Diseño de Estudio de Grabación musica

Instituto de Acústica  Profesor Patrocinante Patrocinante  Jorge Iván Iván Cárdenas Cárdenas Mansilla  Instituto de Acústica Universidad Austral de Chile

DISEÑO DE UN ESTUDIO DE GRABACIÓN CON SALA DE CONTROL LEDE

Tesis presentada para optar al grado de Licenciado en Acústica y al Título  profesional  profesional de Ingeniero Ingeniero Acústico Acústico

KLAUS HARALD HORNIG HOLLSTEIN VALDIVIA – CHILE 2001

Quiero aprovechar este espacio para agradecer la valiosa ayuda que me proporcionó el Ingeniero Acústico Rafael  Herreros en la realización de de esta tesis. Pero a quienes quienes les debo agradecer en forma muy especial es a mis padres, Carlos e Inge, que siempre me han entregado su apoyo incondicional, y por eso he podido llegar a ser lo que soy.  A ellos, con mucho afecto, afecto, les dedico este trabajo. trabajo.

“Ningún sistema de sonido, ningún  producto sonoro, ningún ningún ambiente acústico puede ser diseñado por una calculadora. Tampoco por un computador ni una tabla Ouija. No existen instrucciones paso a paso que un técnico pueda seguir; es como Isaac  Newton yendo a una librería librería pidiendo un libro sobre gravedad. El trabajo de diseño puede ser hecho sólo por diseñadores, cada uno con su propia  jerarquía de prioridades prioridades y criterios. Sus tres herramientas más importantes son el conocimiento, experiencia y buen juicio”.

Ted Uzzle

ÍNDICE 1.- RESUMEN – ABSTRACT ................................................................ 2.- INTRODUCCIÓN .............................................................................. 3.- OBJETIVOS ....................................................................................... 3.1. Objetivos Generales ................................................................ 3.2. Objetivos Específicos ............................................................. 4.- DISEÑO GENERAL DE ESTUDIOS DE GRABACIÓN ................ 4.1. Aspectos Generales ................................................................. 4.2. Planificación del Emplazamiento ............................................ 4.3. Planificación de los muros ....................................................... 4.4. Planificación de los sistemas de ventilación ............................ 4.5. Planificación de la acústica ...................................................... 4.6. Diseño práctico de estudios flotantes ....................................... 4.7. Elementos de acústica variable ................................................. 4.8. Absortores de baja frecuencia ................................................... 4.8.1. Trampas para bajos ...................................................... 4.8.2. Absortor diafragmático ................................................ 5.- CARACTERÍSTICAS ACÚSTICAS GENERALES DE LOS CONTROLES ...................................................................................... 5.1. Sistema de monitoreo ................................................................ 5.1.1. Monitoreo de campo cercano ....................................... 5.1.2. Monitoreo de campo lejano .......................................... 5.2. Niveles de ruido ......................................................................... 5.3. Diseño general de salas de control ............................................. 5.4. Diseño de un control LEDE .......................................................

1 2 4 4 4 6 6 8 9 10 11 11 14 19 20 21 24 26 26 26 27 27 29

PROYECTO DE UN ESTUDIO DE GRABACIÓN PARA LA UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE 6.- EMPLAZAMIENTO ............................................................................. 7.- GEOMETRÍA ........................................................................................ 7.1. Sala de control ............................................................................ 7.1.1. Volumen del control ...................................................... 7.1.2. Forma y dimensiones del control .................................. 7.1.3. Resumen de datos del control ....................................... 7.2. Estudio y cabina de aislación ..................................................... 7.2.1. Volumen del estudio y cabina ....................................... 7.2.2. Forma y dimensiones del estudio .................................. 7.2.3. Resumen de datos del estudio y cabina ......................... 7.2.4. Planta del estudio de grabación .....................................

34 35 35 35 35 37 38 38 39 40 40

8.- AISLAMIENTO ACÚSTICO ................................................................ 41 8.1. Niveles de ruido de fondo del lugar de emplazamiento .............. 41 8.2. Determinación de la aislación requerida ..................................... 42 8.2.1. Aislación a fuentes de ruido externas ............................ 42 8.2.2. Aislación hacia el exterior ............................................. 43 8.2.3. Aislación entre el control y el estudio ........................... 44 8.3. Determinación del sistema de construcción de las superficies límites ...................................................................... 45 8.3.1. Aislación de los muros .................................................. 46 8.3.2. Aislación del techo ........................................................ 47 8.4. Aislación entre Control y Estudio .............................................. 48 8.4.1. Cálculo del aislamiento mixto de la pared Estudio-Control ............................................................ 49 8.5. Diseño de Muros ......................................................................... 51 8.5.1. Muros exteriores ............................................................ 51 8.5.2. Muro Estudio-Control (Estudio-Cabina) ....................... 52 8.5.3. Diseño del Visor Acústico ............................................. 52 8.6. Diseño de puertas ........................................................................ 54 8.7. Diseño del techo .......................................................................... 56 8.8. Diseño del piso flotante ............................................................... 57 9.- ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO ................................................ 58 9.1. Sala de control ............................................................................. 58 9.1.1. Tiempo de reverberación del Control ............................ 59 9.1.2. Materiales para controlar la absorción del Control ........ 61 9.1.3. Determinación del tiempo de reverberación final .......... 62 9.1.4. Distribución de los materiales en la sala de control ....... 64 9.1.5. Sistema de montaje para la lana mineral ........................ 66 9.1.6. Diseño de difusores QRD ............................................... 69 9.1.7. Construcción y montaje de los difusores QRD .............. 72 9.2. Acondicionamiento acústico del Estudio .................................... 74 9.2.1. Tiempo de reverberación del Estudio ............................ 75 9.2.2. Materiales para controlar la absorción del Estudio ........ 76 9.2.3. Determinación del tiempo de reverberación final .......... 78 9.2.4. Distribución de los materiales en el Estudio .................. 79 9.2.5. Sistema de paneles de acústica variable ......................... 80 9.3. Acondicionamiento acústico de la cabina de aislación ............... 82 9.3.1. Tiempo de reverberación de la Cabina ........................... 82 9.3.2. Materiales para controlar la absorción de la Cabina ...... 83 9.3.3. Determinación del tiempo de reverberación final .......... 85

10.- AIRE ACONDICIONADO .................................................................. 86 10.1. Reducción de ruido en el sistema de aire acondicionado .......... 87 11.- CONCLUSIONES Y COMENTARIOS .............................................. 91 12.- BIBLIOGRAFÍA .................................................................................. 93 ANEXOS ...................................................................................................... 96

1.- RESUMEN En el presente trabajo se enseñan los aspectos fundamentales del diseño de estudios de grabación, especialmente enfocado al diseño de salas de control LEDE. También se presenta un proyecto para la realización de un estudio de grabación para el Instituto de Acústica de la Universidad Austral de Chile, mostrando todos los detalles constructivos para el aislamiento y acondicionamiento de las salas acústicas (sala de control, estudio y cabina), que aseguran un buen rendimiento para trabajos de grabación. En la sección de anexos se muestran los planos arquitectónicos del edificio, la lista de especificaciones técnicas de construcción, el presupuesto detallado y una lista de los equipos con que dispondrá el estudio, junto a un diagrama de interconexión de estos.

ABSTRACT In the present work the main aspects of the recording studios design are  presented, especially focused in the LEDE control rooms design. A proyect to the construction of a recording studio to the Instituto de Acústica of the Universidad Austral de Chile is also presented, showing all the constructive datails for the insulation and conditioning of the acoustical rooms (control room, studio and cabin), assuring a good performance in recording works. In the annexes section the building’s architectural plans are shown, with the construction technical specifications, the detailed budget and a list of the equipments that the studio will have, along with a interconnections diagram of them.

1

2.- INTRODUCCIÓN Este trabajo fue realizado debido a que ha sido encomendado por la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Austral de Chile, la cual, dentro de su plan de desarrollo de infraestructura, contempla la construcción de un estudio de grabación que pueda servir tanto para los fines docentes como para la realización comercial de grabaciones profesionales de  buena calidad. Está basado en el diseño inicial de un estudio de grabación para la carrera de Ingeniería Acústica de la UACH, trabajo hecho por el Ingeniero Acústico Jorge Cárdenas M., el cual fue revisado, depurado y finalizado por el alumno tesista. Con esto es posible entregar a la Universidad un proyecto arquitectónico-acústico con bases teóricas que avalan su eficiencia. En este trabajo se abordan los principales problemas que plantea el diseño de recintos para escucha crítica, como son el aislamiento y acondicionamiento acústico y se presentan las soluciones más adecuadas, considerando criterios tanto técnicos como económicos. Sobre la base de estos mismos criterios se propone un listado de equipos para la implementación del sistema de grabación así como la interconexión de estos y el diseño de  pacheras 1 . Finalmente se muestra el desarrollo del presupuesto de la infraestructura para así determinar el capital aproximado necesario para llevar a cabo el proyecto. Los principales objetivos que se persiguen con este diseño son:  proporcionar una adecuada aislación contra el ruido aéreo y estructural, conseguir una respuesta de frecuencia uniforme, obtener tiempos de

1

 Viene del inglés “patch bay” (bahía de conexiones)

2

reverberación idóneos, adecuada difusidad y buena inteligibilidad de la  palabra. La planta del edificio propuesta contempla una sala de control, un estudio, una cabina de aislación y otras dependencias mínimas necesarias para el funcionamiento adecuado de un recinto de este tipo. La filosofía de diseño de la sala de control es la que propone Don Davis

[1]

, quién en 1978 introdujo

un nuevo método para el tratamiento acústico de este tipo de recintos, método conocido como “ Live End – Dead End ” (LEDE)2 y que se puede traducir como “Pared Reflectante – Pared Absorbente” .

2

 Marca registrada de Synergetic Audio Concepts (Syn-Aud-Con)

3

3.- OBJETIVOS 3.1. Objetivos Generales: 1. Diseñar tanto arquitectónica como acústicamente un edificio para su uso como estudio de grabación. 2. Determinar

y

seleccionar

los

equipos

necesarios

para

su

implementación. 3. Hacer un análisis económico para determinar el presupuesto necesario  para concretar este proyecto.

3.2. Objetivos Específicos: 1. Seleccionar la zona del emplazamiento para el estudio. 2. Medir los niveles de ruido ambiente en dicha zona y con estos datos establecer los materiales de construcción necesarios para cumplir con el aislamiento requerido en este tipo de salas según los estándares. 3. Determinar las dimensiones, geometría y volumen de cada sala. 4. Diseñar el sistema de aislamiento mixto entre el estudio y el control (pared-visor acústico). 5. Seleccionar y ubicar materiales absorbentes y difusores para conseguir un tiempo de reverberación y grado de difusión adecuado en cada sala. 6. Diseñar las pacheras de conexiones de acuerdo a los equipos de audio  propuestos en este trabajo. 7. Establecer recomendaciones y puntos de importancia al instalar un sistema de aire acondicionado para así minimizar el ruido que pueda generar una vez instalado.

4

8. Dibujar en AutoCAD ®  los planos arquitectónicos del edificio, para  posteriormente poder ser revisados por un arquitecto y ser impresos con un plotter. 9. Realizar un presupuesto para la construcción del edificio, así como también los equipos y accesorios necesarios para implementar completamente el estudio tratando de minimizar los costos en la medida que se pueda, sin ir en desmedro de la calidad de la cadena de audio. 10.Hacer una lista de especificaciones técnicas para la construcción de la obra gruesa, terminaciones e instalaciones del edificio.

5

4.- DISEÑO GENERAL DE ESTUDIOS DE GRABACIÓN 4.1. Aspectos Generales: A medida que pasa el tiempo se va haciendo cada vez más indispensable la intervención del profesional en acústica en la realización de los planos iniciales que servirán posteriormente para la construcción del edificio. Si en las primeras etapas de diseño no se atienden las necesidades  básicas de aislamiento, puede resultar muy caro o casi imposible solucionarlas en etapas posteriores. En la práctica se da con frecuencia el caso de arquitectos que, ignorando por completo el tema, se marcan como meta principal el aspecto externo de la construcción en función de consideraciones estéticas, entregando un diseño prácticamente completo al encargado de hacer el tratamiento acústico para que “se las arregle como pueda”. Existe una serie de consideraciones que como norma general deben tenerse en cuenta en el diseño acústico del recinto (estudio o edificio) para lograr resultados óptimos [2] : 1. Se deben evaluar todas las fuentes de ruido y vibraciones de las  proximidades, como aeropuertos, tráfico rodado, trenes, industrias, etc. 2. La construcción del edificio debe llevarse a cabo intentando conseguir el aislamiento a tales ruidos, bien con los elementos aislantes externos o bien mediante apantallamientos con muros y  paredes.

6

3. Se deben separar acústicamente, en la mayor medida posible las zonas de público (como oficinas, almacenes, talleres, etc.) de los estudios y áreas técnicas, con el fin de evitar el alcance del ruido y las vibraciones que tales zonas generen. 4. Dentro del mismo edificio se separarán entre sí unos estudios de otros (en el caso de ciertos diseños en particular) mediante recintos menos sensibles o pasillos. Si esto no es posible, por la estructura del edificio, se construirán las paredes de forma que proporcionen un aislamiento medio lo suficientemente alto como para cumplir con los requerimientos mínimos para salas de esta naturaleza. 5. Además de las áreas útiles en los estudios, se realizará su diseño  pensando en hacerlos “flotantes” con respecto a la estructura general del edificio, con el fin de evitar la transmisión de ruidos y vibraciones. De forma general, los estudios estarán separados entre sí por muros propios del edificio, presentando en su interior paredes soportadas por suelos flotantes. Los techos serán también falsos, conteniendo materiales absorbentes de bajas frecuencias y los conductos de servicio (luz, refrigeración, etc.) 6. Se proveerán el espacio y los recintos necesarios para soportar el resto de los servicios, como sistemas de ventilación, cañerías, etc. De forma general hay que considerar estos seis puntos para evitar  problemas posteriores. Por supuesto, el aspecto acústico no es el único, también se deberán considerar cuestiones como el coste económico (aspecto vital), circulación de personas, dotación de servicios, higiene y, sin duda, la apariencia. No es fácil conseguir el equilibrio entre todos estos puntos. Por este motivo, es necesario conocer con la mayor precisión posible los valores 7

óptimos de los parámetros de diseño así como los límites en torno a los cuales nos podemos mover sin provocar una degradación excesiva en alguno de ellos.

4.2. Planificación del Emplazamiento: La elección del emplazamiento es un compromiso entre un gran número de factores, desde la accesibilidad de los trabajadores y músicos, hasta el tipo de subsuelo. Es casi inevitable que el lugar sea ruidoso, ya que el ruido está estrechamente relacionado con la accesibilidad. En el caso de situarse en la ciudad tenemos un edificio fácilmente accesible, pero a la vez se necesitaría mucha aislación acústica para evitar que las salas sean contaminadas por el alto ruido externo asociado a una urbe moderna. Por otra parte, un lugar no dotado de vías de fácil acceso (como por ejemplo, un sector rural) posee un  bajo nivel de ruido; sin embargo, como es claro, ocasionará graves problemas  para el acceso, siendo esto un contra viéndolo principalmente desde el punto de vista comercial. Hay que tener en cuenta también que la construcción de un estudio de grabación en una zona de bajo ruido es mucho más económica que en el caso contrario, debido a que los muros pueden ser más livianos y así se  podría economizar en materiales de construcción. Un buen emplazamiento sería aquel dotado de una única carretera frontal (sin accesos laterales), ya que las salas acústicas 3 podrían construirse hacia la parte posterior del edificio y ser apantalladas por oficinas, pasillos, etc. Las fuentes de ruido internas (como el sistema de aire acondicionado, calderas, etc.) deben ser aisladas y separadas en otros bloques,  preferentemente fuera del edificio.

3

 Control y salas de músicos

8

Si todo el centro se realiza en un sólo edificio las diferentes áreas de trabajo deberán situarse en suelos y soportes distintos, con paredes que impidan el paso de ruido aéreo y la transmisión por flancos.

4.3. Planificación de los muros: El tipo de construcción a utilizar dependerá en gran medida de las condiciones acústicas (nivel de ruido) del lugar donde se vaya a situar el centro, así como de la distribución que se haga con los estudios y las zonas técnicas. En el caso de estudios contiguos resulta económico disponerlos de forma agrupada en función de su grado de sonoridad. De esta manera se minimiza el número de muros necesarios de alto grado de aislamiento. Con respecto a la transmisión de vibraciones, la única forma de evitarlas será montando los estudios de forma flotante sobre soportes elásticos. Estos  pueden ser, por ejemplo, una capa de fibra de vidrio comprimida, una lámina de goma o corcho. Las dimensiones de un estudio se fijarán en función del tipo de  programa que se vaya a desarrollar en él, además del número máximo de músicos que se pretendan albergar; esto es debido a que todos estos factores influyen directamente sobre los valores que deben tener los parámetros acústicos del recinto. Hay que prestar atención también al diseño de las puertas y ventanas acústicas para que tengan, junto a la pared donde van montados, el aislamiento mixto y la hermeticidad necesarias para cumplir con el bajo nivel de ruido requerido en estos recintos. En ningún caso deben permitir que exista un “puente acústico” entre las dos caras de una pared. Las puertas deben ser 9

 pesadas (alta densidad) y las ventanas conviene que sean dobles o triples e incluso con diferentes espesores.

4.4. Planificación de los sistemas de ventilación: Un problema común, principalmente en estudios grandes, es el de conseguir un rápido intercambio de aire con un bajo nivel de ruido. Esto es debido a que este sistema requiere el uso de ductos de gran tamaño en la zona más alta del estudio para la ventilación y en las zonas más bajas para la extracción del aire, además de rejillas difusoras especialmente diseñadas para estas aplicaciones. Si están dos estudios muy cerca, deberán evitarse las posibles comunicaciones de sonido entre ambos a través de las conducciones. En el caso de utilizar un sistema de ventilación común para varios estudios se efectuarán las conexiones al núcleo central a través de vías totalmente separadas entre sí, con el fin de evitar el problema anterior. Existen varios puntos de consideración para la correcta instalación de un sistema de ventilación desde el punto de vista acústico, los que serán abordados en el capítulo 10  de este trabajo.

