ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DEL AULA Nº 3 DEL EDIFICIO GERALD BRENAN DE MÁLAGA

Transcripción

1 E S C U E L A T É C N I C A S U P E R I O R D E I N G E N I E R Í A D E T E L E C O M U N I C AC I Ó N U N I V E R S I D AD D E M Á L AG A P R O Y E C T O F I N D E C A R R E R A ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DEL AULA Nº 3 DEL EDIFICIO GERALD BRENAN DE MÁLAGA I N G E N I E R Í A T É C N I C A D E T E L E C O M U N I C A C I Ó N E S P E C I A L I D A D S O N I D O E I M A G E N M ª D E L C A R M E N R O S A S P É R E Z

2

3 Índice Capítulo 1. Introducción Entorno del proyecto Motivación y objetivos Estructura del proyecto... 3 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Principios básicos del sonido La voz humana Propagación del sonido en un recinto cerrado Parámetros acústicos en aulas y salas de conferencias Tiempo de reverberación (TR) Early Decay Time (EDT) Claridad de la voz (C 50) Definición (D) Parámetros de inteligibilidad Sonoridad (G) Ecos y focalizaciones del sonido Resumen de los valores recomendados para los parámetros acústicos a aulas y salas de conferencias Capítulo 3. Caracterización del recinto Presentación del aula Realización de las mediciones Equipo utilizado y conexionado Posiciones de medida Configuración del software de medición Correcciones para sala vacía i

4 3.3. Evaluación de los resultados obtenidos Datos obtenidos con la fuente omnidireccional Datos obtenidos con el sistema de megafonía Datos obtenidos con la microcadena Capítulo 4. Modelado del recinto Creación del modelo arquitectónico con EASE Características acústicas del modelo y ajuste Capítulo 5. Mejoras propuestas Consideración de distintas posibilidades Simulación y evaluación de la mejora elegida Cambio en las áreas de audiencia del modelo Elección del nuevo material Resultados obtenidos tras la mejora Simulación del comportamiento ante otras fuentes de sonido Presupuesto aproximado Capítulo 6. Conclusiones Sobre el acondicionamiento de recintos Sobre el trabajo realizado Posibles trabajos futuros Apéndice A. Formulación de parámetros Apéndice B. Condiciones de la Universidad de Cambridge para la realización del Listening test Apéndice C. Resultados de las mediciones Referencias ii

5 Índice de figuras Figura 2.1. Espectro frecuencial de la señal generada por la vibración de las cuerdas vocales [1]... 6 Figura 2.2. Contribución frecuencial al nivel de la voz y a la inteligibilidad de la palabra [1]... 7 Figura 2.3. Directividad de la voz humana en las bandas de octava comprendidas entre 500 Hz y 4 khz (según Moreno y Pfretzschner) [1]... 8 Figura 2.4. Ecograma asociado a un receptor con indicación del sonido directo, las primeras reflexiones y la cola reverberante [1]... 9 Figura 2.5. Valores recomendados de TR mid (500 Hz - 1 khz) en función del volumen del recinto: a) espacios de uso deportivo b) salas de conferencias y aulas (recintos ocupados) [1] Figura 2.6. Relación entre el EDT y el tiempo de reverberación Figura 2.7. Correspondencia entre %ALCons y STI/RASTI [1] Figura 2.8. Evolución temporal de la energía sonora correspondiente a la emisión de una vocal seguida de una consonante en un recinto cerrado (según Kurtovic) [1] Figura 3.1. Situación y fachada del edificio Gerald Brenan (Fuente: Google y UMA) Figura 3.2. Interior del aula 3 del edificio Gerald Brenan Figura 3.3. Distribución de los alumnos durante la realización de un examen Figura 3.4. Detalle del sistema megafonía Figura 3.5. Fotografía de uno de los equipos de los que se dispone (LG FA162) [9] Figura 3.6. Esquema de conexionado del equipo utilizado para realizar las medidas en el aula Figura 3.7. a) Conectores XLR macho y hembra, b) Conector Jack, c) Conector Speakon Figura 3.8. Conector RCA Figura 3.9. Distribución de los puntos de medida sobre la zona de audiencia (pupitres) Figura Posición del equipo utilizado dentro del aula Figura Ventana de configuración principal Figura Configuración Hardware Reference para obtener la señal de referencia Figura Configuración de la señal utilizada como estimulo Figura Configuración para realizar las medidas a través de un micrófono Figura Configuración para la calibración del micrófono Figura Selección y visualización del nivel de salida Figura Configuración para comenzar la realización de mediciones con promediado, preestimulación y señal de referencia de hardware iii

6 Figura Valores medios de TR en el aula vacía y en la ocupada Figura Curvas del TR (ocupada) en distintos puntos de medida Figura Desviación estándar de TR (ocupada) Figura Valores de TR mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Figura EDT medio en el aula vacía y en la ocupada Figura Valores medios de TR y EDT (ocupada) Figura Desviación estándar de EDT para cada banda de frecuencia Figura Valores de EDT mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Figura Valores medios de C 50 para cada banda de frecuencia en el aula vacía y ocupada Figura Desviación estándar de los valores de C 50 (ocupada) en cada punto de medida Figura C 50 speech average (ocupada) en función de la distancia Figura Valores medios de D en el aula vacía y en la ocupada Figura Desviación estándar de las distintas medidas de D (ocupada) Figura Valores de STI (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Figura Valores de G (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Figura Ecograma de todas las medidas realizadas en el aula vacía Figura Valores medios de TR en el aula vacía y en la ocupada Figura a) TR (ocupada) en distintos puntos de medida b) Valores de TR mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Figura EDT medio con el aula vacía y el aula ocupada Figura a) Valores de EDT mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora b) Valores medios de TR y EDT (ocupada) Figura Valores medios de C 50 para cada banda de frecuencia en el aula vacía y ocupada Figura a) Desviación estándar de los valores de C 50 (ocupada) en cada punto de medida b) C 50 speech average (ocupada) en función de la distancia Figura a) Valores medios de D en el aula vacía y en la ocupada b) Desviación estándar de las distintas medidas de D (ocupada) Figura Valores de STI (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Figura Situación de los puntos de medida realizados con la microcadena como fuente Figura Valores medios de TR en el aula vacía y en la ocupada Figura a) TR (ocupada) en distintos puntos de medida b) Valores de TR mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora iv

7 Figura EDT medio con el aula vacía y el aula ocupada Figura s) Valores de EDT mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora b) Valores medios de TR y EDT (ocupada) Figura Valores medios de C 50 para cada banda de frecuencia en el aula vacía y ocupada Figura a) Desviación estándar de los valores de C 50 (ocupada) en cada punto de medida b) C 50 speech average (ocupada) en función de la distancia Figura a) Valores medios de D en el aula vacía y en la ocupada b) Desviación estándar de las distintas medidas de D (ocupada) Figura Valores de STI (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Figura 4.1. Modelo del aula construido en EASE Figura 4.2. Vistas arquitectónica del modelo con los materiales diferenciados por colores Figura 4.3. TR obtenido con el modelo (aula vacía, sin ajustar) Figura 4.4. Comparación entre el TR medido y el TR del modelo sin ajustar Figura 4.5. Ventana de Optimize RT con coeficientes de absorción de Yeso techo y TR obtenido al aplicarlos al techo Figura 4.6. Directividad y respuesta en frecuencia de la fuente de sonido Sphere Figura 4.7. Comparación entre el EDT medido y el del modelo ajustado Figura 4.8. Representación tridimensional de los valores de EDT sobre la audiencia Figura 4.9. Comparación entre los valores de C 50 medidos y el los modelo ajustado Figura Representación tridimensional de los valores de C 50 sobre la audiencia Figura Comparación entre los valores de D medidos y los del modelo ajustado Figura Representación tridimensional de los valores de D sobre la audiencia Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI sobre la audiencia Figura Representación tridimensional de los valores de G sobre la audiencia Figura 5.1. Diferencias entre el examen de Cambridge por ordenador y el tradicional (Fuente: 71 Figura 5.2. División de las áreas de audiencia en siete filas con alternación de materiales 73 Figura 5.3. Coeficientes de absorción de material utilizado en el techo para la mejora Figura 5.4. Comparación entre el TR medido en el aula vacía, el corregido para aula ocupada y el del modelo mejorado Figura 5.5. Comparación entre el EDT medido y el del modelo ajustado Figura 5.6. Representación tridimensional de los valores de EDT del modelo mejorado Figura 5.7. Comparación entre los valores de C 50 medidos y el los modelo mejorado Figura 5.8. Representación tridimensional de los valores de C 50 del modelo mejorado v

8 Figura 5.9. Comparación entre los valores de D medidos y los del modelo mejorado Figura Representación tridimensional de los valores de D del modelo mejorado Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI del modelo mejorado Figura Representación tridimensional de los valores de G del modelo mejorado Figura Directividad de los altavoces del sistema de megafonía en la banda de 2 khz80 Figura Comparación entre los valores de C 50 medidos con megafonía y su modelo mejorado Figura Representación tridimensional de los valores de C 50 del modelo simulado con la megafonía en el recinto mejorado Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI sobre la audiencia Figura Directividad de los altavoces utilizados como microcadena en la banda de 2 khz Figura Comparación entre los valores de C 50 medidos con la microcadena y su modelo mejorado Figura Representación tridimensional de los valores de C 50 del modelo simulado con la microcadena en el recinto mejorado Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI sobre la audiencia Figura Esquema de instalación de los materiales presupuestados [Fuente: Ecophon] Figura A.1. Gráficas para la determinación del producto 4m (para una presión atmosférica estática de 10 5 Pa y una temperatura de 20 C) [1] Figura A.2. Señal de referencia enventanada y desplazada para calcular la sonoridad vi

9 Índice de tablas Tabla Características más relevantes del mensaje oral [1]... 7 Tabla 2.2. Tiempo de reverberación máximo establecido por el reglamento de Andalucía [6] Tabla 2.3. Relación entre %ALCons, STI/RASTI y la valoración subjetiva de la inteligibilidad [1] Tabla 2.4. Valores recomendados para recintos destinados al uso de la palabra (ocupados) Tabla 3.1. Coeficientes de absorción de pupitres de madera ocupados y vacíos y su variación (Fuente: Áurea Acústica) Tabla 3.2. Tiempo de reverberación en segundos de todos los puntos de medida (ocupada) Tabla 3.3. Desviación promediada del TR (ocupada) Tabla 3.4. EDT en segundos en los diferentes puntos de medida (ocupada) Tabla 3.5. Porcentaje de desviación promedia de los valores de EDT en cada medida Tabla 3.6. Claridad de la voz (db) en los puntos de medida con el aula ocupada Tabla 3.7. Valores de D (ocupada) para cada banda de frecuencia en cada punto de medida Tabla 3.8. Valores de %ALCons y STI (ocupada) Tabla 3.9. Valores medios de los parámetros de inteligibilidad Tabla Valores en db de la Sonoridad G (ocupada) Tabla Resumen de los valores obtenidos con la fuente omnidireccional en el aula vacía y en la ocupada, y valores recomendados para cada uno de los parámetros Tabla Posición de las medidas realizadas con el sistema de megafonía Tabla Valores medios de D (ocupada) para cada banda de frecuencia Tabla Valores medios de los parámetros de inteligibilidad Tabla Resumen de los valores obtenidos con el sistema de megafonía en el aula vacía y en la ocupada, y valores recomendados para cada uno de los parámetros Tabla Valores medios de D (ocupada) para cada banda de frecuencia Tabla Valores medios de los parámetros de inteligibilidad Tabla Resumen de los valores obtenidos con la microcadena en el aula vacía y en la ocupada, y valores recomendados para cada uno de los parámetros Tabla Comparación de los valores obtenidos con cada una de las fuentes (ocupada) vii

10 Tabla 4.1. Coeficientes de absorción de los materiales utilizados en el modelo (Fuentes: *Miller Acoustics Lab [20], EASE) Tabla 4.2. Comparación entre los valores de %ALCons y STI medidos y los del modelo ajustado Tabla 4.3. Comparación entre los valores de G (db) medidos y los del modelo ajustado Tabla 4.4. Comparación de los valores de los parámetros en el aula vacía y en el modelo de EASE Tabla 4.5. Valor de 1 JND para los principales parámetros acústicos Tabla 5.1. Coeficientes de absorción del material utilizado como asientos ocupados Tabla 5.2. Valores de los parámetros en el aula ocupada y su modelo de EASE Tabla 5.3. Comparación entre los valores de %ALCons y STI medidos y los del modelo ajustado Tabla 5.4. Comparación entre los valores de G (db) medidos y los del modelo ajustado Tabla 5.5. Valores de los parámetros del modelo mejorado Tabla 5.6. Valores de %ALCons y STI medidos con megafonía y su modelo mejorado Tabla 5.7. Valores de %ALCons y STI medidos con la microcadena y su modelo mejorado Tabla 5.8. Comparación de los valores obtenidos con cada una de las fuentes (modelo mejorado) Tabla C.1. TR (s) del aula vacía y ocupada con la fuente omnidireccional Tabla C.2. EDT (s) del aula vacía y ocupada con la fuente omnidireccional Tabla C.3. C50 (db) del aula vacía y ocupada con la fuente omnidireccional Tabla C.4. D del aula vacía y ocupada con la fuente omnidireccional Tabla C.5. STI y %ALCons del aula vacía y ocupada con la fuente omnidireccional Tabla C.6 G (db) del aula vacía y ocupada con la fuente omnidireccional Tabla C.7. TR (s) del aula vacía y ocupada con la megafonía Tabla C.8. EDT (s) del aula vacía y ocupada con la megafonía Tabla C.9. C50 (db) del aula vacía y ocupada con la megafonía Tabla C.10. D del aula vacía y ocupada con la megafonía Tabla C.11. STI y %ALCons del aula vacía y ocupada con la megafonía Tabla C.12. TR (s) del aula vacía y ocupada con la microcadena Tabla C.13. EDT (s) del aula vacía y ocupada con la microcadena Tabla C.14. C50 (db) del aula vacía y ocupada con la microcadena Tabla C.15. D del aula vacía y ocupada con la microcadena Tabla C.16. STI y %ALCons del aula vacía y ocupada con microcadena viii

11 ix

12 x

13 Capítulo 1. Introducción 1.1. Entorno del proyecto La acústica es una ciencia que tiene su origen en la Antigua Grecia y Roma, estudiada por Pitágoras y Aristóteles en el terreno musical y asociada a la arquitectura por Vitrubio, quien ya en el año 20 a. C. escribió un tratado sobre las propiedades acústica de los teatros incluyendo conceptos como interferencias, ecos y reverberación. Pero a pesar de la existencia de estos conocimientos, a medio camino entre la física ondulatoria y la observación experimental, no fue hasta el año 1898 cuando se estableció un método matemático para calcular el tiempo de reverberación. Fue Wallace Clement Sabine quien formuló la relación de este parámetro con el volumen y la absorción de las superficies del recinto, iniciando así la acústica arquitectónica moderna. Gracias a este descubrimiento y a los avances tecnológicos en la instrumentación, lo que antes era intuición y experimentación pudo convertirse en medición, análisis y cálculos precisos, y hoy en día es posible caracterizar acústicamente cualquier tipo de recinto determinando el valor de los principales parámetros implicados en la audición de la música o la palabra. Así, aunque la percepción subjetiva de la calidad de un espacio es producto de multitud de factores complejos, dicha disposición se puede traducir en varias magnitudes para el diseño de recintos según el tipo de uso que se haga de ellos. En este proyecto se incidirá en la importancia de un buen acondicionamiento acústico en aulas destinadas a la impartición de clases orales, en las que es imprescindible garantizar por encima de todo la inteligibilidad de la palabra. 1

