Análisis de factores de confort acústico y su relación con variables de ventilación de entrada en
aulas de instituciones educativas ubicadas en ciudades de clima tropical (caso de estudio
Medellín)
Jeiser Rendón Giraldo, [email protected]
Tesis de Maestría presentada para optar al título de Magíster en Bioclimática
Asesor: Luis Alberto Tafur Jiménez, Doctor (PhD) en Sonido y Vibraciones.
Asesora: Catalina Morales Maya, Magister (MSc) en Bioclimática.
Universidad de San Buenaventura Colombia
Facultad de Artes Integradas
Maestría en Bioclimática
Bello, Colombia
2018
Citar/How to cite (Rendón, 2018) ... (Rendón, 2018)
Referencia/Reference
Estilo/Style:
APA 6th ed. (2010)
Rendón, J., (2018). Análisis de factores de confort acústico y su relación con variables
de ventilación de entrada en aulas de instituciones educativas ubicadas en
ciudades de clima tropical (caso de estudio Medellín). (Tesis Maestría en
Bioclimática). Universidad de San Buenaventura Colombia, Facultad de Artes
Integradas, Bello.
Maestría en Bioclimática, Cohorte I.
Grupo de Investigación (GIMSC y Hombre, proyecto y ciudad).
Línea de investigación en Acústica y procesamiento de señal y Bienestar humano y tecnología.
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Tabla de contenido
Resumen ......................................................................................................................................... 12
Introducción ................................................................................................................................... 14
1 Objetivos ..................................................................................................................................... 18
1.1 Objetivo general ................................................................................................................... 18
1.2 Objetivos específicos ............................................................................................................ 18
2 Marco referencial-teórico ............................................................................................................ 19
2.1 Estado del arte ...................................................................................................................... 19
2.2 Bases teóricas ....................................................................................................................... 24
2.2.1 Nivel de presión sonora. ................................................................................................ 24
2.2.2 Espectro sonoro y bandas de octava .............................................................................. 24
2.2.3 Ponderación temporal .................................................................................................... 25
2.2.4 Nivel continúo equivalente ............................................................................................ 25
2.2.5 Modos normales de vibración ........................................................................................ 26
2.2.6 Pérdida por transmisión (TL) ......................................................................................... 26
2.2.7 Tiempo de Reverberación, impedancia acústica y velocidad de partícula .................... 27
2.2.8 El ruido de fondo y su relación con el acondicionamiento y el aislamiento acústico. .. 29
2.2.9 Aportes BB93 Texto Principal (Main text) .................................................................... 33
2.2.10 Ventilación natural ....................................................................................................... 37
2.2.11 Método experimental del cálculo de la velocidad del viento (Melaragno) .................. 40
2.2.12 Rosa de los vientos IDEAM y SIATA ......................................................................... 41
2.2.13 Mapa de ruido Medellín ............................................................................................... 43
3 Metodología ................................................................................................................................ 45
3.1 Equipos y software utilizados durante las mediciones ......................................................... 46
3.2 Ruido de fondo ..................................................................................................................... 47
3.2.1 Protocolo de Mediciones de Ruido en Interiores. .......................................................... 47
3.2.1.1 Instrumentación. ..................................................................................................... 47
3.2.1.1.1 Sonómetro Integrador. ..................................................................................... 47
3.2.1.1.2 Calibrador. ....................................................................................................... 48
3.2.1.1.3 Trípode. ........................................................................................................... 48
3.2.1.2 Metodología de la Medición. ................................................................................. 48
3.2.1.2.1 Verificación del punto de medición. ............................................................... 48
3.2.1.2.2 Configuración de la sesión de medición ......................................................... 49
3.3 Tiempo de reverberación ...................................................................................................... 49
3.3.1 Protocolo de Mediciones de Tiempo de Reverberación. ............................................... 49
3.3.1.1 Instrumentación. ..................................................................................................... 49
3.3.1.1.1 Fuente generadora. .......................................................................................... 49
3.3.1.1.2 Micrófono. ....................................................................................................... 50
3.3.1.1.3 Sistema de grabación. ...................................................................................... 50
3.3.1.2 Metodología de la Medición. ................................................................................. 50
3.3.1.2.1 Verificación Puntos de medición. ................................................................... 50
3.3.1.2.2 Señales de prueba. ........................................................................................... 51
3.3.1.2.3 Proceso de medición ........................................................................................ 51
3.4 Perdida por transmisión ........................................................................................................ 51
3.4.1 Protocolo de mediciones de pérdida por transmisión. ................................................... 51
3.4.1.1 Instrumentación ...................................................................................................... 51
3.4.1.1.1 Sonómetro Integrador. ..................................................................................... 51
3.4.1.1.2 Calibrador. ....................................................................................................... 51
3.4.1.2 Metodología de la Medición. ................................................................................. 52
3.4.1.2.1 Verificación Puntos de medición. ................................................................... 52
3.4.1.3 Señales de prueba ................................................................................................... 52
3.4.1.4 Proceso de medición ............................................................................................... 52
3.5 Velocidad de entrada del aire ............................................................................................... 53
3.5.1 Protocolo de mediciones de pérdida por transmisión. ................................................... 53
3.5.1.1 Instrumentación. ..................................................................................................... 53
3.5.1.1.1 Anemómetro de hilo caliente. ......................................................................... 53
3.5.1.2 Metodología de la Medición. ................................................................................. 53
3.5.1.3 Proceso de medición. .............................................................................................. 54
3.6 Modelación en SoundPLAN ................................................................................................ 54
3.6.1 Protocolo de la modelación ............................................................................................ 54
3.7 Medición con Microflow ...................................................................................................... 55
3.7.1 Protocolo de medición y equipos utilizados .................................................................. 55
3.7.2 Análisis en el software velo 3.A .................................................................................... 56
4 Resultados ................................................................................................................................... 58
4.1 Datos generales .................................................................................................................... 58