10

4.5. Planificación de la acústica: La última etapa de diseño se refiere a la respuesta acústica del estudio y de las otras áreas técnicas. Una vez que se han especificado las características de tiempo de reverberación de cada estudio se debe hacer una estimación de la absorción total de las superficies interiores de los estudios. A pesar de que los valores de los coeficientes de absorción suelen estar tabulados, conviene efectuar una comprobación de la reverberación tan pronto como se complete la construcción del estudio, ya que las desviaciones de los valores reales con respecto a los estimados por los cálculos suelen ser bastante amplias. De esta manera es posible corregir todavía ciertos rasgos en el diseño de acondicionamiento acústico, que podría ser más costoso más adelante.

4.6. Diseño práctico de estudios flotantes: La estructura flotante es la técnica más utilizada para aislar de las vibraciones y ruidos de baja frecuencia los estudios de grabación e incluso en otras muchas construcciones. La idea es la de suspender el piso utilizando materiales elásticos (como goma o corcho) entre éste y el suelo estructural, incrementando de esta manera la aislación a vibraciones con respecto a si no se utilizara este diseño. Existen varios métodos de construcción de pisos flotantes. En las  figuras 4.1 a y b se muestran dos de los más comunes.

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Concreto Papel fieltro

Material resilente

Suelo estructural

 (a) Capa continua

Concreto

Papel fieltro

Madera contrachapada de ½”

Material resilente Suelo estructural

(b) Sistema de monturas aislantes  Fig.4.1 – Métodos más comunes en construcción de estudios flotantes

En el caso de la  figura 4.1a  se cubre toda la superficie estructural con el material resilente, donde generalmente es utilizada lana mineral de aproximadamente 25mm de espesor (al no estar comprimida). Sobre la lana se dispone una capa de hormigón con el peso suficiente para comprimir la lana mineral de forma que esta alcance una frecuencia de resonancia en torno a los 100 Hz, lo que proporciona suficiente protección contra las vibraciones que se

 puedan transmitir por la estructura del edificio. Entre ambas capas se suele colocar una lámina de plástico o papel fieltro para evitar que la humedad del cemento traspase la manta de lana. Entre los extremos de la losa de hormigón y las paredes es necesario agregar también un perímetro de goma (neopreno)  para, de esta forma, tener el piso totalmente aislado de la estructura. 12

En el caso de la  figura 4.1b  se utilizan monturas de neopreno sobre las cuales se monta una base de madera contrachapada de ½”. Encima de esta se coloca una capa de hormigón teniendo entre estas una lámina de plástico o  papel fieltro para, igual que en el caso anterior, absorber la humedad que  pueda contener el hormigón y así proteger la madera contrachapada. En la  figura 4.2   se puede apreciar el detalle constructivo de este método.

Concreto de 4”

Malla de refuerzo

Papel fieltro o plástico Madera contrachapada de ½” Monturas de neopreno

Perímetro de neopreno Estructura

 Fig.4.2 – Detalle de un piso flotante utilizando un sistema de monturas aislantes

13

Para tener una referencia se pueden conseguir, con las técnicas descritas anteriormente, atenuaciones de 20 dB a 100 Hz aproximadamente. En la  práctica estas atenuaciones se van degradando a un ritmo de un 10% en cada década, producto del endurecimiento de las gomas.

4.7. Elementos de acústica variable: Cuando se construye un recinto de grabación para un fin específico, como por ejemplo exclusivamente para música clásica, se puede diseñar con cierta precisión buscando los materiales de acondicionamiento acústico adecuados. Normalmente se construyen estudios multiusos, por lo tanto es necesario poder variar a voluntad las condiciones acústicas de dicho recinto en función del tipo de música o programa que se pretenda registrar para así lograr óptimos resultados. Ejemplos prácticos de la necesidad de elementos de acústica variable son cuando el ingeniero se encuentra con el problema de grabar voces ricas en armónicos; en este caso es preferible atenuar algo el rango de frecuencias altas. Otro problema puede ser cuando se necesitan grabar trompetas y trombones; estos suelen sonar muy ásperos y chillones sobre los 7 KHz, donde también resulta práctico poder atenuar este rango de frecuencias. A continuación se describen algunas alternativas comunes para el diseño de elementos de acústica variable: - Cortinas: eran una alternativa bastante popular en los años veinte durante el desarrollo de la radiodifusión para conseguir una reverberación baja, fijándolas a las paredes. Durante ese tiempo se realizaron importantes avances en acústica y se comprobó que este tratamiento no era muy equilibrado en frecuencias, atenuando fuertemente la reverberación en el rango de 14

frecuencias medias y altas, mientras que las frecuencias bajas se mantenían sin alterar. Algunas décadas después los ingenieros acústicos volvieron a utilizarlas. Ahora se preferían cortinas corredizas frente a una pared muy reflectante. El efecto que se consigue con este diseño es el de tener un bajo tiempo de reverberación cuando las cortinas están cerradas y viceversa,  pudiendo tener valores intermedios cuando las cortinas están a medio cerrar. La figura 4.3 muestra el esquema de construcción de esta alternativa.

cortina

cortina

Superficie reflectante

 Fig.4.3 – Sistema de cortinas para acústica variable

- Paneles móviles: es una alternativa muy versátil, económica y popular. Se utilizan para variar el comportamiento acústico de alguna área específica dentro del estudio en caso de que sea necesario. Son muy útiles al grabar voces, donde estos se ubican alrededor del locutor o cantante para “secar” esa zona del estudio. También es posible aislar acústicamente varias zonas dentro del

estudio

cuando

se

necesitan

grabar

varias

fuentes

sonoras

simultáneamente, debido a que estos paneles poseen generalmente una superficie blanda (absorbente) y la otra rígida (reflectante); esta última superficie hace que el panel pueda ser utilizado como pantalla acústica. La  figura 4.4   muestra el aspecto de un panel móvil típico y también un panel

utilizado en “Estudios del Sur”, en Santiago de Chile.

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a)

b) Superficie rígida reflectante (parte posterior)

Material absorbente con género por encima

Pies

 Fig.4.4 – Paneles móviles. a) típico; b) panel utilizado en Estudios del Sur (éste posee un visor acústico para permitir la comunicación visual)

- Elementos Rotatorios : son módulos fijos que se montan en las paredes del estudio. Rotándolos se consiguen distintas condiciones acústicas. Hay varios tipos de elementos rotatorios que se han ideado, como por ejemplo el de la  figura 4.5a . Acá se muestra un corte de un panel que posee varias unidades

que tienen una cara plana absorbente y otra cilíndrica reflectante. Con este  panel se puede aumentar la absorción de la sala exponiendo la parte absorbente y se puede aumentar la reverberación y difusión de la sala con la  parte cilíndrica reflectante, además de poder combinar una serie de ambas superficies. Otra forma, similar a la anterior, es el de paneles planos giratorios, que se abren para aumentar la absorción de la sala y viceversa. Esta forma es más económica que la anterior por su facilidad de construcción. Un corte de este tipo de panel se muestra en la  figura 4.5b.

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La  figura 4.5c  muestra las curvas de tiempo de reverberación versus frecuencia de un pequeño estudio de video (623 m 3) utilizando el panel de la  figura 4.5b   en las dos situaciones extremas, totalmente abierto y totalmente

cerrado.

 Frente de onda Superficie absorbente

Eje de giro

a)

Frente de onda

 b)

Superficie reflectante

Superficie absorbente

Superficie reflectante

c)

        ]       g       e       s         [

  n    ó    i   c   a   r   e    b   r   e   v   e    R   e    d   o   p   m   e    i    T

PANELES CERRADOS

PANELES ABIERTOS

Frecuencia central en banda de octava [Hz]

 Fig.4.5 – Sistemas de elementos rotatorios para acústica variable. a) elementos rotatorios; b) paneles giratorios; c) curvas de tiempo de reverberación de un estudio de 623m 3 utilizando paneles giratorios

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Paneles en persiana: son también un tipo de panel con elementos giratorios. En este caso se tiene un panel construido con un fondo de material absorbente, una cámara de aire y placas de algún material rígido (como tablas de madera) abatibles, instalados en forma de persiana veneciana. Se puede construir un sistema en que las placas estén enlazadas por un sistema de apertura/cierre, como un simple par de cordones o una palanca. La  figura 4.6  muestra el corte de un panel de este tipo. Superficie rígida Eje de rotación Material absorbente

Pared

 Fig.4.6  – Sistema de paneles en persiana para acústica variable.

La figura 4.7 muestra un ejemplo del uso de paneles en persiana para acústica variable en un estudio de grabación. La fotografía corresponde a la sala de músicos del estudio “A” de la productora audiovisual Sonus S.A., ubicada en Santiago de Chile.

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 Fig.4.7  – Sistema de paneles en persiana en el estudio “A” de Sonus S.A. (Santiago de Chile)

4.8. Absortores de baja frecuencia: Las salas pequeñas están generalmente sujetas a problemas de reverberación de baja frecuencia que resultan desde las resonancias modales de la misma sala. Debido a la larga longitud de onda de los sonidos de baja frecuencia un absortor poroso requeriría de mucho espacio para que pueda absorberlos. Existen dos sistemas de absorción de baja frecuencia muy  populares en estudios de grabación, que se describen a continuación.

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4.8.1.- Trampa para bajos: Corresponde a una cavidad con una profundidad de 1/4 de la longitud de onda de la frecuencia de diseño a la cual se desea máxima absorción. En la  figura 4.8a se muestra un corte horizontal de este tipo de absortor.

a)

Fibra de vidrio

b) Velocidad de partícula

Presión

 Fig.4.8 – Trampa para bajos. a) Corte horizontal; b) Curvas de presión y velocidad de partícula en la cavidad 

Como se puede observar en la  figura 4.8b , la presión sonora en el fondo de la cavidad es máxima a la frecuencia de diseño de 1/4 de longitud de onda. En ese mismo punto la velocidad de partícula es nula. En la boca se produce el estado inverso: la presión es nula y la velocidad de partícula es máxima, lo que resulta en dos fenómenos interesantes. Primero, la presencia de algún material absorbente en la boca (como fibra de vidrio de alta densidad) ofrece gran fricción debido a la rápida vibración de las partículas de aire resultando la máxima absorción en esa frecuencia. Segundo, la presión nula en la boca constituye un vacío que tiende a absorber energía de las áreas circundantes.

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Como era de esperarse el efecto de trampa para bajos ocurre también  para los múltiplos impares de λ/4. Para absorber frecuencias muy bajas se requiere de grandes profundidades de la cavidad. Por ejemplo, 1/4 de la longitud de onda de 40 Hz es 2.15 m. Se pueden utilizar espacios desocupados contiguos al estudio para convertirlos en trampas para bajos. En la  figura 4.9 se muestra una esquina de la sala de músicos de Sonus S.A. donde se utilizan trampas para bajos cubiertas de un género acústicamente transparente. En la  figura 4.7   precedente también hay otra, entre los dos módulos de paneles

absorbentes en persiana

 Fig.4.9 – Trampas para bajos utilizadas en Sonus S.A.

4.8.2.- Absortor diafragmático: También es conocido como absortor de membrana . Consiste simplemente en una membrana robusta sobre un bastidor que la separa de la  pared, creando una cavidad de aire. Cada absortor de membrana tiene una 21

frecuencia fundamental de oscilación determinada por el peso y flexibilidad del material de la membrana y la distancia de la cavidad de aire. Cuando un frente de onda cerca de esta frecuencia incide sobre el absortor, la membrana se pone en movimiento. Este movimiento pone a su vez al aire de la cavidad también en movimiento. La resistencia ofrecida por el aire de la cavidad, combinada con el amortiguamiento de la misma membrana ayuda a disipar y absorber la energía del frente de onda incidente. El rango de frecuencias efectivo de absorción puede incrementarse recubriendo el interior de la cavidad con algún absortor poroso (como fibra de vidrio). Esto tiende a “aplanar” su curva de absorción. Para diseñar un absortor de membrana se debe utilizar la siguiente expresión:

d  =

358220 2

 f 0 ⋅ ρ s

 [cm]

(4.1)

donde:

d

= profundidad de la cavidad de aire [cm]

f 0

= frecuencia de resonancia [Hz]

s

= densidad superficial del panel [Kg/m2] Un ejemplo práctico de diseño es un panel de cholguán de 3.2 mm. de

espesor, cuya densidad superficial es de 3.2 Kg/m 2. Se pretende tener máxima absorción a los 100 Hz. Por P or lo tanto la profundidad de la cavidad es:

358220 d= = 10.53 [cm] 100 2 ⋅ 3.2

22

En la  figura 4.9a  se muestra el corte vertical de un absortor de membrana y en la  figura 4.9b  se muestra una curva de absorción típica con y sin material absorbente en la cavidad. a)

b) α

Sin absortor

Material absorbente Con absortor

Panel resonador

F [Hz] d

 Fig.4.9 – Absortor diafragmático. a) Corte vertical; b) Curvas de absorción con y sin absortor en la cavidad 

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5.- CARACTERÍSTICAS ACÚSTICAS GENERALES DE LOS

CONTROLES El ingeniero de grabación en la sala de control es responsable de evaluar los sonidos provenientes desde los monitores. Él debe juzgar la calidad del sonido, lo que envuelve irregularidades en respuesta de frecuencia, cambios de nivel, distorsión, etc. Por esto el ingeniero necesita un ambiente que sea absolutamente neutral. El enlace acústico entre los monitores y los oídos del ingeniero no debe agregar ningún cambio perceptual. Cuando una persona escucha en una habitación corriente el trabajo realizado en una sala de control, dicha habitación agrega una textura propia especial al programa reproducido, de acuerdo a sus propiedades acústicas. Entonces, es necesario que la sala de control cumpla con los requerimientos que se mencionaban, para que no exista otra textura más superpuesta a la de una sala corriente. Además es preciso normalizar estas condiciones acústicas en el diseño de toda sala de control,  para que un ingeniero pueda realizar labores en cualquiera de ellas y sentir un ambiente acústico familiar de trabajo. Para realizar una correcta evaluación del sonido que está siendo registrado (en el caso de una grabación) es necesario que existan tres cosas: 1. Transductores (altavoces de monitorización) fieles y efectivos. 2. Un equipamiento electrónico (consola de mezcla, procesadores, etc.) de calidad. 3. Un ambiente acústico que no coloree el sonido.

24

Cualquier fallo en estos elementos repercutirá sin duda en el material escuchado por el técnico y, por lo tanto, en las decisiones que éste tome acerca de la grabación sonora, llegando a producir una degradación de la calidad del material grabado. En un control de gran volumen, el sonido directo alcanza al ingeniero, y las reflexiones de las paredes y cielo le llegan considerablemente retrasadas debido a la distancia existente entre éste y dichas superficies. Si en cambio el control es pequeño, las reflexiones alcanzan al técnico muy próximas con relación al sonido directo. Esta diferencia entre los tiempos de separación del sonido directo y las primeras reflexiones es muy importante desde el punto de vista del mecanismo de la audición y su capacidad de integrar sonidos. Cuando el sonido directo y las reflexiones llegan con una separación de hasta 60 ms. el oído humano los fusiona como un único sonido. Si el sonido reflejado llega sobre los 60 ms. después del sonido directo y en forma aislada se percibe como un eco, mientras que si existen muchas reflexiones esto se escucha como una reverberación. El fenómeno anterior es conocido como efecto Haas,

también llamado efecto de precedencia . Es deducible de lo

mencionado anteriormente que es importante la colocación en forma simétrica de los altavoces de monitorización desde el eje de visualización del ingeniero, debido a que, si no es así, es probable que hayan problemas de localización en la imagen estéreo de la señal monitoreada.

25

5.1. Sistema de monitoreo [3]: El sistema de monitoreo que se utilice puede incidir considerablemente en el sonido percibido por el ingeniero. Actualmente existen dos métodos de monitoreo, el de campo cercano y el de campo lejano. 5.1.1.- Monitoreo de campo cercano: El sistema de campo cercano consiste en ubicar los altavoces separados  por aproximadamente 1 m. a la altura de los oídos y cerca de la posición de escucha formando ángulos de 60º con la línea que los une (triángulo equilátero) . Esto permite que el operador escuche principalmente el sonido directo de los altavoces minimizando la interacción de la sala. Las ventajas de este sistema son que es bastante práctico y fácil de implementar y, en manos de un buen sonidista, entrega una muy buena respuesta del sistema. La  principal desventaja es que el espacio estéreo es muy pequeño y basta con que el sonidista mueva su cabeza para que esta imagen sea significativamente modificada. 5.1.2.- Monitoreo de campo lejano: El sistema de campo lejano consiste en ubicar los altavoces en las  paredes de la sala de control. Esto implica empotrar y aislar mecánicamente los altavoces de la estructura de la pared, de otra forma esta podría actuar como un radiador de baja frecuencia. Las ventajas de este sistema son que agranda el espacio estéreo de la sala de control, permitiendo que más personas tengan una buena percepción de la imagen estéreo. Sin embargo, al agrandar 26

el campo sonoro éste se ve mucho más influenciado por la sala, lo que requiere de un tratamiento acústico del recinto más delicado. Sus desventajas son: es un sistema que requiere de mayor potencia, mayores altavoces, más espacio físico y los altavoces deben ser mecánicamente aislados de la estructura de la sala, lo que puede llegar a ser bastante más caro.

5.2. Niveles de ruido: Es importante que el entorno de la sala de control sea silencioso. Para sistemas monofónicos la situación no es tan crítica, pero para sistemas estéreo el ruido de fondo constituye un elemento distractor bastante distorsionante. Un nivel de ruido de NR-15 es aceptable para la sala de control de un estudio de grabación digital.

