Tesis de Titulación by Javier Hechenleitner

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CHILE INACAP PÉREZ ROSALES

ESTUDIO DE LA EFECTIVIDAD DE BARRERAS ACÚSTICAS TRANSPARENTES PARA AISLAMIENTO DE BATERÍAS ACÚSTICAS EN REFUERZO SONORO

TESIS PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN SONIDO

Elías Nicolás Fuentes Olavarría Javier Ignacio Hechenleitner Thieck Gabriel Andrés Morales Tello

PROFESOR GUÍA: Sr. Justo Concha A.

SANTIAGO - CHILE 2011

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CHILE INACAP INGENIERÍA EN SONIDO

PROFESOR GUÍA JUSTO CONCHA A.

TESIS DE TITULACIÓN ESTUDIO DE LA EFECTIVIDAD DE BARRERAS ACÚSTICAS TRANSPARENTES PARA AISLAMIENTO DE BATERÍAS ACÚSTICAS EN REFUERZO SONORO

TESIS DE TITULACIÓN PRESENTADA COMO PARTE DE LOS REQUISITOS PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN SONIDO

ELÍAS NICOLÁS FUENTES OLAVARRÍA JAVIER IGNACIO HECHENLEITNER THIECK GABRIEL ANDRÉS MORALES TELLO

- SANTIAGO DE CHILE, 2011 -

ÍN D IC E D E C O N T E N ID O S RESUMEN ............................................................................................................................ 5 1

INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 6 1.1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 7

1.2

OBJETIVOS ........................................................................................................... 11

1.2.1 Objetivo general .............................................................................................. 11 1.2.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 11 2

DESARROLLO ............................................................................................................ 12 2.1

MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 12

2.1.1 Refuerzo sonoro .............................................................................................. 12 2.1.2 Batería acústica ............................................................................................... 14 2.1.3 Geometría del sonido ...................................................................................... 16 2.1.4 Reverberación ................................................................................................. 17 2.1.5 Difracción sonora ............................................................................................. 21 2.1.6 Teoría de barreras acústicas ........................................................................... 22 2.1.7 Atenuación de una barrera acústica ................................................................ 23 2.1.8 Barreras acústicas transparentes .................................................................... 36 2.2

DISEÑO METODOLÓGICO ................................................................................... 41

2.2.1 Tipo de investigación ....................................................................................... 41

3 2.2.2 Estrategia para medir pérdida por inserción. ................................................... 41 2.2.3 Estrategia para caracterizar el campo sonoro en la batería ............................ 41 2.3

DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA......................................................................... 42

2.3.1 Características de la barrera acústica construida ........................................... 42 2.3.2 Diseño del escenario: instrumentos y puntos de medición ............................. 45 2.3.3 Fuentes utilizadas para la medición ................................................................ 46 2.3.4 Caracterización del recinto cerrado a utilizar en las mediciones ..................... 49 2.3.5 Microfonía y sistema de registro utilizado para la medición ............................ 51 2.4

MÉTODO DE MEDICIÓN DE PÉRDIDA POR INSERCIÓN................................... 52

2.4.1 Medición de pérdida por inserción con ruido rosa ........................................... 52 2.4.2 Medición de pérdida por inserción con batería ................................................ 52 2.5

MÉTODO DE MEDICIÓN DE CAMPO SONORO EN LA BATERÍA ....................... 53

2.6

APROXIMACIÓN TEÓRICA DEL COMPORTAMIENTO DE LA BARRERA ......... 54

2.6.1 Pérdida por Inserción según Maekawa sin considerar Efecto Suelo .............. 54 2.6.2 Pérdida por inserción según Maekawa considerando el efecto suelo ............. 56 2.6.3 Aproximación simple a posibles interferencias ................................................ 58 3

PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................... 60 3.1

ANÁLISIS ESPECTRAL DE PÉRDIDA POR INSERCIÓN..................................... 60

3.2

ANÁLISIS ESPECTRAL AL INTERIOR DE LA BARRERA .................................... 76

4 3.3

EFECTIVIDAD DE LA BARRERA .......................................................................... 78

3.3.1 Según pérdida por inserción en campo libre ................................................... 78 3.3.2 Según pérdida por inserción en recinto cerrado .............................................. 79 3.4

CARACTERIZACIÓN DEL CAMPO SONORO EN LA BATERÍA EN PRESENCIA

DE LA BARRERA ........................................................................................................... 80 3.5

CRITERIOS DE DISEÑO PROPUESTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA

BARRERA ...................................................................................................................... 81 4

CONCLUSIONES......................................................................................................... 83

FUTURAS INVESTIGACIONES ................................................................................. 85

REFERENCIAS ............................................................................................................ 86

5 RESUMEN Esta tesis plantea la evaluación de la efectividad de las barreras acústicas transparentes utilizadas en refuerzo sonoro. Para concretar este estudio de tipo experimental, se construyó una barrera en base a los modelos más utilizados en el medio y fue sometida a pruebas en una configuración de escenario estándar para estilo Rock-Pop. Se realizó un registro de audio multipista de tomas con y sin barrera en distintos puntos representativos de microfonía para ser analizados en el dominio de la frecuencia y establecer los alcances en cuanto a Pérdida por Inserción (IL). También es de suma importancia en este estudio, lo que ocurre en la posición del baterista, es decir, se midió el campo sonoro en presencia de la barrera mediante respuesta impulsiva para evidenciar las posibles diferencias en cuanto a nivel de presión y coloración a las que se ve expuesto el baterista y la microfonía de la misma. Los resultados son bastante evidentes y demuestran un sin número de fenómenos que ocurren al interferir la radiación natural de la batería hacia los distintos puntos del escenario por una barrera. Tal es el caso del efecto sombra, efectos de coincidencia e interferencias por las diferencias de camino que afectan a las ondas sonoras al rodear la barrera (efecto peine), traduciéndose en algunos casos en amplificación del sonido en ciertas frecuencias observadas. Se revelan importantes diferencias entre las mediciones en Recinto Cerrado y en Campo Libre, logrando proponer estrategias de utilización en cuanto a recintos, además de proponer criterios de diseño de una barrera acústica para estas aplicaciones.

6 1

INTRODUCCIÓN Actualmente en Chile, el incremento de actividades y eventos musicales en

vivo ha obligado al desarrollo de tecnologías asociadas a este medio. El refuerzo sonoro, ya sea en circunstancias masivas o de menor escala, se está acercando cada vez más a estándares internacionales, en donde el uso y la implementación de nuevas prácticas y tecnologías se vuelven una necesidad. Es así como la implementación de barreras acústicas transparentes en un escenario se convierte en un elemento a considerar, sobre todo en aquellas circunstancias en que la batería emite niveles que entorpecen todo el trabajo del sonidista, ensuciando la captura de otros instrumentos como la voz y/o instrumentos acústicos que requieren de una gran ganancia acústica. Existen en el mercado internacional una vasta gama de este tipo de barreras acústicas, la mayoría de ellas construidas de acrílico, denominadas Drum Shield (Escudo de Batería) y muy utilizadas en el circuito internacional Rock-Pop. Sin embargo, no existen estudios realizados por laboratorios o universidades que certifiquen la efectividad de las mismas, más allá de lo que indican los propios fabricantes. El siguiente estudio se concentra en la evaluación del comportamiento efectivo de estas barreras en condiciones reales de refuerzo sonoro para dos casos extremos: Recinto Cerrado tipo Auditorio y en Campo Libre. Los resultados se expondrán como un análisis espectral comparativo entre tomas realizadas con y sin barrera en diversos puntos estratégicos de captura en un escenario clásico de Rock-Pop. Además se estudia el comportamiento acústico en la zona del baterista con la presencia de la barrera (campo sonoro). Cabe destacar que la barrera construida para este estudio conserva un formato clásico de la más usada en el medio, la Clearsonic A5-5, permitiendo resultados y conclusiones confiables para los usuarios de esta marca y de otras muy similares.

7 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Los niveles de presión sonora generados por una batería acústica son altos por naturaleza en comparación con otros instrumentos. Esta característica se vuelve crítica en un escenario debido a que los demás instrumentos, amplificadores y monitores deben generar un nivel bastante alto para equiparar el sonido emitido por la batería, convirtiéndose así, en uno de los instrumentos más invasivos en un escenario, sobre todo si son recintos relativamente pequeños. Los altos niveles sonoros generados por la batería y su consecuencia en los aumentos de nivel en los demás instrumentos, provoca que los micrófonos ubicados para la captación de cada fuente se vean comprometidos en su función principal debido a las filtraciones de sonidos provenientes de otras fuentes, dificultando la limpieza en la captación deseada. Por otro lado, los niveles de monitoreo solicitados por los demás músicos, tienden a elevarse para escucharse mejor y equilibradamente con respecto a la potencia sonora que reciben de la batería. Esto implica irremediablemente un escenario extremadamente ruidoso y en el caso de recintos pequeños, perjudicial para el control de la mezcla principal de P.A (Public Address), debido a que el resultado sonoro en el público es una mezcla del sistema de altavoces principal y el sonido que viene del escenario. Una de las soluciones que se pueden considerar para enfrentar esta situación es la utilización de barreras acústicas transparentes para aislar el o los instrumentos que generen altos niveles de presión sonora. Para el caso particular de la batería existen en el mercado barreras llamadas Drum Shield (escudo para baterías), las cuales al ser transparentes no afectan en gran medida el espacio visual del grupo musical o por lo menos, eso se intenta.

Figura 1.1 Drum Shield

Otra aplicación de barreras transparentes en refuerzo sonoro es la utilización de paneles más pequeños para encerrar amplificadores. Estas también se pueden instalar en otros instrumentos, como bronces, percusiones, etc. Sin embargo, la aplicación más común es en baterías.

