DISEÑO ACÚSTICO DE LAS AULAS DE CLASE DE LA NUEVA CONSTRUCCIÓN DEL COLEGIO DISTRITAL I.E.D REPÚBLICA DE COSTA RICA

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1 DISEÑO ACÚSTICO DE LAS AULAS DE CLASE DE LA NUEVA CONSTRUCCIÓN DEL COLEGIO DISTRITAL I.E.D REPÚBLICA DE COSTA RICA LAURA VANESSA ACERO MARTINEZ CÉSAR DARIO BUSTOS ORTIZ UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVETURA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA DE SONIDO BOGOTÁ D.C. 2011

2 DISEÑO ACÚSTICO DE LAS AULAS DE CLASE DE LA NUEVA CONSTRUCCIÓN DEL COLEGIO DISTRITAL I.E.D REPÚBLICA DE COSTA RICA Jurados Ingeniero de Sonido Ingeniero de Sonido UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVETURA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA DE SONIDO BOGOTÁ D.C

3 Nota de aceptación JURADO JURADO Bogotá 18 de Marzo de

4 DEDICATORIA Dedicado a nuestra familia, amigos y a todas las personas que hicieron posible el desarrollo de este proyecto. 4

5 AGRADECIMIENTO Deseamos agradecer de manera especial a las instituciones que hicieron posible el desarrollo de este proyecto, especialmente a Acústica Técnica de Colombia ACUSTEC S.A por el préstamo de los equipos de medición y software de simulación (INSUL) y a SFX Technologies, ya que sin su respaldo, este proyecto no hubiese sido posible. Quiero también agradecer de manera especial a Ángela Suárez por su incondicional ayuda con el proyecto, hubiese sido imposible sin ella, a Carlos Ramírez por su aporte intelectual y guía para la realización del mismo y a Jaime Acero por su incondicional ayuda en las mediciones realizadas. Deseamos agradecer también a nuestra familia, amigos, y profesores quienes con su incesante apoyo hicieron de este, un gran proyecto final. 5

6 TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ANTECEDENTES (ESTADO DEL ARTE) DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN Objetivo general Objetivos específicos ALCANCES Y LIMITACIONES Alcances Limitaciones 21 2 MARCO DE REFERENCIA MARCO TEORICO CONCEPTUAL Sistema de fonación humana; característica del mensaje oral Directividad de la voz humana Propagación del sonido en espacio libre Propagación del sonido en espacio cerrado Comportamiento temporal de las reflexiones Acústica geométrica Acústica ondulatoria Campo reverberante y directo Tiempo de reverberación Calculo de la inteligibilidad de la palabra Absorción del sonido Materiales absorbentes Reflexión del sonido Parámetros para el diseño acústico de aulas Ruido de fondo Curvas NC (Noise criteria) Ecos fluctuantes y focalizaciones de sonido Inteligibilidad de la palabra MARCO LEGAL O NORMATIVO 34 3 METODOLOGÍA 34 6

7 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN POBLACIÓN Y MUESTRA HIPÓTESIS VARIABLES Variables independientes Variables dependientes 35 4 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 36 5 DESARROLLO INGENIERIL DESCRIPCIÓN DE LA INSTITUCIÓN TIPIFICACIÓN DE LOS ESPACIOS EDUCATIVOS Tipo de salones Salón tipo Salón tipo DESCRIPCIÓN DE LA MEDICIÓN Medición del tiempo de reverberación Medición de Rt para salones tipo Medición de Rt para salones tipo Medición de ruido de fondo Medición de ruido en el patio central Medición de ruido emitido en salones en horas de clase Medición de ruido de tráfico Medición de aislamiento para salones tipo Medición de aislamiento de ruido aéreo salones tipo ANÁLISIS DE RESULTADOS Resultados de ruido de fondo para salones tipo Análisis de ruido de fondo para salones tipo Resultados de ruido de fondo para salones tipo Análisis de ruido de fondo para salones tipo 1 y Resultados de tiempo de reverberación para salones tipo Análisis de tiempo de reverberación para salones tipo Resultados de tiempo de reverberación para salones tipo Análisis de tiempo de reverberación para salones tipo Análisis de tiempo de reverberación para salones tipo 1 y Resultados de inteligibilidad para salones tipo Resultados de inteligibilidad para salones tipo

8 Análisis de inteligibilidad para salones tipo 1 y Resultados de distancia crítica para salones 1 y Análisis de resultados de distancia crítica Resultados de las mediciones de ruido de tráfico Análisis de resultados de ruido de tráfico Resultados ruido producido por alumnos en horas de clase Análisis de resultados ruido por alumnos en horas de clase Resultados de mediciones ruido realizadas en patio central Análisis de mediciones ruido realizadas en patio central Resultados de aislamiento para salones tipo Resultados de particiones verticales salones tipo Análisis medición de particiones verticales salones tipo Resultados de particiones horizontales Análisis medición de particiones horizontales Resultados de aislamiento para salones tipo Resultados de particiones verticales salones tipo Análisis medición de particiones verticales salones tipo Clasificación STC de las particiones Tipo 1 y Tipo ANÁLISIS DE LAS PARTICIONES SOMETIDAS A RUIDO AEREO Descripción del cálculo del ruido proyectado Ruido proyectado para particiones verticales tipo Ruido proyectado para particiones horizontales Ruido proyectado para particiones verticales tipo Análisis de fachada Análisis de cubierta Análisis del aislamiento de la cubierta a ruido de lluvia Análisis del aislamiento de la cubierta a ruido de 127 tráfico aéreo y vehicular 5.6 DISEÑO DE ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO EN AULAS 130 DE CLASES Simulación de los diseños de acondicionamiento acústico 130 propuestos para las aulas de clase Opción 1 de acondicionamiento en aulas de clase Opción 2 de acondicionamiento en aulas de clase DISEÑO DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN LAS AULAS DE CLASE Diseño de la cubierta Aislamiento de la cubierta propuesta a ruido de lluvia Aislamiento de la cubierta propuesta a ruido aéreo Ventanería Ventanería fachada Interior Simulación de la ventana actual en la fachada interior Especificación propuesta de Ventanería en fachada interior 144 8

9 Ventanería fachada norte Simulación de la ventana actual en la fachada norte Especificación propuesta de Ventanería en fachada norte Ventanería fachada sur Simulación de la ventana actual en la fachada norte Especificación propuesta de Ventaneria en fachada sur Ventaneria hacia corredores Simulación de la ventana actual hacia corredores Especificación propuesta de Ventaneria hacia corredores Recomendaciones de perfilería y sellamiento Muros separadores Recomendaciones generales para particiones separadoras Puertas Simulación de la puerta actual en aulas Especificación propuesta de puerta en aulas Recomendaciones de sellados para puertas Recomendaciones de guardapolvos en puertas RECOMENDACIONES GENERALES RESULTADOS DE LA ENCUESTA REALIZADA Encuesta realizada a profesores Análisis de las encuestas realizadas a docentes Encuesta realizada a agentes administrativos Análisis encuesta realizada a agentes administrativos Encuesta realizada a alumnos de grados 4 a Análisis encuesta realizada a alumnos de grados 4 a Encuesta realizada a alumnos de grado Análisis encuesta realizada a alumnos de grado ERRORES SISTEMATICOS PRESUPUESTO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA 207 ANEXOS 209 Anexo Anexo Anexo Anexo

10 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Resultados de ruido de fondo para salón C Tabla 2. Resultados de ruido de fondo para salón A Tabla 3. Resultados de ruido de fondo para salón A Tabla 4. Resultados de ruido de fondo promediado salón tipo 1 62 Tabla 5. Resultados de ruido de fondo de salón C Tabla 6. Resultados de ruido de fondo de salón A Tabla 7. Resultados de ruido de fondo de salón A Tabla 8. Resultados de ruido de fondo promediado salón tipo 2 67 Tabla 9. Comparación entre niveles medidos y recomendados de ruido fe fondo 70 Tabla 10. Tiempos promediados Rt salón C Tabla 11. Tiempos promediados Rt salón A Tabla 12. Tiempos promediados Rt salón A Tabla 13. Resultados de promediados de Rt de salón tipo 1 76 Tabla 14. Tiempos promediados Rt salón C Tabla 15. Tiempos promediados Rt salón A Tabla 16. Tiempos promediados Rt salón A Tabla 17. Resultados de promediados de Rt de salón tipo 1 86 Tabla 18. Comparación de Rt medido contra Rt recomendado 90 Tabla 19. Resultados de inteligibilidad para salones tipo 1 92 Tabla 20. Resultados de inteligibilidad para salones tipo 2 94 Tabla 21. Comparación inteligibilidad medido vs. Recomendado 94 Tabla 22. Distancia crítica salones tipo 1 95 Tabla 23. Distancia crítica salones tipo 2 95 Tabla 24. Resultados L10 de medición de ruido de tráfico 97 Tabla 25. Promedio energético por calles 97 Tabla 26. Resultados de ruido por alumnos en horas de clase 99 Tabla 27. Resultados mediciones ruido realizadas patio central 101 Tabla 28. Dnt para particiones verticales salones tipo Tabla 29. Dn para particiones verticales salones tipo Tabla 30. R para particiones verticales salones tipo Tabla 31. Dnt, Dn y R para particiones verticales salones tipo Tabla 32. Dnt para particiones horizontales 107 Tabla 33. Dn para particiones horizontales 108 Tabla 34. Dn para particiones horizontales 109 Tabla 35. Dnt, Dn y R para particiones horizontales 111 Tabla 36. Dnt para particiones verticales salones tipo Tabla 37. Dn para particiones verticales salones tipo Tabla 38. R para particiones verticales salones tipo Tabla 39. Dnt, Dn y R para particiones verticales salones tipo Tabla 40. Clasificación STC para particiones tipo 1 y tipo Tabla 41. Calculo de ajustes para particiones tipo 1 y tipo Tabla 42. Especificación de la cubierta actual 126 Tabla 43. Resultados del Rt con Opción 1 de acondicionamiento 131 Tabla 44. Resultados del Rt con Opción 2 de acondicionamiento 136 Tabla 45. Especificación actual de la ventana interior

11 Tabla 46. Especificación propuesta ventana en fachada interior 144 Tabla 47. Especificación actual de la ventana fachada norte 145 Tabla 48. Especificación propuesta de la ventana fechada norte 147 Tabla 49. Especificación actual de la ventana fachada sur 148 Tabla 50. Especificación propuesta de la ventana fachada sur 150 Tabla 51. Especificación actual de la ventana hacia corredores 151 Tabla 52. Especificación propuesta de ventana hacia corredores 153 Tabla 53. Especificación actual particiones separadoras de aulas 161 Tabla 54. Especificación de la puerta actual en aulas 164 Tabla 55. Especificación propuesta de la puerta en aulas 165 Tabla 56. Resultados pregunta 3 encuesta a profesores 172 Tabla 57. Resultados pregunta 4 encuesta a profesores 172 Tabla 58. Resultados pregunta 5 encuesta a profesores 173 Tabla 59. Resultados pregunta 6 encuesta a profesores 174 Tabla 60. Resultados pregunta 7 encuesta a profesores 175 Tabla 61. Resultados pregunta 3 encuesta a administrativos 179 Tabla 62. Resultados pregunta 4 encuesta a administrativos 180 Tabla 63. Resultados pregunta 5 encuesta a administrativos 182 Tabla 64. Resultados pregunta 6 encuesta a administrativos 183 Tabla 65. Resultados pregunta 1 encuesta a alumnos de Tabla 66. Resultados pregunta 2 encuesta a alumnos de Tabla 67. Resultados pregunta 3.1 encuesta a alumnos de Tabla 68. Resultados pregunta 3.2 encuesta a alumnos de Tabla 69. Resultados pregunta 4 encuesta a alumnos de Tabla 70. Resultados pregunta 1 alumnos Tabla 71. Resultados pregunta 2 alumnos Tabla 72. Resultados pregunta 3 alumnos

12 LISTA DE GRÁFICAS Gráfica 1. Resultados de ruido de fondo para salón C Gráfica 2. Resultados de ruido de fondo para salón A Gráfica 3. Resultados de ruido de fondo para salón A Gráfica 4. Resultados ruido de fondo promediado salón tipo 1 63 Gráfica 5. Comparación ruido de fondo en salones tipo 1 63 Gráfica 6. Resultados de ruido de fondo de salón C Gráfica 7. Resultados ruido de fondo de salón A Gráfica 8. Resultados de ruido de fondo de salón A Gráfica 9. Resultados ruido de fondo promediado salón tipo 2 68 Gráfica 10. Comparación ruido de fondo en salones tipo 2 68 Gráfica 11. Comparación de ruido de fondo con normas NC 71 Gráfica 12. Tiempos promediados Rt salón C Gráfica 13. Tiempos promediados Rt salón A Gráfica 14. Tiempos promediados Rt salón A Gráfica 15. Resultados de promediados de Rt de salón tipo 1 77 Gráfica 16. Comparación de T10 para salones tipo 1 78 Gráfica 17. Comparación de T30 para salones tipo 1 78 Gráfica 18. Tiempos promediados Rt salón C Gráfica 19. Tiempos promediados Rt salón A Gráfica 20. Tiempos promediados Rt salón A Gráfica 21. Resultados de promediados de Rt de salón tipo 1 86 Gráfica 22. Comparación de T10 para salones tipo 2 87 Gráfica 23. Comparación de T30 para salones tipo 2 87 Gráfica 24. Promedio energético por calles 98 Gráfica 25. Resultados de ruido por alumnos en horas de clase 99 Gráfica 26. Resultados mediciones ruido realizadas patio central 101 Gráfica 27. Dnt para particiones verticales salones tipo Gráfica 27. Dn para particiones verticales salones tipo Gráfica 28. R para particiones verticales salones tipo Gráfica 29. Dnt, Dn y R para particiones verticales salones tipo Gráfica 30. Dnt para particiones horizontales 108 Gráfica 31. Dn para particiones horizontales 109 Gráfica 32. Dn para particiones horizontales 110 Gráfica 33. Dnt, Dn y R para particiones horizontales 111 Gráfica 34. Dnt para particiones verticales salones tipo Gráfica 35. Dn para particiones verticales salones tipo Gráfica 36. R para particiones verticales salones tipo Gráfica 37. Dnt, Dn y R para particiones verticales salones tipo Gráfica 38. Comparación de ruido proyectado para particiones 121 Verticales tipo 1 con curva NC-25 Gráfica 39. Comparación de ruido proyectado para partición 121 Vertical tipificada tipo 1 con curva NC-25 Gráfica 40. Comparación de ruido proyectado para particiones 122 horizontales con curva NC-25 Gráfica 41. Comparación de ruido proyectado para partición 122 Horizontal tipificada con curva NC-25 12

13 Gráfica 42. Comparación de ruido proyectado para particiones 123 Verticales tipo 2 con curva NC-25 Gráfica 43. Comparación de ruido proyectado para partición 124 Vertical tipificada tipo 2 con curva NC-25 Gráfica 44. Análisis de Fachada 125 Gráfica 45. Ruido proyectado en aulas de clase del aislamiento 126 en cubierta a ruido de lluvia Gráfica 46. Comparación aislamiento de cubierta con curva NC Gráfica 47. Aislamiento de la cubierta actual 128 Gráfica 48. Comparación aislamiento de cubierta con curva NC Gráfica 49. Resultados del Rt Opción 1 de acondicionamiento 133 Gráfica 50. Resultados RASTI Opción 1 de acondicionamiento 134 Gráfica 51. Resultados STI Opción 1 de acondicionamiento 134 Gráfica 52. Resultados del Rt Opción 2 de acondicionamiento 136 Gráfica 53. Resultados RASTI Opción 2 de acondicionamiento 137 Gráfica 54. Resultados STI Opción 2 de acondicionamiento 137 Gráfica 55. Aislamiento a ruido de lluvia de la cubierta propuesta 140 Gráfica 56. Comparación aislamiento cubierta propuesta con NC Gráfica 57. Aislamiento a ruido aéreo de la cubierta propuesta 141 Gráfica 58. Comparación aislamiento cubierta propuesta con NC Gráfica 59. Comparación aislamiento de ventanería en la 143 fachada interior actual con curva NC-25 Gráfica 60. Aislamiento ventana en fachada interior propuesta 144 Gráfica 61. Comparación aislamiento de ventanería en la 145 fachada interior propuesta con curva NC-25 Gráfica 62. Aislamiento ventana fachada norte actual 146 Gráfica 63. Comparación aislamiento de ventanería en la 146 fachada norte actual con curva NC-25 Gráfica 64. Aislamiento ventana fachada norte propuesta 147 Gráfica 65. Comparación aislamiento de ventanería en la 148 fachada norte propuesta con curva NC-25 Gráfica 66. Aislamiento ventana fachada sur actual 149 Gráfica 67. Comparación aislamiento de ventanería en la 149 fachada sur actual con curva NC-25 Gráfica 68. Aislamiento ventana fachada sur propuesta 150 Gráfica 69. Comparación aislamiento de ventanería en la 151 fachada sur propuesta con curva NC-25 Gráfica 70. Aislamiento ventana actual hacia corredores 152 Gráfica 71. Comparación aislamiento de ventanería hacia 152 corredores actual con curva NC-25 Gráfica 72. Aislamiento ventana propuesta hacia corredores 153 Gráfica 73. Comparación aislamiento de ventanería hacia 154 corredores propuesta con curva NC-25 Gráfica 74. Aislamiento partición separadora entre aulas 161 Gráfica 75. Comparación aislamiento de parición separadora 162 entre aulas actual con curva NC-25 Gráfica 76. Aislamiento puerta actual en aulas 164 Gráfica 77. Comparación aislamiento de puerta actual con NC

14 Grafica 78. Aislamiento puerta propuesta en aulas 166 Gráfica 79. Comparación aislamiento puerta propuesta con NC Gráfica 80. Resultados pregunta 3 encuesta a profesores 172 Gráfica 81. Resultados pregunta 5 encuesta a profesores 174 Gráfica 82. Resultados pregunta 6 encuesta a profesores 175 Gráfica 83. Resultados pregunta 7 encuesta a profesores 176 Gráfica 84. Resultados pregunta 8 encuesta a profesores 176 Gráfica 85. Resultados pregunta 9 encuesta a profesores 177 Gráfica 86. Resultados pregunta 10 encuesta a profesores 177 Gráfica 87. Resultados pregunta 3 encuesta a administrativos 180 Gráfica 88. Resultados pregunta 4 encuesta a administrativos 181 Gráfica 89. Resultados pregunta 5 encuesta a administrativos 182 Gráfica 90. Resultados pregunta 6 encuesta a administrativos 183 Gráfica 91. Resultados pregunta 7 encuesta a administrativos 184 Gráfica 92. Resultados pregunta 8 encuesta a administrativos 184 Grafica 93. Genero de los entrevistados-alumnos de 4 a Gráfica 94. Resultados pregunta 1 encuesta a alumnos de Gráfica 95. Resultados pregunta 2 encuesta a alumnos de Gráfica 96. Resultados pregunta 3 encuesta a alumnos de Gráfica 97. Resultados pregunta 3.2 encuesta a alumnos de Gráfica 98. Resultados pregunta 4 encuesta a alumnos de Gráfica 99. Resultados pregunta 5 encuesta a alumnos de Gráfica 100. Resultados pregunta 6 encuesta a alumnos de Grafica 101. Genero de los entrevistados-alumnos de Grafica 102. Resultados pregunta 2 alumnos Grafica 103. Resultados pregunta 3 alumnos

15 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Contribución frecuencial al nivel de voz 22 Figura 2. Directividad de la voz humana 22 Figura 3. Gráfica SPL contra tiempo 24 Figura 4. Teoría de rayos para acústica geométrica 25 Figura 5. Modos de vibración 25 Figura 6. Criterio Boltz 26 Figura 7. Frecuencia de Schroeder 26 Figura 8. Distancia crítica 27 Figura 9. Comportamiento de la sala respecto a radio 27 Figura 10. Tiempo de reverberación 27 Figura 11. Cálculo del porcentaje Alcons 28 Figura 12. Cálculo de diferencia de niveles 29 Figura 13. Correspondencia Alcons, STI/Rasti 29 Figura 14. Evolución temporal de energía sonora en 30 Recinto cerrado Figura 15. Equivalencias de coeficientes de inteligibilidad 33 Figura 16. Diagrama de Grant 36 Figura 17. Vista en planta de salón tipo 1 39 Figura 18. Vista en 3D de salón tipo 1 40 Figura 19. Vista en planta de salón tipo 2 41 Figura 20. Vista en 3D del salón tipo 2 42 Figura 21. Diagrama esquemático salón 1 43 Figura 22. Pupitres usados en las aulas de clase 44 Figura 23. Equipamiento variable en salones tipo 1 44 Figura 24. Esquema de medición de Rt salón tipo 1 45 Figura 25. Diagrama esquemático salones tipo 2 47 Figura 26. Pupitres usados en salones tipo 2 47 Figura 27. Equipamiento variable salones tipo 2 48 Figura 28. Esquema de medición de Rt salones tipo 2 49 Figura 29. Diagrama esquemático de medición ruido de fondo 50 Figura 30. Diagrama esquemático de medición ruido en patio 51 Figura 31. Diagrama esquemático de medición ruido en salones 52 Figura 32. Diagrama esquemático de medición ruido de tráfico 52 Figura 33. Diagrama esquemático medición aislamiento salón 1 55 Figura 34. Diagrama esquemático medición aislamiento salón 2 57 Figura 35. Ventanas del salón C Figura 36. Ventanas del salón A Figura 37. Partición hacia corredor salón A Figura 38. Ventanas y puertas salón A Figura 39. Ventanas del salón A Figura 40. Ventanas del salón A Figura 41. Esquema de los puntos de medición ruido de tráfico 96 Figura 42. Duracustic Rocks perforado 131 Figura 43. Diagrama en 2D Rt con opción 1 de acondicionamiento 132 Figura 44. Diagrama en 3D Rt con opción 1 de acondicionamiento 132 Figura 45. Thermatex Thermofon

16 Figura 46. Diagrama en 2D Rt con opción 2 de acondicionamiento 135 Figura 47. Diagrama en 3D Rt con opción 2 de acondicionamiento 136 Figura 48. Detalle de la cubierta propuesta 138 Figura 49. Detalle de la cubierta tipo sándwich deck 139 Figura 50. Detalle instalación de cubierta tipo sándwich deck 139 Figura 51. Aplicación ventana con batiente 156 Figura 52. Sellamiento entre nave móvil y marco 156 Figura 53. Empaques de neopreno 157 Figura 54. Felpa reticulada 158 Figura 55. Especificación de nave deslizante 160 Figura 56. Recomendaciones para particiones separadoras

17 INTRODUCCIÓN La educación es un eje absolutamente fundamental y necesario para el desarrollo de la sociedad, ya que es con éste que se adquieren todas las habilidades y conocimientos que forman al hombre para vivir en sociedad, para solucionar los problemas que hoy en día se afrontan y para mejorar la calidad de vida. La educación primaria o elemental, es la que se desarrolla en los primeros seis años establecidos y estructurados por la Secretaría de Educación, y se lleva a cabo entre los cinco y doce años de edad. Es de suma importancia éste ciclo ya que es la base de la pirámide de la educación, cuanto más sólida es ésta, mejores resultados se tendrán para la educación secundaria y universitaria; análogamente si no es sólida, se tendrán resultados negativos en el proceso educativo. Hay numerosos estudios por parte de reconocidas organizaciones internacionales donde se demuestran los resultados negativos del aprendizajeenseñanza y desarrollo cognitivo del estudiante cuando se está expuesto a un alto valor de ruido, además del desgaste físico y psicológico de los docentes. Es por ello que se debe tener un ambiente de aprendizaje adecuado, donde la transmisión de la palabra y el dialogo docentes-estudiante sea apropiado, donde la capacidad de concentración no se vea afectado por exposición a alto ruido, para de estar manera lograr altos estándares de educación. La demanda en construcción de colegios distritales que se ha llevado a cabo en los últimos años para suplir las necesidades de educación, no ha tenido en cuenta las problemáticas nombradas anteriormente, ya que en el estudio realizado se encontró que el tiempo de reverberación, la inteligibilidad, el aislamiento entre aulas y de ruido externo, no cumple con los estándares, normas y/o recomendaciones internacionales. Además, la comunidad escolar estudiada presenta quejas constantes referentes a ruido, y su mayor descontento acorde a la encuesta realizada en este documento, es el exceso de ruido acumulado en las aulas y el alto filtrado de ruido entre y dentro de ellas. Es por ello que se debe hacer frente a este problema con el adecuado tratamiento acústico de las aulas, el cual está propuesto en el presente documento. Dicha solución ha sido basada en simulaciones acústicas lo cual asegurarían el cumplimiento de las normas y recomendaciones internacionales. Por consiguiente, se estaría logrando así una mayor eficiencia del funcionamiento de los recintos y por tanto mejorar el nivel de aprendizaje y reducir el desgaste físico y mental tanto de estudiantes como de docentes. 17