5.3. Diseño general de salas de control: Para un buen diseño de salas de control es necesario tener en cuenta varios fenómenos físicos que ocurren en el interior de una sala cerrada. Primero, se debe considerar la respuesta en frecuencia de la sala, representada  por sus modos normales de vibración. Se sabe que salas de geometría rectangular con paredes paralelas tienden a realzar ciertos modos normales que tienen relación con las dimensiones de la sala, produciendo una respuesta indeseada. Para evitar este problema es preferible diseñar salas con geometría irregular con características especiales que utilizan las reflexiones para generar un campo difuso y un campo sólo de sonido directo. Si bien el efecto 27

Haas consta de la fusión del sonido directo con el retardado y por lo tanto un incremento en la sonoridad, se produce un efecto destructivo con respecto a la característica del sonido percibido. El fenómeno que se produce es conocido como filtro peineta , que consiste en la cancelación periódica de frecuencias en la curva de respuesta de la sala, debido a la superposición de un sonido con una versión retardada del mismo. La figura 5.1 muestra una curva típica de este efecto.  Nivel relativo [dB]

f [Hz]  Fig.5.1 – Curva típica del efecto “filtro peineta”

En una sala de control existen varias posibilidades de reflexiones tempranas (antes de 60 ms) de las distintas paredes de la sala. La combinación del sonido directo con estas reflexiones, con sus respectivos retrasos y las consecuentes combinaciones de las mismas reflexiones entre sí, producen superposiciones constructivas y destructivas significativas sobre la precisión en la percepción de la imagen estéreo y la respuesta de la sala. Para solucionar el problema de las reflexiones problemáticas es posible colocar material absorbente en las áreas donde inciden, siempre y cuando se mantenga un tiempo de reverberación adecuado en la sala. Otra forma de mejorar la 28

respuesta de la sala es generando una zona libre de reflexiones tempranas (RFZ4) mediante el uso de monitores de campo lejano y una inclinación las  paredes para dirigir las reflexiones hacia otro lado de la sala, lo que permite además mantener fácilmente el tiempo de reverberación en un valor aceptable. El cielo es otra potencial fuente de reflexiones tempranas y, en muchas ocasiones, no basta con atenuarlas con material absorbente. Si en el diseño de la sala de control no se toma en cuenta este factor se puede terminar con una sala de mala calidad y difícil de arreglar. Los casos antes descritos contemplan el uso de sistemas de monitoreo de campo lejano. Cuando se utiliza un sistema de campo cercano las interacciones de la sala se minimizan, pero aún es conveniente mantener ciertos parámetros de la sala dentro de rangos tolerables.

5.4. Diseño de un control LEDE: Consiste en una sala de control con la mitad posterior de la sala sea muy reflectante y la mitad delantera muy absorbente, con el fin de solucionar las anomalías en respuesta, causadas por la consola de mezcla al recibir muchas  primeras reflexiones y muy pocas reflexiones de orden superior. La necesidad de condiciones semireverberantes y la reducción de anomalías en la parte delantera de la sala (superficies reflectantes alrededor de los monitores, la mesa de control, etc.), junto a la audición de reflexiones retardadas desde la parte posterior, dan al ingeniero la sensación de que los monitores son la única fuente de sonido.

4

 RFZ = Reflections Free Zone

29

Mediante

equipos

sofisticados

basados

en

medidas

por

microprocesador, como lo es un analizador TEF 5 de la empresa Crown International, se puede medir el patrón de energía reflejada en la posición del operador, que describe el intervalo temporal inicial (ITI) 6  del sonido reflejado. En el control, este intervalo se consigue mediante la supresión de las reflexiones iniciales procedentes de las superficies más próximas, favoreciendo las que llegan después de los 15 ms. de la señal directa,  procedentes de las superficies posteriores del local. En las características de la audición de un registro musical, el cerebro  juzga la forma y el tamaño del espacio en que se grabó dicha música. El ITI le  permite a un auditor determinar este espacio, lo que se puede considerar como un efecto beneficioso. En un estudio de grabación (sala de músicos) este intervalo debe ser corto, ya que las reflexiones procedentes de superficies  próximas son recogidas por el micrófono que está también próximo ( figura 5.2). Es importante que el ingeniero en el control escuche el ITI del estudio,

en el sonido procedente de los monitores. En las salas de control tradicionales esto no es posible, ya que el ITI del estudio está enmascarado por el del control, por lo que es necesario que el espacio en la sala de control sea más largo que en el estudio y así el ITI en el estudio sea menor que el del control y el técnico pueda escuchar el del estudio.

5

TEF = Time-Energy-Frequency (gráfico 3D de tiempo v/s energía v/s frecuencia)  Es el lapso que existe entre la llegada del sonido directo y la primera reflexión

6

30

Reflejado

Reflejado Directo Directo

CONTROL

ESTUDIO

 Fig.5.2 – Rayos de sonido directo y reflejado, en el control y estudio

El sonido directo recibido por el ingeniero le indica que los monitores son la fuente de sonido. El sonido que viaja hacia la parte posterior del recinto se refleja y vuelve hacia la fuente, tendiendo a disiparse por la absorción de la  pared frontal. Uno de los requerimientos de un control LEDE es que la mitad  posterior de la sala sea difusa. Para esto se recomienda utilizar difusores de residuos cuadráticos (QRD) o de raíz primitiva (PRD), debido a sus excelentes cualidades de difusión. Algunos rayos se reflejan muchas veces, tendiendo a  prolongar el tiempo que tarda la energía reflejada en alcanzar al ingeniero de audio. El sonido difuso llega bastante después. Debido a esto las reflexiones de la sala de control no enmascaran las que provienen del estudio procedentes del suelo, paredes, etc., junto con el sonido directo. El sonido difuso que llega del fondo del control no suena como eco,  porque se recibe dentro de la zona de fusión de Haas. En esta se integra el sonido directo con el reflejado y el sonido directo es aparentemente más fuerte. El ingeniero tiene entonces la impresión de estar en un recinto mayor. La representación de la energía con el tiempo es muy útil para definir una sala de control LEDE (ver  figura 5.3). 31

Intervalo fuente-micrófono Sonido directo   a    í   g   r   e   n   e   e    d    d   a    d    i   s   n   e    D

1ª reflexión significativa ITI

2ª reflexión significativa 3ª reflexión significativa Sonido difuso

0

t1

t2

t3 t4

tiempo

 Fig.5.3 – Densidad de energía v/s tiempo en una sala de control LEDE

El tiempo que va desde 0 a t 1 es el necesario para que el sonido viaje desde el altavoz al ingeniero. Las reflexiones procedentes de la parte delantera de la sala que llegan al ingeniero entre t 1 y t 2 ven reducido su nivel en la sala LEDE por las áreas de recubrimiento absorbente. En t 2 llega al ingeniero la  primera reflexión significativa de la parte posterior, seguida de una segunda en t3 y una tercera en t 4. Después de t4 se tiene la caída del campo sonoro difuso reverberante de la sala. Se han realizado muchos estudios sobre el comportamiento de este tipo de salas de control. Davis [4] afirma toda la teoría expuesta anteriormente en su  paper del año 1980 sobre los efectos psicoacústicos en las salas de control LEDE. Wrightson

[5]

  expone que para crear un ambiente de monitoreo más

 preciso es necesario eliminar las reflexiones de alta amplitud y retener sólo difusión del tipo de Schroeder. El uso de este tipo de difusión puede resultar en campos sonoros excepcionalmente homogéneos y fue recomendado en el  paper original sobre salas LEDE mencionado anteriormente

[4]

. Se comprobó

experimentalmente que las reflexiones de alta amplitud encontradas en 32

algunas salas de control no permiten una precisa percepción de la imagen sonora. Esta imagen puede crecer hasta en 3.8 veces sin las reflexiones de alta amplitud y es más significativo para un tipo de señal hablada que para una señal musical.

33

PROYECTO DE UN ESTUDIO DE GRABACIÓN PARA LA UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE 6.- EMPLAZAMIENTO El lugar donde se proyecta construir el nuevo estudio de grabación del Instituto de Acústica de la Universidad Austral de Chile se encuentra ubicado en el Campus Miraflores de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería, específicamente en el sector de Ciencias Básicas ( figura 6.1). El lugar está rodeado por oficinas y laboratorios pertenecientes a varios Institutos de la Facultad, además de un edificio que alberga salas de clases. hacia General Lagos

LEYENDA MAPA

1

1 – Estudio de grabación (en proyecto)

3

2 – Instituto de Acústica 4

3 – Laboratorio de Acústica

2

4 – Salas de clases

hacia Bueras

 Fig.6.1. – Mapa del emplazamiento del estudio de grabación

34

7.- GEOMETRÍA Los aspectos geométricos del recinto, como volumen, forma y dimensiones se han escogido teniendo en cuenta diversas consideraciones de distinta naturaleza; principalmente condiciones acústicas, de utilización y económicas.

7.1.- Sala de control: 7.1.1.- Volumen del control:  No existen leyes físicas que nos impongan un determinado volumen  para una sala de control, pero se sabe que un gran porcentaje de estas varía entre 30 y 150 m 3. En nuestro caso se ha tenido especial cuidado en diseñar un espacio amplio donde puedan trabajar varias personas en forma simultanea, sobre todo considerando que cada vez es mayor el número de músicos (guitarristas, tecladistas, etc.) que, para evitar el monitoreo por audífonos, desean grabar escuchando desde el control. De esta forma se ha llegado a un volumen total de 102 m3. 7.1.2.- Forma y dimensiones del control: Se ha optado por utilizar una forma trapezoidal, simétrica con respecto al eje del ingeniero, ancha en la parte delantera y más angosta en la posterior, como se muestra en la  figura 7.1.

35

a) 5º

 b)  b) 7.2º

 Fig.7.1. – Formas y dimensiones interiores de la sala de control. a) corte vertical; b) planta

36

Esta forma, ampliamente difundida, permite evitar que se produzcan ondas estacionarias y contribuye a asegurar una buena distribución de los  primeros 25 modos normales de vibración, los cuales se encuentran bajo los 133 Hz y por ende ayudará a conseguir una curva característica más plana. Por la misma razón se ha inclinado el techo en aproximadamente 5º, obteniéndose la menor altura en la pared del visor acústico. También se ha tomado en cuenta el gráfico de Bolt, el cual nos permite encontrar las dimensiones para una adecuada distribución de los modos. Si promediamos las dimensiones de nuestra sala la proporción será 1 : 1.2 : 1.5 (z : x : y). Don Davis sugiere que la cabeza del ingeniero se ubique a 2.5m del techo, de las paredes laterales y de la pared posterior, lo que permite que la diferencia de tiempo entre el sonido directo y la primera reflexión desde la  pared posterior sea aproximadamente 20ms, integrándose (por efecto Haas) el total de las reflexiones en un solo sonido. 7.1.3.- Resumen de datos del control:

Descripción Suelo Cielo Pared del visor Pared lateral A Pared lateral B Pared posterior Superficie total Volumen

Superficie [m 2] 27 27.1 22.6 18.1 18.1 20.2 133.2 102 m3

Tabla 7.1. – Datos de la sala de control

37

7.2.- Estudio y cabina de aislación: 7.2.1.- Volumen del estudio y cabina: El volumen de un estudio de grabación debe escogerse con el objetivo de crear condiciones acústicas adecuadas. En este sentido es importante que exista relación entre la sonoridad de la fuente y el tamaño del recinto. Dado que el nivel de presión sonora de la música en general depende del número de músicos el volumen del recinto dependerá del número de estos. En la tabla 7.2 se muestra el volumen recomendado para algunos recintos.

Tipo de sala Sala de concierto Sala de cine Sala de conferencia Estudio de grabación

Volumen mínimo [m 3] Volumen máximo [m3] 6.2 10.8 2.8 5.1 2.3 4.3 28.2 -

Tabla 7.2. – Volumen recomendado por persona para distintos recintos

Este estudio se ha diseñado con un volumen de 160 m 3, lo que permite albergar a pequeños grupos musicales de no más de seis músicos. También se ha considerado una cabina de aislación para secciones de vientos o percusión, la cual posee un volumen de 37.9 m 3.

38

7.2.2.- Forma y dimensiones del estudio: En la determinación de la forma y dimensiones del estudio se ha tenido especial cuidado en evitar las superficies paralelas, así como también la relación entre sus dimensiones, ya que si estas son iguales o múltiplos entre sí se produce una mala distribución de los modos normales de la sala. Dadas las formas y dimensiones del recinto se espera que los primeros 25 modos normales de vibración, los cuales se encuentran bajo los 93 Hz, estén uniformemente distribuidos y, por consiguiente, la respuesta de la sala sea más  plana. En la  figura 7.2  se puede apreciar la vista de planta del estudio y la cabina.

101º

105º

115º

64º 129

99º

107º

 Fig.7.2. – Forma y dimensiones interiores del estudio y cabina

39

7.2.3.- Resumen de datos del estudio y cabina:

Descripción Suelo Cielo Pared visor Pared lateral A Pared lateral B Pared posterior Superficie total Volumen

Superficie estudio [m 2] Superficie cabina [m 2] 48.4 12.8 48.6 12.9 28 16 17 5.1 15.2 11.8 29.7 11.9 187 70.5 160 m3 37.9 m3

Tabla 7.3. – Tabla resumen datos del estudio y cabina

7.2.4.- Planta del estudio de grabación: En el Anexo B  podemos apreciar la planta total del estudio de grabación, así como las dependencias mínimas para su adecuado funcionamiento y las dimensiones más importantes. El recinto, en su totalidad, ocupa una superficie de aproximadamente 200 m 2  distribuidos en: sala de control, estudio, cabina de aislación, mantención, oficina, bodega, comedor, hall y pasillo.

40

8.- AISLAMIENTO ACUSTICO Es evidente que en un recinto para la grabación de sonido el adecuado aislamiento sonoro es una necesidad primordial, sobre todo si consideramos el amplio rango dinámico con que se trabaja actualmente gracias al aporte de la grabación digital. En la práctica ello se traduce en evitar la transmisión sonora tanto aérea como estructural entre los diversos espacios. Es decir, debemos evitar que los ruidos externos penetren en el estudio y en el control o, por el contrario y dependiendo del emplazamiento del recinto, se debe evitar  producir molestias a los vecinos dados los altos niveles de presión sonora con que en algunas ocasiones se trabaja. Así también se debe evitar la transmisión sonora entre el estudio y el control.

8.1.- Niveles de ruido de fondo del lugar de emplazamiento: Las mediciones se efectuaron un día lunes entre las 16:00 hrs. Y las 19:00 hrs. En condiciones normales de tráfico de alumnos. Los niveles medidos se muestran en la tabla 8.1, datos con los que se obtiene un nivel de

51 dB. Frecuencia [Hz]

125

250

500

1000 2000 4000 L total

Nivel de presión sonora [dB]

44

45

45.5

41.5

42.2

33.5

51

Tabla 8.1. – NPS de ruido ambiente zona de emplazamiento

41

8.2.- Determinación de la aislación requerida: Debido al bajo ruido de fondo, a las salas de clases, oficinas y laboratorios que rodean el lugar se estima que la aislación del recinto debe ser exigente, ya que en él se generarán niveles de hasta 100 dB para el caso de música Rock, por cuanto el criterio debe ser no alterar las condiciones actuales de ruido de fondo del sector. 8.2.1.- Aislación a fuentes de ruido externas: Considerando que este recinto se utilizará para la grabación tanto de la  palabra como música y que además se proyecta instalar un sistema de grabación digital se han definido los máximos niveles de ruido admisibles, tanto en el estudio como en el control, en base al criterio NR-15, cuyos valores equivalentes en dB se muestran en la tabla 8.2.

Frecuencia [Hz]

125

250

500

NPS Indice NR-15 [dB]

35.7

25.9

19.4

1000 2000 4000 L total 15

11.7

9.3

36.3

Tabla 8.2. – NPS en bandas de octava correspondiente al índice NR-15

A partir de los datos anteriores podemos determinar la aislación que se requiere para alcanzar los bajos niveles de ruido deseados en el estudio.

42

Frecuencia [Hz] TL requerido [dB]

125

250

500 1000 2000 4000

8.3

19.1

26.1 26.5

30.5 24.2

Tabla 8.3. – Aislación requerida en bandas de octava para el interior del estudio

Y en banda ancha:

Aislación = 51 – 36.3 = 14.7 dB

Considerando un factor de seguridad de 5 dB tenemos que la aislación necesaria es de 19.7 dB. Según estos cálculos la aislación requerida no es exigente, puesto que una puerta de madera de 75 mm con 35 Kg/m2 de densidad superficial presenta un aislamiento a ruido aéreo de 33.3 dB. Sin embargo, como se ha expresado, debemos tratar de no alterar en lo posible los niveles de ruido ambiente en el sector. 8.2.2.- Aislación hacia el exterior: Para cumplir con el objetivo mencionado tomaremos el criterio NR-45 como los máximos niveles admisibles producto de la transmisión desde el interior del estudio hacia los pasillos de circulación exteriores. Para efectuarse los cálculos necesarios tomaremos como referencia los niveles por banda de octava de la curva de espectro musical MS-95 y, análogamente al proceso anterior, podremos determinar la aislación requerida en este caso (ver tabla 8.4).

43

Frecuencia [Hz]

125

250

500

1000 2000 4000 L total

NPS curva MS-95 [dB]

83

89

89

88

86

83

95

NPS curva NR-45 [dB]

61.1

53.6

48.6

45

42.2

40

62.2

Aislación requerida [dB]

21.9

35.4

40.4

43

43.8

43

Tabla 8.4. – Aislación requerida en bandas de octava para el exterior

Y en banda ancha:

Aislación = 95 – 62.2 =  32.8 dB

 Nuevamente, tomando un factor de seguridad de 5 dB obtenemos que la aislación necesaria debe estar comprendida entre 32.8 y 37.8 dB. Luego, esta última es la aislación requerida para los muros que dan al exterior del estudio, debido a que es más exigente que la de la tabla 8.3 . 8.2.3.- Aislación entre el control y el estudio: Recordemos que se han definido los niveles de ruido en el control conforme al índice  NR-15, por lo tanto se debe procurar que la transmisión desde el estudio no supere el máximo nivel definido por esta curva, esto es 35.7 dB. Resolviendo este problema también se habrá resuelto la situación

inversa, ya que los niveles en el control son más bajos que los que normalmente habrían en el estudio y debieran estar definidos por la curva  MS-85.