Figura 1.2 Barrera transparente para amplificador con panel absorbente trasero

Existen otras aplicaciones para estos paneles transparentes, como en el caso de los estudios de grabación que cuentan con sólo una sala de grabación. Aquí se hace necesaria la utilización de barreras para separar a los músicos y obtener un registro más limpio de cada instrumento. No obstante, en una sesión

9 de grabación, en donde se supone no hay público presente, no es imperativo que la barrera sea transparente y por consiguiente, se privilegia la mejor aislación acústica con paneles de mayor densidad, que generalmente no son transparentes y a la vez poco transportables, lo cual hace la diferencia entre escoger o diseñar una barrera para cada aplicación. Una de las empresas que desarrollan barreras transparentes es Clearsonic. En su sitio web (http://www.clearsonic.com), se pueden observar distintas formas, tamaños y configuraciones dentro de las cuales se pueden destacar el modelo A55 que corresponde a 5 paneles de acrílico de 6,3 mm de espesor, 60 cm de ancho y 168 cm de altura. Este modelo es utilizado desde hace un tiempo por la banda Española La Oreja de Van Gogh.

Figura 1.3 a) Barrera Clearsonic modelo A5-5 / b) La Oreja de Van Gogh usando el modelo A5-5

Otro tipo de eventos que utilizan frecuentemente estas barreras son las reuniones religiosas en iglesias de gran tamaño con grupos musicales. Scott Stephens, jefe de ingenieros en los estudios Blacksmith en San Clairsville, Ohio, EE.UU, comenta lo siguiente: “Los beneficios de utilizar un sistema Drum Shield son impresionantes, lo más obvio es el control de los sonidos en el escenario. Otro beneficio es la mejora de los niveles entre los otros músicos, ya que pueden oírse

10 mejor. Igual de importante es la reducción del sonido de la batería en los micrófonos de voz, logrando un sonido más limpio. También se mejoran los niveles de monitoreo en el escenario, pues son generalmente disminuidos cuando los artistas pueden oír mejor” [1]. No obstante, la utilización de estos paneles responde a una práctica no muy masiva y un tanto controversial para los bateristas, quienes, según diversos foros (www.doctorproaudio.com), opinan que se sienten aislados del resto de la banda, y el sonido al interior se vuelve más reverberante. La falta de estudios científicos del comportamiento de estos paneles en una situación real de refuerzo sonoro, hace necesario evaluar la efectividad de estas barreras para determinar en qué cantidad se atenúan los niveles de la batería hacia fuera de éstas y en qué medida afectan el sonido percibido por el baterista y los demás músicos, incluyendo las diferencias presentes en la mezcla de audio realizada por los sonidistas, tanto de sala como de monitoreo.

11 1.2 OBJETIVOS 1.2.1 Objetivo general Evaluar la efectividad de barreras acústicas aplicadas para reducir el sonido de la batería en la captación de otras fuentes sonoras dentro del mismo escenario. 1.2.2 Objetivos específicos a. Cuantificar la pérdida por inserción de una barrera acústica de acrílico aplicada para aislar una batería en situación de refuerzo sonoro. b. Caracterizar el campo sonoro en la batería, con barrera, tomando como referencia la posición del baterista. c. Proponer criterios de diseño a partir de los resultados obtenidos.

12 2

DESARROLLO 2.1 MARCO TEÓRICO 2.1.1 Refuerzo sonoro [2] El Refuerzo Sonoro consiste en el tratamiento electroacústico de una o

muchas fuentes originales, con el fin de reproducir o difundir el mensaje a un auditorio (publico, receptor) determinado, en un espacio establecido. Un sistema de refuerzo sonoro está compuesto básicamente por tres etapas: a. Transducción Acústica-Eléctrica b. Tratamiento Electrónico (pre amplificación del nivel) c. Transducción Eléctrica-Acústica Un sistema de refuerzo sonoro es necesario implementarlo en las siguientes situaciones: a. Cuando las características acústicas son un problema debido a la deficiencia de la inteligibilidad, claridad y definición de un lugar determinado. Esta falta puede ser producida por los siguientes problemas acústicos: • Excesiva reverberación • Difusión • Existencia de modos normales • Existencia de ecos (reflexiones notorias) b. Cuando la fuente sonora no es capaz de generar la potencia acústica necesaria para cubrir un auditorio c. Cuando en el lugar existe ruido de fondo significativo d. Cuando las fuentes son muy diferentes en relación a su potencia e. Cuando por fines artísticos se desea procesar los sonidos originales

13 Dependiendo de la aplicación del sistema, cada etapa tendrá sus requerimientos particulares. Estas aplicaciones son: • Amplificación de la palabra (conferencias, discursos, obras de teatro) • Amplificación musical (presentaciones en vivo) En la amplificación de la palabra el objetivo principal es la inteligibilidad de la misma. En la amplificación musical es primordial el sentido estético relacionado con el arte. En esta configuración se hacen necesarios dos sistemas separados pero interdependientes: El de PA (Public Address) y el Monitoreo. El PA es el sistema dedicado al público a quien está destinado el sonido. Está conformado por una o varias señales individuales captadas por micrófonos. Mediante cables y conectores eléctricos, estas señales llegan a una consola de audio en donde pueden ser procesadas. Posteriormente la mezcla de ellas será la señal amplificada que alimentara el sistema de altavoces principal direccionada al auditorio. En el ámbito de la interpretación musical, cuando existe una diferencia de niveles sobre el escenario, surge la necesidad de reforzar sonoramente a los mismos intérpretes, es decir, monitorear lo que el intérprete toca, y en el caso de ser más de uno, monitorear lo que los otros intérpretes ejecutan en una proporción adecuada. En este caso, el proceso de las señales, siendo las mismas, es similar al del sistema de PA, pero esta vez direccionado a los mismos músicos, con mezclas distintas en el caso que fuese necesario.

14 2.1.2 Batería acústica La batería es un instrumento musical que pertenece a la familia de la percusión utilizada en sus inicios por el Jazz y que posteriormente se incorporó a la mayoría de los géneros existentes, el Rock, Pop, etc. (en casi todos los géneros musicales), convirtiéndose, por tanto, en un instrumento indispensable para muchas agrupaciones musicales [3]. Es un conjunto de instrumentos agrupados e interpretados por un único músico sentado que percute cada parte del set mediante baquetas y sistemas de pedales, que golpean algunos elementos de este. La batería está compuesta por un conjunto de tambores, comúnmente de madera, cubiertos por dos parches, uno de golpeo (en la parte superior) y otro resonante (en la parte inferior). Estos tambores pueden variar su diámetro, afectando al tono, y la profundidad, variando la sensibilidad sobre el parche de resonancia. Además la batería también es acompañada por los imprescindibles platos que consisten en un disco circular cóncavo de metal, y otros accesorios (tales como cencerro, panderetas, bloques de madera, entre otros). 2.1.2.1 Elementos básicos del instrumento

Fig. 2.1 Disposición de una batería estándar y sus elementos

15 Tambores: 1) Bombo: El bombo es el instrumento de mayor tamaño en el set de batería. Usualmente tiene un diámetro desde 16” hasta 26”, y una profundidad de entre 14” y 22”. El más usado es el de 22×18”. El bombo generalmente se maneja con el pie a través de un pedal con una maceta. Este instrumento posee la voz más grave y potente de todo el conjunto y, por ello, cumple una función de cimentación básica en la interpretación. 2) Tom de Piso o Goliat: Su tamaño varía entre 12” hasta 18” de diámetro. Generalmente posee patas individuales, pero algunas veces permite ser anclado a un soporte de plato. 3) Caja, Tambor, Tarola o Redoblante: Suele tener un diámetro de 14”, pero los hay desde 10” a 17”. La profundidad estándar es 5,5”, pudiendo variar desde 3,5” (piccolo) hasta 8,0”. A diferencia de los otros tambores, la caja posee una bordonera o conjunto de alambres que, colocada en contacto con el parche de resonancia, produce su vibración por simpatía y el característico sonido a zumbido de la caja. Su función es marcar los compases, lo que no impide que se use libremente logrando cambios en la marcha y/o contratiempos. 4) Tom o Toms: desde 6” hasta 15” de diámetro. Generalmente van montados sobre el bombo, pero si se usan más de dos, van soportados en estructuras adicionales. Generalmente los tambores están fabricados de madera y el tipo, calidad y grosor de ésta influyen en la calidad del sonido producido. Platillos: 5) Hi-Hat o Charles: sistema que consta de 2 platillos instalados en un soporte con pedal que permite que uno caiga sobre el otro haciéndolos sonar. Se fabrican de entre 10” y 15”, aunque se han llegado a fabricar incluso de 16". El

16 más común es el de 14”. El charles se puede tocar cerrado y abierto, usando el pedal. 6) Ride: platillo grande cuyo diámetro varía entre 17” y 24”, aunque hay marcas a modo de curiosidad que los fabricaron de 26" e incluso hasta de 32”. Los más comunes son los de 20” y 22”. Muchas veces se usan para llevar el ritmo en sustitución del hi-hat. 7) Crash: platillo mediano de 14” a 20”. Se utiliza para dar énfasis en los pasajes musicales y para algunos ritmos. Las configuraciones de tambores y platillos se hacen a gusto del baterista. Por tal motivo varían los tamaños y formas e incluso marcas, ya que cada una de ellas brinda un sonido único y característico. 2.1.3 Geometría del sonido 2.1.3.1 Teoría de rayo sonoro Si se supone que las ondas se propagan con velocidad constante y libre de obstáculos, se podría asumir que el camino más corto a recorrer por esta onda sería el de una línea recta. De esta manera se introduce el concepto de rayo sonoro, resolviendo una parte importante de las problemáticas acústicas de propagación del sonido, por su semejanza a los rayos luminosos. Es decir, cambian de dirección al pasar de un medio a otro y se reflejan geométricamente sobre los obstáculos, dependiendo de las propiedades de reflexión de éste. 2.1.3.2 Reflexión Sonora En la frontera de separación de dos medios, susceptibles de conducir sonido, se produce tanto reflexión como absorción de la energía sonora. Así sucede al cambiar de aire a sólido, o viceversa.

17 Al incidir sobre la superficie, la onda sonora, el rayo reflejado forma con la normal el mismo ángulo que ésta con el rayo incidente (reflexión especular) y dependiendo de la naturaleza lisa o rugosa de la superficie las reflexiones serán regulares o difusas.

