Acústica arquitectónica
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La Acústica arquitectónica estudia los fenómenos vinculados con una propagación adecuada, fiel y funcional del sonido en un recinto, ya sea una sala de concierto o un estudio de grabación.
Sumario
Origen y desarrollo
El estudio científico de la acústica, particularmente la acústica de teatros se remonta a los teatros griegos como el de Epidauro. Posteriormente serán los romanos los que desarrollarán un sistema más complejo de estudio de la acústica en los teatros al aire libre. La primera referencia escrita se la debemos como casi siempre al arquitecto romano Marco Vitrubio Polio, ingeniero militar de Julio César, en su obra De Architectura. En estos escritos se describen varios diseños para mejorar la acústica de los antiguos teatros romanos. Por ejemplo, se utilizaban vasijas de bronce afinadas que actuaban como resonadores, bajos o agudos. La acústica arquitectónica como ciencia moderna, empezó a desarrollarse a finales del siglo XIX gracias a los estudios de W. C. Sabine, quien en el periodo comprendido entre 1877 y 1905 realizó los primeros avances, iniciando en 1895 sus trabajos en el Fogg Art Museum de la Universidad de Harvard, y fue en esta época cuando encontró su ya clásica ecuación de reverberación.
Posteriormente actuó como asesor en cuestiones de acústica en el diseño del Symphony Hall de Boston, considerada aún como una de las de mejor acústica del mundo. Sabine realizó todos sus estudios sobre la reverberación con la única ayuda de sus oídos y un cronómetro, ya que por entonces, era cuando empezaba a desarrollarse una nueva técnica basada en los progresos de la electricidad y electrónica.
El primero en traer los adelantos electrónicos propiciados por el desarrollo de la radiodifusión (micrófonos, amplificadores, altavoces, etc.) al campo de la acústica (medida del tiempo de reverberación, etc.) fue Frederick Vinton Hunt allá por lo años treinta. Después de perfeccionar un aparato para trazar con precisión las curvas de caída del sonido, emprendió el estudio del comportamiento del campo sonoro en recintos cerrados. En 1936 Philip M. Morse del Instituto de Tecnología de Massachussets, publicó "Vibration and Sound" en el que se explicaba su teoría de los modos normales de vibración en recintos rectangulares.
A partir del segundo cuarto del siglo XX, debido al desarrollo del amplificador, tubo de vacío, altavoces y micrófonos, es cuando los especialistas empezaron a acumular los datos exactos que harían de la acústica una ciencia efectiva de la ingeniería, ya que antes de que se inventaran los aparatos electrónicos, al especialista en acústica le faltaban los medios necesarios, para producir sonidos que correspondiesen a sus especificaciones, así como para medir la fuerza de los sonidos producidos. Antes de disponer de estos instrumentos, el que realizaba el diseño acústico de una sala, sólo podía hacerlo basándose en el estudio de otras salas, considerando qué características eran las responsables de la buena sonoridad en algunos puntos de la misma, así como las sonoridades confusas en otras posiciones. Todas estas novedades facilitaban el estudio y medida del campo sonoro en recintos cerrados, y supusieron un nuevo empuje en su desarrollo, aunque se detuvieron bruscamente a consecuencia del inicio de la Segunda Guerra Mundial.
Al finalizar la guerra, se produjo un gran boom cultural en los Estados Unidos de América, que trajo consigo la construcción de grandes salas de concierto, teatro de ópera, etc., para lo cual era necesario un mejor conocimiento de los requisitos de los campos sonoros en la grandes salas. Se realizaron profundos estudios y medidas precisas en salas reconocidas por sus buenas cualidades acústicas, y los resultados se compararon con los puntos de vista de directores, músicos y críticos musicales, observándose que por regla general:
- Las salas pequeñas "suenan" mejor que las grandes.
- Las construidas para utilizarse con varios fines son inferiores a las construidas con un fin específico.