44

Frecuencia [Hz]

125

250

500

1000 2000 4000 L total

NPS curva MS-95 [dB]

83

89

89

88

86

83

95

NPS curva NR-15 [dB]

35.7

25.9

19.4

15

11.7

9.3

36.3

Aislación requerida [dB]

47.3

63.1

69.6

73

74.3

73.7

Tabla 8.5. – Aislación requerida en bandas de octava para el control

Y en banda ancha:

Aislación = 95 – 36.3 =  59.3 dB

8.3.- Determinación del sistema de construcción de las superficies límites: De acuerdo a la literatura citada

[6]

 existen varios sistemas constructivos

que permiten obtener la aislación a ruido aéreo requerida, la cual se estimó según los cálculos de la sección 8.2.2. Sin embargo se han descartado algunos de ellos debido al costo económico (Hormigón 0292PVC) y otros por estar compuestos por materiales poco utilizados en nuestra región.

45

8.3.1.- Aislación de los muros: Se cree que la aislación requerida la podría proporcionar una variación al sistema 0284PVC7 . Se propone utilizar una pared de ladrillos y hormigón armado con una cavidad de aire entre ellos y un espesor total de 43 cm. Se  puede comprobar que una estructura de este tipo permitiría, bajo las condiciones aquí dadas, obtener un nivel de 40 dB,en el exterior, lo que está  por debajo de los 62.2 dB  de máximo nivel permitido en el exterior (ver tabla 8.6 ). El cálculo de  pérdidas de transmisión (TL) se ha efectuado inicialmente mediante el uso de la teoría expuesta en el  Anexo A ; sin embargo en algunos casos (como el del sistema que aparece en la tabla 8.6 ) no es  posible modelar fácilmente el comportamiento acústico de aislación de un muro, debido a que las frecuencias críticas de cada pared son muy bajas (del orden de 100 Hz), lo que limita el análisis sólo hasta la menor de dichas frecuencias. Es por lo anterior que se recurrió a la ayuda de un software capaz de recibir los datos físicos y constructivos de los materiales que componen el muro (densidad, módulo de Young, factor de pérdida, etc.) y graficar su curva de TL correspondiente. El software utilizado se llama INSUL   v4.8  de la empresa neozelandesa  Marshall Day Acoustics   (www.marshallday.com), obtenido por su proveedor en América,  Navcon Engineering Consultants (www.navcon.com). Este software también entrega los resultados tabulados en  bandas de octava, 1/3 de octava y el STC correspondiente. Como se mencionaba anteriormente, la aislación acústica en frecuencia expuesta en la tabla 8.6   fue modelada con el software; los otros sistemas constructivos fueron modelados por tablas según la referencia [6] . 7

 PVC = Paramento Vertical Compuesto (muros, paredes, etc.)

46

Frecuencia [Hz]

125

250

500

NPS curva MS-95 [dB]

83

89

89

88

86

83

Aislamiento muro [dB]

47

52

60

68

77

85

NPS [dB]

36

37

29

20

9

-2

40

44.6

45.6

45.6

41.5

42.2

33.5

51.3

NPS en los pasillos8 [dB]

1000 2000 4000 L total 95

Tabla 8.6. – NPS en los pasillos utilizando el sistema de construcción  propuesto para los muros exteriores

8.3.2.- Aislación del techo: Para cumplir con los requerimientos de aislación se debe utilizar en esta superficie una losa de hormigón armado de 10 cm  de espesor, con una densidad superficial de 260.6 Kg/m2, similar a 0374PHC9 , sistema que, como se muestra en la tabla 8.7 , es suficiente para lograr el objetivo.

8

 Incluye ruido de fondo  PHC = Paramento Horizontal Compuesto (Pisos, cielos, etc.)

9

47

Frecuencia [Hz]

125

250

500

NPS curva MS-95 [dB]

83

89

89

88

86

83

95

Aislamiento 0374PHC [dB]

37

36

45

52

60

67

-

NPS [dB]

46

53

44

36

26

16

54.3

48.1

53.6

47.8

42.6

42.2

33.6

55.9

NPS en los pasillos10 [dB]

1000 2000 4000 L total

Tabla 8.7. – NPS en pasillos exteriores utilizando el sistema 0374PHC

8.4.- Aislación entre Control y Estudio: La aislación entre estos recintos dependerá fundamentalmente del visor acústico que sea diseñado, puesto que si bien un muro de bloques de hormigón, como el sistema 0110PVC posee una adecuada pérdida de transmisión (ver tabla 8.8) es muy difícil obtener idénticos resultados añadiendo una ventana, la cual posee una aislación considerablemente menor.

10

 Incluye ruido de fondo

48

Frecuencia [Hz]

125

250

500

1000 2000 4000 L total

NPS curva MS-95 [dB]

83

89

89

88

86

83

95

Aislamiento 0110PVC [dB]

63

72

74

85

91

93

-

NPS en el Control [dB]

20

17

15

3

0

0

22.7

Tabla 8.8. – NPS en el Control utilizando el sistema 0110PVC

8.4.1.- Cálculo del aislamiento mixto de la pared Estudio-Control: Considerando una pared doble de 50 cm  de espesor de densidad superficial 650 Kg/m2, compuesta por bloques de hormigón, ladrillo, lana de vidrio, una cavidad de 12 cm, similar al descrito por 0110PVC y un visor de doble vidrio con espesores de 6 mm  y 9 mm , similar al descrito por 0032V no se logra la aislación necesaria (ver tabla 8.9). Sin embargo, se debe tomar en cuenta que en la sala de control se debe trabajar con niveles de presión sonora de 85 dB(A)  aproximadamente y por consiguiente el efecto de transmisión sonora desde el estudio debiera de tener un efecto mínimo. En todo caso, el sistema de vidrios que se pretende utilizar es superior en rendimiento que el sistema recién aludido (similar al 0032V), debido a que se incorpora además un tercer vidrio (de 15mm). Según estudios que se han hecho, existe una mejora en la pérdida de transmisión principalmente bajo la región de resonancias del sistema masa-aire-masa  y en la vecindad del “dip de coincidencia”.

49

Para calcular el aislamiento mixto en una partición compuesta debemos utilizar la siguiente ecuación: ⎛   ⎞ ⎜ ⎟ S  ⎟ TL = 10 ⋅ log⎜ n T  ⎜ ⎟  [dB] ⎜ ∑ S i ⋅ τ i ⎟ ⎝  i =1  ⎠

(8.1)

donde:

TL ST Si n i

= Pérdida de transmisión de la partición compuesta [dB] = superficie total de la partición compuesta [m2] = superficie de la i-ésima partición [m2] = número de particiones (adimensional) = coeficiente de transmisión de la i-ésima partición = 10

⎛ TL  ⎞ − ⎜⎜ i ⎟⎟ ⎝  10  ⎠

(8.2)

(adimensional)

Con esto es posible obtener los resultados que muestra la siguiente tabla.

125

250

500

TL sistema 0110PVC [dB]

63

72

74

85

91

93

-

TL sistema 0032V [dB]

36

45

58

59

55

66

-

TL compuesto [dB]

45.3

54.3

66.6

68.3

64.3

75.3

-

NPS curva MS-95 [dB]

83

89

89

88

86

83

95

NPS en el Control [dB]

37.7

19.7

21.7

7.7

39.7

Frecuencia [Hz]

34.7 22.4

1000 2000 4000 L total

Tabla 8.9. – Aislamiento mixto entre Estudio y Control

50

Para los cálculos de la tabla anterior se utilizaron los siguientes datos: • Superficie total de la pared • Superficie de hormigón • Superficie del visor acústico

: 22.68 m2 : 20.04 m2 : 2.64 m2

8.5.- Diseño de Muros: 8.5.1.- Muros exteriores: En consideración a los cálculos efectuados, el perímetro tanto del estudio como de la sala de control se construirá básicamente con paredes dobles de albañilería de hormigón y ladrillo reforzada, utilizando para ello en el exterior ladrillo rejilla super flaco   (24x17.5x7 cm) y en el interior hormigón armado de 11.5 cm. de espesor, con una cavidad de aire de 10 cm. La cara exterior del muro será recubierta con una capa de estuco con aditivo hidrófugo Sika 1 de 2 cm. (ver  figura 8.1). 17.5 cm

11.5 cm

Cámara de aire

Estuco con hidrófugo (2 cm)

 EXTERIOR

INTERIOR Estuco Afinado (2 cm) Ladrillo Rejilla Super Flaco

Hormigón  Armado

10 cm 43 cm

 Fig.8.1. – Corte vertical de los muros exteriores

51

8.5.2.- Muro Estudio-Control (Estudio-Cabina): Este muro estará constituido por un visor acústico y por una pared de hormigón de 20 cm. de espesor junto a otra de ladrillo rejilla super flaco , con una separación de 12.5 cm., agregando entre ellas una capa de lana de vidrio de 2.5 cm. (ver figura 8.2). 20 cm

17.5 cm

Estuco Afinado (2 cm)

Estuco Afinado (2 cm)

Cámara de aire

CONTROL

 ESTUDIO

CABINA Ladrillo Rejilla Super Flaco Hormigón  Armado Lana de Vidrio (2.5 cm) 10 cm 54 cm

 Fig.8.2. – Corte vertical del muro Estudio-Control (Estudio-Cabina)

8.5.3.- Diseño del Visor Acústico: El visor acústico tendrá unas dimensiones de 2.4m. x 1.1m. para la sala de control y de 2m. x 1m. para la cabina de aislación. Ambos estarán constituidos por 3 vidrios de distinto espesor, lo cual minimiza el efecto de coincidencia en las frecuencias de resonancias. Con el fin de disminuir el efecto de las ondas estacionarias perpendiculares a la superficie de los vidrios, 52

estos deberán ser montados no paralelos entre sí. Los ángulos de inclinación escogidos deberán evitar los reflejos indeseados tanto de luz como de sonido. Se utilizarán vidrios de 15, 6 y 10 mm., respectivamente, montados en forma aislada sobre marcos independientes con una separación media entre ellos de 12 y 23 cm. El vidrio de 6 mm. será de cristal corriente y los de 15 y 10 mm. serán de cristal laminado. Este último tipo de cristal posee una lámina adhesiva incolora (similar a la de los parabrisas de automóviles) que actúa como capa viscoelástica, lo que hace que tenga un factor de pérdida mayor que los cristales corrientes y por lo tanto una mayor eficiencia de la aislación en y sobre la frecuencia crítica de cada uno de ellos. El espacio de los marcos entre los vidrios se rellenará con lana mineral sobre la cual se instalará una  placa metálica perforada, evitando así que exista un campo reverberante en las cavidades formadas por los vidrios, lo que aumenta la aislación sonora media en 6 o 7 dB [6] (ver figura 8.3).

Lana mineral Placa metálica perforada

6mm

CONTROL

 ESTUDIO

15mm

10mm

CABINA Juntura de neopreno

Pared de Hormigón Armado

Marco de madera

Pared de Ladrillo

 Fig.8.3. – Corte vertical de uno de los visores acústicos

53

8.6.- Diseño de Puertas: El acceso tanto al control como al estudio se ha diseñado en forma idéntica, el cual consiste en un sistema de doble puerta. La puerta exterior se compone de dos planchas de acero de 2 mm. separadas por una distancia de 2 cm. y soportadas por un bastidor rígido del mismo material. Al lado exterior de esta puerta se montará una plancha de terciado decorativo de coigüe de 3.5 mm. Por el lado interior se montará un  bastidor de pino (de escuadría 1x2) relleno de fibra de vidrio de 25 mm., que será cubierto por una tela de osnaburgo (material acústicamente transparente). La puerta interior se compone de dos planchas de acero, una de 4 mm. y otra de 3 mm. separadas y soportadas de la misma manera que la puerta exterior. En ambas caras de esta puerta se montará también planchas de terciado decorativo de coigüe de 3.5 mm. La fibra de vidrio permite tener absorción en la cavidad para evitar que ahí exista un campo reverberante, lo que iría en desmedro de la aislación acústica del sistema de puertas. Las dimensiones de las puertas son de 2x1 m. El aislamiento acústico que tiene este sistema corresponde a un STC 11 54 se muestra en la siguiente tabla 12:

Frecuencia [Hz] TL Sistema de Puertas [dB]

125

250

500 1000 2000 4000

50

54

58

61

52

56

Tabla 8.10. – Aislamiento acústico del sistema de puertas dobles

11

 STC = Sound Transmisión Class (curvas de caracterización del aislamiento acústico a ruido aéreo)  Datos modelados utilizando el software mencionado en el apartado 8.3.1

12

54

A continuación se muestra el detalle constructivo de este sistema de puertas:

Tela de osnaburgo

3 mm

Fibra de vidrio

Planchas de acero

Terciado de coigüe (3.5 mm)

4 mm

 EXTERIOR

INTERIOR

Planchas de acero (2 mm. c/u)

Terciado de coigüe (3.5 mm)

31 cm.

Lana mineral Bastidor de pino

Lana mineral

Bastidor de acero

Bastidor de acero 2 cm

2 cm

2 cm

39 cm

 Fig.8.4. – Detalle constructivo del sistema de puertas dobles

Los cierres de las puertas se han diseñado de tal forma de obtener una adecuada hermeticidad y con el fin de que el aislamiento total sea la suma de los aislamientos individuales de cada puerta. Para esto se colocarán tiras de elastómeros en todos los perímetros de los marcos de las puertas dobles, lo que permite que no queden fugas de aire al estar estas cerradas. La  figura 8.5 muestra un corte horizontal de una puerta para verlo en más detalle.

55

 INTERIOR Pared de hormigón

Elastómeros

Pared de ladrillo

 EXTERIOR

 Fig.8.5. – Corte horizontal del sistema de puertas dobles

8.7.- Diseño del techo: De acuerdo a los cálculos realizados el techo consiste en una losa de hormigón armado de 10 cm. de espesor, con una densidad superficial de 260 Kg/m 2, similar al sistema 0374PHC. Para romper con el paralelismo entre

el suelo y el techo, éste se deberá construir con una inclinación de aproximadamente 5º.

56

8.8.- Diseño del piso flotante: El estudio, la cabina y la sala de control serán aislados del suelo estructural utilizando la técnica de piso flotante, la cual permite reducir considerablemente la transmisión de ruidos de baja frecuencia y vibraciones. Para ello se colocará sobre el radier una lámina impermeable de plástico, luego una capa de fibra de vidrio aprisionada de 5 cm., otra lámina de plástico, y finalmente una sobrelosa de hormigón armado con malla Acma C139 de 5 cm., con densidad superficial 100 Kg/m2 (ver figura 8.6 ).

CONTROL

 ESTUDIO

CABINA

 Fig.8.6a. – Corte vertical del suelo Plástico

Losa de hormigón armado

 Alfombra

5 cm

Fibra de vidrio

5 cm

10 cm

Radier

 Fig.8.6b. – Detalle del suelo flotante

57

Según la literatura citada

[7]

  al aplicar la losa flotante sobre fibra de

vidrio aprisionada se produce un incremento aproximado del índice IIC 13 desde 25 a 71, comprobando así la eficiencia de este sistema de aislación. Al aplicar una alfombra sobre la losa se consigue un incremento adicional de aislación a vibraciones, teniendo así un sistema mucho más eficiente.

9.- ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO 9.1.- Sala de control: La filosofía de diseño de una sala de control LEDE es simple, pero  psicoacústicamente compleja. Recordando lo expuesto en el capítulo 5, lo que se busca con una sala de control de este tipo es permitir que el ingeniero escuche las primeras reflexiones del estudio (a través de los monitores) antes que cualquier reflexión de la sala de control. Ello se traduce en la práctica en evitar cualquier reflexión temprana que ocurra en la mitad frontal del control  para luego integrar como un solo sonido el total de reflexiones de la mitad  posterior de la sala. Las características básicas que una sala LEDE debe cumplir son: • Proveer una zona libre de reflexiones tempranas alrededor de la

consola, lo que se consigue dándole a la sala una geometría que permita reflejar el sonido que incide en las paredes laterales y el cielo hacia la  parte posterior de ella, o procurando que las superficies de dichas

13

 IIC = Impact Insulation Class (descriptor de aislación ante vibraciones de impacto)

58

 paredes y cielo que orientan el sonido reflejado proveniente de los monitores tengan suficiente absorción. • Proveer un campo semireverberante y difuso en la mitad posterior de la

sala de control. Davis recomienda un tiempo de reverberación promedio de 0.47 seg. para una sala de 115 m 3  y la utilización de difusores de residuos cuadráticos (QRD) o de raíz primitiva (PRD) montados entre 2.1 y 4.5 m. de la consola. • Posicionar al ingeniero entre 2.5 a 3 m. desde los monitores de campo

lejano y a 2.5 m. desde las paredes laterales y cielo. 9.1.1.- Tiempo de reverberación del Control: De acuerdo a los requerimientos antes mencionados se muestra en la tabla 9.1  el tiempo de reverberación (T) apropiado en bandas de octava para la

sala de control. Estos valores se estimaron considerando el tiempo de reverberación que Davis recomienda para una sala con un volumen de 115 m 3. La absorción requerida se obtiene utilizando la siguiente expresión:

 A = 0.161 ⋅

V  T 

[m2]

(9.1)

donde:

A

= absorción [m2]

V

= volumen de la sala [m3]

T

= tiempo de reverberación de la sala [s]

59

125 125

250 250

500 500 1000 1000 2000 2000 4000 4000

T [s]

0.53

0.50

0.45

0.45

0.40

0.38

Absorción [m2]

31.3

33.2

36.9

36.9

41.5

43.6

Frecuencia [Hz]

Tabla 9.1. – Tiempo de reverberación y absorción óptimas para el control

La tabla 9.2   muestra la absorción y el tiempo de reverberación de la sala sin acondicionamiento acústico. Se puede observar un alto tiempo de reverberación, por lo cual será necesario determinar los materiales y la cantidad de estos que puedan aportar la absorción necesaria. Frecuencia [Hz] Material Area [m2] Techo (hormigón) Suelo (hormigón) Pared Visor (ladrillo) Otras Paredes (hormigón) Visor Acústico Personas

