coordenadas Y: 1.3 3.7

Altura del plano de observación (OZ): 1.15

Para evitar una gran coincidencia temporal de ecos se han modificado un poco los valores anteriores tomando para los centros de mesa la secuencia siguiente:

(2.1 1.3 1.15),(6.1 1.3 1.15),(10.1 1.3 1.15),(14.1 1.3 1.15),(2.1 3.8 1.15),(6.1 3.8 1.15),(10.1 3.8 1.15),(14.1 3.8 1.15)

9.4.1 Influencia de la posición en la sala de la mesa de interés (o mesa de señal)

Recinto con ocho mesas. Mesa de señal situada hacia el centro de la planta

Como mesa de señal conversacional se toma la segunda mesa de la fila anterior. Como nivel conversacional se toma 75 dB, tanto para la mesa de señal como para las 7 mesas restantes.

Se ha analizado el efecto de variar la absorción del recinto, igual en todas las superficies, mediante la siguiente serie de valores del coeficiente de absorción: α=. 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9.

A esta serie de coeficientes de absorción le corresponde la serie de tiempos de reverberación: Tr = 1.34 0.45 0.27 0.19 0.15

La serie de figuras que sigue presenta los resultados para los valores sucesivos indicados del coeficiente de absorción.


p

- 146 -

Results for Prism of sides 16x5x3, at plane z=1.15 m

Num. of tables = 4 alfas =0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 background noise level =40 dB

Thiele's Definition

0

5

1015

200

1

2

3

4

5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

(Speech+Background) noise

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

78

79

80

81

82

83


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

1

2

3

4

5


Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 40 dB αααα =0.1 homogénea



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55


0

5

10

15

20 0

1

2

3

4

5

70

72

74

76

78


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

10

20

30

40

50

60



Fillol-Legros' Efective S/N Fillol-Legros' Intelillibility index

Fillol-Legros' Intelillibility index Fillol-Legros' Efective S/N


- 147 -



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.42

0.47

0.52

0.57


0

5

10

15

20 0

1

2

3

4

5

69

71

73

75

77


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80





Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.510.520.530.540.550.560.57


0

5

10

15

20 0

1

2

3

4

5

68

70

72

74

76

78


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80





Fillol-Legros' Efective S/N



p

- 148 -



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.5540.5590.5640.5690.574


0

5

10

15

20 0

1

2

3

4

5

68

70

72

74

76

78


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80



El análisis comparado de la serie de figuras presentadas permite derivar las siguientes conclusiones:

� La presencia de otros comensales genera un campo de ruido conversacional que oculta totalmente el ruido de fondo homogéneo de 40 dB. Este campo de ruido conversacional disminuye al aumentar la absorción, primero más deprisa y a continuación muy lentamente, independizando cada vez más los focos de ruido conversacional. Estos focos aparecen como depresiones locales en la relación señal/ruido efectiva de Fillol-Legros y solamente se detectan los más próximos a la mesa de señal en el mapa de inteligibilidad para la absorción mayor estudiada (α=0.9), debido a que la relación señal/ruido media es ya suficientemente grande como para minimizar u ocultar el pequeño efecto de las protuberancias de ruido conversacional en torno a cada mesa.

� El aumento del coeficiente de absorción aumenta el valor del índice de inteligibilidad de manera patente. Quizá se aprecia con mayor precisión en la figura que sigue la cual agrupa los valores de inteligibilidad de la serie anterior a lo largo de la recta {z=1.15, y=1.3}. Ya para un coeficiente de absorción α=0.5, se obtiene una buena



- 149 -

inteligibilidad en toda la mesa de señal, vista a lo largo del eje de coordenadas OX.

Figura 9.12: Índice de Inteligibilidad de Fillol-Legros en el eje OX ruido de fondo RF= 40 dB

Superponiendo a la misma escala las curvas anteriores con las transversales en el sentido de OY se obtiene la figura que sigue:

Figura 9.13: Comparación del Indice de Inteligibilidad de Fillol-Legros en dos rectas del plano z=1.15 m, que pasan por el centro de la mesa, paralelas a los ejes OX y OY. (Se han desplazado las del plano x=6.1, para que coincidan

con los máximos de las curvas del plano y=1.3). Ruido de fondo RF= 40 dB

enclosure 16*5*3 8 tables (4 people each) signal table centered at x=6.1 m y=1.1 m Speech level 75 dB

alpha( Tr )= 0.9 ( 0.15 )

0.7 ( 0.19 ) 0.5 ( 0.27 )

0.3 ( 0.45 )

0.1 ( 1.34 )

Intelligibility along z=1.15 y=1.3

Distance along OX axis ( m )

Fillo

l-L

eg

ros' A

I (

% )

2 4 6 8 10 12 14 16

10

20

30

40

50

60

70

enclosure 16*5*3 18 tables(4 people) signal-corner table homogeneous background noise 40 dB

alpha(average)= 0.8 0.7 0.5 0.3 0.15 Tr = 0.17 0.19 0.27 0.45 0.89

Inteligibility along lines {z=1.15 ; y=1.3} and {z=1.15 ; x=6.1}

Distance ( m )

Fillo

l-L

eg

ros' A

I (

%)

2 4 6 8 10 12 14 16

10

20

30

40

50

60

70


p

- 150 -

� Comparadas las curvas en el plano x=6.1 con las del plano y=1.3, se observa en las primeras una cierta asimetría respecto del plano y=1.1 con un incremento hacia la pared y un decremento desde el máximo en la dirección opuesta, que se atribuyen a dos efectos:

o La cercanía de la pared que al generar más reflexiones dentro del intervalo de retrasos inferiores a 50 ms causa un cierto incremento en la inteligibilidad en su proximidad, por aumentar D50.

o La menor distancia de las fuentes de ruido conversacional en

esta dirección OY que en la dirección del eje OX, lo cual acelera el decremento de la inteligibilidad al disminuir la relación señal/ruido.