4.1.1 Localización. .................................................................................................................. 58
4.1.2 Características Generales. .............................................................................................. 59
4.1.2.1 IE Presbítero Antonio José Bernal Londoño. ......................................................... 59
4.1.2.1.1 Ubicación. ....................................................................................................... 60
4.1.2.1.2 Capacidad, volumen y orientación. ................................................................. 60
4.1.2.1.3 Oferta escolar. ................................................................................................. 60
4.1.2.1.4 Material Constructivo en muros. ..................................................................... 60
4.1.2.1.5 Distancia a la vía más cercana. ........................................................................ 61
4.1.2.2 IE San Agustín. ...................................................................................................... 61
4.1.2.2.1 Ubicación. ....................................................................................................... 61
4.1.2.2.2 Capacidad, volumen y orientación. ................................................................. 62
4.1.2.2.3 Oferta escolar. ................................................................................................. 62
4.1.2.2.4 Material constructivo en muros. ...................................................................... 62
4.1.2.2.5 Distancia a la vía más cercana. ........................................................................ 62
4.1.2.3 IE Horacio Muñoz Suescún. ................................................................................... 62
4.1.2.3.1 Ubicación. ....................................................................................................... 62
4.1.2.3.2 Capacidad, volumen y orientación. ................................................................. 63
4.1.2.3.3 Oferta escolar. ................................................................................................. 63
4.1.2.3.4 Material Constructivo en muros. ..................................................................... 64
4.1.2.3.5 Distancia a la vía más cercana. ........................................................................ 64
4.1.3 Acuerdo 048 de 2012 POT Medellín ............................................................................. 64
4.1.4 Mapa de ruido de Medellín ............................................................................................ 65
4.1.5 Aforo automotor en las vías cercanas ............................................................................ 66
4.1.6 Condiciones Ambientales .............................................................................................. 67
4.2 Ruido de fondo ..................................................................................................................... 68
4.3 Tiempo de reverberación ...................................................................................................... 71
4.4 Perdida por transmisión ........................................................................................................ 73
4.5 Áreas efectivas de ventilación .............................................................................................. 77
4.6 Altura piso a techo ................................................................................................................ 79
4.7 Angulo de incidencia del viento ........................................................................................... 79
4.8 Distancia a la vía más cercana .............................................................................................. 80
4.9 Ruido ambiental según mapa de ruido ................................................................................. 81
4.10 Velocidad del viento en la abertura .................................................................................... 81
4.11 Cumplimiento de la NTC4595 en las variables evaluadas ................................................. 82
5 Discusión ..................................................................................................................................... 85
5.1 Tiempo de reverberación y altura de las aulas. .................................................................... 85
5.2 Velocidad del viento y confort térmico ................................................................................ 86
5.3 Velocidad del viento y ruido de fondo ................................................................................. 88
5.4 Pérdida por transmisión y materiales de construcción ......................................................... 88
5.5 Área efectiva de ventilación y ruido de fondo ..................................................................... 89
5.6 Correlación estadística entre el ruido de fondo y la velocidad de entrada del viento .......... 91
5.7 Modelación de ruido en SoundPLAN .................................................................................. 95
5.8 Medición con MicroFlow ..................................................................................................... 97
6 Conclusiones ............................................................................................................................. 108
7 Recomendaciones ...................................................................................................................... 110
Referencias ................................................................................................................................... 112
Lista de tablas
Tabla 1. Niveles máximos de presión sonora. ............................................................................... 21
Tabla 2. Efecto de la ventilación cruzada en aberturas opuestas con vientos oblicuos. ............... 41
Tabla 3. Equipos utilizados durante las mediciones. .................................................................... 47
Tabla 4. Softwares utilizados durante las mediciones. .................................................................. 47
Tabla 6. Condiciones ambientales durante la medición. ............................................................... 67
Tabla 7. Ángulo de incidencia viento desde el norte contra fachadas. .......................................... 80
Tabla 8. Variables medidas vs NTC4595. ..................................................................................... 83
Lista de figuras
Figura 1. Tiempos de reverberación recomendados para algunos espacios. .................................. 29
Figura 2. Curvas NC* Estándares máximos permitidos de ruido de fondo en función de la
frecuencia. ...................................................................................................................................... 30
Figura 3. Incidencia de las ondas sonoras al momento de chocar contra el muro. ........................ 32
Figura 4. Barreras acústicas naturales. ........................................................................................... 35
Figura 5. Posibles formas de ventilación natural. .......................................................................... 36
Figura 6. Ventana de doble vidrio con aberturas opuestas. ............................................................ 37
Figura 7. Carta psicométrica modificada por la velocidad del aire al interior. .............................. 40
Figura 8. Rosa de los vientos Medellín. ......................................................................................... 42
Figura 9. Rosa de los vientos mes noviembre de 2017. ................................................................. 43
Figura 10. Mapa de ruido total diurno Medellín 2014. .................................................................. 44
Figura 11. Flujograma de la Metodología. ..................................................................................... 46
Figura 12. Localización geográfica de las IE. ................................................................................ 58
Figura 13. IE Presbítero Antonio José Bernal Londoño ................................................................ 59
Figura 14. Isográfico acotado ......................................................................................................... 59
Figura 15. IE San Agustín .............................................................................................................. 61
Figura 16. IE Horacio Muñoz Suescún .......................................................................................... 63
Figura 17. Uso general del suelo urbano ........................................................................................ 65
Figura 18. Mapa de ruido de Medellín. .......................................................................................... 66
Figura 19. Aforo automotor en vías cercanas a las IE. .................................................................. 67
Figura 20. Ruido de fondo (ventanas cerradas) comparado con algunas curvas NC. .................... 68
Figura 21. Ruido de fondo (ventanas abiertas) comparado con algunas curvas NC. ..................... 69
Figura 22. Ruido de fondo promedio energético (ventanas cerradas y abiertas) en todas las aulas.