14 Capítulo 1. Introducción 1.2. Motivación y objetivos El presente estudio nace con la intención de analizar y mejorar las condiciones en las que se realiza la prueba de reconocimiento auditivo de un texto en inglés, llamada Listening test, de los exámenes de Cambridge ESOL realizados por la Fundación General de la Universidad de Málaga. Dicha prueba se realiza en las aulas de mayor aforo del edificio Gerald Brenan, y, según varios testimonios de alumnos de diferente nivel y de los propios responsables de la institución examinadora, las condiciones acústicas en las que se realiza la prueba son altamente deficientes. Además, para la reproducción del audio se utilizan una serie de equipos domésticos que podrían resultar no ser los más óptimos para una correcta inteligibilidad del discurso, a pesar de que algunas aulas cuentan con un sistema de megafonía instalado por una empresa profesional que queda sin utilizar para garantizar la igualdad de condiciones en la realización de todas las pruebas. Como consecuencia, las notas obtenidas en esta parte del examen son considerablemente más bajas que las del resto de pruebas en la mayoría de los casos, haciendo que la nota media disminuya y se pueda llegar a suspender por su causa. Si bien es cierto que es una prueba de una dificultad muy elevada y que determina el grado de acercamiento real al idioma estudiado, se debería garantizar al máximo que no existan elementos externos que puedan aumentar dicha dificultad inherente, al igual que la evaluación de una prueba de lectura no debe depender en ningún caso de la correcta visualización del texto. Así, los objetivos principales de este proyecto son los siguientes: 1. Realizar las medidas necesarias para la evaluación de las condiciones acústicas actuales de una de las aulas en las que se realiza esta prueba. Para realizar dichas medidas se utilizará el programa especializado EASERA (Electronic and Acoustic System Evaluation and Response Analysis). 2. Simulación de las condiciones acústicas aplicando los valores de los principales parámetros obtenidos con EASERA a un modelo construido con el programa EASE (Enhanced Acoustic Simulation for Engineers). 3. Proposición de posibles actuaciones para mejorar estas condiciones tras el análisis de los resultados obtenidos, calculando de forma teórica los valores de los nuevos parámetros y evaluando la eficacia del acondicionamiento propuesto. 2

15 Introducción Otro de los objetivos perseguidos es la concienciación de la importancia de un correcto diseño acústico al realizar la construcción de aulas y recintos destinados al uso de la palabra, especialmente si la correcta audición es un factor decisivo en algún tipo de evaluación académica. Por último, aunque no por ello menos importante, se ha de señalar que en las consideraciones realizadas para la evaluación de las mejora se tendrá en cuenta la repercusión medioambiental de las actuaciones y materiales elegidos, puesto que la utilización racional de recursos naturales y una huella ecológica mínima en la construcción y acondicionamiento de espacios arquitectónicos es cada vez más importante para la sostenibilidad del medio ambiente Estructura del proyecto Parte teórica En el Capítulo 2 se definirán los conceptos y parámetros más relevantes para caracterizar el sonido, su forma de interactuar con elementos arquitectónicos y los factores que influyen en la percepción de sus diferentes atributos por el oído humano. Dichos parámetros se utilizarán para evaluar las condiciones acústicas del aula objeto de estudio desde el punto de vista de la inteligibilidad de la palabra, factor clave en este proyecto debido a la función principal del recinto. También se definirán los valores objetivos para cada uno de los parámetros siguiendo las recomendaciones de fuentes y autores contrastados. Parte práctica El Capítulo 3 se realizará una presentación del aula estudiada, se explicarán el procedimiento de medida según la normativa y la utilización del software EASERA para obtener los valores necesarios para la caracterización del recinto y se presentarán dichos valores, evaluándolos según los objetivos que habrían de cumplir para una correcta audición de la palabra. En el Capítulo 4 se realizará el modelo tridimensional del aula según las medidas obtenidas, detallando el proceso de ajuste de dicho modelo para que sus 3

16 Capítulo 1. Introducción características acústicas se correspondan lo más fielmente posible con las del recinto real. En el Capítulo 5 se considerarán distintas posibilidades que podrían aplicarse al recinto para mejorar los valores que determinan su calidad acústica, y se utilizará el modelo creado en el capítulo anterior para realizar la simulación de una de las mejoras propuestas y evaluar de forma teórica la eficacia de dicha actuación. También se presentará un presupuesto aproximado del coste que supondría la aplicación de la mejora elegida. Por último, en el Capítulo 6 se expondrán las conclusiones principales extraídas de todo el proceso, y se enumerarán algunas acciones e investigaciones que se podrían realizar tras este proyecto. Apéndices Para completar algunos aspectos mencionados a lo largo de esta memoria, se han incluido una serie de apéndices al final de la misma. En el Apéndice A se desarrolla más detalladamente la formulación de los distintos parámetros utilizados en este estudio para caracterizar acústicamente el recinto. El Apéndice B contiene las condiciones recomendadas por la Universidad de Cambridge para la realización del Listening test, a aplicar por todos los centros en los que se convoque dicha prueba. En el Apéndice C se exponen la totalidad de las medidas obtenidas con cada una de las fuentes de sonido utilizadas. 4

17 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos 2.1. Principios básicos del sonido La forma más habitual de definir el sonido es como la vibración mecánica que se propaga a través de un medio material elástico y denso y que es capaz de producir una sensación auditiva. Se asocia así con el concepto de estímulo físico, de forma que se puede definir el sonido desde un punto de vista subjetivo como la sensación auditiva producida por la propagación de ondas mecánicas a través de las partículas de un medio elástico y denso. El número de oscilaciones de dichas ondas por segundo determina la frecuencia del sonido, que será percibido como más grave o más agudo en función de si es más alta o más baja. El oído humano puede llegar a detectar frecuencias comprendidas entre los 20 Hz y los Hz e identificarlos como sonidos, aunque la mayor parte de lo que percibimos se compone de un conjunto de varias frecuencias superpuestas con diferentes niveles de presión sonora. La representación gráfica de estos valores constituye el espectro frecuencial del sonido. Sin embargo, el oído no percibe estos parámetros de forma lineal, sino que su respuesta en frecuencia es logarítmica, y su sensibilidad varía en función de la frecuencia y el nivel del sonido. Así, por ejemplo, si doblamos la presión o volumen de un tono de 1 khz, la sonoridad subjetiva percibida no se corresponderá con el doble de la anterior, sino que habría que multiplicar la presión por un factor de 3,16 para percibir el doble de volumen. Esta energía o nivel presión sonora es el SPL, y su unidad es de medida es el db. [1] 5

18 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos La voz humana La fisionomía de los órganos que componen el sistema fonador humano determina las características de los sonidos que somos capaces de producir con él. Las cuerdas vocales tienen una frecuencia de oscilación de 125 Hz, y la señal que producen atraviesa faringe, cavidad nasal y cavidad bucal, que actúan a modo de cavidades resonantes y provocan que la voz de cada persona tenga unas características particulares. Figura 2.1. Espectro frecuencial de la señal generada por la vibración de las cuerdas vocales [1] En función de la existencia o no de esta vibración en las cuerdas vocales, los sonidos se pueden clasificar en sonidos sonoros o sordos. Las vocales y las consonantes que implican vibración (/b/, /d/, /g/, etc.) son sonidos sonoros, mientras que la mayoría de las consonantes se generan mediante una constricción del flujo de aire que atraviesa la cavidad bucal, por lo que son sonidos sordos. Al hablar se emplea mayor tiempo en la emisión de vocales (90 ms de promedio) que en la de las consonantes (20 ms), por lo que el nivel de presión sonora asociado a las vocales es del orden de 12 db mayor que el correspondiente a las consonantes. Además, el contenido de bajas frecuencias en las vocales es mayor, mientras que las consonantes son más ricas en altas frecuencias. Puesto que el grado de inteligibilidad de la palabra depende en gran medida de la correcta percepción de las altas frecuencias, las consonantes son las que determinan la comprensión del mensaje oral, mientras que la información contenida en las vocales es redundante. 6

19 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Duración (Promedio) Contenido frecuencial dominante Nivel (Promedio) Contribución a la inteligibilidad de la palabra Vocales 90 ms consonantes + bajas nivel vocales frecuencias nivel baja Consonantes 20 ms altas frecuencias 12 db alta Tabla Características más relevantes del mensaje oral [1] En cuanto a la contribución en cada banda de frecuencia, la máxima contribución al nivel de la voz se sitúa en las frecuencias medias, destacando la banda de 500 Hz con un 46%, mientras que la máxima contribución a la inteligibilidad de la palabra está situada a frecuencias más elevadas (57% sumando la contribución de las bandas de 2 khz y 4 khz). Figura 2.2. Contribución frecuencial al nivel de la voz y a la inteligibilidad de la palabra [1] 7

20 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Por último, la voz humana presenta una directividad, o nivel de potencia radiada según la dirección, determinada por el sistema de fonación y la forma de la cabeza, aumentando con la frecuencia y con mayor directividad en la dirección frontal. Figura 2.3. Directividad de la voz humana en las bandas de octava comprendidas entre 500 Hz y 4 khz (según Moreno y Pfretzschner) [1] 2.2. Propagación del sonido en un recinto cerrado Debido a sus características físicas, las ondas sonoras generadas por cualquier fuente sonora se propagan en todas las direcciones, y si no se encuentran en un espacio libre, dichas ondas se reflejarán en las superficies límites del recinto. Por tanto, un oyente recibirá dos tipos de sonidos según se haya encontrado con una interferencia o no: el sonido directo y el reflejado. Sonido directo: es la energía sonora que llega al oyente sin ningún tipo de obstáculo, es decir, como si se encontrara en un espacio libre. Su energía depende exclusivamente de la distancia a la fuente sonora. 8

21 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Sonido reflejado: es el sonido que llega al oyente de forma indirecta tras las sucesivas reflexiones producidas al incidir en las superficies del recinto. Dichas reflexiones conllevan un retardo y una atenuación en el sonido percibido, y cuanto más distancia recorra y más absorbente sean las superficies en las que se refleje menor será su energía. Dependiendo del número de reflexiones que se produzcan en el rayo sonoro antes de llegar al oyente podemos diferenciar dos conjuntos: las primeras reflexiones, que como norma general son las que han incidido en un máximo de tres superficies (en la práctica, las que tardan hasta 100 ms desde la llegada del sonido directo aproximadamente), y las reflexiones tardías, que constituyen la cola reverberante. Figura 2.4. Ecograma asociado a un receptor con indicación del sonido directo, las primeras reflexiones y la cola reverberante [1] Si estas reflexiones llegan en menos de 50 ms desde la llegada del sonido directo son integradas por el oído humano y no se percibe ninguna diferencia entre ambos. Esto contribuye a mejorar la inteligibilidad si el sonido es un mensaje oral, y hace que aumente la sonoridad o sensación de amplitud del sonido. 9

22 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Sin embargo, si el retardo es mayor de 50 ms la reflexión es percibida como una repetición del sonido directo (eco), por lo que se produce una pérdida de inteligibilidad Parámetros acústicos en aulas y salas de conferencias El comportamiento deseable en cada recinto va a depender siempre del uso principal al que esté destinado. En este caso, el aula está dedicada casi exclusivamente a la audición de discursos orales, proveniente tanto de personas como de equipos de reproducción de sonido, por lo que no se tendrán en cuenta las consideraciones y parámetros asociadas a espacios de otros tipos de uso. El principal requisito para las salas destinadas a la palabra es el grado de comprensión del mensaje oral o inteligibilidad, manteniendo una sonoridad adecuada y uniforme en toda el recinto sin necesidad de un sistema auxiliar de sonido, y en el caso de que dispusiera de alguno, que se asegure que los mensajes emitidos sean claramente inteligibles y lleguen a todos los puntos con un nivel suficiente y sin coloraciones. Para conseguir un adecuado confort acústico y una correcta inteligibilidad de la palabra, es necesario que el ruido de fondo existente en la sala sea suficientemente bajo, que el nivel de campo reverberante sea bajo también y que no existan ecos ni focalizaciones del sonido. Según las características del sonido y la voz descritas anteriormente, los valores de los principales parámetros acústicos habrán de encontrarse unos márgenes determinados para garantizar una correcta audición. A continuación se definen dichos parámetros y valores recomendados para conseguir los objetivos mencionados Tiempo de reverberación (TR) Para obtener un modelo matemático del comportamiento del sonido en un recinto, la teoría estadística hace la suposición aproximada de que tanto las primeras reflexiones como las pertenecientes a la cola reverberante son 10

23 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos iguales, y que su energía se distribuye uniformemente por todo el recinto, constituyendo el campo difuso. La prolongación del sonido (no superior a 50 ms) tras la finalización del original es lo que se conoce como reverberación, y el tiempo que tarda en la energía sonora en caer 60 db es el tiempo de reverberación (TR). Un recinto con un TR grande se denomina comúnmente vivo, y tendrá un campo reverberante mayor, mientras que un TR pequeño da lugar a un recinto apagado o seco. De entre todas las fórmulas existentes para hallar este valor, utilizaremos la de Sabine, explicada con más detalle en el Apéndice A. En la práctica es muy difícil detectar una caída de 60 db, ya que el sonido analizado y el ruido de fondo suelen tener una diferencia menor a ese valor. Por tanto, para calcular el TR se emplea los valores T 10, T 20 y T 30, y según la norma ISO-3382 [2], la pendiente que debe escogerse para la determinación de T 10 debe hallarse entre los niveles -5 db a -15 db del proceso de decaimiento del sonido; para el T 20, entre los niveles -5 db a -25 db, y para el T 30, entre los niveles -5 db a -35 db. Tanto el software de medición como el de simulación proporcionan todos estos valores, pero en este proyecto se utilizará T 20, que es el tiempo que tarda el sonido en caer 20 db multiplicado por tres. Por otra parte, el TR no es único, sino que varía con la frecuencia, por lo que para establecer valores recomendados se utiliza el TR mid, que es la media aritmética de los valores de las bandas de 500 Hz y 1 khz. TR mid = TR 500 Hz + TR (1 khz) 2 (2.1) Este parámetro no ha de ser muy alto en el caso de salas en las que sea primordial la inteligibilidad de la palabra, y el valor óptimo dependerá del volumen del recinto, aunque hay diferentes recomendaciones según el autor. 11

24 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Según Carrión [1], el valor de TR mid óptimo para un aula o sala de conferencia con un alto grado de ocupación y de un volumen comprendido entre 100 y m 3 se halla entre 0.7 y 1 segundo. Figura 2.5. Valores recomendados de TR mid (500 Hz - 1 khz) en función del volumen del recinto: a) espacios de uso deportivo b) salas de conferencias y aulas (recintos ocupados) [1] Por otra parte, en el artículo 33.4 del Reglamento de Protección contra la Contaminación Acústica en Andalucía [3] se establecen exigencias a los tiempos de reverberación para las siguientes actividades: Aulas y salas de conferencias vacías con volumen inferior a 350 m 3 Aulas y salas de conferencias vacías pero incluyendo el total de las butacas, cuyo volumen sea inferior a 350 m 3 Restaurantes y comedores vacíos con independencia del volumen de la sala TR < 0,7 s TR < 0,5 s TR < 0,9 s Tabla 2.2. Tiempo de reverberación máximo establecido por el reglamento de Andalucía [3] Si el recinto tiene un volumen superior a 350 m 3, el criterio de diseño queda a elección del ingeniero o ingeniera. El aula analizada en este proyecto tiene 402 m 3, por lo que se establecerá que 0,6 s< TR < 0,9 s Es importante que este valor dependa lo menos posible de la ocupación para independizar el rendimiento acústico del recinto del número de personas presentes, y que se mantenga constante con respecto a la frecuencia, especialmente en las bajas frecuencias, que son las que más pueden empeorar la inteligibilidad de la palabra como ya se ha indicado. 12

