Coeficiente de absorción acústica ¿existe con valores superiores a 1?
No hace mucho, en una de las clases que imparto, un alumno me enseñó los datos del fabricante de un material acústico en el que los valores de su coeficiente de absorción acústica eran, para algunas bandas de frecuencia, superior al valor 1.
Como yo les había explicado en clase que el coeficiente de absorción de un material era un valor que podía ir desde el 0 (nada absorbente) hasta el 1 (totalmente absorbente), el alumno me preguntó sorprendido cómo era posible que hubiese materiales con un coeficiente superior.
Como reconozco que no soy ningún experto en acústica (aunque es un campo que me interesa mucho), la verdad es que no le supe aclarar ese misterio en ese momento. Pero tras investigar un poco, encontré rápidamente la respuesta. Como me parece algo curioso y no demasiado conocido, lo quiero compartir con vosotros.
Así que hoy vamos a hablar sobre coeficientes de absorción acústica, pero empecemos por el principio…
Contenido del artículo:
La absorción acústica
Si entramos en una habitación vacía y generamos un sonido (damos una palmada, o simplemente hablamos), escucharemos ese sonido y sus múltiples reflexiones en las paredes. De una forma no demasiado técnica solemos decir que la habitación tiene «eco»: las paredes desnudas son muy reflectantes y muy poco absorbentes.
Si amueblamos esa habitación, o cubrimos con telas gruesas las paredes, al generar el mismo sonido notaremos que la escucha cambia: la energía sonora ha disminuído y ese «eco» ha desaparecido o al menos no está tan presente. Este fenómeno se debe a la absorción acústica, en este caso producida al añadir materiales absorbentes a la habitación.
Dependiendo del tipo de material que haya en las superficies de la habitación, las ondas sonoras van a ser más o menos absorbidas cuando choquen contra ellas.
Siempre que una onda sonora choca contra un obstáculo que separa dos medios (una pared, por ejemplo, ya que está entre un medio de transmisión de sonido como es el aire) ocurren tres fenómenos: absorción, reflexión y transmisión.
Parte de esa energía se reflejará en esa superficie. Otra parte se transformará en energía calorífica mediante el fenómeno que conocemos como absorción y una última parte será transmitida al medio contiguo al obstáculo (transmisión).
Proceso de absorción acústica. Fuente: http://insonorizacionesacusticas.com/absorcion-acustica-en-la-insonorizacion.html
Cuando una onda sonora choca contra un obstáculo de un tamaño superior a su longitud de onda, una parte de la energía es absorbida, otra transmitida al medio contiguo y otra parte reflejada.
Coeficiente de absorción acústica
Para saber cómo de absorbente es un material utilizamos un valor que es el coeficiente de absorción acústica.
Podemos definir el coeficiente de absorción de un material como la relación entre la energía absorbida y la energía incidente por unidad de superficie. Es por este motivo que, teóricamente, el coeficiente de absorción acústica de un material siempre estará entre 0 y 1 (no es posible que haya más energía absorbida que energía incidente).
Un valor cercano a 1 indicará que ese material es muy absorbente y un valor cercano a 0 será muy poco absorbente.
Debido a que el coeficiente de absorción de un material varía en función de la frecuencia, se suele especificar a las frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz. Algunos fabricantes proporcionan estos coeficientes de absorción en 1/3 de octava.
¿Coeficientes de absorción mayores de 1?
Entonces, si el valor de los coeficientes de absorción está entre 0 y 1… ¿cómo es posible que en alguna ocasión nos encontremos con especificaciones técnicas de materiales con valores superiores a 1?
La solución al misterio está en la propia definición del coeficiente de absorción que hemos dado antes: relación entre la energía absorbida y la energía incidente por unidad de superficie. Y es la superficie la que va a generar esa especie de milagro que hace que un material pueda, en principio, absorber más energía de la que le llega.
Voy a tratar de explicarlo: El método más utilizado para medir el coeficiente de absorción acústica de materiales es lo que se conoce como el método de la sala reverberante.
Como ya sabemos, el tiempo de reverberación de una sala depende de la cantidad y tipo de material absorbente presente en su interior. Por tanto, simplificando mucho, es posible calcular el coeficiente de absorción acústica de un material si conocemos el tiempo de reverberación de la sala antes de añadir el material y medimos su respuesta después de añadir el material a analizar.
Normalmente, para este cálculo, lo que se hace es añadir unos 10m2 en el suelo de la sala con el material a analizar.
Medición típica de coeficiente de absorción de un material colocado en el suelo en una cámara reverberante. Fuente: http://www.akustikforschung.de/wp-content/uploads/2012/07/messung_schallabsorptionsgrad_schrankrueckwand_hallraum_02_ed3_ws.jpg
Las fórmulas matemáticas a utilizar serían las siguientes:
ΔA=0.16V(1/T2 – 1/T1), siendo T2 el tiempo de reverberación de la sala con el material a analizar y T1 el tiempo de reverberación con la sala vacía.
ΔA=S(α1-α0), siendo S el área del material medido en metros cuadrados, α1 el coeficiente de absorción del material a medir y α0 el coeficiente de absorción de la superficie tapada por el material a medir.
α1=α0+0,16V/S x (1/T2 – 1/T1)
Como podemos ver en las fórmulas, la superficie es algo importante para calcular el coeficiente de absorción.
Ahora bien, ¿qué puede suceder cuando el material a medir no es plano, es decir, tiene bastante grosor o incluso formas o rugosidades que hacen que ocupe más superficie que la que realmente ocupa en el suelo? Pues pueden pasar dos cosas: que se calcule cuanta superficie real está ocupando, o que simplemente se tome como superficie la cantidad de suelo que se tapa (superficie aparente), sin contar con que está ocupando una superficie mayor debido a su volumen.