� Las condiciones más restrictivas las da la mesa situada en una posición

central (como se ve al compararlas con las obtenidas más adelante para la mesa del rincón) y puede usarse para establecer en este recinto la curva de relación entre el índice de inteligibilidad y la absorción total (es equivalente usar el coeficiente de absorción medio). Basta leer los valores del índice y del coeficiente de absorción en los puntos de corte de cada curva obtenido con la vertical en el extremo de la mesa. Se obtienen los valores de la tabla que sigue:

8 mesas αmedio A 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 (4p/mesa) II(%) IA(%) 1.7 43.5 54 56 56.75

� En todo caso, admitiendo para el índice de inteligibilidad 50% como

valor a partir del cual ya es posible el entendimiento de las conversaciones (aunque un poco deficiente), se observa que se requiere un valor del orden de α=0.5, o superior para que la mesa de señal goce de esta calidad acústica. Esto equivale a un tiempo de reverberación de 0.4 s o inferior. Estos valores de inteligibilidad son solamente algo inferiores a los obtenidos sin otras mesas ocupadas que generen ruido conversacional con el mismo valor del coeficiente de absorción. En estas condiciones si se aplica a este recinto el criterio de Knudsen de tiempo de reverberación óptimo para salas de conferencias ( TKop = 0.07 + 0.243 lg(V), V en m3), se obtiene el valor 0.65 s, que es menos restrictivo que el valor anterior de 0.4 para restaurantes.

Recinto con ocho mesas. Mesa de señal en un rincón

Este apartado pretende obtener información de la posible variación de la inteligibilidad cuando la mesa de señal varía de posición. El caso elegido representa la situación más extrema respecto del anterior por quedar todas las ‘mesas de ruido’ al mismo lado y distribuidas en un rango de distancias a la mesa de señal mayor que en el caso anterior.


- 151 -



Thiele's Definition

0

510

15

200

1

2

3

4

5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5


05

10

15

20 0

1

2

3

4

5

74

76

78

80

82

84


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-50

-40

-30

-20

-10

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

5

10

15

20





Thiele's Definition

0

510

15

200

1

2

3

4

5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6


05

1015

20 0

1

2

3

45

66

68

70

72

74

76

78

80


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80








p

- 152 -



Thiele's Definition

0

510

15

200

1

2

3

4

5

0

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.35

0.40.45

0.5

0.550.6


05

1015

20 0

1

2

3

45

65

67

69

71

73

75

77

79


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80





Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.38

0.43

0.48

0.53

0.58


0

510

15

20 0

1

2

3

4

5

65

67

69

71

73

75

77


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80








- 153 -



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.5150.5250.5350.5450.5550.5650.575


0

510

15

20 0

1

2

3

4

5

65

67

69

71

73

75

77


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80



Esta serie de figuras permite conclusiones análogas a las obtenidas en el caso anterior con la mesa de señal casi centrada pero con algunas matizaciones de las que se resaltan:

� Para los mismos valores del coeficiente de absorción la inteligibilidad resulta mayor y cubriendo una superficie más extensa.

� Aparecen mayores irregularidades en los mapas de “definición” , que aumentan al aumentar el valor del coeficiente de absorción, pero el efecto del ruido conversacional las neutraliza casi por completo en los mapas del índice de inteligibilidad.

Para cuantificar mejor el incremento de la inteligibilidad y de las áreas cubiertas, la figura que sigue da la inteligibilidad a lo largo de la línea {z=1.15 y=1.3} para la serie anterior de ocho mesas con la mesa de señal en el rincón de la izquierda.



p

- 154 -

Figura 9.19: Índice de Inteligibilidad de Fillol-Legros. Mesa del rincón izquierdo en el eje OX. RF= 40 dB

Para las mismas condiciones de absorción que en una posición de la mesa de señal más centrada en la planta del recinto, las posiciones de la mesa de señal más hacia un rincón resultan de inteligibilidad mayor (entre 5 y 10 puntos) y cubren zonas más extensas (casi el doble para el mismo valor de inteligibilidad).

Comparando las líneas de igual inteligibilidad de la figura anterior (azul) con las líneas en la dirección perpendicular (rojas) se obtiene la figura que sigue que mantiene las mismas características que para el caso de mesa de señal centrada en cuanto a asimetrías e incrementos o reducciones del índice de inteligibilidad.

Figura 9.20: Comparación del Indice de Inteligibilidad de Fillol-Legros en dos rectas del plano z=1.15 m, que pasan por el centro de la mesa, paralelas a los ejes OX y OY. (Se han desplazado las del plano x=2.1, para que coincidan

con los máximos de las curvas del plano y=1.3). Ruido de fondo RF= 40 dB

Distance along OY axis( m )

enclosure 16*5*3 8 tables (4 people each) signal table centered Speech level 75 dB

Fillo

l-L

eg

ros' A

I (

%

70

60

50

40

30

20

10

0

α ( Tr )= 0.9 ( 0.15 )

0.7 ( 0.19 ) 0.5 ( 0.27 )

0.3 ( 0.45 )

0.1 ( 1.34 )

2 4 6 8 10 12 14 16

enclosure 16*5*3 8 tables (4 people each) signal table centered Speech level 75 dB α ( Tr )= 0.9 ( 0.15 )

0.7 ( 0.19 ) 0.5 ( 0.27 )

0.3 ( 0.45 )

0.1 ( 1.34 )

Intelligibility along z=1.15 y=1.3

Distance along OX axis ( m )

Fillo

l-L

eg

ros' A

I (

% )

2 4 6 8 10 12 14 16

10

20

30

40

50

60

70

Intelligibility along lines {z=1.15 y=1.3) and (z=1.15 x= 2.1)


- 155 -

Influencia de la cuantía de la absorción y su distribución

Recinto con ocho mesas. Efecto de Absorción preponderante en el techo (Mesa de señal en un rincón) En un esquema de dos valores del coeficiente de absorción parece intuitivo admitir que se podrá conseguir el mismo resultado para el valor medio-equivalente con distintas combinaciones de un valor superior y otro inferior al valor medio buscado. Conviene sobre todo considerar las combinaciones con valores lo más extremos posible respecto del valor medio como vía potencial de dar lugar a sistemas de imágenes más dispares entre sí.