........................................................................................................................................................ 70
Figura 23. Ruido de fondo con ventanas abiertas y cerradas comparado con la NTC4595 y la
BB93. .............................................................................................................................................. 70
Figura 24. Tiempo de reverberación por bandas de octava. ........................................................... 71
Figura 25. Tiempo de reverberación medido in situ (Tmf Sabine 500 Hz, 1kHz y 2kHz)
comparado con la NTC4595 y la BB93. ........................................................................................ 72
Figura 26. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 12 de la I.E. Pbtro. Antonio. .. 73
Figura 27. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 13 de la I.E. Pbtro. Antonio. .. 73
Figura 28. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula Mat. de la I.E. Pbtro. Antonio.
........................................................................................................................................................ 74
Figura 29. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 110 de la I.E. Horacio Suescun.
........................................................................................................................................................ 74
Figura 30. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 111 de la I.E. Horacio Suescun.
........................................................................................................................................................ 75
Figura 31. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 8 de la I.E. San Agustín. ........ 75
Figura 32. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 9 de la I.E. San Agustín. ........ 76
Figura 33. TL en la banda de 500 Hz comparado con NTC4595. ................................................. 76
Figura 34. TL muro con rejilla muro con ventana comparado BB93 ............................................ 77
Figura 35. Áreas efectivas de ventilación fijas comparado con NTC4595. ................................... 78
Figura 36. Áreas efectivas de ventilación fijas + móviles comparado con NTC4595. .................. 78
Figura 37. Altura del piso al techo comparado con NTC4595. ...................................................... 79
Figura 38. Distancia del aula a la vía más cercana. ........................................................................ 80
Figura 39. Ruido ambiental diurno vs normas. .............................................................................. 81
Figura 40. Velocidades internas del viento en las aberturas. ......................................................... 82
Figura 41. Cumplimiento de los parámetros de ventilación frente a la NTC4595. ........................ 83
Figura 42. Cumplimiento de los parámetros acústicos frente a la NTC4595. ............................... 83
Figura 43. Comparación tiempo de reverberación y altura. ........................................................... 85
Figura 44. Diagrama psicométrico y aulas ampliado por la velocidad del viento. ........................ 87
Figura 45. Velocidad del viento y ruido de fondo. ......................................................................... 88
Figura 46. Porcentaje de materiales en muros y TL. ...................................................................... 89
Figura 47. Correlación Ruido de Fondo y Velocidad del Viento en ventana abierta. ................... 91
Figura 48. Correlación Ruido de Fondo y Velocidad del Viento Ventana Cerrada. ...................... 91
Figura 49. Ventana cerrada en CurveExpert en el modelo Logistic. ............................................. 92
Figura 50. Ventana cerrada en CurveExpert en el modelo Ratkowsky. ........................................ 93
Figura 51. Ventana abierta en CurveExpert en el modelo Logistic. .............................................. 94
Figura 52. Ventana abierta en CurveExpert en el modelo Ratkowsky. ......................................... 94
Figura 53. Mapa de ruido en los alrededores de la I.E. Pbtro. Antonio José. ............................... 96
Figura 54. Mapa de ruido en fachada de la I.E. Pbtro. Antonio José. ............................................ 96
Figura 55. Espectro por 1/3 de octava para el ruido de fondo. ...................................................... 98
Figura 56. Resultados Microflow malla cerca al tablero. .............................................................. 99
Figura 57. Resultados Microflow ventana con rejilla. ................................................................. 100
Figura 58. Resultados Microflow ventana abierta. ...................................................................... 102
Figura 59. Resultados Microflow ventana cerrada. ...................................................................... 103
Figura 60. Resultados Microflow en ventanas de fachadas norte y este. ..................................... 105
Figura 61. Resultados Microflow en fachada norte y muro con rejilla. ....................................... 106
Figura 62. Cumplimiento de los parámetros evaluados con respecto a los estándares
contemplados en al NTC4595. ..................................................................................................... 108
Figura 63. Cumplimiento general de las variables en las aulas frente a la NTC4595. ................ 108
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 12
Resumen
La siguiente investigación enmarcada dentro del proyecto de investigación Identificación de
factores de desempeño ambiental (acústico, térmico y visual) determinantes de la salud mental de
docentes y estudiantes de escuelas públicas de Bogotá, Medellín y Cali, evalúa algunas variables
de las condiciones actuales de confort acústico y de ventilación que poseen las instituciones
educativas (IE) públicas de Medellín y el impacto de la ventilación sobre el confort acústico.