125

250

 A

500 A

1000 A

2000

A

4000

A

A

27.1

0.01 0.27 0.01 0.27 0.02 0.54 0.02 0.54 0.02 0.54 0.03 0.81

27

0.01 0.27 0.01 0.27 0.02 0.54 0.02 0.54 0.02 0.54 0.03 0.81

20

0.02 0.4 0.02 0.4 0.03 0.6 0.04 0.8 0.05

1

0.05

1

56.4

0.01 0.6 0.01 0.6 0.02 1.2 0.02 1.2 0.02 1.2 0.03 1.8

2.64

0.04 0.11 0.04 0.1

4

0.03 0.08 0.03 0.08 0.02 0.05 0.02 0.05

0.36 1.44 0.43 1.72 0.44 1.76 0.47 1.88 0.49 1.96 0.49 1.96

Absorción Total [m 2]

3.1

3.4

4.7

5

5.3

6.4

Tiempo de reverberación [s]

5.3

4.8

3.5

3.3

3.1

2.6

Tabla 9.2. – Tiempo de reverberación sin tratamiento para el control

60

Para calcular las absorciones individuales de la tabla anterior se utilizó la siguiente fórmula, cuyo resultado será de utilidad para calcular el coeficiente de absorción media de la sala (por banda de frecuencia) y así poder evaluar estos valores en la ecuación (9.3)  del apartado 9.1.3  posterior:

 A = S ⋅ α  [m2]

(9.2)

donde:

A

= absorción sonora [m2]

S

= superficie [m2] = coeficiente de absorción sonora (adimensional)

9.1.2.- Materiales para controlar la absorción del Control: En la tabla 9.1   se establecieron los tiempos de reverberación en las distintas bandas, además de la absorción total necesaria. Con estos datos se  buscaron materiales que permitan bajar el tiempo de reverberación de la sala de control, de tal forma que se propone utilizar para el suelo una alfombra de goma y parquet; para el cielo lana mineral de 15 cm. de espesor y alternar hormigón pintado con un fieltro ligero de 1.2 cm. de espesor; para las paredes lana mineral y arpillera sobre madera, además de pintar aquellas superficies que no sean recubiertas. Los coeficientes de absorción de estos materiales y la absorción obtenida se muestra en la tabla 9.3

61

Frecuencia [Hz] Material Pared/  Area [m2] Arpillera Pared sobre madera A,B,D 11.1 Pared Lana mineral A,B,D e=15mm y cielo 40.75 Alfombra Suelo e=5mm 14.25 Parquet Suelo 12.82 Pared Hormigón B,C,D  pintado y cielo 45.3 Fieltro ligero Cielo e=1.2 cm. 6.41 Visor Pared acústico A 2.64 Personas 4 Absorción Total [m 2]

125

250

500

 A

A

0.30 3.33 0.27

3

1000 A

0.27

3

A

2000

4000

A

A

0.26 2.89 0.15 1.67 0.15 1.67

0.47 19.2 0.53 21.6 0.6 24.5 0.62 25.3 0.58 23.6 0.56 22.8 0.04 0.57 0.04 0.57 0.08 1.14 0.12 1.71 0.03 0.43 0 .1 .1

1.4

0.04 0.51 0.04 0.51 0.07 0.89 0.06 0.76 0.06 0.76 00..07 0.89 0.01 0.45 0.01 0.45 0.01 0.45 0.02 0.9 0.02 0.9 0.02 0.9 0.02 0.13 0.04 0.25 0.10 0.64 0.21 1.35 0.57 3.65 0.92 5.9 0.04 0.11 0.04 0.1

0.03 0.08 0.03 0.08 0.02 0.05 0.02 0.05

0.36 1.44 0.43 1.72 0.44 1.76 0.47 1.88 0.49 1.96 0.49 1.96

25.74

28.20

32.46

34.78

32.54

35.60

Tabla 9.3. – Absorción de materiales para el acondicionamiento del control

9.1.3.- Determinación del tiempo de reverberación final: Utilizando los materiales y elementos de la tabla 9.3   se puede conseguir el objetivo propuesto, el cual es por un lado bajar el tiempo de reverberación a un valor aproximado de 0.45 seg. y por otro proporcionar absorción a la mitad delantera de la sala. Para estimar el tiempo de

62

reverberación se utilizará la ecuación de  Eyring, debido a que es adecuada  para salas relativamente secas, como este caso. Esta ecuación es la siguiente:

T  = −0.161 ⋅

V 

⎛   A ⎞ S ⋅ ln⎜1 − ⎟ ⎝  S  ⎠

El resultado de  A/S  es conocido también como “coeficiente de absorción media” (α  ) de la sala (por banda de frecuencia)

donde:

T

= tiempo de reverberación [s]

V

= volumen de la sala [m3]

S

= superficie total de la sala [m2]

A

= absorción total de la sala [m2]

(9.3)

[s]

Recordando los siguientes datos:

S = 133.2 [m2] ;

V = 102 [m3] ;

A = absorciones de la tabla 7.3

En la tabla 9.4 se muestran los resultados de los cálculos efectuados y en la tabla 9.5   se puede observar que la desviación del tiempo de reverberación con la frecuencia está dentro de un margen de error de ±10%.

Frecuencia [Hz]

125

250

500 1000 2000 4000

Absorción [m2]

25.74

28.20

32.46

34.78

32.54

35.60

Tiempo de reverberación [s]

0.57

0.52

0.44

0.41

0.44

0.40

Tabla 9.4. – Tiempo de reverberación final para el control

63

125

250

500 1000 2000 4000

Tiempo de reverberación óptimo[s]

0.53

0.50

0.45

0.45

0.40

0.38

Tiempo de reverberación final [s]

0.57

0.52

0.44

0.41

0.44

0.40

Diferencia (final-optimo)

0.04

0.02

-0.01

-0.04

0.04

0.02

Error [%]

7.5

4

2.2

8.9

10

5.2

Frecuencia [Hz]

Tabla 9.5. – Comparación del tiempo de reverberación ideal con el final

9.1.4.- Distribución de los materiales en la sala de control: Los materiales serán dispuestos en la sala según se muestra en la  figura 9.1 y serán colocados sobre las distintas superficies límites, excepto la

lana mineral de 15 mm. de espesor, la cual se montará en un embarrotado de  pino de 2x2 cubierto por una superficie acústicamente transparente, como una tela de osnaburgo. Como se puede observar en el diagrama, la mitad posterior del cielo será ocupada en partes iguales por fieltro de 1.2 cm. de espesor y hormigón pintado, materiales que se deberán distribuir en forma de tablero de ajedrez.

64

Pared A

1m

Pared D

Pared B

Suelo Pared C Puerta Lana mineral (con listones de madera)

Hormigón Pintado  Arpillera sobre madera Parquet  Alfombra Fieltro

Cielo

 Fig.9.1. – Diagrama de distribución de los materiales acústicos en la sala de control

65

9.1.5.- Sistema de montaje para la lana mineral: En todas aquellas superficies tratadas con lana mineral se deberá montar una estructura que permita sostener este material. Este sistema estará compuesto básicamente de un embarrotado horizontal de pino de 2x2, con una separación de 60 cm. entre cada barra y 15 cm. desde la pared ( figura 9.2a), formando un espacio que se rellenará con la lana mineral. Este embarrotado será cubierto por tela de osnaburgo, sobre la cual se dispondrán verticalmente listones de madera enchapada de 15 mm. de espesor, 2 cm. de ancho y separadas 6 cm. entre sí ( figura 9.2b ). Dicha separación (en comparación con el ancho) es suficientemente amplia como para que el sistema no se comporte como resonador ranurado y los listones sirvan solamente como un medio de soporte.

Listones

Osnaburgo Embarrotado (detrás de la tela)

2 cm

6 cm

 Fig.9.2a. – Detalle montaje de la lana mineral (vista vertical)

66

Embarrotado

Listón

Osnaburgo

2 cm 4 cm

1.5 cm 2 cm

Lana mineral 15 cm

Tablón de 15x4 cm. Pared

 Fig.9.2b. – Detalle montaje de la lana mineral (corte horizontal)

Sobre el visor acústico esta estructura se separará de la pared de tal forma que cubra las superficies laterales de los monitores de campo lejano. La forma que adoptará la estructura y la disposición de la lana mineral se muestra en la  figura 9.3. Esta figura muestra además la posición y ángulos de inclinación

con que se deberán instalar los monitores, lo que permitirá situar al ingeniero a 2.5 m. aproximadamente de ellos. Nótese que la separación entre monitores es de 3.1 m. Las dimensiones utilizadas para estos cálculos corresponden a un sistema de monitores de estudio  Mackie HR-824, con dimensiones de 400 x 267 x 254 mm.

67

Listones sobre osnaburgo Fieltro Lana mineral Monitor campo lejano

38 4m

3.6 m

Hormigón pintado

 Arpillera sobre madera

0.9 m

Lana mineral

2.38 m

2.38 m 4.75 m

 Alfombra

6.3 m

2.4 m

Parquet

5.1 m

3.1 m

Monitor campo cercano

Monitor campo le ano

Lana mineral

Listones sobre osnaburgo

 Fig.9.3. – Cortes vertical y horizontal del control

68

9.1.6.- Diseño de difusores QRD [1] [8] [22]: Para lograr la difusión necesaria en la sala de control se ha diseñado una retícula difusora unidireccional en base a una secuencia de residuos cuadráticos. La frecuencia mínima de diseño es  f min=880 Hz y la máxima es  f max=8119 Hz   con  M=2  (número de períodos). El material y espesor de los

divisores que se utilizará en la construcción es tablero MDF (trupán) de 3.5 mm. Con estos datos de partida encontramos el ancho de las ranuras según la siguiente ecuación: W  =

c

2 ⋅  f max

− T  [m]

(9.4)

donde:

c

= velocidad del sonido (344 m/s a 20ºC)

W

= ancho de las ranuras [m]

T

= espesor de los divisores (3.5 mm. = 0.0035 m)

f max = máxima frecuencia hasta donde ocurre la difusión (8119 Hz) Evaluando estos datos en la ecuación 9.4  se tiene que el ancho de cada ranura será de 20 mm. La cantidad de ranuras por período corresponde al número primo P inmediatamente superior 14 al resultado de la siguiente ecuación: Q = 2 M  ⋅

 f max

(9.5)

 f min

14

 En caso de que Q sea primo, entonces P=Q. P debe ser un número primo distinto de 1.

69

La ecuación 9.5 da como resultado Q=36.9, por lo tanto P=37 . La ecuación 9.6 entrega un valor que corresponde a un factor de proporción de la

 profundidad que debe tener cada ranura del difusor. Esta ecuación expone que S n es el resto de la división de n2 por P.

(9.6)

S n = n2 mod P

donde:

Sn

= factor de proporción de profundidad (adimensional)

n

= 0, 1, 2, ..., P-1 (adimensional) Finalmente, la secuencia de profundidades para la retícula difusora se

 puede determinar utilizando la siguiente ecuación:

d n =

S n ⋅ c

2 P ⋅  f min

(9.7)

[m]

donde:

dn

= profundidad de la n-ésima ranura del difusor [m] En la tabla 9.6 se muestran los valores que toma d n  con los datos

anteriores, correspondiendo a las profundidad de cada ranura para un período

70

n

Sn

dn [mm]

Aproximación [mm]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

0 1 4 9 16 25 36 12 27 7 26 10 33 21 11 3 34 30 28 28 30 34 3 11 21 33 10 26 7 27 12 36 25 16 9 4 1

0,00 5,28 21,13 47,54 84,52 132,06 190,17 63,39 142,63 36,98 137,35 52,83 174,32 110,93 58,11 15,85 179,61 158,48 147,91 147,91 158,48 179,61 15,85 58,11 110,93 174,32 52,83 137,35 36,98 142,63 63,39 190,17 132,06 84,52 47,54 21,13 5,28

0 5 21 48 85 132 190 63 143 37 137 53 174 111 58 16 180 158 148 148 158 180 16 58 111 174 53 137 37 143 63 190 132 85 48 21 5

Tabla 9.6. – Profundidades de un período para el difusor QRD

71

Gráficamente, el módulo difusor diseñado tendría el siguiente aspecto:

250 mm

873 mm

 Fig.9.4. – Corte horizontal de un difusor QRD diseñado

9.1.7.- Construcción y montaje de los difusores QRD: Se puede ver en la tabla 9.6 que la profundidad máxima que se necesita es de 190 mm. Por lo tanto, se deberán construir varios módulos con las características que a continuación se detallan. Recordando el espesor de los divisores es de 3.5 mm. y el ancho de cada ranura es de 20 mm. se pueden calcular las dimensiones especificadas en la  figura 9.4:

(3.5mm x 38) + (20mm x 37) = 873 mm. La profundidad de 250 mm. se dio para tener suficiente espacio en la cavidad posterior del difusor como para forrar las superficies con fibra de vidrio y así absorber las ondas estacionarias y resonancias que puedan existir.

72

Por una consideración estética y de montaje se ha establecido que el largo de cada ranura sea de 873 mm. (igual que el ancho) para tener una sección frontal cuadrada. De esta forma se podrán montar varios módulos unos sobre otros, algunos en forma horizontal y otros en forma vertical para tener una difusión hemisférica. Finalmente, cada módulo tendrá las siguientes dimensiones: • Alto

: 87.3 cm.

• Ancho

: 87.3 cm.

• Profundidad

: 25 cm.

Se deberán montar sobre la pared posterior del control cuatro módulos difusores en posición horizontal y cuatro en posición vertical, ocupando un área total de 6.1 m 2. En cada pared lateral se deberán montar 2 módulos en forma vertical, ocupando un área de 1.52 m 2. Analizando la ecuación (9.4)  se puede apreciar que si el espesor de los divisores fuera menor, aumentaría el ancho de banda de efectividad del difusor, debido a que la f max  de trabajo del difusor es inversamente  proporcional al espesor de los divisores y al ancho de las ranuras. Para detalles sobre técnicas de carpintería en la construcción de difusores QRD se recomienda recurrir a la referencia [8] . En la  figura 9.5  se muestra un detalle constructivo en perspectiva del difusor QRD diseñado. Además el difusor tendrá tapas en sus partes superior e inferior que cubran todo el ancho y profundidad; es decir, las tapas serán de geometría rectangular, de 87.3cm x 25cm = 0.218 m 2.

73

Tablero MDF 3.5 mm.

Fibra de vidrio

20 mm

 Fig.9.5. – Corte en perspectiva del difusor QRD diseñado

9.2.- Acondicionamiento acústico del Estudio: Para el tratamiento acústico del estudio se van a tomar en consideración los siguientes objetivos: • Obtener un bajo tiempo de reverberación. Esto es porque el estudio se

utilizará para la grabación tanto de la palabra como de música de diversos estilos. • Lograr una adecuada difusión del campo sonoro, ya que éste es un

factor importante en la calidad de un recinto de este tipo.

74

9.2.1.- Tiempo de reverberación del Estudio: De acuerdo a la literatura citada

[1]

, para un estudio con un volumen

aproximado de 160 m 3  el tiempo óptimo promedio de reverberación es de 0.30 s. De tal forma que se puede plantear como objetivo la consecución de valores mostrados en la tabla 9.7 .

125

250

500 1000 2000 4000

T [s]

0.39

0.36

0.34

0.30

0.28

0.24

Absorción [m2]

66.1

71.6

75.8

85.9

92

107.3

Frecuencia [Hz]

Tabla 9.7. – Tiempo de reverberación y absorción óptimas para el estudio

La tabla 9.8   muestra la absorción y el tiempo de reverberación del estudio sin tratamiento acústico. Se puede observar el elevado tiempo de reverberación en baja frecuencia.

75

Frecuencia [Hz] Material Area [m2] Cielo (hormigón) Suelo (hormigón) Pared Visor (hormigón) Otras Paredes (hormigón) Visores Acústicos

125

250

 A

500 A

1000 A

2000

A

4000

A

A

48.6

0.01 0.49 0.01 0.49 0.02 0.97 0.02 0.97 0.02 0.97 0.03 1.46

48.4

0.01 0.48 0.01 0.48 0.02 0.97 0.02 0.97 0.02 0.97 0.03 1.45

25.3

0.01 0.25 0.01 0.25 0.02 0.51 0.02 0.51 0.02 0.51 0.03 0.76

57.9

0.01 0.58 0.01 0.58 0.02 1.16 0.02 1.16 0.02 1.16 0.03 1.74

4.64

0.01 0.05 0.01 0.05 0.02 0.09 0.02 0.09 0.02 0.09 0.03 0.14

Absorción Total [m2]

1.12

1.12

2.23

2.23

2.23

3.35

Tiempo de reverberación [s]

23

23

11.6

11.6

11.6

7.7

Tabla 9.8. – Tiempo de reverberación sin tratamiento para el estudio

9.2.2.- Materiales para controlar la absorción del Estudio: Con los datos de las tablas 9.7  y 9.8 su buscaron materiales adecuados que permitan bajar el tiempo de reverberación del estudio, de tal forma que se  propone utilizar un cielo acústico (cielo americano), alfombra de pelo cortado  para el suelo y distribuir aproximadamente en un 50% de la superficie total de las paredes un sistema de paneles de acústica variable, compuesto de tablero MDF de 30 mm. de espesor rellenos de fibra de vidrio de 50 mm. sostenida  por tela de osnaburgo. Las superficies restantes de las paredes quedarán sin tratamiento. En la tabla 9.9  se muestran los coeficientes de absorción de estos materiales y la absorción obtenida considerando 4 personas en el estudio más la superficie ocupada por los visores acústicos. 76

Frecuencia [Hz] Material Pared/  Area [m2] Cielo americano Alfombra e=8mm Hormigón  pintado Madera de 30 mm. Visores acústicos Personas

Cielo 48.6 Suelo 48.4 Paredes 35.3 Paredes 47.9 Pared 4.64 4

Absorción Total [m2]

125

250

 A

0.37

18

500 A

0.35

17

1000 A

2000

A

4000

A

A

0.46 22.4 0.64 31.1 0.78 37.9 0.72

35

0.2 9.68 0.25 12.1 0.35 16.9 0.4 19.4 0.5 24.2 0.75 36.3 0.01 0.35 0.01 0.35 0.01 0.35 0.02 0.71 0.02 0.71 0.02 0.71 0.61 29.2 0.65 31.1 0.24 11.5 0.12 5.75 0.1 4.79 0.06 2.87 0.04 0.19 0.04 0.19 0.03 0.14 0.03 0.14 0.02 0.09 0.02 0.09 0.36 1.44 0.43 1.72 0.44 1.76 0.47 1.88 0.49 1.96 0.49 1.96 58.86

62.46

53.05

58.98

69.65

76.93

Tabla 9.9. – Absorción de materiales para el acondicionamiento del estudio

Los paneles de acústica variable permiten un incremento en la absorción en frecuencias medias y altas al estar abiertos. Es posible conseguir absorciones desde los valores que se muestran en la tabla 9.9 (todos los  paneles cerrados) hasta los de la tabla 9.10  (todos los paneles abiertos). 125

250

500

1000

2000

4000

Absorción adicional [m2]

-5.2

-0.45

12.21

16.95

16.5

16.04

Absorción Total [m 2]

53.66

62.01

65.38

75.81

86.15

92.97

Frecuencia [Hz]

Tabla 9.10. – Absorción total con los paneles de acústica variable abiertos en el estudio

77

9.2.3.- Determinación del tiempo de reverberación final: Para estimar el tiempo de reverberación se utilizará la ecuación de Eyring (ecuación 9.3 ), recordando los siguientes datos del estudio:

S = 187 [m2] ;

V = 160 [m3] ;

A = absorciones de las tablas 9.9 y 9.10

En la tabla 9.11  se muestran los resultados de los cálculos de tiempo de reverberación efectuados. Se puede observar que con una correcta combinación de paneles abiertos y cerrados es posible conseguir los T óptimos, y además está la posibilidad de ajustarlos.