Para la serie de valores del caso anterior equivalente, se encuentra que αmedio = 0.3 da lugar a la situación más dispar entre los dos valores, cuando el valor mayor corresponde únicamente al techo.

αmedio = 0.3 Combinación 1 Combinación 2 Combinación 3 0.941 0.704 0.429 0.046 0.14 0.249

Tabla 9.1: Combinaciones de distribución del coeficiente α

En la secuencia de figuras que sigue se comparan los resultados para una distribución del coeficiente de absorción de 0.046 en las paredes y suelo y 0.941 en el techo (lado derecho), con los resultados del caso de absorción homogénea (lado izquierdo).

enclosure sides 16*5*3 homogeneous_alpha=0.3 8 tables source location= corner

Thiele's Definition : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

80 0

5

10

15

20

25

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

enclosure sides 16*5*3 alpha=(4$0.046),0.941 0.046) 8 tables (4 people each) source location= corner

Thiele's Definition : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

80 0

5

10

15

20

25

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

enclosure sides 16*5*3 homogeneous_alpha = 0.3 8 tables (4 people each) source location= corner

(Speech + Background) noise : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

800

5

10

15

20

25

66

68

70

72

74

76

78

80

enclosure sides 16*5*3 alpha =(4$0.046),0.941 0.046) 8 tables source location= corner

(Speech + Background) noise : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

800

5

10

15

20

25

66

68

70

72

74

76

78


p

- 156 -

enclosure sides 16*5*3 homogeneous_alpha=0.3 8 tables (4 people each) source location= corner

Bradley's Effective S/N : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

80

0

5

10

15

20

25

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

enclosure sides 16*5*3 alpha=(4$0.046),0.941 0.046) 8 tables source location= corner

Bradley's Effective S/N : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

80

0

5

10

15

20

25

-40

-30

-20

-10

0

enclosure sides 16*5*3 homogeneous_alpha=0.3 8 tables (4 people each) source location= corner

Bradley's Articulation index : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

80

0

5

10

15

20

25

0

20

40

60

80

enclosure sides 16*5*3 alpha=(4$0.046),0.941 0.046) 8 tables source location= corner

Bradley's Articulation index : (observation plane z = 1.15 m)

0

20

40

60

80

0

5

10

15

20

25

0

10

20

30

40

50

Figura 9.21: Comparación de los resultados de Definición, Ruido de fondo, Relación señal ruido efectiva e índice de Inteligibilidad para una distribución del coeficiente de absorción de 0.046 en las paredes y suelo y 0.941 en el techo

(lado derecho) y absorción homogénea (lado izquierdo).

Para este caso que da la mayor diferencia entre los dos coeficientes de absorción en el techo y resto de las superficies, todas las figuras de la serie marcan una ventaja para el caso de absorción distribuida homogéneamente, lo que se traduce en una mayor inteligibilidad (en torno a 10 puntos) que además cubre una zona más extensa (diámetro casi el doble). Se concluye por tanto que hay que tender a una distribución del coeficiente de absorción los más homogéneamente posible.

Al disminuir la diferencia entre los valores del coeficiente de absorción homogéneo con el coeficiente del tratamiento de absorción dominante en el techo, las diferencias se minimizan, desapareciendo prácticamente para valores 0.1 y 0.9 del coeficiente de absorción medio.

9.5 Recinto con gran densidad de ocupación: Comedor económico

Una situación diferente de la anterior, con gran densidad de comensales, puede corresponder, con la misma planta anterior de 16x5 m al esquema de la figura que sigue:

Fillol-Legros' Intelillibility index: (observation plane z= 1.15 m) Fillol-Legros' Intelillibility index: (observation plane z= 1.15 m)

Fillol-Legros' Effective S/N : (observation plane z= 1.15 m) Fillol-Legros' Effective S/N : (observation plane z= 1.15 m)


- 157 -

Figura 9.22: Recinto con gran densidad de ocupación. Comedor económico

Longitud total: 8 veces distancia entre centros de mesa + 1 ancho de mesa

1 distancia entre centros de mesa = anchura de mesa+anchura de paso

Una posible solución consiste en:

Ancho de mesas = 1.2 m

Separación entre mesas = 0.525m

Corresponde a dimensiones propias de un comedor ‘barato’.

Coordenadas X de la posición de los centros de mesa:

0.6 2.45 4.3 6.15 8 9.85 11.7 13.55 15.4

Coordenadas Y de las posiciones de los centros de mesa: 1.1 y 3.9

Coordenadas Z: 1.15

Coordenadas completas de los centros de las mesas:

0.6 1.1 1.15, 2.45 1.1 1.15, 4.3 1.1 1.15, 6.15 1.1 1.15, 8 1.1 1.15, 9.85 1.1 1.15, 11.7 1.1 1.15, 13.55 1.1 1.15, 15.4 1.1 1.15, 0.6 3.9 1.15, 2.45 3.9 1.15, 4.3 3.9 1.15, 6.15 3.9 1.15, 8 3.9 1.15, 9.85 3.9 1.15, 11.7 3.9 1.15, 13.55 3.9 1.15, 15.4 3.9 1.15

En los casos anteriores se descartaba la absorción de las personas. En este caso es ya de cuantía importante: 0.35*18*4=1.4*18=25.2 m2. La mejor hipótesis parece ser el considerar esta absorción incorporada al suelo.

