LA ACUSTICA EN LA ARQUITECTURA
- RESEÑA HISTORICA Acústica y Arquitectura
- METODO GEOMETRICO Acústica como herramienta modificadora de la geometría
- INGENIEROS ACUSTICOS Grandes obras contemporáneas con desarrollo acústico
Contenido EDITORA: EMILY MADRID • DEFINICIÓN DE ACÚSTICA
• RESEÑA HISTÓRICA DEL DESARROLLO DE LA ACÚSTICA
• ACÚSTICA COMO HERRAMIENTA MODIFICADORA DE LA GEOMETRÍA
• ACÚSTICA Y ARQUITECTURA
• ¿QUE SON INGENIEROS ACÚSTICOS?
• MATERIAS Y GRANDES OBRAS CONTEMPORÁNEAS CON DESARROLLO ACÚSTICO
• CUALIDADES DEL SONIDO
La Acústica
La Acústica es la 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 solida, como liquida o gaseosa) (no pueden propagarse en el vacío) por medio de modelos físicos y matemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, la 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), o 1235 km/h en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20°C). La acústica en los espacios abiertos: las ondas sonoras son ondas tridimensionales, es decir, se propagan en 3 dimensiones y sus frentes de ondas son esferas radiales que salen a la fuente de perturbación en todas direcciones y la acústica en espacios cerrados, al publico le llegara tanto el directo como el reflejado.
Reseña Histórica Primeros trabajos La acústica tiene su origen en la antigua Grecia y Roma entre los siglos VI a. C. y I d. C. comenzó con la música que se venia practicando como arte desde hacia miles de años, pero no había sido estudiada de forma científica hasta que Pitágoras se interesó en la naturaleza de los intervalos musicales. Quería saber por que algunos intervalos sonaban mas bellos que otros, y llego a respuestas en forma de proporciones numéricas. Aristóteles (384 a 322 a. C.) comprobó que el sonido consistía en contracciones y expansiones del aire «cayendo sobre y golpeando el aire próximo», una buena forma de expresar la naturaleza del movimiento en ondas. Alrededor de los años 20 a. C., el arquitecto e ingeniero romano Vitrubio escribió un tratado sobre las propiedades acústicas de los teatros, incluyendo temas como la interferencia, los ecos y la reverberación; esto supuso el comienzo de la acústica arquitectónica.
La compresión de la física de los procesos acústicos avanzo rápidamente durante y después de la revolución científica. Galileo (1564-1642) y Mersenne (15881648) descubrieron después de forma independiente todas las leyes de la cuerda vibrante, terminando así el trabajo que Pitágoras había comenzado 2000 años antes.
Pitágoras
Mersenne
Galileo escribió «Las ondas son producidas por vibraciones de un cuerpo sonoro, que se difunden por el aire, llevando al tímpano del oído un estimulo que la gente interpreta como sonido», sentando así el comienzo de la acústica fisiológica y de la psicológica. Entre 1630 y 1680 se realizaron mediciones experimentales de la velocidad del sonido en el aire por una seria de investigadores, destacando entre ellos Mersenne. Mientras tanto Newton (16421727) obtuvo l formula para la velocidad de onda en solidos, uno de los pilares de la física acústica. El siglo XVIII vio grandes avances en acústica a manos de los grandes matemáticos de la era, que aplicaron nuevas técnicas de calculo a la elaboración de la teoría de la propagación de las ondas. En el siglo XIX, los gigantes de la acústica eran Helmholtz en Alemania, que consolido la acústica fisiológica, y Lord Rayleigh en Inglaterra, que combino los conocimientos previos con abundantes aportaciones propias en su monumental obra «La teoría del sonido». También durante ese siglo, Wheatstone, Ohm y Henry desarrollaron la analogía entre electricidad y acústica.