125

250

500 1000 2000 4000

Absorción paneles cerrados [m2]

58.86

62.46

53.05

58.98

69.65

76.93

Absorción paneles abiertos [m2]

53.66

62.01

65.38

75.81

86.15

92.97

T paneles cerrados [s]

0.36

0.34

0.41

0.36

0.30

0.26

T paneles abiertos [s]

0.41

0.34

0.32

0.26

0.22

0.20

T óptimo [s]

0.39

0.36

0.34

0.30

0.28

0.24

Frecuencia [Hz]

Tabla 9.11. – Tiempos de reverberación y absorciones extremas para el estudio. Comparación con T óptimo

78

9.2.4.- Distribución de los materiales en el Estudio: Los materiales serán dispuestos en la sala según se muestra en el diagrama de la  figura 9.6 . Hay que notar que la pared que separa al estudio del control será cubierta totalmente por un panel resonador, con una cavidad de 8 cm. de profundidad. En cada una de las paredes restantes del estudio se deberán distribuir uniformemente los paneles, de tal forma que estos ocupen un área aproximada al 40% de la superficie total de las paredes. El área total del cielo será tratado con cielo americano. Visor acústico

Pared visor control

Panel resonador de madera

Panel de acústica variable

 Alfombra de pelo cortado

0.65 m

2 Suelo

Pared B Puerta

Pared  A

“ 1” = panel de 2m x 1.5m Pared de hormigón pintado

2 3 2

“ 2” = panel de 2m x 1m “ 3” = panel de 0.8m x 2m

Paredes Posteriores  Fig.9.6. – Diagrama de distribución de materiales en el estudio

79

9.2.5.- Sistema de paneles de acústica variable: Se deberán construir los siguientes paneles de acústica variable: • 5 de 2m x 1.5m (Nº 1) • 3 de 2m x 1m (Nº 2) • 1 de 0.8m x 2m (Nº 3)

Estos paneles se deberán distribuir como se muestra en la  figura 9.6 . Básicamente el panel consta de un bastidor de tablero MDF de 45 mm. y  puertas de tablero MDF de 30 mm. de espesor y cada una de 25 cm. de ancho abatibles con quincallería adecuada. En el interior estarán rellenos de fibra de vidrio de 50 mm. de espesor sostenida por algún género acústicamente transparente, separada por una cavidad de aire de 2 cm. desde las puertas. El espesor total de un módulo será de 10 cm. En la  figura 9.7   se muestran los detalles de construcción, así como las dimensiones de cada módulo.

0.8 m

2m 10 cm 2m

Tablero MDF de 45 mm. Tablero MDF de 30 mm. 10 cm 1.5 m 1 m (para los Nº “2”)

 Fig.9.7. – Paneles de acústica variable diseñados (vista exterior)

80

Fibra de vidrio Tablero MDF de 30 mm Género Manilla

3 cm

2 cm

5 cm

 Fig.9.8. – Panel de acústica variable (corte vertical)

En la  figura 9.8   se puede observar el corte vertical de un panel de acústica variable. Nótese que no es necesaria una tapa posterior si es que estos quedan fijos a la pared; es decir, la fibra de vidrio puede estar en contacto directo con el muro.

81

9.3.- Acondicionamiento acústico de la cabina de aislación: 9.3.1.- Tiempo de reverberación de la Cabina: De acuerdo al volumen de la cabina ( 37.9 m3) su valor óptimo medio de tiempo de reverberación, según la literatura citada

[1]

, es de 0.27 s. En la tabla

9.12 se muestra el tiempo de reverberación ideal en bandas de octava. En la tabla 9.13   se muestra el tiempo de reverberación de la cabina sin

acondicionamiento.

125

250

500 1000 2000 4000

T [s]

0.3

0.26

0.24 0.20

0.18 0.18

Absorción [m2]

20.3

23.5

25.4

33.9

Frecuencia [Hz]

30.5

33.9

Tabla 9.12. – Tiempo de reverberación y absorción óptimas para la cabina

82

Frecuencia [Hz] Material Area [m2] Cielo (hormigón) Suelo (hormigón) Pared Visor (ladrillo) Otras paredes (hormigón) Visor Acústico

125

250

 A

500 A

1000 A

2000

A

4000

A

A

12.9

0.01 0.13 0.01 0.13 0.02 0.26 0.02 0.26 0.02 0.26 0.03 0.39

12.8

0.01 0.13 0.01 0.13 0.02 0.26 0.02 0.26 0.02 0.26 0.03 0.38

14

0.02 0.3 0.02 0.3 0.03 0.42 0.04 0.56 0.05 0.7 0.05 0.7

28.8

0.01 0.29 0.01 0.29 0.02 0.58 0.02 0.58 0.02 0.58 0.03 0.86

2

0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.04 0.02 0.04 0.02 0.04 0.03 0.06

Absorción Total [m 2]

0.87

0.87

1.56

1.70

1.84

2.39

Tiempo de reverberación [s]

7

7

3.9

3.5

3.3

2.5

Tabla 9.13. – Tiempo de reverberación sin tratamiento para la cabina

9.3.2.- Materiales para controlar la absorción de la Cabina: En base a los cálculos anteriores se propone utilizar para el cielo y el  piso los mismos materiales que se usaron para el estudio. Además se deberán disponer ocho paneles de acústica variable, idénticos a los utilizados en el estudio, distribuidos como se indica en la  figura 9.9 . Finalmente, una superficie aproximada de 10 m 2  deberá ser tratada con lana mineral comprimida de 30 mm. con una cubierta de metal perforado al 20% (10  perforaciones de 1.5 mm. de diámetro por cada cm 2). Para montar la lana mineral es necesario dejar una cavidad con profundidad de 3 cm. en la pared  para que la placa de metal quede al nivel de esta.. La tabla 9.14  muestra la absorción obtenida con estos materiales.

83

125

Frecuencia [Hz] Material Pared/  Area [m2]

250

 A

500 A

A

Cielo Cielo 0.37 4.77 0.35 4.51 0.46 americano 12.9 Alfombra Suelo 0.2 2.56 0.25 3.2 0.35 e=8mm 12.8 Hormigón Paredes 0.01 0.09 0.01 0.09 0.01  pintado 8.88 Pared Visor Pared 0.02 0.12 0.02 0.12 0.03 (ladrillo) 5.79 Madera de Paredes 0.61 9.76 0.65 10.4 0.24 30 mm. 16 Lana Paredes 0.09 1.02 0.25 2.83 0.48 mineral 11.3 Visor Pared 0.04 0.08 0.04 0.08 0.03 acústico 2 Personas 1 0.36 0.36 0.43 0.43 0.44 Absorción Total [m2]

18.76

21.66

1000

2000

A

4000

A

A

5.93 0.64 8.26 0.78 10.1 0.72 9.29 4.48 0.4 5.12 0.5

6.4 0.75 9.6

0.09 0.02 0.18 0.02 0.18 0.02 0.18 0.17 0.04 0.23 0.05 0.29 0.05 0.29 3.84 0.12 1.92 0.1

1.6 0.06 0.96

5.42 0.66 7.46 0.57 6.44 0.47 5.31 0.06 0.03 0.06 0.02 0.04 0.02 0.04 0.44 0.47 0.47 0.49 0.49 0.49 0.49

20.43

23.7

25.54

26.16

Tabla 9.14. – Absorción de materiales para el acondicionamiento (cabina)

Pared viso r

2

Visor acústico

Ladrillo 0.8 m

Puerta Hormigón pintado

2 Lana mineral con cubierta metálica perforada

Pared  A

Pared B Suelo

Panel de acústica variable  Alfombra de pelo cortado

Pared posterior  Fig.9.9. – Diagrama de distribución de materiales en la cabina

84

El incremento de absorción en frecuencias medias y altas que  proporcionan los paneles al estar abiertos totalmente, se muestra en la tabla 9.15.

125

250

500

1000

2000

4000

Absorción adicional [m2]

-3.68

-0.3

8.66

12

11.7

11.3

Absorción Total [m 2]

15.08

21.36

29.09

35.7

37.24

37.46

Frecuencia [Hz]

Tabla 9.15. – Absorción total con los paneles de acústica variable abiertos en la cabina

9.3.3.- Determinación del tiempo de reverberación final: Al igual que en las secciones anteriores se ha utilizado la ecuación de tiempo de reverberación de Eyring ( ecuación 9.3 ), recordando los siguientes datos de la cabina:

S = 70.5 [m2] ;

V = 37.9 [m3] ;

A = absorciones de las tablas 9.14 y 9.15 En la tabla 9.16  se muestran los resultados de los cálculos de tiempo de reverberación efectuados. Se puede observar que, al igual que en el estudio, con una correcta combinación de paneles abiertos y cerrados es posible conseguir los T óptimos, y además está la posibilidad de ajustarlos.

85

125

250

500 1000 2000 4000

Absorción paneles cerrados [m2]

18.76

21.66

20.43

23.7

25.54

26.16

Absorción paneles abiertos [m2]

15.08

21.36

29.09

35.7

37.24

37.46

T paneles cerrados [s]

0.28

0.24

0.25

0.21

0.19

0.19

T paneles abiertos [s]

0.36

0.24

0.16

0.12

0.12

0.11

T óptimo [s]

0.3

0.26

0.24 0.20

Frecuencia [Hz]

0.18 0.18

Tabla 9.16. – Tiempos de reverberación y absorciones extremas para la cabina. Comparación con T óptimo

10.- AIRE ACONDICIONADO La instalación de un sistema de aire acondicionado en un estudio de grabación se considera de necesidad, debido a que son muchas las horas en que se trabaja en forma continuada en un recinto cerrado y junto a equipamiento que irradia gran cantidad de calor, lo que haría imposible el trabajo diario en ausencia de éste. Por las especiales características acústicas de un recinto de grabación se deben tomar ciertas precauciones en su instalación.

86

En el presente trabajo no se realiza un diseño de instalación e insonorización de un sistema de esta naturaleza; sin embargo se presenta una reseña de puntos a tomar en cuenta para el tratamiento que debe dársele y así evitar posibles falencias en las condiciones acústicas que se exigen.

10.1.- Reducción de ruido en el sistema de aire acondicionado: En todo sistema de aire acondicionado deben ser atacados los ruidos tanto de origen aéreo como estructurales. Estos últimos son generados  principalmente por los motores y ventiladores. A continuación se exponen algunas recomendaciones para la adecuada instalación de un sistema de aire acondicionado en un estudio de grabación: • El ruido generado en las rejillas de salida depende fuertemente de la

velocidad del aire; por ello se aconsejan velocidades inferiores a 2.5 m/s. • Cuanto mayor sea el ventilador más silencioso será su funcionamiento.

Se debe tener presente que normalmente a mayor velocidad de giro del ventilador mayor será el ruido generado. • Para la distribución de aire en las salas se recomienda el uso de rejillas

difusoras de cinco o siete direcciones. • Deberán utilizarse conductos de hierro galvanizado de sección

rectangular recubiertos exteriormente por fibra de vidrio, que ayuda a reducir la transmisión de vibraciones a la estructura del edificio, además de proveerles de aislación térmica.

87

• En los recodos, las superficies perpendiculares al flujo de aire deberán

ser redondeadas. • Ubicar la sala de máquinas en un edificio distinto al recinto del estudio

de grabación. • Se deben utilizar empalmes de goma en los conductos, de tal forma que

no exista conexión rígida entre el ventilador, los ductos y la estructura. • Instalar una cámara Plenum a la salida del ventilador (y, en lo posible,

otro en la línea de retorno). Con este sistema

[9]

  se puede lograr una

disminución del ruido en los ductos de hasta 21 dB revistiendo el interior de la cámara con fibra de vidrio de 2” de espesor y 15 Kg/m 3 de densidad. Se puede incrementar la eficiencia de la cámara utilizando materiales de mayor coeficiente de absorción (como fibra de vidrio de mayor espesor, lo que es necesario para tratar problemas de baja frecuencia) y aumentando la razón entre el área seccional de salida al área seccional de entrada. • En caso de que dos salas compartan un mismo ducto de ventilación se

recomienda separar lo más posible las salidas de aire y, con revestimiento absorbente interior, realizar quiebres angulares en estos (con codos redondeados). • Si las aspas del ventilador producen ruido tonal (con componentes de

frecuencia claramente definibles) se puede intentar corregir el problema cambiando a otro diseño de estas. Si el problema persiste se puede utilizar un filtro silenciador resonador o un silenciador reactivo

[9-10]

.

Un silenciador resonador tiene el aspecto de la  figura 10.1b . Es  posible regular el largo  L, la sección S b del cuello, y el volumen V de la cavidad para sintonizar la frecuencia de máxima absorción a la

88

frecuencia del ruido tonal, que puede ser fácilmente determinada con la siguiente ecuación:

 f ruido =

 RPM ventilador  ⋅ N º aspasventilador 

a)

60

(10.1)

[ Hz ]

b)

 ATT [dB]

V L

S b f ruido

f [Hz]

 Fig.10.1. – Silenciador Resonador. a) Gráfico de atenuación típico. b) corte vertical de un filtro

Se puede ver en la  figura 10.1a  el comportamiento típico de un resonador. Este posee una frecuencia donde ocurre la máxima atenuación. Un silenciador reactivo trabaja sobre múltiplos de (λ  /4) ⋅   (2n-1), donde n=1,2,... Los peaks de atenuación se producen en estos puntos,  pero esta atenuación va decreciendo a medida que aumenta n. Este filtro consiste simplemente en el ensanchamiento de la sección del ducto en algún punto de éste. Su aspecto y comportamiento se pueden ver en la  figura 10.2.

89

a) b)

 ATT [dB]

S1 L=λ/4

λ

/4

λ

/2

λ

λ

3 /2 2λ

λ [m]

D S2

 Fig.10.2. – Silenciador Reactivo. a) Gráfico de atenuación típico. b) Vista exterior de un filtro

Se puede sintonizar el silenciador a alguno de los peaks de atenuación. Esto se puede hacer variando la longitud  L  del ensanchamiento. La atenuación es controlada por la longitud  L y por la razón entre las secciones S 1 y S2. • Se recomienda montar el ventilador (de frecuencia  f d  de oscilación)

sobre una base aislante de vibraciones (de frecuencia natural  f n). Si  f d = f n entonces existe condición de resonancia y se transmite máxima

energía hacia la estructura. Para que haya aislación a vibraciones  f d debe   ser mayor o igual a 2⋅  f n. Cada vez que la razón  f d / f n es doblada hay un incremento de entre 4 y 6 dB de aislación.

90

11.- CONCLUSIONES Y COMENTARIOS Al realizar este trabajo se ha podido comprobar la complejidad que  puede llegar a tomar el cuidadoso diseño de un estudio para la grabación de sonido, puesto que a la problemática de la arquitectura y la construcción se suma la no menos importante problemática de la aislación sonora y el acondicionamiento acústico de las salas. Lograr conjugar todos estos factores adecuadamente requiere de un trabajo minucioso. Para el diseño presentado se han buscado soluciones relativamente simples, de tal forma que su construcción no presente complicaciones y que los costos se ajusten a la realidad de la Universidad Austral de Chile. En definitiva, se han presentado los aspectos más importantes que se deberán tomar en cuenta para el diseño arquitectónico final del estudio de grabación. Es claro que quedan varios detalles por terminar, como por ejemplo el diseño completo del sistema de aire acondicionado que deberá ser realizado en conjunto por un proyectista de climatización y un Ingeniero Acústico; el sistema de alcantarillado y agua potable deberá ser realizado por un  proyectista de instalaciones sanitarias, teniendo cuidado de que las cañerías no generen ruido en las salas acústicas por el flujo de agua; el sistema eléctrico lo debe realizar un proyectista de instalaciones eléctricas (como un Ingeniero Eléctrico), teniendo especial cuidado en determinar la potencia eléctrica total requerida por el edificio y la instalación de fases eléctricas suficientes como  para independizar el circuito eléctrico utilizado por los equipos de audio del circuito de la red iluminación y anexos. El proyecto arquitectónico debe ser revisado por un Arquitecto calificado y un Ingeniero calculista, para asegurar la correcta conjunción de factores en la construcción de la obra gruesa y terminaciones del edificio. 91

Un detalle importante que hay que tener en cuenta en el diseño de las  paredes dobles es que su desempeño de aislamiento acústico puede mejorarse aislándolas del piso. Esto se puede lograr haciéndolas flotantes, de manera similar a los pisos flotantes que se diseñaron para todas las salas acústicas; esto es, intercalando una capa de fibra de vidrio aprisionada de 50 mm. entre estas y el radier. Con respecto a los equipos de audio seleccionados, en este trabajo se considera el traslado del estudio de grabación del Instituto de Acústica existente en esta Universidad a las nuevas dependencias que propone el  proyecto. Es por esto que en el presupuesto no se considera la adquisición de varios de los equipos que se especifican para el nuevo estudio. El diagrama de interconexión de los equipos propuesto, que se presenta en el  Anexo D, corresponde a los requerimientos típicos de funcionamiento de la cadena de audio; es decir, corresponde a la interconexión básica que existiría entre los equipos cuando no exista ningún tipo de modificación en las pacheras. En este caso se puede hablar de un diseño de pacheras normalizadas. Finalmente, se deja abierta la oferta a los alumnos de la carrera de  Ingeniería Acústica  e  Ingeniería Civil Acústica  de poder realizar como trabajo

de tesis alguno de los problemas que no han sido terminados en la presente obra, como por ejemplo el diseño del sistema de aire acondicionado aludido, y así terminar por completo todos los detalles que requiere este proyecto.