- Las salas viejas son mejores que las nuevas.
Estas recomendaciones iban en contra de las necesidades del momento. Por ejemplo, se deseaban grandes auditorios con gran capacidad, que debían albergar tanto a una gran orquesta sinfónica como a una compañía de ópera. Además los arquitectos se negaban a copiar las salas antiguas de reconocida fama y buena acústica, ya que, los gustos arquitectónicos cambian con los años y se iban dejando a un lado las grandes decoraciones recargadas y con muchos relieves, siendo reemplazadas por un estilo sobrio y funcional, con paredes prácticamente lisas. Todo esto, producía grandes problemas de ecos y una mala distribución del sonido a lo largo de la sala. Con el fin de obviar estos posibles defectos, se utilizaron profusamente los materiales absorbentes sonoros para controlar la reverberación y evitar los ecos, y los difusores y paneles suspendidos para lograr reflexiones tempranas y conducir el sonido por donde se desea. Los arquitectos se enfrentaban también con un problema que por entonces ya empezaba a ser importante, se trataba del ruido.
En el siglo pasado este problema no era tal, pero en este siglo, conocido como el de la revolución industrial, los grandes avances de la ciencia y los progresos técnicos han traído consigo graves problemas de ruido.
Las salas antiguas estaban, por lo general, alejadas de las por otras parte poco ruidosas ciudades, con lo que el problema era prácticamente inexistente. Hoy en día suelen situarse en sitios céntricos para facilitar el acceso del público, con lo que el ruido, producido principalmente por el tráfico rodado, puede alcanzar grandes niveles y es necesario aislar el recinto del los ruidos externos. Hasta este momento, la Acústica arquitectónica se había desarrollado por principios y fórmulas generales determinadas sobre bases puramente experimentales, y la consiguiente formación de las teorías apropiadas. Éste es el proceso normal de desarrollo dentro también de otras ramas de la ciencia, pero por entonces, se inició la tendencia a estudiar primero teoría y buscar luego su confirmación experimental. Esto sucedió también en la Acústica arquitectónica. A partir de bases puramente teóricas, se ha desarrollado una completa serie de reglas y formulas para explicar la gran variedad de fenómenos que ocurren en un recinto cerrado.
Existen, sin embargo, muchos fenómenos que debido a su naturaleza compleja hay que recurrir para su estudio a los métodos experimentales. Por ejemplo, para el tiempo óptimo de reverberación hasta hoy no ha sido posible desarrollar una teoría o sugerir unas reglas que fijar y hay que recurrir a experimentos y estadísticas.
Aspectos que estudia
- Cómo son emitidos los sonidos por las fuentes sonoras
- Lo que ocurre desde que el sonido es escuchado hasta que es percibido como música.
- Lo que ocurre desde que los sonidos son emitidos hasta que llegan a la audiencia.
- Cómo los sonidos se convierten en sensación sonora.
Aplicaciones
La Acústica arquitectónica es la ciencia de la lucha contra el ruido en los edificios. La primera aplicación de la acústica arquitectónica fue vista en el diseño de los teatros de ópera y de salas de conciertos. Más ampliamente, la supresión del ruido es fundamental en el diseño de las viviendas de múltiples unidades y los establecimientos comerciales que generen ruido significativo, incluyendo salas de conciertos como barras. El diseño más mundano de los lugares de trabajo tiene implicaciones para efectos del ruido.
La Acústica arquitectónica incluye acústica de la sala, el diseño de los estudios de grabación y emisión, cine en casa, y salas de música para la reproducción de medios de comunicación. Esta ciencia analiza la transmisión de ruidos de la construcción sobre el exterior al interior y viceversa. Las rutas principales de ruido son los techos, aleros, paredes, ventanas, puertas y penetraciones.