El análisis parte del interrogante que se suscita, ante las edificaciones educativas desarrolladas
después del año 2000, año en que se publicó la Norma Técnica Colombiana NTC4595
“Planteamiento y diseño de instalaciones y ambientes escolares”. Se hace relevante en esta
investigación conocer las condiciones de confort en las aulas educativas y evaluar la adopción de
su contenido por parte del sector constructivo.
La metodología utilizada para esta investigación, toma como muestra tres IE, en las cuales se
midieron 7 aulas, de cada aula se levantó la información edilicia, geográfica, acústica y la tipología
de las aberturas utilizadas para la ventilación natural. Además, de otras variables cuantitativas que
pudieran ayudar a clarificar los resultados como lo fueron (Temperatura interior, velocidad interna
del aire a la entrada de la abertura, humedad relativa y presión atmosférica).
En el análisis de resultados se encontró que gran porcentaje de las aulas cumplen con los parámetros
de ventilación establecidos por la NTC4595 (área efectiva de ventilación y altura); pero, superan
las variables acústicas (ruido de fondo, tiempo de reverberación y pérdida por transmisión).
Palabras clave: Confort, Acústica, Ventilación, Aulas, Trópico.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 13
Abstract
The following research framed within the research project "Identification of factors of
environmental performance (acoustic, thermal and visual) determinants of the mental health of
teachers and students of public schools in Bogotá, Medellín and Cali, evaluates some variables of
the current conditions of acoustic comfort and ventilation that public educational institutions of
Medellin and the impact of ventilation on acoustic comfort.
The analysis starts from the question that arises, before the educational buildings developed after
the year 2000, year in which the Colombian Technical Norm NTC4595 "Approach and design of
school facilities and environments" was published. It becomes relevant in this investigation to
know the conditions of comfort in the educational classrooms and to evaluate the adoption of its
content by the construction sector.
The methodology used for this research, takes as sample 3 educational institutions, in which 7
classrooms were measured, from each classroom the building, geographical, acoustic information
and the typology of the openings used for natural ventilation were raised. In addition, other
quantitative variables that could help to clarify the results as they were (internal temperature,
internal air velocity at the entrance of the opening, relative humidity and atmospheric pressure).
In the analysis of results, it was found that a large percentage of the classrooms comply with the
ventilation parameters established by NTC4595 (effective area of ventilation and height); but, they
overcome the acoustic variables (background noise, reverberation time and transmission loss).
Keywords: Comfort, Acoustics, Ventilation, Classrooms, Tropics.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 14
Introducción
En los últimos años Colombia está apostando por construir una nación cuyo principal pilar
sea la educación. Esto se puede ver planteado en el Plan Nacional de Desarrollo 2014-2018 emitido
por la ley 1753 de 2015 asumiendo la educación como el pilar más importante para la igualdad
social y el crecimiento económico. Dentro de las estrategias que se esperan desarrollar para lograr
este plan se ha destinado a la infraestructura estratégica, con un rubro considerable para su
financiación. Sin embargo, aunque desde el año 1999 se ha generado una Norma Técnica
NTC4595, para guiar la edificación de nuevas IE, esta norma no es de carácter obligatorio. Es por
esto por lo que surge la inquietud de cómo se está desarrollando la infraestructura en cuanto a
condiciones de confort, en las aulas de IE de Colombia a partir de la emisión de esta norma.
Se plantea como gran interrogante conocer las actuales condiciones de confort referentes a
la acústica y la ventilación que poseen las IE en una de las principales ciudades del país (Medellín),
y entender cómo se relacionan. De esta manera, tomando como apoyo la normatividad nacional, e
internacional, se puede evaluar que parámetros se deben revisar a la luz de los resultados. Además,
pretende aportar en el conocimiento de la relación que se genera entre el ruido y la ventilación
natural, y permitir que futuras investigaciones solucionen esta problemática.
Las condiciones de confort que actualmente prestan las IE en clima tropical andino, como
ocurre en Medellín, son indicadores relevantes del rendimiento de estudiantes y profesores. El
ruido de fondo, por ejemplo, tiene una directa relación con el adecuado ambiente que brinda un
aula para el desarrollo de conocimiento por parte de los estudiantes. Esta condición también está
ligada directamente con el esfuerzo vocal del docente para hacer llegar el mensaje a sus alumnos.
Sin embargo, el ruido de fondo si bien altera la capacidad de concentración y el proceso de
comunicación en un aula de clase no es la única condición de confort (Álvarez et al, 2012).