18 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 ANTECEDENTES (ESTADO DEL ARTE) El problema de la ausencia de estudios en la acústica de las aulas de clase en colegios, ha sido trabajado en numerosas instituciones y organizaciones tanto en el marco nacional como en el internacional. Desde el marco internacional, se pueden nombrar las investigaciones realizadas por la reconocida institución Canadiense CASLPA (Canadian Association of Speech-Language Pathologists and Audiologists) 1 en el año 2002, donde aseguran la necesidad de acondicionar las aulas de clase o diseñar algún tipo de sistema electroacústico, para mejorar la educación y reducir los problemas referentes a exposición de ruido. Recientemente la institución revolucionó la acústica de las aulas de clase con un sistema electroacústico denomiado Front Row 2 que amplifica la voz del docente y permite a los estudiantes hablar con un micrófono. En su página Web disponen de un simulador en el cual se ingresan ciertos datos técnicos como tiempo de reverberación, volumen, número de estudiantes, ruido de fondo y otros, y como resultado se tendrá la correcta posición del sistema electroacústico. Un reconocido antecedente a ésta investigación, son las recomendaciones ANSI S American National Standard Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools diseñadas por ASA. Éstas normas fueron diseñadas en Estados Unidos en el 2002, y en estas se exponen recomendaciones y consejos para el diseño de las aulas de clase, en cuanto a acondicionamiento y aislamiento. Éstas recomendaciones serán base para el desarrollo de éste proyecto. Para evidenciar el problema del ruido en los niños, se tienen a disposición las investigaciones realizadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) 3 en los últimos años relacionados con el tema de niños expuestos a un alto nivel de ruido, donde lograron demostrar las negativas consecuencias cognitivas y retraso de aprendizaje. Así mismo, otro antecedente internacional, son las normas (OSHA ISO) 4 5, que tratan el problema de daño auditivo en trabajadores, y muestran cuanto 1 Canadian Association of Speech-Language Pathologists and Audiologists, Copyright 2006 ACOA, 2 ANSI S American National Standard Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools, Acoustical Society of America. 3 Organización Mundial de la Salud (WHO), Copyright World Health Organization (WHO), All Rights Reserved, 4 Occupational safety and Health Administration (OSHA), 200 Constitution Avenue, NW Washington, DC 20210, 18

19 tiempo debe trabajar un empleado a cierta exposición de ruido. A partir de este marco legal, se busca encontrar cual es el tiempo que un docente debe estar bajo el ruido generado en las aulas de clase. En España también se han realizado numerosas investigaciones acerca de la acústica de aulas de clase. Es de gran interés y sustento para éste proyecto, las investigaciones realizadas por la Consellería de Educación de la Generalitat Valenciana. En una de ellas denominada Problemas de la voz en docentes 6 se exponen todas las causas, consecuencias y formas de control de ésta enfermedad profesional. Por parte de Latinoamérica, se tiene el articulo Relevamiento acústico de aulas en la región centro de Argentina 7 presentado en la FIA en 2008, han hecho estudios en las aulas de clase de ciertas regiones especificas, encontrando deficiencias en el funcionamiento de los recintos. En la investigación se hicieron comparaciones con normatividad internacional como la OMS, las normas del Reino Unido BB 93 UK y las recomendaciones ANSI S En el ámbito nacional, se han realizado numerosas investigaciones de cómo el ruido afecta el aprendizaje de los niños en educación básica primaria, por parte de la Universidad Pedagógica, en la Facultad de Artes. 1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA La exposición a un alto nivel de ruido durante un tiempo prolongado genera graves consecuencias clínicas y psicológicas. Para los docentes, además causa un desgaste en la voz, y en los estudiantes se presentan problemas de aprendizaje. En las nuevas construcciones de colegios distritales no se ha tenido en cuenta dichos efectos, por lo cual se debe hacer frente a este problema. A raíz de lo anterior surge entonces el interrogante, Dadas las condiciones actuales Cómo mejorar las condiciones acústicas de las nuevas aulas de clase en colegios distritales? 1.3 JUSTIFICACIÓN Hoy en día se presenta un grave problema en la Secretaria de Educación, debido al alto número de docentes incapacitados por cansancio, donde la mayoría resultan relacionarse con problemas auditivos y de disfonía (1). Además, la educación de primaria no resulta óptima, por el impacto que tiene el ruido en los alumnos. 5 International Organization for Standarization (ISO), 6 Problemas de la voz en docentes. Servicio de educación y riesgos laborales en Centro Educativos. Madrid, España. 7 PASH IRENE, Vivian. Relevamiento Acústico de las aulas en la región centro de Argentina. Departamento Técnico comercial. FIA 2008-A

20 En la capital colombiana no se han realizado los debidos análisis acústicos a las aulas de clase que estas requieren para su óptimo funcionamiento, por lo cual se debe hacer un estudio que mejore el ambiente de aprendizaje, logrando así los estándares ideales de educación. Para el optimo desarrollo de este proyecto se tiene a disposición suficiente información, proporcionada por organismos e instituciones internacionales como se nombro en los antecedentes, ya que la temática de este proyecto se ha tratado ya en otros países como Estados Unidos, Canadá, España, Argentina, entre otros. El diseño y rediseño acústico que se realizará para éste proyecto, brindará una útil herramienta para ingenieros, arquitectos y demás diseñadores que se desempeñen en campo de la acústica de las aulas de clase. 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN Objetivo general Rediseñar acústicamente las nuevas aulas de clase del colegio distrital I.E.D Costa Rica, para reducir el impacto auditivo sobre docentes y estudiantes Objetivos específicos 1. Realizar las encuestas pertinentes a la comunidad escolar para sustentar de manera subjetiva los problemas relacionados con el estado acústico de las aulas. 2. Realizar las mediciones acústicas a las aulas de clase del colegio distrital I.E.D Costa Rica en base a la norma ISO 3382 para tiempo de reverberación y otros parámetros acústicos relacionados. 3. Realizar las mediciones acústicas a las aulas de clase del colegio distrital I.E.D Costa Rica en base a la norma IRAM (equivalente a ISO 140-4:1998) para medición del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción. 4. Comparar los resultados experimentales de las mediciones realizadas con normas, recomendaciones y protocolos internacionales y nacionales. 5. Realizar un informe detallado de las mediciones y los resultados, donde se expliquen las falencias de las aulas y sus posibles soluciones. 1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES Alcances Al tener las estadísticas precisas del estudio, se puede ejercer presión sobre el Ministerio de Protección Social y la Secretaría de Educación del Distrito, para que se haga frente a esta problemática. 20

21 Crear conciencia ciudadana acerca de la problemática del ruido en aulas de clase y las medidas que se deben tomar frente a esto. Éste proyecto puede ser una base para futuros diseños de aulas de clase, no solo para colegios distritales sino para cualquier otro ente educativo como colegios privados o universidades, que tengan unas características arquitectónicas similares LIMITACIONES Para este proyecto se disponen los elementos de medición disponibles en la Universidad, los cuales no están en su mejor estado, por lo cual aumentarán el porcentaje de error sistemático de los resultados. Las limitaciones de software de predicción aumentarán el porcentaje de error sistemático en el momento de demostrar el funcionamiento del diseño propuesto como solución. No se dispone de los recursos económicos para realizar un montaje real, para demostrar el funcionamiento del protocolo propuesto. 2. MARCO DE REFERENCIA 2.1 MARCO TEORICO-CONCEPTUAL A continuación se nombrarán y explicarán términos que serán usados a lo largo del proyecto y será necesaria su definición: Sistema de fonación humana: Características del mensaje oral Al emitir un mensaje, se emplea un tiempo de alrededor de 90ms en las vocales y 20ms en consonantes. Éstas tienen un contenido energético mayor en frecuencias altas, mientras que las vocales trabajan en frecuencias bajas. Así mismo, las vocales tienen 12dB más que una consonante. Hay que tener en cuenta que para la inteligibilidad de la palabra depende directamente de las consonantes. En la gráfica se puede observar el comportamiento del habla: 21

22 Figura 1. Contribución frecuencial al nivel de voz En la banda de 500Hz es donde más contenido energético se presenta y donde hay más contribución al nivel de la voz. La inteligibilidad de la palabra se situa en frecuencias altas, alrededor de 2KHz y 4KHz Directividad de la voz humana El factor de Directividad Q, indica en que direcciones una fuente irradia más potencia que en otras. Este valor depende de la frecuencia. La voz humana tiene características directivas definidas, ya que por su naturaleza (sistema de fonación y forma de cabeza) irradia más energía en dirección frontal que en cualquier otra. Se define entonces que para la voz humana, el factor de Directividad Q es igual a 2. Figura 2. Directividad de la voz humana En la figura se puede ver la Directividad de la voz para frecuencias desde 500Hz hasta 4KHz. 22

23 Antonie Carrion 8 da unas observaciones que provienen del análisis de la voz humana: - El nivel de presión sonora es más alto en las frecuencias de 500Hz que en la de 4KHz - El nivel sonoro asociado a las vocales, es más elevado que el correspondiente a las consonantes - La Directividad de la voz humana provoca una percepción detrás del locutor, a la vez que la diferencia delante-detrás es efectivamente más notable en una banda de 4kHz, por ser la voz más directiva a medida que la frecuencia aumenta Propagación del sonido en espacio libre Cuando una fuente es activada en un recinto cerrado, genera una onda que se propaga en todas las direcciones y si hay un oyente en dicho recinto, él percibirá dos sonidos; el directo, proveniente de la fuente sin interferencia; y el reflejado, proveniente de las reflexiones de la onda generada cuando choca con las superficies. El sonido directo, proveniente de una fuente omnidireccional (se denomina Q=1), cumple la ley del inverso al cuadrado donde cada vez que se duplique la distancia a la fuente decaerá 6dB. En el caso de la voz humana, es un sonido directivo ya que la dimensión de la fuente respecto a la longitud de onda producida es comparable Propagación del sonido en espacio cerrado Mientras que el sonido directo depende directamente de la distancia que separa la fuente y el receptor, el sonido reflejado depende del camino recorrido por el rayo sonoro y del grado de absorción acústica de los materiales a los cuales la onda incide. Cuánto mayor la distancia y más absorbente sean los materiales menor será la energía reflejado Comportamiento temporal de las reflexiones Al analizar el comportamiento temporal de las reflexiones, se pueden detectar dos zonas; las primeras reflexiones (llegan inmediatamente después del sonido directo) y las reflexiones tardías (cola reverberante, la cual es analizada con la teoría estadística). El límite temporal para las reflexiones temporales se establece en aproximadamente 100ms desde la llegada del sonido directo, aunque éste valor depende de la forma y volumen del recinto. 8 CARRION ISBERT, Antoni. Diseño Acústico de espacios arquitectónicos. Ediciones UPC, p

24 Figura 3. Gráfica de SPL contra tiempo 9 Hay diversas maneras para conseguir información precisa de las la energía reflejada. Una de ellas es con un disparo, aunque no suele ser tan exacta en frecuencias bajas. La obtención de la respuesta al impulso o función de transferencia del recinto con los métodos propuestos por la ISO resultan muy efectivos y con un porcentaje de error mínimo Acústica geométrica Las primeras reflexiones presentan mayor nivel energético que las tardías, y son éstas quien junto al sonido directo, determinan las características acústicas propias del recinto. La acústica geométrica se basa en la teoría de rayos para predecir el comportamiento de las reflexiones. Éste análisis es una aproximación a la realidad ya que no es totalmente veraz. 9 CARRION ISBERT, Antoni. Diseño Acústico de espacios arquitectóncios. Ediciones UPC, p

25 Figura 4. Teoría de rayos para acústica geométrica 10 Para que se cumpla ésta teoría, Antonie Carrion en su libre Diseño Acústico de Espacios Arquitectónica dice que debe haber dimensiones grandes en comparación con la longitud de onda del sonido en consideración y la superficie debe ser lisa y muy reflejante. En el caso de que las dimensiones sean menores o similares a la longitud de dona del sonido, ocurrirá el efecto de difracción, en el cual la onda sonora rodea la superficie y sigue propagándose como si el obstáculo no existiese. Si la superficie no es lisa y por el contrario tiene irregularidades, entonces se presentará el fenómeno de difusión del sonido Acústica Ondulatoria Al existir en un recinto un número de ondas incidentes y reflejadas, existe entonces una sumatoria de elongaciones que pueden ser interferencias destructivas o constructivas y es por esto que aparecen las ondas estacionarias o modos propios de la sala. Éstos son ilimitados y dependen de que frecuencia se está trabajando, y a medida que aumenta la frecuencia, también aumenta la densidad de éstos. Los modos producen una concentración de energía en ciertos puntos, lo cual le da una coloración a la sala, muchas veces no deseado. La forma de encontrar éstos modos en función de la frecuencia y de las dimensiones de la sala está descrita en la ecuación de Rayleigh: Figura 5. Modos de vibración 10 CARRION ISBERT, Antoni. Diseño Acústico de espacios arquitectóncios. Ediciones UPC, p

26 Donde Lx, Ly y Lz representan las dimensiones de la sala en metros y k, m y n son valores enteros. Cada combinación de valores k,m y n, da lugar a una frecuencia y modo propio asociado que recibe el nombre del literal. Para evitar la repetición modal, especialmente en frecuencias bajas, se tiene que diseñar las dimensiones de la sala de tal manera que se logre tener la mayor transparencia en frecuencia posible. Esto se puede lograr por medio del criterio de Boltz en donde se cumpla la relación dada en la gráfica cuando la altura es uno: Figura 6. Criterio de Bolt La densidad de los modos de vibración se suele analizar hasta una frecuencia tal, en que los modos de vibración son tan densos que el oído no logra diferenciarlos. Ésta frecuencia es la denominada frecuencia de Schroeder cuya ecuación es: Figura 7. Frecuencia de Schroeder Donde Rtmid es el valor del tiempo de reverberación obtenido como promedio de los valores correspondientes a las bandas de octava centradas en 500Hz y 1Khz expresado en segundos. V es el volumen de la sala expresada en metros cúbicos. 26

27 Campo Reverberante y Campo Directo La energía total presente en un punto de un recinto, es la suma energética de un sonido directo y de un sonido indirecto (producto de las reflexiones). Se puede hablar de dos zonas de un recinto, donde predomina el sonido directo (campo directo) y donde predomina el sonido reflejado (campo reverberante). La zona reverberante comienza a partir de un radio reverberante o distancia crítica que se puede calcular a partir de la ecuación: Figura 8. Distancia crítica Dónde Q es el factor de directividad de la fuente y R el coeficiente de la sala. El comportamiento de la energía de un recinto con respecto al tiempo puede describirse en la siguiente gráfica: Figura 9. Comportamiento de la sala respecto al radio reverberante 11 Se puede ver que hay una pendiente de caída de 6dB para un radio menor a un metro, y luego aparecerá una curva con pendiente mucho menor (debido al aporte energético de las reflexiones) Tiempo de Reverberación El tiempo de reverberación de un recinto es definido el tiempo en que demora la señal en decaer 60dB con respecto a su valor inicial, lo anterior a una cierta frecuencia. El Rt60 varía respecto a la frecuencia inversamente proporcional. Se puede calcular con la siguiente ecuación: Figura 10. Tiempo de reverberación. 11 CARRION ISBERT, Antoni. Diseño Acústico de espacios arquitectóncios. Ediciones UPC, p

28 Donde V es el volumen del recinto en metros cúbicos y A es el área de absorción medido en Sabine por metro cuadrado. Ésta fórmula se ha de aplicar siempre y cuando: - Decaimiento energético exponencial asociado a un campo sonoro perfectamente difuso - Geometría regular de la sala - Coeficiente medio de absorción inferior a 0,4 (2) Cálculo de la inteligibilidad de la palabra Los ecos y ecos flotantes son perjudiciales para la inteligibilidad de la palabra, que es la capacidad que tiene un recinto para transmitir información, es decir que tan claro se entiende un discurso hablado. Fue el holandés V.M.A Peutz quien introdujo valores objetivos para el cálculo de la inteligibildad, en donde en una sala se emiten ciertas palabras sin significado conformadas por consonante-vocal-consonante, luego un público tomaba nota de lo que se escuchaba y luego se establece una estadística con los resultados. Se obtiene entonces un porcentaje que describe que tan eficiente o deficiente es la inteligibildad del recinto. Éste porcentaje se le denominó Pérdida de Articulación de Consonantes. En el estudio realizado por Peutz, también se estableció una relación matemática para predecir la inteligibilidad a partir del tiempo de reverberación y la diferencia de niveles entre el campo directo y el campo reverberante. Dicha relación se puede ver en la gráfica: Figura 11. Cálculo de porcentaje %Alcons CARRION ISBERT, Antoni. Diseño Acústico de espacios arquitectóncios. Ediciones UPC, p

29 Donde para calcular Ld-Lr: Figura 12. Cálculo de diferencia de niveles Donde Q es el factor de directividad de la fuente sonora, en el caso de la voz humana Q es dos considerando la dirección frontal del orador. R es la constante de la sala en metros cuadrados. R es la distancia del punto considerado a la fuente sonora en m. Se suele elegir para el cálculo del coeficiente de absorción el valro en 2 KHz, por ser la máxima contribución a la inteligibilidad de la palabra. Hay que tener ciertas recomendaciones como: - Cuanto más cerca esté situado el receptor de la fuente sonora (Ld-Lr mayor), menor será el valor de %ALCons, es decir, mayor inteligibilidad. - Cuando menor sea el RT, menor será el %ALCons. - El valor del %ALCons aumenta a medida que el receptor se aleja de la fuente hasta una distancia r=3,16dc. Para distancias r>3.16dc, el valor del %ALCons tiende a ser constante. Ello significa que, a partir de dicha distancia, la inteligibildad de la palabra ya no empeora. El ruido de fondo debe estar como mínimo 12dB por debajo del nivel de la señal. El STI (Speechs Transmission Index) es un valor que oscila entre 0 (Inteligibilidad nula) y 1 (inteligibilidad total). Un valor simplificado del STI es el denominado RASTI (Rapid Speech Transmission Index), y una correspondencia entre los anteriores métodos descritos está en la tabla: Figura 13. Correspondencia entre ALCons, STI/RASTI CARRION ISBERT, Antoni. Diseño Acústico de espacios arquitectóncios. Ediciones UPC, p

30 En una sala con un tiempo de reverberación alto, el decaimiento energético de una vocal emitida en la misma, es apreciablemente más lento que decaimiento propio. Por lo tanto ocurro un solapamiento temporal de la vocal con la consonante emitida inmediatamente después como se puede ver en la figura: Figura 14. Evolución temporal de la energía sonora correspondiente a la emisión de una vocal seguida de una consonante en un recinto cerrado. 14 El enmascaramiento de las consonante producidas por el alto tiempo de reverberación, son las causantes de una pérdida de inteligibilidad de la palabra en un recinto. La simultaneidad temporal de la vocal y la constante, son las causantes del enmascaramiento parcial o total de la consonante, producido por la vocal Absorción del Sonido La absorción del sonido se define como la perdida de energía de las ondas sonoras cuando se propagan en el aire libre o cuando inciden en alguna superficie, este parámetro es de vital importancia para el buen funcionamiento de recintos pues se puede tener control sobre los tiempos de reverberación requeridos y así mismo de la inteligibilidad adecuada que cada recinto necesita. Esta absorción se puede presentar debido a los factores ambientales donde se encuentra el recinto como temperatura y humedad, y factores propios del lugar como la cantidad de ocupantes, materiales de construcción y superficies limites que puedan entrar en vibración. La cantidad de absorción que tiene algún material esta dado por su coeficiente de absorción α, el cual está dado por mediciones previas en cámaras reverberantes o mediante el tubo de Kundt, esta información la debe dar el proveedor de los materiales, aunque también se puede encontrar en tablas publicadas por diferentes autores que dan una idea del comportamiento del materia a trabajar. 14 CARRION ISBERT, Antoni. Diseño Acústico de espacios arquitectóncios. Ediciones UPC, p

31 2.1.8 Materiales Absorbentes La absorción que sufren las ondas sonoras cuando inciden sobre los distintos materiales absorbentes utilizados como revestimientos de las superficies límite del recinto, así como su dependencia en función de la frecuencia, varían considerablemente de un material a otro. 15 ; de esta forma, conocer el coeficiente de absorción se hace de gran importancia pues no todos los materiales servirán para llegar al tiempo de reverberación requerido por el recinto. La disipación de la energía sonora en calor se produce debido a los distintos caminos que debe recorrer la onda al chocar con alguna superficie, si la cantidad de caminos es grande y su longitud también, la disipación será a su vez mayor, aumentando su coeficiente de absorción y logrando los objetivos requeridos para la sala. Dicha disipación de energía se produce por diferentes fenómenos como: - El espesor del material - La porosidad del material - La densidad del material - Distancia del material a la pared rígida Así, se puede determinar la absorción con la siguiente ecuación: A= α*s Ecuación 1. Absorción Donde: A es la absorción del material en Sabines α es el coeficiente de absorción del material S es la superficie ocupada por el material en metros cuadrados Reflexión del Sonido Para recintos destinados a la palabra como salas de conferencia y aulas, el uso de reflexiones útiles es de vital importancia, pues al ser integradas con el oído humano logran una mejora en la inteligibilidad de la palabra y pueden incrementar la sonoridad en algún punto deseado, estas reflexiones son las que llegan al receptor en los primeros 50 ms después de la llegada de sonido directo, dichos materiales generalmente son lisos, no porosos y rígidos para reflejar la mayor cantidad de energía sonora que incide sobre ellos Parámetros para el Diseño Acústico de Espacios Comunitarios/Aulas Para el diseño acústico de aulas se deben tomar en cuenta tres parámetros importantes que se explicaran a continuación: - El ruido de fondo debe ser lo suficientemente bajo - El campo reverberante igualmente debe ser bajo - No existan ecos fluctuantes ni focalizaciones de sonido 15 Carrión Isbert, Antoni. Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos. Barcelona: Edicions UPC, 1998.p.75 31

32 Ruido de Fondo Se define como el ruido debido a las fuentes sonoras cercanas y lejanas excepto aquella que se está evaluando. 16 Este puede provenir de instalaciones eléctricas o climáticas dentro del recinto o por fuentes externas como el ruido de tráfico Curvas NC (Noise Criteria) Estas curvas fueron propuestas por Beranek en 1957 para evaluar si existían problemas de ruido en espacios cerrados como oficinas, salas de conferencia y aulas; también evalúan el grado de molestia sobre un oyente en las bandas de octava desde 63 Hz a 8000 Hz; si los lugares a evaluar se acogen a la curva NC dada, se dice que el ruido de fondo en todas las bandas de frecuencia está por debajo de la curva establecida, los cual supone el primer paso para conseguir un confort acústico y un grado de inteligibilidad adecuados Ecos fluctuantes y Focalizaciones de Sonido Estos se producen generalmente por la geometría del recinto, ya que si esta es inadecuada se tendrá una distribución no uniforme de la energía sonora, lo cual causará puntos con más energía que otros; al no presentarse estas anomalías, el confort acústico y el grado de inteligibilidad podrán llegar a ser correctos Inteligibilidad de la Palabra El grado de inteligibilidad en un recinto depende directamente de los parámetros anteriormente nombrados, si todos estos se cumplen será posible llegar a obtener los valores óptimos para cada sala a diseñar. La cuantificación del grado de inteligibilidad se obtiene mediante tres parámetros principales, el % de ALcons, el índice STI y el índice RASTI. Pérdida Porcentual de Articulación de Consonantes (Alcons%) Este cálculo de la pérdida porcentual de articulación de consonantes, se realiza mediante una ecuación que es fuertemente dependiente del tiempo de reverberación (T 60 ). Donde: T 60 =Tiempo de reverberación. V= volumen de la sala. r= distancia ente el emisor y el receptor. 16 Miraya, Federico. Control de Ruido, 1999.p.G-30 32

