Historia Los primeros estudios sobre fenómenos acústicos provienen de la Antigua Grecia: Pitágoras y sus discípulos estudiaron la relación que existía entre las características de una cuerda vibrante y el tono que emite; Aristóteles estudió la naturaleza del eco, atribuyéndolo a la reflexión del sonido; Herón de Alejandría enseñó que los sonidos son ondas vibratorias longitudinales que se propagan a través del aire. Poco a poco, a lo largo de la historia se fueron conformando las bases de la acústica física, hasta que en el siglo XIX, Lord Railegh publica en 1886 su trabajo The Theory of Sound (reeditado en 1945 por la editorial Dover en N.Y.). Este trabajo recopila y sienta las bases de la acústica del siglo XX.
¿Qué es la Acústica? La acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólida como líquida o gaseosa) (no pueden propagarse en el vacío) por medio de modelos físicos y matemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión, almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de la ingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica. La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el aire a una velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), ó 1235 km/h en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 C).
Durante el siglo XX, la asociación de la acústica con las nuevas tecnologías que iban apareciendo (electrónica, informática, procesado de señal) ha favorecido el nacimiento y evolución de diversas líneas, hasta el punto que hoy en día podemos distinguir distintas actividades específicas dentro de la denominación genérica de “ingeniería acústica". De este modo podemos distinguir al Ingeniero de audio, al ingeniero de control de ruido, etc. y quizás la denominación de ingeniero acústico (o consultor acústico) quede reservada muchas veces para el profesional que asesora al arquitecto en cuestiones relacionadas con la acústica arquitectónica.
Ingeniería Acústica. Para dar una idea del desarrollo que ha alcanzado en la actualidad la ingeniería acústica pasamos a citar algunas de las disciplinas que actualmente se encuentran en pleno desarrollo describiendo las que están más relacionadas con este proyecto: • Control de Ruido y Vibraciones. En un entorno cada vez más ruidoso, el campo del control de ruido y vibraciones está cobrando una importancia cada vez mayor: por un lado la implantación de las normativas sobre higiene laboral de la Comunidad Europea (B.O.E. del 02-111989) y las normativas sobre impacto medioambiental y social del ruido (D.O.G.A. del 20-8-1997), han creado una demanda de profesionales con conocimientos sobre las técnicas de control de ruido en diversos campos: • Medioambiental: La denominación de "Control de Ruido Medioambiental" incluiría todos aquellos conocimientos necesarios para controlar el ruido en espacios abiertos: propagación del sonido, diseño de barreras acústicas naturales y artificiales y técnicas de control de ruido de tráfico en general (rodado, aéreo, etc.). • Industrial: Dentro de este campo podemos distinguir dos objetivos de trabajo: a) Control de la exposición al ruido de los trabajadores durante el proceso de producción industrial. El objetivo dentro de esta línea de actuación será conseguir que la actividad productiva en la nave industrial se ajuste a los límites recomendados. b) Minimización del ruido que pueda emitir el producto fabricado durante su utilización (técnicas de diseño de máquinas silenciosas).
• Acústica Numérica. A partir de los años 70, el incremento de la potencia de cálculo y la mejoría de los algoritmos de cálculo numérico permitieron emprender con éxito simulaciones de diversos fenómenos acústicos. A partir de entonces la acústica numérica se ha convertido en soporte fundamental de alguno de los campos de la ingeniería acústica, como el control de ruido y vibraciones. • Electroacústica. Sería imposible hablar de procesado de la señal acústica, control activo de ruido, etc. si no existiera la posibilidad de convertir la señal acústica en eléctrica y viceversa. Entendemos por electroacústica como la parte de la ingeniería acústica que estudia las técnicas que permiten realizar la mencionada conversión y las aplica en el diseño de los transductores apropiados a cada caso. Bajo la denominación de transductores electroacústicos podemos agrupar dispositivos tales como: micrófonos, altavoces, pantallas acústicas, acelerómetros, hidrófonos y transductores ultrasónicos. • Sistemas de Audio. • Acústica Musical. • Psicoacústica. Es una parte de la acústica eminentemente empírica: estudia cómo reacciona una persona ante determinados estímulos acústicos. La psicoacústica es la fuente de la que beben gran parte de los desarrollos más espectaculares dentro del audio digital de los últimos años. El audio 3D, las grabaciones binaurales y la codificación de audio en alta calidad no existirían sin los aportes de los estudios psicoacústicos. • Tratamiento Digital de Voz y Audio. • Acústica Submarina.