Hermann Von Helmholtz
Acústica como herramienta modificadora en la Geometría La utilización de las leyes geométricas que rigen la propagación sonora, puede ser de gran utilidad para múltiples ocasiones. Por ejemplo, para analizar la distribución en un recinto del campo acústico directo y de las primeras reflexiones o detectar posibles riesgos de eco o focalización provocadas por determinadas superficies de una sala. Antes de describir el método geométrico conviene citar ciertas limitaciones: • La longitud de onda del sonido debe ser pequeña respecto a las dimensiones de la sala y objetos presentes en ella. En caso contrario ocurrirían fenómenos de difracción.
• Las dimensiones del relieve de las superficies deben ser netamente inferiores a la longitud de onda del sonido considerado. En caso contrario el sonido se reflejaría difusamente. • La impidencia entre el aire y los cerramientos debe ser grande, para que predomine el fenómeno de la reflexión.
Método Geométrico El método geométrico se basa en la sustitución de los frentes de ondas por sus direcciones de propagación asimilándolos a rayos sonoros que emergen de la fuente y se comportan de igual forma que los rayos luminosos. Los rayos sonoros tienen su origen en la fuente y en cada punto tiene una intensidad dada por: 𝑊 = I 1 4𝜋 Donde Q es el factor de direccionalidad o relación entre la intensidad propagada en una dirección determinada y la intensidad que seria propagada, en esa misma dirección por una fuente omnidireccional de la misma 𝑤 𝐼1 potencia. 𝐼 = 4𝜋𝑟 2 = 𝑟 2 En donde W es la potencia de la fuente, e I1 es la intensidad a 1m de la fuente.
Suponiéndola fuente omnidireccional, la intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia recorrida. En el caso de que la fuente no imita por igual en todas direcciones, la expresión anterior se vería afectada por un factor de direccionalidad para cada 𝑤 dirección, es decir 𝐼 = 4𝜋𝑟 2 𝑄 En donde Q es el factor de direccionalidad a relación entre la intensidad propagad en una dirección determinada y la intensidad que seria propagada, en esa misma dirección; por una fuente omnidireccional de la misma potencia.
Aplicando las leyes de la reflexión s constituyen los rayos, de la forma que todos los reflejados por la superficie plana parecen provenir de la imagen de la fuente por ese plano. Esta propiedad da lugar a la división del tratamiento geométrico en dos métodos distintos: el método de rayos y el método de imágenes, que sustituye el efecto de cada superficie plana por la imagen que da la fuente se obtiene por dicho plano. Este segundo método es mas practico en el caso de cerramientos planos y considerando solo poco reflexiones ya que al aumentar el numero de reflxiones, auments considerablemente el numero de imágenes, llegándolo a hacer inviable. aplicando el método geométrico se pueden resolver problemas tales como: focalización, ecos, diseños para buen sonido directo y diseño para el adecuado sonido reflejado.
Acústica en la arquitectura
Materiales para aislamiento de edificios: la acústica arquitectónica es una parte de la acústica que trata de manipular los efectos acústicos de lugares abiertos y cerrados. En los espacios abiertos el principal fenómeno es la difusión del sonido. La acústica debe tener en cuenta que las olas del sondo viajan en tres direcciones y sus frentes salen directamente de la fuente de perturbación , todo esto se debe tener en cuenta para distribuir el sonido frente a un escenario. Los griegos crearon sus teatros al aire libre, en los mismos se realizaban obras de teatro presentaciones musicales, estos aprovecharon el reflejo de las gradas para duplicar el sonido y de esta manera que la sonoridad quedase protegida por las gradas.
Hoy en día se aprovechan los conocimientos que fueron adquiridos de los griegos y los romanos por lo que los recintos abiertos se construye con paredes abombadas o curvas que concentran el sonido en el lugar.
El problema de esta es la técnica es que la frecuencia no se reparte de una manera uniforme y que los sonidos graves son los mas difíciles de repartirse. Los materiales que utilizan para construir este tipo de ambiente son aquellos que tienen propiedades que facilitan el desplazamiento del sonido hacia donde están las personas. En los espacios cerrados el aspecto mas importante que se tiene presente es la reflexión, ya que al espectador le llegara dos tipos de sonido, el directo y el reflejado, en el momento en el que se diseñe una edificación se debe tomar en cuenta el aislamiento del sonido, esto se hace para impedir que el sonido exterior penetre o interfiera en el flujo del sonido anterior.