Otro factor acústico importante es el tiempo de reverberación, que incide directamente en
el porcentaje de inteligibilidad de la palabra. La inteligibilidad de la palabra es una magnitud que
considera la cantidad de consonantes que logra entender un receptor en un mensaje hablado. Se
relaciona directamente con el sonido emitido y el reflejado. Si el tiempo de reverberación en un
salón de clase es alto, el mensaje directo se estará interrumpiendo por las reflexiones que se generen
posteriormente. Por tanto, si el tiempo de reverberación es corto, las reflexiones no podrán afectar
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 15
el mensaje. Esto supone que mientras más alto sea el tiempo de reverberación mayor será el
esfuerzo por parte del receptor para entender el discurso (Howard & Angus, 2017).
Por otro lado, la ventilación de las aulas generalmente tiene una relación contrapuesta con
el ruido de fondo. Esto se da porque el ruido de fondo comúnmente logra ingresar a los espacios
ocupados, por medio de las aberturas. En los países tropicales los proyectos arquitectónicos
generalmente utilizan la ventilación natural para mantener las condiciones de confort térmico. Sin
embargo, esta forma de ventilación permite el ingreso de ruido de fondo por las aberturas. De esta
forma se entiende que la ventilación natural requiere de un tratamiento cuidadoso frente a la
contaminación acústica, especialmente en grandes ciudades con altos niveles de ruido ambiental
(Bibby, 2011). Por lo anterior expuesto, se puede entender que las diversas condiciones de confort
relacionadas con la acústica y la ventilación van a tener directa incidencia en los actuales retos que
tienen la arquitectura y la ingeniería para el diseño y construcción de IE en el trópico, ya que se
evidencia la necesidad de hacer de la ventilación natural la principal opción a la hora de ingresar
aire a un aula en clima tropical
Ahora, si bien se ha descrito los posibles problemas que puedan tener las I.E. frente a
condiciones de confort derivadas de la ventilación natural y su interacción con el ruido, es propicio
entrar a mirar por que esta investigación tiene relevancia frente a la calidad de la educación en la
ciudad de Medellín. Se puede empezar enfatizando, que la etapa del desarrollo humano conocida
como la niñez, encierra una serie de momentos especiales en la vida de cualquier persona los
juegos, los compañeros, la exploración y el descubrimiento de todo un mundo lleno de diversidad
sorprenden y deleitan las mentes de los niños (Instituto Colombiano de Normas Técnicas y
Certificación (Icontec, 2015). Esta etapa es una época importante para cualquier ser humano y
definitivamente quedará enmarcada dentro de su carácter y comportamiento por el resto de su vida.
Sin embargo, si se analiza con detenimiento el espacio físico en donde los estudiantes pasan gran
parte de este tiempo, se encuentra que este tiempo esté destinado a un aula de clase (Icontec, 2015).
Debido al actual modelo de formación implantado por la sociedad moderna, en esta etapa
el niño debe pasar la mayor parte de las horas más lúcidas de su tiempo, morando un espacio
interior. De ahí que obligatoriamente se deba dar relevancia a este tipo de espacios, ya que la
infraestructura que estos posean, seguramente facilita o entorpece el proceso educativo. Tomar a
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 16
la ligera el diseño y construcción de estos lugares de desarrollo intelectual, es probablemente un
error que repercutirá directamente en el sentir y actuar de las sociedades futuras (Icontec, 2015).
Las condiciones de confort acústico son determinantes para el rendimiento cognitivo de los
estudiantes (Rufa, Cardozo, & Álvarez, 2012). Además, constituye parte fundamental dentro del
buen ambiente laboral que deben proporcionar a los docentes, ya que las condiciones que allí se
brinden pueden repercutir en enfermedades profesionales (Martín, Tarreno, Camazón, & Aguado,
2012). Ahora bien, condiciones óptimas de tiempo de reverberación y ruido de fondo no suelen
presentarse comúnmente en aulas de clase. Es por esta razón que actualmente varias
investigaciones apuntan a caracterizar y buscar soluciones a esta problemática (Álvarez et al,
2012). Por consiguiente, para esta investigación el análisis de diversos parámetros acústicos es
indispensable.
Dentro de los parámetros estudiados por algunas investigaciones se relacionan parámetros
físicos como: ruido de fondo, nivel de interferencia de comunicación, curvas de valoración Noise
Criteria, tiempo de reverberación, entre otros (Martín et al., 2012). Esta serie de parámetros, se
cuantifican en el medio ambiente donde se desarrolla la actividad a analizar y de esta forma se
evalúan diferentes indicadores que dan cuenta del confort acústico. Sin embargo, para que estos
parámetros estén contextualizados a un entorno local, antes deberán ser estudiados bajo las
condiciones ambientales de cada ciudad y estar soportados por alguna norma nacional.
Respecto a las exigencias que requieren las construcciones para garantizar tanto desde el
acondicionamiento, como el aislamiento acústico, se tienen algunos referentes internacionales
como la ANSI S12.60-2002 (American National Standards Institute) en Estados Unidos, TGD-030
2014 en Irlanda, el BB93 2015 (Building Bulletin) En Inglaterra o la NTC4595 de 2015 en
Colombia, para citar solo algunos ejemplos. Estas normas dentro de sus apartados tratan el tema
de la protección de la edificación frente al ruido. En efecto, es importante recalcar que este tipo de
normativas ayudan a definir el aislamiento de una construcción para que tenga una buena relación
sonora con su entorno, y de esta forma no se presenten conflictos posteriores (Segura et al., 2012).
