UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRESFACULTAD DE INGENIERÍA

Año 2014 – 2do Cuatrimestre

Departamento de Electrónica Electroacústica 66.68

Curso 01 - Sinnewald - Vechiatti - Gomez - Rubinstein

Trabajo práctico finalTratamiento acústico de una sala de conferencias.

Etapa 3: Diseño de sistema de refuerzo sonoro Alumno:

- Farinati, Matias Eduardo - 91852- Kibudi, Ariel - 92337- Liserra, Agustín - 92157

Fecha de la práctica: Jueves 20 de Noviembre.

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Diseño acústico de una sala de conferencias

Etapa 3

Diseñar un sistema de refuerzo sonoro especificando los parlantes a utilizar, de forma de lograr el nivel SPL esperado.

Informe de resultados:

• Especificaciones generales de los altavoces y micrófonos elegidos.• Potencia eléctrica necesaria del amplificador de audio para alimentar cada parlante delsistema de refuerzo de sonido.• Analizar si todas las filas de butacas se encuentran a partir de la distancia crítica.Analizar la importancia de cumplir esta condición en un recinto como el diseñado.• Cálculo de la inteligibilidad de palabra dentro del recinto.• Esquema de la planta: ubicación de butacas, oradores y parlantes (si hubo variación).

Datos: Largo de la sala: 12,90 m Ancho de la sala: 7,70 m SPL requerido: 86 DB Altura elegida: 4,7 m

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Especificaciones generales de los altavoces elegidos

Luego de realizar un análisis de los distintos tipos de altavoces disponibles en el mercado, se eligió altavoz marca “Beyma” (origen español), modelo 8AG/N.El altavoz mencionado posee las siguientes características:

Diámetro nominal: 200 mm 8 inImpedancia nominal: 8 ohmImpedancia mínima: 7,5 ohmPotencia: 35 W RMSSensibilidad: 96 dB 1 W @ 1mAncho de banda: 60Hz-18 KHzEficiencia: 0,7 %

Nota: para tablas completa de especificaciones

http://www.beyma.com/products/fullrange/308AG/N8La misma contiene los parámetros Thiele Small y los parámetros constructivos del parlante.

Con los datos propios de los altavoces puede obtenerse el valor de

Q=7.15

ID=10 logQID=8,54

Q= 180°

sin−1(sin α2

sin β2 )

Este parlante es circular simétrico y por lo tanto tiene el mismo patrón de directividad en el eje de alfa q en el de beta. Por lo tanto alfa y beta son iguales y se pueden despejar de la ecuación de arriba.

α=25 °

Luego se procede a realizar el cálculo para hallar la potencia eléctrica necesaria:

Considerando , una vez hallado el valor de la potencia eléctrica necesaria, debe multiplicarse este valor por un factor de entre 4 y 10, para encontrar la potencia del amplificador necesario. Esto se debe a que las señales no serán senoidales puras, sino que será voz humana, cuyo espectro es muy amplio. De esta manera se evitarán recortes tanto en saturación como en corte. Entonces al nivel de 86dB de SPL requerido se le

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sumarán 10dB, dando 96dB. Siendo Q=7.15, r= 11.4m y R=117,2m2. R fue calculado en la etapa anterior y r es la distancia del parlante a la última fila de butacas.

R= A1−α

= 0,161VT 60 (1−α )

=0,161 s

m.466,9m3

0,7 s (1−0,235 )=140 ,3m2

α=A3

STot=92,04m2

392,3m2 =0,235

V=volumen de la sala, en m^3.T60=tiempo de reverberación de la sala, en segundos (T60 para 1KHz y 80% de ocupación, pag 8, TP2, criterio de diseño).α=coeficiente medio de absorción de la sala, adimensional.A=A3=área equivalente de absorción (promedio en frecuencia para 80% de ocupación, pag 8, TP2), en m^2.STot=Superficie total de la sala, en m^3.