Acústica y Arquitectura.
La acústica arquitectónica es una rama de la acústica aplicada a la arquitectura, que estudia el control acústico en locales y edificios, bien sea para lograr un adecuado aislamiento acústico entre diferentes recintos, o para mejorar el acondicionamiento acústico en el interior de locales. La acústica arquitectónica estudia el control del sonido en lugares abiertos (al aire libre) o en espacios cerrados.
En los espacios abiertos el fenómeno preponderante es la difusión del sonido. Las ondas sonoras son ondas tridimensionales, es decir, se propagan en tres dimensiones y sus frentes de ondas son esferas radiales que salen de la fuente de perturbación en todas las direcciones. La acústica habrá de tener esto en cuenta, para intentar mejorar el acondicionamiento de los enclaves de los escenarios para aprovechar al máximo sus posibilidades y mirar como redirigir el sonido, focalizándolo en el lugar donde se ubique a los espectadores.
En los espacios cerrados, el fenómeno preponderante que se ha de tener en cuenta es la reflexión. Al público le va a llegar tanto el sonido directo como el reflejado, que si van en diferentes fases pueden producir refuerzos y en caso extremos falta de sonido. A la hora de acondicionar un local, se ha de tener en cuenta, tanto que no entre el sonido del exterior (Aislamiento acústico). Además, en el interior se ha de lograr la calidad óptima del sonido, controlando la reverberación y el tiempo de reverberación, a través de la colocación de materiales absorbentes y reflectores acústicos. Los griegos construyeron sus teatros, donde las obras dramáticas y las actuaciones musicales, en espacios al aire libre (espacios abiertos) y aprovecharon las propias gradas en donde se ubicaban los espectadores (gradas escalonadas con paredes verticales) como reflectores, logrando así que el sonido reflejado reforzase el directo, de modo que llegaban a cuadruplicar la sonoridad del espacio que quedaba protegido por las gradas. El tamaño de los teatros griegos, alguno de los cuales, gracias a sus propiedades acústicas, llegó a tener capacidad para 15.000 espectadores, no ha sido igualado. Los romanos utilizaron una técnica parecida, no obstante, la pared de las gradas no era plana, sino curva, lo que permitía que se perdiese menor cantidad de sonido y lo focalizaban mejor hacia un mismo punto (Planteamiento similar al del reflector parabólico). Sin embargo los más grandes entre los romanos solamente tenían capacidad para unos 5.000 espectadores. La pérdida de las condiciones se debió en gran parte a que la orchestra, que el teatro griego servía para reflejar el sonido, en Roma fue el lugar que ocupaban los senadores y otros cargos, con lo que empeoraron las condiciones.