Además, de recomendar tiempos de reverberación en función del uso de cada espacio.
Por consiguiente, esta investigación enmarcada dentro del proyecto “Identificación de
factores de desempeño ambiental (acústico, térmico y visual) determinantes de la salud mental de
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 17
docentes y estudiantes de escuelas públicas de Bogotá, Medellín y Cali: línea base para el análisis
de impacto de la política pública según la norma NTC4595” con Código 125574455877, pretende
entonces incursionar dentro de un contexto geo-climático y regional, recopilando información de
línea base en cuanto a ruido de fondo, tiempo de reverberación y sus relaciones con la ventilación
natural, de tres I.E. de la ciudad de Medellín construidas después del año 2000, (año en que se
publicó la NTC4595). A partir de estas mediciones se espera evaluar las condiciones actuales de
confort acústico. Es importante resaltar, que este estudio incentiva la generación de nuevas políticas
públicas para el planeamiento y diseño de instalaciones y ambientes escolares y da pie para que se
evalué el contenido de la Norma NTC4595.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 18
1 Objetivos
1.1 Objetivo general
Analizar el impacto de los mecanismos de ventilación natural en las variables de confort
acústico, tiempo de reverberación y ruido de fondo, con respecto al porcentaje de abertura y la
altura de las aulas escolares del valle de aburra.
1.2 Objetivos específicos
Cuantificar las variables de confort acústico: ruido de fondo, tiempo de reverberación y pérdida
por transmisión en aulas escolares del Área Metropolitana Valle de Aburra.
Caracterizar las variables de ventilación: velocidad del viento de entrada y área efectiva de
ventilación, porcentaje de abertura y altura de las aulas escolares del Área Metropolitana Valle
de Aburra.
Comparar los resultados obtenidos de la cuantificación de las variables acústicas y de
ventilación en aulas escolares del Área Metropolitana Valle de Aburra, con los estándares
recomendados en la Norma Técnica Colombiana NTC4595 y los estándares establecidos en el
BB93.
Comparar los resultados obtenidos de la cuantificación de las variables de confort acústico y
ventilación natural en aulas escolares del Área Metropolitana Valle de Aburra.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 19
2 Marco referencial-teórico
2.1 Estado del arte
En la actualidad una gran cantidad de investigaciones abordan el tema de los distintos
parámetros de confort que se tienen en espacios interiores. Igualmente, existe una norma nacional
que estandariza algunos niveles de ruido de fondo y de tiempo de reverberación para espacios
escolares NTC4595, así como patrones de diseño y planeamiento. No obstante, antes de abordar
estos estudios es importante conocer primero un tema que ha sido menos estudiado y que posee un
mayor grado de complejidad, y es la relación que tienen un sistema de ventilación natural con el
ruido de fondo. Para esto se abordarán algunas investigaciones en las que se plantean soluciones a
este conflicto de confort.
Uno de los artículos más destacados frente a este tema es Chilton et al. (2012). En esta
investigación se discuten los elementos utilizados para realizar aislamiento al paso de aire desde el
exterior sin el uso de dispositivos mecánicos, y se evalúan tres tipos de atenuadores acústicos
utilizados en la actualidad, rejilla acústica (rejilla con aletas compuestas con material absorbente),
atenuador de bifurcación (sistema con divisores internos formados por paneles resonadores),
campana forrada acústicamente (ducto que en su interior se forra con material aislante). Esta
investigación concluye que tanto las rejillas acústicas como las campanas forradas sirven para
ubicarse en lugares donde solo se necesiten reducir 10 dB, para reducciones mayores a 10 dB se
deben utilizar atenuadores de bifurcación.
Trabajos más recientes realizados en China, exploran la alternativa de las “Plenum
Windows”, ventanas que modifican la ya conocida ventana de doble vidrio para impedir el paso de
ruido y permitir el paso de aire. Según: Tong & Tang (2017) y Tong & Tang (2013) estas ventanas
logran atenuar entre 8 - 19 dBA, entre las bandas de 100 Hz y 5 KHz, haciendo referencia a la
magnitud (TL) Perdida por transmisión, aunque estas investigaciones se centran en el
comportamiento acústico de las ventanas al paso de ruido, poco lo hacen en explicar su
comportamiento al paso de aire.
Otro artículo igualmente relevante y que incluye mediciones realizadas en campo es el
desarrollado por Bibby (2011). En esta investigación se aborda el control de ruido desde una
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 20
perspectiva de dos espacios comunicados por un ducto que posee un silenciador. Este estudio
concluye aspectos tan relevantes como la inoperatividad de rejillas en el control acústico, o por
ejemplo que la adición de fibra de roca en ductos aumenta la absorción de ruido de 3 a 6 dB.
También concluyen que el “Cross-talk silencer” (silenciador de conversación cruzada) presenta
uno de los mejores rendimientos en cuanto a aislamiento y transmisión de las corrientes de aire.
Otras conclusiones incluyen diferentes caracterizaciones del ducto en altas y bajas frecuencias y la
influencia de la palabra hablada.