Figura 2.2 Reflexión Especular y Difusa

El porcentaje de la energía transportada por la onda incidente, que se refleja tras el impacto, depende de la naturaleza de la superficie reflectante. Si es sólida y bastante uniforme, poco porosa, la reflexión será máxima. En algunos casos, por la naturaleza de los materiales empleados, la energía incidente se absorbe y apenas se refleja. 2.1.4 Reverberación Reverberación es el fenómeno acústico de reflexión que se produce en un recinto cuando un frente de onda o campo directo incide contra la superficie del mismo. El conjunto de dichas reflexiones constituye lo que se denomina campo reverberante.

Figura 2.3 Reflexiones en Recinto Abierto y Cerrado

18 Cuando una fuente situada en un recinto comienza a emitir un sonido continuo en el tiempo, la intensidad sonora medida en un punto determinado se va incrementado poco a poco, debido a las reflexiones que provienen de las paredes, suelo y techo. Si esta situación es interrumpida apagando bruscamente la fuente sonora, la intensidad sonora no cae abruptamente, sino que va disminuyendo gradualmente de acuerdo con el volumen y las características absorbentes del recinto. Entonces, la reverberación se asocia a la cantidad de energía sonora que se absorbe en un recinto y que es proporcional a la intensidad sonora. En un recinto pequeño la reverberación puede resultar inapreciable, pero cuanto mayor es el recinto, mejor percibe el oído este retardo o ligera prolongación del sonido. Para determinar cómo es la reverberación en un determinado recinto se utiliza una serie de parámetros físicos, uno de ellos es conocido como tiempo de reverberación. 2.1.4.1 Tiempo de reverberación (T60) Es un parámetro utilizado para determinar y cuantificar la reverberación de un determinado recinto. Se define como el tiempo trascurrido desde que cesa la emisión de la fuente sonora hasta que el nivel de presión sonora decrece 60 dB respecto al nivel de referencia en estado estacionario. Estos niveles de T60 van a ser totalmente dependientes de la frecuencia.

Figura 2.4 Tiempo de reverberación (Amplitud vs Tiempo)

El tiempo de reverberación puede ser calculado, principalmente, en función del volumen de la sala y del coeficiente de absorción de las superficies de ésta. Distintas fórmulas se han desarrollado para predecir dicho Tiempo de Reverberación: Fórmula de Sabine La formula de Sabine de Tiempo de Reverberación ( T60 ) de un recinto, se utiliza para recintos con bajos coeficientes de absorción y se puede dar a partir de la expresión:

T60 = 0,161

V A

[s]

Siendo, 0.161: Constante para una temperatura de 20ºC

Volumen en m3

(1)

Absorción total en m2 sabine , obtenida a partir de A = α S ,

Donde,

Área total de las superficies interiores en m 2

α:

Coeficiente de absorción sonora; ( α ≤ 0, 2 )

Fórmula de Eyring La fórmula de Eyring para el tiempo de reverberación, aplicable cuando los coeficientes de absorción son valores numéricos parecidos para todas las superficies límites, es:

T60 = 0,161

V − S ln(1 − α m ) + 4mV

[s]

(2)

Siendo,

Coeficiente de atenuación de energía sonora en el aire, de valor:

f2 m = 8,94 ⋅10 = 1,89 ⋅10−11 f 2 (m−1 ) 3 ρo ⋅ c −4

(3)

Donde,

Frecuencia,

ρo :

Densidad del aire

Velocidad del sonido en condiciones normales de presión y temperatura. Las pérdidas de energía sonora en un recinto, debidas al aire, solo tienen

influencia a altas frecuencias (2.000 – 4.000 Hz) y en recintos de gran volumen, superiores a 5.000 m3. Luego, para recintos pequeños y frecuencias inferiores a 4.000 Hz, se puede despreciar el término 4mV y por tanto:

T60 = 0,161

V − S ln(a − α m )

(4)

[s]

Fórmula de Millington-Sette Cuando la variedad de materiales en el recinto es grande, y la diferencia entre los valores de los coeficientes de absorción también, la mayor aproximación al tiempo de reverberación se obtiene empleando la formula de Millington-Sette:

T60 = 0,161

V i =n

−∑ Si ln(1 − α i )

[s]

I =1

(5)

Donde,

Si :

Área del iésimo material

αi :

Coeficiente de absorción del iésimo material. El tiempo de reverberación depende además de la forma del recinto, de las

posiciones de la fuente sonora y de los materiales absorbentes, no siendo constantes para todas las frecuencias, pues la absorción sonora tanto en el aire como en las superficies interiores, depende de la frecuencia. 2.1.5 Difracción sonora Se llama así a la distorsión de un campo sonoro, al ser interceptadas sus ondas por un obstáculo. Si se trata de una pared o pantalla, con una ranura u orificio, su comportamiento tras él dependerá de la relación entre su tamaño y la longitud de la onda incidente, produciéndose una fuerte dispersión si el diámetro del orificio es mucho menor que la longitud de onda, actuando el orificio como nuevo foco emisor de ondas sonoras. En cambio, si el diámetro del orificio es del mismo orden o mayor que la longitud de onda, se produce poca dispersión.

22 Este fenómeno también se presenta en el caso de barreras que impiden la libre propagación del sonido, como es el caso del presente estudio. En estas situaciones el frente de onda tiende a rodear la barrera para frecuencias bajas. Se explicará más acerca de este punto en el siguiente capítulo.

Figura 2.5 Difracción sonora en una barrera acústica

2.1.6 Teoría de barreras acústicas 2.1.6.1 Barrera acústica Se entiende por barrera o pantalla acústica cualquier objeto especialmente diseñado para proteger a un receptor de una fuente de ruido, en una o varias posiciones [4]. Las barreras son usadas para la atenuación del ruido de tráfico causado por el flujo de vehículos, ruido de máquinas de construcción o ruido de generadores. También pueden usarse en ambientes íntimos para separar sectores ruidosos y para la aislación de instrumentos en un escenario musical. Básicamente, la función de una barrera acústica, es bloquear la línea recta de visión (audición) entre una fuente y un receptor. Son puestas entre la fuente de ruido

y el receptor con la intención de reducir el sonido directo que llega al

receptor.

23 2.1.7 Atenuación de una barrera acústica La atenuación acústica obtenida por una barrera dependerá de lo siguiente: • La difracción del sonido alrededor de los bordes de la barrera • La reflexión de la onda incidente en la superficie de la barrera • La transmisión sonora a través de los componentes de la barrera • La absorción acústica del material de la barrera La barrera acústica, como elemento de atenuación, funciona dándole a la propagación de la onda dos posibles recorridos: el primero atravesando la barrera, dejando como variables más importantes la transmisión por la barrera y la absorción de ella. El segundo camino de propagación es rodeando la barrera. Cabe destacar que la diferencia de intensidades entre ambas propagaciones, permite, según un mínimo valor de densidad superficial de la barrera, despreciar la energía transmitida a través de ella. Considerando, entonces, que el total de la energía sonora que llega al receptor se debe sólo a la difracción de la onda alrededor de la barrera. No obstante, para el caso puntual de barreras de acrílico, la densidad superficial no es un valor tan significativo (mayor a 10 Kg/m2 según ISO 9613-2) como para asumir que el total de la energía sonora que llega al receptor es solo por difracción de la onda incidente. Por esta razón se describen a continuación los temas relacionados a la pérdida por transmisión a través del material de la barrera. 2.1.7.1 Pérdida por transmisión (TL) La medida principal para conocer el aislamiento acústico a ruido aéreo que posee un material ó una partición de cualquier tipo es la pérdida por transmisión sonora ó TL (Transmission Loss).

24 Este indicador corresponde a un valor calculado, el cual establece el aislamiento acústico propio del material sin considerar la transmisión estructural del recinto, la transmisión por los flancos, la reverberación en el punto de recepción y, en el caso de barreras acústicas, la difracción de las ondas. Para obtener un valor más cercano a la realidad, se han establecido varios índices que contemplan los puntos antes mencionados. No obstante, están diseñados para su aplicación en situaciones de aislamiento entre recintos, por lo que no se profundizará en el tema, debido a que escapa de los objetivos del presente estudio. El TL cuantifica en decibeles la eficacia de un material en cuanto a la reducción sonora que éste presenta. Cuanto mayor sea el TL, mayor será el efecto de aislamiento del material. Matemáticamente se define como:

⎛ 1 ⎞ TL = 10 log ⎜ ⎟ ⎝ τ ⎠

[dB ]

(6)

Donde τ es el coeficiente de de transmisión sonora, definido como:

τ=

Energía Transmitida Energía Incidente

(7)

2.1.7.2 Aislamiento de un panel simple Se entiende por panel aislante simple o de una sola capa a un panel en el que los puntos de la masa que están sobre la misma normal, no modifican su distancia mutua cuando el panel realiza vibraciones. El panel de una sola capa no tiene porqué ser homogéneo, puede estar formado por varias capas y pueden contener también espacios vacíos o huecos. El aislamiento de un panel simple puede estimarse a través de sus propiedades mecánicas, pudiendo calcularse a partir de la Ley de la Masa.

TL = 20log( f M ) − 42

[dB]

(8)

Donde,

Frecuencia

Masa Se deduce de la expresión anterior que el aislamiento aumenta 6 dB al

duplicar la masa y mantener la frecuencia fija. De forma análoga, para un valor determinado de la masa el aislamiento aumenta 6 dB cada vez que se duplica la frecuencia.

Figura 2.6 Aislamiento según Ley de Masa

En la ecuación (8) se ha considerado que las ondas sonoras inciden perpendicularmente sobre la pared, en el caso de incidencia aleatoria la única variación que experimenta la ecuación es la relativa a la constante que en este caso será de 47. El cálculo para todos los ángulos de incidencia produce un aislamiento menor en aproximadamente 5 dB. La diferencia entre el valor calculado y el medido prácticamente se debe a la rigidez del material. 2.1.7.3 Efecto de coincidencia Existe también, un fenómeno que ocurre en una zona determinada, alrededor de una frecuencia denominada frecuencia de coincidencia del panel aislante. La energía incidente se transmite a través de los parámetros en forma de ondas de

26 flexión, que al acoplarse con las ondas de presión del campo sonoro dan origen a una importante disminución del aislamiento. Es decir, cuando la longitud de la onda sonora incidente λ es igual a la longitud de la onda de pliegue del panel λp se produce este efecto. El efecto de coincidencia se presenta cuando la velocidad de la onda sonora incidente es igual a la velocidad de las ondas de flexión producidas en el panel. La frecuencia crítica asociada a este efecto se puede calcular por medio de la siguiente ecuación:

c2 fc = 2π

ρs B

[ Hz ]

(9)

Donde,

Velocidad del sonido

Módulo de rigidez del material

ρs :

Densidad superficial del material El módulo de rigidez está directamente asociado al espesor del panel

aislante. Mientras aumente el espesor del material, más rígido se vuelve el sistema de aislamiento. Esto se traduce en que aumentan los valores de aislamiento y disminuye la frecuencia crítica de coincidencia.

