Este documento discute dos conceptos fundamentales en acústica: aislación acústica y absorción acústica. La aislación acústica se refiere a cuánto sonido puede pasar a través de un material, mientras que la absorción acústica se refiere a cómo un material puede eliminar las reflexiones de sonido dentro de un espacio para mejorar la comprensión y reducir el ruido. Luego, el documento explica factores como el volumen de un espacio, los materiales utilizados y la frecuencia que afectan la absorción

1. SESION 3

2. 
Hay dos conceptos fundamentales en acústica, que
deben
saber
diferenciarse
claramente,
para
comprender en que consiste el tratamiento de los
sonidos y evitar errores o malos entendidos en lo que
respecta al correcto uso de los materiales que se
emplean para ese fin: uno es la aislación acústica y el
otro es la absorción acústica ó fono-absorción. Son
conceptos diferentes que requieren también materiales
diferentes.

3. 
El concepto de aislación acústica es más
simple de entender y además es el que más
se conoce en general por ser el más
difundido,…cuanto aísla un determinado
material o cuantos decibeles menos de
sonido pasa a través de un material…, a lo
sumo quedará por saber a nivel no
especializado si lo que se logra con eso es
mucho o es poco, pero el concepto en sí
podemos decir, que es fácilmente entendido
y no requiere mayores explicaciones.

4. 
El otro concepto que queremos profundizar
aquí, porque es más abstracto y más difícil
de entender, pero no menos importante que
el anterior para el tratamiento y control de
los ruidos, es el concepto de la absorción
acústica, que por ser un concepto menos
difundido, requiere ser tratado con mayor
profundidad
y
mas
cuidadosamente,
sobretodo en términos de fácil comprensión
pero que claramente expresen la esencia
misma del concepto.

5. 
El ruido, proveniente de una o más fuentes
sonoras (máquinas, equipo de audio o personas)
se propaga por el espacio en forma esférica en
todas direcciones. Cuando se encuentra o choca
con una superficie “dura”, una parte la atraviesa
y otra parte es reflejada. Cuanto mas masa y
rigidez tiene la superficie sobre la que incide,
mayor es el porcentaje de sonido reflejado y a la
vez menor es el sonido que la atraviesa, por lo
tanto podríamos decir, que es como si se
produjera una concentración del sonido, en el
interior de un espacio. Así, una misma fuente
sonora y de igual intensidad, generará un ruido
mucho mayor dentro de un espacio cerrado, que
si estuviera en un gran espacio al aire libre,
donde no existen reflexiones.

6. 
El sonido así encerrado, mientras no
encuentra una superficie “blanda y
permeable”, continúa reflejándose por un
determinado tiempo hasta que llega a
perderse y desaparecer, por lo tanto, dentro
de un espacio, el sonido escuchado es la
suma del que incide directamente desde la
fuente hacia nosotros, más el que nos llega
reflejado en paredes, piso y techo. Al tiempo
que perdura el ruido dentro del espacio se lo
llama “tiempo de reverberación” y se mide
en segundos.

7. 
Para entender mejor esta idea, supongamos
que damos una palmada fuerte y nos
quedamos escuchando hasta que dejamos de
percibir totalmente el sonido de la palmada.
Ese espacio de tiempo en el que continuamos
escuchado la palmada como un eco, es el
tiempo
de
reverberación.
Veamos de que modo incide el volumen del
espacio en el tiempo de reverberación,
analizando la siguiente tabla con espacios de
diferentes tamaños:

8. Dimensiones del
área interior(m)
Volumen
(m3)
Tiempo de
reverberación (seg.)
2x2x2
8
1,1
4x4x4
64
2,1
8x8x4
256
3,2
10 x 20 x 5
1.000
4.8
20 x 40 x 8
6.400
8
50 x 50 x 12
30.000
13

9. 
Hemos supuesto que el interior del área
interior tiene todas superficies duras y
reflejantes en paredes, piso y techo (por
ejemplo revoques, Hº Aº, vidrio, baldosas).
Vemos que a mayor volumen el tiempo de
reverberación aumenta, esto se debe a que
las reflexiones son más largas (mayores
distancias entre paredes y techo) y el eco,
producto de la reflexión, nos vuelve más
retardado en función de la velocidad del
sonido (1200 km/h).

