Memoria investigacion acustica

INVESTIGACIÓN TECNO-CIENTÍFICA: ¿PODEMOS MILLORAR AS CONDICIÓNS ACÚSTICAS DAS NOSAS AULAS CON MATERIAIS GRATUITOS OU DE REFUGALLO?

PRESENTADA POR: SERGIO RODRÍGUEZ FERNÁNDEZ ESTEFANÍA SILVA DOMÍNGUEZ CRISTINA SOTO MOURIÑO DAVID TEIJEIRA CASTRO PROFESOR: DANIEL RODRÍGUEZ PIZARRO IES ALEXANDRE BÓVEDA – VIGO CURSO 2010-2011

SUMARIO 1.- Introducción: ¿Por qué esa pregunta?. Una situación arquitectónica escolar cotidiana desagradable, pero¿mejorable?

2.- La ciencia es método. Metodología de trabajo propuesta.

3.- Un poco de teoría no hace daño. Recopilando información sobre sonido y acústica.

4.- Entrevistas y opiniones previas. ¿Estamos todos y todas de acuerdo?

5.- Realización del proyecto: • • • •

Diseño: qué materiales necesitamos y cuáles podemos conseguir?

Construcción: la transformación de la clase.

Medición: instrumentos, software y ténicas utilizadas.

Evaluación: medidas cuantitativas y cualitativas.

6.- Conclusiones: • Del proyecto.

• Del diseño y construcción de las clases.

VÍDEOS (el nombre corresponde con el de la carpeta contenedora) INTRODUCCIÓN: vídeos de las consideraciones previas y de la arquitectura del aula.

ENTREVISTAS PREVIAS: vídeos de las entrevistas realizadas a alumnos y profesores sobre el problema a investigar.

INVESTIGACIÓN TEÓRICA: vídeos realizados durante el estudio de los conceptos teóricos y uso del software a utilizar.

CONSTRUCCIÓN: vídeos de la panelización del aula.

EVALUACIÓN: vídeos del resultado final y de la opinión de profesores y alumnos al respecto.

NOTA: esta memoria de la investigación se complementa con vídeos realizados en las distintas fases del proyecto, que pueden visualizarse en el DVD de la memoria. El formato de archivo es .MOD que es el propio de la cámara de vídeo utilizada. Al no ser un formato estándar puede dar problemas de reproducción. Así mismo se incluyen las medidas realizadas en formato digital (formato .aup del programa AUDACITY) 1.- Introducción por parte del profesor: ¿Por qué ésta pregunta?. Una situación arquitectónica escolar cotidiana desagradable, pero ¿mejorable?.

Vídeos para visualizar: INTRODUCCIÓN Es una situación que por cotidiana no deja de ser preocupante para quienes la padecemos, profesorado y alumnado: en las clases del IES ALEXANDRE BÓVEDA de Vigo se escucha mal, hay mucho “ruido” en las clases y no siempre es culpa de algunos alumnos “inquietos”. Es cierto que en las clases “normales” (mejor digamos tradicionales), en donde un profesor habla (sentado o de pié) y los alumnos están sentados escribiendo no es algo que perjudique al correcto desarrollo de la clase. Pero en cuanto la actividad de clase varía, por ejemplo un debate, trabajos en pequeños grupos, la emisión de un vídeo, escuchar música o grabaciones en idiomas extranjeros las condiciones acústicas del aula empiezan a tornarse preocupantes cuando no claramente perjudiciales para el correcto desarrollo de la actividad prevista. Llegan a darse casos como que un profesor vaya al aula de al lado por que nota un ruido insoportable en su aula y piensa que los alumnos están solos y montando “barullo”, cuando en realidad están haciendo una actividad de debate en grupo, hablando varias personas a la vez a un volumen normal y adecuado, pero que por misterios de la acústica se convierte en un caos sonoro tanto dentro del aula como en las clases adyacentes (en éste caso es obvio que existe una mala o insuficiente insonorización de las aulas).

Este profesor ha constatado frecuentemente que en reuniones de evaluación (12 profesores) realizadas en aulas de alumnos, el propio profesor-tutor que dirige la reunión acaba la misma gritando para hacerse oir entre sus compañeros (en las evaluaciones suelen formarse “corrillos” de vez en cuando), incluso llegando a enfadarse con sus compañeros tal y como si se trataran de adolescentes indisciplinados, que le miran con una cierta cara de incomprensión (en la sesión de evaluación siguiente suele repetirse la escena, y así ad infinitum). A partir de este comentario es fácil de imaginar con qué frecuencia se viven en las aulas (con una media de ocupación cercana a los 30 estudiantes) situaciones de estrés y enfado por parte del profesorado de cara al alumnado por el exceso de ruido (por supuesto a veces si es culpa de los alumnos, pero parece claro para el que esto suscribe que otras veces están pagando un precio que no les corresponde).

A raiz de comentar esta característica acústica del centro con diversos compañeros que acababan de cambiar de centro (y que atestiguaban que las condiciones de sonorización de las aulas en éste centro eran peores – en algún caso similares, pero siempre malas - que la mayoría de los centros anteriores de procedencia) se me ocurrió proponer esta sencilla investigación a los alumnos de 4º de diversificación, sabiendo de antemano que la respuesta a la pregunta tenía que ser positiva, pero desconociendo en qué grado podríamos medir (e incluso “sentir”) una mejora en las condiciones acústicas de un aula determinada al usar mejores materiales para recubrir las paredes.

