Resumen de tesis: El sonido como activador de espacios

UNIVERSIDAD DE LAS AMÉRICAS PUEBLA

Escuela de Artes y Humanidades Departamento de Arquitectura

El sonido como activador de espacios y su inclusión en el proceso de diseño arquitectónico

RESUMEN DE TESIS

(Texto completo en catarina.udlap.mx)

Sebastian Novoa Peña

ID 155823

Arquitectura

Director de tesis: Éric Omar Camarena Martínez

San Andrés Cholula, Puebla.

Primavera 2021

I. Experiencias multisensoriales: escuchando la vastedad del espacio

Viento frío en la piel, viene de lo más profundo del lugar y transmite olor a humedad y frescura, confronta al clima exterior…

Ecos distantes de fuentes difusas, anticipan el encuentro con espacios ahora invisibles…

Piedra dura, fría, impenetrable, inamovible bajo los pies, existente desde antes de la primera palabra…

Las superficies cercanas denotan solidez, permanencia y protección, una leve penumbra dificulta distinguir los obstáculos inmediatos y reconocer las texturas en los objetos del entorno…

El desconocimiento, interés y expectativa ante lo que aguarda en el interior, incitan a recorrer el lugar, que, ignoto e inexplorado, resulta suficientemente familiar.

¿Por qué el sonido?

El primer contacto lúcido que tiene el ser humano con el ambiente que le rodea es el sonido. Una canción de cuna, una voz familiar, el latido constante de un corazón, son sonidos que quedan grabados en la mente humana toda la vida, aún sin saberlo. El ruido que producimos al actuar es la manera más rápida de apropiación espacial, que delata nuestra presencia a los oídos de cualquier otro habitante.

Acústica arquitectónica

Se establece la relación directa entre el sonido y la arquitectura, utilizando como nexo la acústica arquitectónica. Se analizan distintos espacios y proyectos con características acústicas particulares para comprender el estado de la cuestión, utilizando ejemplos históricos y proyectos contemporáneos.

Figura 1. Algunos de los dibujos realizados por el autor para comprender el comportamiento acústico de distintas salas de concierto de fama internacional. Izquierda: Walt Disney Concert Hall, Frank Gehry (2003). Derecha: Elbphilharmonie, Herzog & de Meuron (2016).

II. Estudio comparativo de cualidades acústicas en espacios educativos

Objetivo: Evidenciar las distintas cualidades acústicas dentro de espacios educativos para demostrar el efecto que tienen en las actividades realizadas, en un producto de fácil comprensión para audiencia no especializada.

Metodología: Grabación de audio y video de una pieza musical en cinco salones de distintos usos. Se mantuvo constante la distancia entre la fuente de sonido y el instrumento de grabación (cámara NIKON D3300) a tres metros. Posteriormente se hizo un video comparativo a partir de las distintas grabaciones.

Conclusiones: Los resultados sonoros para la ejecución musical en el rango de frecuencias de una guitarra variaron de forma evidente entre cada espacio. Es posible ordenar los salones en términos de claridad e inteligibilidad de sonido.

Enlace al video

youtu.be/KVAlElg9vjQ

Figura 2. (Izquierda) Representaciones a escala de los espacios estudiados. Referencia en metros.

Figura 3. (Abajo) Capturas de pantalla de video comparativo. Ver enlace.

Salón de danza (S.XVIII) 650 m3

Salón de danza (S.XXI) 380 m3

III. Propuesta conceptual: Pasillo reflectivo

Objetivo: Recrear con una propuesta arquitectónica un fenómeno sonoro descrito en la siguiente narración propia.