Historia La acústica arquitectónica moderna, nació a finales del siglo XIX gracias al físico americano Wallace Clement Sabine. En 1895, cuando se inauguró el Museo de Arte Fogg, los miembros del consejo de la Universidad de Harvard, al comprobar que la acústica del recinto era pésima y que el discurso de los oradores eran ininteligible, pidieron a Sabine que resolviera el problema. Sabine llegó a la conclusión, que el problema residía en la excesiva reverberación de la sala. Para reducirla, cubrió las paredes con fieltro que es un absorbente acústico. Aunque no fue una solución ideal, la acústica mejoró y pudo utilizarse la sala. Tras este logro, Sabine fue llamado para asesorar la construcción del nuevo Boston Symphony Hall. En el desarrollo de este proyecto, durante sus investigaciones, estableció una fórmula de cálculo del tiempo de reverberación que aplicó al recinto. Cuando llegó el momento de la inauguración en 1900, Sabine se llevó una gran decepción, ya que el tiempo de reverberación de la sala no se ajustaba al que él había predicho teóricamente. Fue muy criticado por los medios de comunicación y por otros expertos en la materia. Tras este fracaso Sabine abandonó sus investigaciones y volvió al mundo universitario, dedicándose a la enseñanza hasta su muerte en 1919. Sin embargo, la historia colocó a Sabine en el lugar que merecía. En 1950, cincuenta años después de la construcción del teatro, se realizaron algunas pruebas y se pudo contrastar que los cálculos de Sabine eran correctos. De hecho, hoy en día (2005), el Boston Symphony Hall está considerado, desde el punto de vista acústico, como una de las mejores salas del mundo.
Importancia de la Acústica Arquitectónica. Aplicada a edificios, la acústica es la creación de condiciones necesarias para escuchar cómodamente y de los medios para controlar los ruidos. La acústica es arte y ciencia, porque el concepto de lo que es comodidad y lo que es ruido depende de la forma y la función del local que se está proyectando. Un sonido que para una persona no es demasiado fuerte, para otra puede ser molesto; lo que es confortable en una fábrica puede ser indeseable en una escuela; la música que disfruta un aficionado puede considerarse como ruido para un vecino que está tratando de dormir. El ruido es un sonido indeseable. Los sonidos se caracterizan por el tono o frecuencia, intensidad o fuerza, y distribución espectral de energía o calidad. Una persona promedio puede escuchar de 20 a 20000 cps (ciclos o vibraciones por segundo). Los sonidos de alta frecuencia o de tono alto molestan más a la mayoría de las personas que los sonidos de tono bajo de la misma intensidad. Sin embargo, los sonidos de tono alto se atenúan más rápidamente en el aire que los de tono bajo. La intensidad es una evaluación subjetiva de la presión del sonido o su nivel. Debido a que la respuesta humana a la fuerza del sonido varía con la frecuencia, cualquier medida de fuerza debe, de alguna manera, incluir la frecuencia así como la presión o la intensidad para que pueda ser importante en la acústica de las construcciones. Además, los cambios en la respuesta humana a la fuerza dependen de la relación de las intensidades del sonido. En la acústica, la relación 10:1 se llama bel. En la práctica, la unidad que se utiliza con mayor frecuencia es el decibel (dB), que es igual a 0.1 bel.
Muchas veces, los arquitectos, no le dan a la acústica la importancia que tiene en la arquitectura. Pudiendo sacar fruto de muchos espacios arquitectónicos tomando en cuenta, planificando, y adecuando el espacio a la acústica. Para esto es necesario entenderla y dominarla. Es muy importante conocer los efectos que se pueden alcanzar por medio de la acústica. En algunos lugares es más importante su aplicación que en otros y por lo tanto se trabaja de forma distinta. No es lo mismo la acústica para un auditórium, cine o teatro, que para una casa; sin embargo, para el hombre es importante sentirse cómodo dondequiera que esté y por eso hay que cuidar la acústica hasta en los lugares menos pensados.
Ejemplo de una buena aplicación de Acústica a una Edificación. Soundhouse: es un edificio de tres plantas, diseñado por el estudio de arquitectura Carey Jones y Jefferson Sheard. Su interior contiene diferentes salas de ensayo y estudios de grabación para los estudiantes de la Universidad de Sheffield. El desarrollo conceptual del edificio es asombroso. Está completamente revestido de caucho negro, una técnica nunca antes utilizada de este modo en tierras británicas, creando un aislamiento acústico con efecto acolchado prácticamente perfecto.
La estructura de cubo negro le confiere a Soundhouse una impactante y singular apariencia dentro del campus, acoplándose con maestría a la dinámica del tejido urbano de la zona.