Mi esperanza es que, a raiz de ésta investigación, que considero que ha sido exitosa por el mero hecho de haberla planteado y de que los alumnos de la clase se hayan sentido interesados en desarrollarla, podamos ir sugeriendo pequeñas reformas o cambios en las aulas que permitan mejorar las condiciones acústicas de las clases sin tener que realizar un cuantioso desenvolso (que en cualquier caso el limitadísimo presupuesto del IES no permitiría abordar)

2.- La ciencia es método. Metodología de trabajo propuesta.

Para este trabajo de investigación hemos seguido una metodología de trabajo similar a las de la clase de Tecnología (con algunas salvedades), es decir el método de proyectos que podemos resumir brevemente de la siguiente forma: i. tenemos un problema (enunciado) que requiere construir o mejorar algo (solución) pero cumpliendo una serie de condicionantes limitantes (presupuesto, material, tiempo,...) ii. buscamos información al respecto y diseñamos distintas soluciones “realistas” (en especial, que se ajusten al presupuesto y al tiempo previsto). iii. elegimos la solución más adecuada (o más realista) e intentamos construirla. iv. evaluamos los resultados, y en funcion de ello mejoramos la propuesta de solución (diseño otra vez). En un caso ideal hay una realimentación contínua entre construcción u diseño, pero por supuesto las historias y los proyectos hay que acabarlos en algún momento.

DISEÑO

CONSTRUCCIÓN

En nuestro caso concreto nos autoimpusimos el presupuesto: 0 euros es lo que debería costar el material a utilizar, es decir, debería ser todo material reutilizado (con la excepción de material de unión: celo, pegamento,...). Como nuestro objetivo era demostrar que se pueden mejorar las condiciones acústicas de un aula cualquiera del IES no nos planteamos como objetivo el aspecto estético del material a usar, aspecto importante si plantearamos una instalación permanente.

Pensamos que si realmente lográbamos nuestro objetivo, posteriores proyectos podrían ir perfeccionando la investigación a fin de lograr algún día tener unas aulas en condiciones acústicas aceptables.

Un aula normal del IES

Por lo demás el enunciado del problema era claro y diáfano. El objeto a construir también parecía ser obvio: “construir” un aula nueva recubriendo paredes, suelo y/o techo de otros materiales distintos, pero en cuanto nos pusimos manos a la obra empezaron a surgir las primeras dudas: ¿qué materiales de los que podemos conseguir serán mejores?, ¿qué factores son más influyentes en las condiciones acústicas del aula: el volumen, la altura, la longitud, el material de las paredes,...?, ¿podemos conseguir materiales suficientes?, ¿se apreciará de forma cualitativa una mejora en las condiciones acústicas?, ¿como podríamos medir la mejora acústica del aula modificada?,.....

Como primera parte de la investigación entrevistamos a profesores y alumnos del centro para que nos ayudaran a clarificar el problema (VER VÍDEOS ADJUNTOS). Para ello procuramos repetir siempre las mismas preguntas (básicamente dos).

Efectivamente la mayoría estaban de acuerdo en que hay un problema acústico en las aulas del IES, pero a la hora de identificar las causas y sobre todo las posibles soluciones aumentaba la dispersión de propuestas: que si el techo, que si las paredes, que si usar corcho,...

A continuación pasamos a la fase teórica. El profesor preparó unas pocas clases sobre ondas que ayudaran a incorporar al léxico del estudiante-investigador conceptos claves: amplitud, frecuencia, timbre,...(siempre sin perder de vista que estamos con el temario de 4º de diversificación de Tecnología), fenómenos que intervienen en la propagación de sonidos (reflexión, refracción, dispersión,...).

NOTA: esta no es la forma correcta y significativa de introducir conceptos físicos dificiles, tal y como defiende la teoría constructivista del aprendizaje, pero en aras al objetivo tecnológico del trabajo se sacrificó, con toda seguridad, parte de la comprensión “correcta”por parte del alumnado. En todo caso ése es un tema para discutir en otro trabajo diferente.

Después los alumnos hicieron una busqueda de información por internet sobre páginas que hablaran de acústica, proyectos similares al nuestro (a nivel profesional), tipos de materiales y sus propiedades acústicas, etc,...Dada la escasa formación tecno-científica de los alumnos en cuestión esta fase de investigación estuvo filtrada por el profesor, limitándose los alumnos a buscar pruebas gráficas de proyectos de mejora acústica (vease bibliografía).

En base a la información obtenida se diseñó una propuesta de trabajo: se eligirían dos aulas iguales, una se panelaría con materiales lo más aborventes del sonido posible (de entre los que pudieramos conseguir en tiendas, casas,...) y la otra serviría de referencia. Al final esperábamos que fuese apreciable de forma cualitativa la mejora acústica entre un aula y otra, aunque también planteamos la necesidad de realizar medidas que constatasen dicha mejora. Para ello decidimos usar un micrófono USB de condensadores junto a un editor de audio (ver medidas).

Los materiales que pensabamos conseguir más facilmente eran planchas de cartón, hueveras, planchas y trozos de porexpan (corcho blanco), sin descartar el uso de ropa, mantas,... Una vez medida la superficie a cubrir decidimos usar diversos materiales simultáneamente por que considerábamos imposible conseguir material suficiente para panelar el aula con un único material (propuesta de investigación que queda realizada para futuros trabajos: cómo afecta a la absorción acústica el uso de diversos materiales).