25 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Early Decay Time (EDT) El EDT es seis veces el tiempo que transcurre desde que el foco emisor deja de radiar hasta que el nivel de presión sonora cae 10 db, como muestra la siguiente figura. Figura 2.6. Relación entre el EDT y el tiempo de reverberación El EDT está más relacionado con la impresión subjetiva de viveza que el TR. Así, en todos los puntos de un recinto con un EDT menor que el TR se percibirá menos reverberación de lo que se representaría el valor de su TR. Para garantizar una buena difusión del sonido en una sala ocupada, el valor medio de los EDT correspondientes a las bandas de 500 Hz y 1 khz ha de ser del mismo orden que TR mid : EDT mid TR mid Claridad de la voz (C50) La claridad de la voz (C 50 ) es el parámetro que indica la relación entre la energía sonora que llega al oyente durante los primeros 50 ms desde la llegada del sonido directo (incluye el sonido directo y las primeras reflexiones) y la que le llega tras los primeros 50 ms. 13

26 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Se calcula en cada banda de frecuencias entre 125 Hz y 4 khz, y su unidad es el db, aunque, como ocurre con el tiempo de reverberación, se define un valor medio para poder caracterizar un recinto con una única medida. Según L.G. Marshall [1], el valor representativo de C 50 se calcula como media aritmética ponderada de los valores correspondientes a las bandas de 500 Hz, 1 khz, 2 khz y 4 khz, y recibe el nombre de speech average. Los factores de ponderación corresponden a la contribución estadística aproximada de cada banda de frecuencia a la inteligibilidad de la palabra señalada en la Figura 2.2. C 50 speec average = 0,15 C Hz + 0,25 C 50 1 khz + + 0,35 C 50 2 khz + 0,25 C 50 (4 khz) (2.2) Cuanto mayor sea este valor mayor será la inteligibilidad en el recinto, alcanzando un valor adecuado cuando en cada punto del mismo es de al menos 2 db Definición (D) La definición D es la relación entre la energía que llega al oyente en los primeros 50 ms desde la llegada del sonido directo (incluye el sonido directo y las primeras reflexiones) y la energía total recibida por el mismo. Se calcula en cada banda de frecuencias entre 125 Hz y 4 khz. Al igual que ocurre con la claridad, cuanto mayor sea este parámetro mayor será la inteligibilidad, y el valor recomendado en cada punto de una sala ocupada para cada banda es de 0,50 como mínimo. Aunque este valor va a depender en gran medida de la posición del oyente en la sala y la distancia a la fuente sonora, en un recinto destinado a la palabra se debe perseguir la máxima invariabilidad de este parámetro. 14

27 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Parámetros de inteligibilidad Como ya hemos visto, la inteligibilidad es el grado de comprensión que tiene el receptor de un mensaje oral. A continuación analizaremos los dos parámetros principales para determinarla. %ALCons El porcentaje de pérdida de la articulación de las consonantes, o Articulation Loss of Consonants, define el grado de percepción de las consonantes, clave para la inteligibilidad de la palabra. La fórmula para su cálculo fue determinada por el investigador holandés V.M.A. Peutz realizando una serie de pruebas de audiencia en diferentes recintos basadas en la emisión de un conjunto preestablecido de logatomos (palabras sin significado formadas por: consonante-vocal-consonante). Tras los resultados obtenidos pudo deducir que su valor se podía determinar conociendo el TR y la diferencia entre los niveles de presión sonora de campo directo y de campo reverberante. Así, cuanto más cerca esté el receptor de la fuente sonora y menor sea el TR, menor será el valor de %ALCons y mayor inteligibilidad existirá. Otro factor importante en la pérdida de la inteligibilidad es el ruido de fondo presente en la sala, aunque en la práctica se puede considerar despreciable si está al menos 12 db por debajo del nivel de la señal. STI El STI (Speech Transmission Index) es otro parámetro alternativo más complejo que permite cuantificar el grado de inteligibilidad de la palabra, y su valor oscila entre 0 (inteligibilidad nula) y 1 (inteligibilidad total). El STI se calcula a partir de la reducción de los diferentes índices de modulación m de la voz debida a la existencia de reverberación y de ruido de fondo en una sala. Existe una versión simplificada del STI denominada RASTI (Rapid Speech Transmission Index), que es el parámetro medido en recintos debido a su rapidez de cálculo en relación con el STI. 15

28 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Existe una gran correlación entre %ALCons y STI, relación que se muestra en la siguiente figura: Figura 2.7. Correspondencia entre %ALCons y STI/RASTI [1] Según Carrión [1], la correspondencia entre la inteligibilidad de la palabra en un recinto y su valor de %ALCons y STI es la siguiente: %ALCons STI Inteligibilidad 0% - 1,4% 0,88-1 Excelente 1,6% - 4,8% 0,66-0,86 Buena 5,3% - 11,4% 0,5-0,64 Aceptable 12% - 24,2% 0,36-0,49 Pobre 27% - 46,5% 0,24-0,34 Mala Tabla 2.3. Relación entre %ALCons, STI/RASTI y la valoración subjetiva de la inteligibilidad [1] En salas de conferencias y aulas, la inteligibilidad en todos los puntos de la sala ocupada deberá ser, como mínimo, buena, por lo que tiene que cumplirse que %ALCons 5 % (STI / RASTI 0,65) 16

29 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Relación entre el tiempo de reverberación y la inteligibilidad de la palabra Tal y como se ha visto al principio del capítulo, la duración de las vocales y su correspondiente nivel de presión sonora es mayor que el de las consonantes. Además, el contenido frecuencial de las vocales es más rico en bajas frecuencias, mientras que las consonantes presentan un mayor contenido de altas frecuencias. Si el TR de una sala es alto, la energía correspondiente a las vocales tarda más tiempo en caer que si se emitiese en campo abierto, por lo que acaba solapándose en el tiempo con la energía de la consonante emitida inmediatamente después, tal y como se observa en la siguiente figura. Figura 2.8. Evolución temporal de la energía sonora correspondiente a la emisión de una vocal seguida de una consonante en un recinto cerrado (según Kurtovic) [1] Este enmascaramiento parcial de las consonantes debido a un exceso de reverberación provoca una pérdida de inteligibilidad en la sala, puesto que esta está estrechamente ligada a la correcta percepción de las altas frecuencias Sonoridad (G) La sonoridad o fuerza acústica (Speech sound level) es el grado de amplificación producido por la sala sobre el sonido emitido. Al igual que con el TR y el EDT, se establece un único valor de G para caracterizar el comportamiento de un recinto, y se calcula de la misma manera. 17

30 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos G mid = G 500 Hz + G (1 khz) 2 (2.3) Se recomienda que los valores de G mid en todos los puntos de la sala ocupada verifiquen que G mid 0 db Como consecuencia del método de cálculo de este parámetro, esto significa que, en cualquier punto de la sala, el nivel medio de presión sonora no deberá ser nunca inferior al obtenido a una distancia de 10 metros en el espacio libre. El cálculo de este parámetro y el método de obtención al realizar las mediciones con EASERA se explican con más detalle en el Apéndice A Ecos y focalizaciones del sonido Cuando las ondas reflejadas sufren un retardo superior a 50 ms respecto al sonido directo, el oído percibe ambas componentes como independientes, y se produce lo que se conoce como eco. En general, la presencia de ecos es debida a la geometría del recinto, aunque pueden ser producidos por un sistema de megafonía diseñado incorrectamente, y es más frecuente en los casos en los que el tiempo de reverberación del recinto no es muy elevado. Para la cuantificar el eco que se produce en un recinto se usará el criterio de ecos EC (Echo Criterion), que determina el valor de EC correspondiente a un punto de una sala. Para garantizar que en un punto no se genera ningún fenómeno de eco, EC no debe superar un límite establecido (EC limit ). El eco se producirá si EC > EC limit. Y si la sala está destinada a la palabra, el valor de EC limit =1. [1] 18

31 Capítulo 2. Análisis acústico de recintos Resumen de los valores recomendados para los parámetros acústicos a aulas y salas de conferencias. En la siguiente tabla se recogen los parámetros y valores recomendados para el confort acústico y la correcta inteligibilidad de la palabra para un recinto con las características del estudiado en este proyecto. Parámetro acústico Valor recomendado Valoración Subjetiva TR mid 0,6 s TR mid 0,9 s Grado de viveza real EDT mid EDT mid TR mid Grado de viveza percibido C 50 C 50 > 2dB Separación entre los sonidos individuales de un mensaje oral D D > 0,5 Separación entre los sonidos individuales de un mensaje oral STI STI 0,65 Inteligibilidad de la palabra %ALCons %ALCons 5 % Inteligibilidad de la palabra G mid G mid 0 db Grado de amplificación producido por el recinto EC EC < 1 Percepción de ecos Tabla 2.4. Valores recomendados para recintos destinados al uso de la palabra (ocupados) 19

32 Capítulo 3. Caracterización del recinto 3.1. Presentación del aula Los exámenes de inglés de la Universidad de Cambridge realizados por la Fundación General de la Universidad de Málaga se llevan a cabo simultáneamente en diversas aulas del edificio Gerald Brenan, situado en el número 2 de la calle Albert Einstein, en el campus de Teatinos. Figura 3.1. Situación y fachada del edificio Gerald Brenan (Fuente: Google y UMA) 20

33 Capítulo 3. Caracterización del recinto Para la realización de este proyecto se ha elegido el aula 3, situada en la planta baja, ya que es una de las mayores y se utiliza en todas las convocatorias. Figura 3.2. Interior del aula 3 del edificio Gerald Brenan La forma del aula es rectangular, con una superficie de 136,63 m 2 y 3 m de altura. Su volumen útil es de 402 m 3 aproximadamente. Estos valores, así como la totalidad de las medidas realizadas para la posterior reconstrucción del modelo 3D con el programa EASE, se han obtenido mediante un medidor láser. Aunque la capacidad del aula es de 112 alumnos, la ocupación durante la realización de los exámenes es de 64 personas, ya que se deja un asiento libre entre cada dos alumnos tal y como se muestra en esta figura: Figura 3.3. Distribución de los alumnos durante la realización de un examen 21

34 Capítulo 3. Caracterización del recinto En la Figura 3.2 se puede observar que el aula cuenta con un sistema de megafonía sobre la pizarra instalado por una empresa profesional. Este sistema está compuesto por una pareja de altavoces SDQ5P de la marca Apart [4], un preamplificador PM 7400 II de la misma marca y un receptor UHF inalámbrico para la utilización de un micrófono de petaca. Figura 3.4. Detalle del sistema megafonía Sin embargo, para la reproducción del audio en las pruebas de Cambridge no se hace uso de este sistema debido a que no todas las aulas disponen de él, por lo que el departamento encargado adquirió unos equipos domésticos de diferentes marcas [5], que por sus características pueden no proporcionar una correcta audición del mensaje oral, ni tampoco garantizar la igualdad de condiciones a la hora de realizar las diferentes pruebas. Figura 3.5. Fotografía de uno de los equipos de los que se dispone (LG FA162) [5] 22

35 Capítulo 3. Caracterización del recinto 3.2. Realización de las mediciones En este apartado se explicará la metodología seguida en la realización de las mediciones de los parámetros acústicos más significativos para determinar el confort acústico de un recinto destinado a la palabra, así como el equipo utilizado y su configuración Equipo utilizado y conexionado A continuación se muestra el esquema de conexionado y los diferentes dispositivos utilizados. Figura 3.6. Esquema de conexionado del equipo utilizado para realizar las medidas en el aula En el proceso de medida se utilizará la versión del software EASERA, instalado en un PC modelo Asus S200. Este programa se encarga de generar la señal que será emitida por una fuente y de procesar las señales obtenidas a través de un micrófono, que contendrán toda la información sobre las características del recinto vistas en el capítulo anterior. Para ello, se lleva la señal desde el PC hasta una tarjeta de sonido (modelo Edirol UA-25EX) mediante un cable USB, y desde la tarjeta a un amplificador de audio de alta calidad (modelo Europower EP2500), que permite controlar de 23

36 Capítulo 3. Caracterización del recinto forma más adecuada la tensión aplicada a la señal que emite la fuente. La tarjeta y el amplificador se conectan mediante un cable con conectores Jack, conector utilizado para señales analógicas de audio. La fuente sonora, al igual que el micrófono, es omnidireccional para que el sonido llegue a todos los puntos del recinto de la forma más homogénea posible, y va conectada al amplificador mediante conectores Speakon, que incluyen un sistema de bloqueo y soportan potencias muy altas. Por último, el micrófono que recoge la señal acústica (modelo Audix TR40) está conectado a la tarjeta de sonido mediante conectores XLR, que proporcionan una señal balanceada para eliminar ruido y aumentar la ganancia, y esta digitaliza y envía la señal al PC. a) b) c) Figura 3.7. a) Conectores XLR macho y hembra, b) Conector Jack, c) Conector Speakon Sistema de megafonía y microcadena Al tener la oportunidad de hacer uso tanto del sistema de megafonía como del sistema que se utiliza en la práctica en los exámenes, se han utilizado también dichos equipos como fuentes sonoras para la obtención de medidas auxiliares que complementen el análisis realizado a partir de las de la fuente reglamentaria. En estos casos, la salida de la tarjeta de sonido se conectará a la entrada del preamplificador correspondiente mediante un conector RCA, conector también típico de muchos sistemas para el audio analógico no balanceado. Figura 3.8. Conector RCA 24

37 Capítulo 3. Caracterización del recinto Posiciones de medida La norma ISO [6], sobre la medición del tiempo de reverberación en recintos ordinarios, determina los requisitos que se han de cumplir con respecto a la posición de la fuente, el micrófono y el número de medidas mínimas para caracterizar de forma óptima un recinto. Siguiendo las recomendaciones de esta norma, la fuente sonora se situará a una altura de 1,5 m sobre el suelo y aproximadamente a 1 m a la derecha del eje longitudinal del recinto. Para las medidas a nivel de ingeniería se recomiendan situar la fuente de sonido en al menos dos posiciones, aunque para este proyecto se utilizará un solo punto, ya que el recinto no es muy amplio. Las posiciones del micrófono deben estar preferiblemente separadas al menos 2 m (media longitud de onda) de la fuente de sonido, y a una altura de 1,2 m, que es altura media de los oídos de una persona sentada. El número de puntos de medida dependerá del volumen del recinto, y, aunque el mínimo recomendado en este caso es 6, se han realizado un total de 18 medidas en diferentes puntos del aula, distribuidas de la siguiente manera: Figura 3.9. Distribución de los puntos de medida sobre la zona de audiencia (pupitres) Se han tomado medidas en las dos áreas de audiencia, puesto que la distribución de los elementos y los materiales de las superficies provocan que el recinto no sea acústicamente simétrico, y en todos los casos con el recinto vacío. 25

38 Capítulo 3. Caracterización del recinto En estas imágenes se puede ver la posición de la fuente de sonido y la del micrófono en uno de los puntos de medida. Figura Posición del equipo utilizado dentro del aula Cabe señalar que las medidas evaluadas en total son ocho en cada zona, puesto que M1 y M3 se descartaron por no ofrecer unos datos válidos. 26