Atardecer. Una densa niebla impide ver más allá del largo de un brazo. Sombras largas se aferran al momento, proyectándose a través de la niebla y creciendo, alejándose del sol mientras éste se oculta tras el horizonte. No hay ruido más que el silbido del viento frío, que da a la escena una atmósfera de íntima soledad. El sonido de los propios pasos rompe el silencio mientras comienzas a caminar hacia lo desconocido. Al poco tiempo notas un cambio en el entorno. De pronto, en la oscuridad, distingues que has entrado en un pasillo, porque el ruido de los pasos vuelve a ti como eco, desde ambos lados de tu cuerpo. Continúas caminando, aceptando la dirección que el corredor indica. Conforme avanzas, un segundo par de pasos se vuelve cada vez más evidente hasta que es posible distinguir que su sonido viene de atrás, como una persona que camina igual que tú, con la mirada en tu nuca, irrumpiendo en la intimidad de la escena. A medida que aprietas el paso, el segundo par lo hace también, acortando cada vez más su distancia. Comienzas a correr, pero el segundo par de pasos te alcanza y se funde con el tuyo. Giras sobre ti mismo y lo notas: la soledad de la escena permanece inmutable. Nunca hubo otro par, has perdido una carrera contra ti mismo. Es entonces cuando, aunque la niebla y la oscuridad impiden la visión, tu mente logra comprender el lugar por el que has pasado.

Fenómeno sonoro: La persona transita un espacio y conformee avanza, confunde el eco de sus pasos con los de un perseguidor. El protagonista, al ser privado de la vista, percibe el entorno a través de los demás sentidos, y las condiciones espaciales que le rodean son descifradas con el oído.

Elementos: Un recorrido lineal, una fuente de sonido que se mueve por el espacio y obstáculos a lo largo del camino que devuelven el sonido a su fuente, que es a la vez el interlocutor.

Propuesta: Pasillo conformado por reflectores sonoros en forma de pilares. Éstos tienen distancia y ángulo definidos para devolver al visitante el eco de sus pasos desde distintas fuentes.

Figura 4. Ilustración del autor inspirada en la narración. Primer acercamiento conceptual al proyecto arquitectónico.

Figura

Primeros acercamientos geométricos al proyecto, modificando los bordes del pasillo. El punto que se mueve en el centro del pasillo representa al visitante. Identificación de variables como separación entre reflectores, distancia entre reflector y visitante y variación del ángulo de los reflectores en dirección perpendicular al visitante.

Figura 6. (Derecha) Vista en planta de propuesta final con el visitante en distintos momentos del recorrido. El punto blanco representa al visitante, los trapezoides blancos son reflectores y la sombra invertida el área de acción del reflector activo. Se eliminó la parte sólida del muro que genera reflexiones no deseadas para el propósito del ejercicio. Se genera un espacio al centro donde la distancia entre visitante y reflectores crece para aumentar el tiempo de reverberación. Modelo generado en Grasshopper, a partir del recorrido del visitante con solución encontrada manualmente. Gráfico editado en Adobe Photoshop.

Figura 7.

de pantalla del video final, mostrando el comportamiento acústico del espacio. Video realizado con VRay para Grasshopper, ubicando la cámara en el ojo del visitante. Simulación acústica hecha con Adobe Audition. Ver enlace.

5. (Arriba)

Captura

IV. Propuesta arquitectónica: Escuela de música y foro artístico

Proyecto: Diseño arquitectónico de una escuela de música y recinto artístico, que tomó en cuenta toda la investigación realizada durante el programa sobre acústica y música en la arquitectura. El edificio cuenta con salones de clase, oficinas, sala de música de cámara, estudio de grabación, un foro al aire libre y un espacio acústico experimental.

Metodología: Se diseñó cada espacio para que funcionara de al mejor manera de acuerdo con su objetivo. Se tomaron criterios acústicos relacionados con la función del espacio, su ubicación en el proyecto y el nivel de privacidad deseado. Se usó la forma como herramienta para generar espacios de distintos usos, respetando las alturas y espacios adecuados para cada actividad. El estudio de grabación y salones de ensamble tienen una mayor altura que los cubículos de estudio, al igual que la sala de música de cámara. Todos los espacios del proyecto son diferentes geométricamente, por lo que cada uno tiene cualidades acústicas únicas.

Operaciones en corte (arriba): Se partió de una estructura sencilla de losas de concreto que se modificaron para maximizar la altura donde se requiere, buscando el desenvolvimiento de frecuencias graves al interior de espacios como el auditorio, salones de práctica y estudio de grabación. Ver corte A en página 14.

en

Área de cubículos de estudio. Para evitar reflexiones indeseadas y ondas estacionarias a nivel geométrico, se partió de espacios ortogonales y se modificaron los ángulos entre muros, evitando muros paralelos y ángulos rectos, evitando focalizaciones y dispersando el sonido de una manera más aleatoria.