33 Índice de transmisión de sonido (STI) Permite evaluar el grado de inteligibilidad de la palabra entre valores de 0 a 1, siendo 0 inteligibilidad mala y 1 inteligibilidad excelente. El cálculo de este parámetro presenta un análisis más completo, puesto que se tienen en cuenta todas las bandas octavas en las frecuencias de Hz. Índice de Transmisión Rápida de la Palabra (RASTI) Este parámetro es un índice simplificado del STI puesto que se calcula según un menor número de frecuencias de banda de octava, es decir las frecuencias de 500 Hz y 2000 Hz. A continuación se presenta una tabla que relaciona los valores y calificación para los tres métodos de evaluación de inteligibilidad de palabra anteriormente descritos. MALA BUENA POBRE EXCELENTE REGULAR Figura 15. Equivalencias de los coeficientes de inteligibilidad. 33

34 2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO Para el desarrollo de las mediciones acústicas que se realizaran en las aulas de clase del I.E.D república de Costa Rica se usarán esencialmente dos normativas internacionales. Una de ellas es la norma ISO 3382 de 1997 para tiempo de reverberación y otros parámetros acústicos relacionados. La elección de ésta debido a la correspondencia con los estudios realizados por Beranek en su libro Acústica. Para la medición de perdida por transmisión se empleará la norma IRAM Medición Del Aislamiento Acústico En Los Edificios Y De Los Elementos De Construcción, Parte 4: In Situ Del Aislamiento Al Ruido Aéreo Entre Locales equivalente a la norma ISO 140-4:1998, ésta especifica los métodos aplicables in situ para medir la propiedades del aislamiento acústico al ruido aéreo de las paredes interiores, de los techos y de las puertas entre dos recintos en condiciones de campo sonoro difuso, para determinar la protección aportada a los ocupantes del edificio. Los criterios de confort dentro de las aulas de clase se evalúan según la recomendación internacional ANSI/ASA S /Part 1 American National Standard Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools, Part 1: Permanent Schools donde se valoran los parámetros acústicos que se deben cumplir dentro de diferentes espacios dentro de una edificación educativa para el optimo y correcto aprendizaje de los alumnos e igualmente el buen desarrollo de las actividades laborales de los profesores. Dichas recomendaciones también se muestran en la norma colombiana NTC 4595 Ingeniería Civil y Arquitectura. Planeamiento y díselo de instalaciones y ambientes escolares. 3. METODOLOGÍA 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN Este proyecto de realizara en basa a la investigación empírico - analítica, la cual busca una comparación o contraste de los valores calculados con los resultados experimentales. 3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA La línea institucional a la que se acoge este proyecto es Tecnologías actuales y sociedad, ya que se esta abarcado un problema social como lo es la baja calidad del ambiente de aprendizaje en aulas de colegio, y es por medio de la tecnología actual (equipos de medición y análisis) que se pretende solucionar este problema. 34

35 La sub-línea de la facultad relacionada a este proyecto es instrumentación y control de procesos ya que través de herramientas teórico practicas se pretende solucionar un problema asociado con la acústica de un recinto. El campo de investigación propuesto por el nodo de Ingeniería de Sonido es acústica, ya que se está trabajando el comportamiento del sonido dentro de un recinto para su adecuado uso como aula de clase. 3.3 TECNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN Para la recolección de información necesaria para el desarrollo de este proyecto, se emplearán las técnicas establecidas por la norma ISO 3382 y la norma IRAM , donde se necesita un sonómetro, una fuente omnidireccional, un micrófono de medición de respuesta plana, interfaz de audio, sistema de grabación portátil y el software adecuado (para el análisis de datos recopilados). También se realizarán entrevistas a toda la comunidad escolar (docentes, estudiantes, padres de familia, administrativos) para sustentar de manera subjetiva los problemas relacionados con la baja calidad acústica de las aulas de clase. 3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA La población para este proyecto es la comunidad escolar del colegio distrital I.E.D República de Costa Rica, específicamente docentes y estudiantes de básica primaria que estén afectados por el problema de la baja calidad acústica de las aulas de clase. 3.5 HIPOTESIS Mediante el análisis de los resultados experimentales el colegio I.E.D República de Costa Rica se pretende demostrar que las aulas de clase no son ideales para el ambiente educativo ya que pueden tener un tiempo de reverberación y ruido de fondo elevado debido a la ausencia de criterio acústico en el diseño de las aulas 3.6 VARIABLES Variables independientes Condiciones físicas y disponibilidad de los instrumentos de medición. Cronograma y actividades del colegio I.E.D República de Costa Rica. 35

36 3.6.2 Variables dependientes Condiciones ambientales en el momento de la medición (humedad, temperatura, ruido de fondo, etc.). Resultados experimentales de acuerdo a la posición de medición 4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Se llevará a cabo el siguiente cronograma de actividades: Tarea Semanas Semanas 1. Medición de Ruido de Fondo Medición de Tiempo de Reverberación Medición de TL Medición de las Aulas Análisis de Resultados Diseño de Soluciones 16 6 FIGURA 16. Diagrama de Grant 36

37 5. DESARROLLO INGENIERIL 5.1 DESCRIPCIÓN DE LA INSTITUCIÓN La institución, cuenta con 2 bloques que tienen diversos espacios para el aprendizaje de los alumnos, entre estos están: - 35 Aulas de Clase - Laboratorios de Física y Química - Aula de Música, Manualidades e Informática - Biblioteca - Sala Múltiple - Aula Audiovisuales - Oficinas administrativas Cabe acotar que la institución consta de tres jornadas (mañana y tarde) y así mismo los estudiantes van desde el grado tercero hasta once. Cada uno de los bloques está conformado por tres pisos; a continuación se mostraran los pertinentes diagramas esquemáticos con vista en planta, para tener así la información logística de cada uno de los espacios a estudiar: Piso 1: 37

38 Piso 2: Piso 3: Debido a la diversidad de jornadas y considerable alta cantidad de alumnos que maneja la institución, los salones se utilizan para diferentes grados, denotando así la importancia del un buen diseño acústico que los salones han de tener, para cumplir con los requerimientos básicos necesarios para lograr alcanzar una optima educación a los estudiantes, independientemente de la su edad. 38

39 5.2 TIPIFICACIÓN DE LOS ESPACIOS EDUCATIVOS A continuación se hará una descripción de los espacios que componen la institución, sus materiales constructivos y medidas geométricas: Tipos de salones Debido a las características simétricas del colegio, se encuentran espacios que tienen los mismos detalles constructivos por lo cual, para agilización y efectividad en el trabajo, se describirán una sola vez denotando la cantidad de salones que se encuentran en las mismas condiciones: Salón tipo 1 A estos salones, corresponden las aulas de clase de los pisos 1 y 2 de los dos bloques: Figura 17. Vista en planta de salón tipo 1 39

40 Figura 18. Vista en 3D de salón tipo 1 Descripción del recinto: Materiales constructivos: Piso: Baldosa Techo: Concreto Ventanas: Cristal crudo de 4mm Paredes: Ladrillo portante 30 Medidas: Área total: 49,99 m 2 Altura: 2,46 m Volumen: 122,97 m 3 La cantidad de aulas que poseen las mismas características tanto constructivas como medidas es 26, dentro de las cuales también se encuentran algunos laboratorios. Las oficinas administrativas no hacen parte del conteo en este caso. 40

41 Salón tipo 2 Estos salones corresponden a las aulas de clase del piso 3 de los dos bloques. Figura 19. Vista en planta de salón tipo 2 41

42 Figura 20. Vista en 3D de salón tipo 2 Descripción del recinto: Materiales constructivos: Piso: Baldosa Techo: Cubierta en aluminio Ventanas: Cristal crudo de 4mm Paredes: Ladrillo portante 30 Medidas: Área total: 49,99 m 2 Altura: 2,46 m 4,35 m Volumen: 193,04 m 3 La cantidad de aulas que poseen las mismas características tanto constructivas como medidas para este caso son 19, entre estas también se encuentran algunos laboratorios. 42

43 5.3 DESCRIPCIÓN DE LA MEDICIÓN Para describir las actuales condiciones acústicas del colegio, fue necesario realizar mediciones de tiempo de reverberación y perdida por transmisión en los espacios anteriormente nombrados; dichas mediciones se compararan con normas y recomendaciones internacionales dadas para este tipo de espacios, para así lograr tanto el rediseño óptimo y como el cumplimiento de los estándares Medición de tiempo de reverberación: Esta medición se realizo bajo la norma ISO 3382 por el método de respuesta al impulso. A continuación se presentara el informe del ensayo de cada una de las mediciones: Mediciones de tiempo de reverberación en salones Tipo 1: Informe del ensayo: a) Nombre y localización del recinto ensayado: Colegio I.E.D República de Costa Rica, Aulas de Clase C 2-2, A 2-9 y A 1-5. b) Plano esquemático del recinto: Figura 21. Diagrama esquemático salón 1 43

44 c) Volumen de los recintos: 122,97 m 3 d) Tipo de Amueblamiento: - 30 pupitres para alumnos (aproximadamente) en plástico y metal. Figura 22. Pupitres usados en las aulas de clase - 1 mesa para el maestro en madera laminada y metal. - 1 Asiento para el maestro en plástico tapizado y metal. e) Descripción de la forma y el material de las paredes y el techo: - Piso: Baldosa - Techo: Concreto - Ventanas: Cristal crudo de 4mm - Paredes: Ladrillo portante 30 f) Estado de ocupación durante las mediciones: Estado Desocupado. g) Equipamiento variable: - 1 Altavoz Challenger en cada uno de los salones. Figura 23. Equipamiento variable en los salones tipo 1 44

45 h) Temperatura de los recintos durante las mediciones: 16 ºC. Humedad relativa en el recinto durante las mediciones 72%. i) Método de Medición: Análisis Respuesta al Impulso. j) Tipo y posición de la fuente acústica empleada: - Dodecaedro ubicado en dos posiciones dentro de cada salón. k) Señal acústica utilizada: - Sine Sweep de 60 Hz a Hz. l) Cobertura espacial elegida: Figura 24. Esquema de medición Rt salón tipo 1 Donde: Posición de Fuente Posición de Micrófono - Puntos de fuente por salón: 2 - Puntos de micrófono por posición de fuente: 3 - Altura del Micrófono: 1,5 m 45

46 m) Descripción de los aparatos de medida: Fuente: Dodecaedro Software: Dirac 3.0 Micrófono: Behringer ECM 8000 Amplificador: RMX Series 1450 Computador portátil: Dell Inspiron 1545 Tarjeta de Audio: M-Audio Fast track Pro Cables de conexión. n) - Fecha de la medición: sábados 17, 24 y 31 de Julio de Nombre del organismo que realiza la medida: Laura Vanessa Acero, Estudiante de la Universidad de San Buenaventura. 46

47 Mediciones de tiempo de reverberación en salones Tipo 2 Informe del ensayo: a) Nombre y localización del recinto ensayado: Colegio I.E.D República de Costa Rica. Aulas de Clase C 3-1, A 3-7 y A 3-9. b) Plano esquemático del recinto: Figura 25. Diagrama esquemático de los salones Tipo 2 c) Volumen de los recintos: 193,04 m 3 d) Tipo de Amueblamiento: - 30 pupitres para alumnos (aproximadamente) en plástico y metal. Figura 26. Pupitres usados en los salones tipo 2-1 mesa para el maestro en madera laminada y metal. 47

48 - 1 Asiento para el maestro en plástico tapizado y metal. e) Descripción de la forma y el material de las paredes y el techo: - Piso: Baldosa - Techo: Cubierta en aluminio. - Ventanas: Cristal crudo de 4mm - Paredes: Ladrillo portante 30 f) Estado de ocupación durante las mediciones: Estado Desocupado. g) Equipamiento variable: - 1 Altavoz Challenger en cada uno de los salones. Figura 27. Equipamiento variable en los salones tipo 2 h) Temperatura de los recintos durante la medición: 16ºC Humedad relativa en el recinto durante las mediciones: 72%. i) Método de Medición: Análisis Respuesta al Impulso. j) Tipo y posición de la fuente acústica empleada: - Dodecaedro ubicado en dos posiciones dentro de cada salón. k) Señal acústica utilizada: - SineSweep de 60 Hz a Hz. 48

49 l) Cobertura espacial elegida: Donde: Posición de Fuente Posición de Micrófono Figura 28. Esquema medición de tiempo de reverberación Salón Tipo 2. - Puntos de fuente por salón: 2 - Puntos de micrófono por posición de fuente: 3 - Altura del Micrófono: 1,5 m m) Descripción de los equipos de medida: Fuente: Dodecaedro Software: Dirac 3.0 Micrófono: Behringer ECM 8000 Amplificador: RMX Series 1450 Computador portátil: Dell Inspiron 1545 Tarjeta de Audio: M-Audio Fast track Pro Cables de conexión. n) - Fecha de la medición: sábados 17, 24 y 31 de Julio de Nombre del organismo que realiza la medida: Laura Vanessa Acero, Estudiante de la Universidad de San Buenaventura. 49

50 5.3.2 Medición del ruido de fondo Las mediciones de ruido de fondo en las aulas de clase del colegio I.E.D República de Costa Rica, se realizan debido a la necesidad de asegurar que las mediciones de aislamiento a ruido aéreo no se vean afectadas por sonidos ajenos como ruido de tráfico o ruido eléctrico; igualmente, dichas mediciones mostraran si el nivel de aislamiento de la fachada es el adecuado para las aulas. Las mediciones de ruido de fondo se realizaron en todos los salones estudiados. La medición se realizo en 2 puntos equidistantes en la sala como se muestra a continuación: Figura 29. Diagrama esquemático de medición de ruido de fondo. Donde: Puntos de medición de ruido de fondo en salones. La medición se realizó durante 45 segundos por punto. 50

51 5.3.3 Medición de ruido en el patio central Debido a que se manejan diferentes horarios de descanso en la I.E.D República de Costa Rica, es necesario realizar la medición de ruido emitido en dicho espacio de tiempo (descanso) ya que esta zona se convierte en una fuente de ruido que interrumpe las actividades de los alumnos que están en clase mientras se realizan actividades allí como deportes varios, juegos y emisión de música. La medición de ruido producido en el patio se realizo en las horas de descanso de los alumnos de bachillerato en 5 puntos del patio central, cada medición se realizo durante 2 minutos. Punto 2 Punto 5 Punto 3 Punto 1 Punto 4 Figura 30. Diagrama esquemático de medición de ruido en el patio. Donde: descanso. Puntos de medición de ruido emitido en el patio en horas de 51

52 5.3.4 Medición del ruido emitido en salones en horas de clase Para poder calcular el ruido que debe ser aislado entre particiones separadoras de salones, se midió el ruido producido en una clase en cada uno de los grados que existe en el colegio (tercero a once); dicha medición se realizo en 2 puntos del salón en un intervalo de tiempo de 2 minutos en cada punto, el esquema de medición se muestra a continuación: Figura 31. Diagrama esquemático de medición de ruido en salones en horas de clase. Donde: de clase. Puntos de medición de ruido emitido en salones en horas 52

53 5.3.5 Medición del ruido de tráfico La medición de ruido de tráfico se realizo en el perímetro del colegio I.E.D República de Costa Rica, dichas mediciones se realizaron en 11 puntos, distanciados cada uno entre 25 y 30 metros como se muestra en la siguiente figura. Cada registro fue de 5 minutos. Cll 24 Kra 101 Figura 32. Diagrama esquemático de medición de ruido de tráfico. 53

54 5.3.6 Medición de aislamiento para salones tipo 1 A continuación se muestra el informe basado en la norma IRAM a) La medición de pérdida por transmisión se hizo bajo la norma IRAM Medición in-situ del aislamiento a ruido aéreo entre locales. b) La medición se realizo en las aulas de clase de los pisos 1 y 2 del colegio I.E.D República de Costa Rica en Bogotá, Colombia. c) El ensayo fue realizado por Laura Vanessa Acero, estudiante de Ingeniería de Sonido de la Universidad de San Buenaventura sede Bogotá. d) Fecha del ensayo: sábados 17, 24 y 31 de Julio de e) Descripción de los recintos: Materiales constructivos: Piso: Baldosa Techo: Concreto Ventanas: Cristal crudo de 4mm Paredes: Ladrillo portante 30 Medidas: Área total: 49,99 m 2 Altura: 2,46 m Volumen: 122,97 m 3 Disposición del ensayo: La medición se realizo con dos posiciones de fuente en el salón emisor, 5 posiciones de sonómetro en el salón receptor y 2 tomas por punto de medición. El esquema de los puntos de medición se muestra a continuación: 54

55 Figura 33. Diagrama esquemático de medición de aislamiento en salones tipo 1 Donde: Posición de Fuente. Posición de Sonómetro. f) Volumen del Recinto Emisor: 122,97 m 3 Volumen del Recinto Receptor: 122,97 m 3 g) Diferencia de niveles normalizada. Referirse a página 101 Diferencia de niveles estandarizada. Referirse a la página 102 Índice de reducción aparente. Referirse a la página 104 h) Área S empleada para la evaluación de R para particiones verticales: 17,27 m 2 Área S empleada para la evaluación de R para particiones horizontales: 49,99 m 2 i) Descripción de los aparatos de medida: Fuente: Dodecaedro Sonómetro: Sonómetro Clase 1, Cesva SC 310. Amplificador: RMX Series 1450 Tarjeta de Audio: M-Audio Fast track Pro Cables de conexión. 55

56 j) Transmisiones indirectas: - Transmisiones a través de las ventanas que no era posible cerrar por daños en los perfiles. - Transmisión a través de vanos inferiores en puertas entre salones Medición de aislamiento a ruido aéreo para salones tipo 2 A continuación se muestra el informe basado en la norma IRAM a) La medición de perdida por transmisión se hizo bajo la norma IRAM Medición in-situ del aislamiento a ruido aéreo entre locales. b) La medición se realizo en las aulas de clase del piso 3 del colegio I.E.D República de Costa Rica en Bogotá, Colombia. c) El ensayo fue realizado por Laura Vanessa Acero, estudiante de Ingeniería de Sonido de la Universidad de San Buenaventura sede Bogotá. d) Fecha del ensayo: sábados 17, 24 y 31 de Julio de e) Descripción del recinto: Materiales constructivos: Piso: Baldosa Techo: Cubierta en aluminio Ventanas: Cristal crudo de 4mm Paredes: Ladrillo portante 30 Medidas: Área total: 49,99 m 2 Altura: 2,46 m 4,35 m Volumen: 193,04 m 3 Disposición del ensayo: La medición se realizo con dos posiciones de fuente en el salón emisor, 5 posiciones de sonómetro en el salón receptor y 2 tomas por punto de medición; el esquema de los puntos de medición se muestra a continuación: 56

57 Figura 34. Diagrama esquemático de medición de aislamiento en salones tipo 2 Donde: Posición de Fuente. Posición de Sonómetro. f) Volumen del Recinto Emisor: 193,04 m 3 Volumen del Recinto Receptor: 193,04 m 3 g) Diferencia de niveles normalizada. Referirse a la página 111. Diferencia de niveles estandarizada. Referirse a la página 112 Índice de reducción aparente. Referirse a la página 114 h) Área S empleada para la evaluación de R para particiones verticales: 26.1 m 2 Área S empleada para la evaluación de R para particiones horizontales: 49,99 m 2 i) Descripción de los aparatos de medida: Fuente: Dodecaedro Sonómetro: Sonómetro Clase 1, Cesva SC 310. Amplificador: RMX Series 1450 y Tarjeta de Audio: M-Audio 57

58 j) Transmisiones indirectas: - Transmisiones a través de las ventanas que no era posible cerrar por daños en los perfiles. - Transmisión a través de vanos inferiores en puertas entre salones. - Transmisiones a través de agujeros en paredes o filtraciones perimetrales entre la unión de la cubierta con los muros separadores. 58

59 5.4 ANÁLISIS DE RESULTADOS A continuación se presentan los resultados y análisis pertinentes a cada una de las mediciones explicadas anteriormente en el literal 6.3. Se expondrán los resultados para salones tipo 1 y tipo Resultados de ruido de fondo para salones tipo 1 A continuación se presentan los resultados de ruido de fondo medido para cada uno de los salones tipo 1. Salón C 2-2 Frecuencia [Hz] Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,83 Tabla 1. Resultados de ruido de fondo para salón C

60 Gráfica 1. Resultados de ruido de fondo para salón C 2-2. Frecuencia [Hz] Salón A 1-5 Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,55 Tabla 2. Resultados de ruido de fondo para salón A

61 Gráfica 2. Resultados de ruido de fondo para salón A 1-5 Frecuencia [Hz] Salón A 2-9 Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,34 Tabla 3. Resultados de ruido de fondo para salón A

62 Gráfica 3. Resultados de ruido de fondo para salón A 2-9 Resultados promediados Frecuencia [Hz] Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,72 Tabla 4. Resultados de ruido de fondo promediado para Salones Tipo 1 62

63 Gráfica 4. Resultados de ruido de fondo promediado para salones tipo Análisis de ruido de fondo para salones tipo 1 Gráfica 5. Comparación de ruido de fondo en salones tipo 1. Como se puede apreciar claramente en la figura, el ruido de fondo tiene un comportamiento similar, habiendo no más de 5dB de diferencia. Dicha 63

64 discrepancia se debe a que el salón C 2-2 está expuesto a un nivel de ruido de fondo mayor pues está frente a una calle de alta densidad de tránsito. En el literal se pueden ver las fotografías en donde se evidencian las condiciones de algunos de los salones. Dichas condiciones sugieren que hay un significativo margen de error, pero aún así, es posible concluir que las salas comparten algún tipo de homogeneidad arquitectónica, ya que el comportamiento de las curvas es el mismo. Esto verifica que una tipificación de los salones sí es posible Resultados de ruido de fondo para salones tipo 2 A continuación se presentan los resultados de ruido de fondo medido para cada uno de los salones tipo 2. Frecuencia [Hz] Salón C 3-1 Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,83 Tabla 5. Resultados del ruido de fondo del salón C

65 Gráfica 6. Resultados del ruido de fondo del salón C 3-1 Frecuencia [Hz] Salón A 3-7 Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9 Tabla 6. Resultados de ruido de fondo salón A

66 Gráfica 7. Resultados de ruido de fondo salón A 3-7 Frecuencia [Hz] Salón A 3-9 Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,46 Tabla 7. Resultados de ruido de fondo salón A

67 Gráfica 8. Resultados de ruido de fondo salón A 3-9 Resultados promediados Frecuencia [Hz] Ruido de fondo (db) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,62 Tabla 8. Resultados de ruido fondo promediados para salones tipo 2. 67

68 Gráfica 9. Resultados de ruido de fondo promediado para salones tipo Análisis de ruido de fondo para salones tipo 2 Gráfica 10. Comparación de ruido de fondo en salones tipo 2 Al igual que el análisis realizado para los salones tipo 1, los resultados sugieren un que el ruido de fondo tiene un comportamiento similar, habiendo no más de 5dB de diferencia. De nuevo, las discrepancias ocurren debido a las diferentes condiciones de ruido de fondo al cual estaban expuestos los salones. 68