Una investigación aquí citada Khaleghi, Bartlett, & Hodgson (2006) aborda más a
profundidad el tema que relaciona la ventilación y el ruido, en esta investigación se presentan varios
parámetros cuantificados como niveles de ruido de fondo, de aislamiento acústico, tiempo de
reverberación, IAQ (Indoor Air Quality) o ACH (Renovaciones por hora). Esta investigación
resalta elementos relevantes como la pobre calidad de aire interior que pueden llegar a tener
algunos recintos con tratamientos acústicos que generan material particulado al interior de un
espacio.
Una investigación que igualmente trata las condiciones de confort acústico en escuelas de
clima tropical, pero que poco aborda el tema de la relación con la ventilación, es Dongre et al.
(2017). En este artículo se miden cuatro parámetros de confort acústico en una institución educativa
en Nagpur, India. Considerando variables como el tiempo de reverberación (RT60), la claridad
(C50), el ruido de fondo (BN, por sus siglas en inglés Background Noise) y el índice de transmisión
del habla (STI, de sus siglas en inglés Speech Transmission Index). Para este estudio se
estandarizaron cuatro tipos de modelos de aula de clase basados en área, altura, profundidad, ancho,
volumen y capacidad de ocupantes.
La investigación desarrollada por García (2016) evalúa la incursión del viento y la
iluminación a través de los vanos en aulas de jardines infantiles en Medellín, Colombia. En esta
investigación se concluye que la incursión tanto de la ventilación como de la iluminación se
relaciona con el tamaño del vano y la longitud del alero, mientras que la altura del sillar con el
perfil urbano. En este artículo también se concluye de manera muy relevante que los aspectos
relacionados con la incursión de ventilación y la iluminación se deben analizar de manera integral
y se recomienda realizar estudios que involucren la incursión del sonido.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 21
La NTC4595 en su última publicación del 2015 numeral 8.4, aborda el tema de la
comodidad auditiva, además establece en la tabla 10 de la Norma los valores máximos sugeridos
de ruido de fondo en función de los diversos espacios que se pueden tener en una institución
educativa. Esta discriminación la hace para 6 tipos de espacios que se pueden llegar a tener en una
IE. Para realizar la estratificación de cada espacio se relacionan fuentes de generación de ruido
como equipos con algún tipo de emisión sonora y la interacción entre las personas de cada espacio,
siendo el más restrictivo el aula de clase (Ambientes A). En el contexto de acondicionamiento
acústico la norma establece diferentes niveles de ruido de fondo en función de los espacios
establecidos como se puede apreciar en la tabla 1.
Tabla 1.
Niveles máximos de presión sonora.
Ambientes (recintos sin ocupar) Nivel de presión sonora en dB Caracterización
Ambientes B y F para música 35 a 40 Silencio
Ambientes A y C en laboratorios 40 a 45 Conversación voz baja
Ambiente C en artes y oficinas 45 a 50 Conversación natural
Ambientes C tecnología, D, E, F baños y
depósitos
Hasta 60 Voz humana en público
Nota: fuente adaptada de la tabla 10 de la Norma Técnica Colombiana 4595 (NTC4595 de 2015, p. 31).
Puntos adicionales por discutir con respecto a esta norma son por ejemplo la frecuencia que
se fija como estándar para la comparación con los niveles máximos establecidos, que es de 500 Hz,
justificando esta frecuencia como aquella que puede llegar a tener más influencia en la voz, aunque
probablemente se está haciendo referencia al enmascaramiento de la voz del docente, no se clarifica
cual es la finalidad de solo cuantificar los niveles de ruido de fondo en esta frecuencia. Además,
esta frecuencia carece de apoyo bibliográfico ya que la voz hablada puede llegar a producir
frecuencias en el rango hablado que van desde los 150 Hz hasta los 5000 Hz incluyendo los
respectivos armónicos superiores (Everest & Pohlmann, 2009).
Por otro lado en el anexo adjunto a la segunda edición de la norma, se asevera que para
atenuación acústica se requiere de superficies porosas, esto en oposición a la teoría de aislamiento
acústico, ya que la atenuación sonora a través de limites verticales está directamente relacionada a
variables como la masa, la densidad del material, la cantidad de material, su doble división y al
espaciado entre estas divisiones (Everest & Pohlmann, 2009) y no solo a la porosidad del material.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 22
Por otro lado, la ventilación tratada en el numeral 7.3 Comodidad térmica de la NTC4595,
resalta como aspecto relevante, que no considera ningún tipo de ventilación mecánica para las
diferentes aulas. Así pues, se contemplan tres categorías climáticas: frio y templado, cálido seco y
cálido húmedo. En estos climas se establecen unos rangos de temperaturas y de humedades
relativas que relacionan estos parámetros al tipo de clima. Así mismo, se establecen unos patrones
de diseño de la edificación escolar en función de la dirección de viento. El apartado también
considera distintos espacios y su relación con la cantidad de ventilación que se debe garantizar. Por
último, se establecen dos tablas, una que cuantifica la proporción de las aberturas en cuanto a
metros cuadrados en planta y otro la altura mínima del espacio desde el piso.