Durante un tiempo (un mes) fuimos reuniendo el material. Además investigamos como podríamos sujetar cada tipo de material a las paredes y techo, teniendo en cuenta que después tendríamos que desmontar lo montado. Una vez logrado el suficiente material procedimos a la construcción de nuestra solución durante varios días en horario no continuado. Una vez rematada se pasó a la fase de evaluación, cualitativa (opiniones de profesores y alumnos) y cuantitativa (medidas del tiempo de reverberación).

En definitiva, consideramos que la metodología seguida, de carácter más tecnológico que científico, se ajusta mejor a nuestro proposito (construir algo con un tiempo y un material limitado).

3.- Un poco de teoría no hace daño. Recopilando información sobre sonido y acústica. Nuestro enemigo se llama reverberación y nuestro aliado absorción.

Vídeos para visualizar: Investigación teórica.

En este proyecto no se planteaba como necesaria la investigación teórica, dado que el proyecto a desarrollar podía considerarse independiente de los conocimientos teóricos. Además, los conocimientos teóricos previos de los alumnos implicados pueden considerarse escasos o casi nulos (aunque adecuados a su nivel académico, en general los temas de acústica y mecánica de ondas corresponden a cursos superiores, salvo lo que se estudia en la asignatura de Música, aunque su relación con el tema de Tecnología de la Comunicación es lo que ha permitido al profesor incluir éste proyecto en la programación).

Como trabajo de clase se originó la siguiente dinámica: buscar palabras y conceptos relativos al sonido dentro de la wikipedia, leerlos en clase y comentar aspectos que el profesor considere relevantes para la investigación, siempre que no implique profundizar en conceptos teóricos avanzados. Apuntar conceptos o datos interesantes para nuestro proyecto. Al proceder así unos contenidos llevaban a otros, a veces en círculos. Además se visitaron enlaces externos a la wikipedia siempre que estuviesen sugeridos desde ella. Aunque la actividad tenía que ser necesariamente corta y un tanto superficial pensamos que el resultado es satisfactorio pues permitió “encontar” diversos conceptos y magnitudes relevantes en el amplio mundo de la acústica.

Presentamos aquí un extracto significativo del trabajo: definiciones de la wikipedia (junto a sus enlaces y capturas de pantalla) relacionadas con el trabajo. Al entrar en la definición de SONIDO, para un mayor comprensión se podía acceder a ACÚSTICA, PROPAGACIÓN DEL SONIDO, ONDA SONORA (magnitudes físicas del sonido), etc,..

SONIDO (http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido):

PROPAGACIÓN DEL %C3%B3n_del_sonido):

SONIDO

(http://es.wikipedia.org/wiki/Propagaci

ACÚSTICA (http://es.wikipedia.org/wiki/Ac%C3%BAstica):

De las páginas consultadas, aparte de los parámetros y magnitudes fundamentales de las ondas mecánicas o sonoras (amplitud, frecuencia, hercio, decibelio,...) tuvo especial relevancia consultar la de ACÚSTICA ARQUITÉCTÓNICA (http://es.wikipedia.org/wiki/Ac %C3%BAstica_arquitect%C3%B3nica) donde se detallan las investigaciones realizadas por Wallace Clement Sabine, que podemos considerar modestamente un antecendente de nuestra propia investigación. A partir de ahí concluimos que nos enfrentábamos al fenómeno de la REVERBERACIÓN (http://es.wikipedia.org/wiki/Reverberaci%C3%B3n), que como punto incial teníamos que distinguirlo del ECO (la mayoría de la gente, incluyendo profesores, usa esta palabra refiriéndose a la reverberación). Además fue fundamental descubrir el concepto de TIEMPO DE REVERBERACIÓN, definido por el propio Sabine. Copiamos la definición de la wikipedia:

El tiempo de reverberación (TR) es un parámetro que se utiliza para cuantificar la reverberación de un determinado recinto. Se define como el tiempo que transcurre entre que se interrumpe la recepción directa de un sonido y la recepción de sus reflexiones.

Habitualmente para medir el valor se considera que las reflexiones finalizan cuando la intensidad con la que se perciben es una millonésima de su valor original, lo que equivale a 60 dB. La medición se realiza emitiendo un ruido corto y seco en el recinto y registrando cómo evoluciona la intensidad con la que se percibe.

Estimación del tiempo de reverberación Se han desarrollado diversas herramientas matemáticas para estimar el tiempo de reverberación que tendría una sala concreta. Una de las más utilizadas y más simples es la fórmula de Sabine. El físico Wallace Clement Sabine la desarrolló para calcular el tiempo de reberveración de un recinto en el que el material absorbente está distribuido de forma uniforme. La fórmula relaciona este tiempo con el volumen de la sala (V), la superficie del recinto (A) y la absorción del sonido total(a):

La fórmula de Sabine se puede mejorar si se introduce un factor de absorción (x) del aire según la temperatura y la humedad. Este factor que tiene gran importancia si se trata de grandes recintos.

La fórmula de Sabine se suele utilizar sólo a modo de estimación. Otras de las fórmulas empleadas para calcular este valor son la fórmula de Eyring y la fórmula de Millington.

El tiempo ideal de reverberación La reverberación en una sala modifica de forma importante sus cualidades acústicas. Para que la sonoridad sea la adecuada, el tiempo no debe ser alto ni bajo, sino ajustarse al uso que tendrá la sala. Así, salas con tiempos bajos o «secas» pueden ser aptas para teatro o palabra hablada pero poco adecuadas para la audición de música. Al mismo tiempo, diversos géneros de música exigen diferentes tiempos, en general mucho mayores que el considerado óptimo para la palabra. Todo esto hace muy difícil encontrar salas polivalentes, aunque mediante diversas técnicas es posible «afinar» una sala o variar su tiempo de reverberación.