39 Capítulo 3. Caracterización del recinto Configuración del software de medición Tras detallar el equipo necesario, su conexionado y su posición dentro del aula, se explicará la forma de utilizar el software EASERA para obtener las medidas. Para un conocimiento más profundo de esta herramienta se recomienda acudir a los diversos manuales que existen a disposición de cualquier usuario. [7][8] Una vez que tenemos todo el equipo preparado para realizar la primera medida, los pasos a seguir son: 1. Obtención de la referencia de hardware y configuración de la señal de estímulo Para contrarrestar las posibles desviaciones introducidas por la tarjeta de sonido es preciso conocer su comportamiento mediante la toma de una medición interna de referencia. Para ello, se conectan la entrada y la salida del canal 1 de la tarjeta de sonido con un cable Jack-XLR, y en la ventana de configuración de las mediciones de EASERA presionamos el botón Select Setup y elegimos Hardware Reference. Figura Ventana de configuración principal 27

40 Capítulo 3. Caracterización del recinto Figura Configuración Hardware Reference para obtener la señal de referencia A continuación, se comprueba que el canal de entrada y de salida indicados por la ventana son los correctos, y se pasa a la siguiente pantalla para elegir la señal utilizada para esta y el resto de mediciones. De entre todas las señales disponibles, la señal elegida será el barrido de frecuencia con ponderación de frecuencia rosa, que se caracteriza por ofrecer una disminución de nivel sonoro a medida que aumenta la frecuencia en una proporción de 3 db por octava. Como frecuencia de muestreo se seleccionará 44,100 khz, y como tiempo de grabación 3 segundos. La pantalla ha de quedar de la siguiente manera: Figura Configuración de la señal utilizada como estimulo 28

41 Capítulo 3. Caracterización del recinto En este caso no oiremos la señal, puesto que se envía de forma interna desde y hasta la tarjeta de sonido, por lo que pasaremos directamente a la pantalla de comienzo de la medida y le daremos a Go!. La señal obtenida se guardará en nuestro equipo, y tendremos que seleccionarla como señal de compensación de hardware al realizar el resto de medidas tal y como se explica en el siguiente paso. 2. Obtención de las medidas con el micrófono Una vez obtenida la señal de compensación, procedemos a conectar la tarjeta de sonido al amplificador y el micrófono a la tarjeta de sonido tal y como se indicó en el apartado 3.2.1, y en la ventana de configuración se elige esta vez Single Channel, puesto que sólo vamos a recoger la señal con un micrófono. Figura Configuración para realizar las medidas a través de un micrófono Antes de la utilización del micrófono es importante realizar una correcta calibración del mismo para garantizar que los niveles de presión sonora percibidos son correctos. Para ello utilizaremos un calibrador (modelo Brüel&Kjær 4321) y la propia herramienta de EASERA, en la que elegiremos como nivel de calibración 94 db. A continuación, introducimos el micrófono en el calibrador y presionamos el botón Start! a la vez que activamos el calibrador. Cuando la señal se estabilice, pulsamos Stop! y guardamos la configuración si es correcta. 29

42 Capítulo 3. Caracterización del recinto Figura Configuración para la calibración del micrófono Una vez que tenemos el micrófono calibrado, comprobamos que todos los datos de la pantalla de configuración son correctos y pasamos a la pantalla de comprobación de nivel, puesto que la señal de estimulación será la misma que ya hemos configurado para obtener la señal de compensación. Figura Selección y visualización del nivel de salida 30

43 Capítulo 3. Caracterización del recinto Antes de oír la señal de prueba se aconseja bajar los niveles para no correr el riesgo de que la señal se reproduzca con demasiada intensidad y pueda dañar los oídos y el equipo. Una vez nos aseguremos que el nivel es el adecuado, se recomienda ir elevándolo hasta que la curva tenga algunas muestras amarillas, pero nunca rojas, puesto que es el nivel de recorte y la señal se distorsionará. El último paso será configurar la pantalla de toma de mediciones. Para compensar en cierta medida el posible ruido ambiental y obtener unos resultados más exactos, vamos a realizar un proceso de promediado que hará que la relación señal a ruido mejore en 3 db con cada medida adicional. Para ello le indicamos al programa que utilice 3 señales ( Averages ) para calcular cada medida. También utilizaremos 1 señal como preestimulación ( Presends ), puesto que para realizar las mediciones de ruido correctamente la sala ha de estar preestimulada. Los campos de la ventana de comienzo de la medición, incluido el check de la medida de compensación de hardware, han de quedar de esta manera: Figura Configuración para comenzar la realización de mediciones con promediado, preestimulación y señal de referencia de hardware Una vez realizada la medida la guardamos y repetimos el proceso las veces necesarias, sin necesidad de configurar los parámetros de nuevo. 31

44 Capítulo 3. Caracterización del recinto Correcciones para sala vacía Como ya se ha comentado, las mediciones se han realizado sin alumnos en el aula, pero para analizar correctamente los datos obtenidos y compararlos con los valores recomendados se necesitan los valores correspondientes al recinto en las mismas condiciones en las que estará durante su uso habitual, es decir, ocupado. El grado de absorción del público es muy importante en todos los casos, por lo que no podemos despreciar su efecto, y la mayoría de los autores tienen en cuenta esta absorción a la hora de calcular los valores óptimos de los distintos parámetros. Así, ante la imposibilidad de realizar las mediciones con el aula ocupada, a los resultados obtenidos se le aplicará un método de corrección matemático que simulará la ocupación del recinto en la medida en que se elija, puesto que el cálculo tiene en cuenta el número de asientos ocupados. Dicho método, desarrollado por H. Arau [9][10][11][12][13], se basa en la variación entre los coeficientes de absorción (Δα) de un asiento lleno y otro vacío, por lo que lo primero que hay que averiguar es el coeficiente de absorción en ambos casos. Los asientos que se pueden encontrar en el aula son de madera y metal, con filas de mesas entre cada fila de asientos. Por tanto, se ha buscado unos coeficientes que coincidan lo máximo posible con las características buscadas. De entre todos los evaluados, los más adecuados han sido los obtenidos de una tabla proporcionada por la empresa Áurea Acústica [14]. 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Pupitre y silla con alumno 0,24 0,32 0,39 0,41 0,43 0,45 Pupitre de madera 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 α 0,20 0,28 0,35 0,37 0,39 0,41 Tabla 3.1. Coeficientes de absorción de pupitres de madera ocupados y vacíos y su variación (Fuente: Áurea Acústica) El método parte del cálculo del TR correspondiente a la sala ocupada 32

45 Capítulo 3. Caracterización del recinto TR ocupada = TR vac ía α N TR vac ía V 1 (3.1) donde N es el número de asientos, V el volumen del recinto y α la variación del coeficiente de absorción en la frecuencia en la que se calcule. Esta fórmula se deduce a partir de la fórmula de Sabine y de los estudios de Beranek [15], y en ella se supone un área de audiencia de 0,697m2 por silla. En nuestro caso, N será 64, puesto que son los asientos que van a estar ocupados durante los exámenes, V será 402 m 3, y la variación en cada banda de frecuencia será la indicada en la Tabla 3.1. Partiendo de la fórmula para el TR, se enuncian a continuación las del resto de parámetros. EDT ocupada = EDT vac ía TR ocupada TR vac ía (3.2) C 50,ocupada = C 50,vac ía + 13 log TR vac ía TR ocupada (3.3) D ocupada = D vac ía TR vac ía TR ocupada (3.4) G ocupada = G 16 log TR vac ía TR ocupada (3.5) STI ocupada = STI vac ía TR mid,vac ía TR mid,ocupada (3.6) 1 STI ocupada %ALCons ocupada = 10 0,46 [16] (3.7) 33

46 Capítulo 3. Caracterización del recinto 3.3. Evaluación de los resultados obtenidos En este apartado se recogerán los principales resultados obtenidos a partir de las medidas realizadas con las tres fuentes de sonidos descritas en el apartado En todos los casos se indicará si los valores corresponden a la medición con el aula vacía o a la corrección para el aula ocupada. La totalidad de los valores se pueden encontrar en el Apéndice C Datos obtenidos con la fuente omnidireccional Tiempo de reverberación (TR) En la siguiente tabla se muestra el TR del aula ocupada en diferentes puntos. 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz TR mid M2 1,42 1,28 1,32 1,32 1,32 1,15 1,32 M3 1,31 1,20 1,36 1,33 1,29 1,13 1,34 M4 1,08 1,32 1,36 1,34 1,32 1,11 1,35 M5 1,22 1,16 1,36 1,33 1,32 1,12 1,34 M6 1,28 1,24 1,32 1,32 1,32 1,13 1,32 M7 1,35 1,28 1,34 1,34 1,31 1,12 1,34 M8 1,19 1,24 1,33 1,32 1,30 1,13 1,32 M9 1,33 1,25 1,29 1,38 1,33 1,14 1,33 M1' 1,27 1,24 1,31 1,35 1,35 1,14 1,33 M2' 1,22 1,19 1,33 1,37 1,34 1,13 1,35 M4' 1,16 1,28 1,37 1,35 1,34 1,16 1,36 M5' 1,32 1,32 1,33 1,38 1,35 1,14 1,36 M6' 1,26 1,30 1,30 1,38 1,32 1,13 1,34 M7' 1,17 1,28 1,32 1,34 1,35 1,14 1,33 M8' 1,17 1,21 1,34 1,34 1,34 1,14 1,34 M9' 1,27 1,29 1,34 1,34 1,31 1,12 1,34 Media 1,25 1,26 1,33 1,34 1,32 1,13 1,34 Tabla 3.2. Tiempo de reverberación en segundos de todos los puntos de medida (ocupada) Como se puede comprobar en la Tabla 3.2. Tiempo de reverberación en segundos de todos los puntos de medida (ocupada), el tiempo de reverberación es bastante alto, incluso con la simulación de la absorción de los alumnos. Para el aula ocupada tenemos un TR mid = 1,34 s, mientras que en la vacía TR mid = 2 s. En ningún caso cumple con el objetivo 0,6 s TR mid 0,9 s. 34

47 TR (s) TR (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto 2,50 2,00 1,50 1,00 Aula vacía Aula ocupada 0,50 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Valores medios de TR en el aula vacía y en la ocupada En la Figura 3.18 se puede observar que el TR cae a partir de los 4 khz debido a la mayor absorción que ejerce el aire y otros materiales en las frecuencias más altas. Este recinto también presenta una mayor absorción en las frecuencias bajas que en las medias. Si analizamos las curvas de los diferentes puntos de media observamos que no existe una desviación excesiva en ninguna zona del aula. 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M1' M2' M4' M5' M6' M7' M8' M9' Media Frecuencia Figura Curvas del TR (ocupada) en distintos puntos de medida Frecuencia 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Desviación 6,81% 3,89% 1,74% 1,82% 1,52% 0,93% Tabla 3.3. Desviación promediada del TR (ocupada) 35

48 TR mid (s) TR (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Desviación estándar de TR (ocupada) La desviación más pronunciada se produce en las bajas frecuencias, pero sigue siendo pequeña, por lo que el TR es bastante homogéneo en todos los puntos, pero demasiado alto para el tipo de recinto que se está analizando. El TR también es constante independientemente de la distancia a la fuente sonora, habiendo muy poca diferencia entre el TR mid de los distintos puntos: 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Distancia (m) Figura Valores de TR mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora 36

49 EDT (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto EDT Los valores obtenidos del EDT para el aula ocupada son los siguientes. 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz EDT mid M2 0,72 1,03 1,32 1,21 1,26 1,01 1,26 M3 1,07 1,12 1,19 1,33 1,34 1,02 1,26 M4 1,54 1,08 1,20 1,24 1,30 1,11 1,22 M5 1,05 1,18 1,30 1,47 1,38 1,15 1,38 M6 0,75 1,11 1,24 1,33 1,37 1,11 1,29 M7 1,04 1,09 1,34 1,35 1,31 1,09 1,34 M8 1,19 0,99 1,21 1,34 1,30 1,14 1,28 M9 1,09 1,22 1,44 1,33 1,29 1,17 1,38 M1' 1,09 1,21 1,28 1,33 1,28 1,09 1,30 M2' 1,11 1,29 1,34 1,26 1,29 1,08 1,30 M4' 1,04 1,29 1,30 1,37 1,31 1,07 1,34 M5' 0,88 1,23 1,33 1,31 1,36 1,07 1,32 M6' 1,26 1,30 1,30 1,32 1,35 1,14 1,31 M7' 1,18 1,33 1,42 1,35 1,28 1,11 1,38 M8' 1,08 1,33 1,18 1,33 1,36 1,14 1,26 M9' 1,02 1,29 1,24 1,33 1,29 1,10 1,28 Media 1,07 1,19 1,29 1,32 1,32 1,10 1,31 Tabla 3.4. EDT en segundos en los diferentes puntos de medida (ocupada) En este caso el valor de EDT mid es 1,31 s, por lo que sí cumple la condición requerida de EDT mid TR mid. Comparamos la media de los valores medidos en el aula vacía y la de los valores calculados con la corrección para el recinto ocupado. 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Aula vacía Aula ocupada 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura EDT medio en el aula vacía y en la ocupada 37

50 EDT (s) TR, EDT (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto Vemos que de nuevo se produce una reducción de los valores medios al introducir la absorción correspondiente a la presencia de personas, y que los resultados obtenidos son muy similares a los del TR, por lo que la difusión del sonido en el aula es uniforme. No obstante, en todos los casos el EDT es menor que el TR, por lo que la sensación de reverberación es ligeramente menor a la que realmente muestran los valores objetivos. 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia TR medio EDT medio Figura Valores medios de TR y EDT (ocupada) La desviación de los valores de las diferentes medidas es un poco mayor que en el caso del TR, aunque no son excesivamente elevados. Frecuencia 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Desviación 12,26% 9,48% 5,85% 3,63% 3,37% 3,31% Tabla 3.5. Porcentaje de desviación promedia de los valores de EDT en cada medida 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Desviación estándar de EDT para cada banda de frecuencia 38

51 EDT mid (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto Por otra parte, la independencia del valor de EDT con respecto a la distancia a la fuente sonora es de nuevo aceptable. 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Distancia (m) Figura Valores de EDT mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Claridad de la voz (C50) Los valores de C 50 más relevantes son los siguientes. 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz C 50 sp M2 3,26 0,50 0,16 1,89 1,14 M3-0,17 0,62-0,11 1,75 0,53 M4-0,78-1,37-1,15-0,39-0,96 M5-1,88-1,38-3,25-1,47-2,13 M6-3,55-2,30-1,64-0,65-1,85 M7-0,41-2,37-2,87-1,87-2,13 M8-1,43-0,50-1,48 1,36-0,52 M9-3,21-3,57-2,91-1,33-2,73 M1' 0,24 0,66 0,43 1,17 0,65 M2' -1,12-0,29-1,70 0,46-0,72 M4' -1,05-1,54-1,69-0,17-1,18 M5' -3,22-1,66-1,69-0,72-1,67 M6' -2,00-2,26-2,85-1,85-2,33 M7' -3,65-1,76-1,58-1,93-2,02 M8' -3,61-2,56-1,60-0,82-1,95 M9' -2,11-2,36-1,26-0,46-1,46 Media -1,54-1,38-1,58-0,31-1,21 Tabla 3.6. Claridad de la voz (db) en los puntos de medida con el aula ocupada 39