92

12.- BIBLIOGRAFÍA [1]

DAVIS, D.; DAVIS, C. “Sound System Engineering”. 2ª ed. Butterworth-Heinemann. 1997. USA..

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RECUERO, M. “Acústica de Estudios de Grabación Sonora”. Instituto Oficial de Radiotelevisión Española. 1993. España.

[3]

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[4]

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[5]

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93

[11] ARENAS, J. “Control de Ruido en Edificios”. Universidad Austral de Chile. 1997. Chile..

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[13] BERANEK, L.L. “Acústica”. 3ª ed. Ediciones Técnicas Edicient S.A.I.C. 1987. Argentina.

[14] RECUERO, M.; GIL, C. “Acústica Arquitectónica”. Artes Gráficas BENZAL, S.A. 1992. España.

[15] GUZMÁN, E. “Curso Elemental de Edificación”. Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile. 1990. Chile.

[16] EARGLE, J. “Handbook of Recording Engineering”. Van Nostrand Reinhold. 1992. USA.

[17] COOPER, J. “Building a Recording Studio”. 5ª ed. Synergy Group Inc. 1996. USA.

[18] EVEREST, F.A. “Sound Studio Construction on a Budget”. McGraw Hill Inc. 1997. USA.

[19] SHARLAND, I. “Woods Practical Guide to Noise Control”. Waterlow & Sons Ltd. 1972. Inglaterra.

[20] RECUERO, M. “Técnicas de Grabación Sonora”. Instituto Oficial de Radiotelevisión Española. 1993. España.

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94

[23] FUENTES, H.; ARENAS, J.  Desarrollo teórico de difusores de residuos cuadráticos utilizando analogía de arreglo lineal de fuentes .

Memorias Ingeacus. 1994. Chile.

[24] CÁRDENAS, J. “Diseño de un Estudio de Grabación con Sala de Control LEDE”. Asignaturas Aislamiento Acústico y Acondicionamiento Acústico. Programa de Doctorado en Ingeniería Acústica, UPM. Enero de 1999. Chile.

95

ANEXO A ESTIMACIÓN DE LA PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN A RUIDO AÉREO DE UNA PARTICIÓN

Se puede definir como aislamiento acústico a ruido aéreo de una  partición a la pérdida de energía que experimentan las ondas acústicas al atravesarla (ver figura A.1). Local Emisor

Local Receptor 

Local Emisor 

80 dB

80 dB

L1

L1 L2

Local Receptor 

45 dB

51 dB

L2

35 dB

1⋅X cm

29 dB

2⋅X cm

 Fig.A.1. – Aislamiento acústico de dos particiones distintas

Una partícula de aire infinitamente próxima a la superficie de una  partición se verá forzada a desplazarse al llegar una onda sonora. Esta energía que llega hace vibrar a la superficie sólida y comprime el aire próximo a ella, en la dirección opuesta a dicha partición. Es decir, una parte de la energía incidente sobre la partición se refleja, mientras que otra se transmite. La parte de la energía transmitida hace que se desplacen las partículas del sólido. Mientras la perturbación se propaga hay una parte de esa energía que es absorbida por el sólido, por efecto de las fuerzas intermoleculares. En su propagación por el interior del sólido, la perturbación alcanza la superficie de éste, opuesta a la que recibe la onda inicialmente y, mediante un  proceso análogo, se radia nuevamente en forma de sonido aéreo. Es decir, al

incidir sobre una partición una onda acústica se transmitirá parte de su energía, originándose una vibración mecánica en dicha partición, que a su vez se transformará en ondas acústicas, con una pérdida de energía debido a las reflexiones y a la absorción interna del material. El cálculo de la energía acústica transmitida a través de una partición es simple, si se conoce el nivel de presión sonora del sonido incidente, así como el aislamiento acústico bruto del material, ya que la diferencia de estos dos valores será la energía transmitida a través de la partición, y el nivel de  presión sonora del local. Es decir:

L2 = L1 – TL [dB]

(A.1)

donde:

L1

= nivel de presión sonora en el local fuente [dB]

L2

= nivel de presión sonora en el local receptor [dB]

TL

= pérdida de transmisión de la partición [dB]

A.1.- Fenómeno de coincidencia: Este fenómeno ocurre cuando la velocidad de la onda de pliegue de la  partición, producida por el sonido incidente y dependiente de su ángulo de incidencia, iguala a la velocidad del sonido en el aire. La frecuencia de la onda sonora incidente en que sucede este fenómeno es llamada  frecuencia de coincidencia  y la menor de las frecuencias de coincidencia es llamada  frecuencia crítica (f c). Es decir, para cada frecuencia sobre la frecuencia

crítica existirá un ángulo de incidencia del sonido al cual se producirá el fenómeno de coincidencia. En estas circunstancias el acoplamiento entre las

velocidades de propagación de la deformación y de la onda de pliegue es máximo (viajan a la misma velocidad). En consecuencia, la partición alcanza niveles máximos de vibración y la transmisión también es máxima, o bien, la aislación es mínima. Si la frecuencia de la onda incidente es menor que la frecuencia crítica, entonces las deformaciones de la partición viajan a una velocidad mayor a la del sonido en el aire; sin embargo, una onda de pliegue de la misma frecuencia se propaga en la partición a una velocidad subsónica. Entonces, producto de esta diferencia de velocidades de propagación, la partición reacciona a través de sus características mecánicas (masa, rigidez al pliegue, amortiguación, etc.) y no alcanza niveles máximos de vibración. La frecuencia crítica de una partición puede ser determinada por la siguiente expresión: c 2  ρ s  f c = 2π   B

 [Hz]

(A.2)

donde:

c

= velocidad del sonido (en el aire, a 20ºC = 344 [m/s]) s

B

= densidad superficial de la partición [Kg/m2] = módulo de rigidez al pliegue [Nm] El módulo de rigidez al pliegue está dado por la siguiente ecuación:

 B =

 E ⋅ h3

12

 [Nm]

(A.3)

donde:

E

= módulo de Young [N/m2]

h

= espesor de la partición [m] Sustituyendo (A.3) en (A.2) se obtiene la siguiente expresión para la

frecuencia crítica: c 2 3 ⋅ ρ s  f c = π   E ⋅ h3

 [Hz]

(A.4)

A.2.- Ley de la masa: Esta ley expone que en baja frecuencia (f < f c) el TL de una partición depende sólo de la densidad superficial del material. La expresión que describe el comportamiento de una partición en esta zona es la siguiente: 2 ⎡ ⎛ π  f  ⋅ ρ  ⎤  ⎞ s TL = 10 ⋅ log ⎢1 + ⎜⎜ ⋅ cosθ  ⎟⎟ ⎥  [dB] ⎢⎣ ⎝   ρ 0c  ⎠ ⎥⎦

(A.5)

donde:

f

= frecuencia de la onda incidente [Hz] 0c

= impedancia acústica característica del aire (= 406 Rayls) = ángulo de incidencia del frente de onda [º] o bien [rad] En la realidad los rayos sonoros no inciden perfectamente entre los 0º y

90º. Se considera, desde un punto de vista práctico, que el ángulo límite de incidencia corresponda a menos de noventa grados. En un campo difuso tenemos entonces muchos rayos incidiendo entre 0º y 78º. Debido a esto es

necesario integrar la ecuación A.1 en función del ángulo entre los valores mencionados. Este TL es llamado TL a incidencia de campo , o bien TL field , dado por la siguiente expresión:

(A.6)

TL field  ≈ TL0  − 5  [dB]

donde:

TL0 = pérdida de transmisión a incidencia normal [dB] Pero sin duda una fórmula muy utilizada para realizar el cálculo de TL de particiones simples en la zona de la ley de la masa es la siguiente TL field  = 20 ⋅ log( f  ⋅ ρ s ) − 48  [dB]

[10]

:

(A.7)

Analizando cualquiera de las ecuaciones anteriores es posible deducir que la pendiente de la curva de TL v/s frecuencia es de 6 dB/octava. Así mismo también es posible deducir que al incrementar al doble la densidad superficial de la partición existe también un incremente de 6 dB.

A.3.- TL en la zona de coincidencia: La expresión que describe la pérdida de transmisión de una partición en la zona de coincidencia es la siguiente: 2 ⎛ ⎡  ⎞ ⎤ ⎛   ⎞ ⋅ π   ρ   f  ⎜ s ⎜ ⎟ ⋅ cosθ  ⎟ ⎥ ⎟  [dB] TL = 10 ⋅ log ⎢1 + η ⋅ ⎜ ⎜ ⎝   ρ 0c  ⎠ ⎦  ⎠⎟ ⎝ ⎣

(A.8)

donde: = factor de pérdida de la partición (adimensional) Debido a la dificultad que ofrece integrar esta expresión en función del ángulo θ   se torna complicado determinar una ecuación que modele el comportamiento práctico de una partición en esta zona, pero es posible resolverla por medio de un computador aplicando algún algoritmo de integración Se puede observar que esta zona es controlada por el amortiguamiento interno y la rigidez de la partición.

A.4.- Modos normales de vibración de una partición: Una partición posee una zona en baja frecuencia que tiene un comportamiento irregular debido a oscilaciones por los modos normales de vibración de esta. Esta zona es controlada principalmente por amortiguación. Las frecuencias que corresponden a estos modos resonantes ( f n,m) pueden ser determinados por la siguiente expresión:

 f n , m

2 2 ⎡ ⎤ ⎛   ⎞ ⎛   ⎞ π   B n m⎟ ⎥ ⎜ ⎢ = ⋅ ⎜ ⎟ +  [Hz] 2  ρ s ⎢⎜⎝ l x  ⎠⎟ ⎜⎝ l y  ⎠⎟ ⎥ ⎣ ⎦

(A.9)

donde:

n , m : números enteros que determinan el modo de vibración (adimensional) lx , ly : longitud del eje  x y el eje  y, respectivamente, de la partición [m]

A.5.- Curva de TL para una partición simple: Recopilando los antecedentes expuestos anteriormente es posible graficar el comportamiento acústico en cuanto a la pérdida de transmisión de una partición en función de la frecuencia. Una curva de TL típica se muestra en la figura A.2.    a     i   c    n   e    d     i   c    n     i   o   c   e    d    a    n    z  o

TL [dB]

 a s a  m  a  e  l  d e   l   y 6 dB/oct

f 0 (2 a 3 ⋅f 0)

(0.6⋅f c)

f c

(1 a 2 ⋅f c)

f [Hz]

 Fig.A.2. – Curva típica de TL para particiones simples

donde:

f 0

= frecuencia de la primera resonancia de la partición [Hz]

A.6.- Pérdida de transmisión para particiones dobles: Una partición doble está definida como una partición en la cual los  puntos en lados opuestos de la estructura no necesariamente se mueven de la misma manera al mismo tiempo

[11]

. Comúnmente es construida ubicando dos

 paredes simples en serie, separadas por una cavidad de aire. En el caso límite que la cavidad de aire sea grande, las dos hojas actúan independientemente y la pérdida de transmisión total es la suma de las pérdidas de transmisión individuales. La cavidad de aire es usualmente mucho más pequeña que este caso límite, pero con algunos cuidados una pérdida de transmisión más alta puede ser obtenida de la sustitución de la masa total por la ley de la masa de una  pared simple equivalente. El problema asociado con particiones simples, llamado resonancias de la pared de bajo orden y la transmisión de coincidencia, sucede en cada hoja de la pared doble de la misma manera usual. Las paredes dobles que sólo se acoplan por aire pueden producir apreciables incrementos en la pérdida de transmisión en comparación a una  pared simple. Cuando se inserta material absorbente en el espacio de aire se  produce un gran mejoramiento sólo cuando las masas de las paredes son relativamente bajas, teniendo poco efecto para paredes pesadas. Las paredes acopladas por aire, que no tienen trayectorias que conduzcan sonido por vías individuales sólidas, son aisladores sonoros extremadamente efectivos, comparadas con las convencionales construcciones de paredes dobles.

A.7.- Ecuaciones que modelan el comportamiento de particiones dobles: A.7.1.- Resonancia en baja frecuencia: La frecuencia a la cual se producen resonancias en la cavidad de la  partición (en función del ángulo de incidencia θ  de la onda sonora), debido al sistema elástico masa-aire-masa, es la siguiente: 1  ρ 0c 2 ⎛ ( ρ s1 +  ρ s 2 ) ⎞ ⎟  [Hz] ⋅⎜  f θ  = 2π  ⋅ cosθ  d  ⎜⎝   ρ s1 ⋅ ρ s 2  ⎠⎟

(A.10)

donde: s1 0

,

s2 =

densidad superficial de las paredes 1 y 2, respectivamente [Kg/m2]

= densidad volumétrica del aire (a temperatura ambiente=1.18 Kg/m 3)

c

= velocidad del sonido en el aire (a temperatura ambiente=344 m/s)

d

= ancho de la cavidad de aire [m] Entonces se tiene que la ecuación A.10 , para incidencia normal a la

 partición (θ =0), es: 1  ρ 0c 2 ⎛ ( ρ s1 +  ρ s 2 ) ⎞ ⎟  [Hz]  f 0 = ⋅⎜ 2π  d  ⎜⎝   ρ s1 ⋅ ρ s 2  ⎠⎟

(A.11)

La cantidad  f 0 es la frecuencia para ondas que inciden normalmente, en las cuales la reactancia de masa del panel es exactamente igual a la reactancia de rigidez del espacio de aire. Es también la frecuencia más baja para la cual la atenuación de la partición es cero. A frecuencias por sobre  f 0  existirán algunos ángulos de coincidencia para los cuales la atenuación será nula, y

algunas ondas serán totalmente transmitidas, lo que consecuentemente resulta en una disminución de la pérdida de transmisión sonora del panel, comparado con la teoría a incidencia normal. La recomendación práctica es mantener  f 0 ≤ 80 [Hz].

A.7.2.- Resonancia en alta frecuencia: En frecuencias altas se producen varios dips (caídas) en la curva de respuesta de una partición doble, lo que implica pérdidas en la aislación. Estos dips se producen en las frecuencias dadas por la siguiente ecuación, en función del ángulo de incidencia θ  de la onda sonora:  f n =

n⋅c cosθ   [Hz] 2d 

(A.12)

donde:

n

= 1, 2, 3, ... Ahora, en incidencia normal el fenómeno corresponde a ondas

estacionarias que atraviesan la cavidad de aire en el espacio y que son iguales a un número entero de longitudes de onda del sonido en el aire. Estas frecuencias están dadas por la siguiente expresión:

 f n =

n⋅c  [Hz] 2d 

(A.13)

A.7.3.- Ecuaciones de TL para particiones dobles: Existen cuatro regiones básicas en la curva de TL v/s frecuencia de una  partición doble, en las cuales se puede dividir su comportamiento. La primera región corresponde a donde se presentan los modos normales de vibración de cada pared. En la segunda zona la partición sigue la ley de la masa de una pared simple, pero considera la densidad superficial de esta como la suma de las densidades de cada pared, es decir, las paredes están acopladas y se mueven como una sola. La tercera corresponde a la zona de resonancia en baja frecuencia, la cual tiene una pendiente de 18 dB/oct. La cuarta corresponde a la pérdida de transmisión sonora que se obtiene de las  paredes simples separadas por una gran distancia, que tiene una pendiente de 12 dB/oct;

en esta zona se presentan los dips en las frecuencias dadas por la

ecuación A.13. Posteriormente a esta existe la zona de coincidencia de onda de cada pared, determinadas por la ecuación A.4 . Las ecuaciones que describen la pérdida de transmisión de la partición doble en las tres regiones, posteriores a la zona de los modos normales de las  paredes, son:

Región I: TL0( I )

⇒

⎡ ⎛ π  f  ⋅ ( ρ  +  ρ  ) ⎞ 2 ⎤ s1 s2 ⎟⎟ ⎥  [dB] = 10 ⋅ log ⎢1 + ⎜⎜  ρ 0c ⎢⎣ ⎝   ⎠ ⎥⎦

TL field ( I ) = TL0( I ) − 10 ⋅ log 0.23 ⋅ TL0( I )

 [dB]

(A.14)

Región II: ⎡ 1 ⎛  2π  f  ⋅ ρ  ⋅ ρ   ⎞ 4 ⎛ 2π  f  ⋅ d  ⎞ 2 ⎤ s1 s2 ⎟⎟ ⎜ TL field ( II ) = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ ⎜⎜ ⎟ ⎥ − 28  [dB] 4  ρ   ρ   ρ  ⋅ ( + ) c c  ⎠ ⎥ ⎢⎣ ⎝  0 s1 s 2  ⎠ ⎝  ⎦

(A.15)

Región III: 4

⎛  π  f  ⋅ ρ s1 ⋅ ρ s 2  ⎞ ⎟⎟ − 10  [dB] TL field ( III ) = 10 ⋅ log⎜⎜ ⋅ ⋅ ( + ) 2  ρ   ρ   ρ  c 0 s1 s 2  ⎠ ⎝ 

(A.16)

La frecuencia en donde se produce el paso de la región II a la III se  puede obtener igualando las expresiones de TL a incidencia normal para estas dos regiones. Esta es llamada  frecuencia de transición , y es la siguiente:  f t  =

c  [Hz] 2π  ⋅ d 

(A.17)

A.7.4.- Curva de TL para una partición doble: En la  figura A.3   se muestra una curva de TL v/s frecuencia de una  partición doble, indicando las frecuencias a las cuales se produce la transición entre una y otra región. REGIÓN II

REGIÓN I

TL [dB]

REGIÓN III  c t  B / o  d  1 2

   t   c    /  o    B   d    8   1

Coincidencia

 t  6 d B/oc

2 a 3 veces la menor de las frec. de resonancia

0.6⋅f 0

Ley de la masa para una partición simple

f 0 1.5⋅f 0 (A.11)

f t f 1 (A.17)

f 2 (A.13)

f 3

f c

f [Hz]

(A.4)

 Fig.A.3. – Curva típica de TL para particiones dobles

A.8.- Ejemplo de cálculo de TL para una partición doble: Se tomará como ejemplo el caso de los muros exteriores del edificio diseñado en este trabajo. Recordando el detalle de la  figura 8.1, se tienen los siguientes datos sobre los parámetros físicos de los materiales que los componen, expuestos en la tabla A.1  (para efectos didácticos se obviarán los recubrimientos de estuco).