El volumen de una sala determina directamente (junto a otros factores como los materiales de la misma) el tiempo de reverberación. El tiempo óptimo es una función del volumen, y generalmente se prefieren tiempos óptimos mayores cuando las salas son más grandes, y viceversa.

De manera empírica se consideran tiempos óptimos aproximados en relación con el uso de una sala, los siguientes: Uso de la sala Teatro y palabra hablada Música de cámara Música orquestal Ópera Música coral y sacra

T60 (s) 0.4 - 1 1 - 1.4 1.5 1.6 - 1.8 hasta 2.3

Así pues teniamos a nuestra disposición un parámetro medible que podía informar objetivamente sobre el progreso de nuestras mejora acústica (un menor tiempo de reverberación supondría una mejora). Pero para ello es necesario, a priori, usar equipos profesionales. ¿Como medirlo con el equipo a nuestro alcance?. El profesor propuso lo siguiente: medir el tiempo de reverberación usando el mejor micrófono a nuestro alcance, y usando como onda sonora tonos de monofrecuencia generados por un programa y emitidos mediante altavoces. La medida absoluta no sería significativa del verdadero valor del tiempo de reverberación del aula, pero la compración de medidas, a igualdad de condiciones entre dos aulas, una de referencia y la otra nuestro proyecto de aislamiento acústico, serviría como medida aproximada sobre la mejora acústica del aula. Si el

tiempo de reverberación medido en nuestra aula modificada era significativamente menor, esto implicaba que efectivamente estábamos mejorando la acústica del aula, independientemente de nuestra percepción subjetiva (vease más adelante la evaluación del proyecto).

El otro aspecto importante que “sacamos” de la lectura de la wikipedia fue el de los materiales a usar, cómo colocarlos, etc,...Para ello consultamos la página de AISLAMIENTO ACÚSTICO (http://es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento_ac%C3%BAstico) en donde pudimos leer: Al incidir la onda acústica sobre un elemento constructivo, una parte de la energía se refleja, otra se absorbe y otra se transmite al otro lado. El aislamiento que ofrece el elemento es la diferencia entre la energía incidente y la energía trasmitida, es decir, equivale a la suma de la parte reflejada y la parte absorbida. Existen diversos factores básicos que intervienen en la consecución de un buen aislamiento acústico:

• Factor másico. El aislamiento acústico se consigue principalmente por la masa de los elementos

•

•

constructivos: a mayor masa, mayor resistencia opone al choque de la onda sonora y mayor es la atenuación.

Por esta razón, no conviene hablar de aislantes acústicos específicos, puesto que son los materiales normales y no como ocurre con el aislamiento térmico.

Factor multicapa. Cuando se trata de elementos constructivos constituidos por varias capas, una disposición adecuada de ellas puede mejorar el aislamiento acústico hasta niveles superiores a los que la suma del aislamiento individual de cada capa, pudiera alcanzar. Cada elemento o capa tiene una frecuencia de resonancia que depende del material que lo compone y de su espesor. Si el sonido (o ruido) que llega al elemento tiene esa frecuencia producirá la resonancia y al vibrar el elemento, producirá sonido que se sumará al transmitido. Por ello, si se disponen dos capas del mismo material y distinto espesor, y que por lo tanto tendrán distinta frecuencia de resonancia, la frecuencia que deje pasar en exceso la primera capa, será absorbida por la segunda.

Factor de disipación. También mejora el aislamiento si se dispone entre las dos capas un material absorbente.

Estos materiales suelen ser de poca densidad (30 kg/m3 - 70 kg/m3) y con gran cantidad de poros y se colocan normalmente porque además suelen ser también buenos aislantes térmicos. Así, un material absorbente colocado en el espacio cerrado entre dos tabiques paralelos mejora el aislamiento que ofrecerían dichos tabiques por sí solos. Un buen ejemplo de material absorbente es la lana de roca, actualmente el más utilizado en este tipo de construcciones.

La idea que sacamos de esta lectura es que nos interesaría traer cuanto más material mejor, a ser posible el suficiente para disponerlo en varias capas (factor multicapa). Desgraciadamente la superficie de las paredes a panelar era excesivo para nuestros recursos (como leeremos más adelante en la sección de construcción).

En cuanto a la idoneidad de los materiales respecto a su capacidad de absorción sonora no encontramos demasiada información en la wikipedia, aunque nos consta que existe esa información más técnica en otras páginas más especializadas. De la wikipedia simplemente sacamos la definición de COEFICIENTE DE ABSORCIÓN O DE ATENUACIÓN (El coeficiente de absorción o de atenuación se define como el cociente entre la energía absorbida y la energía incidente por una superficie o sustancia. Normalmente, se expresa en Sabines dentro de una escala de 0 a 1).Y una puntualización importante: el coeficiente de absorción depende de la frecuencia, por lo que los materiales que usemos pueden ser más adecuados para absorver unas frecuencias que otras. Este punto nos llevó a la necesidad de medir el tiempo de reverberación relativo para distintas frecuencias y explicar a los alumnos (de forma superficial) el concepto de ESPECTRO DE FRECUENCIAS usando para ello la ayuda del Audacity, software libre de edición de audio que permite realizar el análisis espectral de cualquier onda sonora. Por el tipo de alumnado y su nivel académico no se entró e a explicar conceptos de análisis espectral, entendiendo que con una visualización gráfica es suficiente.