Para los distintos coeficientes de absorción media considerados, 0.1 0.3 0.5 0.7 y 0.9, la absorción del suelo de la maqueta vale respectivamente 8 24 40 56 y 72 m2. Sumando a estas absorciones la ya calculada para los comensales y dividiendo por el área del suelo da para los coeficientes de absorción la serie de valores siguientes: 0.415 0.615 0.815 1.015 y 1.215. En un modelo energético, como es el método de imágenes utilizado, no tiene sentido usar coeficientes de absorción superiores a la unidad. Por ello, evitando el valor 1 y manteniendo una cierta proporcionalidad se han tomado los valores de la tabla que sigue, cuya última columna incluye el tiempo de reverberación asociado.

0 5 10 15 0 1 2 3

5 4


p

- 158 -

αmedio buscado

αdistribuido por superficies

α medio conseguido

Tr asociado

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.4 0.05 0.05 0.05 0.05 0.4 0.6 0.1 0.1 0.1 0.1 0.8 0.8 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.8 0.7 0.7 0.7 0.7 0.95 0.8

0.15 0.31 0.5 0.7 0.8

0.9 0.4 0.26 0.19 0.16

Tabla 9.2: Valores del coeficiente de absorción α

La secuencia de valores de αdistribuido , en cada línea, corresponde a la secuencia de superficies: pared de mayor OX, pared de menor OX, pared de mayor OY, pared de menor OY, techo y suelo.

9.5.1 Influencia de la posición en la sala de la mesa de interés (o mesa de señal)

Recinto con dieciocho mesas. Mesa en una posición del centro (4ª mesa de la fila anterior) Los resultados obtenidos para “definición”, ruido de fondo total, relación señal ruido efectiva, e índice de articulación se dan en las figuras que siguen:



Thiele's Definition

05

10

15

200

1

2

3

45

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45


0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

79.5

80.5

81.5

82.5

83.5

84.5


05

1015

20

0

1

23

45

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

45

0

1

2

3

4

5

6


Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 40 dB αααα medio = 0.15αααα distribuido = 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.4



- 159 -



Thiele's Definition

05

10

15

200

1

2

3

45

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5


0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

76

77

78

79

80

81


05

1015

20

0

1

23

45

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

45

0

5

10

15

20

25

30


Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 40 dB αααα medio = 0.3 αααα distribuido = 0.05 0.05 0.05 0.05 0.4 0.6



Thiele's Definition

05

10

15

200

1

2

3

4

5

0.26

0.31

0.36

0.41

0.46

0.51

0.56


0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

74.5

75.5

76.5

77.5

78.5

79.5


05

1015

20

0

1

23

45

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

45

0

10

20

30

40


Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 40 dB αααα medio = 0.5 ααααdistribuido = 0.1 0.1 0.1 0.1 0.8 0.8






p

- 160 -



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.46

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58


0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

74

75

76

77

78

79


05

1015

20

0

1

23

45

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

45

0

10

20

30

40

50


Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 40 dB αααα medio = 0.7 α α α α distribuido = 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.8



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.520.530.540.550.560.57


0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

74

75

76

77

78

79


05

1015

20

0

1

23

45

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

1015

20

0

1

2

3

45

0

10

20

30

40

50








- 161 -

La agrupación de los resultados de esta serie para la recta {z=1.15 y=1.1} genera la figura que sigue:

Figura 9.28: Índice de Inteligibilidad de Fillol-Legros en el eje OX ruido de fondo RF= 40 dB

La curva de inteligibilidad más alta que corresponde a alfa=0.98 y Tr=0.14, puede considerarse un límite para este caso de recinto, mesa emisora y cuantía y distribución de comensales. El cambio respecto de la curva para alfa=0.8 es prácticamente inapreciable.

Se puede concluir que los comedores muy multitudinarios de gran densidad de comensales resultan siempre ruidosos y con inteligibilidad fácilmente insuficiente, por lo cual hay que plantear soluciones diferentes: tal vez fraccionando el área total. En todo caso cabe señalar que la directividad de emisión de la palabra y la directividad de recepción del oído al multiplicar sus efectos facilita el acto reflejo de minimizar las señales procedentes de las fuentes indeseadas (variante del cocktail party effect) mejorando esta situación para cada conversación bicomensal específica.

Comparando las curvas de inteligibilidad en un plano transversal que pase por el centro de la mesa con las anteriores se obtiene la figura que sigue:


p

- 162 -

Figura 9.29: Índice de Inteligibilidad de Fillol-Legros en el eje OY ruido de fondo RF= 40 dB

Estas figuras confirman las afirmaciones anteriores respecto de la asimetría de las campanas de inteligibilidad por efecto de la proximidad de la pared de un lado y de las fuentes de ruido del otro. Sin embargo en este caso, no hay que olvidar que la proximidad de las mesas dentro de cada fila es menor que la distancia a las más próximas de la otra fila lo que hace que por la derecha las campanas en rojo (sentido transversal al recinto, es decir para el plano x=6.15 m) sean más abiertas que las azules (plano longitudinal y=1.1 m).

De la figura 9.28 anterior, semejantemente a lo realizado con la Figura 9.12 , se pueden derivar los valores correspondiente del coeficiente de absorción y del índice de inteligibilidad, que se dan en la tabla que sigue.