En el primer caso, si contabilizamos la superficie REAL que ocupa el material, el coeficiente de absorción siempre estará entre 0 y 1.
Pero si se da el segundo caso, y simplemente se contabiliza la superficie aparente que ocupa, pero realmente está ocupando más, es cuando el coeficiente de absorción puede dar resultados ligeramente superiores al valor 1.
Un ejemplo de coeficiente de absorción superior a 1
Imaginemos que cubrimos 10m2 del suelo de la cámara de medición reverberante con unas placas de lana de roca de las que el fabricante nos da los siguientes datos:
- Material
- Lana de roca 100kg/m2 50mm
- 125Hz
- 0.19
- 250Hz
- 0.74
- 500Hz
- 0.95
- 1000Hz
- 0.98
- 2000Hz
- 0.96
- 4000Hz
- 1.04
Vemos como el coeficiente de absorción en 4000Hz es superior a 1. Pero también vemos que en este caso es un material con un grosor de 50mm, es decir, un grosor significativo que hace que realmente ese material ocupe más espacio debido a su volumen. Si cubrimos 10m2 con ese material, realmente la superficie ocupada sería de 10,7m2 en lugar de 10m2 (hay que tener en cuenta los 5 centímetros de grosor del material).
Por tanto, si se desprecia ese aumento de superficie es cuando los coeficientes de absorción pueden ser superiores a 1.
Este fenómeno en ocasiones se denomina efecto de borde o efecto de difracción, debido a que se produce por la difracción de onda en los bordes del material a medir.
Podéis encontrar información más detallada en este documento de la web de Sengpielaudio: http://www.sengpielaudio.com/AbsorptionsgradGroesserEins.pdf
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El valor 1 es una superficie totalmente absorbente, según la frecuencia. A efectos prácticos no es necesario un valor superior a 1. Ya que las reflexiones no existirían mas allá de esa estimación. Y el efecto psicoacústico, es el de una sala apagada. Saludos !!!
Claro, Pablo, pero en ocasiones, al mirar las especificaciones de material acústico, te encuentras coeficientes de absorción con valores superiores a 1. En este artículo sólo trataba de explicar por qué puede suceder eso y qué significa.
Un coeficiente de absorción, real y efectivo, sólo se consigue con un vano vacío; todo material refleja o disipa la energía sonora, en mayor o menor cantidad, para cada gama de frecuencias; los mas altos coeficientes de absorción sonora los ofrecen los materiales porosos, para las frecuencias altas. Los únicos coeficientes confiables son aquellos que se obtienen luego de una aplicación.
En realidad no se trata del problema de los bordes del material (que efectivamente, da un error en el calculo del area) sino en la formula que se aplica para determinar el coeficiente. Esa es la formula de Sabine, la cual presenta errores si las condiciones de la sala no son las adecuadas (poca absorcion y buena difusion).
Hola Alejandro, gracias por tu aportación, pero no me queda clara tu respuesta. ¿Podrías detallar más la misma? Es decir, dices que el que existan coeficientes de absorción acústica con valores superiores a 1 se debe a errores en la fórmula de Sabine. ¿Podrías aclarar un poco más esos errores? La verdad es que es un tema que me interesa mucho.
Yo, desde luego, no soy ningún experto en acústica, pero buscando información sobre ese asunto encontré información que considero fiable en los siguientes artículos (especialmente en el primero de ellos):
http://www.sengpielaudio.com/AbsorptionsgradGroesserEins.pdf
http://www.ia2.es/un-coeficiente-de-absorcion-acustica-mayor-que-la-unidad/
Si consideras que hay información errónea en ellos también me gustaría saberlo.
¡Muchas gracias!
Hola, me gustaría saber qué material es el qué mejor aislaria los ruidos de pisadas carreras y demás de los vecinos de arriba. Hasta el momento cada obrero me dice una cosa y me da que todos van a lo mismo. Por eso confío en vuestro criterio. Sé que los ruidos no van a desaparecer, pues también bajan por las paredes y en algunos casos retumba el techo, pero por lo menos aliviar los pasos y las correderas de sus armarios. Y si con el techo sería suficiente o tendría que hacerlo también en los tabiques y en ese caso si también en los muros de carga. Muchas gracias.
Pues depende mucho del piso. Tendrías que consultar con un ingeniero acústico para que estudiase tu caso concreto, no te puedo recomendar nada sin ver el piso. El mejor aislamiento se consigue construyendo una habitación aislada estructuralmente dentro de otra habitación, pero es caro y pierdes espacio útil.
Lo mejor es cambiar de vivienda, los vecinos asociales no evolucionan a mejor.
Me gustó y aclaro muchas dudas gracias… Por compartir la información.
GRACIAS SERGIO. Casi 6 años después de escribir tu explicación sobre el coeficiente de absorción acústica, quiero darte mi ENHORABUENA por la dedicación y claridad con la que has desarrollado el tema.
Llevaba tiempo ( y varias llamadas a fabricantes y a AITEX ) buscando aclarar mis ideas sobre esto, ya que me dedico a vender revestimientos y tejidos. Y no ha sido hasta esta misma noche al leerlo detenidamente, cuando he tenido la sensación, y posterior convicción de entenderlo.
Todo concuerda cuando leo en vuestra web, que anteponéis el servicio a vuestros clientes, antes que el beneficio empresarial tradicional.
No cambiéis por favor, aportáis mucho valor al mercado.
Un saludo