10. 
Esto lo podemos percibir claramente
sobretodo en ambientes de gran tamaño
donde sentimos que el eco perdura durante
más tiempo, pero que inconvenientes nos
trae dicha situación?. Por un lado, como
dijimos, se está incrementando el nivel
sonoro y eso ya provoca incomodidad o hasta
puede llegar a ser perjudicial para la salud;
pero hay otro problema muy importante que
es la distorsión que se produce de los sonidos
emitidos; sobretodo a medida que aumenta
el tamaño del espacio interior.

11. 
Si por ejemplo hay un orador o se está
reproduciendo música, veremos que en cada
punto de la sala el auditor percibe primero el
sonido directo del orador o del ejecutante, luego
la primera reflexión, en seguida la segunda y así
sucesivamente todas las demás reflexiones que
se siguen con escasas fracciones de segundo.
Mientras tanto el orador o ejecutante continúan
emitiendo sonidos, que se mezclan con las
reflexiones que nos van llegando de sonidos
anteriores y terminamos no entendiendo lo que
se está diciendo o la música que estamos
escuchando. Esta distorsión es producto de la
reverberación del sonido dentro de la sala.

12. 

Como se corrigen esas distorsiones? Precisamente
con absorción acústica, que lo que hace es ir
eliminando total o parcialmente las reflexiones
sonoras, por lo que se dice que se “chupa el sonido”,
con lo cual se logra por un lado reducir el tiempo de
reverberación haciendo mas comprensible la audición
y por otro atenuar el nivel sonoro dentro de la sala,
que se veía incrementado por las reflexiones y con
esto se consigue un mayor confort acústico en el
ambiente.
La comprensión de este concepto es fundamental
para encarar las tareas correctivas y saber
seleccionar los materiales adecuados que puedan
resolver el problema, pero esto será motivo de una
segunda nota como continuación del tema, los
materiales absorbentes acústicos.

16. 



DE QUÉ FACTORES DEPENDE LA ABSORCIÓN
ACÚSTICA?
a) Del tipo de material
b) De la geometría del espacio interior
(forma)
c) De la frecuencia

17. 
El éxito en el diseño acústico de cualquier tipo de
espacio, una vez fijado su volumen y definidas sus
formas, radica en primer lugar en la elección de los
materiales adecuados para utilizarlos como
revestimientos del mismo con el objeto de obtener
resultados óptimos en el acondicionamiento
acústico.

Además, según el tipo de espacios, resulta necesario
potenciar la aparición de las primeras reflexiones (es
el caso de teatros y salas de conciertos) y/o
conseguir
una
buena
difusión
del
sonido
(exclusivamente en el caso de salas de conciertos).

18. En este capítulo se describen los diferentes tipos de materiales
y elementos utilizados a tal efecto así como sus características
básicas. Cada uno de ellos produce principalmente uno de los
siguientes efectos sobre la energía sonora:
 Absorción del sonido: debido mayoritariamente a la presencia
en el espacio de materiales absorbentes, de elementos
absorbentes selectivos (resonadores), del público y de las
sillas.
 Reflexión del sonido: debido a la existencia de elementos
reflectores utilizados para la generación de reflexiones útiles
hacia la zona de público.
 Difusión del sonido: debido a la presencia de elementos
difusores utilizados para dispersar, de forma uniforme y en
múltiples direcciones, la energía sonora incidente.


19. 

En un espacio cualquiera, la reducción de la energía
asociada a las ondas sonoras, tanto en su propagación a
través del aire como cuando inciden sobre sus superficies
límite, es determinante en la calidad acústica final del
mismo.
Básicamente, dicha reducción de energía, en orden de
mayor a menor importancia, es debida a una absorción
producida por los siguientes factores:

20. 




El público y las sillas
Los materiales absorbentes y/o los absorbentes selectivos
(resonadores),
expresamente
colocados
sobre
determinadas zonas a modo de revestimientos del
recinto.
Todas aquellas superficies límite de la sala susceptibles
de entrar en vibración, como por ejemplo: puertas,
ventanas y paredes separadoras ligeras
El aire
Los materiales rígidos y no porosos utilizados en la
construcción de las paredes y techo del espacio como, por
ejemplo, el hormigón.

23. 
Antes de exponer con detalle y por separado las
diferentes características de absorción de los elementos
anteriores, es preciso seguir la recomendación de tipo
práctico expuesta a continuación. Las características de
absorción de los materiales absorbentes y de los
resonadores dependen no sólo de sus propiedades físicas,
sino también en gran parte de un sinfín de condicionantes
y de detalles constructivos, que varían sustancialmente
de un caso a otro y que no se pueden representar
mediante una expresión matemática

24. 
Es por ello que, para realizar cualquier diseño
acústico, resulta imprescindible disponer de los
coeficientes de absorción (α) obtenidos mediante
ensayos de laboratorio, según un procedimiento
homologado (norma ISO 354 / UNE-EN 20354).
Dichos coeficientes deberán ser solicitados, en
cada caso, al correspondiente proveedor, que
tendrá que acreditar su validez mediante el
pertinente certificado.