Material

 s

[Kg/m2]

E [N/m2]

Ladrillo (e=17.5 cm) 

315

16⋅109

0.01

Hormigón (e=11.5 cm)

264.5

23⋅109

0.005

Ancho cavidad de aire

0.1 m.

Tabla A.1. – Datos sobre la composición del muro doble

La frecuencia crítica de cada pared es:

Ladrillo:

Hormigón:

 f c =

 f c =

3442 π 

344 π 

2

3 ⋅ 315 = 289  [Hz] 16 ⋅ 109 ⋅ 0.13

3 ⋅ 264.5 = 221  [Hz] 23 ⋅ 109 ⋅ 0.13

Esta frecuencia es la menor de las dos y limita superiormente el modelamiento del TL de la partición

La frecuencia de resonancia del sistema masa-aire masa es: 1 1.18 ⋅ 344 2 ⎛ 315 + 264.5 ⎞ ⋅ ⋅⎜  f 0 = ⎟ = 15.7  [Hz] 2π  0.1 ⎝  315 ⋅ 264.5  ⎠

De aquí se tiene: 0.6⋅ f 0 = 9.4 [Hz] 1.5⋅ f 0 = 23.6 [Hz] La frecuencia de transición es:

 f t  =

344 = 547  [Hz] 2π  ⋅ 0.1

Las tres primeras resonancias en la cavidad son:

 f 1 =

344 = 1720  [Hz] 2 ⋅ 0.1

 f 2 =

2 ⋅ 344 = 3440  [Hz] 2 ⋅ 0.1

 f 3 =

3 ⋅ 344 = 5160  [Hz] 2 ⋅ 0.1

El TL en la Región I no se considera, por estar fuera del rango audible. El TL en la Región II  es: 23.6 Hz (1.5 f  ⋅  0): ⎡ 1 ⎛  2π  ⋅ 23.6 ⋅ 315 ⋅ 264.5  ⎞ 4 ⎛ 2π  ⋅ 23.6 ⋅ 0.1 ⎞ 2 ⎤ ⎟⎟ ⎜ TL field ( II ) (23.6 Hz ) = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ ⎜⎜ ⎟ ⎥ − 28  [dB] ( ) 4 1 . 18 344 315 264 . 5 344 ⋅ ⋅ + ⎝   ⎠ ⎢⎣ ⎝  ⎥⎦  ⎠ TL field ( II ) (23.6 Hz ) = 7.47  [dB]

221 Hz (f c): ⎡ 1 ⎛  2π  ⋅ 221 ⋅ 315 ⋅ 264.5  ⎞ 4 ⎛ 2π  ⋅ 221 ⋅ 0.1 ⎞ 2 ⎤ ⎟⎟ ⎜ TL field ( II ) (221 Hz ) = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ ⎜⎜ ⎟ ⎥ − 28 344  ⎠ ⎥⎦ ⎢⎣ 4 ⎝ 1.18 ⋅ 344 ⋅ (315 + 264.5) ⎠ ⎝  TL field ( II ) (221 Hz ) = 66  [dB]

Recordando, esta zona tiene una pendiente de 18 dB/oct.

El TL en la  Región III  no es modelable con la ecuación A.16 , porque estas ecuaciones son válidas sólo en el rango donde se cumple la ley de la masa ( f  < f c). Por lo tanto no es necesario realizar más cálculos. El gráfico que representa el comportamiento de esta partición doble se muestra en la figura A.4, sólo hasta la frecuencia crítica (221 Hz). TL [dB] REGIÓN II

66

  t  c  / o   B  d   8  1

7.47

9.4 15.7 23.6

221

f [Hz]

 Fig.A.4. – Curva de TL para la partición doble del ejemplo

ANEXO B PLANOS ARQUITECTÓNICOS DEL ESTUDIO DE GRABACIÓN EN PROYECTO

ANEXO C ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE INGENIERÍA ACÚSTICA PARA EL PROYECTO

Estudio de grabación con sala de control LEDE Propietario: Universidad Austral de Chile Ubicación: Campus Miraflores Universidad Austral de Chile, Valdivia

Especificaciones Técnicas de Ingeniería Acústica 1. Generalidades : las presentes especificaciones describen los tratamientos acústicos necesarios para la construcción de un estudio de grabación con sala de control LEDE para la Universidad Austral de Chile. Toda modificación o cambio de materiales especificados debe contar con la aprobación del Ingeniero Acústico.

2. Obra Gruesa: 2.1. Movimientos de tierra: se ejecutará el despeje de terreno hasta eliminar la capa vegetal superficial y las excavaciones necesarias para la construcción de las fundaciones especificadas en proyecto de Ingeniero Civil.

2.2. Fundaciones: se consideran fundaciones de hormigón armado para todo el edificio. La dosificación y armaduras se harán de acuerdo a memoria de cálculo del Ingeniero Civil.

2.3. Muros de hormigón armado: los muros de las salas de grabación y control serán dobles. El espesor de cada muro se hará de acuerdo a plano de detalles. Los muros de hormigón serán como mínimo de 11.5 cm. de espesor,

excepto los que sostienen los visores acústicos, cuyos espesores se especifican de acuerdo a plano de detalles. Externamente se considera estructura de albañilería reforzada. Internamente, la estructura resistente de sala de control, sala de músicos y cabina considera hormigón armado de acuerdo a memoria de cálculo del Ingeniero Civil.

2.4. Losas de hormigón armado: sólo se considera en sectores de sala de control, sala de músicos y cabina. El espesor será 10 cm. Su ejecución se hará de acuerdo a planos y especificaciones de Ingeniero Civil.

2.5. Albañilería reforzada: todos los muros perimetrales del edificio se consideran en albañilería de ladrillo macizo de 17.5 cm. de espesor, reforzada con pilares y cadenas de acuerdo a detalles del Ingeniero Civil.

2.6. Radieres: se considera para todo el edificio la construcción de un radier de 10 cm. de espesor, hormigón según dosificación del Ingeniero Civil. Previo se deberá rellenar con estabilizado compactado de 15 cm. de espesor, capa de ripio compactado de 10 cm de espesor y membrana de polietileno e=0.2 mm.

2.7. Tabiquerías: todas las tabiquerías del sector servicios anexos (baños, oficinas, bodegas, cocina) se ejecutarán en pino impregnado de 2x4.

2.8. Estructura de techumbre: se ejecutará en base a cerchas de pino impregnado, detalles y escuadrías según cálculo de Ingeniero Civil. Sobre las cerchas se considera entablado de pino e=1”, fieltro bituminado de 15 lbs. La cubierta se ejecutará con plancha de acero ondulada prepintada Instapanel e=0.5 mm.

2.9. Hojalaterías: se consideran canales y bajadas de aguas lluvia ejecutadas en plancha prepintada de 0.5 mm. de espesor. Además se consideran todos los forros terminales que aseguren la impermeabilidad de la techumbre.

3. Terminaciones: 3.1. Revestimientos exteriores: todos los muros perimetrales de albañilería consideran estuco con aditivo hidrófugo Sika 1.

3.2. Revestimientos Interiores:  para los muros de hormigón y albañilería se considera estuco afinado. Para los tabiques de pino impregnado se considera  plancha de yeso cartón de 15 mm. con juntura invisible atornillada en ambas caras.

3.3. Pavimentos: en la sala de control, estudio y cabina se ejecutará un  pavimento flotante según plano de detalle. Este considera sobre el radier una lámina de plástico, luego una capa de fibra de vidrio aprisionada de 50 mm. y otra lámina de plástico. Posteriormente se ejecutará una sobrelosa armada con malla Acma C139 de 5 cm. de espesor, la cual deberá quedar afinada para recibir alfombra de pelo cortado, densidad 1000 gr/m2, altura de pelo 8 mm., tipo Pyramid, modelo Europa, en el estudio y cabina: en la sala de control se utilizará alfombra de goma de 5 mm. de espesor y parquet, dispuestos según  plano de detalle.

3.4. Cielos:  para todo el edificio se considera cielo americano de fibra mineral, espesor mínimo 5/8”, modelo a determinar en proyecto arquitectónico.

3.5. Revestimientos especiales: 3.5.1.  Paneles de acústica variable:  para los muros de la sala de músicos y cabina se considera la instalación de 15 paneles de acústica variable, según  plano de detalle. Su construcción será en base a tablero MDF de 30 mm. de espesor abatibles con quincallería apropiada. Como relleno interior de los  paneles se considera fibra de vidrio de 50 mm. de espesor.

3.5.2.  Paneles de absorción fijos: en la sala de control se considera revestimiento de lana mineral de 80 Kg/m3 (e=15 mm.) entre embarrotado de  pino de 2x2 cubierto con tela de osnaburgo y listones de protección según  plano de detalle. En el estudio se considera un tabique de tablero MDF de 30 mm. de espesor alrededor del visor acústico con un recubrimiento interior de fibra de vidrio de 50 mm. de espesor según plano de detalle.

3.5.3.  Difusores:  para la sala de control se considera la instalación de 12 módulos difusores según detalle. Su confección se hará en base de tablero MDF de 3.5 mm de espesor. Por el respaldo se considera revestimiento absorbente de fibra de vidrio de 50 mm de espesor.

3.6. Puertas y ventanas: 3.6.1.  Puertas de placa standard : todos los servicios anexos consideran  puertas de placa standard para pintar, con quincallería Scanavini, línea 4000.

3.6.2.  Puertas especiales:  para el exterior de las salas de audio se ejecutarán de dos planchas de acero de 2 mm. de espesor separadas por un bastidor rígido del mismo material, con un relleno de fibra de vidrio en la cavidad. La cara interior se revestirá con fibra de vidrio de 50 mm. montada en un bastidor de  pino de 1x2 cubierto por tela de osnaburgo. Para el interior de las salas de audio se ejecutarán de una plancha de acero de 3 mm. y otra de 4 mm. separadas por un bastidor rígido del mismo material, con un relleno de fibra de vidrio en la cavidad. Sobre las caras de acero visible en todas las puertas se considera madera terciada de coigüe de 3.5 mm. de espesor. Los perímetros de los marcos deberán ser cubiertos con elastómeros para hermeticidad según  plano de detalle.

3.6.3. Puertas de acceso principal : se ejecutarán de aluminio con cristal según detalle de arquitectura.

3.6.4. Ventanas de aluminio : todas las ventanas exteriores del edificio serán de aluminio según plano de arquitectura.

3.6.5. Ventanas especiales: los ventanales de comunicación entre sala de músicos y sala de control, así como el que comunica con la cabina se ejecutarán de acuerdo a plano de detalle. Su confección será ejecutado con cristales de distinto espesor, laminados y corrientes, inclinados o aplomados

según plano de detalle. Se deberá tener especial cuidado en la instalación de  burletes y sellos para asegurar su hermeticidad.

4. Instalaciones: 4.1. Instalación eléctrica e iluminación: se ejecutará proyecto de alumbrado y fuerza por un profesional autorizado. El proyecto deberá contemplar la alimentación del sistema de aire acondicionado. Las corrientes débiles y sus canalizaciones deberán ser especificadas en conjunto con los usuarios de acuerdo a las necesidades específicas. Los equipos de iluminación en el sector de servicios anexos irán empotrados en el cielo de fibra mineral. Se deberá evitar el uso de equipos fluorescentes para no producir interferencias con las señales de audio. En la sala de músicos y sala de control deberán ser especificadas en conjunto con los usuarios de acuerdo a las necesidades específicas

4.2. Aire acondicionado: se ejecutará una red de aire acondicionado dimensionada por un proyectista calificado. Deberá contemplar ventilación, aire caliente y aire frío. Su diseño deberá contar con la asesoría de un Ingeniero Acústico de modo de asegurar su insonorización.

4.3. Agua potable, alcantarillado y artefactos sanitarios: se ejecutará un  proyecto de acuerdo a normas y reglamentos vigentes, para abastecer un baño y una cocina, además de una red húmeda de incendio.

ANEXO D PRESUPUESTOS DE LA OBRA ARQUITECTÓNICA, EQUIPAMIENTO DE AUDIO Y ACCESORIOS

Una tabla resumen con el presupuesto necesario para cada ítem se muestra a continuación.

ITEM

PRECIO NETO

IVA ($)

($)

TOTAL PROVEEDOR ($)

Edificación del estudio 57.752.850 10.395.513 68.148.363 de grabación Honorarios de Proyectistas

---

Equipamiento de audio 9.980.424

---

8.859.288

N/A

N/A

1.796476 11.776.900 Audiomúsica 15

Computador Power Mac G4

1.674.700

301.446

1.976.146

System Informática 16

Interfase Digidesign Digi 001 + Protools LE

589.410

106.094

695.504

Videográfica  15

Bastidores (racks) 900mm y 1800mm

130.210

23.438

153.648

Rexel – Electra16

(continúa en la próxima página)

15

 Ubicado en Santiago de Chile  Ubicado en Valdivia

16

ITEM

PRECIO NETO

IVA ($)

($)

TOTAL PROVEEDOR ($)

Micrófonos 17

1.694.915

305.085

2.000.000

A determinar

Varios (accesorios y amoblado) 17

5.084.745

915.255

6.000.000

A determinar

TOTAL ($ IVA incluido)

 99.609.849.-

Tabla D.1. – Presupuesto necesario para llevar a cabo el proyecto

Finalmente el costo total del proyecto, valorizado en U.F. 18, es de: 6272,5 U.F.

A continuación se adjuntan copias de las cotizaciones solicitadas por algunos proveedores, y además un detalle del presupuesto de la obra arquitectónica.

17

 Precio estimado  Referencia valor de U.F. al 10-05-2001 : $ 15.880,53.-

18

ANEXO E DISEÑO DE PACHERAS E INTERCONEXIÓN DE LOS EQUIPOS DE AUDIO PARA EL PROYECTO

En este anexo se consideran tanto los equipos existentes en el estudio de grabación actual del Instituto de Acústica de la Universidad Austral de Chile como los que se pretenden adquirir (ver anexo D  – cotización en Audiomúsica).

A continuación se muestra el diseño de las once pacheras normalizadas necesarias para conectar todos los equipos de la cadena de audio que se  propone. En E n el estudio de grabación actual se dispone de tres de ellas; es por esto que en el presupuesto se considera solo s olo la adquisición de ocho.

Esquema del diseño de pacheras normalizadas SUBMASTER/TAPE OUT OUT

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

IN

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

 ADAT IN

1

DIGI 001 IN

 ADAT OUT

DIGI 001 OUT

OUT

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

IN

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

2

TAPE RETURNS

MD

DECK

PRE

PM MAIN

 AUX SEND

DAT OUT

OUT

L

R

L

R

L

R

L

R

1

2

3

4

5

6

L

R

IN

17

18

19

20

21

22

23

24

L

R

L

R

L

R

L

R

TAPE RETURNS

MPX-500(1) MPX-500(2)

MPX-500(1) MPX-500(2)

SPX-990

001 MON

STUDIO

MIX B

SPX-990

MAIN MIX

2TK IN

CTRL. ROOM

OUT

L

R

L

R

L

R

L

R

L

R

L

R

L

R

L

R

IN

1L

1R

2L

2R

3L

3R

L

R

L

R

L

R

L

R

L

R

 AUX RETURNS

EXT. IN

PH. AMP

DECK

DAT

3

4

 AMP SW.

STUDIO LINE EXT. OUT

IN

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

LINE IN

5

SG PRO-X OUT

IN

D4

S4

TR-R

DIRECT OUT

L

R

L

R

L

R

L

R

1

2

3

4

5

6

7

8

17

18

19

20

21

22

23

24

1

2

3

4

L

R

L

R

LINE IN

GATE IN

PRE IN

6

COMP

DIRECT OUT OUT

9

10

IN

L

R

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

7

MD IN

SUBMASTER SEND

CHANNEL SEND

OUT

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

IN

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

SUBMASTER RETURN

8

CHANNEL RETURN

CHANNEL SEND OUT

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

IN

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

9

CHANNEL RETURN

MAIN SEND OUT

IN

GATE OUT

COMP.

D4 AUX

S4 AUX

TR-R AUX

L

R

1

2

3

4

L

R

L

R

L

R

L

R

L

R

9

10

11

12

13

14

15

16

L

R

L

R

MAIN RET.

PM LINE IN

PM ST

PM 2TK

PM MON L

R

10

PM AUX OUT

L

R

11 IN

En las cuatro páginas que siguen se presenta el diagrama de interconexión de audio de los equipos, que existiría por defecto si es que no existe ningún tipo de modificación en las pacheras diseñadas. Los equipos que tienen su descripción subrayada existen en el estudio actual. El índice de estas páginas corresponde a: • Página 1

: equipos de grabación digital

• Página 2

: equipos de grabación análogos y multiefectos

• Página 3

: módulos de sonido, teclado y procesadores de audio

• Página 4

: sistema de amplificación

La leyenda que describe los tipos de conexiones se muestra a continuación: : conexiones análogas multipista (8 pistas) : conexiones análogas de 2 pistas (normalmente  L y R) : conexiones digitales multipista (8 pistas – óptico ADAT) : conexiones digitales de 2 pistas (S/PDIF coaxial) : conexiones con nivel de línea ( azul- L / rojo- R) : conexiones de potencia (azul- L / rojo- R)