Para finalizar la parte teórica cada alumno buscó páginas que hablaran de alguna

construcción que pusiera de manifiesto las distintas propiedades de la propagación del sonido y de la absorción acústica. Citaremos las siguiente a modo de ejemplo: •

DEMOSTRACIÓN DE LA ABSORCIÓN SONORA: http://acusticaweb.com/blog/novedades-acusticaweb/20-demostracie-la-absorcionora.html Este vídeo fué muy importante por que termino de convencer a varios alumnos de que nuestro proyecto podría ser exitoso desde el punto de vista técnico.

•

ABSORVENTE HELMHOLTZ: http://acusticaweb.com/blog/novedades-acusticaweb/20demostracie-la-absorcionora.html Es más bien una curiosidad pero sería muy interesante su construcción y comprobación de funcionamiento.

•

EL MISTERIO ACÚSTICO DEL TEARO DE EPIDAURO: http://acusticaweb.com/blog/acustica-arquitectonica/71-desvelado-el-misterio-acco-delteatro-de-epidauro.html Interesante análisis de uno de los clásicos misterios de la acústica.

Nos ayudó a entender (superficialmente) conceptos tan complicados como frente de onda, resonancia, etc,...

4.- Entrevistas y opiniones previas. ¿Estamos todos y todas de acuerdo?. Análisis y diagnóstico público.

Vídeos para visualizar: Entrevistas previas Como fase incial del proyecto de investigación nos pareció oportuno entrevistar a diversos alumnos y profesores, no tanto para que corroborarán lo que ya sabíamos (que en las aulas se oye mal, en unas peor que en otras) sino para comprobar el grado de conocimiento medio sobre temas de acústica y arquitectónica.

Las respuestas en general fueron amables y correctas, coincidiendo todas en la mala calidad acústica de las aulas pero abríendose un pequeño debate a la hora de analizar las causas (¿qué pesa más en esta situación: el volumen del aula, los materiales de pared y suelo, la ausencia de falso techo,...) y las posibles soluciones, que oscilaban entre las pesimistas al 100% (no hay nada que hacer que no implique tirar la paredes y volver a levantarlas) y las optimistas al 100% (“pegando unos posters en la parede debería notarse una mejora”). Las recomendaciones más habituales se corresponden con nuestra ideas previas, las que son vox populi: hay que recubrir las paredes con hueveras, corcho, etc,...

En la sección de vídeos se incluyen las entrevistas en dos clases de distinto nivel, y a varios profesores.

Alumnado del Bachillerato artístico

5.- Realización del proyecto: Vídeos para visualizar: Construcción Una vez realizada la fase de información podíamos comenzar el proyecto en sí, dividido en las tres etapas de diseño, construcción y evaluación.

• Diseño: ¿qué materiales necesitamos, cuáles y cuántos podemos conseguir, dónde y cómo es mejor colocarlos?

En base a la investigación teórica, y realizando una breve averiguación en nuestro entorno, concluimos en el grupo que podríamos conseguir los siguientes materiales: – planchas de cartón, algunas del taller de tecnología y otra de una farmacia cercana.

– Hueveras, aportadas en diversas tandas por una componente de clase con la colaboración de su madre.

– Planchas y trozos de poriexpan, aportadas a través de un comercio.

– Periódicos, de los que están almacenados en el centro.

– Lana de roca, a través de un perito constructor amigo del profesor.

– Mantas y ropa vieja, en el almacen del centro.

El coeficiente de absorción de estos materiales varía, siendo óptimo para la lana de roca, de la que sólo pudimos conseguir 10 planchas de menos de 1 m 2 cada una (es un material caro, aunque para nosotros fue gratuito por tratarse de restos de una obra). Con estas planchas lo más adecuado era tapar los azulejos de la pared del fondo del aula, que a nuestro entender sería uno de los principales factores de rebote del sonido, junto a las baldosas del suelo.

Al cabo de un mes, el plazo que nos dimos para reunir el material, constatamos que: – no teniamos material suficiente para panelar al 100% el aula (paredes y suelo), ni siquiera usándolos todos simultáneamente, pero podíamos lograr que quedara cubierta apróximadamente un 80% de la superficie de las paredes, un 50% del suelo y un 20% del techo.

– Para unir materiales a la parede se nos ocurrió comprar velcro con adhesivo. Fue una buena idea, pero ante el aumento del gasto decidimos posteriormente reemplazarlo por el uso de cinta de embalar. La cinta y el velcro no pegaban bien en los azulejos, por lo que tuvimos que optar por el uso de materiales que se sostuviesen por sí mismos para cubrir la parte baja de las paredes.

– Procederíamos a la panelación por partes de la siguiente forma: (ver foto del aula) i. las hueveras recubrirían la parte alta de las paredes, en donde no hay azulejos. Las rectangulares tendrían que quedar lo más juntas posibles. Las hueveras clásicas de 12 unidades, al poder formar un ángulo de 90º, eran adecuadas para recubir las columnas. ii. Las planchas de lana de roca cubrirían los azulejos del fondo. El resto de azulejos irian con los materiales más absorbentes posibles, pero que no necesitaran pegarse: mantas, planchas de cartón y porexpán, etc,... iii. del techo colgaríamos planchas de poriexpan usando cordeles y el soporte de los tubos fluorescentes. Hicimos pruebas con los materiales de unión peo no logramos que quedaran correctameten pegados los materiales, por lo que renunciamos a panelar gran parte del

techo. iv. En el suelo colocaríamos planchas de cartón, por que eso non implicaría problemas a la hora de pisar (salvo los puramente estéticos). v. De los colgadores de ropa de clase (3) pondríamos mantas.