69 En los literales y se pueden ver las fotografías en donde se evidencian las condiciones de algunos de los salones. Aún así, es posible concluir que las salas comparten algún tipo de homogeneidad arquitectónica, ya que el comportamiento de las curvas es el mismo. Esto verifica que una tipificación de los salones sí es posible Análisis de ruido de fondo para salones tipo 1 y 2 El colegio se encuentra ubicado en una zona donde se tienen diversas fuentes de ruido como de tráfico vehicular y/o de tráfico aéreo. El ruido producido por estas fuentes se convierte en una formidable barrera para el aprendizaje de los alumnos y así mismo a la salud de los profesores (y comunidad escolar) por dos razones: Si el ruido de fondo supera las recomendaciones dadas, los alumnos tendrán un menor grado de concentración en sus clases e interfiere directamente con el entendimiento de la palabra hablada; además se ha comprobado que la presencia continua de una fuente de ruido proporciona efectos negativos sobre las habilidades de los niños para leer 17. Para que los alumnos logren entender lo que el maestro está enseñando, debe existir una relación señal a ruido de por lo menos +15 db S/R 18, es decir los profesores deben hablar 15 db por encima del ruido de fondo en el colegio para ser entendidos, si dicho ruido de fondo supera las recomendaciones dadas, el profesor debe incrementar el nivel de su voz causando fatiga al hablar, reduciendo el número de interacciones verbales con los alumnos y así mismo aumentando el ausentismo debido a posibles enfermedades causadas por dicho esfuerzo 19. Según las recomendaciones dadas por ANSI/ASA S /Part 1 American National Standard Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools, Part 1: Permanent Schools los 17 Design of Child Care Centers and Effects of Noise on Young Childrens, Dr. E.Maxwell & Dr. W. Evans, Cornell University p Classroom Acoustics, Publication of the Technical Committee on Architectural Acoustics of the Acoustical Society of America, p The Impact of Classroom Acoustics on Scholastic Achievement, Louis C. Sutherland and David Lubman, 17 th Meeting of the International Commission For Acoustics p 2. 69

70 niveles máximos permisibles de ruido de fondo para aulas de clase cerradas con un volumen menor a 283m 3, deben estar entre 35 y 55 db(a), es decir que dichos niveles se deben ajustar a las curvas NC (Noise Criteria) A continuación se mostrara el promedio del ruido de fondo medido en los dos tipos de salones con el fin de comprobar si son los estándares son cumplidos o no: Frecuencia [Hz] Salones Tipo 1 Ruido de Fondo (db) Salones Tipo 2 Ruido de Fondo (db) Curva NC 25 (db) ,45 57, ,05 57, ,17 55, ,03 51, ,78 48, ,13 47, ,93 47, ,00 46, ,03 47, ,64 47, ,36 46, ,34 45, ,10 44, ,23 42, ,66 39, ,57 36, ,64 32, ,93 29, ,65 27, ,42 25, ,72 22,62 19 Tabla 9. Comparación entre niveles medidos y niveles recomendados de ruido de fondo para aulas de clase. 70

71 Grafica 10. Comparación de valor de ruido de fondo con curvas NC Como se puede observar en la tabla 9 y la gráfica 11, se evidencia que las aulas de clase no cumplen con los niveles máximos permisibles para ofrecer un optimo ambiente de aprendizaje para los alumnos y así mismo se puede deducir que los profesores deben elevar su voz casi hasta 70 db para que el mensaje hablado sea correctamente transmitido, produciendo así la posibilidad de que sufran de enfermedades que causen absentismo en sus diarias actividades profesionales. Así mismo, el ruido de fondo claramente no se acomoda a las recomendaciones NC 25-30, por lo cual se concluye que los elementos constructivos de las fachadas no permiten un aislamiento adecuado para alcanzar los niveles de ruido de fondo ideales en estos espacios Resultados del tiempo de reverberación para salones tipo 1 A continuación se mostraran los resultados obtenidos de las mediciones de tiempo de reverberación T10 y T30 para los salones tipo 1, cuyas aulas son C 2-2, A 1-5, A 2-9. De la misma manera se presentará un promedio aritmético de todas las mediciones. Se debe tener en cuenta que el análisis de tiempo de reverberación se realiza partir de 100 Hz debido a la imposibilidad de la fuente para reproducir frecuencias por debajo de esta. 71

72 Salón C 2-2 Frequencia [Hz] T10 T ,88 3, ,06 2, ,59 2, ,17 2, ,06 2, ,32 2, ,29 2, ,12 2, ,19 2, ,13 2, ,92 2, ,15 1, ,86 1, ,76 1, ,81 1, ,70 1, ,49 1, ,33 1, ,10 1, ,96 0, ,77 0, ,57 0, ,41 0,41 Tabla 10. Tiempos promediados de las mediciones de tiempo de reverberación realizadas en el salón C2-2 Gráfica Promedio T10 72

73 Gráfica Promedio T30 Grafica 12. Promedio de las mediciones de tiempo de reverberación realizadas en el salón C2-2. Salón A 1-5 Frequencia [Hz] T10 T ,46 3, ,08 3, ,27 4, ,49 3, ,07 3, ,72 2, ,35 2, ,55 2, ,87 2, ,21 2, ,94 1, ,07 1, ,04 1, ,79 1, ,86 1, ,73 1, ,65 1, ,45 1, ,16 1, ,97 0, ,82 0, ,67 0, ,47 0,91 Tabla 11. Tiempos promediados de las mediciones de tiempo de reverberación Realizadas en el salón A

74 Grafica Promedio T10 Grafica Promedio T30 Grafica 13. Promedios de las mediciones de tiempo de reverberación realizadas en el salón A1-5. Salón A 2-9 Frecuencia [Hz] T10 T ,46 3, ,14 3, ,33 4, ,55 3, ,06 3, ,71 2, ,40 2,41 74

75 500 2,61 2, ,93 2, ,26 2, ,99 1, ,12 2, ,10 1, ,84 1, ,92 1, ,78 1, ,70 1, ,50 1, ,16 1, ,02 1, ,88 0, ,72 0, ,53 0,96 Tabla 12. Tiempos promediados de las mediciones de tiempo de reverberación realizadas en el salón A 2-9 Gráfica Promedio T10 75

76 Gráfica Promedio T30 Grafica 14. Promedios de las mediciones de tiempo de reverberación realizadas en el salón A2-9. Resultados promediados de la medición de tiempo de reverberación para salones Tipo 1. Frequencia [Hz] T10 T ,17 3, ,57 3, ,43 3, ,83 3, ,06 3, ,52 2, ,32 2, ,34 2, ,03 2, ,17 2, ,93 2, ,11 1, ,95 1, ,77 1, ,84 1, ,71 1, ,57 1, ,39 1, ,13 1, ,96 0, ,79 0, ,62 0, ,44 0,66 Promedio 1,84 1,85 Tabla 13. Resultados promediados de las mediciones de tiempo de reverberación para los salones Tipo1. 76

77 Gráfica Promedio T10 Gráfica Promedio T30 Gráfica 15. Promedios de las mediciones de tiempo de reverberación para los salones Tipo 1. 77

78 5.4.7 Análisis del tiempo de reverberación para salones tipo 1 A continuación se presenta una tabla en donde se compara el T10 y el T30 de los salones medidos. Gráfica 16. Comparación de tiempo T10 para salones tipo 1 Gráfica 17. Comparación de tiempo T30 para salones tipo 1 Se puede ver claramente la similitud de las mediciones para todo el espectro de frecuencias mayores a 200Hz, con diferencias no mayores a 0.3s. Por otro lado, hay una diferencia significativa para las frecuencias bajas, muy 78

79 posiblemente debido a las diferencias de ruido de fondo (unos salones están más expuestos a ruido de tráfico que otros) y por el filtrado de sonido por ventanas y agujeros. Como se ha dicho anteriormente, algunos de los salones estaban influenciados a mayores niveles de ruido. Salón A 2-9: Ventanas Cerradas Figura 35. Ventanas de salón C 2-9 El tiempo de reverberación en este salón muestra valores más altos en frecuencias por debajo de 200 Hz debido a que todas las ventanas podían ser cerradas ya que las ventanas tenían una chapa en buen estado. Por lo anterior se puede deducir que el área de absorción es menor y por lo tanto el tiempo re reverberación es mayor. Salón A 1-5: Figura 36. Ventanas de salón A

80 Salón A 2-2: Figura 37. Partición hacia corredores A 1-5 Como se puede ver en las gráficas anteriores, el tiempo de reverberación en los salones A 1-9 y A 2-2 es menor, debido a que hay daños en algunas paredes y por lo tanto el área de absorción aumenta. Así mismo las ventanas presentaban daños en chapas y bordes, por lo cual no era posible cerrarlas. Esto entonces disminuye los tiempos de reverberación en los salones. Aún así, es el tiempo de reverberación quién sugiere que hay una homogeneidad entre los salones, en cuanto a su estructura arquitectónica interna ya que por encima de 200Hz los resultados no tienen diferencia mayor a 0.3s Resultados de tiempo de reverberación para salones tipo 2 A continuación se mostraran los resultados obtenidos de las mediciones de tiempo de reverberación T10 y T30 para los salones tipo 1, cuyos salones son C 3-1, A 1-5, A 2-9. De la misma manera se presentará un resultado aritmético de todas las mediciones.. Se debe tener en cuenta que el análisis de tiempo de reverberación se realiza partir de 100 Hz debido a la imposibilidad de la fuente para reproducir frecuencias por debajo de esta. Salón C 3-1 Frecuencia [Hz] T10 T ,00 2, ,33 2, ,36 2, ,16 1,54 80

81 250 1,30 1, ,44 1, ,73 1, ,80 1, ,04 2, ,89 2, ,40 2, ,11 2, ,09 1, ,94 1, ,76 1, ,61 1, ,49 1, ,36 1, ,22 1, ,96 0, ,78 0, ,61 0, ,40 0,43 Tabla 14. Resultados promediados de las mediciones de tiempo de reverberación para el Salón C 3-1. Gráfica Promedio T10 81

82 Gráfica Promedio T30 Grafica 18. Promedios de las mediciones de tiempo de reverberación para el Salón C 3-1 Salón A 3-7 Frecuencia [Hz] T10 (s) T30 (s) 100 3,26 3, ,22 4, ,19 4, ,25 2, ,17 1, ,39 1, ,69 2, ,97 2, ,17 3, ,19 3, ,05 3, ,12 3, ,01 2, ,83 2, ,8 2, ,71 1, ,43 2, ,29 2, ,1 1, ,91 0, ,74 0, ,54 0,58 82

83 ,4 0,41 Tabla 15. Resultados promediados de las mediciones de tiempo de reverberación para el Salón A 3-7. Gráfica Promedio T10 Gráfica Promedio T30 Grafica 19. Promedios de las mediciones de tiempo de reverberación para el Salón A 3-7. Salón A 3-9 Frecuencia [Hz] T10 (s) T30 (s) 100 1,56 1, ,04 1,56 83

84 160 1,06 1, ,11 1, ,39 1, ,35 1, ,5 1, ,76 1, ,77 1, ,86 2, ,06 2, ,99 2, , ,82 1, ,77 1, ,6 1, ,47 1, ,31 1, ,1 1, ,9 0, ,77 0, ,57 0, ,35 0,33 Tabla 16. Resultados promediados de las mediciones de tiempo de reverberación para el Salón A 3-9 Gráfica Promedio T10 84

85 Gráfica Promedio T30 Grafica 20. Promedios de las mediciones de tiempo de reverberación para el Salón A 3-9 Resultados promediados de la medición de tiempo de reverberación para salones Tipo 2 Frecuencia [Hz] T10 (s) T30 (s) 100 2,58 3, ,86 2, ,2 2, ,17 1, ,29 1, ,39 1, ,64 2, ,84 2, , ,98 2, ,17 2, ,07 2, , ,86 2, ,78 2, ,64 1, ,46 1, ,32 1, ,14 1, ,92 0,96 85

86 ,76 0, ,57 0, ,38 0,39 Promedio 1,63 1,87 Tabla 17. Resultados promediados de las mediciones de tiempo de reverberación para los salones Tipo 2. Gráfica Promedio T10 Gráfica Promedio T30 Grafica 21. Promedios de las mediciones de tiempo de reverberación para los salones Tipo 2. 86

87 5.4.9 Análisis del tiempo de reverberación para salones tipo 2 A continuación se presenta la comparación del tiempo de reverberación promediado para los salones medidos. Gráfica 22. Comparación de T10 para salones tipo 2 Gráfica 23. Comparación de T30 para salones tipo 2. 87

88 Salón A 3-9: Figura 38. Ventanas y puertas de salón A 3-9 Salón A 3-7: Figura 39. Ventanas de salón A

89 Salón A 3-1: Figura 40. Ventanas de salón A 3-1 Una vez más, se puede ver claramente la similitud de las mediciones para todo el espectro de frecuencias mayores en este caso a 160Hz para el T10. El T30 presenta una diferencia más fuerte para el salón A 3-7, pero como ya se ha explicado anteriormente, los salones estaban expuestos a diferentes ruidos de externos. En algunos casos fue prácticamente imposible tener una buena relación señal a ruido. Dicho problema es evidentemente más fuertemente para frecuencias bajas, donde se esperaba un significativo error sistemático. Aún así, el tiempo de reverberación sugiere entonces que hay una homogeneidad de los salones en cuanto a su estructura arquitectónica interna, ya que por encima de 200Hz los resultados no tienen diferencia mayor a 0.3s Análisis de resultados de tiempo de reverberación para salones tipo 1 y tipo 2 Con los resultados anteriormente presentados, se pueden observar las actuales condiciones en las que se encuentran las aulas del colegio I.E.D República de Costa Rica; para el análisis de tiempo de reverberación se tendrá en cuenta el parámetro T10, teniendo así un estimado más aproximado de dicho valor, ya que debido a la presencia de fuentes externas como ruido de tráfico y ruido producido por aviones, el verídico resultado de las mediciones puede ser significativamente afectados. Dicho análisis se presenta desde 60 Hz hasta Hz puesto que la señal acústica utilizada se encontraba en ese rango, todos los resultados se 89

90 muestran por tercio de octava, por lo cual se puede observar el comportamiento de las salas más detalladamente. Según la norma ISO 3382, bajo la cual se realizo la medición, el nivel de la fuente debe superar por lo menos 45 db el ruido de fondo. Basado en esto la medición fue exitosa ya que dicho rango se cumplió tal como se muestra a continuación: Relación de la respuesta al impulso a ruido Dos de los requisitos acústicos más importantes en un aula de clase para el óptimo aprendizaje de los alumnos; es un bajo ruido de fondo y un bajo tiempo de reverberación, el promedio aritmético de éste último acorde a la norma ANSI S /Parte 1 idealmente debe estar entre 0.4 segundos y 0.6 segundos. Tipo de T10 Actual Rt Ideal Cumple? Salón Tipo 1 1,99 segundos Rt 0,6 segundos NO Tipo 2 1,63 segundos Rt 0,6 segundos NO Tabla 18. Comparación de tiempo de reverberación medido contra tiempo de reverberación recomendado según ANSI/ASA S /Parte 1. Cuando se tiene un excesivo tiempo de reverberación, este interfiere con la inteligibilidad de la palabra reduciendo la capacidad de los alumnos de entender la información que el profesor (orador) está instruyendo; este problema afecta a toda la comunidad escolar pero se debe prestar especial atención a los niños de menor edad, debido a que no han desarrollado aún la 90

91 capacidad de predecir por contexto 20 ya que tienen un vocabulario limitado, por lo que si pierden algunas de las palabras dichas por el orador, no serán capaces de deducir las palabras faltantes. El problema de un excesivo tiempo de reverberación, además de disminuir el porcentaje de aprendizaje de los alumnos, es que, como ya se ha comprobado 21, los alumnos que no tienen una clara comunicación oral en las aulas de clase, están más propensos a desarrollar problemas de comunicación interpersonal, ya que existe la tendencia de culpabilizarse a sí mismo por no escuchar correctamente. Los inadecuados tiempos de reverberación en un aula de clase, se presentan debido al uso excesivo de superficies duras y reflejantes dentro del salón (ventanas, cielorrasos duros, paredes en ladrillo), ya que ninguna de estas superficies posee valores significativos de absorción acústica y por lo tanto se presentan reflexiones indeseadas que interfieren con el sonido directo producido por el orador o aforo Resultados de inteligibilidad para salones tipo 1 A continuación se presentan los resultados de las mediciones para inteligibilidad de la palabra de salones tipo 1. Dichos resultados fueron extraídos de las mismas mediciones de tiempo de reverberación. Salón C 2-2 Inteligibilidad STI Hombre %Alcons 0,49 12,18 STI Mujer %Alcons 0,5 11,73 RASTI %Alcons 0,47 13,28 STI %Alcons 0,49 12,08 Salón A 1-5 Inteligibilidad STI Hombre %Alcons 0,47 13,45 20 Classroom Acoustics, Publication of the Technical Comittee on Architectural Acoustics of the Acoustical Society of America, p EPA Indoor Air Quality (IAQ) Tools for Schools, Stress and Behavior 91

92 STI Mujer %Alcons 0,475 12,8 RASTI %Alcons 0,445 15,25 STI %Alcons 0,46 14,1 Salón A 2-9 Inteligibilidad STI Hombre %Alcons 0,46 13,4 STI Mujer %Alcons 0,475 13,3 RASTI %Alcons 0,45 15,45 STI %Alcons 0,45 14,35 Resultados promediados Inteligibilidad STI Male %Alcons 0,5 11,79 STI Female %Alcons 0,5 11,31 RASTI %Alcons 0,47 13,19 STI %Alcons 0,49 11,91 Tabla 19. Resultados de inteligibilidad de la palabra para salones tipo Resultados de inteligibilidad para salones tipo 2 A continuación se presentan los resultados de las mediciones para inteligibilidad de la palabra de salones tipo 2. Dichos resultados fueron extraídos de las mismas mediciones de tiempo de reverberación. 92

93 Salón 3 C-1 Inteligibilidad STI Hombre %Alcons 0,49 11,85 STI Mujer %Alcons 0,5 11,55 RASTI %Alcons 0,47 13,28 STI %Alcons 0,53 10,28 Salón A 3-7 Inteligibilidad STI Hombre %Alcons 0,5 11,73 STI Mujer %Alcons RASTI %Alcons 0,47 13,63 STI %Alcons 0,51 10,55 Salón A 3-9 Inteligibilidad STI Hombre %Alcons 0,52 10,55 STI Mujer %Alcons 0,52 10,4 RASTI %Alcons 0,47 13,05 STI %Alcons 0,52 9,15 Resultados promediados Inteligibilidad STI Hombre %Alcons 0,5 11,38 STI Mujer %Alcons 0,51 11,04 RASTI %Alcons 0,47 13,32 93

94 STI %Alcons 0,52 9,99 Tabla 20. Resultados de inteligibilidad de la palabra para salones tipo Análisis de inteligibilidad para salones tipo 1 y tipo 2 Acorde a los resultados de las mediciones de tiempo de reverberación (promedio aritmético de T10) se estudiaran 3 de los parámetros más importantes de inteligibilidad: Para tener un ambiente de aprendizaje ideal para todos los alumnos, es necesario que los valores de STI, Rasti y ALcons sean clasificados entre buenos y excelentes. Con el fin de comprobar el actual estado de los salones, se mostrara una tabla comparativa con los valores actuales de inteligibilidad, incluyendo si estos cumplen o no con los estándares recomendados: Salones Tipo 1 Salones Tipo 2 Valores Medidos Valores Recomendados STI RASTI %ALcons STI RASTI %ALcons 0,49 0,47 13,19 0,7 STI 1 0,7 RASTI 1 0 ALcons 1,3 0,52 0,47 13,32 0,7 STI 1 0,7 RASTI 1 0 ALcons 1,3 Tabla 21. Comparación entre valores de inteligibilidad medidos y recomendados 22 Al realizar la comparación de los valores medidos en los salones contra los valores recomendados, se puede encontrar que ninguno de los dos tipos de aulas cumple y se encuentra en una calificación de inteligibilidad pobre/regular mostrando así que el estado actual de los salones no es el óptimo para el aprendizaje de los alumnos Resultados de distancia crítica para salones tipo 1 y tipo 2 Para el cálculo de la distancia crítica DC se utilizó la siguiente expresión, que relaciona DC con el tiempo de reverberación medido: 22 Classroom Acoustics, Publication of the Technical Comittee on Architectural Acoustics of the Acoustical Society of America, p

95 0, Distancia crítica en función del tiempo de reverberación. Se utilizó el promedio de todas las bandas de frecuencia de T10 para el cálculo de la distancia crítica, ya que presenta menor error sistemático al ser un análisis de los primeros 10 segundos. Cabe recordar que el ruido de fondo fue considerablemente alto en las mediciones, por lo que el T30 podría estar fuertemente alterado. Se presentarán los resultados de cada salón, y de los salones tipificados: Salones tipo 1 Volumen 122,97 Salón C 2 2 Salón A 1 5 Salón A 2 9 Tipificación RT60 1,798 2,1832 2,22 1,99 Distancia crítica 0,4714 0,4278 0,4242 0,448 Tabla 22. Distancia crítica de salones tipo 1. Salones tipo 2 Volumen 193,04 Salón C 3 1 Salón A 3 7 Salón A 3 9 Tipificación RT60 1,624 1,85 1,4 1,6 Distancia crítica 0,621 0,582 0,669 0,62 Tabla 23. Distancia crítica de salones tipo Análisis de resultados de distancia crítica Como se puede apreciar en las tablas de resultados, las distancias críticas totales son similares unas con otras, siendo la diferencia no mayor a 4cm para salones tipo 1, y no mayor a 3,9cm para salones tipo 2. Esto permite concluir claramente que los salones tienen definitivamente una homogeneidad y un comportamiento acústico que puede ser tipificado, por lo 95

96 cual el diseño propuesto para este trabajo solucionaría exitosamente y con bajos errores sistemáticos, todos los espacios educativos evaluados Resultados de las mediciones de ruido de tráfico El ruido de tráfico fue medido con el sonómetro en los alrededores del colegio a una distancia de alrededor 25-30m desde el punto. El siguiente esquema muestra que puntos fueron medidos: Figura 41. Esquema de los puntos de medición para ruido de tráfico Como se puede ver en el esquema, se midieron tantos puntos como fueran posibles, para de esta manera determinar cuáles particiones están más sometidas a mayores niveles de ruido. A continuación se presenta el L10, que será el nivel de presión sonora en el cual se mide el nivel de presión acústica que ha superado el 10% del tiempo de medida. 96

97 Frecuencia (Hz) Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 L10 (db) Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto LA Tabla 24. Resultados L10 de medición tiempos de reverberación Para los cálculos de asilamiento realizados posteriormente, se tomaran los valores medidos L10 para así tener en cuenta tanto el ruido producido por tráfico aéreo, como por tráfico vehicular e industrias cercanas que afectaran ciertamente el desarrollo de las actividades académicas dentro del colegio Análisis de resultados del ruido de tráfico Para determinar los salones que están sometidos a mayores niveles de ruido de tráfico, se ha realizado un promedio energético para las calles principales, es decir un promedio de los puntos 8,7,6 y 5 para la carrera 100; un promedio de los puntos 10, 11, 1, 2 y 3 para la carrera 101; un promedio para los puntos 8,9 y 10 para la Calle 24 y un promedio de los puntos 5,4 y 3 para la carrera Calle 23. Los resultados se muestran a continuación: Punto 11 Frecuencia (Hz) Carrera 100 (db) Carrera 101 (db) Calle 24 (db) Calle 23 (db) 31,5 79,18 76,19 78,57 76, ,30 75,38 77,51 78, ,33 73,53 75,33 74, ,05 70,24 70,19 71, ,52 68,45 68,11 70, ,53 64,87 65,56 68, ,43 60,66 66,28 65, ,25 55,02 61,30 60, ,98 46,16 53,03 53, ,17 41,60 53,08 47,08 Tabla 25. Promedio energético de ruido de tráfico por calles 97

98 Gráfica 24. Promedio energético de ruido de tráfico por calles En la tabla se puede observar claramente que la calle que más aporta nivel de presión sonora es la Carrera 100, los salones que están frente a dicha calle tendrán posiblemente un margen de error más elevado que los otros salones Resultados de ruido producido por alumnos en horas clase Para conocer el nivel de ruido que se debe aislar entre salones en condiciones normales, es decir en horario de clase, es necesario conocer los niveles emitidos en los salones de la institución. A continuación se presentan los resultados obtenidos de las mediciones en horario de clase que se presentan por tercio de octava y sus respectivos promedios por grado. 98