Figura 8. Algunos criterios formales para eficientizar acústicamente los espacios.

Figura 9. Operaciones

planta (izquierda):

Programa arquitectónico

El complejo está dividido en dos edificios, en uno se encuentra todo el programa educativo y cultural y el otro funciona como bodega y espacios de servicios, que aloja el espacio acústico experimental en su techo. Los espacios se organizaron de manera que cada uno mantuviera su individualidad acústica a lo largo del día. El proyecto busca integrar estudiantes y asistentes al recinto y lograr un ambiente educativo y artístico integral, por lo que espacios de uso público como el estudio de grabación, cafetería y escenarios, se mezclan con los espacios de la escuela, siempre evitando la contaminación sonora entre ellos. En la planta baja está la sala de música de cámara con un vestíbulo que introduce a todo el edificio. En los niveles superiores están los espacios educativos de la escuela. Las áreas públicas y de circulación se concentran en torno al vestíbulo del edificio, que

se conecta con todos los niveles a través de su doble altura y el núcleo de escaleras. Espacios que requieren mayor privacidad e intimidad acústica como los cubículos de estudio y el estudio de grabación se ubican a mayor profundidad en el edificio.

Figura 10. Diagrama isométrico (izquierda) y en explosión (derecha) mostrando la relación entre distintos espacios y su ubicación en el proyecto.

Diseño acústico

Para los espacios acústicos se tomaron consideraciones formales especiales y se utilizaron herramientas de diseño paramétrico como Rhinoceros, Grasshopper, WallaceiX, entre otros. Se realizaron simulaciones y modelos del comportamiento sonoro en los foros más importantes del edificio para buscar la mejor configuración acústica del espacio.

Cada espacio acústico tiene características y necesidades diferentes y se aprovechó la tecnología a la mano para garantizar el mejor resultado posible. Como herramienta, se utilizaron algoritmos de optimización que permitieron eficientizar acústicamente cada espacio. El auditorio principal, que por sus dimensiones funciona como sala de música de cámara, se debe garantizar la mejor audición posible para cada asiento y controlar el exceso de volumen que se pueda llegar a generar. Para esto, se planteó una serie de reflectores acústicos en el plafón y en los muros para repartir las ondas sonoras a través del área de butacas. Esto se hizo modelando la estructura de la sala y escenario en Rhinoceros 6 y programando una definición en Grasshopper que materializara estos reflectores. Después, mediante el plugin Snail, se situó una fuente sonora en el escenario y se lanzaron 2000 rayos en todas direcciones, contando la cantidad de éstos que caían sobre las butacas. Después, mediante el algoritmo de optimización multiobjetivo WallaceiX se cambiaron las variables geométricas de plafones y muros hasta encontrar la opción que mejor dirigiera el sonido al público.

Figura 11. (Arriba) Simulación de comportamiento acústico en el auditorio a través de trazado de rayos. Software: Rhinoceros 6 + Grasshopper + Snail + WallaceiX. Figura 12. (Izquierda) Interfaz del algoritmo WallaceiX tras optimización multiobjetivo de plafones acústicos. Tres objetivos indicados: maximizar rayos en zona de butacas en sala, maximizar rayos en butacas en palcos y minimizar obstrucciones de visibilidad.

Para el espacio experimental se usó una metodología similar, en este caso ubicando la fuente de sonido en el auditorio pero dejando como variable la geometría de las dos fachadas de edificios y del muro intermedio, generando una concha sobre el escenario y área de estar y reflectores acústicos en la fachada de la escuela y muro intermedio. Para este proceso se generearon 10,000 rayos partiendo de la fuente buscando que todas las superficies que la rodean reboten el sonido hacia la zona, la búsqueda de soluciones se hizo mediante el algoritmo de optimización Silvereye. De esta manera, se crea un foro exterior, con un nivel de intimidad acústica similar al de un espacio interior.

Tanto para el auditorio como para el espacio experimental, al finalizar la optimización se realizaron ajustes manuales para asegurar que los objetivos arquitectónicos quedaran resueltos.