Figura 2.7 Efecto de coincidencia

27 2.1.7.4 Aislamiento en función de la frecuencia Según lo mencionado anteriormente se observa que el aislamiento de un material depende totalmente de la frecuencia de la onda sonora incidente y se determina una tendencia en las propiedades de aislamiento de cualquier material. La Figura 2.8 muestra una curva típica de pérdida por transmisión de un material en función de la frecuencia.

Figura 2.8 Aislamiento en función de la frecuencia

Por lo tanto, para obtener las pérdidas por transmisión de una barrera o una construcción contra el ruido aéreo, se tendrían que analizar las frecuencias en octavas o bien en tercios de octava para determinar de una forma más precisa el tipo de aislamiento que se produce según el tipo de onda incidente. 2.1.7.5 Pérdida por inserción Si se supone que no hay pérdida por transmisión, al momento de insertar una barrera entre la fuente y el receptor, se produce una sombra detrás de la barrera (lado que corresponde al receptor) que dependerá de la longitud de la onda.

28 La definición de pérdida por inserción de una barrera viene dada por la expresión:

( Pdir ) 2 IL = 10 log ( Pdif ) 2

[dB ]

(10)

Donde,

€

Pdir :

Presión sonora en el receptor antes de la instalación de la barrera.

Pdif :

Presión sonora en el receptor después de la instalación de la barrera.

De esta forma,

€

IL = NPSdirecto − NPSdifractado

[dB]

(11)

Donde,

NPSdirecto :

Nivel de presión sonora en el receptor antes de la instalación de la barrera.

€

NPSdifractado :

Nivel de presión sonora en el receptor después de la instalación de la barrera.

2.1.7.6 Cálculo de atenuación de una barrera Existen varios métodos para calcular la atenuación de barreras. Dos de los más simples en condiciones de campo libre son: las tablas de Redfearn (1940) y el método de Maekawa (1965) [5]. 2.1.7.6.1 Tabla de Redfearn La tabla de Redfearn se basa en que la atenuación viene dada en función de la distancia desde el borde de la barrera a la recta que une la fuente con el receptor h, tomando como parámetro el ángulo difractado ϕ que se forma entre el

29 rayo que va desde la fuente al borde superior de la barrera y el rayo que va desde el borde superior al receptor. Esta tabla propone que la eficiencia de la barrera es diferente en cada punto de emisión y de observación, y varía con respecto a la frecuencia. Este método es válido solo si la fuente y el receptor se encuentran en un plano vertical perpendicular a la barrera, y si la fuente y el receptor distan en más de una longitud de onda de la barrera.

Figura 2.9 Tabla de Redfearn

2.1.7.6.2 Método de Maekawa En 1965 Maekawa propuso un método de cálculo de reducción sonora debido a una barrera acústica a través de una teoría aproximada de la difracción óptica bajo condiciones simples. Su estudio se basó en datos experimentales de difracción sonora con una barrera plana semi-infinita en campo libre. Utilizó un pulso tonal de una duración suficientemente corta para distinguir la señal reflejada

30 y retardada, por lo tanto no hubo influencia de otras superficies. En la zona de sombra, midió los niveles de presión sonora en varios puntos y sus resultados se muestran en una sola curva de atenuación sonora versus el parámetro adimensional Número de Fresnel N. El Número de Fresnel está definido como:

2δ λ

(12)

Donde,

Diferencia de camino que existe entre Fuente y Receptor con y sin la interposición de la barrera.

λ:

Longitud de onda de la frecuencia central de la banda estudiada. Este es el método más simple y de confiables resultados para el cálculo de

difracción sonora con la mejor aproximación.

Figura 2.10 Tabla de Maekawa

31 Dependiendo si N>0 ó N<0, el punto receptor R cae en la zona de brillo o la zona de sombra, respectivamente. Este método tiene gran aceptación y se obtienen buenos resultados al utilizarse en aquellos casos en que el receptor no se ve afectado por las reflexiones del sonido difractado por el borde de la barrera, que ocurren en el suelo. Para esto, Maekawa propuso otro método en el cuál las reflexiones sonoras provenientes del suelo fueron también consideradas.

Figura 2.11 Sección de la barrera interpuesta entre la fuente S y el punto receptor R

El nivel de presión sonora L0 en el punto 0, del borde superior de la barrera, es el nivel de referencia para cualquier punto de la zona de sombra. La atenuación, debido a la difracción del rayo en el borde superior de la barrera, € denotada por L1 se puede obtener de las tablas de Maekawa. Para esto se debe calcular el número de Fresnel de la siguiente forma:

€

N1 = δ1 ⋅

(13)

32 Donde,

δ1 = (SO + OR − d1 )

(14)

El efecto de reflexión en el suelo se calcula aplicando el mismo método para un punto R’, que es la imagen del punto receptor R, asumiendo una reflexión especular perfecta. La atenuación sonora L2 en R’ se obtiene de la tabla de Maekawa con la variable:

N 2 = δ 21 ⋅

(15)

Donde,

δ 21 = (SO + OR ' − d2 )

(16)

Los valores negativos de las atenuaciones L1 y L2 se suman para obtener una atenuación L3 . El nivel de presión sonora L en el punto receptor R, después de la instalación de la barrera se obtiene de las fórmulas: € € a) Para€el caso en que S es una fuente puntual:

L = ( L0 − 20 log10

d1 ) − L3 SO

[dB ]

(17)

33 b) Para el caso en que S sea una fuente lineal, como por ejemplo una carretera:

L = ( L0 − 10 log10

d1 ) − L3 SO

[dB ]

(18)

c) El efecto de protección de la barrera se debe obtener mediante la expresión:

( Lp − L)

[dB]

(19)

Donde,

L p : Valor medido de nivel de presión sonora en el punto receptor R antes de que la barrera sea instalada.

€

En el comienzo, cuando se determina la posición del punto 0, se requiere que la distribución sonora vertical a lo largo de la línea WO sea medida lo más alto posible. Así se evita la condición limitante de la aplicación de este cálculo, la cual es que el nivel de presión sonora decae gradualmente en la línea vertical sobre el borde superior de la barrera. 2.1.7.7 Atenuación de barreras según norma de cálculo ISO 9613-2 [6] Esta norma propone el método general para calcular la atenuación de las ondas sonoras durante su propagación al aire libre prediciendo los niveles de presión sonora en un punto determinado, producido por una o más fuentes, obteniéndose como datos finales los niveles de presión sonora en dBA. Para realizar el cálculo se requieren las siguientes condiciones: • La densidad superficial de la barrera debe ser mayor a 10 Kg

€

34 • La superficie de la barrera debe ser absolutamente cerrada, es decir, sin fugas ni aberturas. • La dimensión horizontal de la barrera debe ser al menos dos veces el largo de la longitud de onda de la frecuencia de interés.

Figura 2.12 Obstáculo interpuesto entre una fuente y un receptor

La atenuación de la barrera se calcula como:

⎡ ⎛ ⎛ C ⎞ ⎞ ⎤ Dz = 10log ⎢3 + ⎜ ⎜ 2 ⎟ C3 Z K met ⎟ ⎥ ⎠ ⎦ ⎣ ⎝ ⎝ λ ⎠

[dB]

(20)

Donde,

Z = ⎡( d ss + d sr ) + a 2 ⎤ − d ⎣ ⎦

[ m]

(21)

Los valores d ss , d sr y d se obtienen según la Figura 2.13 a es la componente de distancia paralela al borde superior de la barrera, si se

observa de una pista de planta. Si la recta que une la fuente con el receptor es perpendicular a la barrera, a es igual a cero.

C3 es igual a 1 para una única difracción y adquiere el valor de la ecuación (22), si se presentan más de una difracción.

⎡1 + ( 5λ e )2 ⎤ ⎦ C3 = ⎣ 2 ⎡1 3 + ( 5λ e ) ⎤ ⎣ ⎦

(22)

C2 es igual a 20, puesto que incluye los efectos del suelo. Si en casos especiales donde las reflexiones del suelo sean consideradas como una fuente imaginaria, C2 = 40 .

K met es el factor de corrección meteorológica, dado por la ecuación:

K met = e

(

−(1 2000 )

d ss d r d s ( 2 Z )

)

(23)

Figura 2.13 Distancia entre una fuente y un receptor

2.1.7.8 Influencia del viento en barreras acústicas En la propagación sonora al aire libre el viento se transforma en un parámetro importante para la evaluación de la efectividad de los elementos

36 mitigadores. Es así como el viento puede causar una curvatura en la zona de sombra, que es la zona protegida acústicamente por el obstáculo. Este efecto es llamado refracción. Detrás de la barrera no hay presencia de viento mientras que sobre ésta existe la mayor cantidad de viento, produciéndose una reducción adicional de la zona de sombra tras la barrera acústica. Experimentos en túneles de viento han mostrado que los niveles de presión sonora tras la barrera pueden diferir en 10 dB en una situación con viento o sin viento. Esto se traduce en que existen puntos de recepción que en la situación sin viento pertenecen a la zona de sombra, mientras que en la situación con viento pertenecen a la zona de brillo.

Figura 2.14 Influencia del viento en barreras acústicas

2.1.8 Barreras acústicas transparentes 2.1.8.1 Descripción y aplicaciones más comunes Las barreras transparentes, que por excelencia son de carácter liso, están construidas de vidrio laminado, templado o de algún producto plástico como el acrílico o el policarbonato. No suelen ser muy comunes estos tipos de barreras, debido a que su elección se debe más a razones estéticas que a su poder de atenuación acústica.