99 Frecuencia (Hz) Tercero (db) Cuarto (db) Sexto (db) Septimo (db) Octavo (db) Noveno (db) Once (db) 63Hz 72,87 59,17 60,56 65,68 57,39 59,49 57,18 80Hz 64,05 57,48 57,25 61,71 57,18 60,40 52,44 100Hz 60,18 63,15 58,17 63,83 58,72 59,14 55,76 125Hz 64,77 61,76 57,90 68,08 64,08 58,14 63,63 160Hz 64,97 66,15 58,51 67,62 67,06 63,05 64,73 200Hz 68,31 65,53 61,35 69,62 71,74 65,68 66,97 250Hz 68,32 65,19 61,66 71,81 72,46 67,31 68,22 315Hz 68,02 69,32 65,13 72,60 74,49 65,88 69,44 400Hz 70,07 72,01 66,56 78,20 76,50 67,08 70,16 500Hz 70,16 74,60 68,58 76,66 77,44 73,56 72,73 630Hz 71,06 74,66 71,28 76,70 77,03 73,34 72,11 800Hz 72,39 75,12 71,09 77,62 78,00 71,63 70,66 1kHz 71,37 74,34 70,81 78,64 76,05 69,77 67,32 1,25kHz 69,69 73,04 69,37 77,36 73,94 66,34 66,21 1,6kHz 67,92 70,62 68,22 77,69 73,40 65,50 66,18 2kHz 69,03 69,92 66,36 74,97 71,52 62,02 64,36 2,5kHz 65,32 68,17 62,80 72,41 69,07 57,92 60,88 3,15kHz 62,84 67,83 60,14 71,19 67,05 53,64 58,66 4kHz 61,15 64,42 57,64 69,04 64,03 52,37 55,95 5kHz 57,91 60,39 54,73 64,66 61,03 52,33 52,96 6,3kHz 54,34 55,13 49,10 58,52 56,46 49,16 49,36 8kHz 50,19 50,44 45,84 53,78 54,36 48,34 47,26 10kHz 47,59 48,46 44,37 49,79 51,56 44,31 44,08 Tabla 26. Resultados de ruido producido por alumnos en horas de clase Análisis de resultados de ruido producido por alumnos en horas de clase A continuación se muestra la gráfica con los resultados en el numeral anterior para proceder a analizar el comportamiento del ruido emitido en los salones: Gráfica 25. Resultados de ruido producido por alumnos en horas de clase 99

100 Como se puede observar en la grafica, la emisión de ruido en los salones se comporta de una forma homogénea mostrando niveles mayores entre frecuencias desde 250 Hz hasta 2 KHz donde se encuentra el rango de la voz. Las curvas tienen un mismo comportamiento, a pesar que la máxima diferencia entre ruidos es de 10dB. Se debe acotar que en los salones medidos se realizaban actividades diferentes como trabajos en grupo, actividades lúdicas, etc. Y en otras se dictaba una cátedra donde el maestro era el que mayormente hablaba. Es por esta razón que se encuentran niveles mayores en algunos casos como el del grado Séptimo. Dichas mediciones se podrán promediar para la realización de cálculos posteriores puesto que el comportamiento de ruido es similar en todos los salones y además las aulas son utilizadas para diversos cursos al transcurso del año Resultados de las mediciones de ruido emitido en el patio central A continuación se presentan los resultados de las mediciones realizada en los cinco puntos de patio central en horas de descanso: Frecuencia (Hz) Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 63Hz 67,6 66,8 66,3 68,1 67,6 80Hz 63 64, ,8 65,4 100Hz 66,1 62,5 66,9 65, Hz 59,3 60,9 65,4 61,4 61,3 160Hz 57,3 58,7 63,1 59,5 58,4 200Hz 59,1 58,9 63,1 59,4 59,3 250Hz 58, ,4 60,6 60,5 315Hz 58,5 58,3 63,2 59,9 59,2 400Hz 60, ,2 61,7 61,3 500Hz 61, ,6 63,5 630Hz 61,7 63,7 70,6 66,9 64,9 800Hz 61,1 62,7 69,8 66,3 64,1 1kHz 58,7 58,5 65,5 63,9 59,6 1,25kHz 57,3 56,7 64,3 63,2 58,9 1,6kHz 56,7 56,3 65,3 62,2 58,7 2kHz 54,9 54,8 63,2 58,3 61,1 2,5kHz 53 52,9 59,2 55,2 61,9 3,15kHz 57,6 51,5 57,1 54,4 52,2 4kHz 54,4 47,6 55,3 52,9 48,9 5kHz 45,6 44,1 50,2 46,7 45,1 6,3kHz 43,1 40,9 47,2 43,9 40,8 100

101 8kHz 40,8 38,9 44,9 41,4 39,4 10kHz 38,6 36,6 42,7 39,5 36,3 Tabla 27. Resultados de ruido producido en el patio central en horas de descanso Análisis de las mediciones realizadas en el patio central Teniendo en cuenta las mediciones realizada en 5 puntos en el patio central, se procede a graficar dichos resultados para realizar el análisis: SPL (db) Hz 80Hz 100Hz 125Hz 160Hz 200Hz 250Hz 315Hz 400Hz 500Hz 630Hz 800Hz 1kHz 1,25kHz 1,6kHz 2kHz 2,5kHz 3,15kHz 4kHz 5kHz 6,3kHz 8kHz 10kHz Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Frecuencia (db) Gráfica 26. Resultados de ruido producido en el patio central en horas de descanso. Al analizar la grafica anterior se observa un comportamiento homogéneo en todos los puntos de medición resaltando frecuencias entre 325 Hz a 630 Hz causadas probablemente por gritos y juegos de los alumnos en dicho espacio. También cabe resaltar que el punto con mayor presión sonora es el punto 3 debido a que en este se punto concentra la energía sonora de todas las canchas deportivas. 101

102 Resultados de medición de aislamiento para salones tipo 1 A continuación se presentan los resultados de aislamiento para las particiones verticales de salón tipo 1 y particiones horizontales. Hay que tener en cuenta que las particiones horizontales son el techo de los salones tipo 1, y por ende el suelo de los salones tipo 2. Así mismo, cuando el valor de ruido no fondo no fue superado 10dB, tal como lo especifica la norma, se realizaron las correcciones pertinentes. Este problema fue evidente especialmente para frecuencias bajas Resultados de medición de aislamiento para particiones verticales salones tipo 1 Los resultados de los salones tipo 1, para particiones horizontales se muestra como se a continuación: Frecuencia ( Hz) Dnt PISO 1 SALON A 1 4 (db) Dnt PISO 2 SALON A 2 6 (db) Dnt PISO 2 SALON A 2 10 (db) ,4 31,4 32, ,2 33,8 35, ,7 33,4 35, ,9 38,8 34, ,0 40,0 38, ,3 39,0 36, ,1 36,8 35, ,3 39,0 36, ,6 37,0 35, ,3 39,9 38, ,7 38,2 38, ,9 40,3 41, ,0 41,8 42, ,5 43,5 43, ,0 42,9 45, ,9 45,9 47, ,8 47,8 48, ,7 51,2 52, ,3 54,9 54, ,9 55,7 54, ,5 61,6 57,2 Tabla 28. Dnt para particiones verticales separadoras tipo

103 Dnt vertical salones tipo 1 Dnt Frecuencia (Hz) Dnt PISO 1 SALON A 1 4 Dnt PISO 2 SALON A 2 6 Dnt PISO 2 SALON A 2 10 Gráfica 27. Dnt para particiones verticales tipo 1. Frecuencia (Hz) Dn PISO 1 SALON A 1 4 (db) Dn PISO 2 SALON A 2 6 (db) Dn PISO 2 SALON A 2 10 (db) 100Hz 26,47 22,59 25,99 125Hz 28,25 30,98 29,03 160Hz 29,71 31,96 29,74 200Hz 31,94 31,03 28,94 250Hz 32,04 33,03 32,40 315Hz 32,34 30,68 30,80 400Hz 31,16 30,99 29,57 500Hz 30,31 30,06 30,34 630Hz 27,61 30,59 29,61 800Hz 30,34 30,30 32,02 1kHz 30,70 28,01 32,78 1,25kHz 33,96 30,58 35,23 1,6kHz 38,05 31,72 36,89 2kHz 36,56 33,17 37,39 2,5kHz 38,98 32,36 39,74 3,15kHz 40,91 35,28 41,44 4kHz 43,79 36,78 42,78 5kHz 44,74 39,68 46,25 6,3kHz 45,32 42,51 48,73 8kHz 47,96 42,58 48,43 10kHz 46,53 46,54 51,19 Tabla 29. Dn para particiones verticales separadoras tipo 1 103

104 Dn vertical salones tipo 1 Dnt Frecuencia (Hz) Dn PISO 1 SALON A 1 4 (db) Dn PISO 2 SALON A 2 6 (db) Dn PISO 2 SALON A 2 10 (db) Gráfico 28. Dn para particiones verticales tipo 1 Frecuencia (Hz) R' PISO 1 SALON A 1 4 (db) R' PISO 2 SALON A 2 6 (db) R' PISO 2 SALON A 2 10 (db) 100Hz 28,84 24,96 28,37 125Hz 30,62 33,35 31,41 160Hz 32,09 34,33 32,12 200Hz 34,31 33,40 31,32 250Hz 34,42 35,40 34,78 315Hz 34,72 33,05 33,17 400Hz 33,53 33,36 31,94 500Hz 32,68 32,43 32,71 630Hz 29,98 32,96 31,98 800Hz 32,72 32,67 34,39 1kHz 33,07 30,38 35,15 1,25kHz 36,34 32,95 37,61 1,6kHz 40,42 34,09 39,26 2kHz 38,93 35,54 39,77 2,5kHz 41,35 34,73 42,12 3,15kHz 43,28 37,65 43,82 4kHz 46,16 39,15 45,15 5kHz 47,11 42,05 48,62 6,3kHz 47,69 44,89 51,11 8kHz 50,33 44,95 50,81 10kHz 48,90 48,91 53,56 Tabla 30. R para particiones verticales separadoras tipo 1 104

105 70.00 R' vertical salones tipo 1 R' R' PISO 1 SALON A 1 4 (db) R' PISO 2 SALON A 2 6 (db) R' PISO 2 SALON A 2 10 (db) Frecuencia (Hz) Gráfico 28. R para particiones verticales de salón tipo Análisis de medición de aislamiento para particiones verticales salones tipo 1 Cómo se puede observar en las anteriores gráficas, las particiones separadoras tienen un comportamiento considerablemente similar, donde el valor en el eje Y aumenta tal como se espera a medida que la frecuencia aumenta. Hay una diferencia notable en el comportamiento de las particiones para frecuencias mayores a 1Khz. El comportamiento del TL se ve afectado por la trasmisión indirecta atreves de ventanas que no era posible cerrar. Aún así, la diferencia no es significativamente alta como para ser un impedimento para la tipificación de las particiones. En general el comportamiento de las particiones es similar y esto era de esperarse, ya que las particiones han sido construidas con los mismos elementos, las mismas dimensiones y en espacios similares. A pesar que los valores de la partición en el salón A 2-6 son ligeramente bajos (muy probablemente debido a que la relación señal/ruido no era la ideal), se puede presentar una tipificación de este tipo de particiones, realizando un promedio energético, para de esa manera tener un único valor de índice de reducción aparente. Dicha tipificación está expresada a continuación: 105

106 Frecuencia ( Hz) Dnt (db) Dn (db) R' (db) ,96 25,32 27, ,37 29,58 31, ,06 30,61 32, ,50 30,81 33, ,89 32,51 34, ,13 31,34 33, ,55 30,63 33, ,40 30,24 32, ,61 29,44 31, ,32 30,96 33, ,97 30,91 33, ,52 33,66 36, ,99 36,29 38, ,16 36,05 38, ,68 38,03 40, ,78 39,95 42, ,85 42,01 44, ,43 44,32 46, ,92 46,25 48, ,75 47,00 49, ,54 48,68 51,06 Tabla 31. Dnt, Dn y R para particiones verticales salones tipo R' Dnt Dn R' Frecuencia )Hz) Gráfica 29.. Dnt, Dn y R para particiones verticales salones tipo

107 Resultados de medición de aislamiento para particiones horizontales Los resultados de las mediciones de las particiones horizontales, las cuales fueron calculadas tomando el salón 1 como receptor, son presentados a continuación. Idealmente, ésta medición debe hacerse con una máquina de impactos para evaluar la transmisión por vía sólida de la partición y de esta manera tener una mejor aproximación al sometimiento de dicha partición a ruido. Aún así, con el presente análisis se presenta la transmisión de ruido por vía aérea. Frecuencia ( Hz) Dnt PISO 1 SALON A 1 9 (db) A2 9 emisor Dnt PISO 2 SALON A 2 9 (db) emisor A3 9 Dnt PISO 3 SALON A 3 6 (db) emisor A2 6 Dnt PISO 3 SALON C3 1(dB) emisor A ,6 30,5 29,5 31, ,0 41,1 48,4 40, ,1 44,8 43,6 43, ,0 43,7 43,5 43, ,9 44,5 46,2 46, ,1 41,3 41,0 42, ,8 38,4 39,8 39, ,5 38,4 42,2 39, ,0 37,8 42,0 37, ,7 39,9 44,6 39, ,5 39,0 39,0 38, ,5 40,0 41,3 39, ,2 40,3 49,0 40, ,0 39,9 52,1 40, ,7 43,8 43,7 43, ,1 46,3 46,6 46, ,7 47,8 46,8 48, ,1 50,6 59,8 51, ,6 52,6 59,5 53, ,9 51,1 55,6 51, ,8 52,7 58,2 52,9 Tabla 32. Valores de Dnt para particiones horizontales 107

108 70.0 Dnt horizontal salones tipo 1 Dn Frecuencia )Hz) Dnt PISO 1 SALON A 1 9 (db) A2 9 emisor Dnt PISO 2 SALON A 2 9 (db) emisor A3 9 Dnt PISO 3 SALON A 3 6 (db) emisor A2 6 Dnt PISO 3 SALON C3 1(dB) emisor A 2 9 Gráfica 30. Valores de Dnt para particiones horizontales Frecuencia (Hz) Dn PISO 1 SALON A 1 9 (db) A2 9 emisor Dn PISO 2 SALON A 2 9 (db) emisor A3 9 Dn PISO 3 SALON A 3 6 (db) emisor A2 6 Dn PISO 3 SALON C3 1(dB) emisor A Hz 22,66 24,48 23,56 25,77 125Hz 28,03 35,07 42,44 34,40 160Hz 31,09 38,84 37,66 37,72 200Hz 31,01 37,72 37,54 37,95 250Hz 32,97 38,52 40,21 40,23 315Hz 32,08 35,36 34,99 36,25 400Hz 31,81 32,40 33,87 33,12 500Hz 32,57 32,47 36,25 33,09 630Hz 33,04 31,85 35,98 31,84 800Hz 34,69 33,93 38,58 33,48 1kHz 34,56 33,02 33,00 32,91 1,25kHz 35,53 34,06 35,30 33,73 1,6kHz 35,23 34,36 43,06 34,39 2kHz 33,98 33,92 46,09 34,01 2,5kHz 38,67 37,87 37,71 37,67 3,15kHz 42,14 40,35 40,59 40,38 4kHz 42,71 41,81 40,86 42,41 5kHz 46,13 44,67 53,81 45,69 6,3kHz 49,66 46,67 53,54 47,59 8kHz 50,93 45,16 49,63 45,41 10kHz 53,82 46,76 52,19 46,89 Tabla 33. Valores de Dn para particiones horizontales 108

109 Dn horizontal salones tipo 1 Dnt Frecuencia )Hz) Dn PISO 1 SALON A 1 9 (db) A2 9 emisor Dn PISO 2 SALON A 2 9 (db) emisor A3 9 Dn PISO 3 SALON A 3 6 (db) emisor A2 6 Dn PISO 3 SALON C3 1(dB) emisor A 2 9 Gráfica 31. Valores de Dn para particiones horizontales Frecuencia (Hz) Dn PISO 1 SALON A 1 9 (db) A2 9 emisor Dn PISO 2 SALON A 2 9 (db) emisor A3 9 Dn PISO 3 SALON A 3 6 (db) emisor A2 6 Dn PISO 3 SALON C3 1(dB) emisor A Hz 32,59 34,41 33,49 35,70 125Hz 36,93 43,98 51,34 43,30 160Hz 40,34 48,09 46,91 46,97 200Hz 41,93 48,64 48,46 48,87 250Hz 43,21 48,76 50,45 50,47 315Hz 44,01 47,29 46,92 48,18 400Hz 44,45 45,05 46,51 45,76 500Hz 45,14 45,04 48,82 45,66 630Hz 46,85 45,66 49,79 45,64 800Hz 47,92 47,16 51,81 46,71 1kHz 48,80 47,26 47,24 47,16 1,25kHz 49,00 47,53 48,77 47,20 1,6kHz 49,38 48,51 57,22 48,54 2kHz 48,98 48,92 61,09 49,00 2,5kHz 53,33 52,53 52,37 52,33 3,15kHz 57,43 55,64 55,89 55,68 4kHz 58,74 57,84 56,89 58,44 5kHz 63,22 61,76 70,91 62,78 6,3kHz 68,55 65,57 72,44 66,49 8kHz 71,24 65,47 69,94 65,72 10kHz 77,93 70,87 76,30 71,00 Tabla 34. Valores de R para particiones horizontales 109

110 R' R' horizontales salones tipo Dn PISO 1 SALON A 1 9 (db) A2 9 emisor Dn PISO 2 SALON A 2 9 (db) emisor A3 9 Dn PISO 3 SALON A 3 6 (db) emisor A2 6 Dn PISO 3 SALON C3 1(dB) emisor A 2 9 Frecuencia )Hz) Gráfica 32. Valores de Dn para particiones horizontales Análisis de medición de aislamiento para particiones horizontales Para estos resultados, se pueden ver algunas diferencias de más de 13dB, lo que indica una diferencia de comportamiento considerable entre las particiones, pero estos picos y valles, son muy probablemente generados por la baja calidad de relación señal/ruido a la que los equipos de medición estaban sometidos. Especialmente el salón A2-6, el cual ha sido quien más presenta valores atípicos y alejados de la desviación estándar. Esto, causado por las ventanas, las cuales eran imposibles de cerrar ya sea por su mal estado mecánico o simplemente porque su diseño no era el apropiado para ese tipo de salones. En todo caso, al hacer el promedio energético para tipificar este tipo de particiones, los valores atípicos aumentaran el valor final promediado, asegurando entonces un caso extremo y por lo tanto, un margen de tolerancia ideal para los diseños a trabajar. 110

111 El valor tipificado de la partición horizontal se muestra a continuación: Frecuencia ( Hz) Dnt Dn R' ,25 24,27 34, ,79 37,81 46, ,11 37,14 46, ,76 36,79 47, ,75 38,77 49, ,90 34,92 46, ,84 32,87 45, ,88 33,90 46, ,52 33,54 47, ,68 35,70 48, ,41 33,43 47, ,70 34,72 48, ,59 38,61 52, ,78 40,80 55, ,98 38,00 52, ,91 40,93 56, ,98 42,00 58, ,37 49,40 66, ,21 50,24 69, ,48 48,50 68, ,97 51,00 75,10 Tabla 35.. Dnt, Dn y R para particiones horizontales R' Frecuencia )Hz) Dnt Dn R' Gráfica 33. Dnt, Dn y R para particiones horizontales 111

112 Resultados de medición de aislamiento para salones tipo 2 A continuación se presentan los resultados de las mediciones de aislamiento llevadas a cabo para salones tipo Resultados de medición de aislamiento para particiones verticales salones tipo 1 Frecuencia ( Hz) Los resultados de todos los salones tipo 2, para particiones vertical se muestra a continuación: Dnt PISO 3 SALON A 3 1 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 3 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 5 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 6 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 8 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 10 (db) Dnt PISO 3 SALON C 3 1 (db) Dnt PISO 3 SALON C 3 3 (db) ,0 24,3 22,4 21,8 26,9 27,9 22,7 26, ,3 21,6 23,8 23,9 25,4 26,9 24,6 25, ,1 26,3 26,2 23,1 25,3 27,6 27,7 27, ,8 29,0 30,0 27,9 30,2 30,8 26,5 29, ,6 34,6 31,5 31,2 32,3 33,5 31,9 33, ,5 30,9 27,4 26,5 27,9 30,2 25,7 28, ,2 27,8 26,4 24,7 26,3 28,3 24,7 27, ,8 27,3 23,8 23,2 25,5 27,6 24,1 26, ,3 24,5 22,5 21,0 23,3 26,0 21,8 25, ,3 20,8 19,5 18,7 21,1 22,4 19,5 22, ,7 19,1 19,8 18,8 19,6 20,7 19,6 21, ,9 21,1 20,5 20,7 21,4 22,8 20,1 21, ,5 22,7 20,9 21,2 21,6 22,7 21,3 23, ,3 22,6 21,1 22,1 21,1 22,3 21,6 22, ,1 23,2 21,5 22,8 21,5 22,6 20,9 21, ,4 24,1 23,3 23,2 23,4 24,2 22,3 23, ,3 24,7 26,0 24,0 24,9 25,8 24,7 25, ,8 25,2 25,9 26,2 27,2 28,1 25,3 26, ,1 26,4 28,7 27,9 26,6 27,6 27,2 28, ,8 28,1 30,4 26,6 28,9 29,8 25,8 27, ,8 30,1 30,1 27,3 30,6 31,6 26,9 29,2 Tabla 36. Valores de Dnt para particiones verticales tipo

113 Dn Dnt salones tipo Frecuencia )Hz) Dnt PISO 3 SALON A 3 1 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 3 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 5 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 6 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 8 (db) Dnt PISO 3 SALON A 3 10 (db) Dnt PISO 3 SALON C 3 1 (db) Dnt PISO 3 SALON C 3 3 (db) Frecuencia (Hz) Gráfica 34. Valores de Dnt para particiones verticales salones tipo 2. Dn PISO 3 SALON A 3 1 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 3 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 5 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 6 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 8 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 10 (db) Dn PISO 3 SALON C 3 1 (db) Dn PISO 3 SALON C 3 3 (db) 100Hz 20,10 16,34 14,47 13,83 18,98 19,90 14,80 18,79 125Hz 17,37 13,68 15,87 15,94 17,43 18,92 16,61 17,21 160Hz 20,18 18,31 18,22 15,11 17,33 19,65 19,79 19,80 200Hz 21,89 21,10 22,07 19,95 22,23 22,83 18,51 21,40 250Hz 26,61 26,62 23,56 23,24 24,31 25,56 23,98 25,94 315Hz 22,56 23,00 19,48 18,60 19,95 22,23 17,71 20,06 400Hz 20,21 19,88 18,44 16,76 18,34 20,36 16,72 19,56 500Hz 18,86 19,38 15,87 15,24 17,55 19,69 16,18 18,04 630Hz 16,36 16,53 14,59 13,03 15,38 18,03 13,86 17,22 800Hz 13,35 12,83 11,58 10,78 13,19 14,40 11,57 14,71 1kHz 11,73 11,13 11,81 10,89 11,61 12,80 11,69 13,32 1,25kHz 12,92 13,19 12,51 12,72 13,41 14,82 12,13 13,57 1,6kHz 14,52 14,79 12,92 13,24 13,60 14,76 13,33 15,21 2kHz 14,33 14,70 13,13 14,18 13,15 14,34 13,66 14,64 2,5kHz 15,18 15,24 13,57 14,83 13,57 14,63 12,91 13,70 3,15kHz 16,47 16,16 15,33 15,22 15,44 16,24 14,35 15,60 4kHz 17,39 16,79 18,06 16,07 16,96 17,83 16,79 17,54 5kHz 17,81 17,26 17,96 18,28 19,26 20,18 17,38 18,43 6,3kHz 19,13 18,43 20,77 19,94 18,61 19,69 19,24 20,40 8kHz 20,89 20,11 22,42 18,66 20,94 21,89 17,83 19,33 10kHz 22,81 22,18 22,16 19,32 22,64 23,68 18,94 21,27 Tabla 37. Valores de Dn para particiones verticales tipo 2 113