Con el control suficiente se asegura la funcionalidad del espacio y se requiere a menudo basadas en el uso del edificio y los códigos locales municipales. Un ejemplo sería ofrecer un diseño adecuado para un hogar que se va a construir cerca de una carretera de gran volumen, o en virtud de la trayectoria de vuelo de un aeropuerto principal, o del propio aeropuerto. Entre el espacio de control del ruido: La ciencia de la limitación y/o el control de la transmisión de ruido desde el espacio asegura la construcción de uno a otro para garantizar la funcionalidad del espacio y privacidad de la palabra. Las rutas de sonido típico son las particiones de habitación, los paneles acústicos del techo (la madera se redujo a paneles de techo), puertas, ventanas, acompañamiento, conductos y otras penetraciones. Un ejemplo sería ofrecer diseño adecuado para la pared medianera en un complejo de apartamentos para reducir al mínimo la perturbación mutua debido al ruido de los residentes en los apartamentos adyacentes.
Curiosidades de la Acústica arquitectónica
Existen muchas construcciones donde es muy importante tener una buena acústica. Por ejemplo en teatros, iglesias, cines, auditorios, salas de grabación o en cualquier lugar donde escuchar sea importante.
- En algunos lugares, como algunas pirámides mayas, se aprovecha la reflexión del sonido para lograr cosas como hablar con otra persona, aun estando a distancias relativamente grandes.
- Cuando el sonido es reflejado en una pared, parte de la energía que llevaba es reflejada y otra parte “se la traga” la pared. Cuando logramos distinguir el sonido reflejado decimos que hay eco.
- Para que seamos capaces de escuchar un eco, debemos estar mínimo a una distancia de 17m de la pared que refleja. En otras ocasiones, nuestro oído es incapaz de detectar el sonido reflejado, sin embargo, este modifica la forma en que percibimos el sonido original, a esto se le llama reverberación.
- Históricamente, los griegos fueron los primeros en tomar en cuenta las construcciones para obtener una mejor acústica. Por ejemplo, sus teatros aprovechaban las gradas como grandes reflectores. De esta forma lograban que el sonido reflejado se sumara al sonido directo. Con esto, llegaban a cuadruplicar la sonoridad del recinto. Perfecto para disfrutar el teatro.
- Los romanos retomaron las ideas de los griegos, pero en vez de usar paredes planas para las gradas, usaban paredes curvas. Actualmente muchos espacios abiertos siguen usando el modelo clásico que dejaron los griegos y romanos, sólo a veces, utilizan paredes con forma de concha o caparazón.
- La acústica arquitectónica moderna llegó en 1895, con la inauguración del Museo de Arte Fogg (el museo de arte más antiguo de la Universidad de Harvard), el cual, en un principio, tenía una acústica tan mala que apenas eran distinguibles las palabras de los oradores. Para solucionar el problema pidieron ayuda al físico estadounidense Wallace Clement Sabine, el cual descubrió que el museo presentaba mucha reverberación. Terminó solucionando el problema colocando fieltro en las paredes, que resulta ser un buen absorbente acústico. Gracias a eso, la acústica del lugar mejoró notablemente y se pudo utilizar la sala sin mayores problemas.
- El mejor tiempo de reverberación depende del uso que le quieran dar a la sala. Por ejemplo, para los discursos es conveniente un recinto con un tiempo de reverberación corto, debido a que las vocales resuenan más y pueden enmascarar a las consonantes que les siguen. Por otro lado, para la música es más conveniente un tiempo de reverberación más grande, pues así se empalman mejor los sonidos y se disimulan los pequeños errores que pueden ocurrir durante la ejecución.
- Dependiendo de nuestras necesidades será bueno o no tener resonancia. Por ejemplo, la resonancia favorece al canto solista, pero en la música crea un efecto desagradable, pues distorsiona lo que se quiere escuchar.
- Cuando la sala es grande o irregular las resonancias tienden a estar más cercas entre sí, y se terminan convirtiendo en reverberación.