37 En la atenuación del ruido de tráfico en carreteras, el uso de barreras transparentes se debe a razones relacionadas a la obstaculización en la visión de conductores y/o residentes. Para el caso de la aislación de baterías en un escenario, la única fórmula posible para resolver este problema es la instalación de una barrera transparente. 2.1.8.2 Materiales transparentes para barreras Vidrio Templado El vidrio templado está tratado con un proceso en el cual el calor aumenta su resistencia haciéndolo un material preparado contra impactos. Cuando este material es impactado el vidrio se quiebra granularmente en pequeñas piezas que no se desprenden de la capa elástica, lo que permite la mantención modular de la barrera. Este tipo de material transparente es utilizado en barreras destinadas a la atenuación en carreteras y es la forma ideal de prevenir el impacto visual. Su uso está dirigido a: • Prevenir la obstaculización de la vista de los conductores. • Prevenir la obstaculización de la vista de los residentes. Debido a que este tipo de barreras tiene un costo bastante elevado la instalación de estas suele ser una difícil decisión. Acrílico Dentro de los plásticos que son utilizados para trabajos de ingeniería se encuentra el Polimetilmetacrilato, también conocido como PMMA o simplemente acrílico.

38 El acrílico es el resultado de la polimerización del metacrilato de metilo y la presentación más frecuente que se encuentra en la industria del plástico es en gránulos o en láminas. Los gránulos son para el proceso de inyección o extrusión y las láminas para termoformado o para mecanizado. Compite en cuanto a aplicaciones con otros plásticos como el policarbonato o el poliestireno, sin embargo el acrílico se destaca frente a otros plásticos transparentes por su resistencia a la intemperie, resistencia al impacto (20 veces más que el vidrio), transparencia alrededor de 93% y por ser un excelente aislante térmico y acústico. Por estas cualidades es utilizado en la industria del automóvil, iluminación, cosméticos, espectáculos, construcción y óptica, entre muchas otras. En el mundo de la medicina se utiliza la resina de polimetilmetacrilato para la fabricación de prótesis óseas y dentales y como aditivo en polvo en la formulación de muchas de las pastillas que se pueden tomar por vía oral. En gránulos el acrílico es un material higroscópico, razón por la cual es necesario secarlo antes de procesarlo. También se encuentra en muchos diseños, colores y acabados de las planchas que abren un mundo de posibilidades para su uso en arquitectura y decoración. En el caso de las barreras para aislación de baterías, el acrílico es la mejor elección debido principalmente a su alto nivel de transparencia y aislamiento acústico. Frecuencia

100Hz

1000Hz

10K

Reducción en dB

-7 dB

-13dB

-28dB

Figura 2.15 Reducción del Acrílico de ¼’’ en dB (http://www.clearsonic.com)

39 2.1.8.3 Barreras de acrílico para aislación en escenarios Los productos aislantes más comunes utilizados en refuerzo sonoro son las barreras acústicas transparentes de acrílico, destinadas al control del ruido originado por la batería. Estos “escudos” están formados comúnmente por paneles de acrílico modulares de 5.5 pies de altura (168 cm), ¼ de pulgada de espesor (6.35 mm) y de ancho pueden ser de 2, 3 ó 4 pies (61, 91 y 122 cm respectivamente). Existen en varias configuraciones, aumentando o reduciendo el número de paneles. Por ejemplo, el modelo A5-7de Clear Sonic, identifica a la configuración de 7 paneles de 5.5 pies de altura y 2 pies de ancho, proporcionando una longitud horizontal total de 14 pies (4.26 metros), distancia apropiada para cubrir más de la mitad del perímetro de una batería.

Figura 2.16 Modelo A5-7 de Clearsonic

Unas de las consideraciones más importantes que se deben tener para estos escudos son, primeramente un buen aislamiento acústico, luego su facilidad de armar y desarmar, ocupando poco volumen al guardar, transportabilidad y resistencia. Estos requisitos los resuelve en gran parte el acrílico de ¼’’ de espesor.

40 Se podría conseguir mejor aislamiento con paneles más gruesos o más densos, pero se requiere que estos elementos sean fácilmente transportables y si se considera una configuración de 5 paneles, son alrededor de 40 kilos, por lo que se llega a un equilibrio entre la relación aislamiento/transportabilidad. Quizás una de las grandes desventajas es que se rayan fácilmente, por lo cual se debe tener bastante cuidado con ellas, transportarlas en fundas adecuadas y limpiarlas con líquidos especiales para el acrílico. La característica principal de los Drum Shield es reflejar el sonido incidente de la batería hacia atrás, por lo que resulta conveniente colocar paneles absorbentes en la parte posterior de la batería. En algunos casos más radicales, se encierra al baterista completamente, con paneles de acrílico y paneles absorbentes.

Figura 2.17 Sistema de aislamiento de acrílico con paneles absorbentes

41 2.2 DISEÑO METODOLÓGICO 2.2.1 Tipo de investigación Este trabajo se clasifica dentro de la categoría de investigación experimental en terreno y además descriptiva, pues los resultados obtenidos provienen de mediciones realizadas en condiciones reales, debido a que el material teórico que existe para este tipo de barreras acústicas es casi nulo y el desarrollo de una proyección teórica acerca de la pérdida por inserción sería bastante complejo si se quiere involucrar las excesivas variables que intervienen. 2.2.2 Estrategia para medir pérdida por inserción. Se decidió hacer un registro con y sin barrera generando un ruido rosa y una pieza tocada por un baterista en condiciones reales de una situación de refuerzo sonoro al aire libre y en recinto cerrado, para posteriormente realizar un análisis comparativo de espectro de frecuencia. Se escogieron distintos puntos de captura, a diferentes alturas, en posiciones de micrófonos relativamente usuales para una banda rock-pop tradicional. 2.2.3 Estrategia para caracterizar el campo sonoro en la batería Para este objetivo se decidió realizar en cámara anecóica un registro de audio multipista, de un sonido impulsivo ubicado en la posición de la batería, con la finalidad de analizar las diferencias existentes entre las tomas con y sin barrera en la posición de la cabeza del baterista y en posiciones habituales de microfonía para Bombo, Caja, Tom y Platillos.

42 2.3 DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA 2.3.1 Características de la barrera acústica construida Se diseñó y fabricó una barrera con características similares al modelo A5-5 de la marca Clear Sonic, muy utilizada en conciertos de gran envergadura. Esto para que la investigación fuese los más cercana posible a la realidad. Las características del prototipo fabricado son las siguientes: • 5 placas acrílicas de 120 cm de alto por 60 cm de ancho. • 6 mm de espesor. • 3 extensiones de altura de 40 cm de alto por 60 cm de ancho. • 4 junturas de acrílico de 120 cm de alto por 15 cm de ancho con una angulación de 150º. Las placas están unidas entre ellas con las junturas acrílicas acopladas con 4 pernos milimétricos por lado (a lo alto) permitiendo que cada unión esté totalmente sellada, evitando así las filtraciones de sonido.

Figura 2.18 Pernos milimétricos para unir placas

43 Las extensiones de altura van ensambladas mediante huinchas con canaletas de sujeci贸n por cada lado en forma de H.

Figura 2.19 Huincha con canaletas en forma de H

Figura 2.20 Prototipo Fabricado

44 Para realizar las mediciones se escogieron 4 configuraciones de barrera detalladas a continuaci贸n:

Figura 2.21 Barrera sin extensiones de altura compuesta por 3 placas de 60 x 120 cm y 6 mm de espesor.

Figura 2.23 Barrera sin extensiones de altura compuesta por 5 placas de 60 x 120 cm y 6 mm de espesor.

Figura 2.22 Barrera compuesta por 3 placas de 60 x 120 cm y 6 mm de espesor con 3 extensiones de altura de 60 x 40 cm y 6 mm de espesor

Figura 2.24 Barrera compuesta por 5 placas de 60 x 120 cm y 6 mm de espesor con 3 extensiones de altura de 60 x 40 cm y 6 mm de espesor

45 2.3.2 Diseño del escenario: instrumentos y puntos de medición La figura 2.25 muestra la configuración diseñada para el escenario de experimentación.

Figura 2.25 Planta de Escenario. a) Dimensiones reales. b) Puntos de Medición. c) Posición vectorial.

Las posiciones E y D corresponden a una ubicación típica de micrófonos para amplificadores de guitarra o bajo. Para estas posiciones se determinó una altura de 40 cm. Los puntos C y B fueron escogidos para medir en lugares ocupados comúnmente por un guitarrista o bajista cantante. El sector dispuesto en la mayoría de los casos para un vocalista principal es en el centro del escenario frente a la batería. Por esta razón se escogieron tres puntos centrales: A1, A2 y A3. En los puntos A, B y C se determinaron 3 alturas diferentes; a 40, 100 y 160 cm.

46 2.3.3 Fuentes utilizadas para la medición Batería Se escogió una batería con medidas y materiales de construcción que fuesen representativos a las baterías utilizadas para la música Rock/Pop en Chile.

Figura 2.26 Bateria DW Pacific CX

Modelo:

Pacific CX

Medidas:

Bombo 22”, Caja 14”, Tom 10”, Goliat 14”, Hihat 14”, Ride 20”, Crash 16”.

Madera:

Arce

Parches:

Porosos

Acústica de la batería Para obtener los parámetros acústicos de una batería, esto es, Espectro de Frecuencia, Directividad y Nivel de Presión Sonora (NPS), se realizó en cámara anecoica una medición de cada instrumento (Bombo, Caja, Tom) y de la batería en su totalidad. El sonómetro utilizado fue el Svantek 943, colocado a 1m de distancia, a 1,20m de altura y a 0º del instrumento (de frente).

47 La forma de tocar los instrumentos de la batería fue de simples golpes con baqueta tipo 5A en intervalos de tiempo de 2 segundos, tiempo suficiente para el decaimiento de la señal. Para medir la batería completa, se utilizó un patrón rítmico definido en la Figura 3.27 el cual sería utilizado para las mediciones posteriores.

Figura 2.27 Partitura de batería interpretada para las mediciones

Figura 2.28 Simbología para escritura de batería

La radiación fue medida con dos sonómetros (Svantek 943 y Svantek 948) uno para ir calibrando (corrigiendo) según las variaciones de la interpretación del patrón rítmico mencionado y el otro para ubicarlo en los ángulos de interés, que van desde -90º a 90º con 30º de separación.