114 Dn salones tipo Dnt Frecuencia )Hz) Dn PISO 3 SALON A 3 1 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 3 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 5 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 6 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 8 (db) Dn PISO 3 SALON A 3 10 (db) Dn PISO 3 SALON C 3 1 (db) Dn PISO 3 SALON C 3 3 (db) Frecuencia (Hz) R' PISO 3 SALON A 3 1 (db) Gráfica 35. Valores de Dn para particiones verticales salones tipo 2 R' PISO 3 SALON A 3 3 (db) R' PISO 3 SALON A 3 5 (db) R' PISO 3 SALON A 3 6 (db) R' PISO 3 SALON A 3 8 (db) R' PISO 3 SALON A 3 10 (db) R' PISO 3 SALON C 3 1 (db) R' PISO 3 SALON C 3 3 (db) 100Hz 23,45 19,68 17,81 17,17 22,32 23,25 18,14 22,13 125Hz 20,71 17,02 19,22 19,29 20,78 22,26 19,95 20,56 160Hz 23,53 21,66 21,56 18,46 20,67 22,99 23,13 23,14 200Hz 25,23 24,44 25,42 23,30 25,58 26,17 21,85 24,74 250Hz 29,95 29,96 26,91 26,59 27,65 28,90 27,32 29,29 315Hz 25,90 26,35 22,82 21,94 23,29 25,58 21,06 23,41 400Hz 23,56 23,23 21,78 20,10 21,69 23,70 20,06 22,91 500Hz 22,21 22,73 19,22 18,58 20,89 23,03 19,53 21,39 630Hz 19,71 19,88 17,93 16,38 18,72 21,37 17,21 20,56 800Hz 16,69 16,18 14,93 14,12 16,53 17,75 14,91 18,06 1kHz 15,08 14,47 15,15 14,23 14,95 16,14 15,04 16,66 1,25kHz 16,27 16,54 15,85 16,06 16,76 18,17 15,47 16,91 1,6kHz 17,87 18,13 16,27 16,58 16,95 18,11 16,68 18,56 2kHz 17,67 18,04 16,47 17,52 16,50 17,68 17,01 17,98 2,5kHz 18,53 18,59 16,92 18,17 16,91 17,98 16,25 17,05 3,15kHz 19,81 19,51 18,68 18,57 18,78 19,58 17,70 18,95 4kHz 20,73 20,13 21,41 19,41 20,30 21,17 20,14 20,88 5kHz 21,15 20,61 21,30 21,63 22,61 23,52 20,73 21,78 6,3kHz 22,48 21,78 24,12 23,28 21,95 23,04 22,58 23,74 8kHz 24,24 23,46 25,77 22,00 24,28 25,24 21,17 22,67 10kHz 26,15 25,53 25,50 22,67 25,98 27,03 22,28 24,62 Tabla 38. Valores de R para particiones verticales tipo

115 R' salones tipo 2 R' Frecuencia )Hz) R' PISO 3 SALON A 3 1 (db) R' PISO 3 SALON A 3 3 (db) R' PISO 3 SALON A 3 5 (db) R' PISO 3 SALON A 3 6 (db) R' PISO 3 SALON A 3 8 (db) R' PISO 3 SALON A 3 10 (db) R' PISO 3 SALON C 3 1 (db) R' PISO 3 SALON C 3 3 (db) Gráfica 36. Valores de R para particiones verticales salones tipo 2. Al igual que en los anteriores casos, el comportamiento de las curvas es semejante, excepto por las frecuencias menores a 150Hz, donde posiblemente hay un alto margen de error, debido a la impotencia del equipo de medición para reproducir dichas frecuencias. Además, el ruido de fondo tiene un alto contenido energético en dichas frecuencias (producido especialmente por tráfico y construcción) por lo cual se esperan valores atípicos. Aún así, el comportamiento de las curvas es muy similar, y la diferencia en promedio de decibelios no es superior a 3dB. Basado en lo anterior, una tipificación de este tipo de particiones también es posible, la cual se muestra a continuación: Frecuencia ( Hz) Dnt Dn R' ,73 17,78 20, ,80 16,85 19, ,76 18,81 21, ,38 21,43 24, ,11 25,16 28, ,77 20,83 24, ,94 18,99 22,37 115

116 500 25,83 17,88 21, ,86 15,91 18, ,94 13,00 15, ,89 11,94 14, ,18 13,23 16, ,07 14,12 17, ,00 14,05 17, ,23 14,28 18, ,60 15,65 19, ,17 17,22 20, ,37 18,42 21, ,54 19,60 23, ,45 20,50 24, ,84 21,89 25,15 Tabla 39. Valores tipificados para particiones tipo R' Dnt Dn R' Frecuencia )Hz) Gráfica 37. Valores tipificados para particiones tipo Análisis de medición de aislamiento para particiones verticales salones tipo 1 El comportamiento de las particiones al parecer es interesante de analizar ya que al parecer a frecuencias altas, el nivel de transmisión sonora es menor al de frecuencias bajas. Es claro ver un pico alrededor de 300Hz, que muestra una reducción de alrededor 34dB y luego una fuerte pendiente de caída hasta 2KHz, donde vuelve a incrementar casi linealmente. 116

117 La frecuencia crítica está ubicada después del primer pico, y es donde el TL cae drásticamente debido a la coincidencia de los frente de onda contra la partición, pero hay que tener en cuenta que el comportamiento de dicha partición, no es solamente la transmisión aérea, sino todo tipo de transmisión (flanqueo, filtrada, etc.). Una vez más hay que destacar que algunas de las particiones tenían agujeros en las paredes y ventanas rotas. Estas aberturas, degradan considerablemente el comportamiento de la transmisión sonora, razón por la cual es probable que en las frecuencias medias (donde el ruido de fondo producido por voces, tráfico, etc. tiene más contenido energético) se hayan filtrado en la medición. Es por eso que este comportamiento de la partición dice que el sellado de los salones está en muy malas condiciones, y que es necesario atacar el problema de transmisión por filtrado y flanqueo. Una vez los datos han sido tipificados, tanto el análisis por partición como la solución propuesta, será más sencillo y efectivo. El siguiente paso a seguir, será analizar la pérdida de transmisión sonora (TL) de las particiones, cuando son golpeadas por un ruido aéreo externo. Dicho ruido, será tomado de las mediciones de ruido de fondo, en donde se han tomado los valores máximos (por tercio de octava) para de esta manera asegurar un caso extremo al analizar las particiones. Éste ruido será restado aritméticamente por el valor de TL de la partición, y este resultado será comparado con la curva NC-25, la cual es la recomendada internacionalmente para salones de clase. Para demostrar la inefectividad de todas las particiones, tanto horizontales como verticales, se realizará el análisis por cada partición, y por partición tipificada Clasificación STC de las particiones tipo 1 y tipo 2 La clasificación de la transmisión de la partición, se realizará en base a la técnica descrita por la Sociedad Americana de Pruebas de Materiales (American Society of Testing Materials ASTM, 1983). La siguiente tabla demuestra el cálculo de la clasificación de las particiones tipo 1 (horizontal y vertical) y tipo 2. Nótese que las particiones tipo 1 no requieren ajuste ya que el primer estimado de STC1 tiene deficiencias (que son los valores positivos de la diferencia delta y STC1 como se muestra en la tabla). Por otro lado, las particiones tipo 2 al parecer requieren de un ajuste bastante 117

118 alto, por lo que se puede concluir que el comportamiento de esta partición no es del todo similar al valor s Frecuencia (Hz) S50 (db) Partición vertical tipo 1 (PV1) Partición horizontal tipo 1 (PH1) Partición vertical tipo 2 (PV2) Delta (PV1) Delta (PH1) Delta (PV2) ,95 46,71 19,25 2,05 12,71 14, ,98 46,39 21,65 4,02 9,39 15, ,18 47,71 24,67 6,82 7,71 15, ,88 49,01 28,64 8,12 6,01 14, ,71 46,85 24,66 12,29 0,85 21, ,51 22, ,49 26, ,61 46,48 21,05 17,39 3,52 28, ,81 47,35 18,7 19,19 3,65 32, ,34 48,93 15,6 18,66 3,07 36, ,29 47,67 14,75 19,71 5,33 38, ,03 48,19 16,19 17,97 5,81 37, ,66 52,77 17,29 15,34 1,23 36, ,42 55,8 17,47 15,58 1,8 36, ,4 52,66 18,1 13,6 1,34 35, ,32 56,23 19,17 11,68 2,23 34, ,38 58,04 20,48 9,62 4,04 33,52 Tabla 40. Clasificación de las particiones STC. Def (PV1) Def (PH1) Def (PV2) 36,24 64,9 5 34,27 61,58 4,4 31,47 59,9 4,42 30,17 58,2 5, ,04 1,59 22,29 48,7 6,88 20,9 48,67 9,2 19,1 48,54 12,55 19,63 49,12 16,65 18,58 46,86 18,5 20,32 46,38 18,06 22,95 50,96 16,96 22,71 53,99 16,78 23 Industrial Noise Control and Acoustic. Randall F. Barron. Sound Transmission Class. Página

119 24,69 50,85 16,15 26,61 54,42 15,08 28,67 56,23 13,77 Tabla 41. Cálculo de ajustes para las particiones Una vez aplicados los ajustes necesarios, la clasificación de las particiones 1 y 2 son como se muestran a continuación: PARTICIÓN VERTICAL TIPO 1: STC 38 PARITICÓN HORIZONTAL TIPO 1: STC 52 PARTICIÓN VERTICAL TIPO 2: STC 10 Una vez más hay que tener en cuenta el elevado ruido de fondo al que los salones tipo 2 estaban sometidos, además el valor de TL usado para la clasificación hace referencia a todo el sistema de transmisión, es decir, que el TL analizado no es solamente pérdida por transmisión a través de la pared separadora, sino pérdida de transmisión por flanqueo y filtrado. Acorde a los criterios establecidos por el Departamento de Casa y Desarrollo Urbano Americano (Dept. of Housing and Urban Develpment) HUD 24, la clasificación STC de la partición separadora entre un salón a otro (y de un salón al corredor) debe ser mayor a 37. Evidentemente, los valores no se acomodan, por lo cual es necesario un re diseño de las particiones. A continuación, se realizará un análisis del funcionamiento de las particiones cuando un ruido extremo es aplicado a estas mismas. El resultado, deberá acomodarse a las curvas de ruido internacionales NC, las cuales establecen los valores máximos de ruido de fondo a los cuales pueden estar expuestos los individuos en un espacio dado. 24 Selected Design Values of the STC for Partitions Accoring to HUD Criteria. Industrial Noise Control and Acoustics (Randall F. Barron) página

120 5.5 ANÁLISIS DE LAS PARTICIONES SOMETIDAS A RUIDO AÉREO Descripción del cálculo del ruido proyectado Este análisis de ruidos proyectados, se realizará para las particiones que separan un salón de otro, tantos verticales como horizontales. Ya teniendo los valores tipificados de los salones tipo 1 y tipo 2, se prosigue a analizar si dichas particiones están acomodadas a las curvas internacionales NC. El ruido generado L será el medido en las aulas de clase (recinto emisor) cuando los alumnos estaban presentes (los niveles de presión sonora son significativamente altos). Se realizó un promedio energético de todas las mediciones. Este nivel de presión sonora, es el que tiene que ser aislado o detenido por las particiones separadoras, las cuales tienen un índice de reducción aparente R. Para entonces calcular el nivel de presión sonora que se estará escuchando en el recinto receptor, se realizará una resta aritmética del ruido generado L y el índice de reducción aparente R, dando como resultado el ruido proyectado D: ó Dicho ruido proyectado es el nivel de presión sonora en el recinto receptor, el cual debe ser comparado con las curvas NC para determinar si la partición cumple con las recomendaciones internacionales. Los resultados se presentarán en función de la frecuencia. 120

121 5.5.2 Ruido proyectado para particiones verticales tipo 1 70 Ruido proyectado para particiones tipo 1 SPL (db) Curva NC Ruido Proyectado A 1 4 Ruido Proyectado A 2 6 Ruido Proyectado A Frecuencia (Hz) Gráfica 38. Comparación de ruido proyectado para particiones verticales tipo 1, con curva NC Ruido proyectado salón tipificado tipo 1 SPL (db) Curva NC Ruido proyectado Frecuencia (Hz) Gráfica 39. Comparación de ruido proyectado para partición vertical tipificada tipo 1, con curva NC-25 Como se esperaba, el ruido resultante no se acomoda a la curva NC-25. Si bien se logra acomodar para las primeras frecuencias (de 63Hz a 200Hz), probablemente debido a la tolerancia y flexibilidad en dicho rango de frecuencias, no se logra acomodar para frecuencias medias de 300Hz a 5KHz 121

122 aproximadamente. Hay que tener en cuenta, que es especialmente en esta banda, donde el rango del habla se ubica; para salones de clase la relación señal/ruido debe ser notablemente alta para que la inteligibilidad sea aceptable Ruido proyectado para particiones horizontales SPL (db) Curva NC Ruido proyectado A 1 9 Ruido proyectado A 2 9 Ruido proyectado A 3 6 Ruido proyectado C Frecuencia (Hz) Gráfica 40. Comparación de ruido proyectado para particiones horizontales con curva NC SPL (db) Curva NC Ruido Proyectado Frecuencia (Hz) Gráfica 41. Comparación de ruido proyectado con partición horizontal tipificada con curva NC

123 Para este tipo de partición hay que tener en cuenta que será analizado solamente la transmisión por vía aérea, ya que no se dispuso de una máquina de impactos para medir el ruido por transmisión vía sólida. Esto es importante de denotar, ya que ésta partición ha de ser resistente a ruido sólido, ya que los alumnos (que como se ha dicho pueden ser de edades menores a 10 años) pueden estar generando un alto ruido, posiblemente por las actividades lúdicorecreo-deportivas. Al analizar las curvas, se puede decir que la partición si se acomoda a la curva NC-25, con una ligera tolerancia alrededor de 1Khz, donde se supera el valor límite por aproximadamente 3dB. Reiteradamente, se acomoda a la curva NC- 25 para transmisión de ruido aéreo, que posiblemente no es el tipo que más cause problemas Ruido proyectado para particiones verticales tipo 2 Ruido proyectado para particiones de salón tipo 2 SPL (db) Frecuencia (Hz) Curva NC Ruido proyectado salón 1 Ruido proyectado salón 2 Ruido proyectado salón 3 Ruido proyectado salón 4 Ruido proyectado salón 5 Ruido proyectado salón 6 Ruido proyectado salón 7 Ruido proyectado salón 8 Gráfica 42. Comparación de ruido proyectado para particiones verticales tipo 2, con curva NC

124 70 Ruido proyectado para particiones tipificadas de salón tipo 2 SPL (db) Curva NC Ruido proyectado Frecuencia (Hz) Gráfica 25. Comparación de ruido proyectado para partición tipificada tipo 2, con curva NC-25 Una vez más, se puede observar como el ruido proyectado, no se acomodad de a la curva NC-25. Al igual que el caso de las particiones verticales tipo 1, se puede acomodar para frecuencias menores a 200Hz, pero por encima de este valor lo hace de ninguna manera, y por lo contrario, se aleja significativamente de lo que sería el ruido aceptado. Éste análisis, da a entender que las particiones no están bien diseñadas. Aunque se tuviese un margen de tolerancia debido a la falta de precisión de los instrumentos de medición, la diferencia entre el ruido proyectado y el ruido permitido es incluso mayor a 15dB. Esto no es aceptable de ninguna manera. El análisis, también permite deducir las frecuencias que se debe reducir más fuertemente, que tanto para el caso de las particiones verticales tipo uno como para las particiones tipo 2, será en 1KHz. Si se reduce el ruido transmitido en esta frecuencia (que será reducir alrededor de 35dB), muy posiblemente el problema sea solucionado para las frecuencias adyacentes, las cuales tienen el ruido proyectado más cercano al nivel permitido. 124

125 5.5.5 Análisis de fachada Como se mostro en el numeral Análisis de ruido incidente en fachada para salones tipo 1 y tipo 2 los niveles de ruido de fondo (mediciones sin actividad dentro de los salones) no cumplen con los criterios de confort para aulas de clase como se muestra a continuación: SPL (db) Ruido de Fondo Salones Tipo 1 Ruido de fondo Salones Tipo 2 NC Frecuencia (Hz) Gráfica 44. Análisis de fachada Los niveles de presión sonora medidos dentro de los salones superan en al menos 10 db el criterio de ruido NC 25, dichos niveles son producidos por el ruido de tráfico aéreo y vehicular que incide en las edificaciones mostrando que los elementos constructivos que componen la fachada no cumplen con el aislamiento necesario para dichos espacios, por lo cual se hace necesario el rediseño de dichas particiones para cumplir con los estándares objetados. 125

126 5.5.6 Análisis de Cubierta Ya que para la medición no se dispuso del equipamiento especial para medir la cubierta, se realiza entonces la simulación de aislamiento acústico de la partición involucrada con el Software INSUL V.6.3, donde se evaluaran dos casos críticos: ruido de impacto causado por lluvia fuerte y ruido emitido por tráfico aéreo y vehicular Análisis del aislamiento de la cubierta a ruido de lluvia. Para evaluar el aislamiento aportado por la cubierta actual a ruido de impacto causado por lluvias, se realizara la simulación correspondiente a lluvias con una pluviometría de 40mm/hr, diámetro de gotas de 5mm y velocidad de lluvia equivalente a 7ms. Los resultados de la simulación se muestran a continuación: Especificación técnica de la partición Cubierta actual Cubierta metálica (Aproximadamente calibre 20) Tabla 22. Especificación de cubierta actual Ruido Proyectado en db(a) 57 Frecuecia (db) SPL 50 49, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,6 dba 57 Gráfica 45. Tabla y valores del ruido proyectado a las aulas de clase debido al aislamiento de la cubierta a ruido de impacto. 126

127 Los valores obtenidos, serán comparados con la curva NC-25 y NC-30, para determinar si la cubierta es eficiente. Gráfica 46. Comparación del ruido proyectado con curvas NC-25 y NC-30 Como se puede observar en la anterior grafica, el aislamiento proporcionado por la cubierta actual a ruido de impacto producido por lluvia NO CUMPLE con el criterio de confort NC mostrando así el requerimiento del rediseño de dicha cubierta para cumplir con los objetivos acústicos dentro de las aulas de clase Análisis del aislamiento de la cubierta a ruido de tráfico aéreo y vehicular Debido a que el ruido procedente de aviones y carros es uno de los problemas que más afectan el desarrollo de las actividades académicas dentro de las aulas de clase, se debe evaluar la transmisión de estos a través de la cubierta, para dicho calculo se tendrá en cuenta la simulación de la partición, el STC de la misma y el ruido a aislar que en este caso será el ruido descrito en el numeral Resultados de las mediciones de ruido de tráfico 127

128 Los resultados de la simulación se muestran a continuación: Especificación técnica de la partición STC Cubierta actual Cubierta metálica (Aproximadamente calibre 20) 22 Comportamiento de la partición Gráfica 47. Aislamiento de la cubierta actual Teniendo en cuenta la anterior grafica se procede a calcular el ruido proyectado que se tendrá en los salones teniendo en cuenta el aislamiento de la cubierta y el ruido de trafico medido para compararlo con las curvas NC 25-30; el método de cálculo será el mismo que el mostrado en el literal Descripción del cálculo del ruido proyectado. 128

129 SPL (db) Frecuencia (Hz) NC 25 NC 30 Ruido Proyectado Gráfica 46. Comparación aislamiento de cubierta a ruido de tráfico aéreo y vehicular con curva NC-25 Ruido Proyectado al interior de las aulas de clase: 62,88 db(a) Como se puede observar en la grafica la cubierta actual no cumple con el aislamiento requerido a ruido emitido por tráfico aéreo y vehicular denotando así la necesidad del rediseño de dicha partición. 129

130 5.6 DISEÑO DE ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO EN AULAS DE CLASES Teniendo en cuenta las recomendaciones dadas por la ANSI/ASA S /Part 1 American National Standard Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools, Part 1: Permanent Schools los tiempos de reverberación dentro de aulas de clase deben estar entre 0,4 segundos y 0,6 segundos. Para realizar los diseños cuyas características prometen adaptarse a las condiciones ideales, se tienen en cuenta las mediciones de tiempo de reverberación mostradas en los literales y Las simulaciones se realizaron con la plataforma virtual de trabajo CATT- Acoustics V8.0. De esta manera, se logrará mostrar el comportamiento de la sala con respecto al tiempo de reverberación e inteligibilidad Simulación de los diseños de acondicionamiento acústico propuestos para las aulas de clase del colegio I.E.D República de Costa Rica. El tiempo de reverberación de los salones debe ser drásticamente reducido (Ver literal 5.4.5), por lo cual se propone tratar dicho problema implementando materiales que tengan los coeficientes de absorción acústica adecuados para lograr acomodar el tiempo de reverberación a las normativas internacionales nombradas anteriormente. La instalación de los materiales se propone sea en cielorraso a una altura prudente, de tal manera que éste este fuera del alcance de los alumnos y otros miembros de la comunidad escolar, para de esta manera prevenir el daño del material implementado. Debido a que las diferencias entre los salones Tipo 1 y los Salones Tipo 2 radican en la composición y altura de sus respectivos cielorrasos (Salones tipo1: Cielorraso en concreto, Altura: 2,46m y Salones Tipo 2: Cielorraso en cubierta metálica, Altura: 2,46m y 4,35m) se propone un único diseño unificando las características acústicas de todas las aulas de clase, presentando los mismos resultados y asegurando el cumplimiento de los criterios acústicos en todas las aulas. 25 Dicha unificación se realiza proponiendo la instalación de cielorraso absorbente a la misma altura (2,26m) en todas las aulas de clase, manteniendo así las características constructivas y el volumen en cada una de estas. 25 ANSI/ASA S /Part 1 American National Standard Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools, Part 1: Permanent Schools 130

131 Opción 1. Material a Utilizar: Duracustic Rocks perforado ó Star Onion Perforado. Lámina rígida de fibra de vidrio recubierta en una de sus caras por una película de PVC microperforada, espesor total 5/8. Figura 42. Imagen de Duracustic Rocks perforado Con base en las características acústicas de este material, se ha realizado una simulación en el modelo plantilla configurado anteriormente. Los resultados se muestran a continuación. 131

132 Comportamiento de la sala con el material propuesto Tiempo de reverberación: Figura 43. Diagrama en 2D del tiempo reverberación con Opción 1 Figura 44. Diagrama en 3D del tiempo de reverberación con Opción

133 t (segundos) Frecuencia (Hz) RT Opción 1 Gráfica 49. Tabla de resultados del tiempo de reverberación con Opción 1. Frecuencia (Hz) Rt (seg) Rt promedio (seg) 0.34 Tabla 43. Resultados del tiempo de reverberación con Opción 1. Como se puede observar en las anteriores graficas y tablas, la instalación del material propuesto (Duracustic Rocks perforado) en el 100% del cielorraso cumple con las necesidades de las aulas de clase obteniendo tiempos de reverberación óptimos en dichos espacios. 133

134 Inteligibilidad RASTI Gráfica 50. Parámetro RASTI aplicando Opción 1 STI Gráfica 51. Parámetro STI aplicando opción 1. Así mismo los porcentajes de inteligibilidad (RASTI y STI) en los 4 puntos receptores simulados, se encuentran por encima del 75% indicando entonces que la calificación de inteligibilidad de los salones es buena/excelente al implementar el sistema propuesto. 134

135 Opción 2 Material a utilizar: THERMATEX Thermofon. Sistema diseñado para instalaciones en cielorraso de lana mineral, acabado con un revestimiento acústico liso y de color blanco. Espesor de 15mm. Figura 45. Imagen de Thermatex Thermofon. Con base en las características acústicas de este material, se ha realizado una simulación en el modelo plantilla configurado anteriormente. Los resultados se muestran a continuación. Comportamiento de la sala con el material propuesto. Tiempo de Reverberación. Figura 46. Diagrama en 2D del tiempo de reverberación con Opción

136 Figura 47. Diagrama en 3D del tiempo de reverberación con Opción t (segundos) RT Opción Frecuencia (Hz) Gráfica 52. Resultados del tiempo de reverberación con Opción 2 Frecuencia (Hz) Rt (seg) 0,53 0,39 0,38 0,35 0,29 0,27 Rt promedio (seg) 0,36 Tabla 26. Valores del tiempo de reverberación con Opción 2. Como se puede observar con el material propuesto en la opción 2, instalado en el 100% del cielorraso, también se logran los tiempos de reverberación recomendados para aulas de clase. 136