25. 
La determinación de los coeficientes de
absorción se lleva a cabo en una sala
denominada cámara reverberante. Dicha sala es
asimétrica, presenta unas superficies límite
revestidas
con
materiales
totalmente
reflectantes y dispone de un conjunto de
elementos convexos suspendidos en el cielo
falso con una orientación y distribución
completamente irregulares, cuya misión es la de
crear un campo sonoro difuso.

26. Cámara reverberante del laboratorio de acústica del Departamento
de Teoría de la Señal y Comunicaciones, Universidad Politécnica de
Cataluña (Barcelona, España) y montaje típico de un conjunto de
sillas para la medida de sus coeficientes de absorción

27. 
Dichos materiales, por regla general son muy rígidos y con
porosidad nula, dan lugar a una mínima absorción del
sonido. Si bien, desde un punto de vista físico, la
disipación de energía en forma de calor, y por tanto la
absorción del sonido, se produce en las capas de aire
adyacentes a cada una de las superficies consideradas, a
efectos prácticos, dicho fenómeno habitualmente se
representa en forma de coeficientes de absorción
asignados a dichas superficies.

28. 
Su efecto es únicamente apreciable cuando no
existe ningún material absorbente en el área
interior, ya sea en forma de revestimiento de
alguna de sus superficies, o bien de público
presente en el mismo. Es el caso, por ejemplo,
de las mencionadas cámaras reverberantes,
especialmente diseñadas para obtener tiempos
de reverberación muy altos.

29. Frecuencia (Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
Pared de hormigón
0.02
0.02
0.02
0.03
0.04
0.04
Pared bloque pintado
0.10
0.05
0.06
0.07
0.09
0.08
Pared ladrillo revestido
0.02
0.02
0.02
0.03
0.04
0.04
En la tabla se indican los valores de los coeficientes de absorción αSAB de una serie
de materiales utilizados comúnmente en la construcción de áreas interiores.
Según se observa, si bien todos los valores son extremadamente bajos, el material con
una mayor rugosidad presenta unos coeficientes de absorción ligeramente más
elevados. Ello es debido a que su superficie es mayor y, por tanto, la capa de aire
adyacente donde se produce la disipación de energía también lo es.

30. 
La absorción producida por el aire es
solamente significativa en espacios de
grandes
dimensiones,
a
frecuencias
relativamente altas (≥ 2 kHz) y con
porcentajes bajos de humedad relativa del
orden de un 10 a un 30%.

31. 
La presencia en una sala de superficies
límite susceptibles de entrar en vibración,
como por ejemplo, puertas, ventanas y
paredes separadoras ligeras, también da
lugar a una cierta absorción que en
principio conviene tener presente.

32. 
En el caso de los materiales absorbentes la mayor
absorción se produce de una forma totalmente controlada
y va asociada a un proceso de disipación de energía, es
decir, de conversión de energía sonora en calor. En
cambio, en el caso de una superficie vibrante, una parte
de la energía vibracional es radiada hacia el exterior.
Aunque en realidad la energía no es disipada, el efecto es
equivalente a una verdadera absorción, ya que dicha
energía es sustraída de la energía sonora incidente. En
este sentido, una ventana abierta puede considerarse
como un absorbente muy efectivo, ya que actúa a modo
de sumidero de toda la energía sonora incidente.

33. 
La absorción que sufren las ondas sonoras cuando inciden
sobre los distintos materiales absorbentes utilizados como
revestimientos de las superficies límite de áreas
interiores, así como su dependencia en función de la
frecuencia, varían considerablemente de un material a
otro. En consecuencia, la correcta elección de los mismos
permitirá obtener, en cada caso, la absorción más
adecuada en todas las bandas de frecuencias de interés.