¿Qué son ingenieros acústico?
La ingeniería acústica es una disciplina especializada en el control y desarrollo de los procesos de emisión, transmisión y recepción de ondas sonoras a través de diferentes miedos físicos, además de estudiar la naturaleza del sonido propiamente tal
Cada día esta especialidad toma mas protagonismo debido al notorio aumento de la contaminación acústica, provocada principalmente por las actividades industriales, el trafico vehicular urbano y el trafico aéreo comprometiendo estas actividades, la calidad acústica de las viviendas y lugares de trabajos, que a su vez comprometen la salud de las personas (un exceso de ruido es perjudicial para la salud humana).
En sus áreas de desarrollo, se destacan el control de ruido y el control de vibraciones, la elaboración de mapas de ruido, mitigación del ruido ambiental, la elaboración de modelos predictivos del ruido urbano, acondicionamiento de recintos con fines de aislamiento o mejoría de la calidad acústica interior.
En general la acústica se especializa en estudiar las ondas sonoras correspondientes al rango de los 20 Hz, a los 20 kHz, que es el rango característico de audición del ser humano.
Materias y grandes obras contemporáneas con desarrollo acústico La acústica arquitectónica en la antigüedad Los escritos mas antiguos que se conocen sobre la acústica arquitectónica datan del siglo I a. C., mas concretamente, el año 25 a. C. y se deben a Marco Vitrubio Pollo, ingeniero militar de Julio Cesar. En estos escritos describen varios diseños para la acústica de los antiguos teatros romanos. Por ejemplo, se utilizaban vasijas de bronce afinadas que actuaban como resonadores, bajos o agudos. Aunque las vasijas servían para redirigir el sonido en una dirección diferente a la inicial, no lo reforzaban.
En las iglesias cristianas, de bóvedas altas, con muchos problemas acústicos sobre el pulpito se colocaba un tornavoz, especie de marquesina, que evitaba que el sonido que la voz del predicador se perdiese por las bóvedas. Se consiguieron resultados muy notables.
Hasta el siglo XIX, el diseño acústico era puro practico y consistía principalmente, en imitar disposiciones de sala existentes en las que la música sonaba bien. Además, había veces, practicas casi supersticiosas, tales como colocar alambres (que no tenían ninguna función) en los lugares altos juna iglesia o auditorio.
Teatro colon Información general -
Usos: Estilo: Localización: Inicio: Finalización: Propietarios: Altura:
teatro de opera y complejo artístico eclético. Buenos Aires (Argentina) 1889 1908 Ciudad autónoma de Buenos Aires 28m
Dimensiones - Diámetro
15000
Detalles técnicos - Sistema estructural
hormigón
Diseño de construccion - Arquitecto (s)
- Otros
Francesco Tamburini ittorio Meano Julse Dormal Armellini y pellizzari empresas constructiva
El teatro colon es un teatro de opera de la ciudad de buenos aires. Por su tamaño, acústica y trayectoria, esta considerado como uno de los 5 mejores del mundo.
Cualidades del sonido
El oído humano es capaz de distinguir algunos sonidos de otro por que es sensible a las diferencias que pueden existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las cuatro cualidades que caracterizan a todo sonido. Estas son: intensidad, tono, timbre y educación. la intensidad del sonido es la propiedad que permite diferenciar entre sonidos fuerte y débiles. Esta relacionada intensidad acústica de la onda sonora correspondiente, que es la magnitud que nos da una idea de la cantidad de energía que esta fluyendo por el medio como consecuencia de la propagación de la onda. El timbre es la cualidad que permite distinguir entre sonidos procedentes de diferentes instrumentos, aun cuando posean la misma intensidad. Esta cualidad permite reconocer a una persona por su voz, que resulta característica de cada individuo. La duración es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Asi, decimos que podemos escuchar sonidos largos y cortos. Se puede medir en segundos. El tono es la cualidad del sonido que permie distinguir sonidos de la misma intensidad y tono emitidos, por diferentes fuentes o instrumentos.