137 Inteligibilidad RASTI. STI Gráfica 53. Parámetro RASTI al aplicar Opción 2 Gráfica 54. Parámetro STI al aplicar Opción 2. La inteligibilidad que se obtendrá al realizar la instalación de la opción 2 en el 100% del cielorraso, será clasificada entre buena/excelente ya que ésta está mostrando valores superiores a 78%. 137

138 5.7 DISEÑO DE AISLAMIENTO ACÚSTICO EN LAS AULAS DE CLASE Diseño de la cubierta Uno de los principales problemas que se evidenció, fue la baja calidad de la cubierta, ya que el material con el cual está diseñada no posee las características ideales para reducir el ruido que proviene de entes extranjeros como se muestra en el literal Análisis de Cubierta Especificación propuesta Se propone la instalación de la cubierta Sandwich Deck compuesta por dos tejas de aluminio, aluzinc o acero de calibre 26 prepintadas (las dos tejas están separadas entre sí 50 mm rellenas con laminas de fibra de vidrio o lana de roca de espesor 2, d=10 Kg/m 3 ) + Cavidad de Aire de 2,1 m +Relleno en Lana de Roca o Fibra de Vidrio (d= 32 Kg/m 3, e= 2 ½ ) + Membrana acústica (d= 1500 Kg/m 3, e=3mm) + Cielorraso de Acondicionamiento (Duracustic Rocks + Termatex Thermofon). Figura 48. Detalle de Cubierta Propuesta 138

139 Características de la cubierta tipo Sandwich Deck: Material: Aluminio Pintura: Poliéster horneable Acabo de tejas: Lisas Figura 49. Detalles de la cubierta de Sandwich Deck Figura 50. Detalles de la instalación de Sandwich Deck 139

140 A continuación se presenta el resultado de la simulación para la cubierta propuesta evaluando los mismos casos críticos que se evaluaron en el literal Aislamiento de la cubierta propuesta a ruido de lluvia. Para esta simulación se ruido a aislar será lluvias con una pluviometría de 40mm/hr, diámetro de gotas de 5mm y velocidad de lluvia equivalente a 7ms. De esta manera, se predecirá si la cubierta cumple con las recomendaciones internacionales , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9 dba 35 Gráfica 55. Tabla y valores del ruido proyectado al aula de clase 140

141 SPL (db) NC 25 NC 30 Ruido Proyectado Frecuencia (Hz) Gráfica 56. Comparación de los datos de la simulación con curvas NC 25 y NC 30 Como se puede observar en la grafica y en la tabla anterior, la cubierta propuesta cumple con los criterios de confort para aulas de clase ya que se proyectan 40 db(a) al interior de las aulas Aislamiento de la cubierta propuesta a ruido de tráfico aéreo y vehicular. A continuación se muestran la grafica de aislamiento de la cubierta propuesta: Frecuencia (Hz) TL 50 17, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,1 STC 46 Gráfica 57. Aislamiento a ruido aéreo de la cubierta propuesta. 141

142 Para demostrar que la cubierta propuesta si cumple con los criterios de confort, se calcula el ruido proyectado al interior de las aulas teniendo en cuenta como ruido a aislar el ruido mostrado en el literal SPL (db) NC 25 NC 30 Ruido Proyectado Gráfica 58. Comparación del aislamiento de la cubierta a ruido aéreo con curva NC-25. Ruido Proyectado al interior de las aulas de clase: 40,8 db(a) Ventanería Frecuencia (Hz) Las ventanas tienen un papel muy importante en los salones, ya que al tener un área considerable (al ser comparada con el área de los demás materiales de construcción) tiene un importante aporte tanto para el tiempo de reverberación como para el aislamiento e insonorización. Debido a que el aislamiento de la fachada mostrada en el literal Análisis de Fachada NO CUMPLE con los criterios de confort para aulas de clase (NC 25-30) se hace necesario el rediseño de la ventanería que se encuentra en dichas fachadas. El cálculo del ruido proyectado con la ventanería propuesta se realiza del mismo modo mostrado en el apartado Descripción del cálculo del ruido proyectado teniendo en cuenta como fuente de ruido a aislar el ruido de trafico medido (dependiendo de la fachada) menos el aislamiento de la ventanería propuesta para cada una de las diferentes fachadas, mostrando así, si con la aplicación recomendada se cumple con el criterio NC dentro de las aulas de clase. Ya que hay diferentes tipos de Ventanería, ya sea las que dan al patio de juego o las que dan hacia el exterior de la institución, es necesario entonces realizar diferentes análisis, pues están expuestos a ruidos diferentes. 142

143 Ventanería Fachada Interior La Ventanería interior es aquella que están orientadas al patio, y se ven afectadas por el ruido generado en los puntos 1,2,6,7 y 11 (Figura 41, página 96) y el ruido generado en el patio central (Promedio de los resultados mostrados en el literal Resultados de las mediciones en el patio central ). Debido a que no se midió el asilamiento de la fachada, se simulara el comportamiento de la ventana en su estado actual para así corroborar que dicha partición no cumple con el criterio de ruido para aulas de clase NC Simulación de la ventana actual en la fachada interior Las especificaciones actuales de la ventana se presentan a continuación: Cristal actualfachada interior Especificación técnica de la partición STC Ruido Proyectado en db(a) Cristal de 4mm 29 56,76 Tabla 45. Especificación actual de la Ventanería interior. La comparación de dicho ruido proyectado con las normas internacionales de ruido máximo permitido, se muestra a continuación: Gráfica 59. Comparación de ruido proyectado con la ventanería actual en la fachada interior con curvas NC-25 y NC

144 Como se puede ver, la Ventanería no cumple con el criterio NC A continuación se presenta el diseño de la ventanería para la fachada interior que cumplirá con los criterios de confort para aula teniendo en cuenta un nivel máximo permisible de 40 db(a) Especificación propuesta de Ventanería en fachada interior La siguiente tabla describe la ventana propuesta: Cristal Tipo 1 ventanearía fachada interna Especificación técnica de la partición Cristal de 8mm + lamina de PVB de 0,38mm + cristal de 8mm + lamina de PVB de 0,38mm + cristal de 8mm STC OITC Ruido Proyectado en db(a) ,44 Tabla 46. Descripción de ventana interior propuesta A continuación los resultados de la simulación: Gráfica 60. Resultados de la simulación de Ventanería en la fachada interior propuesta 144

145 A continuación la comparación del ruido proyectado con criterios internacionales: Gráfica 61. Comparación de ruido proyectado con curvas NC-25 y NC-30 El resultado muestra que la partición exitosamente se acomoda a las curvas NC Ventanería fachada norte La Ventanería exterior es aquella que está orientada a los puntos 8,9 y 10 del esquema Figura 41, pagina 96. Igualmente se evaluara el comportamiento de la ventanería actual teniendo en cuenta el promedio de los puntos de medición de ruido de tráfico que puedan afectar dicha fachada Simulación de la ventana actual en la fachada norte Las especificaciones actuales de la ventana se presentan a continuación: Especificación técnica de la partición STC Ruido Proyectado en db(a) Cristal actualfachada exterior norte Cristal de 4mm 29 53,03 Tabla 47. Especificación de la ventana exterior norte actual 145

146 Gráfica 62. Resultados de la simulación de Ventanería exterior actual A continuación se presenta la comparación del ruido proyectado en el aula con los criterios internacionales para aulas de clase: Gráfica 41. Comparación de ruido proyectado con curvas NC-25 y NC-30 Como se puede ver, la Ventanería no cumple con el criterio NC A continuación se el rediseño de la ventanería para dicha fachada. 146

147 Especificación propuesta de Ventanería en la fachada norte El mejor resultado acorde a las simulaciones, es usando la misma especificación de Ventanería interior, la cual se muestra a continuación: Cristal Tipo 1 ventanearía fachada interna Especificación técnica de la partición Cristal de 8mm + lamina de PVB de 0,38mm + cristal de 8mm + lamina de PVB de 0,38mm + cristal de 8mm STC Ruido Proyectado en db(a) 44 39,44 Tabla 48. Descripción de ventana exterior norte propuesta A continuación los resultados de la simulación: Gráfica 64. Resultados de la simulación Ventanería norte 147

148 A continuación la comparación del ruido proyectado con la normatividad internacional: Gráfica 65. Comparación de ruido proyectado con curvas NC-25 y NC-30 Exitosamente, se acomoda la partición a la normatividad internacional Ventanería fachada sur La Ventanería exterior sur es aquella que está orientada a los puntos 3,4 y 5 de la figura 41 mostrado en la página 96. Igualmente se evaluara el comportamiento de la ventaneria actual teniendo en cuenta el promedio de los puntos de medición de ruido de tráfico que puedan afectar dicha fachada Simulación de la ventana actual en la fachada sur Las especificaciones actuales de la ventana se presentan a continuación: Especificación técnica de la partición STC Ruido Proyectado en db(a) Cristal actualfachada exterior sur Cristal de 4mm 29 52,89 Tabla 49. Especificación de ventana fachada sur actual. 148

149 Gráfica 66. Resultado de la simulación Ventanería fachada sur A continuación la comparación del ruido proyectado con la normatividad internacional: Gráfica 67. Comparación de ruido proyectado con curva NC-25 y NC-30 Evidentemente la curva no se acomoda, tal vez lo hace para frecuencias altas (por encima de 5KHz) pero para frecuencias medias/bajas, donde el rango del habla es más influenciado, no lo hace. Por esto mismo, se propone una solución a continuación. 149

150 Especificación de Ventanería exterior sur propuesta A pesar de que el vidrio denotado a continuación es exitoso (como se mostrará más adelante), también se pueden usar los vidrios especificados para Ventanería interior y exterior norte. Especificación técnica de la partición Cristal Tipo 3 ventanearía fachada exterior sur Cristal de 8mm + lamina de PVB de 0,38mm + cristal de 8mm + lamina de PVB de 0,38mm + cristal de 6mm STC Ruido Proyectado en db(a) 43 39,6 Tabla 50. Descripción de Ventanería exterior sur propuesta Gráfica 68. Resultados de la simulación Ventanería sur propuesta 150

151 A continuación la comparación del ruido proyectado comparado con las recomendaciones internacionales: Gráfica 69. Comparación de ruido proyectado con curva NC-25 y NC-30 Exitosamente, se acomoda la partición a los criterios internacionales para aulas de clase Ventana hacia corredores Las ventanas que están en frente a los corredores, deben tener un especial diseño (al igual que la demás Ventanería) ya que el ruido generado en los corredores puede tener un alto contenido energético (especialmente en frecuencias medias/altas donde la inteligibilidad de la voz humana es sensible al ruido de fondo) muy posiblemente por los materiales altamente reflejantes de los cuales está compuesto los pasillos Simulación de la ventana actual hacia corredores Las especificaciones actuales de la ventana se presentan a continuación: Especificación técnica Ruido Proyectado STC de la partición en db(a) Cristal actualfachada exterior sur Cristal de 4mm 29 52,89 Tabla 51. Descripción de Ventanería hacia corredores 151

152 Los resultados de la simulación se muestran a continuación: Gráfica 70. Resultados de la simulación para ventana hacia corredores actual A continuación la comparación del ruido proyectado con la normatividad internacional: Gráfica 71. Comparación de ruido proyectado con curva NC-25 y NC-30 Evidentemente la curva no se acomoda, tal vez lo hace para frecuencias altas (por encima de 5KHz) y menores a 125Hz, pero para frecuencias medias/bajas, donde el rango del habla es más influenciado, no lo hace. Por esto mismo, se propone una solución a continuación. 152

153 Especificación de Ventanería hacia corredores propuesta Ya que se debe proteger los salones del posible ruido producido en los corredores cuando los alumnos no estén en clase se debe especificar un tipo de ventanería interna que mantenga los niveles de confort propuestos para estos espacios: Cristal Tipo 4- Ventanería hacia corredores Especificación técnica de la partición Cristal de 8mm + lamina de PVB de 0,38mm + cristal de 6mm STC Ruido Proyectado en db(a) Tabla 52. Descripción de Ventanería exterior sur propuesta Gráfica 72. Resultados de la simulación Ventanería hacia corredores propuesta 153

154 A continuación la comparación del ruido proyectado con las recomendaciones internacionales: Gráfica 73. Comparación de ruido proyectado con curva NC-25 y NC-30 Como se puede apreciar en el resultado, los valores de la curva no se acomodan en frecuencias medias de 500Hz a 2KHz por aproximadamente 2-3dB. Lo hace exitosamente para las demás frecuencias, pero si se incrementa el grosor de la ventaría, se tendría un caso de sobre-estimado. Con el diseño de esta partición, se garantiza que los ruidos externos serán reducidos altamente, pero se recomienda algún tipo de campaña educacional, para que los alumnos y en general la comunidad escolar, haga el menor ruido posible en los corredores. El comportamiento de la pérdida de transmisión sonora de una partición, puede estar crucialmente deteriorado, cuando tiene algún área con un valor de absorción infinita; esto quiere decir cuando tiene agujeros, aberturas u orificios. Si dichas áreas de absorción infinita tienen un 10% del área total de la partición, el valor de la transmisión sonora total puede caer hasta en un 50%. Esto es un grave problema porque se estaría perdiendo bastante tiempo y recursos económicos en el proceso del aislamiento. Es por esto, que se tiene que tener un especial y meticuloso cuidado en la instalación de la Ventanería, teniendo en cuenta toda perfilería y sellamiento. A continuación se presentan algunas recomendaciones de instalación y sellamiento para el exitoso funcionamiento acústico de la Ventanería propuesta. Aunque puede elevar un poco los costos, es de gran importancia como se explicó anteriormente. 154

155 Algunas de las características que se deberán tener en cuenta para la selección adecuada de la perfilería en la que se instale el acristalamiento especificado son los herrajes, sistemas de cierres utilizados, sellamientos, empaques, el contratista y la calidad de la instalación, ya que se convierten en variables que alterarán el resultado final de aislamiento global del sistema, por lo cual la pérdida de transmisión sonora ofrecida por la ventana no dependerá únicamente del cristal, sino también del perfil y forma de montaje sobre el cual éste se instale Recomendaciones de perfilería y sellamiento El nivel de aislamiento global que el sistema de ventana aporta esta dado por perfil + cristal + instalación +demás elementos que intervengan en el sistema. Las siguientes características se deben tener en cuenta: Para sistemas de perfilería operables se recomienda que estas sean en la medida de lo posible del tipo batientes, basculantes u oscilo paralelas. Los sellamientos entre las naves móviles y el marco fijo deben realizarse con empaques perimetrales de neopreno. Las batientes o basculantes que existan dentro del perfil deben tener sistema de cierre sobre 2 puntos como mínimo (distribuidos proporcionalmente en relación al tamaño de la ventana) para evitar la flexión de la hoja batiente al permanecer cerrada. Deben usarse sellamientos con silicona o poliuretano expansivo entre el perfil utilizado y el vano del muro de fachada donde no existan ningún tipo de filtraciones. La perfilería empleada para ventanas en PVC o Aluminio, deben realizarse de acuerdo a las especificaciones del fabricante. 155

156 Ejemplo, no aplicar (vista lateral de la ventana con batiente con un solo cierre) Figura 51. Ejemplo de aplicación ventana con batiente Como se observa dentro del esquema anterior, si el perfil solo aplica un solo punto de cierre la hoja batiente se flectará sobre sus extremos y permitirá flanqueo sonoro por lo cual se recomienda que el perfil tenga mínimo dos puntos de cierre para el caso de ventanas batientes o basculantes. Algunos tipos de empaque o felpas a implementar: Figura 52. Sellamiento entre nave móvil y marco. 156

157 Figura 53. Empaques de neopreno 157

158 Descripción de marcos de ventanería 1. Marco 2. Unión entre perfil vertical y horizontal 3. Empaque de neopreno 4. Sellamiento contra vano en silicona o poliuretano expansivo 5. Estructura interna del perfil. 6. Empaque de neopreno entre vidrio y marco. 7. Cristal. Felpa reticulada Figura 54. Felpa reticulada 158

159 Recomendaciones ventanas corredizas Este tipo de ventanería es un sistema compuesto porque consta de varios elementos como: naves, enganche(s), rieles, chapa(s), perfiles, cristales y hasta el mismo sellamiento; por esta razón es evidente que se den filtraciones por varios puntos del sistema lo cual debilita de una manera importante el aislamiento sonoro a ruido aéreo que ofrece el acristalamiento. Por lo anterior se recomienda implementar para optimizar el sellamiento del sistema: Utilizar felpa reticulada de alto calibre. Utilizar empaques (de pequeño tamaño) que mejoren el sellamiento de las naves garantizando la operatividad del sistema. Rigidizar el enganche del sistema en ambas naves (mediante parales de inercia). Sellar de manera adecuada la totalidad del perímetro de la perfilería del sistema (contra el vano) mediante la aplicación de espuma de poliuretano expansivo y/o silicona. Utilizar sellamientos tipo espuma de polietileno reticulado como elemento para relleno perimetral de naves, fortaleciendo de esta manera la estanqueidad del sistema satisfaciendo la funcionalidad y uso de la puertaventana. Adicionalmente se recomienda rellenar si es posible los perfiles con espuma de poliuretano expansivo. Se recomienda en el canto inferior de la nave deslizante instalar empaques de neopreno que sellen la luz y dilatación entre la nave y el marco fijo. Cuando los paneles móviles se encuentren cerrados instalar cortavientos en parte superior e inferior. 159

160 Nave deslizante Empaque de Neopreno Figura 55. Especificación de nave deslizante Sellamientos Sellar de manera adecuada la perfilería contra los vanos, esta tarea se puede llevar a cabo mediante la inyección de poliuretano expansivo entre perfil y vano o con la correcta aplicación de silicona estructural entre perfil y vano (al interior y exterior). Se recomienda que el marco de ventanas en perfilería de aluminio o PVC sea lo más justo posible, es decir, la tolerancia con la que venga de fábrica sea la mínima con respecto a las dimensiones de vanos Muros separadores Como se demostró claramente en el apartado las particiones separadoras no cumplen con los requisitos necesarios, para evitar la transmisión de ruido de un salón a otro. Es importante señalar que los resultados obtenidos, no son solamente de la transmisión aérea del salón emisor al receptor, sino todo ruido por flanqueo y filtrado. Es por esta razón, que no es posible analizar la pérdida de transmisión TL de las particiones separadoras por sí solas, sino que el resultado de las mediciones muestra la pérdida por vía aérea y filtrada. Aún así, y con fines de análisis de las particiones separadoras de ladrillo, éstas 160

161 fueran simuladas en la misma plataforma de trabajo, y el resultado se muestra a continuación: Muro Tipo 1 Especificación técnica de la partición Ladrillo portante 30 (e= 9cm, d: 1459kg/m3) STC OITC Ruido Proyectado en db(a) ,51 Tabla 53. Descripción actual de las particiones separadoras de un salón a otro El resultado de la simulación se muestra a continuación: Gráfica 74. Resultados de la simulación partición separadora Al igual que los procesos anteriores, el análisis del ruido proyectado y la comparación con normatividad internacional se muestra a continuación: 161

162 Gráfica 75. Comparación del ruido proyectado con las curvas NC-25 y NC-30 Como se puede observar en los resultados, las particiones actuales de ladrillo SI cumplen con la normatividad internacional, por lo cual el rediseño de las mismas NO es necesario. Este resultado puede parecer incorrecto, pues se ha mostrado anteriormente que las particiones no están lo suficientemente bien diseñadas para aislar el ruido en un aula de clase, pero de nuevo, hay que tener en cuenta que los resultados de las mediciones muestran el asilamiento acústico que ofrece todo el sistema (paredes, puertas, ventanas), no solamente el asilamiento que ofrece la superficie separadora que en este caso sería la pared de ladrillo. Es por esto, que se puede deducir una importante conclusión. El ruido transmitido de un aula a la otra es o por vía sólida o por filtrado, y acorde a los reportes de las condiciones físicas de los salones, donde se señaló la alta cantidad de aberturas, orificios y ventanas en mal estado (esto es rotas o que no se pueden cerrar completamente), es muy posible que la mayor cantidad de ruido transmitido es por filtrado. Es por esto, que a continuación se proponen unas recomendaciones que prometen solucionar el problema de transmisión por filtrado. 162

163 Recomendaciones generales para particiones separadoras A continuación se enuncian las recomendaciones generales para el proyecto. Evitar a todo alcance vicios constructivos que debiliten el aislamiento acústico, por lo tanto debe hacerse un sellamiento minucioso de cualquier ranura o vano. Se debe sellar en su totalidad el perímetro de los cielorrasos aislantes con un producto como silicona o similar aprobado por el fabricante de las láminas, de igual manera deben ir selladas tomas eléctricas, comunicaciones, seguridad, etc., así como las salidas hidráulicas y sanitarias. Sistemas eléctricos, de voz y datos: Los pases de canaletas a través de muros y dinteles deberán sellarse perfectamente de tal manera que no queden luces. Las tomas eléctricas nunca deberán quedar enfrentas o en espejo dentro de un mismo muro de separación entre recintos. Estas tomas, deberán estar distanciadas 25cm como mínimo entre ellas y con respecto a sus ejes para evitar transmisiones directas de ruido entre la habitaciones. Figura 56. Recomendaciones generales para particiones separadoras 163

164 5.7.4 Puertas Las puertas tienen un área de superficie considerable, es decir que es comparable con las demás dimensiones del salón, razón por la cual su diseño tiene que ser tomado en cuenta, para de esta manera evitar transmisión de ruido exterior. A continuación se mostrara la simulación de la puerta con la composición actual para así comprobar si dicha puerta cumple o no con los criterios de confort para aulas de clase Simulación de la puerta actual en aulas de clase Las puertas actuales tienen la siguiente configuración Puerta Especificación técnica de la partición - Capa 1: Lámina de Acero CR 1,5mm - Cavidad de aire entre capas: 4 cm - Capa 2: Lámina de Acero CR 1,5mm. STC Ruido Proyectado en db(a) 39,31 40,88 Tabla 54. Especificación actual de puertas El resultado de la simulación se muestra a continuación: Gráfica 76. Resultados de la simulación del diseño actual de puertas 164

165 A continuación, la comparación con los criterios internacionales para aulas de clase: Gráfica 77. Comparación del ruido proyectado de puertas con curva NC-25 y NC-30 A pesar de estar cerca, no se logra acomodar para ciertas frecuencias. Con el fin de evitar que el ruido producido en los corredores y el ruido producido en los salones colindantes perturbe a él optimo ambiente de aprendizaje para los alumnos debido a filtraciones o transmisiones por las puertas, se especificara un tipo de puerta que proteja dichos espacios para así conservar los niveles permisibles dentro de estos; es espectro de ruido a aislar en este caso será el ruido medido en corredores Simulación de la puerta propuesta para aulas de clase Puerta Especificación técnica de la partición - Capa 1: Lámina de Acero CR 1,5mm - Cavidad de aire entre capas: 4 cm - Relleno entre capas: Lana de Roca (e=2, Densidad= 32Kg/ m3). - Capa 2: Lámina de Acero CR 1,5mm. STC Ruido Proyectado en db(a) 38 36,82 Tabla 55. Especificación de puertas propuestas 165

166 Resultados de la simulación: Gráfica 78. Resultados de la simulación de la puerta propuesta Gráfica 79. Comparación del ruido proyectado del nuevo diseño de puertas con curva NC-25 y NC-30 A pesar del pequeño valor que no se cumple en 125Hz, en general el diseño SÍ cumple con el nivel máximo permisible para aulas de clase (40 db(a)), que garantizan un ideal ambiente de educación. Para lograr que los resultados sean eficaces, al igual que en el caso de la Ventanería, hay que tener en cuenta ciertas recomendaciones y parámetros de sellamiento para puertas, los cuales son explicados a continuación: 166

167 Recomendación de sellados para puerta 167

168 Recomendaciones de guardapolvos en puertas En el canto inferior de la puerta se especifica el montaje de guardapolvo para reducir filtraciones a través de la puerta. Guardapolvo para puerta Detalles de guardapolvo 168