34. 
Según se ha comentado anteriormente existen
dos
tipos
genéricos
de
elementos
específicamente diseñados para producir una
determinada absorción: los simplemente
denominados materiales absorbentes, que se
los describe en este capítulo, y los llamados
absorbentes selectivos o resonadores, que se
los describirá en el siguiente capítulo

35. 
Los materiales absorbentes se utilizan
generalmente para conseguir uno de los
siguientes objetivos:

Obtención de los tiempos de reverberación
más adecuados en función de la actividad (o
actividades) a la cual se haya previsto
destinar el espacio objeto de diseño.
Prevención o eliminación de ecos
Reducción del nivel de campo reverberante
en espacios ruidosos (restaurantes, fábricas,
estaciones, etc.)



36. 
Estos materiales presentan un gran número
de canales a través de los cuales la onda
sonora puede penetrar. La disipación de
energía en forma de calor se produce cuando
la onda entra en contacto con las paredes de
dichos canales. Cuanto mayor sea el número
de canales, mayor será la absorción
producida. El correspondiente coeficiente de
absorción α es asignado a la superficie del
material.

37. 
La onda sonora incidente es parcialmente reflejada.
La energía sonora no reflejada penetra en el
material, se atenúa y alcanza de nuevo su superficie
después de reflejarse en la pared rígida posterior. La
energía remanente se divide, nuevamente, en una
parte que atraviesa la superficie del material y otra
que vuelve a la pared posterior a través del material.
Desde un punto de vista teórico, este proceso
continúa
indefinidamente.
Esta
explicación
cualitativa sirve para demostrar que la onda sonora
reflejada por el material puede imaginarse como
compuesta por un número ilimitado de componentes
sucesivas, cada una más débil que la precedente a
causa de la considerable atenuación que tiene lugar
en el interior del material.

38. 
El mencionado mecanismo de absorción del
sonido es propio de todos los materiales
porosos, siempre y cuando los poros sean
accesibles desde el exterior. Normalmente
tales materiales están formados por
sustancias fibrosas o granulares a las que se
les confiere un grado suficiente de
compacidad a través de un proceso de prensa
o de tejeduría. Los materiales absorbentes
comerciales de este tipo se manufacturan
básicamente a partir de:

39.  Lana
de vidrio
 Lana mineral
 Espuma a base de resina de
melamina
 Espuma de poliuretano

40. 



Coeficiente de reducción acústica NRC
En ocasiones, en lugar de hacer uso de todos los
valores de los coeficientes de absorción por
bandas de frecuencias, el grado de absorción
acústica de un material absorbente se indica con
un único coeficiente. Dicho coeficiente,
denominado coeficiente de reducción acústica
NRC (“Noise Reduction Coefficient”), se define
como la media aritmética de los coeficientes de
absorción correspondientes a las bandas
centradas en 250 Hz, 500 Hz,

41. 

Variación de la absorción en función del
espesor del material
Siguiendo con la hipótesis anterior de que el
material absorbente está colocado delante
de una pared rígida y partiendo de que su
espesor inicial es D, al aumentar dicho
espesor también aumenta la absorción que
produce, especialmente a frecuencias bajas
y medias.

42. 

Variación de la absorción en función de la
porosidad del material
Partiendo de la misma hipótesis anterior en
cuanto a la situación del material, al
aumentar su porosidad también aumenta la
absorción a todas las frecuencias. Este efecto
era de esperar, ya que la penetración de la
onda incidente es mayor a medida que se
incrementa el grado de porosidad

43. 



Variación de la absorción en función de la densidad
del material
Si la densidad del material es baja, existen pocas
pérdidas por fricción y, en consecuencia, la absorción
es pequeña. A medida que la densidad va
aumentando, se produce un incremento progresivo de
absorción hasta llegar a un valor límite, a partir del
cual la absorción disminuye,
debido a que existe una menor penetración de la
onda sonora en el material, es decir, una mayor
reflexión de energía
Desde un punto de vista práctico, es aconsejable que
los materiales absorbentes utilizados en el
acondicionamiento acústico de espacios interiores
tengan
una
densidad
situada
entre,
aproximadamente, 40 y 70 Kg/m3

44. 


Variación de la absorción en función de la
distancia del material a la pared rígida
Si se pretenden obtener coeficientes de
absorción elevados a bajas frecuencias, no es
imprescindible hacer uso de materiales muy
gruesos.
Basta con utilizar un material con un espesor
medio y colocarlo a una cierta distancia de la
pared rígida,

45. 
Cuanto mayor sea “d”, menor será la
frecuencia a la que la absorción será
máxima. Por lo tanto, para aumentar la
absorción a bajas frecuencias, es preciso
incrementar la separación entre el material y
la pared. De todas formas, dicha mejora se
ve contrarrestada por una disminución de
absorción a frecuencias más elevadas