Aula a panelar

Azulejos recubre la parte inferior de las paredes

• Construcción: la transformación de la clase.

La fase de construcción se llevó a cabo de la forma prevista, con algunos retrasos por culpa de no fijar bien el material. Los problemas que tuvimos fueron los ya comentados en la fase de

diseño, aunque tenemos que añadirle que diversos retrasos ajenos al proyecto (excursiones, enfermedades,...) provocaran que piezas que ya estaban colocadas se despegaran y tuvieramos que volver a pegarlas. Al final decidimos juntar toda la fase de construcción en un mismo día, solicitando todas las horas de clase. Ése día fue agotador pero cumplimos con el objetivo de panelar la clase en la medida de lo posible con todo el material a nuestro alcance.

En los vídeos adjuntos puede verse disitintas etapas de la construcción y el resultado final.

Añadir que se nos ocurrió tarde que al depegar los materiales de unión (cinta y adhesivo) podrían suceder pequeños deterioros o desconchados en la pared de cal, tal y cómo terminó sucediendo. Para minimizar esto procuramos en algunas zonas pegar previamente unas tiras de

papel de embalar para luego pegar los materiales (hueveras sobre todo) al papel y no a la pared.

• Medición: instrumentos, software y técnicas utilizadas.

Vídeos para visualizar: Investigación teórica (los referidos al Audacity) Durante la fase de construcción también pusimos a punto los instrumentos de medida, aunque nuestra mayor aspiración es que estos fuesen innecesarios por que fuese perceptible de forma cualitativa como mejoraba la acústica del aula gracias a los nuevos materiales con mayor coeficiente de absorción sonora.

La reverberación es “audible” en el aula de una forma clásica: se da una palmada de una cierta intensidad y se aprecia como se mantiene el sonido un tiempo apreciable (sobre 1 segundo, lo cual es bastante). Al efectuar un proceso similar en otras aulas distintas (más pequeñas, o paneladas con otros materiales de distinto grado de absorción) cualquiera se da cuenta de que han variado las condiciones acústicas, pues el tiempo de reverberación es apreciablemte menor (o dicho en términos cualitativos, el sonido es más seco).

Se planteó el siguiente sistema de medida:

•

usariamos el software libre multiplataforma de edición de audio, AUDACITY (http://audacity.sourceforge.net/?lang=es), que los alumnos ya habían utilizado en actividades anteriores en clase de Tecnología.

•

Poseíamos un micrófono USB de condensadores que, sin dar una grabación de nivel profesional, si tenía una calidad superior a los micrófonos de carbono.

Con la opción de generar Tono, se generarían tonos de monofrecuencia de una duración aproximada de 20 segundos. El rango de frecuencias se decidió despues de hacer un análisis espectral de varias voces de clase (ver imagen de ejemplo). Concluimos que las frecuencias principales están entre 50 y 2000 Hz.

•

Análisis espectral de una alumna, con las frecuencias principales de su voz •

Para los intervalos a usar decidimos partir de 440 Hz, la frecuencia de afinación (definición de la wikipedia: «La 440» es el nombre que se le da coloquialmente al sonido que produce una vibración a 440 Hz y sirve como estándar de referencia para afinar la altura musical.

El «la 440» es la nota musical la o A que se encuentra encima del do central o C4 del piano

•

•

(do).

En 1936, una conferencia internacional recomendó que el la que se encuentra a la derecha del do central del piano se afinara a 440 Hz. Este patrón fue tomado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO en sus siglas en inglés) en 1955 (y reafirmado por ellos en 1975) como ISO 16. Desde entonces ha servido como la frecuencia de sonido de referencia para la afinación de todos los instrumentos musicales (pianos, violines, etc.).).

Entonces generariamos tonos de las siguiente frecuencias: 55 (440/8), 110 (440/4), 220 (440/2), 330, 440, 550, 660, 770, 880 (440x2), 990, 1720 (440x4), 2200 (440x5), 4400 (440x10) Hz.

Tono de 440 Hz

Tono de 440 HZ, con zoom hasta milisegundos •

Los números quizás no eran significativos, pero si el rango que abarcaban. Era de esperar que hubiese una diferencia de absorción distinta según la frecuencia, pero al usar distintos materiales de forma simultánea quizás se cancelaran estas diferencias.

•

Con los tonos generados y exportados en formato wav, procederíamos de la siguiente forma: i. hariamos una grabación de muestra para comprobar que el nivel de sonido es nulo. ii.

reproduciríamos un tono por los altavoces y empezaríamos a grabar con el Audacity. Al cabo de unos segundos cesaríamos de reproducir el tono. El tiempo de grabación extra hasta que el sonido decaiga a cero podría considerarse una medida relativa del tiempo de reverberación del aula para esa frecuencia.

iii.

Además el análisis espectral de ése intervalo de tiempo determinaría si realmente estábamos grabando el rebote del tono emitido por los altavoces.

iv. Al efectuar la misma grabación en otra aula de similares características pero sin

panelar podríamos determinar si había una disminución considerable del tiempo de reverberación y por lo tanto concluir que nuestro proyecto era exitoso.

Tiempo de reverberación (tono 440 Hz): más de un segundo

Análisis del tiempo de reverberación: pico en 440 Hz por encima de -40 dB

•

Los altavoces se colocarían delante de la mesa del profesor, y el micrófono se colocó en un soporte por delante de ellos para que grabara.

