Fundamentos de Acústica, Instalaciones de Sonido y Solución de Averías

Principios Fundamentales de Acústica Aplicada

Áreas Principales de la Acústica

• Acústica Urbanística: Aborda el estudio y control del ruido en entornos urbanos.
• Aislamiento Acústico: Se enfoca en la prevención de la transmisión de sonido entre diferentes espacios.
• Acústica de Salas: Busca optimizar la calidad sonora dentro de espacios cerrados.

Instrumentación para Mediciones Acústicas

• Sonómetros: Instrumentos diseñados para medir el Nivel de Presión Sonora (SPL) y los tiempos de reverberación.
• Dosímetros: Evalúan la exposición acumulada al ruido durante un periodo determinado, especialmente relevantes en entornos laborales.
• Generadores de Señal: Dispositivos que emiten sonidos específicos, como ruido rosa o ruido blanco, utilizados para realizar pruebas acústicas. Ejemplos: Talkbox, DS3, PA3.

Materiales y Elementos para el Tratamiento Acústico

• Materiales Absorbentes: Reducen la reflexión del sonido. Ejemplos: alfombras, espuma acústica.
• Materiales para Ruido de Impacto: Atenúan el ruido generado por golpes o pisadas. Ejemplos: moqueta, suelo flotante.
• Elementos Pasivos de Acondicionamiento Acústico:
  • Difusores: Dispersan la energía sonora de manera uniforme en el espacio.
  • Reflectores: Redirigen las ondas sonoras hacia zonas específicas.
  • Trampas de Graves: Diseñadas para absorber eficazmente las bajas frecuencias y controlar modos resonantes.
  • Resonadores: Elementos sintonizados para absorber rangos de frecuencia muy específicos.

Clasificación de Tipos de Ruido

• Ruido Aéreo: Se propaga a través del aire y alcanza los cerramientos (paredes, techos, suelos).
• Ruido de Impacto: Generado por un impacto de corta duración sobre los cerramientos del local receptor, provocando su vibración.
• Ruido por Vibración: Originado por la vibración de equipos como motores o máquinas, que se transmite estructuralmente al local receptor.

Conceptos Clave en Acústica de Salas

Tiempo de Reverberación (TR)

El Tiempo de Reverberación es una medida fundamental que indica el tiempo necesario para que la intensidad del sonido en una sala disminuya en 60 dB después de que la fuente sonora original haya cesado su emisión. Comúnmente se utiliza el TR60, aunque existen otras métricas como el TR20 o TR30.

TR Óptimo según el Recinto

El valor ideal del TR depende del uso específico del recinto:

• Salas de conferencias y aulas: Se requiere un TR bajo para maximizar la inteligibilidad de la palabra.
• Auditorios y teatros: Se busca un TR moderado que ofrezca un equilibrio entre claridad y una sensación de calidez acústica.
• Iglesias, catedrales o salas sinfónicas: Un TR más alto es deseable para lograr una sonoridad envolvente y majestuosa.

Tipología de las Instalaciones de Sonorización

Criterios de Clasificación

1. Ubicación: Las instalaciones pueden situarse en espacios abiertos o en recintos cerrados.
2. Tipo de Sonorización:
   • Centralizada: Todos los equipos de control (mezcladores, procesadores) y amplificación se ubican en una única sala técnica central.
   • Distribuida: Los amplificadores y, en ocasiones, los controles, se encuentran dispersos en diferentes puntos o zonas del recinto, más cerca de los altavoces.

Amplificación y Control Centralizado

• Todos los equipos principales (fuentes, procesadores, amplificadores) residen en un único punto (rack o sala técnica).
• El cableado de altavoces parte desde esta ubicación central para distribuir el sonido por todo el recinto.
• El sistema puede integrar diversas fuentes como micrófonos, reproductores de música y sistemas de gestión de mensajes pregrabados.

