Acústica de recintos (I)

En una sala en la que una fuente sonora emite un sonido se pueden producir fenómenos de resonancia que estarán relacionados con la naturaleza de la sala, su geometría, dimensiones y materiales, así como con las características del sonido en cuestión (fundamentalmente su intensidad y su frecuencia). Al igual que en un diapasón, todo objeto, incluido una sala, posee una serie de frecuencias o modos propios de vibración que son característicos del mismo. Por ejemplo si golpeamos una tubería metálica esta sonará con un sonido de frecuencia característica, que dependerá de las dimensiones y materiales de la tubería.

Además, es importante tener en cuenta que la acústica de un recinto no solo se ve afectada por sus dimensiones y materiales, sino también por la presencia de objetos y personas en su interior. Los objetos y personas pueden absorber, reflejar o difractar el sonido, alterando así las condiciones acústicas de la sala. Por ejemplo, una sala vacía tendrá un tiempo de reverberación más largo que la misma sala llena de personas, ya que las personas absorben parte del sonido.

Las frecuencias propias de resonancia de un local vendrán dadas por:

donde las distintas frecuencias se obtienen dándole valores enteros a las n.

La presión acústica de las correspondientes ondas estacionarias es: donde .

En los puntos en que los cosenos son cero, se producirán presiones acústicas nulas. Estos puntos producirán tres conjuntos de planos equidistantes, que se llaman planos nodales, que son ortogonales entre sí.

Los modos naturales de vibración de una sala se pueden clasificar como:

-Modos axiales: se produce cuando dos de los argumentos de los cosenos es 0.

-Modos tangenciales: se produce cuando uno de los argumentos de los cosenos es 0

-Modos oblicuos: se produce cuando ninguno de los argumentos de los cosenos es 0

A bajas frecuencias se forman menos ondas estacionarias, pues a altas frecuencias existen múltiples modos de resonancia. También aumenta el número de frecuencias de resonancia con el volumen de la sala. Existe una expresión experimental que nos da la frecuencia (frecuencia de corte) a partir de la cual se puede considerar que la influencia de los modos propios se debilita: donde v es la velocidad del sonido en el aire, V el volumen de la sala y t es el tiempo de reverberación de la misma (concepto que explicaré más adelante).

Si el sonido dentro de la sala contiene frecuencias superiores a f, se excitará un número alto de modos propios y el resultado total será un campo casi difuso (veremos más adelante lo que significa este término). Para frecuencias inferiores a f, los fenómenos de resonancia pueden afectar gravemente a las condiciones acústicas de la sala creando máximos y mínimos de presión acústica y evitando una distribución uniforme del campo sonoro. Por lo tanto, los modos de resonancia pueden ocasionar problemas acústicos sobre todo en salas pequeñas a bajas frecuencias. Estos problemas se resuelven en parte adecuando las dimensiones de la sala y evitando una distribución de paredes muy regular y de grandes superficies paralelas.

Obviamente, las ondas estacionarias van perdiendo energía a partir de que la fuente deja de emitir sonido, y se irán amortiguando debido a la atenuación del aire y a la absorción de las paredes. Es por esto que la elección de los materiales de construcción de la sala es crucial para controlar la absorción del sonido. Materiales como la madera o la tela absorben más sonido que el concreto o el metal, reduciendo así el tiempo de reverberación y mejorando la calidad acústica de la sala. Por otro lado, la forma de la sala también tiene un impacto significativo en su acústica. Las salas con formas irregulares o con superficies angulares pueden ayudar a difractar el sonido y a evitar la formación de ondas estacionarias, mejorando así la distribución del campo sonoro.