169 6. RECOMENDACIONES GENERALES A continuación se describen algunas recomendaciones generales para mejorar la calidad de ambiente educativo en términos de reducción y control de ruido. Las puertas, ventanas, pequeñas aberturas o rejillas pueden debilitar la efectividad de las paredes. Los vicos constructivos que se presentan entre paredes, piso y techo deben ser sellados con un material que asegure el sellamiento de dichos vicios. La localización de las puertas también debe ser tenida en cuenta en el momento de realizar un buen diseño acústico. Ejemplo de mal y buen posicionamiento de puertas: Descripción gráfica del posicionamiento de puertas. Buen posicionamiento de puertas debido a que el sonido debe recorrer un camino más largo. Mal posicionamiento de puertas debido a que el sonido debe recorrer un camino más corto. Como se muestra anteriormente, se debe asegurar que las puertas estén lo más alejadas posibles unas de otras, reduciendo entonces la transmisión sonora debido a la filtración que puede existir atreves de este camino. Si las puertas se encuentran acústicamente en una posición poco favorable, se recomienda que el canto inferior de las puertas cuente con 169

170 un sistema de guardapolvos para reducir así la transmisión de ruido aéreo por este camino. Se recomienda que las aulas de clase donde se encontraran los alumnos desde el grado kínder hasta el grado quinto de primaria, estén lo más alejados de las fuentes principales de ruido, como lo es el patio y el ruido de tráfico. Para optimizar dicha situación, se deben utilizar los diseños de aislamiento propuestos para lograr así, que las actividades realizadas por los alumnos de bachillerato no afecten las clases de los alumnos de primaria. Se debe tener en cuenta que la biblioteca es uno de los espacios que mas silencio requiere, por lo cual se debe tener un gran cuidado ya que se ve afectado principalmente por el ruido producido en el patio. Para futuras planeaciones de construcción de colegios se deben tener en cuenta las posibles fuentes externas que pueden afectar el ambiente educativo, para evitar esto se recomienda que los espacios que requieres de menos ruido sean ubicados lo más lejos posible de dichas fuentes. Así mismo, se recomienda que los colegios este ubicados por lo menos 15m alejados de fuentes de ruido producido por tráfico, aeropuertos o industrias. Se recomienda que no existan vacios entre pisos debido a que existiría un área abierta entre cada uno de los niveles de la edificación permitiendo así el paso de energía sonora indeseada (Ruido en corredores) en los pisos superiores e inferiores que pueden llegar a interrumpir las actividades académicas de los alumnos y profesores. 170

171 7. RESULTADOS DE LA ENCUESTA REALIZADA Con el fin de corroborar y ratificar que la comunidad escolar no está en condiciones ideales de trabajo, se realizó una encuesta a la comunidad escolar incluyendo profesores, administrativos y alumnos de todos los grados. De esta manera se tiene una prueba subjetiva de le necesidad de rediseñar y/o arreglar las aulas de clase del colegio distrital República de Costa Rica. Las encuestas se pueden encontrar en los ANEXOS del presente documento. 7.1 ENCUESTA REALIZADA A PROFESORES A continuación se muestran los resultados de la encuesta realizada a 19 profesores de las tres jornadas (mañana, tarde y noche) a cargo de alumnos desde 3 de primaria hasta 11 de bachillerato. Se presentan los resultados pregunta por pregunta con el fin de analizar de manera detallada la opinión de los docentes. Pregunta 1. Hace cuánto trabaja en el Colegio Distrital República de Costa Rica? El promedio en años del tiempo trabajado por los profesores es de aproximadamente 10 años. Pregunta 2. Cuántos alumnos tiene Ud. a cargo en promedio por curso? El promedio de alumnos que tiene un profesor por aula de clase es de 38. Para las preguntas de evaluación de 1 a 5 (siendo 1 muy molesto y 5 no es molestia algunas) se realizó un promedio aritmético de los resultados, para de esta manera demostrar la tendencia de los datos. Se presentan en la siguiente tabla. Pregunta 3. Califique los siguientes aspectos en el desarrollo de su trabajo Aspecto Valor Ubicación 3,7 Facilidad de acceso (transporte) 4,0 Ruido en aulas de clase 1,7 Espacio en colegio 2,9 Zonas de actividades lúdicas 2,3 171

172 Ruido general en el colegio Acceso a zonas comunitarias 2,1 Limpieza dentro de las instalaciones 3,2 Espacio en aulas 3,7 Ruido en áreas comunitarias 1,4 Acceso a zonas comunitarias (biblioteca, sala de computadores, sala de profesores, etc.) Entendimiento de la palabra dentro de las aulas. 2,6 Tabla 56. Resultados de la pregunta 3 de la encuesta a profesores 2,9 Gráfica 80. Resultados de pregunta 3 de encuesta Pregunta 4. Qué tan satisfecho se encuentra acerca de: Aspecto Trabajar en la presente IE El ambiente de trabajo en la IE Valor 3,5 3,1 Tabla 57. Resultados de la pregunta 4 de la encuesta Pregunta 5. Qué tan frecuente Ud. Escucha las siguientes fuentes de ruido dentro de las aulas de clase (siendo 0 nada y 5 muy frecuente) 172

173 Aspecto Valor Carros particulares 3,0 Camionetas 3,1 Camiones pesados 2,6 Motos 2,6 Ruido en el patio 2,3 Buses de tránsito 2,5 Tránsito aéreo 2,5 Trenes 2,3 Ruido proveniente de otras aulas 2,4 Industria 2,4 Construcción 2,2 Comercio (tiendas y negocios) 2,2 Ruido en Corredores 2,5 Bares y discotecas 2,5 Deportes ruidosos (disparo, motos, etc.) 2,2 Ruido acumulado en clase 2,3 Otros 0,4 Tabla 58. Resultados de la pregunta 5 de la encuesta 173

174 Gráfica 81. Resultados de pregunta 5 de encuesta a profesores Pregunta 6. Qué tanto considera Ud. que: Aspecto El ruido interrumpe una clase El ruido hace imposible una clase El ruido afecta la concentración de los estudiantes Tiene que alzar la voz para que los alumnos lo escuchen El ruido le cause alguna molestia (cansancio, dolor de cabeza, dolor de garganta, etc.) Le entienden los alumnos al hablar a nivel normal Valor 4,84 4,84 4,68 4,68 4,74 4,68 Tabla 59. Resultados de la pregunta 6 de la encuesta a profesores 174

175 Gráfica 82. Resultados de la pregunta 6 de encuesta a profesores Pregunta 7. Padece Ud. alguno de los siguientes síntomas: Aspecto SI NO Trastorno del sueño 5 14 Estrés 13 6 Cansancio 15 4 Ansiedad 15 4 Problemas digestivos 8 11 Pérdida de audición 15 4 Vértigo 6 13 Nerviosismo 9 10 Mal humor 12 7 Dolor de Cabeza 12 7 Resfriado continuo 8 11 Tabla 60. Resultados de la pregunta 7 de la encuesta a profesores 175

176 Gráfica 83. Resultados de pregunta 7 de la encuesta a profesores Pregunta 8. Sabe Ud. que esos síntomas pueden ser causados por el exceso de ruido? Gráfica 84. Resultados de pregunta 8 de la encuesta a profesores Pregunta 9. Conoce Ud. la norma que lo protege del trabajo expuesto a ruido excesivo: 176

177 Gráfica 85. Resultados de la pregunta 9 de la encuesta a profesores Pregunta 10. Cree Ud. que el Ministerio de Educación Colombiano está combatiendo los problemas referentes al ruido en las aulas de clase? Gráfica 86. Resultados de la pregunta 10 de la encuesta a profesores 177

178 7.2 ANÁLISIS DE LAS ENCUESTAS REALIZADAS A DOCENTES Las encuestas dan un resultado muy claro, en el cual se puede afirmar que los profesores no están a gusto con el ambiente en el cual están sometidos, y los factores que más han sido clasificados como molestos son todos los relacionados con ruido. Basta con ver el resultado de la gráfica 53, donde el valor más bajo (que hace referencia al más molesto) es la característica Ruido en las aulas de clase y Ruido en las áreas comunitarias con un promedio aritmético de 1,7 y 1,4 respectivamente. Así mismo, el ruido clasificado como más frecuente ha sido el producido por tráfico y camiones (acorde a la gráfica 55) con un promedio aritmético de 4.84 (siendo 5 muy frecuente y 1 poco frecuente). También cabe destacar, que uno de los problemas de salud más frecuentes (y quejas por parte de los docentes), es la pérdida de audición (tal como se ve en la gráfica 56) con casi un 80% de frecuencia. El cansancio y la ansiedad que pueden ser consecuencia de extrema exposición altos niveles de ruido, también tuvo una repetición considerable, alrededor del 75% de los docentes presenta el problema. Por último, los docentes están al tanto de los posibles nocivos efectos secundarios producidos por exposición prolongada a altos niveles de ruido (un 76%) pero no están al tanto de las normativas Colombianas que los protegen (un 15% conoce dicha normativa). 7.3 ENCUESTAS REALIZADAS A AGENTES ADMINISTRATIVOS A continuación se muestran los resultados de la encuesta realizada a 3 agentes administrativos cuyas tareas eran de orientadores, celadores y bibliotecario. Dichos agentes están presentes en las dos jornadas (mañana y tarde). Se presentan los resultados pregunta por pregunta con el fin de analizar de manera detallada la opinión de los docentes. Pregunta 1. Hace cuánto trabaja en el Colegio Distrital República de Costa Rica? El promedio en años del tiempo trabajado por los profesores es de aproximadamente 18 años. Pregunta 2. Cuáles son sus funciones en el Colegio Distrital República de Costa Rica? 178

179 Para orientadores académicos, sus funciones son el desarrollo psicológico de los estudiantes, atención de dificultades de aprendizaje, control de convivencia y bienestar en general. Los guardias y celadores velan por la seguridad escolar y bibliotecarios mantener el orden en la biblioteca. Pregunta 3. Cuáles son los aspectos positivos de trabajar en éste colegio? Siendo 5 excelente y 1 pésimo. Para preguntas relacionadas con ruido, califique 5 muy poco y 1 muy elevado. Aspecto Promedio Ubicación 4,3 Facilidad de acceso (transporte) 4,0 Espacio en aulas de clase 4,3 Espacio en colegio 3,7 Zonas de actividades lúdicas 3,7 Acceso a zonas comunitarias (biblioteca, sala de computadores, sala de profesores, etc.) 4,3 Limpieza dentro de las 3,7 instalaciones Ruido en aulas 2,7 Ruido en áreas comunitarias 3,3 Ruido general en el colegio 3,3 Tabla 61. Resultados de la pregunta 3 de la encuesta a administrativos 179

180 Gráfica 87. Resultados de pregunta 3 de encuesta a administrativos Pregunta 4. Qué tan satisfecho se encuentra acerca de: Aspecto Trabajar en la presente IE El ambiente de trabajo en la IE Valor 3,5 3,1 Tabla 62. Resultados de la pregunta 4 de la encuesta 180

181 Gráfica 88. Resultados de de pregunta 4 de encuesta a administrativos Pregunta 5. Qué tan frecuente Ud. Escucha las siguientes fuentes de ruido dentro de las aulas de clase (siendo 0 nada y 5 muy frecuente) Aspecto Valor Carros particulares 3,33 Camionetas 3,33 Camiones pesados 3,33 Motos 3,33 Ruido en el patio 3,33 Buses de tránsito 2,67 Tránsito aéreo 2,00 Trenes 4,00 Ruido proveniente de otras aulas 3,33 Industria 3,33 Construcción 3,00 Comercio (tiendas y negocios) 3,00 181

182 Ruido en Corredores 2,67 Bares y discotecas 3,67 Deportes ruidosos (disparo, motos, etc.) 2,67 Ruido acumulado en clase 3,33 Otros 3,33 Tabla 63. Resultados de la pregunta 5 de la encuesta a administrativos Gráfica 89. Resultados de pregunta 5 de encuesta Pregunta 6. Qué tanto considera Ud. qué? Siendo 5 totalmente de acuerdo y 1 totalmente en desacuerdo 182

183 Aspecto El ruido interrumpe sus funciones generales El ruido hace imposible sus funciones generales Valor 4,67 4,33 El ruido afecta la concentración cuando ejerce sus funciones El ruido le cause alguna molestia (cansancio, dolor de cabeza, dolor de garganta, etc.) Tiene que alzar la voz para que los alumnos lo escuchen 4,67 4,33 3,00 Le entienden los otros funcionarios estudiantes o 3,00 docentes al hablar a nivel normal de volumen Tabla 64. Resultados de la pregunta 6 de la encuesta a administrativos Gráfica 90. Resultados de la pregunta 6 de encuesta a administrativos 183

184 Pregunta 7. Conoce Ud. la norma que lo protege del trabajo expuesto a ruido excesivo? Gráfica 91. Resultados de pregunta 7 de la encuesta Pregunta 8. Cree Ud. que el Ministerio de Educación Colombiano está combatiendo los problemas referentes al ruido en las aulas de clase? Gráfica 92. Resultados de la pregunta 8 de la encuesta 184

185 7.4 ANÁLISIS DE ENCUESTA REALIZADA A AGENTES ADMINISTRATIVOS Los agentes administrativos no tienen quejas o reclamos referentes a la ubicación o espacio de la institución en general. No obstante, es claro ver que hay una insatisfacción en los ítems relacionados con ruido, específicamente en ruido generado en las aulas, donde se ha presentado un 2,7 como valor promedio, el cual indica que es un ruido elevado, el cual posiblemente esté afectado la labor de los encuestados. El promedio de los otros dos ítems relacionados con ruido esta alrededor de 3, lo cual también indica un descontento. Respecto a las fuentes de ruido que más escuchan, el ruido proveniente de otras aulas y el ruido acumulado en clase han sido clasificadas como las dos fuentes más frecuentes. Sorpresivamente, no hay una frecuencia alta para todos los ruidos de transporte como carros, camionetas, buses, etc. ya que tiene un promedio de alrededor Por otro lado, los agentes administrativos están de acuerdo en que el ruido es definitivamente un impedimento para el ejercicio de sus labores y que incluso es el posible causante de algunas molestias como cansancio, dolor de garganta, etc. Los agentes administrativos no presentan quejas en la comunicación en los salones. Finalmente, los agentes administrativos presentan con mayor frecuencia los siguientes síntomas: estrés, cansancio, ansiedad, pérdida de audición y dolor de cabeza. Estos son los síntomas que más se presentan cuando un trabajador está sometido a altos niveles de ruido durante tiempos prolongados. Más del 50% están conscientes de las normativas nacionales que pueden protegerlos frente al ruido, pero así mismo más del 50% cree que el ministerio de educación no está haciendo nada para combatir éste problema. 7.5 ENCUESTA REALIZADA A ALUMNOS DE GRADOS 4 A 11 A continuación se muestran los resultados de la encuesta realizada a 40 alumnos de la institución, entre los grados 4 y 11 (5 alumnos de cada curso). Los estudiantes son de la jornada mañana y tarde. Se presentan los resultados pregunta por pregunta con el fin de analizar de manera detallada la opinión de los alumnos. Edad promedio: 12 y 13 años. 185

186 Hombre 16 Mujer 24 Gráfica 93. Género de los entrevistados Pregunta 1. Califique los siguientes aspectos en el desarrollo de su jornada estudiantil, siendo 5 excelente y 1 pésimo. Para preguntas relacionadas con ruido, califique 5 muy poco y 1 muy elevado. Aspecto Promedio Ubicación 4,26 Facilidad de acceso (transporte) 3,38 Ruido en aulas de clase 3,21 Espacio en colegio 4,36 Zonas de actividades lúdicas 3,69 Ruido general en el colegio 2,97 Limpieza dentro de las instalaciones 3,90 Espacio en aulas 4,31 186

187 Ruido en áreas comunitarias Acceso a zonas comunitarias (biblioteca, sala de computadores, sala de profesores, etc.) 3,03 2,95 Entendimiento de la palabra dentro de las aulas. 3,67 Tabla 65. Resultados pregunta 1 de la encuesta Gráfica 94. Resultados pregunta 1 de la encuesta Pregunta 2. Qué tan frecuente Ud. Escucha las siguientes fuentes de ruido dentro de las aulas de clase, siendo 5 frecuentemente escuchada dentro del colegio y 1 nunca escuchada dentro del colegio: Aspecto Promedio Carros particulares 3,05 Camionetas 2,87 Camiones pesados 3,15 187

188 Motos 3,33 Ruido en el patio Buses de tránsito Tránsito aéreo 4,18 3,49 4,03 Trenes 1,38 Ruido proveniente de otras aulas 3,62 Industria 1,72 Construcción 1,79 Comercio (tiendas y negocios) Ruido en Corredores Bares y discotecas Deportes ruidosos (disparo, motos, etc.) Ruido acumulado en clase 2,23 2,92 1,72 1,64 3,62 Otros 2,41 Tabla 66. Resultados pregunta 2 de la encuesta. 188

189 Gráfica 95. Resultados pregunta 2 de la encuesta. Pregunta 3. Qué tanto considera Ud. qué? Siendo 5 totalmente de acuerdo y 1 totalmente en desacuerdo Aspecto El ruido interrumpe una clase El ruido hace imposible una clase El ruido afecta la concentración de los estudiantes El ruido le cause alguna molestia (cansancio, dolor de cabeza, dolor de garganta, etc.) Promedio 4,15 3,725 4,425 3,825 Tabla 67. Resultados pregunta 3 primera parte 189

190 Gráfica 96. Resultados pregunta 3 primera parte. Qué tanto considera Ud. qué? Siendo 5 gran esfuerzo y 1 sin esfuerzo alguno: Aspecto Tiene que alzar la voz para que los alumnos o docentes lo escuchen Tiene que esforzarse para que los alumnos o docentes lo escuchen Promedio 3,225 2,85 Le entienden los alumnos al hablar a nivel normal 2,825 Tabla 68. Resultados pregunta 3 parte

191 Grafica 97. Resultados pregunta 3 parte 2. Pregunta 4. Padece Ud. alguno de siguientes síntomas? Aspecto SI NO Trastorno del sueño Estrés Cansancio Ansiedad 7 33 Problemas digestivos Pérdida de audición Vértigo 4 36 Nerviosismo Mal humor Dolor de Cabeza Resfriado 6 34 continuo Tabla 69. Resultados pregunta

192 Tabla 98. Resultados pregunta 4. Pregunta 5. Sabe Ud. que esos síntomas pueden ser causados por el exceso de ruido? SI 26 NO 14 Gráfica 99. Resultados pregunta 5. Pregunta 6. Cree Ud. que el Ministerio de Educación Colombiano está combatiendo los problemas referentes al ruido en las aulas de clase? 192

193 SI 17 NO 23 Gráfica 100. Resultados pregunta ANÁLISIS DE ENCUESTA REALIZADA A ALUMNOS DE GRADOS 4 A 11 El promedio de las encuestas de los alumnos, muestra que el valor mínimo (que en preguntas de ruido será un ruido muy elevado) es el ruido general en el colegio con un promedio de 2.97 (donde 1 es ruido muy elevado) y el ruido en las áreas comunitarias con un promedio de 3.03 (donde 1 es ruido muy elevado). Éstas son las quejas más frecuentes de los alumnos, que indiscutiblemente están relacionadas con el mal acondicionamiento y aislamiento acústico de las instalaciones. Respecto a que tan frecuente se escuchan los ruidos especificados en la entrevista, el mayor valor lo tiene el ruido generado en el patio con un valor de 4.18, el tráfico aéreo y el ruido acumulado en clase (para los anteriores 5 es ruido escuchado muy frecuente). Éste tipo de ruido también ha sido clasificado como el más frecuente para docentes y agentes administrativos. Por otro lado, los alumnos están considerablemente de acuerdo en que el ruido interrumpe una clase y que afecta la concentración de los estudiantes, ya que el promedio estará por encima de 4.5 (donde 5 es muy de acuerdo). Así mismo es claro ver también que hay un descontento, no tan alto, por parte de los 193

194 alumnos en cuanto al esfuerzo que se debe hacer para poder mantener comunicación dentro de las aulas de clase. Finalmente, los alumnos en general no presentan algún síntoma predominantemente ya que no se alcanza a tener más del 55% de afirmaciones, para ítems relacionados con ruido como lo son el trastorno de sueño, estrés, cansancio y dolor de cabeza. Los alumnos tiene idea y están correctamente informados acerca de lo nocivo que el ruido puede ser, ya que alrededor del 70% ha respondido SI. Por otro lado, no son conscientes de las medidas que el Ministerio de Educación ha tomado, o debería tomar; más del 60% no está enterado. 7.7 ENCUESTA REALIZADA A ALUMNOS DE 3 GRADO A continuación se muestran los resultados de la encuesta realizada a 5 alumnos de la institución, de grado 3. Los estudiantes son de la jornada mañana. Se presentan los resultados pregunta por pregunta con el fin de analizar de manera detallada la opinión de los alumnos. Es importante destacar que para agilidad en los cálculos de la encuesta, el emoticono feliz representa 5, el emoticono neutro representa 3 y el emoticono triste representa 1. Esto con el fin de analizar hacia donde tiende la opinión de los alumnos. Edad promedio: 8 años. Hombre 3 Mujer 2 194

195 Gráfica 194. Género de los entrevistados Pregunta 1. Califica los siguientes aspectos de tu colegio, si estas feliz marca una X en la columna con, si crees que es regular marca una X en la columna, y si te sientes triste una X en la columna : Aspecto Tu colegio esta cerca de tú casa?) Llegas rápido a tu colegio? Cómo te parece el ruido en tu clase? Cómo te parece el tamaño de tu colegio? Cómo te parece el patio de descanso? Cómo te parece el silencio en la biblioteca? Cómo te parece la limpieza de los Promedio 3,8 4,2 2,6 5 3,4 5 3,8 195

196 salones? Cómo te parece el espacio en los 4,6 salones? Cómo te parece el ruido en el 2,2 descanso? Cómo te parece la comunicación con 4,2 tu profesor en clase? Cómo te parece la comunicación con 4,6 tus compañeros de clase? Tabla 70. Resultados pregunta 1. Gráfica 70. Resultados pregunta 1. Pregunta 2. Qué tanto escuchas los siguientes sonidos dentro de los salones de clase? Si nunca los escuchas, marca una X en la columna, si los escuchas algunas veces, marca una X en la columna y si los escuchas 196

197 mucho marca una X en la Columna : Aspecto Promedio Carros 3,8 Camionetas 2,6 Camiones pesados 3,4 Motos 3 Ruido producido 2,6 en el patio Buses 1,8 Aviones 4,2 Trenes 1,8 Ruido de niños en 1 otros salones Industrias y construcción (martilleos, 2,6 sierras, taladros, etc.) Ruido producido 1,8 por tiendas y negocios Ruido en 1,8 corredores Bares y 2,6 discotecas Ruido dentro de tu 2,6 salón Otros 2,6 Tabla 71. Resultados pregunta

198 Gráfica 102. Resultados pregunta 2. Pregunta 3. Responde las siguientes preguntas, colocando una X en la casilla correspondiente. Aspecto SI NO Tienes problemas para dormir? Te sientes muy cansado? Has tenido dolor de estómago? Te cuesta trabajo escuchar a tu profesor y/o compañeros? Te has sentido de mal humor? Has tenido dolores de cabeza?

199 Has tenido un resfriado continuo? 2 3 Tabla 72. Resultados pregunta 3. Gráfica 103. Resultados de pregunta ANÁLISIS DE ENCUESTA REALIZADA A ALUMNOS DE GRADOS 3 La entrevista a los estudiantes de tercero de primaria, dice en una primera instancia que la mayor insatisfacción es en cómo te parece el ruido en tu clase?, donde hay tendencia a tener más emoticones tristes ya que el promedio 2.6 (donde 1 es emoticono con carita triste). Así mismo en cómo te parece el ruido en el descanso? Ha presentado un resultado negativo alrededor de 2.2. El ruido es definitivamente una inconformidad para los alumnos de este grado. Por otro lado, el ruido que más es detectado por los alumnos, con un promedio alrededor de 1 (donde 1 es emoticono con carita triste) es el ruido de niños en otros salones, con un promedio de 1.8 el producido por buses y también con un promedio de 1.8 el ruido producido en corredores y actividad comercial adyacente al colegio. En todas las entrevistas realizadas tanto a docentes, agentes administrativos, 199