Distribución de Señal

1. Baja Impedancia (Sistema de Impedancia Constante):
   • La impedancia de salida típica del amplificador se sitúa entre 2 Ω y 32 Ω (comúnmente 4 Ω u 8 Ω).
   • Adecuado para distancias cortas entre amplificador y altavoces y para potencias moderadas.
   • Requiere una cuidadosa adaptación de impedancias entre el amplificador y los altavoces conectados (en serie/paralelo) para evitar pérdidas de potencia y posibles daños.
2. Alta Impedancia (Sistema de Tensión Constante - Línea de 70V/100V):
   • Utiliza transformadores elevadores en la salida del amplificador y reductores en cada altavoz para adaptar las impedancias.
   • Opera con líneas de tensión constante, siendo las más comunes 50V, 70V o 100V (100V es el estándar predominante en Europa).
   • Minimiza las pérdidas de señal en el cableado, resultando ideal para cubrir grandes distancias y conectar múltiples altavoces fácilmente.
   • Los altavoces para línea de 100V incorporan un transformador con diferentes tomas que permiten seleccionar la potencia eléctrica que consumirán de la línea, en lugar de especificar una impedancia nominal.

Amplificación Centralizada con Control Local

• Aunque la amplificación es central, permite a los usuarios ajustar el volumen y/o seleccionar la fuente de sonido de forma independiente en diferentes zonas.
• Se implementa mediante atenuadores (controles de volumen pasivos en línea de 100V) o módulos de selección de canal instalados localmente en cada zona.
• Estos sistemas a menudo permiten la difusión de mensajes de aviso o emergencia con prioridad sobre la programación local.

Amplificación y Control Distribuido

• Cada zona o área específica cuenta con su propio amplificador y dispositivos de control dedicados.
• Reduce la dependencia de un único punto central de fallo y puede simplificar el cableado en instalaciones muy extensas.
• Es común en sistemas de megafonía complejos, sistemas de distribución de audio por radiofrecuencia o redes de sonido profesional sobre IP (AoIP).

Diagnóstico de Averías Comunes en Instalaciones de Sonido

Averías de Naturaleza Eléctrica

• Interferencias Electromagnéticas (EMI):
  • Son señales eléctricas indeseadas que se acoplan a la señal de audio, generando ruidos (zumbidos, chasquidos).
  • Frecuentemente causadas por inducción electromagnética proveniente de cables de alimentación, motores, dimmers de iluminación u otras instalaciones cercanas.
• Realimentación Acústica (Efecto Larsen o Acople):
  • Se produce cuando el sonido emitido por un altavoz es captado por un micrófono conectado al mismo sistema de amplificación, creando un bucle cerrado.
  • Se manifiesta como un pitido agudo y penetrante de volumen creciente.
• Bucles de Masa (Lazo de Tierra - Ground Loop):
  • Se originan cuando existe una diferencia de potencial eléctrico entre las conexiones de tierra (masa) de dos o más equipos interconectados.
  • Provocan la aparición de un zumbido de baja frecuencia (normalmente 50 Hz o 60 Hz y sus armónicos) en la señal de audio.
• Desadaptación de Impedancias:
  • Ocurre principalmente en sistemas de baja impedancia cuando la impedancia total de los altavoces conectados no coincide con la impedancia de salida recomendada para el amplificador.
  • Puede resultar en una reducción de la potencia entregada, una calidad de sonido deficiente o, en casos severos, daños en el amplificador o los altavoces.

Averías de Naturaleza Acústica

1. Resonancia Ambiental (Modos Propios):
   • Ciertos elementos constructivos o las dimensiones de la sala provocan que algunas frecuencias se amplifiquen de forma natural más que otras, generando desequilibrios tonales y coloración en el sonido.
2. Presencia de Zonas Muertas o Sombras Acústicas:
   • Áreas dentro del recinto donde la cobertura sonora es insuficiente o nula debido a una mala ubicación o diseño del sistema de altavoces.
   • Se corrigen mediante una mejor distribución y orientación de los altavoces, el ajuste de niveles o la adición de altavoces de refuerzo.
3. Desfase entre Altavoces:
   • Sucede cuando dos o más altavoces emiten la misma señal de audio pero sus ondas sonoras llegan a un punto de escucha con diferencias de tiempo (fase), provocando cancelaciones (filtro peine) o refuerzos no deseados en ciertas frecuencias.
   • Este problema es particularmente notable y perjudicial con señales periódicas como la música o la voz.