52 Claridad de la voz C50(dB) Capítulo 3. Caracterización del recinto En este caso se han seleccionado las bandas de frecuencia con más importancia en la determinación de la inteligibilidad de la palabra, que son las que se utilizan a su vez en el cálculo del valor único de C 50 según se indica en la Fórmula 2.2. La media de este valor ponderado para todas las medidas y el aula ocupada es C 50 speech average = -1,21 db (en aula vacía es -3,53 db), siendo el valor recomendado de 2 db, por lo que no cumple con los requisitos de claridad de la voz para este tipo de recintos. Los valores medios medidos en el aula vacía son efectivamente más bajos. 0,00-0,50-1,00-1,50-2,00-2,50-3,00-3,50-4,00-4, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Aula vacía Aula ocupada Figura Valores medios de C 50 para cada banda de frecuencia en el aula vacía y ocupada Se observa cómo el peor valor en ambos casos lo encontramos en 2 khz, que es la banda de frecuencia con mayor aporte a la inteligibilidad de la palabra, y, por tanto, al cálculo del valor medio ponderado de este parámetro. La frecuencia con mayor claridad es 4 khz. Esta medida nos muestra de forma especialmente evidente la pobreza de este recinto en cuanto al grado de comprensión de los mensajes orales que se emiten en él. La desviación de los valores con respecto a la media del aula es perceptiblemente mayor que en los parámetros anteriores. 40

53 Claridad de la voz C50(dB) Capítulo 3. Caracterización del recinto 2,00 1,00 0,00-1, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz -2,00-3,00-4,00 Frecuencia Figura Desviación estándar de los valores de C 50 (ocupada) en cada punto de medida La diferencia entre los valores de los distintos puntos de medida indica que el nivel de las primeras reflexiones varía considerablemente dependiendo de la situación en la que nos encontremos, aumentando el valor según aumente la concentración de dichas componentes. Esta diferencia también se refleja en la variación de los valores en función de la distancia a la fuente sonora, tal y como se muestra en la siguiente figura. 1,50 1,00 C50 "speech average" Lineal (C50 "speech average" ) C50 "speech average" (db) 0,50 0,00-0,500,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00-1,00-1,50-2,00-2,50-3,00 Distancia (m) Figura C 50 speech average (ocupada) en función de la distancia Se observa que la claridad de la voz va disminuyendo a medida que nos alejamos de la fuente, siendo mayor a 0 db en algunos casos, pero nunca llega al valor requerido de 2 db. 41

54 Definición (D) Capítulo 3. Caracterización del recinto Definición Estos son los valores de D tras la corrección para aula ocupada. 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz M2 0,36 0,62 0,82 0,60 0,57 0,71 M3 0,52 0,70 0,55 0,60 0,55 0,70 M4 0,51 0,67 0,50 0,45 0,47 0,52 M5 0,33 0,45 0,41 0,45 0,33 0,44 M6 0,51 0,64 0,31 0,39 0,43 0,50 M7 0,54 0,30 0,52 0,38 0,35 0,41 M8 0,41 0,56 0,45 0,51 0,45 0,66 M9 0,39 0,57 0,33 0,31 0,34 0,45 M1' 0,35 0,68 0,57 0,61 0,60 0,65 M2' 0,51 0,36 0,47 0,54 0,43 0,59 M4' 0,39 0,51 0,47 0,44 0,43 0,54 M5' 0,32 0,25 0,33 0,43 0,43 0,50 M6' 0,32 0,49 0,41 0,39 0,35 0,41 M7' 0,54 0,40 0,31 0,43 0,44 0,41 M8' 0,18 0,21 0,31 0,37 0,44 0,49 M9' 0,12 0,27 0,40 0,38 0,46 0,52 Media 0,39 0,48 0,45 0,46 0,44 0,53 Tabla 3.7. Valores de D (ocupada) para cada banda de frecuencia en cada punto de medida Observando las medias obtenidas se puede comprobar que solamente se supera el valor 0,5 requerido en los 4 khz, que coincide con la frecuencia con mayor valor también en la claridad. 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Hz250 Hz500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Aula vacía Aula ocupada Figura Valores medios de D en el aula vacía y en la ocupada Se comprueba nuevamente cómo al añadir la absorción de los alumnos la inteligibilidad aumenta, aunque los valores no son satisfactorios. 42

55 Definición (D) Capítulo 3. Caracterización del recinto También existe en este caso una desviación más pronunciada de los valores en cada punto de medida con respecto al valor medio, sobre todo en bajas frecuencias. 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Desviación estándar de las distintas medidas de D (ocupada) Esto significa que la cantidad de sonido útil (sonido directo y primeras reflexiones) y, por tanto, la inteligibilidad, depende en gran medida de donde esté situado el oyente. %ALCons y STI En esta tabla se recogen los valores de los parámetros de evaluación de la inteligibilidad en los diferentes puntos de medida. Medida %ALCons STI M2 2,550 0,813 M3 2,823 0,793 M4 3,575 0,745 M5 4,503 0,699 M6 3,653 0,741 M7 3,829 0,732 M8 3,200 0,768 M9 4,537 0,698 M1' 3,130 0,772 M2' 3,697 0,739 M4' 3,929 0,727 M5' 4,288 0,709 M6' 4,410 0,704 M7' 4,297 0,709 M8' 4,400 0,704 M9' 4,083 0,719 Media 3,806 0,735 Tabla 3.8. Valores de %ALCons y STI (ocupada) 43

56 STI Capítulo 3. Caracterización del recinto Aunque los valores medidos en la sala vacía son muy deficientes, al introducir la absorción de los alumnos los parámetros mejoran. %ALCons STI Aula vacía 11,91 0,49 Aula ocupada 3,80 0,73 Tabla 3.9. Valores medios de los parámetros de inteligibilidad Para cumplir con las recomendaciones, los valores han de ser STI mayor de 0,65 y %ALCons menor del 5 %, por lo que en este caso sí que se obtiene un resultado adecuado para todos los puntos de medida. Los valores de STI en las diferentes medidas son los siguientes. 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Distancia (m) Figura Valores de STI (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Se comprueba que conforme nos alejamos de la fuente la inteligibilidad disminuye, aunque nunca es inferior a 0,69. 44

57 Gmid (db) Capítulo 3. Caracterización del recinto Sonoridad (G) A continuación se muestran los valores de la sonoridad en las frecuencias implicadas en el cálculo de G mid. 500 Hz 1 khz G mid M2 17,95 14,87 16,41 M3 16,85 14,05 15,45 M4 16,47 13,73 15,10 M5 16,07 13,05 14,56 M6 16,06 13,67 14,87 M7 15,80 12,83 14,31 M8 16,53 13,57 15,05 M9 14,93 12,41 13,67 M1' 16,87 14,09 15,48 M2' 15,72 13,53 14,63 M4' 15,63 13,29 14,46 M5' 15,42 12,80 14,11 M6' 16,31 12,90 14,61 M7' 14,96 13,01 13,99 M8' 15,80 12,81 14,31 M9' 15,10 13,01 14,06 Media 16,03 13,35 14,69 Tabla Valores en db de la Sonoridad G (ocupada) Este parámetro determina el nivel de amplificación que tiene el sonido en el recinto, y puesto que el valor medio de G mid (14,69 db) es mayor de 0 db, la sonoridad es buena, al igual que con el aula vacía (17,48 db). En la siguiente figura vemos cómo se comporta este parámetro en función de la distancia a la fuente sonora. 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Distancia (m) Figura Valores de G (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora 45

58 Capítulo 3. Caracterización del recinto Hay una ligera variación en el nivel de amplificación percibido según la posición del oyente, pero no es muy elevada, por lo que la sonoridad del recinto es bastante homogénea. Por último, se ha de señalar que para la obtención de esta medida es necesario introducir en el proceso realizado por EASERA una señal de refencia en campo abierto según indica la norma ISO-3382 [2]. La obtención de esta señal se explica con más detalle en el Apéndice A. Eco El último parámetro a analizar la existencia de eco en las distintas medidas. Figura Ecograma de todas las medidas realizadas en el aula vacía Se puede comprobar a simple vista que ningún valor supera el límite EC limit =1 marcado por el criterio de ecos para recintos destinados al uso de la palabra, por lo que no existen problemas de ecos. 46

59 Capítulo 3. Caracterización del recinto Resumen de los valores obtenidos En esta tabla se recogen todos los valores evaluados hasta el momento para caracterizar acústicamente el aula utilizando la fuente omnidireccional reglamentaria. Parámetro Valores Vacía Valores Ocupada Criterio Cumple TR mid 2,00 s 1,34 s 0,6 TR mid 0,9 No EDT mid 1,95 s 1,31 s EDT mid TR mid Sí C 50 speech average -3,53 db -1,21 db >2 db No D 0,29 D 0,36 0,39 D 0,53 >0,5 (todas las bandas) No STI 0,49 0,74 >0,65 %ALCons 11,91 3,81 < 5 % Sí (ocupada) Sí (ocupada) G mid 17,48 db 14,69 db >0 db Sí EC <1 (en todos los puntos) <1 (en todos los puntos) <1 (en todos los puntos) Sí Tabla Resumen de los valores obtenidos con la fuente omnidireccional en el aula vacía y en la ocupada, y valores recomendados para cada uno de los parámetros Como hemos visto, los parámetros para medir la inteligibilidad cumplen el criterio establecido una vez se les aplica la corrección para aula ocupada. Aun así, ni el tiempo de reverberación, ni la claridad ni la definición son aceptables para un recinto destinado al uso de la palabra, por lo que, tras el proceso de reproducción del modelo en EASE se llevará a cabo una propuesta de mejora de estos valores y la simulación de la misma. 47

60 TR (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto Datos obtenidos con el sistema de megafonía Como ya se ha mencionado, ante la posibilidad de utilizar el sistema de megafonía (en este caso solamente el canal izquierdo puesto que la señal de medida no es estéreo) instalado en algunas de las aulas, se ha querido realizar una serie de medidas para complementar el análisis del recinto. Los puntos de medida en este caso fueron los indicados en la figura. Tabla Posición de las medidas realizadas con el sistema de megafonía Tiempo de reverberación (TR) El TR mid con el aula vacía es de 2,00 s, y el TR mid tras los cálculos para simular la ocupación es de 1,34 s, por lo que coincide exactamente con los obtenidos mediante las medidas realizadas con la fuente omnidireccional. A continuación se exponen las figuras con los resultados más representativos. 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Aula vacía Aula ocupada 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Valores medios de TR en el aula vacía y en la ocupada 48

61 EDT (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura a) TR (ocupada) en distintos puntos de medida b) Valores de TR mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Observamos que la variación del TR en los distintos puntos de medida es mínima, ya que este valor ha de ser una característica constante de cualquier recinto, independientemente de la situación del oyente. También se pone de manifiesto la independencia del tiempo de reverberación con respecto a la fuente de sonido utilizada, puesto que son las características arquitectónicas y absorbentes las que determinan su valor. EDT El EDT mid con el aula vacía es de 1,96 s, y el EDT mid de la ocupada es 1,31 s, por lo que son equivalentes también a los de la fuente omnidireccional. 2,50 2,00 1,50 1,00 Aula vacía Aula ocupada 0,50 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura EDT medio con el aula vacía y el aula ocupada 49

62 C50 (db) Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura a) Valores de EDT mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora b) Valores medios de TR y EDT (ocupada) Vemos que la sensación de reverberación también es bastante homogénea y coincide con el tiempo real, y que la independencia del valor de EDT con respecto a la distancia a la fuente sonora es aceptable. Claridad de la voz (C50) El C 50 speech average del aula ocupada es de -0,63dB, y el del aula vacía es -2,89 db, por lo que en este caso el sistema de megafonía mejora el grado de separación entre los diferentes sonidos del mensaje oral con respecto a la fuente omnidireccional, cuya claridad para aula ocupada era de -1,21 db. 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00 Aula vacía Aula ocupada -5, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Valores medios de C 50 para cada banda de frecuencia en el aula vacía y ocupada 50

63 Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura a) Desviación estándar de los valores de C 50 (ocupada) en cada punto de medida b) C 50 speech average (ocupada) en función de la distancia La frecuencia con peor valor en esta ocasión es 500 Hz, frecuencia no tan importante para la inteligibilidad de la palabra, y de nuevo la de mayor valor es 4 khz, aunque en ningún caso se llega al valor óptimo de 2 db. La dependencia con la distancia a la fuente sonora sigue siendo elevada. Definición Los valores medios de las medidas para cada banda de frecuencia se encuentran en unos márgenes muy similares a los obtenidos con la fuente omnidireccional, si bien son algo más elevados. D (media) 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Aula vacía 0,26 0,37 0,29 0,30 0,33 0,44 Aula ocupada 0,31 0,48 0,42 0,44 0,51 0,64 Tabla Valores medios de D (ocupada) para cada banda de frecuencia En las siguientes figuras se vuelve a ver cómo hay una desviación considerable de los valores en función de la distancia, y que la mayoría de los valores no llegan al recomendado (0,5). 51

64 STI Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura a) Valores medios de D en el aula vacía y en la ocupada b) Desviación estándar de las distintas medidas de D (ocupada) %ALCons y STI Estos parámetros también resultan beneficiados por el sistema de megafonía, y por lo tanto siguen cumpliendo los requisitos recomendados. %ALCons STI Aula vacía 10,20 0,52 Aula ocupada 3,09 0,78 Tabla Valores medios de los parámetros de inteligibilidad 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Distancia (m) Figura Valores de STI (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora La inteligibilidad es buena, aunque sigue disminuyendo ligeramente en función de la distancia a la fuente. 52

65 Capítulo 3. Caracterización del recinto Resumen de los valores obtenidos Recogemos todos los valores evaluados para caracterizar acústicamente el aula utilizando el sistema de megafonía. Parámetro Valores Vacía Valores Ocupada Criterio Cumple TR mid 2,00 s 1,34 s 0,6 TR mid 0,9 No EDT mid 1,96 s 1,31 s EDT mid TR mid Sí C 50 speech average -2,89 db -0,63 db >2 db No D 0,26 D 0,44 0,31 D 0,64 >0,5 (todas las bandas) No STI 0,52 0,78 >0,65 %ALCons 10,20 3,09 < 5 % Sí (ocupada) Sí (ocupada) Tabla Resumen de los valores obtenidos con el sistema de megafonía en el aula vacía y en la ocupada, y valores recomendados para cada uno de los parámetros Se puede comprobar que, aunque la utilización del sistema de megafonía mejora ligeramente los parámetros de inteligibilidad, sigue sin ser suficiente para garantizar la correcta audición de la palabra en el recinto. Para estas medidas no se han calculado los valores de la sonoridad ni el eco, puesto que esos parámetros cumplían ampliamente las recomendaciones en el caso de la fuente omnidireccional. 53

66 TR (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto Datos obtenidos con la microcadena Procedemos ahora a evaluar los resultados obtenidos al realizar las mediciones con uno de los altavoces de la microcadena que se utiliza en los exámenes. Los puntos de medidas son los mismos que en el caso anterior. Figura Situación de los puntos de medida realizados con la microcadena como fuente Tiempo de reverberación (TR) El TR mid del aula vacía es 1,94 s, y el TR mid acupada es 1.31 s, valores ligeramente más bajos que en el resto de las medidas. Se exponen las figuras con los resultados más representativos. 2,50 2,00 1,50 1,00 Aula vacía Aula ocupada 0,50 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Valores medios de TR en el aula vacía y en la ocupada 54

67 EDT (s) Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura a) TR (ocupada) en distintos puntos de medida b) Valores de TR mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora Los valores de las distintas medidas muestran que no hay una excesiva variación de la reverberación en función de la posición dentro del recinto. EDT El EDT mid del aula vacía es 1,85 s, y el EDT mid de la ocupada es 1,25 s, valores aproximados al tiempo de reverberación. Tras la corrección para el aula ocupada, la curva de la reverberación percibida en las medias frecuencias se atenúa tal y como se ve en la siguiente figura. 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Aula vacía Aula ocupada Figura EDT medio con el aula vacía y el aula ocupada 55