SPL¿=Se+10 log (We¿ )−10 log (Q )+10 log(Qr2 +16 πR )

96dB=96 dB+10 log (We¿ )−10 log (7,15 )+10 log( 7,15(11,4m)2 +

16 π140,3 )

96dB=96 dB+10 log (We¿)−8,53dB+10 log (0,055+0,358 )96dB=96 dB+10 log (We¿)−8,53dB+10 log (0,413 )

96dB=96 dB+10 log (We¿)−8,53dB−3,84dB

96dB−96 dB+8,53dB+3,84 dB=10 log (We¿ )

12,37dB=10 log (We¿)

1,237dB=log (We¿ )

101,237=We¿

We¿=17 ,2W

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Especificaciones de los micrófonos utilizados

Para el caso de los micrófonos vimos que el mayor parámetro a tener en cuenta es que sea de tipo cardioide unidireccional para que el sonido de la audiencia no sea tomado por el micrófono. Luego también que sea inmune al ruido para lo que tiene que tener una impedancia baja de orden de los 100Ω. Y otros parámetros no son muy importantes ya que la voz no tiene componentes de muy bajas frecuencias ni tampoco de altas donde la respuesta de los micrófonos suelen tener picos ni tampoco tiene que resistir golpes ni viento porque es un recinto cerrado y el micrófono está fijo. Por lo tanto se optó por un micrófono comercial muy conocido como es el Shure SM58. Cuyos parámetros son los siguientes:

Type DynamicFrequency Response 50 to 15KHzPolar Pattern CardioidSensitivity (at 1KHz open circuit voltage)

-54.5dBV/Pa (1.85mV) 1Pa=94dB SPL

Impedance Rated impedance is 150ohm (300ohm actual) for connection to microphone imputs rated low impedance

Polarity Positive pressure on diaphragm produces positive voltage on pin 2 with respect to pin 3

Case Dark gray, enamel-painted, die cast mental; matte-finished, silver colored, spherical steel mesh grille

Connector Three-pin professional audio connector (male XLR type)

Net Weight 298grams (10.5oz)Dimensions 162mm (6-3/8 in.) L x 51mm (2in.) W

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El diagrama polar es:

Y tiene la siguiente respuesta en frecuencia:

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Análisis de la posición de las butacas frente a la distancia crítica

Para realizar el cálculo de la distancia crítica se considera la siguiente ecuación:

De esta forma se obtiene una distancia crítica Dc=4,3m. El valor obtenido es mayor a la distancia que entre la primera fila de butacas y los altavoces (3,5 m), por lo que se debería eliminar. Si eliminamos la primer fila, la distancia es de 0,875m mas grande.La primer fila se encontrará a 4,38m de los parlantes cumpliendo con la condición del campo reverberante y el directo.Es importante cumplir con esta condición ya que de esta forma puede asegurarse que el sonido que recibirá la audiencia estará dado en su mayoría por el campo reverberante y no por el campo directo. Puede decirse entonces que la presión sonora que percibirá toda la audiencia será uniforme. Esto ocurre tanto para la primera fila como para la última.

Cálculo de la inteligibilidad de las palabras

Para realizar el cálculo de la inteligibilidad de las palabras existen dos fórmulas que simplifican el comportamiento:

d=Distancia entre el orador y el receptor en la última fila, 11,4m<3,16Dc.Tomando como criterio la mayor pérdida de articulación de consonantes, se halla el valor de

mediante la primer fórmula obteniendo, por lo tanto:

%AL=200. 11,42 .0,72

7,15.467=3,81%

%IL=96 ,2 %

Ésta será por lo tanto la mínima inteligibilidad asegurada.Los datos de T60, V y d se obtienen del TP2.

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Esquema de la planta

La distribución de los parlantes en la sala es como muestra la imagen. En la que se contemplan las distancias usadas en los cálculos, y la directividad de los parlantes.

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