18 mesas αmedio 0.1 0.3 0.5 0.7 0.8 0.98 (4p/mesa) II(%) 1.15 12.35 22.1 27.4 28.65 29.2

Las relaciones entre el coeficiente de absorción medio y el índice de inteligibilidad para las dos densidades de mesas (comensales) en el recinto se dan en forma gráfica en la figura que sigue:

enclosure 16*5*3 18 tables(4 people) signal-corner table homogeneous background noise 40 dB α average (Tr)= 0.8 (0.16) 0.7 (0.19) 0.5 (0.27) 0.3 (0.44) 0.15 (0.88)

Inteligibility along line z=1.15 y=11

Distance ( m )

Art

icula

tion index A

I (

% )

2 4 6 8 10 12 14 16

5

10

15

20 25

30

35

40

45


- 163 -

Figura 9.30. Curvas típicas del índice de inteligibilidad en función del coeficiente de absorción medio, en el área de

la mesa de señal obtenidas de las figuras 9.12 y 9.28, correspondientes a dos densidades de ocupación.

Aunque las dos curvas presentan formas un tanto semejantes, el paso de una a otra no sigue una evolución lineal. Además el carácter asintótico y los valores de las asíntotas respectivas indican una cierta tendencia hacia valores pequeños del algoritmo de Fillol-Legros, indicando la necesidad de un estudio más completo en el ajuste del mismo con los valores subjetivos a través de los valores n y q adoptados en este estudio. La elección de otro valor del Indice de Inteligibilidad, o de otro diámetro del área de mesa como criterio de valoración (y control) conducen a curvas diferentes pero todas muestran el mismo carácter asintótico y evoluciones un tanto semejantes a las mostradas en la figura anterior.

Recinto con dieciocho mesas. Mesa en un rincón (1ª mesa de la fila anterior, lado izquierdo) Los resultados para esta configuración se dan en la serie de figuras que siguen, las cuales se encabezan con el valor medio del coeficiente de absorción y su distribución en las distintas superficies del recinto.

2.5 m2/persona

1.1 m2/persona

Inteligibilidad en función de la absorción

αm , (coeficiente de absorción medio)

Indic

e d

e I

nte

ligib

ilidad (

%)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

10

20

30

40

50

60 Densidad de ocupación =


p

- 164 -



Thiele's Definition

05

10

15

200

1

2

3

4

5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5


0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

77

79

81

83

85


05

1015

20

0

1

2

34

5

-50

-40

-30

-20

-10

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

5

10

15

20


Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 40 dB αααα medio= 0.15 ααααdistribuido = 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.4



Thiele's Definition

05

10

15

200

1

2

3

4

5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6


0

5

10

15

20 0

1

2

3

4

5

72

74

76

78

80

82


05

1015

20

0

1

2

34

5

-40

-30

-20

-10

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

10

20

30

40

50








- 165 -



Thiele's Definition

05

10

15

200

1

2

3

4

5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6


0

5

10

15

20 0

1

2

3

4

5

71

73

75

77

79

81


05

1015

20

0

1

2

34

5

-40

-30

-20

-10

0


05

1015

20

0

1

2

3

4

5

0

10

20

30

40

50

60


Inteligibilidad de Fillol-Legros para ruido de fondo RF= 40 dB αααα medio = 0.5 ααααdistribuido = 0.1 0. 1 0.1 0.1 0.8 0.8



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6


0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

71

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75

77

79


05

1015

20

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2

34

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-35

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05

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2

3

4

5

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60








p

- 166 -



Thiele's Definition

0

5

10

15

200

1

2

3

4

5

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6


0

5

10

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200

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3

4

5

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73

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1

2

34

5

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0


05

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20

0

1

2

3

4

5

0

10

20

30

40

50

60



Las curvas del índice de inteligibilidad para todos los casos a lo largo de la recta {z=1.15, y=1) se dan en la figura que sigue:

Figura 9.36: Índice de Inteligibilidad en el eje OX ruido de fondo RF= 40 dB

14



- 167 -

Se aprecia que en todos los casos la inteligibilidad es mayor que para una posición centrada y que su distribución espacial es también de anchura mayor de manera semejante a las configuraciones anteriores.

9.6. Influencia de la distribución y densidad de comensales para la absorción dada

Se usará el caso anterior de recinto con 18 mesas, que permite un mayor rango de variación del porcentaje de ocupación. Como punto de partida se considera un valor medio del coeficiente de absorción de 0.7 para un grado de ocupación del 100%, que está resuelto en el apartado anterior y que es la situación 6 actual.

Ahora se hará variar el grado de ocupación por número de mesas ocupadas, desde una sola mesa hasta las 18, según la secuencia que se explica en las dos geometrías que siguen:

Figura 9.37: Distribución y densidad de comensales para la absorción dada.

La mesa en rojo significa la mesa fuente (de la señal de palabra), y las mesas en verde significan las fuentes de ruido conversacional. Se considerará además un ruido homogéneo de 40 dB en todo el recinto. En la primera columna el número de mesas ocupadas se incrementa en cada fila, a partir de la mesa de señal, según la serie de factor 2, lo que significa cada vez una duplicación de la energía puesta en juego y una duplicación de la absorción introducida por los ocupantes de las mesas, hasta alcanzar el máximo de ocupación menos dos mesas. La segunda columna, repite el esquema anterior pero dejando mesas vacías, de modo que para cada fila la geometría de la columna de la derecha es complementaria de la geometría de la columna de la izquierda.

6

7

8

9

1

2

3

4

5 105


p

- 168 -

Queda calcular la distribución del coeficiente de absorción para las distintas condiciones de audiencia anteriores y se considerará que solamente repercute en el suelo. El área del suelo vale 16x5=80 m2. Manteniendo la hipótesis de que la absorción equivalente por persona es igual a 0.35 m2, es decir 1.4 m2 por mesa, y que para el caso de ocupación total de las 18 mesas la distribución de coeficientes de absorción en las distintas superficies del recinto es 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.8 para un alfa medio de 0.7. El coeficiente de absorción asignado al suelo es 0.8 lo cual da para el área de absorción equivalente el valor 64 m2. En ausencia de comensales la absorción del suelo es de 38.8 m2.