•

Los altavoces eran los del aula de Tecnología, por lo que la calidad sonora de reproducción no se puede considerar alta o buena.

•

Además decidimos realizar la misma experiencia con un par de canciones para comprobar qué pasaba con una onda real, compuesta de un ámplio rango de frecuencias significativas.

•

En base a lo investigado, y en especial a partir de la definición del tiempo de reverberación

de Sabine podiamos considerar un nivel de volumen nulo para una frecuencia cuando el valor de la intensidad medida sea cercano a -60 dB. Dado el material usado, con unas medidas de entre -40 dB y -50 dB ya podiamos considerar que el volumen era nulo, ya que a ese nivel empieza a confundirse con el ruido de fondo.

•

Evaluación: medidas cuantitativas y cualitativas.

A medida que se fue construyendo y llevando el material a clase la percepción subjetiva era que se escuchaba mejor, había menos “eco”, pero teníamos claro que podía deberse a un autoengaño por nuestra parte.

Debido a distintos problemas externos, el grueso del material se colocó un mismo día durante varias horas de clase seguidas (ver vídeo adjunto). Una vez acabado SI que pudimos comprobar de forma cualitativa (hablando en alto, tocando palmadas,...) que habíamos modificado las condiciones acústicas del aula, y por lo tanto el proyecto había funcionado. Se invitó a alumnos de otras clases y a varios profesores a comprobarlo por sí mismos y todos estuvieron de acuerdo con nuestra apreciación: ahora el sonido era más seco, no rebotaba de una forma apreciable y por lo tanto el aula sería mucho más adecuada para realizar actividades que implicaran volúmenes altos de fuentes sonoras múltiples.

Aún así procedimos con el plan de medición previsto: grabamos los tiempos de reverberación en un aula contigua de exáctamente las mismas medidas y en nuestro aula panelada.

Presentamos a continuación la comparación para cada frecuencia: el gráfico de arriba es el aula normal y el de abajo nuestra aula modificada. Se ha recortado la onda y trasladado hasta el origen de tiempo para “medir” mejor el tiempo de reverberación. Las medidas se adjuntan en formato digital (formato archivo audacity, .aup).

110 Hz

220 Hz

330 Hz

440 Hz

550 Hz

660 Hz

770 Hz

880 Hz

990 Hz

2200 Hz

Hay algunos efectos raros en las grabaciones sonoras de algunas frecuencias (el volumen

sube y baja) que los achacamos al incorrecto funcionamiento de los altavoces. De hecho la grabación para 55 Hz no la hemos incluido aquí por que consideramos que no es significativa debido la incorrecta reproducción de los altavoces y el bajo volumen de grabación posterior (aunque si puede verse en los archivos de grabaciones).

Como puede comprobarse en las imágenes anteriores, siempre y en todas las frecuencias el tiempo de reverberación del aula normal es superior al del aula transformada. Aunque no consideremos que los números absolutos obtenidos sean significativos, comentar que el tiempo de reverberación apreciable estaba en un rango de [1 segundo – 1,5 segundos] para el aula normal, mientras que para el aula transformada era claramente inferior a 0,5 segundos (repetimos que estas medidas hay que analizarlas de forma comparativa, a nuestro entender).

También hicimos la grabación con dos canciones, una de tipo rock y otra de tipo tecno (lo que implica sonidos más graves). Este fue el resultado, aunque se parecia mejor escuchándolo en las grabaciones adjuntas.

La primera grabación es el aula transformada. Como puede apreciarse el tiempo de

reverberación una vez cesa la fuente sonora es considerablemente menor en el caso superior que en el inferior.

En este caso la grabación superior es el aula normal, y también se aprecia claramente que el tiempo de reveberación es superior a un segundo, mientras que en el aula modificada no.

La conclusión es obvia: se ha disminuido el tiempo de reverberación de forma apreciable y considerable (más de la mitad), lo que implica una mejor condición acústica del aula.

6.- Conclusiones: Vídeos para visualizar: Evaluación.

• Del proyecto.

Por parte del profesor: El proyecto ha merecido la pena, no por los resultados, que han sido positivos, sino por el mero hecho del proceso en sí. Considero que para todos los alumnos, y en especial para alumnos que arrastran un cierto “fracaso” académico es muy importante aumentar su autoestima de cara a la educación con actividades de las que puedan sentirse orgullosos por el hecho de haberlas llevado a cabo. Y por supuesto es fundamental transmitir la idea de que la Ciencia no son una serie de fórmulas sin sentido (significativo), sino que es conocimiento basado en una metodología experimental. En cierta forma durante este proyecto los alumnos han sentido la pasión de la Ciencia, la emoción de no saber cual será el resultado final. Y también se han sentido tecnológos, con un proyecto distinto a los habituales, abierto en su desarrollo.

En cuanto al proyecto en sí no descarto continuar con el mismo, al menos en algunos aspectos relativos a la acústica, Considero que es un tema de gran potencial interdisciplinar por lo que sería muy interesante plantearse realizar una unidad didáctica en colaboración con los departamentos de Física y Música.

En cuanto a la posibilidad de mejorar el proyecto está claro que puede mejorarse consiguiendo material suficiente. Lo más adecuado habría sido haber panelado varias clases, cada una con un material distinto: hueveras, cartón, poriexpan,... y después realizar las medidas para cada material, con lo cual aparte del tiempo de reverberación (relativo) estaríamos midiendo el índice de absorción de cada material, y podríamos aplicar las fórmulas desarrolladas por Sabine.