Figura 13. Simulación de comportamiento acústico en espacio experimental a través de trazado de rayos. Software: Rhinoceros 6 + Grasshopper + Snail + Silvereye Editor.

Figura 14. Vista de la concha acústica tras optimización. Objetivo: maximizar rayos en área experimental (superficie azul opaca).

1. Vestíbulo

2. Oficinas

3. Balcón

4. Elevador

5. Cubículos individuales

6. Cubículos para ensamble

7. Puente

Espacio acústico experimental

8. Escenario abierto

9. Concha acústica

10. Reflectores acústicos

11. Edificio de departamentos (Interiores no diseñados)

1. Jardín vestibular (Planta baja)

2. Vestíbulo

3. Sanitarios

4. Elevador Auditorio

5. Sala

6. Escenario

7. Camerinos

8. Entrada escenografía

9. Bodega (no diseñada)

1. Vestíbulo

2. Cabina de control

3. Palcos

Planta Baja

Mezzanine

Planta Nivel 1

Plantas

1. Vestíbulo

2. Balcones

3. Elevador

4. Sanitarios

5. Oficina auxiliar Salones

6. Clases grupales

7. Lab. producción digital Estudio de grabación

8. Salas de grabación

9. Cabina de control

Planta Nivel 2

Planta Nivel 3

Planta Azotea

1. Vestíbulo

2. Balcones

3. Elevador

4. Sanitarios

5. Cafetería

6. Salón clases grupales

7. Terraza

1. Escenario abierto 1

2. Escenario abierto 2

Cortes y elevaciones

El diseño de fachada también siguió un proceso de diseño paramétrico manual, buscando la forma de ventana que permitiera la máxima iluminación en los espacios pero evitara las superficies de vidrio en espacios de importancia acústica como el auditorio y el estudio de grabación.

Planta Baja

1. Jardín vestibular

2. Vestíbulo

3. Auditorio

4. Escenario

19. Bodega

Mezzanine

5. Cabina de control

Fachada Este

Corte A

Nivel 1

6. Espacio experimental

7. Puente

8. Vestíbulo

9. Cubículo individual

10. Cubículo ensamble

Nivel 2

11. Vestíbulo

12. Pasillo

13. Cabina de control

14. Sala de grabación

Nivel 3

15. Cafetería

16. Terraza

17. Escenario 1

18. Escenario 2

Planta Baja

1. Lobby

2. Auditorio

Nivel 1

3. Vestíbulo

4. Oficina

5. Cubículos

Nivel 2

6. Oficina auxiliar

7. Salones de clases

Nivel 3

8. Cafetería

9. Salón de clases

10. Terraza

Azotea

11. Escenario abierto

Imágenes del proyecto

Vista Acceso

Lobby/Vestíbulo

Vestíbulo Nivel 1

Vista de vestíbulo de Nivel 1 y salida a espacio experimental

Vista de concha acústica desde puente

Vista de escenario desde público

Vista de auditorio desde el escenario

Vista Terraza

Vista Salones Nivel 2

V. Conclusiones

“La arquitectura es una música de piedras y la música, una arquitectura de sonidos”

Ludwig van Beethoven

• Se demostró desde distintos ángulos que el sonido es una parte esencial de nuestra forma de comprender el mundo y la responsabilidad de la arquitectura para mejorar sensorialmente el entorno construido.

• Se propusieron distintos métodos para incluir el diseño acústico desde la concepción de un proyecto.

• Todos los experimentos realizados pueden desarrollarse aún más y la investigación no se da por terminada.

• Los resultados de este trabajo sientan las bases para dirigir la línea de exploración hacia las crecientes herramientas tecnológicas y la composición formal para el diseño sonoro desde la arquitectura.

• Cada uno de los sentidos es relevante y se debe apuntar hacia la creación arquitectónica multisensorial como parte de un diseño integral.

• La acústica arquitectónica marca un rumbo a seguir que está en espera de desarrollo teórico y tecnológico.

Todo sonido requiere un espacio para ser escuchado y todo espacio se comprende por sus sonidos, por lo que éstos nunca serán un tema ajeno a la arquitectura.