68 Claridad de la voz C50(dB) Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura s) Valores de EDT mid (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora b) Valores medios de TR y EDT (ocupada) En este caso, el valor de EDT varía con la distancia en un margen considerablemente más amplio. Claridad de la voz (C50) El C 50 speech average del aula vacía es -10,05 db, mientras que el del aula ocupada es -7,81dB. Estos valores, muchos más bajos que en las otras medidas, indican que esta fuente de sonido empeora notablemente la claridad del mensaje oral, si bien es cierto que no es la fuente adecuada para determinar este parámetro en asociación al recinto. 5,00 0,00-5,00-10,00 Aula vacía Aula ocupada -15,00-20, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Valores medios de C 50 para cada banda de frecuencia en el aula vacía y ocupada Los valores medios de C 50 son muy dispares, llegando casi a los 2 db requeridos en el caso de los 4 khz y pasando a -16,6 db en los 500 Hz. 56

69 Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura a) Desviación estándar de los valores de C 50 (ocupada) en cada punto de medida b) C 50 speech average (ocupada) en función de la distancia Los valores de las diferentes medidas varían mucho entre ellos en función de la distancia y la frecuencia que se esté analizando. Por todo ello, en esta ocasión este parámetro no es estrictamente representativo de la claridad del aula. Definición Los valores medios de las medidas para cada banda de frecuencia se encuentran en unos márgenes muy similares a los obtenidos con la fuente omnidireccional y la megafonía, aunque en general son más bajos. D (media) 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Aula vacía 0,20 0,27 0,16 0,15 0,29 0,50 Aula ocupada 0,24 0,35 0,23 0,23 0,45 0,71 Tabla Valores medios de D (ocupada) para cada banda de frecuencia En las siguientes figuras se muestra que también hay una desviación considerable de los valores en función de la distancia y la frecuencia, sobrepasando el valor de 0,5 recomendado solamente en el caso de los 4 khz. 57

70 STI Capítulo 3. Caracterización del recinto a) b) Figura a) Valores medios de D en el aula vacía y en la ocupada b) Desviación estándar de las distintas medidas de D (ocupada) %ALCons y STI Aunque la claridad empeora, estos parámetros siguen cumpliendo con los límites establecidos para una buena inteligibilidad, pero siguen dependiendo de la distancia a la fuente de sonido. %ALCons STI Aula vacía 11,45 0,50 Aula ocupada 3,73 0,73 Tabla Valores medios de los parámetros de inteligibilidad 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72 0,71 0, Distancia Figura Valores de STI (ocupada) en función de la distancia a la fuente sonora 58

71 Capítulo 3. Caracterización del recinto Resumen de los valores obtenidos Recogemos todos los valores evaluados para caracterizar acústicamente el aula utilizando la microcadena. Parámetro Valores Vacía Valores Ocupada Criterio Cumple TR mid 1,94 s 1,31 s 0,6 TR mid 0,9 No EDT mid 1,85 s 1,25 s EDT mid TR mid Sí C 50 speech average -10,05dB -7,81 db >2 db No D 0,15 D 0,50 0,23 D 0,71 >0,5 (todas las bandas) STI 0,50 0,73 >0,65 %ALCons 11,45 3,73 < 5 % No Sí (ocupada) Sí (ocupada) Tabla Resumen de los valores obtenidos con la microcadena en el aula vacía y en la ocupada, y valores recomendados para cada uno de los parámetros Excepto la claridad y la definición, todos los parámetros se mantienen en unos valores similares a los de las medidas con el resto de fuentes de sonido, por lo se puede concluir que las características del recinto están definidas de forma correcta. Por último, en la siguiente tabla se muestra una comparación de los valores obtenidos con cada fuente para el aula ocupada. Parámetro Fuente Omn. Megafonía Microcadena TR mid 1,34 s 1,34 s 1,31 s EDT mid 1,31 s 1,31 s 1,25 s C 50 speech average -1,21 db -0,63 db -7,81 db D 0,39 D 0,53 0,31 D 0,64 0,23 D 0,71 STI 0,74 0,78 0,73 %ALCons 3,81 3,09 3,73 Tabla Comparación de los valores obtenidos con cada una de las fuentes (ocupada) 59

72 Capítulo 4. Modelado del recinto Tras el análisis de la acústica del recinto y la detección de los problemas principales, procederemos a la construcción del modelo tridimensional con la ayuda del programa EASE (v ). Una vez finalizado el modelo, se reproducirán las condiciones actuales del recinto para poder simular de forma más aproximada los efectos de las posibles mejoras Creación del modelo arquitectónico con EASE En este apartado se describirá de forma breve el proceso de modelado del recintos con este programa, pudiéndose conocer con más detalle dicho proceso en el manual de usuario del software [17]. A continuación se muestra el modelo del aula finalizado. Figura 4.1. Modelo del aula construido en EASE 60

73 Capítulo 4. Modelado del recinto Para la construcción en EASE se llevaron a cabo todas las medidas necesarias en el aula con un medidor láser, y se tuvieron en cuenta los materiales de las superficies principales. El programa da la posibilidad de asignar a cada superficie un material con un coeficiente de absorción determinado, que junto a las características arquitectónicas, es el factor que va a determinar el tiempo de reverberación del recinto. Estos materiales pueden ser elegidos de entre los disponibles en la colección proporcionada por el programa o creados por el usuario a partir de sus coeficientes de absorción. En este caso, se han utilizado ambas opciones para la creación de las principales superficies del aula. Figura 4.2. Vistas arquitectónica del modelo con los materiales diferenciados por colores Los materiales asignados son los siguientes: Techo: Falso techo de yeso con plénum ( Gypsum board 12.5mm on 65cm air ) Suelo: Terrazo ( Terrazzo ) Pared (zona superior): Ladrillo ( Brick, unglazed, painted ) Zócalo: Azulejo ( Glazed Tile ) Ventanas: Cristal ( Glass, window, single strength ) Puerta: Puerta de madera ( Door, Hollow Core, Wood ) Viga: Hormigón ( Concrete, smooth finish ) Tarima: Contrachapado ( 3/8"plywood, inches thick ) Pizarra: Pizarra Pupitres: Sillas de madera vacías ( Chair, Empty, Wooden or metal ) 61

74 Capítulo 4. Modelado del recinto 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Yeso con plénum 0,05 0,05 0,05 0,03 0,02 0,02 Terrazo 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 Ladrillo pintado 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 Azulejo 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 Cristal 0,35 0,25 0,18 0,12 0,07 0,09 Puerta de madera 0,15 0,10 0,06 0,08 0,10 0,05 Hormigón 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,05 Contrachapado 0,28 0,22 0,17 0,09 0,10 0,11 Pizarra* 0,15 0,15 0,11 0,03 0,05 0,03 Sillas de madera vacías 0,15 0,19 0,22 0,39 0,38 0,30 Tabla 4.1. Coeficientes de absorción de los materiales utilizados en el modelo (Fuentes: *Miller Acoustics Lab [20], EASE) En esta primera fase del diseño se ha utilizado un material para simular asientos vacíos en las dos superficies designadas como áreas de audiencia, ya que el modelo va a reproducir las condiciones en las que se obtuvieron las medidas. Así, el TR perseguido es el del aula vacía, es decir, 2,00 segundos Características acústicas del modelo y ajuste Con los materiales indicados se obtiene un TR mid =2,045 s, y aunque es un valor muy aproximado, no se va a considerar el modelo como válido, puesto que la diferencia entre los valores medidos y los reales en cada banda de frecuencia es muy elevada y esto puede afectar al resto de parámetros. Figura 4.3. TR obtenido con el modelo (aula vacía, sin ajustar) 62

75 TR (s) Capítulo 4. Modelado del recinto 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Aula vacía Modelo EASE 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura 4.4. Comparación entre el TR medido y el TR del modelo sin ajustar La forma más efectiva de solucionar esta diferencia es cambiar el material de la superficie con mayor extensión del modelo, en este caso, el techo. Para facilitar la tarea de búsqueda del material más adecuado, EASE proporciona una herramienta llamada Optimize RT, con la que podemos marcar unos objetivos determinados tanto de absorción como de tiempo de reverberación, y el propio programa nos ofrece la opción que más se acerca de entre los materiales disponibles en su base de datos. No obstante, al realizar este proceso no se consiguió un material que satisficiera del todo los requisitos marcados, por lo que finalmente se ha optado por la creación de un material propio llamado Yeso techo con los coeficientes de absorción necesarios para conseguir la curva de TR deseada. 63

76 Capítulo 4. Modelado del recinto Figura 4.5. Ventana de Optimize RT con coeficientes de absorción de Yeso techo y TR obtenido al aplicarlos al techo Tras la sustitución del antiguo material por el nuevo, y sabiendo que los valores de TR coinciden plenamente con los medidos, realizamos a continuación la comprobación del resto de parámetros acústicos. Cabe señalar que, aunque se haya tomado como referencia el cálculo de TR realizado por EASE en Optimize RT, algunos de los parámetros solamente se pueden calcular utilizando la herramienta de EASE Aura, que si bien ofrece cálculos de simulación acústica muy precisos, pueden no corresponderse con los esperados según los valores de los parámetros calculados con EASE. Es el caso del EDT, la definición y la sonoridad. Como fuente de sonido se ha utilizado el modelo Sphere, disponible en la colección de altavoces que ofrece EASE, con la que simularemos una fuente omnidireccional con respuesta en frecuencia constante emitiendo en el mismo punto en el que se encontraba la real. Figura 4.6. Directividad y respuesta en frecuencia de la fuente de sonido Sphere A continuación se muestran los valores del resto de parámetros obtenidos tras la simulación. 64

77 Claridad de la voz C50(dB) EDT (s) Capítulo 4. Modelado del recinto EDT 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Aula vacía Modelo EASE 0, Hz250 Hz500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura 4.7. Comparación entre el EDT medido y el del modelo ajustado Figura 4.8. Representación tridimensional de los valores de EDT sobre la audiencia Claridad de la voz (C50) 0,00-1, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz -2,00-3,00 Aula vacía Modelo EASE -4,00-5,00 Frecuencia Figura 4.9. Comparación entre los valores de C 50 medidos y el los modelo ajustado 65

78 Definición (D) Capítulo 4. Modelado del recinto Figura Representación tridimensional de los valores de C 50 sobre la audiencia Definición 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Aula vacía Modelo EASE Figura Comparación entre los valores de D medidos y los del modelo ajustado Figura Representación tridimensional de los valores de D sobre la audiencia 66

79 Capítulo 4. Modelado del recinto %AlCons, STI %ALCons STI Aula vacía 11,91 0,49 Modelo EASE 11,52 0,497 Tabla 4.2. Comparación entre los valores de %ALCons y STI medidos y los del modelo ajustado a) b) Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI sobre la audiencia Sonoridad (G) 500 Hz 1 khz G mid Aula Vacía 18,71 16,25 17,48 Modelo EASE 22,49 23,07 22,78 Tabla 4.3. Comparación entre los valores de G (db) medidos y los del modelo ajustado Figura Representación tridimensional de los valores de G sobre la audiencia 67

80 Capítulo 4. Modelado del recinto Los valores obtenidos se recogen en la siguiente tabla. Parámetro Valores Aula Vacía Valores Modelo EASE Diferencia TR mid 2,00 s 2,00 s 0 % EDT mid 1,95 s 2,17 s 10,14 % C50 mid -3,53 db -3,49 db 0,04 db D 0,29 D 0,36 0,35 D 0,44 0,04 (promedio) STI 0,492 0,497 0,005 %ALCons 11,91 11,52 0,39 G mid 17,48 db 22,78 db 5,3 db Tabla 4.4. Comparación de los valores de los parámetros en el aula vacía y en el modelo de EASE Como se puede comprobar, los valores del resto de parámetros son igualmente muy similares. En el caso del EDT, el valor del modelo es mayor que el del aula vacía y que el del TR del modelo a su vez, lo que indica que la percepción de la reverberación sería más elevada que el valor del tiempo real. La sensación de amplificación del sonido también es algo mayor. Para validar el modelo, no obstante, se tendrán que verificar que la diferencia entre los valores de los parámetros simulados y medidos no sobrepasa 1 JND (Just Noticeable Difference), que es la unidad que delimita la menor diferencia que es capaz de detectar el oído de una persona en diferentes magnitudes acústicas. [19] La Norma ISO 3382 [2] estable el valor del JND para estas magnitudes: Parámetro Diferencia JND TR mid 0 % 5 % EDT mid 10,14 % 5 % C 50 speech average 0,04 db 1 db D 0,04 (promedio) 0,05 G mid 5,3 db 1 db Tabla 4.5. Valor de 1 JND para los principales parámetros acústicos 68

81 Capítulo 4. Modelado del recinto Según los valores de la Tabla 4.4 el único parámetro que se distancia más de 3 JND de la medida real es G mid, pero puesto que el criterio para el correcto acondicionamiento es que este dato sea mayor que 0 db, no va a ser determinante para realizar los cambios en el aula, ya que en todos los casos se va a cumplir. El valor más relevante es el de la diferencia de TR mid, parámetro usado como referencia para realizar la aproximación acústica, y como su diferencia es nula con el nuevo material creado, consideramos que el modelo es válido. 69

82 Capítulo 5. Mejoras propuestas Tal y como se concluyó en el apartado 3.3.1, incluso con las correcciones para simular la ocupación del aula los valores del tiempo de reverberación, la claridad y la definición se alejan de forma notoria de los límites recomendados para que la audición de un mensaje oral sea claramente entendible. En este capítulo se evaluarán algunas de las posibles mejoras que se podrían llevar a cabo, y se realizará la simulación de una de ellas utilizando la reproducción del aula construida en EASE Consideración de distintas posibilidades En este punto del proyecto hay que diferenciar entre dos objetivos principales: el garantizar la inteligibilidad del audio del examen de inglés de la Universidad de Cambridge lo más fielmente posible y el acondicionamiento acústico del aula donde se lleva a cabo. Para conseguir el primero se podría hacer uso, por ejemplo, de auriculares individuales, opción que implementan algunas instituciones para realizar las pruebas de los exámenes y que se considera como un valor añadido a tener en cuenta por los alumnos a la hora de matricularse en un centro u otro. Normalmente esta solución se aplica en los exámenes denominados Computer Based, los cuales se realizan por ordenador desde las instalaciones de los centros acreditados para ello. 70

83 Capítulo 5. Mejoras propuestas Figura 5.1. Diferencias entre el examen de Cambridge por ordenador y el tradicional (Fuente: Tal y como se indica en la Figura 5.1, para la prueba de Listening del examen tradicional se suelen utilizar altavoces (como en nuestro caso), y según el propio departamento de la Universidad de Málaga encargado de realizar los exámenes, el único requisito que se exige por parte de la Universidad de Cambridge es que los examinadores lo escuchen bien, aunque existe un documento con las recomendaciones para los centros (véase Apéndice B). Evidentemente esta condición es extremadamente subjetiva, y además de depender del criterio de una sola persona que puede no haberse situado en todos los puntos del aula para comprobar la calidad del sonido, no tiene en cuenta posibles eventualidades relacionadas con la capacidad de audición de los alumnos o el ruido ambiental del recinto, ni la calidad y la configuración del equipo utilizado. No en vano son muchas las personas que han manifestado su queja ante un sonido que no se escuchaba apenas o con unos bajos fortísimos, tanto en Internet como ante algunas instituciones. 71