El sistema de medición planteado considero que es correcto (siempre que sean para comparar medidas), aunque habría sido ideal conseguir un sonómetro profesional.

Por parte de los alumnos y alumnas: cubrieron un breve cuestionario del que se adjuntan diversas respuestas.

Pregunta 1.- Queríamos demostrar que se pueden mejorar las condiciones acústicas del aula usando material reciclado. ¿Pensais que lo hemos logrado?.

Respuesta de Lara y Cristina: Si.Despues del proyecto la acústica mejoró favorablemente a pesar

Demostración práctica de la mejora acústica de no tener los medios ni el material suficiente. Nos llevó un gran trabajo y esfuerzo pero conseguimos nuestro proposito de mejorar la acústica.

Pregunta 2.- ¿Hay una mala sonorización en las aulas?.¿Que opinan los profesores y alumnos que entrevistamos?

Respuesta de Lara y Cristina: Sí.Se oye con mucho eco y se produce un cruce de voces que provoca que no se entienda. Tanto los profesores como los alumnos coincidieron en que la acústica de las clases es mala. No se escucha bien al poner un video o una canción. Al hablar varios a la vez no se escucha bien.

Pregunta 3.- ¿Qué razones pensamos que pueden influir en la mala sonorización de las aulas? . ¿La mala sonorización es sólo en el aula o se produce en los pasillos?

Respuesta de Samuel y Yuri: Las columnas, el tamaño, etc... y los materiales que producen efecto rebote. Los materiales de las aulas son el cemento , ladrillo , azulejos,...

La mala sonorización también se produce en los pasillos debido a que los materiales viene siendo los mismos y porque tienen mayor tamaño.

Pregunta 4.- ¿Qué tipo de materiales pensamos que pueden ser mejores para pegar en la pared y reducir el efecto rebote (reverberación) del sonido?.

Respuesta de Samuel y Yuri: Hueveras , cartón , mantas , corcho blanco, posters , lana de roca , periódicos etc...En general materiales que absorven el sonido.

Pregunta 5.- Longitude las paredes a panelar (aproximados). ¿Podremos conseguir material suficiente?

Respuesta de Sergio y David: Las medidas son: Largo=8,20 metros, Ancho=6,80 metros y Altura=3,10 metros.

No, como vimos que la superficie de las paredes era muy grande para ser ocupada con un solo tipo de material, tuvimos que recurrir a distintas variedades de material, como hueveras, cartón, papel de periódico, lana de roca, mantas, poliespán, etc...

Pregunta 6.- ¿Cuales han sido los problemas principales de construcción?

Respuesta de Sergio y David: Los problemas principales han sido que al pegar las hueveras, con el paso de los días, se despegaban porque no teníamos el material adecuado para pegarlas y tuvimos que recurir a pegarlas con cinta de envalar. Otro de los problemas ha sido que muchas veces nos quedábamos sin material y teníamos que esperar un par de días hasta conseguirlo.

Pregunta 7.- Una vez panelada el aula, ¿se notaba una mejora en la sonorización de la misma?. ¿Está todo el mundo de acuerdo en ello?.

Respuesta de Sara y Fany: Una vez colocado el material reciclado en todo el aula, hicimos una prueba de sonido en la clase insonorizada, y después en otra sin insonorizar. Se notó una clara mejoría. Después de colocar el material e ir a la otra clase, nos quedamos asombrados con la diferencia.

Pregunta 8.- ¿Qué conclusiones podemos sacar de las medidas realizadas?

Respuesta de Sara y Fany:Si, las medidas afirman que nuestra opinión está de acuerdo con la realidad.

Pregunta 9.- A raiz de la investigación, ¿qué recomendaciones podríamos hacerle al instituto para mejorar la acústica de las aulas?

Respuesta de Isa: El instituto lo que podría hacer es invertir algo del dinero que la Xunta le proporciona en comprar materiales aislantes del sonido o algo similar, para que asi la acústica fuese mejor.

Pregunta 10.- ¿Qué cambios haríamos en el trabajo realizado?

Respuesta de Isa: La estética de la clase con las hueveras puestas no era muy buena, lo que se podría hacer era pintarlas o algo similar para que, al menos, se viese bien.

• Del diseño y construcción de las clases.

En el fondo el proyecto nos deja en el mismo sitio que estábamos pues las aulas siguen a ser el “infierno” sonoro habitual. No podemos culpar de por sí a los constructores iniciales del IES, pues en la época de construcción (1970) se sobreentendía que en un aula hay un único foco sonoro, el profesor. Además se consideraba que las aulas estaban masificadas (más de 30 alumnos) lo cual ciertamente mejora la acústica, pues más cuerpos y ropa aumenta el coeficiente de absorción. Hoy en día hay clases de relativamente pocos alumnos, se usan tecnologías diversas y actividades que aumentan el número de focos sonorros. La conclusión es que sería urgente pedir un presupuesto extraordinario para mejorar la acústica de la aulas. Lo ideal, con dinero suficiente, sería introducir un falso techo, quitar los azulejos y reemplazarlos por corcho, colocar algunos elementos absorventes estratégicamente situados, etc,...Sin demasiado dinero se podrían intentar pequeñas mejoras, como paneles de corcho, posters en todas las paredes.

Nuestra esperanza es que apartir de este proyecto aumente la sensibilidad hacia este tema, asumiendo toda la comunidad educativa que pagamos un alto precio por una situación remediable.