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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 me interesa mucho y últimamente leo todo lo que puedo sobre el tema), 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…


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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.

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.


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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 de coeficiente de absorción acústica

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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10 libros imprescindibles sobre sonido directo (Parte 2)

Y tras la primera parte de la semana pasada, vamos con la segunda parte de la lista de libros que considero imprescindibles sobre sonido directo.



6. Sistemas de sonido: Diseño y optimización, de Bob McCarthy.

mccarthyOtro clásico en la lista. El mítico libro de Bob McCarthy, traducido con un nivel notable por Ana Lorente y revisado por David Lorente (el programador del mítico Red Bull Vodka). Editado en España gracias a Meyer Sound y la editorial Alvalena, que si no me equivoco creó expresamente Álvaro Elena de Meyer Sound España para la edición de este libro (aunque posteriormente han hecho otras publicaciones).

Un libro muy técnico y en ocasiones muy denso de Bob McCarthy, que está considerado como el padre del ajuste de sistemas. Está divido en 3 secciones principales: La primera trata de los sistemas de sonido, lo que es transmisión, suma y recepción. La segunda parte se centra en el diseño de un sistema, y todos los parámetros y posibilidades a tener en cuenta. La última parte habla de la optimización: Análisis, comprobación y calibración.

Hay mucha, muchísima información interesante sobre ajustes de sistemas contenida en sus 550 páginas. No está mal tenerlo cerca, e irlo leyendo poco a poco. Hay mucho material para ir asimilando.

 

 

7. Diseño acústico de espacios arquitectónicos, de Antoni carrión Isbert.

diseno_acusticoEste libro es genial. Un tratado de acústica muy pero que muy interesante, con contenidos básicos en los primeros capítulos y luego se especializa en el diseño acústico de diferentes espacios (teatros, salas de conciertos, espacios multifuncionales…), todo ello tremendamente bien explicado y en español.

Podéis pensar que no se trata de un libro sobre sonorizaciones en directo, pero claro, en todas las sonorizaciones que realizamos en recintos cerrados entra en juego no sólo el sistema de P.A. que utilizamos, sino también el espacio acústico en el que hacemos la instalación. Entender el comportamiento acústico de los espacios puede ayudarnos, y no poco, a mejorar el rendimiento de nuestras sonorizaciones en interiores.

Además, seguro que muchos de vosotros utilizáis Smaart en las sonorizaciones en directo, y en este libro explican muchos conceptos de la información que nos ofrece Smaart sobre la respuesta de impulso (relaciones energéticas, coeficientes de claridad musical, parámetros de inteligibilidad…). Muy recomendable.

 

 

 

8.Rational Acoustics Smaart v7 User Guide.

manualsmaartPor fin lo hicieron. Era lamentable que un software tan potente como Smaart v7 no tuviese un manual como es debido. El uso básico del software lo teníamos todos más o menos claro, pero cuando surgía alguna duda bastante concreta tocaba acceder al foro de Rational Acoustics, formular la pregunta (normalmente en inglés) y esperar que la respuesta nos aclarase nuestras dudas.

Afortunadamente, en diciembre del año pasado y con unos años de retraso repespecto al lanzamiento de Smaart v7, Rational Acoustics publicó una guía completísima de este tremendo software. La podéis descargar en formato pdf gratuitamente desde su web, o si preferís tenerla impresa se puede comprar a través de Amazon.

Como ya sabréis, Smaart v8 se lanza el 15 de marzo de 2016. Sin embargo, la información contenida en este manual seguirá, en gran parte, siendo muy útil (y es de esperar que Rational Acoustics actualice el manual a la versión 8 rápidamente).

 

 

 

9.Basic Live Sound Reinforcement, de Raven Bierderman y Penny Pattison.

basic-live-soundY volvemos de nuevo a los libros en inglés, en este caso un libro editado por Focal Press en 2014 y que se centra específicamente en los aspectos básicos de cualquier sonorización en directo.

Me gusta especialmente porque trata sobre todo lo relacionado con la sonorización de un evento. Nos introduce y nos explica en qué consiste una sonorización para después pasar a desglosar los aspectos más importantes del sistema de P.A., microfonía, mezcladores, procesadores, sistemas inalámbricos, amplificadores…

Después de todo esto, pasa a detallar la preproducción del espectáculo, ensayos, seguridad, la mezcla en directo e incluso acaba dando unas orientaciones laborales para todo aquel que quiera introducirse en este mundo.

Entretenido y fácil de leer. Para los que quieran iniciarse en el mundo de las sonorizaciones es ideal, y los que ya tengáis cierta experiencia seguro que encontráis ideas que os pueden ser de utilidad.

 

 

 

10.Live Audio: The Art of Mixing a Show, de Dave Swallow.

the-art-mixing-a-showEl último libro de esta lista, pero no por ello el menos interesante, guarda cierta similitud con el anterior, pero profundiza mucho más en temas muy atractivos. Además de ver los conceptos básicos (que son fundamentales y por ello aparecen en prácticamente todos los libros de este tipo), se centra mucho en temas cruciales como la microfonía, las pruebas de sonido con salas llenas y vacías, chequeo de lineas, la mezcla en directo, qué hacer y qué no hacer cuando comienza el show, sonorización en diferentes espacios acústicos.

La verdad es que me gusta cómo trata todos los temas, aunque en ocasiones se queda un poco corto. Al fin y al cabo son sólo unas 240 páginas, me habría gustado que fuese un poco más largo y profundizase un poco más en algunas partes. Aún así, muy recomendable.

Y con esto termina mi lista de 10 libros recomendables sobre sonorizaciones en directo. Seguro que hay muchos más, así que si quieres recomendarme alguno puedes hacerlo en los comentarios 🙂