84 Capítulo 5. Mejoras propuestas Por tanto, la primera de las recomendaciones a considerar sería la utilización de auriculares en todas las versiones del examen. Esta solución sería la más efectiva para evitar cualquier tipo de problema relacionado con las condiciones de la prueba, y aunque se pueden encontrar sistemas inalámbricos por un precio reducido, conllevaría el mantenimiento de equipo adicional. Otra posibilidad sería la instalación del sistema de megafonía en todas las aulas en las que se realizara el examen y poder así hacer uso de él, o distribuir más fuentes de sonido a lo largo de toda el aula. No obstante, y puesto que la finalidad de este proyecto es la realización del proceso de caracterización acústica y mejora del recinto objeto de estudio, la solución que se analizará en el siguiente apartado es la sustitución del techo del aula para aumentar su absorción y conseguir que los parámetros cumplan los requisitos recomendados Simulación y evaluación de la mejora elegida Para lograr unos valores de definición y claridad de la voz óptimos es necesario disminuir el tiempo de reverberación hasta que su valor se encuentre, en este caso, entre 0,6 s y 0,9 s. Al igual que se hizo en el ajuste del modelo, para lograr este objetivo lo más efectivo es sustituir el material del falso techo, puesto que es el de mayor superficie y de fácil instalación. En este apartado se describirá el proceso de elección del nuevo material y los cambios producidos en los valores de los principales parámetros tras simular su aplicación en el modelo creado con EASE, aunque antes se corregirán las áreas de audiencias del mismo para introducir también la absorción correspondiente a los alumnos Cambio en las áreas de audiencia del modelo El material utilizado como pupitres para simular el aula vacía fue sillas de madera vacías, por lo que para introducir la absorción de las personas se 72

85 Capítulo 5. Mejoras propuestas cambiará dicho material en la misma proporción en la que se ocupa el aula, es decir, en 64 asientos de 112. Para ello, se han dividido las dos áreas de audiencias en las siete filas de las que se componen las del aula de izquierda a derecha, y se ha cambiado el material alternativamente de la forma mostrada en la siguiente figura. Figura 5.2. División de las áreas de audiencia en siete filas con alternación de materiales Así, si numeramos las filas de cada bancada, el material con las sillas ocupadas estaría en la 1, la 3, la 5 y la 7, mientras que las sillas vacías estarían en la 2, la 4, y la 6. El nuevo material, denominado Students,informally dressed, Seated in tablet Arm Chairs, ha sido seleccionado también de la colección proporcionada por EASE, y tiene los siguientes coeficientes de absorción. 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Pupitre y silla con alumno 0,30 0,41 0,49 0,84 0,87 0,84 Tabla 5.1. Coeficientes de absorción del material utilizado como asientos ocupados 73

86 Capítulo 5. Mejoras propuestas Con esta sustitución se obtienen los siguientes valores: Parámetro Modelo EASE ocupada Aula ocupada TR mid 1,47 s 1,34 s EDT mid 1,86 s 1,31 s C 50 speech average -1,80 db -1,21 db D 0,36 D 0,546 0,39 D 0,53 STI 0,54 0,74 %ALCons 9,05 3,81 G mid 21,24 db 14,69 db Tabla 5.2. Valores de los parámetros en el aula ocupada y su modelo de EASE Aunque existan diferencias notables entre los valores del modelo del aula ocupada y los del aula real, hay que tener en cuenta que tanto unos como otros resultan de la aplicación de cálculos teóricos basados en diferentes coeficientes de absorción asignados a los asientos vacíos y a las personas, y que ninguno de estos coeficientes ha sido medido de forma precisa para el caso del aula estudiada, por lo que su estimación es aproximada. De esta forma, se considerará más relevante la relación entre los valores medidos en el aula vacía y su modelo, el cual ha sido creado y ajustado en función de dichos valores Elección del nuevo material En este punto hay que tener en cuenta que otro de los objetivos de este proyecto es la utilización de materiales sostenibles y respetuosos con el medio ambiente, por lo que se ha realizado una investigación sobre diferentes productos que ofrece el mercado y que cumplen con estos requisitos. También se ha evaluado la resistencia a la humedad y a la formación de mohos, y el impacto de su fabricación y de la obtención de las materias primas utilizadas. 74

87 Capítulo 5. Mejoras propuestas Finalmente se ha optado por la utilización de productos de un fabricante con un alto porcentaje de lana de vidrio reciclado, aglutinantes vegetales y la reducción de emisiones en sus procesos de fabricación y transporte. [21] De todos los productos disponibles en el catálogo de este fabricante, se realizaron pruebas con dos de ellos, cuyos coeficientes de absorción son los siguientes. α Material techo mejorado Material techo mejorado II Material techo mejorado II + Extra Bass Frecuencia Hz Figura 5.3. Coeficientes de absorción de material utilizado en el techo para la mejora Al aplicar en el techo la absorción de Material techo mejorado II en el modelo de aula ocupada, el TR mid resultante es demasiado bajo (0,40 segundos), mientras que con Material techo mejorado se consigue un TR mid de 0,69 segundos, valor que sí se encuentra dentro de los márgenes recomendados, por lo que va a ser el material elegido para realizar la sustitución Resultados obtenidos tras la mejora Al aplicar el material elegido a la superficie del techo se puede comprobar que el TR se encuentra dentro del margen recomendado en todas las bandas de frecuencia, y que los parámetros principales mejoran sus valores de forma considerable. A continuación se muestran las representaciones de los valores de dichos parámetros. 75

88 EDT (s) TR (s) Capítulo 5. Mejoras propuestas Tiempo de reverberación 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Aula vacía Aula ocupada Modelo mejorado Frecuencia Figura 5.4. Comparación entre el TR medido en el aula vacía, el corregido para aula ocupada y el del modelo mejorado EDT 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Hz 250 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Aula vacía Aula ocupada Modelo mejorado Frecuencia Figura 5.5. Comparación entre el EDT medido y el del modelo ajustado Figura 5.6. Representación tridimensional de los valores de EDT del modelo mejorado 76

89 Definición (D) Claridad de la voz C50(dB) Capítulo 5. Mejoras propuestas Claridad de la voz (C50) 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Aula vacía Aula ocupada Modelo mejorado Figura 5.7. Comparación entre los valores de C 50 medidos y el los modelo mejorado Figura 5.8. Representación tridimensional de los valores de C 50 del modelo mejorado Definición 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Hz250 Hz500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Aula vacía Aula ocupada Modelo mejorado Figura 5.9. Comparación entre los valores de D medidos y los del modelo mejorado 77

90 Capítulo 5. Mejoras propuestas Figura Representación tridimensional de los valores de D del modelo mejorado %AlCons, STI %ALCons STI Aula vacía 11,91 0,49 Modelo mejorado 4,75 0,66 Tabla 5.3. Comparación entre los valores de %ALCons y STI medidos y los del modelo ajustado a) b) Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI del modelo mejorado Sonoridad (G) 500 Hz 1 khz G mid Aula vacía 18,71 16,25 17,48 Modelo mejorado 17,77 18,08 17,93 Tabla 5.4. Comparación entre los valores de G (db) medidos y los del modelo ajustado 78

91 Capítulo 5. Mejoras propuestas Figura Representación tridimensional de los valores de G del modelo mejorado Resumen de los valores obtenidos tras la mejora A continuación se recogen los datos obtenidos con la mejora implementada. Parámetro Valores Mejorada Criterio TR mid 0,69 s 0,6 s TR mid 0,9 s EDT mid 1,29 s EDT mid TR mid C 50 speech average 1,76 db >2 db D 0,50 D 0,56 >0,5 (todas las bandas) STI 0,66 >0,65 %ALCons 4,75 < 5 % G mid 17,93 db >0 db Tabla 5.5. Valores de los parámetros del modelo mejorado Como se puede observar, el tiempo de reverberación, la inteligibilidad y la definición cumplen con los requisitos, y la claridad está muy cerca de cumplirlo, por lo que podemos considerar como válidos los valores obtenidos con la mejora propuesta. 79

92 Capítulo 5. Mejoras propuestas Simulación del comportamiento ante otras fuentes de sonido Tras comprobar las mejoras obtenidas con la aplicación del nuevo material, veremos los efectos de dicho acondicionamiento en el recinto con la utilización del sistema de megafonía y de la microcadena. Sistema de megafonía Para realizar la simulación de la megafonía se ha utilizado el archivo compatible con EASE obtenido en la web del fabricante [4]. Dicho sistema (modelo Apart SDQ5P) se compone de una pareja de altavoces de 30 W cada uno, y una gran fidelidad en la reproducción tanto de música como de voz. En la siguiente figura se muestra su directividad en la banda de 2 khz. Figura Directividad de los altavoces del sistema de megafonía en la banda de 2 khz A continuación se mostrarán los valores de C 50, %ALCons y STI obtenidos en la simulación en EASE con esta fuente, ya que son los que indicarán en mayor medida un posible cambio en el comportamiento del recinto con respecto a la inteligibilidad, que es el aspecto de la calidad acústica del recinto que más nos interesa en este caso. 80

93 Claridad de la voz C50(dB) Capítulo 5. Mejoras propuestas Claridad de la voz (C50) 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Aula vacía Aula ocupada Modelo mejorado Figura Comparación entre los valores de C 50 medidos con megafonía y su modelo mejorado Figura Representación tridimensional de los valores de C 50 del modelo simulado con la megafonía en el recinto mejorado Se puede observar que los valores de la claridad también mejoran notablemente al simular el comportamiento del sistema de megafonía en el recinto mejorado. %AlCons, STI %ALCons STI Aula vacía 10,20 0,52 Modelo mejorado 3,88 0,70 Tabla 5.6. Valores de %ALCons y STI medidos con megafonía y su modelo mejorado 81

94 Capítulo 5. Mejoras propuestas a) b) Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI sobre la audiencia Estos parámetros también mejoran con la utilización del techo propuesto, y al igual que ocurría con los valores obtenidos en las medidas, el sistema de megafonía beneficia la inteligibilidad de la palabra con respecto a la propagación del sonido desde una sola fuente. Microcadena La simulación de la megafonía se ha realizado utilizando un modelo de altavoz de la misma respuesta en frecuencia y potencia que los de la microcadena LG FA162 [5], ya que son los parámetros disponibles en las especificaciones. Este altavoz tiene las características mostradas en la siguiente figura. Figura Directividad de los altavoces utilizados como microcadena en la banda de 2 khz 82

95 Claridad de la voz C50(dB) Capítulo 5. Mejoras propuestas Los valores de C 50, %ALCons y STI han sido obtenidos situando dos de estos altavoces en el recinto mejorado en la misma posición en la que se colocan los de la microcadena en la realización de los exámenes, es decir, a la altura de la mesa y orientados convenientemente a cada área de audiencia (ver Figura 5.19). Se analizan a continuación estos parámetros. Claridad de la voz (C50) 5,00 0,00-5,00-10,00-15,00 Aula vacía Aula ocupada Modelo mejorado -20, Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 4 khz Frecuencia Figura Comparación entre los valores de C 50 medidos con la microcadena y su modelo mejorado Figura Representación tridimensional de los valores de C 50 del modelo simulado con la microcadena en el recinto mejorado 83

96 Capítulo 5. Mejoras propuestas Como es de esperar, los valores de la claridad son mucho más elevados que en las medidas realizadas, aunque este parámetro no lo habíamos considerado representativo debido a la alta desviación de sus valores en las medidas. %AlCons, STI %ALCons STI Aula vacía 11,45 0,50 Modelo mejorado 4,49 0,67 Tabla 5.7. Valores de %ALCons y STI medidos con la microcadena y su modelo mejorado a) b) Figura Representación tridimensional de a) %ALCons y b) STI sobre la audiencia La simulación con la microcadena también da como resultado un aumento en la inteligibilidad de la palabra, aunque algo menos que en el caso de la megafonía. 84

97 Capítulo 5. Mejoras propuestas Resumen de los valores obtenidos En la siguiente tabla se recogen los principales valores obtenidos tras la simulación de la mejora en el modelo del aula con cada fuente de sonido. Parámetro Fuente Omn. Megafonía Microcadena TR mid 0,69 s 0,69 s 0,69 s C 50 speech average 1,76 db 1,43 db 2,01 db STI 0,66 0,70 0,67 %ALCons 4,75 3,88 4,49 Tabla 5.8. Comparación de los valores obtenidos con cada una de las fuentes (modelo mejorado) Siendo el tiempo de reverberación independiente de la fuente utilizada, los valores de inteligibilidad son algo mejores en con la megafonía, cumpliendo en todos los casos con los valores exigidos. La claridad es mayor en el caso de la microcadena, siendo la única que supera los 2 db recomendados, por lo que podemos concluir que se ha hecho un acondicionamiento optimizado para el uso de este dispositivo, que es precisamente el utilizado en la práctica. 85

98 Capítulo 5. Mejoras propuestas 5.3. Presupuesto aproximado Como último punto de la propuesta de mejora se ha consultado al fabricante, Ecophon, el presupuesto aproximado para la instalación de los dos tipos de materiales absorbentes en los 132 m 2 del techo del aula. Material techo mejorado (TRmid = 0,69 s) Art nº Producto Formato mm Acabado Precio Unitario Precio por m 2 m2. Techo absorbente compuesto por perfilería vista y placa desmontable tipo ECOPHON MASTER RIGID A/ Gamma. Estará formado por placas con formato 600x600 y 20 mm de espesor, de lana de vidrio de alta densidad conformadas con un ligante de base vegetal (Tecnología 3RD). Las placas son multicapa, cuentan con una capa de refuerzo para dar mayor resistencia y la superficie vista estará tratada con un revestimiento AKUTEX FT blanco, que permitirá su limpieza con una esponja húmeda y un detergente ligeramente alcalino y cuyo acabado gamma, ofrecerá una menor absorción para que el sonido se refleje y se proyecte en el interior de una estancia (colocado según planos solamente en las zonas donde se requiera esta propiedad acústica). La parte posterior estará cubierta con un tisú de vidrio y los cantos estarán pintados de tal forma que cumplirá con la clase ISO 6 que corresponde a la normativa ISO 14644/1. Las placas se instalarán de acuerdo con el diagrama de instalación M316, que recomienda Ecophon, debido a su formato y sistema de fijación. El sistema presentará una absorción de sonido clase D (αw 0,35 con O.d.s. de 200mm), según norma EN ISO 11654, reacción a fuego clase A2-s1,d0, según norma EN y podrá soportar una carga suplementaria de 4 Kg. uniformemente distribuida de accesorios de luz, señalización, sistemas de extinción de incendios, etc Master Rigid A T24/gamma Connect Perfil primario T24, Connect Blanco 01. L=3700 mm Connect Perfil secundario T24, Connect Blanco 01. L=1200 mm Connect Perfil secundario T24, Connect Blanco 01. L=600 mm Connect Doble varilla de cuelgue regulable (gancho-gancho) con pinza C1, Acero galvanizado. L= mm. 600x White Frost 37,94 /m 2 Req/m 2 0,90 ml 1,66 / m 1,49 /m 2 Req/m 2 1,70 ml 1,66 / m 2,82 /m 2 Req/m 2 0,90 ml 1,66 / m 1,49 /m 2 Req/m 2 0,70 Pza 0,51 / pcs 0,36 /m Connect Clip de cuelgue Req/m 2 0,70 Pza 0,39 / pcs 0,27 /m Connect Clip de fijación placas A Req/m 2 5,60 Pza 0,97 / pcs 5,43 /m Connect Perfil perimetral angular "C", Connect Blanco 01. H=22 mm, L=3000 mm. Req/m 2 1,00 ml 2,51 / m 2,51 /m 2 * Precio estimado de mano de obra (estará sometido a cambios debido a la geometría y dimensiones del proyecto, así como la necesidad de utilizar 20,00 /m 2 elementos auxiliares para la ejecución de la obra). TOTAL / M 2 72,32 /m 2 TOTAL 132 M ,24 86