48 Luego se analizaron los archivos generados por el sonómetro obteniendo los siguientes resultados:

Espectro Batería Total 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Figura 2.29 Grafico espectral. NPS (dBA) v/s Frecuencia (Hz)

NPS: 100,9 dBA (1m) Radiación: Omnidireccional Se puede apreciar que la batería tiene una relación espectral bastante plana. Esto corrobora la utilización de un ruido rosa para la posterior medición de la barrera. Arreglo de altavoces Se decidió configurar un arreglo de altavoces para la emisión de un ruido rosa a un nivel similar al que produce una batería (101dBA @1m). El arreglo corresponde a un sub bajo sobre el cual van dispuestas 3 cajas a 45º de ángulo entre ellas. • Sub Bajo: 1 JBL SRX718S-LP • Cajas Activas: 3 Electro Voice SXA-250

Figura 2.30 Arreglo de Altavoces

2.3.4 Caracterizaci贸n del recinto cerrado a utilizar en las mediciones El recinto cerrado que se utiliz贸 para las mediciones fue el Auditorio de la Universidad Tecnol贸gica de Chile INACAP, Sede P茅rez Rosales. Las dimensiones se detallan en la Figura 3.31

Figura 2.31 Dimensiones del auditorio de la universidad

50 Características: •

Tiempo de reverberación: 0,8 – 1,2 s

•

Escenario: o Piso de madera o Paredes móviles laterales de madera tipo difusor o Cielo de cemento con vigas metálicas dispuestas para colocación de iluminación y otros accesorios o Superficie de 46 m2 o Altura de 2,8 m

•

Auditorio sector público: o Piso de cerámica o Paredes de cemento cubiertas con un 20% de material absorbente y un 40% de madera tipo difusor o Cielo falso con un 30% de superficie absorbente y un 30% de superficie resonadora para absorción de frecuencias bajas como se muestra en la Figura 3.32. o Superficie de 25,3 m2 o Altura de 3,2 m o Capacidad para 150 personas

Figura 2.32 Cielo Falso Auditorio Sector Publico

Figura 2.33 Ilustración del auditorio

2.3.5 Microfonía y sistema de registro utilizado para la medición Se utilizaron 8 micrófonos de medición ECM8000 con preamplificadores Presonus clase A y una plataforma de grabación digital multipista con convertidores AD M-Audio. El software utilizado para el registro fue Pro Tools MPowered 8 corriendo en Mac OSX 10.6.6 con un Mac Book Pro Intel Core 2 Duo 2,53 GHz y 4 GB en RAM.

52 2.4 MÉTODO DE MEDICIÓN DE PÉRDIDA POR INSERCIÓN 2.4.1 Medición de pérdida por inserción con ruido rosa Fue emitido un ruido de tipo rosado (espectro plano) desde un computador como fuente digital y el arreglo fue alineado monitoreando con sonómetro, logrando así que cada altavoz irradiara igual energía en los puntos de direccionamiento, arrojando valores de 97dBA en Campo Libre y 110 dBA en recinto cerrado para el arreglo completo. El sistema de altavoces fue dividido en frecuencias bajas y medias-altas por un crossover con frecuencia de cruce en 140 Hz y se utilizó un analizador espectral para lograr un balance de frecuencias relativamente plano del arreglo a 1 metro de distancia. Se midió en los 15 puntos detallados anteriormente considerando las variaciones de altura, obteniendo un total de 24 mediciones por cada configuración de barrera. Las tomas se realizaron con ruidos de 20 segundos de duración registrándose por separado para su posterior análisis. 2.4.2 Medición de pérdida por inserción con batería Se escribió un patrón para batería (ver figura 6.10), estilo rock-pop, el cual contiene notas para todos los instrumentos de ésta. Fue interpretado por un mismo baterista en todas las mediciones monitoreando con sonómetro el nivel generado por el músico, a un metro de distancia. Los niveles fueron de alrededor de 100 dB al aire libre y 109 dB en recinto cerrado. Los puntos de medición, la cantidad de muestras obtenidas y el sistema de registro permanecieron de igual forma que en las mediciones con ruido rosa. En total se obtuvieron 420 muestras para recinto cerrado y campo libre.

53 2.5 MÉTODO DE MEDICIÓN DE CAMPO SONORO EN LA BATERÍA Se realizaron 2 disparos, con barrera y sin barrera, en la posición de la batería, los cuales fueron registrados en 5 puntos correspondientes a posiciones de bombo, caja, tom, platillo (over head) y en la posición de la cabeza del baterista. Se registró con el mismo sistema multipista y microfonía detallados anteriormente.

54 2.6 APROXIMACIÓN TEÓRICA DEL COMPORTAMIENTO DE LA BARRERA Se realizó un cálculo para tener una referencia teórica del comportamiento de la barrera en campo libre considerando el método de Maekawa con y sin el efecto suelo. Además se realizó una aproximación teórica de manera simple para identificar las frecuencias que podrían ser afectadas por efectos de interferencia causados por la difracción. También se presenta en este capítulo el cálculo de la frecuencia crítica del acrílico para determinar la zona de coincidencia que posee este material y que podría afectar la efectividad de la barrera. 2.6.1 Pérdida por Inserción según Maekawa sin considerar Efecto Suelo Si se toma la siguiente figura y se le dan los valores reales utilizados en el montaje de la barrera en el escenario diseñado, tenemos que:

Figura 2.34 Barrera interpuesta entre la fuente S y el punto receptor R

ℎ1 = 1,2! ℎ2 = 1.6 ! !0 = 0.58 ! !" = 4,47! ! = 4,85 !

55 La diferencia de camino entre la fuente y el receptor con y sin la interposición de la barrera ! se calcula de la siguiente forma: ! = !" + !" − !

(24)

Lo que nos entrega un valor de: ! = 0,2 El número de Fresnel se calcula con la fórmula (12) Se escogieron 3 frecuencias para analizar y comparar con los resultados empíricos, Para 300 Hz; N = 0,35 Para 500 Hz; N = 0,58 Para 1000 Hz; N = 1,16 Y sabemos que: !"#"$ ≥ 0 !" = 10 log!" 3 + 20! !"#"$ ≥ 1 !" = 13 + 10 log!" ! Por lo tanto los IL para cada frecuencia son: !"!"" = 10 !" !"!"" = 16,67!" !"!""" = 13.6 !"

56 2.6.2 Pérdida por inserción según Maekawa considerando el efecto suelo La siguiente figura indica la presencia de una fuente imagen con la que se calculará la influencia de las reflexiones en el suelo:

Figura 2.35 Fuente imagen por efecto suelo

Tenemos que las diferencias de camino son las siguientes:

δ 21 = (SO + OR ' − d2 )

( 25 )

!! = (!" + !" − !! )

( 26 )

Los números de Fresnel:

N1 = δ1 ⋅ Para 300 Hz: !! = 0,35 !! = 0,8

2 λ

N 2 = δ 21 ⋅

57 Con esto se calcularon !! , !! y !! !! = 10 log!" 3 + 20!! !! = 10 log!" 3 + 20!! Entonces, !! = 10 !" !! = 12,8 !" !! = !! + !! = 22,8 !" En el punto O (punto de difracción): !! = 105,73 !" L p : Nivel de presión sonora en el punto receptor R antes de que la barrera

sea instalada. €

Por ley de divergencia (100 dB @ 1m) se tiene que: !! = 87 !" El nivel de presión sonora L en el punto receptor R, después de la instalación de la barrera se calcula con la ecuación (17) dando como resultado: ! = 74 !" La pérdida por inserción !" en el punto receptor R en 300 Hz es: !" = !! − ! = 13 !"

58 2.6.3 Aproximación simple a posibles interferencias

Figura 2.36 Distintos Caminos de Rayos Sonoros

!"#$ 1 = !" + !" !"#$ 2 = !" + !" + !" Por teorema de Pitágoras, !"!" 1 = 0,58 + 5 = 5,58 ! !"#$ 2 = 6,72 ! !" = 0,82 !" !" = 0,6 !" !" = 5,3 !" !"#$%& !"#$ 1 = !! !"#$%& !"#$ 2 = !! Considerando una ecuación básica entre tiempo, velocidad y distancia, se encuentran los tiempos de llegada de los rayos sonoros: !

! = ! → ! =

! !

( 27 )

Y la velocidad del sonido en condiciones normales: ! = 344 !/! Por lo tanto las diferencias de tiempo en que llegan los rayos al receptor son:

59 !! = 0,016 !"# !! = 0,020 !"# Para ilustrar este desfase y visualizar sus posibles influencias en el comportamiento de la barrera, se realizó en un software de edición de audio una suma de 2 ruidos rosas con un desfase de 4mseg. La figura 3.37 muestra el resultado de este experimento, evidenciando una curva con efecto peine, sintonizada en 125 Hz.

Figura 2.37 Efecto Peine Teórico en el Punto A1

60 3

PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 3.1 ANÁLISIS ESPECTRAL DE PÉRDIDA POR INSERCIÓN La configuración del software Spectra Plus para estos análisis es la

siguiente: Ventana tipo Hanning, FFT de 16384 muestras sin filtro. Estos parámetros fueron seleccionados para lograr una buena resolución en el rango de frecuencias de interés

Figura 3.1 Curva espectro frecuencia. Ruido rosa. Posición A1 en campo libre

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 8,31 dB. • Se puede observar en la mayor parte del espectro que la barrera provoca un efecto de atenuación del NPS emitido por la fuente. • Hay pérdida por inserción desde los 70 Hz y se incrementa llegando a casi 18 dB entre 130 y 200 Hz. Entre los 250 y 600 Hz la pérdida disminuye a unos 8 dB y entre los 600 y 1000 Hz es prácticamente 0 dB. • Desde los 1000 Hz la pérdida de casi 18 dB permanece hasta el final del espectro audible.