Se genera así la tabla que sigue:

caso nº mesas

Absorción adicional

Absorción total

Alfa del suelo

Alfa distribuida por superficies

Alfa media del recinto

1 1 1.4 40.2 0.50 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.50 0.61 2 2 2.8 41.6 0.52 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.52 0.62 3 4 5.6 44.4 0.56 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.56 0.63 4 8 11.2 50 0.63 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.63 0.65 5 16 22.4 61.2 0.77 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.77 0.69 6 18 25.2 64 0.8 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.8 0.695 7 17 23.8 62.6 0.78 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.78 0.69 8 15 21 59.8 0.75 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.75 0.68 9 11 15.4 54.2 0.68 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.68 0.66 10 3 4.2 43 0.54 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.54 0.62

Tabla 9.3: Secuencia de casos estudiados

Nota Se recuerda que cada fila de valores de alfa corresponde sucesivamente a las superficies: pared más alejada en el eje OX, pared más cercana en el eje OX, pared más alejada en el eje OY, pared más cercana en el eje OY, techo y suelo

Se han obtenido los resultados de las 10 situaciones anteriores. Su representación gráfica se muestra en las figuras que siguen:


- 169 -


Bradley's Articulation Index for Prism of sides 16x5x3, at plane z=1.15 m

0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

48

53

58

63

68

73

78

Figura 9.38: Índice de Inteligibilidad para el CASO 1



0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80




0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80


Fillol-Legros' Intelillibility Index for Prism of sides 16x5x3, at plane z=1.15m

Fillol-Legros' Intelillibility Index for Prism of sides 16x5x3, at plane z=1.15m Fillol-Legros' Intelillibility Index for Prism of sides 16x5x3, at plane z=1.15m



p

- 170 -



0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

10

20

30

40

50

60




0

5

10

15

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0

1

2

3

4

5

0

10

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50

60




0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

10

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30

40

50

60






- 171 -



0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

10

20

30

40

50

60




0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80




0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80






p

- 172 -



0

5

10

15

20

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80


9.7. Discusión de resultados

El análisis comparado de la serie de resultados anteriores permite afirmar:

� Las figuras del índice de inteligibilidad aparecen espacialmente como campanas cuya altura aumenta y la concavidad disminuye al aumentar la relación señal/ruido. La proximidad de paredes hace menos cóncavas las campanas del lado de la pared. Las campanas de las posiciones más alejadas de la pared pueden servir para establecer criterios de calidad para todo el recinto. Estos resultados no son específicos de la ecuación de Fillol-Legros, por lo cual cualitativamente son extensibles a otros algoritmos de predicción.

� Se ha encontrado que hay dos factores que determinan básicamente la inteligibilidad en un recinto: uno, el más importante aunque en sentido adverso, es la densidad de comensales presentes, y el otro la absorción total del recinto de restauración, que actúa en sentido favorable.

� La presencia de otros comensales, aunque contribuye con un incremento de absorción, aporta un balance negativo para la inteligibilidad lo cual hace que ésta disminuya tanto más cuantos más comensales vayan estando presentes.

� Por tanto, para conseguir en la mesa de señal (es decir en cualquiera de las mesas) un grado de inteligibilidad suficiente entre los comensales que la ocupan, los elementos principales de diseño arquitectónico son la densidad de mesas y la cuantía del tratamiento absorbente del recinto.

� En un recinto de restauración dado, el incremento del número de comensales causa una disminución de la cuantía y del área de inteligibilidad que, para recuperar el valor satisfactorio necesita de una absorción adicional suficiente que compense aquel efecto negativo. La densidad de mesas, supuestas todas



- 173 -

ocupadas, condiciona ecuaciones distintas que relacionan la absorción con el valor del índice de inteligibilidad asociado. Las curvas obtenidas para las dos densidades de mesas estudiadas presentan un claro carácter asintótico, de manera que el simple aumento de absorción puede no compensar eficazmente el efecto negativo de la densidad de mesas ya que ésta hace disminuir el valor asintótico alcanzable. Por tanto existe un límite máximo de densidad de mesas que no se puede compensar con incremento de la absorción total. El valor asintótico de inteligibilidad en torno a 60% que se deduce de los cálculos presentados es claramente pequeño lo cual indica la necesidad de un ajuste mejor del algoritmo de Fillol-Legros mediante una población más amplia y controlada de resultados subjetivos, lo cual debería conducir a una auténtica calibración del algoritmo citado. Experiencias subjetivas en comedores con densidades de ocupación del orden de la máxima considerada en este estudio indica la posibilidad de compensar esta alta densidad con absorción lo cual nos lleva a estimar que la frontera límite debe situarse en torno a 2 personas por metro cuadrado, tal vez algo superior (valor que el Código Técnico de la Edificación establece como límite para la densidad de personas en las barras de bares y restaurantes).

� La ocupación de las mesas inmediatamente vecinas a la de señal considerada causa la variación más importante de la inteligibilidad (comparar el caso 2 con el 1 y el 3 con el 1 y el 2), empeorándose progresivamente menos por la ocupación de más mesas en sentido centrífugo (considerar las secuencias de casos 1 al 6);

� La situación y distribución de comensales tiene también una influencia importante, tanto mayor cuanto menor es el porcentaje de ocupación, (considerar comparativamente las parejas de casos 3-10, 4-9, o 5-8 ;

� En un recinto con suficiente absorción la ocupación de mesas alejadas de la mesa de señal influye poco en la inteligibilidad en esta mesa, y por tanto en la confortabilidad acústica, (véase los casos 9 y 10 comparados con el 1).