99 Capítulo 5. Mejoras propuestas Material techo mejorado II (TRmid = 0,40 s) Art nº Producto Formato mm Acabado Precio Unitario Precio por m 2 m2. Techo absorbente compuesto por perfilería vista y placa desmontable tipo ECOPHON MASTER RIGID A. Estará formado por placas con formato 600x600 y 20 mm de espesor, de lana de vidrio de alta densidad conformadas con un ligante de base vegetal (tecnología 3RD). Las placas son multicapa, cuentan con una capa de refuerzo para dar mayor resistencia y la superficie vista estará tratada con un revestimiento AKUTEX FT blanco, que permitirá su limpieza con una esponja húmeda y un detergente ligeramente alcalino y cuyo acabado alpha, ofrecerá la absorción más alta de sonido. La parte posterior estará cubierta con un tisú de vidrio y los cantos estarán pintados de tal forma que cumplirá con la clase ISO 6 que corresponde a la normativa ISO 14644/1. Las placas se instalarán de acuerdo con el diagrama de instalación M316, que recomienda Ecophon, debido a su formato y sistema de fijación. El sistema presentará una absorción de sonido clase A (αw 0,95 con O.d.s. de 200mm), según norma EN ISO 11654, reacción a fuego clase A2-s1,d0, según norma EN y podrá soportar una carga suplementaria de 4 Kg. uniformemente distribuida de accesorios de luz, señalización, sistemas de extinción de incendios, etc Master Rigid A T24 600x White Frost 29,19 /m Connect Perfil primario T24, Connect Blanco 01. L=3700 mm Connect Perfil secundario T24, Connect Blanco 01. L=1200 mm Req/m 2 0,90 ml 1,66 / m 1,49 /m 2 Req/m 2 1,70 ml 1,66 / m 2,82 /m Connect Perfil secundario T24, Connect Blanco 01. L=600 mm Connect Doble varilla de cuelgue regulable (gancho-gancho) con pinza C1, Acero galvanizado. L= mm. Req/m 2 0,90 ml 1,66 / m 1,49 /m 2 Req/m 2 0,70 Pza 0,51/ pcs 0,36 /m Connect Clip de cuelgue Req/m 2 0,70 Pza 0,39/ pcs 0,27 /m Connect Clip de fijación placas A Req/m 2 5,60 Pza 0,97/ pcs 5,43 /m Connect Perfil perimetral angular "C", Connect Blanco 01. H=22 mm, L=3000 mm. Req/m 2 1,00 ml 2,51 / m 2,51 /m 2 * Precio estimado de mano de obra (estará sometido a cambios debido a la geometría y dimensiones del proyecto, así como la necesidad de utilizar elementos auxiliares para la ejecución de la obra). 20,00 /m 2 TOTAL / M 2 63,57 /m 2 TOTAL 132 M ,24 m2. ECOPHON EXTRA BASS empleado como complemento para el sistema de techo ECOPHON MASTER RIGID A, para mejorar la absorción de sonido de frecuencias bajas. Es colocado por encima de las placas MASTER RIGID A como se muestra en el diagrama de montaje de Ecophon M Extra Bass 1200x ,99 /m 2 TOTAL 132 M ,68 87

100 Capítulo 5. Mejoras propuestas Estos presupuestos han sido elaborados expresamente para este proyecto y remitidos por Ecophon, a los que se les agradece su colaboración. También tuvieron la amabilidad de adjuntar un manual de instalación para poder identificar todos los elementos presupuestados, mostrados en la siguiente figura. Figura Esquema de instalación de los materiales presupuestados [Fuente: Ecophon] 88

101 Capítulo 5. Mejoras propuestas Estos precios habría que multiplicarlo por el número de aulas en las que se tendría que aplicar la mejora, teniendo en cuenta la superficie de sus techos. Señalaremos asimismo que el precio de unos auriculares inalámbricos por infrarrojos (tal y como se indica en las exigencias de la Universidad de Cambridge descritas en el Apéndice B) puede situarse en torno a los 25-50, que multiplicados por los 64 alumnos de media de cada aula resultaría un total de por aula. En principio, los auriculares pueden ser más económicos y otorgan las mejores condiciones para la realización de la prueba de audio, mientras que la instalación de un techo más absorbente mejoraría la calidad de sonido también en el resto de actividades desarrolladas en las aulas. Dados estos datos, y si así lo desease, sería la institución correspondiente la encargada de elegir alguna de estas mejoras, teniendo en cuenta los beneficios y costes de cada una de ellas. 89

102 Capítulo 6. Conclusiones 6.1. Sobre el acondicionamiento de recintos Tal y como ha quedado reflejado en este estudio, el análisis y el acondicionamiento acústico de un recinto son procesos complejos que han de tener en cuenta tanto parámetros medibles como variables subjetivas, y la percepción del sonido va a depender tanto de la fuente emisora como de las características arquitectónicas del espacio. Para garantizar una correcta audición de la palabra es necesario reducir el tiempo de reverberación todo lo posible sin que se llegue a perjudicar el nivel de potencia sonora que llega al oyente, teniendo en cuenta que sea lo más homogéneo posible en función de la frecuencia. También se debe prestar especial atención a los parámetros indicativos de la inteligibilidad, claridad y definición de la palabra, sobre todo entre 1 khz y 2 khz. Al hacer uso de diferentes fuentes de sonido hay que tener en cuenta que sus características y su posición pueden modificar la apreciación de estos parámetros, por lo que habrá que cerciorarse de que no empeoran la audición, especialmente si la comprensión del mensaje oral es objeto de una evaluación académica. En cuanto al modelado de recintos, es importante reproducir lo más fielmente posible las condiciones acústicas del espacio estudiado, asignando a las superficies materiales exactamente iguales o muy similares para evitar desviaciones elevadas entre los resultados medidos y los calculados teóricamente. De esta forma también se podrá certificar con mayor seguridad 90

103 Apéndice A. Formulación de parámetros que cualquier mejora realizada en el modelo tendrá el mismo efecto en el recinto real. Aun así, los diferentes criterios, valores de coeficientes de absorción y métodos de cálculo hacen que la predicción del comportamiento acústico de un recinto sea siempre un proceso aproximado Sobre el trabajo realizado El objetivo principal de este proyecto era el análisis de las características acústicas de las aulas donde se realizan los exámenes de inglés de la Universidad de Cambridge y la propuesta de soluciones para mejorarlas. Para ello, se realizaron una serie de medidas con ayuda del programa EASERA y el equipo reglamentario en una de esas aulas, la número 3 del edificio Gerald Brenan, de 402 m 3 y 64 pupitres ocupados durante los exámenes. Dichas medidas mostraron que los valores de los parámetros principales no cumplían con las recomendaciones estipuladas para un buen confort acústico en este tipo de recintos. Así, el TR mid obtenido en el aula tras la simulación de la ocupación fue de 1,34 segundos, muy por encima de los valores entre los que tendría que estar (entre 0,6 s y 0,9 s), y lo mismo ocurre con C 50, de -1,21 db siendo el mínimo recomendado de 2 db, y D, que no alcanzaba el valor 0,5 en todas las bandas de frecuencia. Estas deficiencias además se mantenían al realizar las medidas con el sistema de megafonía instalado en el aula y con el equipo de sonido utilizado en los exámenes. No obstante, los valores obtenidos como índices de inteligibilidad, sonoridad y eco sí cumplían el criterio marcado, aunque en el caso de STI y %ALCons sólo lo hacían en los valores calculados teóricamente para el aula ocupada. Tras esta fase de análisis de los resultados obtenidos se procedió a la realización del modelo tridimensional con el programa EASE, reproduciendo en primer lugar las condiciones acústicas del aula vacía con ayuda de sus diversas herramientas. Cuando dichas condiciones fueron verificadas, se procedió a la mejora de los principales parámetros mediante la sustitución del 91

104 Apéndice A. Formulación de parámetros techo, evaluando los efectos de los coeficientes de absorción de diferentes materiales y eligiendo uno de ellos. Con la aplicación de este nuevo material se obtuvo un TR mid de 0,69 segundos, valor que sí cumple con los requisitos y que hace que el resto de parámetros también mejore notablemente. Esta mejora se vio reflejada asimismo en los datos obtenidos con las otras fuentes de sonido anteriormente mencionadas, y debido a las reducidas dimensiones del recinto, esta reducción en el tiempo de reverberación no va en detrimento del nivel de amplificación del sonido. Por último, se presentó un presupuesto aproximado del coste que supondría la instalación del material propuesto, y también se indicó el precio que podría tener la utilización de auriculares individuales durante la realización del examen, que es otra de las posibles soluciones a implementar Posibles trabajos futuros Para finalizar, se propondrán algunas ideas para ampliar el trabajo realizado en este proyecto. La primera propuesta es la medición y análisis de los nuevos parámetros acústicos en caso de realizarse la mejora propuesta, para comprobar así que la sustitución del techo por el nuevo material tiene el efecto calculado y se mejora la audición en el aula. Otra de las investigaciones a realizar tras la aplicación de la mejora sería la comparación tanto de las valoraciones subjetivas de los alumnos sobre las condiciones acústicas del aula como de las notas obtenidas antes y después de dicha mejora. La comparación de las notas también sería conveniente en el caso de elegir la utilización de auriculares en la realización del examen, puesto que de esta forma se tendrían datos objetivos sobre la influencia de las características del recinto en la evaluación del nivel de inglés de una persona. 92

105 Apéndice A. Formulación de parámetros Apéndice A. Formulación de parámetros A continuación se describen los principales parámetros acústicos utilizados en este proyecto. Todos los cálculos se realizan en las bandas de octava comprendidas entre 125 Hz y 4 khz a no ser que se indique otro caso. [1] A.1. Nivel de presión sonora El nivel de presión sonora se define como 20 veces el logaritmo de la relación entre el valor eficaz de la presión sonora y el valor eficaz de la presión umbral de audición, a 1 khz: SPL = 20log P ef P ref (en db) (A.1) donde P ef es la presión eficaz del sonido analizado y P ref la presión eficaz correspondiente al umbral de audición (a 1 khz, 2x10-5 Pa). Esta referencia permite que todos los sonidos audibles sean representados por valores de SPL positivos. A.2. Tiempo de reverberación (TR) Existen distintas fórmulas para calcular el valor del tiempo de reverberación de un recinto. No obstante, en todos los casos el valor más representativo es el denominado TR mid, que se obtiene realizando el promedio de los valores correspondientes a las bandas de 500 Hz y 1 khz. 93

106 Apéndice A. Formulación de parámetros TR mid = TR 500 Hz + TR (1 khz) 2 (en s) (A.2) En este proyecto se ha utilizado la fórmula de Sabine para realizar el cálculo del TR, que tiene el siguiente enunciado: TR = 0,161V A tot + 4mV (en s) (A.3) donde V es el volumen del recinto medido en m 3 ; 4mV la absorción correspondiente al aire en sabins (m es la constante de atenuación del sonido en el aire) y A tot la absorción total del recinto en sabins. Esta absorción se calcula a su vez de la siguiente manera: A tot = i S i α i + A p (o bien A s ) (en s) (A.4) donde S i es la superficie i; α i el coeficiente de absorción de la superficie i; A p la absorción total del público medida en sabins (nº de personas x absorción de cada persona) y A s la absorción de las sillas medidas en sabins (superficie de las sillas x absorción del material de las sillas). Según el público se halle agrupado o no se utilizará para el cálculo la absorción correspondiente a sillas ocupadas o a la asociadas a personas. Figura A.1. Gráficas para la determinación del producto 4m (para una presión atmosférica estática de 10 5 Pa y una temperatura de 20 C) [1] 94

107 Apéndice A. Formulación de parámetros A.3. Claridad de la voz (C50) El parámetro C t se define como 10 veces el logaritmo de la relación entre la energía que llega a un oyente dentro de los primeros t segundos desde la llegada del sonido directo (incluye el sonido directo) y la energía que le llega con posterioridad. C 50 representa el valor de esta energía para t= 50 ms, y se considera el valor que determina la claridad de la voz: C 50 = 10log 0,05 p 2 t dt 0 0,05 p 2 t dt (en db) (A.5) donde p t es la presión sonora instantánea. Habitualmente se utiliza el valor medio ponderado denominado speech average para caracterizar un recinto con un único valor: C 50 speec average = 0,15 C Hz + 0,25 C 50 1 khz + + 0,35 C 50 2 khz + 0,25 C 50 (4 khz) (en db) (A.6) Los factores de ponderación corresponden a la aportación de cada banda de frecuencia a la inteligibilidad de la palabra, siendo la más importante 2 khz. A.4. Definición (D) Según Thiele, D (del alemán Deutlichkeit ) es la relación entre la energía que llega al oyente dentro de los primeros 50 ms desde la llegada del sonido directo (incluye el sonido directo y las primeras reflexiones) y la energía total recibida por el mismo: D = 0,05 p 2 t dt 0 0 p 2 t dt (A.7) La relación D y la claridad de la voz C 50 en una banda de frecuencia es: D = C (A.8) 95

108 Apéndice A. Formulación de parámetros A.5. Pérdida de articulación de consonantes (%ALCons) Este parámetro se define a partir del tiempo de reverberación, y se suele calcular en la banda de 2 khz, por ser la más influyente en la inteligibilidad: %ALCons = 200r2 TR 2 VQ (para r 3,16 D c ) (A.9) %ALCons = 9TR (para r > 3,16 D c ) (A.10) donde Q es el factor de directividad de la fuente de sonido (en dirección frontal y voz humana Q = 2); TR es el tiempo de reverberación en segundos; V el volumen del recinto en m 3 ; r la distancia del receptor a la fuente sonora en metros y D c la distancia crítica que determina la ecuación a utilizar. Esta distancia crítica se define como: Dc = 0,14 QR (A.11) donde R es la constante característica del recinto, y su fórmula es: R = S tot α 1 α (A.12) donde S tot es la superficie total del recinto en m 2 y α el coeficiente medio de absorción de la sala. A.6. Sonoridad (G) Según Lehmann, la sonoridad G ( strength factor ) se define como la diferencia entre el nivel total de presión sonora L p producido por una fuente omnidireccional en un determinado punto de una sala y el nivel de presión sonora producido por la misma fuente situada en campo libre y medido a una distancia de 10 m (nivel de referencia): G = 10log p 2 t dt 0 0 p A 2 t dt (en db) (A.13) donde p A es la presión sonora de referencia. 96

109 Apéndice A. Formulación de parámetros Normalmente se utiliza un solo valor recomendado de G para un recinto, G mid que hace referencia a la media aritmética de los valores de las bandas de frecuencia de 500Hz y 1KHz. G mid = G 500 Hz + G (1 khz) 2 (en db) (A.14) Para calcular este valor en EASERA, la señal de referencia se puede obtener mediante la modificación de la respuesta al impulso de una medida realizada a 10 m de distancia de la fuente sonora. La modificación consiste en desplazarla a 0 s para eliminar el retardo y enventanar el sonido directo para eliminar todas las reflexiones. En nuestro caso la señal de referencia quedó de la siguiente manera: Figura A.2. Señal de referencia enventanada y desplazada para calcular la sonoridad A.7. Criterio de ecos (EC) Para la detección de ecos se usará el criterio de ecos EC ( Echo Criterion ), que está basado en la relación: t s (τ) = τ 0 τ 0 tpn t dt p n t dt (en ms) (A.15) Y se define como: EC = max t s τ (A.16) Para salas destinadas a la palabra, se toma n = 2/3 y Δτ = 9 ms, mientras que el cálculo se realiza en la banda de 1 khz. 97