Figura 3.2 Curva espectro frecuencia. Ruido rosa. PosiciĂłn A2, B2, C2 en campo libre

â&#x20AC;˘ Las curvas obtenidas en las posiciones A2, B2 y C2 son bastante similares en todo el espectro, excepto entre los 150 y 900 Hz en donde la curva A2 (punto central), muestra diferencias con respecto a las curvas obtenidas en B2 y C2. â&#x20AC;˘ Las curvas B2 y C2 presentan diferencias entre los 300 y 900 Hz.

Figura 3.3 Curva espectro frecuencia. Ruido rosa. Posición B2 en campo libre

• La pérdida que provoca la barrera con y sin extensiones de altura puede apreciarse en un punto lejano a la barrera (B2) entre los 250 y 800 Hz y entre los 1,5 y 7 KHz en donde se observa una pérdida por inserción de casi 5 dB.

Figura 3.4 Curva espectro frecuencia. Ruido rosa. Posición D2 en campo libre

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL=3,69 dB (entre SB y BA5P) • Considerando que la posición D2 está a un lado y cerca de la barrera, se pueden observar claras diferencias entre 5 y 3 placas. • BA3P y BA5P son muy similares desde 20 a 500 Hz. • Desde los 700 Hz hasta el final del espectro audible la curva de BA3P es prácticamente igual a la curva capturada sin barrera. • La comparación con y sin barrera de la curva BA5P evidencia claramente una pérdida en la mayoría del espectro audible. • Hay pérdida por inserción desde los 100 Hz y se incrementa llegando casi a 18 dB en 190 Hz. Entre 200 y 800 Hz disminuye a unos 8 dB excepto en los 260 Hz que es casi cero. Entre los 400 y 550 Hz se observa una pérdida negativa, es decir hay un efecto de amplificación de alrededor de 15 dB. Desde los 800 Hz la pérdida de casi 18 dB continúa constante hasta el final del espectro.

Figura 3.5 Curva espectro frecuencia. Ruido rosa. Posición A1 en recinto cerrado

•

Promedio energético de pérdida por inserción: IL=3,65 dB.

•

Se observa pérdida por inserción en algunas zonas, pero claramente mucho menos que en un recinto al aire libre.

•

Se observan fenómenos de amplificación en los 80 Hz, 170 Hz, 300 Hz y 600 Hz.

•

Desde los 3 KHz hasta los 20 KHz se observa una leve pérdida alrededor de los 4 dB.

Figura 3.6 Curva espectro frecuencia. Ruido rosa. Posición C3 en recinto cerrado

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 2,77 dB. • Al igual que el gráfico anterior, las dos curvas tienen un comportamiento similar, observando una pérdida por inserción muy pobre. • Desde los 7 KHz hasta los 20 KHz se puede observar una pérdida que varía de 2 a 8 dB. • También se observa que en ciertas zonas la barrera actúa como un amplificador.

Figura 3.7 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición A1 en campo libre

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 6.63 dB. • Se puede observar en la mayor parte del espectro que la barrera provoca un efecto de atenuación del NPS emitido por la fuente. • Hay pérdida por inserción desde los 20 Hz y se incrementa llegando a casi 15 dB entre 50 y 150 Hz. • Entre los 160 Hz y 600 Hz la pérdida disminuye notoriamente generándose en ciertos rangos de frecuencia efectos de amplificación. • Desde los 600 Hz hay una pérdida constante de aproximadamente 10 dB hasta el final del espectro audible.

Figura 3.8 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición A2, B2, C2 en campo libre

• Se observa que las 3 curvas tienen un patrón común de comportamiento. En frecuencias medias bajas, entre 150 Hz y 600 Hz, las curvas B2 y C2 se mantienen similares, mientras que la curva A2 presenta un mayor nivel en esta zona.

Figura 3.9 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición A2 (40cm) en campo libre

• Al comparar la barrera con y sin extensión de altura no se observan diferencias significativas en este punto y a esa altura.

Figura 3.10 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición B1 en campo libre

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 7.51 dB. • Se puede observar en la mayor parte del espectro que la barrera provoca un efecto de atenuación del NPS emitido por la fuente. • Hay alrededor de 4 dB de pérdida por inserción desde los 20 Hz, llegando a 15 dB entre 45 y 200 Hz. • Entre los 200 Hz y 350 Hz la pérdida disminuye notoriamente, llegando en ocasiones a 0 dB. • Desde los 300 Hz se observa una pérdida constante de aproximadamente 10 dB hasta el final de espectro audible.

Figura 3.11 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición D1, E1 en campo libre

• A diferencia que con el ruido rosa, la batería no irradia la misma energía en todos los ángulos. Entre los puntos D1 y E1 se puede evidenciar que en D1 se obtiene una mayor energía. • Desde los 200 Hz hasta los 20 KHz se aprecian zonas de mayor nivel en la curva D1 con respecto a E1.

Figura 3.12 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición D1 y E1 en campo libre

• Al igual que en el gráfico anterior, en esta comparación de D1 con E1 se puede evidenciar una mayor energía en el punto D1, pero esta vez la curva D1 tiene mayor energía desde los 100 HZ hasta los 20 KHz.

Figura 3.13 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición D2 en campo libre

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 5,48 dB. • Se puede observar en la mayor parte del espectro que la barrera provoca un efecto de atenuación del NPS emitido por la fuente. • Hay alrededor de 4 dB de pérdida por inserción desde los 100 Hz hasta los 800 Hz y se incrementa llegando a casi 10 dB entre los 850 Hz y 20 KHz. • Entre los 400 y 600 Hz la pérdida disminuye llegando a ser negativa en los 500 Hz. Es decir, la barrera amplifica alrededor de 3 dB en esta frecuencia.

Figura 3.14 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición E2 en campo libre

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 5,02 dB. • Al igual que en el grafico anterior, E2 es un punto cercano a la fuente ubicado a un costado de la batería (al lado del Ride), a diferencia de D2 que estaba ubicado al lado del Hi-hat. • Puede observarse que la energía en frecuencias altas (desde 1 KHz) es menor que en el grafico anterior y así también la pérdida provocada por la barrera es mayor.

Figura 3.15 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición A1 en recinto cerrado

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 3,65 dB. • Al igual que el ruido rosa en recinto cerrado, es fácil evidenciar que las dos curvas son distintas y los niveles de pérdida por inserción son poco significativos. • Desde los 80 Hz hasta 1 KHz se observa que en ciertas zonas hay un fenómeno de amplificación. • Desde 1 KHz hasta los 20 KHz se observan leves pérdidas de no más de 3 dB.

Fig. 3.16 Curva espectro frecuencia. Batería. Posición D1 en recinto cerrado

• Promedio energético de pérdida por inserción: IL= 4,09 dB. • A diferencia del gráfico anterior, en el punto D1 puede observarse una mayor efectividad de la barrera. • Se puede apreciar que desde los 50 Hz existen pérdidas de alrededor de 4 dB, que varían constantemente dependiendo de la frecuencia.

76 3.2 ANÁLISIS ESPECTRAL AL INTERIOR DE LA BARRERA La configuración del software Spectra Plus para estos análisis es la siguiente: Ventana tipo Hanning, FFT de 16384 muestras y filtro tipo C, 1/3 octava de resolución.

Figura 3.17 Respuesta impulsiva al interior de la barrera. Posición cabeza del baterista en cámara anecóica

• Resta promedio energético: BA5P - SB = 1 dB. • Se observa claramente que las dos curvas son distintas. A simple vista se ve que la curva azul (con barrera), tiene una mayor energía a lo largo del espectro con respecto a la curva roja (sin barrera), en donde dicha energía varía constantemente en diversos rangos de frecuencia, pasando a ser esta diferencia en algunos casos negativa. • Desde los 2 KHz hasta los 7 KHz la curva roja (sin barrera) tiene mayor energía. Cabe destacar que son frecuencias medias altas; las más perceptivas por el oído humano.

Figura 3.18 Respuesta impulsiva al interior de la barrera. Posición caja de batería en cámara anecóica

• Resta promedio energético: BA5P - SB = 1 dB. • Al igual que en el gráfico anterior, se puede observar que las curvas son distintas. También se observa que la curva azul tiene mayor energía que la roja, diferencia que varía en todo el espectro, pasando a ser negativa en rangos de frecuencia específicos. • A diferencia del gráfico anterior, en esta posición de medición, puede apreciarse una mayor cantidad de energía con barrera, en frecuencias medias altas, entre 1 KHz y 4 KHz.

3.3 EFECTIVIDAD DE LA BARRERA 3.3.1 Según pérdida por inserción en campo libre • Según los resultados obtenidos se puede decir que la barrera es efectiva al aire libre. La pérdida por inserción provocada por la barrera, desde los 800 Hz hasta el final del espectro audible, en la mayoría de los puntos medidos, es de aproximadamente 18 dB. • Las extensiones de altura diseñadas para esta barrera son efectivas en los puntos lejanos a la fuente, dejándola así con mayor superficie de cobertura vertical. No obstante, en los puntos cercanos a la barrera (amplificadores) o puntos cercanos frente a la batería a 40 y 100 cm de altura, estas extensiones no aportan significativamente. • Es evidente que en los puntos donde se ubican los amplificadores, las configuraciones de 3 y 5 placas son relevantes. Es decir, en dichos puntos, la barrera de 3 placas funciona prácticamente como si la barrera no existiese, debido a que simplemente no existe superficie de la barrera entre la fuente y el punto de medición. • La batería a diferencia del ruido rosa no irradia la misma energía en todas direcciones. Al costado donde está el hi-hat y la caja, se puede apreciar una mayor energía en frecuencias medias altas, por lo que se podría proponer, en cualquier caso, con o sin barrera, que el amplificador de bajo esté ubicado en ese mismo costado. No así el de guitarra, pues esta fuente comparte ciertos rangos de frecuencia con el hi-hat y la caja. La microfonía en este caso podría capturar frecuencias indeseadas de la batería y perjudicar la definición del instrumento. En cambio, el amplificador de bajo en esta posición no se vería afectado por las frecuencias medias altas que emite la caja y el hi-hat, pues no comparten mayormente este rango de frecuencias. Además cabe destacar que en muchas ocasiones, el amplificador de bajo no es microfoneado sino que es conectado por alguna salida de línea o, simplemente, a una caja directa.