� Finamente, y aunque no es un factor definitivo, se ha encontrado en este trabajo que cuanto más homogénea se distribuya la absorción en el recinto de restauración mayor será el valor del índice de inteligibilidad conseguido.

10 cONCLUSIONES

- 175 -

Para finalizar este trabajo, se exponen los resultados y conclusiones obtenidos así

como las aportaciones y futuras líneas de investigación


p

- 176 -

10.1 Conclusiones y aportaciones

En este trabajo se ha llegado a una serie de conclusiones que se pueden clasificar por su afinidad temática de la siguiente manera.

Hipótesis de partida.

La magnitud inteligibilidad conduce a una descripción amplia, de suficiente capacidad de discriminación de los recintos destinados a restauración que está relacionada con las condiciones arquitectónicas de éstos lo que resulta de gran utilidad en diseño.

Estudios experimentales.

El método experimental usando fuentes impulsivas omnidireccionales en maquetas resulta idóneo en este estudio permitiendo una gran variedad de casos con gran economía de medios y gran rapidez de ejecución.

Se ha puesto en evidencia la necesidad de realizar correcciones debidas a la alinealidad de las señales impulsivas utilizadas, operación para la cual se han desarrollado dos ecuaciones que permiten una realizar las correcciones de nivel y otra las de tiempo de reverberación en función del parámetro de alinealidad β (en el rango de alinealidad débil). Los resultados corregidos corresponden a condiciones lineales evitando un hecho frecuente observado en otros autores que usan de pequeños cartuchos o pistolas de detonación en estudios a escala real sin realizar correcciones introduciendo por tanto propiedades alineales en sus resultados.

El uso de recintos prismáticos ha permitido usar soluciones numéricas “prácticamente exactas” para realizar comprobaciones básicas de un gran número de resultados experimentales (formas de ecogramas, tiempos de reverberación, etc.).

Los resultados experimentales han puesto de manifiesto la presencia dominante en los niveles de presión sonora de efectos de difracción en torno a las esquinas en los recintos en L y en U. Se estima que son de gran importancia estos efectos para modelos simplificados de simulación numérica de la acústica de recintos, tales como los de imágenes o los de rayos, y en el uso de biombos en recintos diáfanos.

Ecuaciones empíricas de variación del nivel con la distancia.

Se ha puesto en evidencia la adecuación funcional de una generalización de la ecuación de Barron-Lee para aproximar la distribución de nivel sonoro en recintos prismáticos, con las siguientes matizaciones:

� Todos los resultados experimentales indican atenuaciones mayores que las implicadas en la propuesta por Barron-Lee, y algo mayores que las obtenidas con el software comercial EASE.

Capitulo 10 Conclusiones

- 177 -

� La forma de los recintos tiene también influencia en la distribución de niveles que en nuestro caso de recintos prismáticos se ha podido tener en cuenta con valores diferentes del parámetro a (ecuaciones del tipo exp(a / T)): 0.16, 0.13 y 0.13 respectivamente para los recintos en I, L y U con techo absorbente y otros valores próximos para techo reflectante en donde formalmente parece convenir mejor una modificación del exponente a [a/(T(1-T))], en maquetas a escala 1/10, que no se recomienda por la singularidad en T=1 que es irreal a todas luces.

� Para otros tipos de recintos el parámetro a puede tomar otros valores aunque cada conjunto de recintos afines debe converger al mismo valor. Es éste un tema de interés en futuras investigaciones como se menciona más adelante.

Mapas de inteligibilidad.

Se ha estudiado la distribución espacial de la inteligibilidad (mapas de inteligibilidad), haciendo variar el nivel del ruido de fondo ambiental, la absorción total y su distribución, la densidad de mesas, el grado de ocupación de las mismas y su distribución espacial. Se puede afirmar que:

� La relación señal/ruido conversacional es el factor principal que condiciona la inteligibilidad en recintos prismáticos y que en el contexto del modelo de Fillol-Legros usado, la magnitud “definición” (Thiele), tiene un carácter más secundario que modula el efecto del primero.

� Para un recinto dado la relación señal ruido conversacional viene condicionada por la densidad y proximidad de las mesas ocupadas y en algo menor medida, aunque próxima, por el tratamiento absorbente de las superficies de cerramiento del recinto.

� El ruido conversacional y el tratamiento absorbente de las paredes resultan preponderantes frente al escaso efecto del ruido de fondo homogéneo para valores inferiores a 65 dB en la determinación de la inteligibilidad.

� La densidad de mesas y el grado de ocupación de las mismas son un factor de gran importancia para la inteligibilidad.

� Aunque no es un factor definitivo, se ha encontrado en este trabajo que cuanto más homogénea se distribuya la absorción en el recinto de restauración mayor será el valor del índice de inteligibilidad conseguido.

� No siempre la absorción acústica puede compensar una gran densidad de mesas (ocupadas) estimándose esta frontera en torno al equivalente de 2 a 2.5 personas por metro cuadrado (0.4 ó 0.5 m2/persona).

� Las mesas periféricas presentan mayores cotas de inteligibilidad que las centrales, aunque en cuantías próximas, lo cual permite definir la inteligibilidad


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de un recinto como si en todas las mesas fuera idéntica, y simplificar así el establecimiento de exigencias en normativas y reglamentos.

� Las primeras mesas vecinas ocupadas, 4 a 8, tienen una importancia decisiva, y casi por sí solas determinan el valor efectivo de ruido conversacional.

� Para recintos de geometrías diferentes las conclusiones anteriores mantienen su utilidad de diseño si bien los detalles menores no serán totalmente aplicables y tanto menos cuanto más se alejen de las formas prismáticas. El criterio de tiempos de reverberación del orden de 0.4 s, puede ser de aplicabilidad y constituir un objetivo primario de diseño.

� El criterio de tiempo de reverberación como criterio único de calidad acústica en recintos de restauración puede resultar un tanto insuficiente y en todo caso parece necesario diferenciar las exigencias entre los recintos de la gama alta y de la baja: todo apunta que cada densidad de mesas (ocupadas) reclama una ecuación distinta entre la inteligibilidad conseguida y la absorción necesaria para asegurar una buena inteligibilidad. Es un tema que necesita mayor estudio para llegar a conclusiones de orden práctico. (Nótese que resulta paradójico el hecho de que si se pretende mantener los mismos valore del índice de inteligibilidad y de tamaño de las áreas de inteligibilidad de cada mesa resultan más exigentes los tratamientos absorbentes para los restaurante de menor gama).

� En todos los casos, la consecución de una buena inteligibilidad (que será la misma independientemente de que el nivel de palabra sea superior o inferior a los 75 dB usados) evita el reflejo subjetivo común de elevar el nivel de voz para entenderse mejor con los individuos de la misma mesa, con lo cual se contribuye además a minimizar el nivel de ruido de fondo conversacional y obtener unas condiciones de aun mayor confortabilidad acústica.

Recintos acoplados.

En el caso de recintos prismáticos acoplados, bien por unión de varios o por fraccionamiento de uno inicial mayor, mediante septa de separación media y alta (mayor del 50 % de la sección transversal) este trabajo permite afirmar que:

� El efecto de los septa hace que la influencia de los subrecintos limítrofes resulte escasa por lo cual cada subrecinto, con alguna cautela, puede considerarse como independiente a efectos de diseño acústico.

� Dentro de cada subrecinto son válidas las conclusiones anteriores, donde como se ha dicho predomina la influencia de las mesas vecinas ocupadas.

10.2 Futuras líneas de investigación Extensión de los resultados anteriores a restaurantes de mayor complejidad arquitectónica, principalmente en cuanto a la obtención de relaciones entre la

Capitulo 10 Conclusiones

- 179 -

densidad de mesas y la absorción necesaria para obtener una inteligibilidad suficiente. Su utilidad en diseño y en reglamentaciones resultaría del mayor interés.

Desarrollo de un repertorio más amplio y detallado de criterios de diseño acústico de restaurantes. Expresión de criterios en términos de tratamiento acústico interior más aptos para el diseño arquitectónico y para su expresión en términos de las normativas vigentes de aplicación a este tipo de locales.

Profundización fenomenológica y cuantitativa de los septa en recintos acoplados, con fines de diseño.

Estudio de la repercusión en diseño del efecto de sombra ligado a la difracción en diedros y en paneles y biombos, aplicables a espacios interiores diáfanos.

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ANEXOA: GRÁFICOS DE NIVEL VS RUIDO DE FONDO

Anexo A: 1

En este anexo se muestran gráficamente los valores de nivel por tercio de octava

medidos experimentalmente versus los valores de nivel por tercio de octava del nivel

de ruido de fondo.

En todos ellos se puede apreciar claramente que la diferencia entre ambos es muy

superior a los 15 dB que exige la norma.

En los recintos I y L aparecen las medidas en todos los puntos, sin embargo en los

recintos U, UC1 y UC2, debido a la gran cantidad de puntos medidos y a la semejanza

de los resultados, se considera suficiente mostrar una trayectoria de cada uno de ellos

como ejemplo para no aumentar innecesariamente la extensión de este anexo.

Anexo A: 2

Niv

el

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uid

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Anexo A: 3

Niv

el

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o d

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el E

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cin

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n f

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Anexo A: 4

Niv

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Anexo A: 5

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310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

5

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

6

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

7

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

8

Niv

el

RF

Anexo A: 6

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

la D

IAG

ON

AL

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

SIN

tech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

1

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

2

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

3

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

4

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

5

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

6

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

7

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

8

Niv

el

RF

Anexo A: 7

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

la D

IAG

ON

AL

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

SIN

tech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

9

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

10

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

11

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

12

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

13

Niv

el

RF

Anexo A: 8

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

el E

JE

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

SIN

tech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

1

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

2

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

3

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

4

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

5

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

60

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

6

Niv

el

RF

Anexo A: 9

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

el E

JE

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

SIN

tech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5

-20

0

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

7

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

8

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

9

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

10

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

11

Niv

el

RF

Anexo A: 10

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

la D

IAG

ON

AL

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

CO

N t

ech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

1

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

2

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

3

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

4

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

5

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

6

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

7

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

8

Niv

el

RF

Anexo A: 11

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

la D

IAG

ON

AL

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

CO

N t

ech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

9

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

10

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

11

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

12

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

13

Niv

el

RF

Anexo A: 12

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

el E

JE

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

CO

N t

ech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

1

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

2

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

3

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

4

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

5

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

6

Niv

el

RF

Anexo A: 13

Niv

el

y r

uid

o d

e f

on

do

en

el E

JE

del re

cin

to e

n f

orm

a d

e L

CO

N t

ech

o a

bso

rben

te.

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

7

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

8

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

9

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

10

Niv

el

RF

10

310

410

5-4

0

-200

20

40

Fre

q(H

z)

Nivel (dB)

Punto

11

Niv

el

RF

Anexo A: 14

103

104

105

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Niv

el (d

B)

Freq (Hz)

Nivel medido Vs Ruido de fondo en la Uref E1

103

104

105

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50 Niveles medidos vs Ruido de fondo UC1ref E1

Freq(Hz)

Niv

el (d

B)

Anexo A: 15

103

104

105

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50Niveles medidos Vs Ruido de fondo UC2ref E1

Freq (Hz)

Niv

el (d

B)

campo acÚstico en recintos de planta en i en l y en...

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