79 • Existen ciertas anomalías en frecuencias bajas (entre 100 y 200 Hz) en donde la barrera provoca pérdidas importantes. En frecuencias medias-bajas la barrera simplemente no provoca pérdidas relevantes y en algunos casos amplifica el sonido emitido por la fuente. Esto podría atribuirse a fenómenos de interferencia constructiva o destructiva causados por las distintas trayectorias que debe recorrer el sonido al rodear la barrera por sus costados. Estas cancelaciones se perciben en diferentes puntos de manera variable, generando así un efecto peine como se explica en la Figura 3.37 (efecto peine teórico) en el sub-capítulo 3.6 de Aproximación teórica del comportamiento de la barrera. 3.3.2 Según pérdida por inserción en recinto cerrado • En comparación con los resultados obtenidos al aire libre, la barrera en un recinto cerrado con características similares al auditorio de la universidad, no presenta beneficios relevantes. Se puede observar en los gráficos que las curvas de comportamiento con y sin barrera son distintas, pero no se reflejan pérdidas considerables en algún rango del espectro audible. En varias zonas de frecuencia se puede apreciar que la barrera actúa como difusor. Esto podría deberse a las reflexiones y resonancias de todo tipo existentes en un lugar cerrado, y que complementadas al fenómeno de cancelaciones por desfase mencionado anteriormente, hacen evidente dichas amplificaciones. • En los análisis de los puntos donde se ubican los amplificadores se demuestra una mayor efectividad de la barrera y tal vez la justificación de su utilización en lugares cerrados con características símiles a las del auditorio en el cual se realizaron las mediciones. Hay que considerar que estos puntos se encuentran en campo cercano a la fuente, por lo que fenómenos acústicos provocados por el recinto son menos perjudiciales.

80 3.4 CARACTERIZACIÓN DEL CAMPO SONORO EN LA BATERÍA EN PRESENCIA DE LA BARRERA • Sin mirar los resultados obtenidos es posible distinguir una “coloración” existente en el sector de la fuente (batería) al utilizar la barrera. Es apreciable a simple oído (descrito por el baterista que realizó todas las mediciones), que el sonido cambia tornándose más “fuerte y estridente”. Según los resultados obtenidos con y sin barrera, se puede evidenciar que las curvas son distintas, lo cual demuestra que el campo sonoro es modificado por la presencia de una barrera, pero sin aumentar significativamente el NPS medido. Se podría plantear una hipótesis que indique un aumento de la sonoridad en presencia de la barrera, lo cual tendría que resolverse mediante una encuesta a distintos bateristas que planteen su percepción de sonoridad. • Otro punto importante a mencionar es lo que sucede con la microfonía de una batería al utilizar la barrera. Al cambiar el sonido, la diferencia de coloración es capturada por los micrófonos, modificando así, el sonido de la batería. • El cambio de coloración podría deberse a las primeras reflexiones, que al ser tan tempranas, más que generar un efecto de reverberación, producen un incremento en el nivel percibido del sonido y un cambio del mismo, debido a dichas reflexiones y a las cancelaciones provocadas por los desfases en esta zona. • Es importante mencionar lo que ocurre subjetivamente con la sensación del baterista al sentirse aislado del resto de los músicos, del escenario y de cualquier evento en relación al público con la presencia de la barrera. Si bien la barrera está ideada para controlar el sonido en el escenario, es sumamente necesario un buen monitoreo ya sea para el mismo baterista, como para el resto de los músicos en el escenario, pensado en amortizar el factor subjetivo de aislación.

81 3.5 CRITERIOS

DISEÑO

PROPUESTOS

PARA

CONSTRUCCIÓN DE UNA BARRERA Como último objetivo el presente trabajo expone una serie de propuestas de mejoras de una barrera acústica para batería a partir de los resultados y experiencia obtenida en cuanto a las mediciones realizadas y al diseño y construcción de la misma. Se proponen las siguientes mejoras: • Aumento del espesor de los paneles: Si bien esto puede ocasionar que la barrera pese más y su transportabilidad se dificulte, se asume que este tipo de accesorios son utilizados en eventos donde el nivel de producción es tal, que el transportar, mover e instalar la barrera es algo marginal en comparación con el resto de la producción. El aumento del espesor de las placas debería llegar a mínimo 1 cm. Esto es para que la densidad superficial sea mayor a 10m Kg 2 , condición para utilizar y hacer una estimación teórica del comportamiento de la barrera. Esto también permite mejorar la perdida por transmisión y en consecuencia, la efectividad de la barrera. • La técnica que se utilizó para construir la barrera, o más específicamente para unir las placas fue la fabricación de un perfil angulado de 150º, del mismo material acrílico de las placas, que fijó cada placa mediante un perno pasado. Esto podría tomarse como una mejora del prototipo con respecto a las barreras existentes en el mercado, puesto que éstas al tener fijaciones tipo bisagras, permiten la filtración de sonido. • Si se considera la utilización de perfiles angulados para acoplar las placas como una mejora, la barrera podría proveer también perfiles con distintos ángulos, 130º y 170º, para así tener más opciones de armado dependiendo del tamaño y configuración de la batería, o tal vez otro instrumento o amplificador. • Se podría considerar también una funda o case con ruedas para el cuidado de la barrera durante su transporte y con esto también facilitar dicha labor.

82 • Después de los estudios realizados, se puede evidenciar que las alturas en la barrera proporcionan efectos positivos para la efectividad de la misma, por lo cual una de las mejoras para nuestro prototipo es que las placas ya sean de la altura de 160 cm o mas si se requiere, sin tener que acoplar una extensión. Esta mejora solo se aplica para nuestro prototipo, pues las barreras de fábrica vienen ya con diferentes opciones de altura, 120 y 170 cm.

83 4

CONCLUSIONES Las barreras acústicas de acrílico para baterías son efectivas pero no en

toda situación. Si bien, al aire libre la barrera puede generar una perdida por inserción de casi 20 dB, en un recinto cerrado es posible empeorar la situación generando un aumento del nivel de la fuente en un determinado lugar. Finalmente lo que parecía un resultado obvio termino no siéndolo para todos los casos, dejando en evidencia la importancia de este estudio y al descubierto las ventajas y falencias del uso de un Drum Shield. Un beneficio indirecto de la investigación, fue el entender el comportamiento del sonido en un escenario estándar, logrando así, la obtención de datos relevantes con relación a la acústica de la batería y a la disposición de los instrumentos. El hecho de diseñar, construir, poner a prueba y analizar un Drum Shield, permitió implementar y plantear mejoras en el diseño del mismo y establecer parámetros de relevancia para la comparación con barreras comerciales. La investigación permitió obtener una caracterización de lo que ocurre en un escenario en presencia de la barrera. Queda en evidencia que la utilización de la misma altera y modifica el campo sonoro fuera y dentro de la barrera positiva y negativamente, no obstante, excluyendo el factor del lugar o recinto en relación a su efectividad, ¿es aplicable la barrera en todo ámbito y en todos los casos, sin importar condiciones ni estilos? ¿vale la pena sacrificar la estética de un escenario por tener el control del sonido? ¿vale la pena sacrificar la escucha y relación del músico con su instrumento por atenuar o disminuir el nivel de las fuentes sonoras en un escenario? Se debe evaluar el beneficio de esta práctica en cada situación de manera que represente un real aporte y un equilibrio entre la interpretación de los músicos y el refuerzo sonoro. Finalmente se logró cuantificar la pérdida por inserción de la barrera construida en los puntos diseñados para la medición. Además se logró un acercamiento hacia una caracterización del campo sonoro al interior de la barrera

84 encontrando diferencias espectrales con y sin barrera, así como también diferencias de la sonoridad percibida. Como último objetivo de esta investigación, se propusieron mejoras para el diseño y la construcción de una barrera en base a los resultados y a la experiencia obtenida. Según lo mencionado anteriormente, es posible afirmar que se consiguieron los objetivos propuestos para este estudio. Para realizar esta investigación se diseñó un método de medición el cual, en la visión de los autores de este trabajo, fue efectivo en base a los resultados obtenidos y cumple con los objetivos planteados en la tesis. Sin perjuicio de lo anterior, existe posibilidad de mejora en lo que respecta a las mediciones, puntualmente, en el número de puntos medidos y la captura de una misma toma mediante una cantidad mayor de micrófonos, lo que hubiese permitido mayor continuidad espacial de las mediciones. Debido a tiempo y recursos limitados, no fue posible analizar la inmensidad de variables que influyen en el problema, tales como tipo de material de la barrera y lugares de medición, entre otros. El enfoque utilizado para el desarrollo de la investigación fue considerar casos representativos con respecto a lugares y plantas de escenario. Los resultados de esta investigación corresponden a información relevante para el desarrollo industrial de Drum Shields y aislamiento de fuentes en situación de refuerzo sonoro. Estos resultados podrían ser utilizados con el fin de mejorar la comodidad en la interpretación musical y en definitiva, la calidad de un espectáculo.

85 5

FUTURAS INVESTIGACIONES A partir de este trabajo pueden surgir diferentes preguntas para ser llevadas

a cabo en nuevas investigaciones basadas en este estudio. Se sugiere: •

Investigación de tipo cualitativa o subjetiva: Estudio del comportamiento de la barrera en cuanto a su efectividad analizando el campo sonoro dentro de ella mediante encuestas relacionadas con la apreciación y sensaciones a músicos e ingenieros.

•

Comportamiento de la barrera en otras condiciones: Recintos que no se consideraron en nuestra investigación son los set de televisión, estudios de grabación y lugares cerrados pero de mayor tamaño. Sería interesante que se midiera en estas condiciones y evaluar en cada caso la efectividad de la barrera.

•

Comportamiento de la barrera controlando las reflexiones en recinto cerrado: La respuesta de la barrera en un recinto cerrado se vio perjudicada al no poder atenuar las reflexiones tanto en el cielo como en las paredes traseras del recinto. Se propone realizar un análisis de la barrera considerando un material absorbente en la parte trasera del músico para poder atenuar dichas reflexiones.

•

Análisis de perdidas por transmisión: La pérdida por transmisión corresponde a un aspecto poco abordado en esta investigación, no existiendo así un dato teórico del índice de TL que posee la barrera.

86 6

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