Varios detalles importantes se tratan y se mencionan en este párrafo. Aunque se supone que
las temperaturas referidas son temperaturas medias, no se hace referencia a temperaturas internas
ni se establece o referencia una metodología para obtenerlas. Así mismo, no es considerada la
velocidad del viento que actúa sobre las fachadas, y que puede llegar a tener gran incidencia sobre
la cantidad de renovaciones por hora que tiene el espacio. Tampoco se considera el número de
ocupantes del espacio para poder conocer especialmente las emanaciones de dióxido de carbono al
interior del espacio y la radiación de calor corporal. Y uno de los elementos más relevantes que se
pasan por alto, es el grado de contaminación del aire que pueda estar en el exterior de los edificios.
Contaminantes como dióxido y monóxido de carbono, material particulado, fibras y vapores
orgánicos son algunos de los contaminantes del aire más comunes en las ciudades (Yarke, 2005).
Y antes de renovar los espacios interiores con el aire exterior, será propicio conocer los niveles de
estos contaminantes, para decidir si se opta por un tratamiento del aire externo, tal como lo
contempla la American National Standards Institute & American Society of Heating, Refrigerating
and Air-Conditioning Engineers (ANSI/ASHRAE, 2004)
Por otro lado, una importante normativa internacional como el BB93, puede dar un enfoque
de la percepción de varios parámetros analizados en las aulas colombianas y un punto de
comparación con la normativa NTC4595. Este documento establece las pautas en el diseño y
construcción de edificaciones educativas que provean las condiciones acústicas mínimas para la
enseñanza y el aprendizaje. Algunas de estas condiciones se resumen a continuación:
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 23
En su numeral 1 “Estándares de rendimiento” se establecen los niveles de ruido ambiental
al interior de las aulas IANL (Indoor Ambient Noise Level por sus siglas en inglés) Niveles
recomendados de ruido ambiental al interior de las aulas. El objetivo de este numeral es proveer
IANL para:
Comunicación clara de la palabra entre alumno y estudiante.
Comunicación clara entre estudiantes.
Actividades de aprendizaje y estudio.
El máximo nivel de ruido ambiental recomendados para aulas de escuelas de primaria y
secundaria, en edificaciones nuevas es de 35 dB de nivel continuo equivalente con ponderación
tipo A. Como se establece en la tabla 1 de este documento, el ruido ambiental de estas aulas
contempla contribuciones de ruido tales como: ruido automotor, ferroviario, aeronáutico, industrial
y comercial y también sistemas de ventilación mecánicos. Sin embargo, no se contempla el ruido
propio de las actividades del docente en el aula de clase, de equipo utilizado al interior del aula o
de la lluvia.
Así mismo, el numeral 1.1.3 Estándares mínimos para aislamiento acústico aéreo entre
aulas y pasillos en su tabla 1.3, considera un nivel de Índice de Reducción Sonora Rw (también
conocido en otros países como TL Perdida por Transmisión) en muros colindantes con pasillos y
sin ventilador de máximo de 30 dB. La magnitud Rw es comúnmente encontrada en materiales
constructivos medidos de acuerdo con la BS EN ISO 140-3:1995 (International Organization for
Standardization). Es importante recalcar que el Rw se estima combinado para una medición en la
que se considera la puerta de entrada y el muro que colinda hacia el lugar de la medición.
En el numeral 1.5 de esta publicación, se habla acerca de la reverberación en espacios de
enseñanza y estudio. El objetivo de este numeral es proveer tiempos de reverberación (RTs) para:
Comunicación clara de la palabra entre alumno y estudiante.
Comunicación clara entre estudiantes.
Actividades de aprendizaje y estudio incluyendo la música
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 24
Los niveles de tiempo de reverberación mostrados en la tabla se promedian para las bandas
de octava de 500 Hz, 1KHz y 2KHz, a esta magnitud se le denomina (Tmf). Para escuelas de
primaria y secundaria se contempla un tiempo de reverberación de 0,8 s en edificaciones nuevas.
2.2 Bases teóricas
En el siguiente capítulo se explican algunos de los conceptos utilizados para el desarrollo
de esta investigación. En la parte final, de este capítulo, se realiza una exploración de algunos de
los anexos encontrados en el BB93, referenciados en los objetivos, y que, debido a su importante
contenido, se evidencia información detallada acerca de los temas relacionados con el confort
acústico y térmico en aulas escolares.
2.2.1 Nivel de presión sonora.
El nivel de presión sonora o SPL (Sound Pressure Level por sus siglas en inglés) es una
magnitud que se cuantifica por medio del dB, los niveles de presión derivadas de una onda sonora.
Ya que el oído humano es susceptible a los cambios de presión en el aire, esta magnitud está
referenciada a la cantidad de pascales (Pa) que puede reconocer el ser humano 20 μPa. La expresión
matemática utilizada para representar los niveles de presión sonora, se da como un valor cuadrático
medio (rms) de la siguiente manera:
𝑆𝑃𝐿 = 20𝑥𝐿𝑜𝑔 (𝑃𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙
𝑃𝑟𝑒𝑓) (1)
En donde 𝑃𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 es el nivel de presión actual y 𝑃𝑟𝑒𝑓 la presión de referencia que no es más
que la mínima diferencia de presión (Pa) que puede escuchar el ser humano. (Howard & Angus,
2017).
2.2.2 Espectro sonoro y bandas de octava
El espectro sonoro hace referencia al rango de frecuencias que reconoce oído humano, este
va desde los 20 Hz hasta los 20 KHz aproximadamente, aunque este rango puede variar mucho
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 25
dependiendo de la condición auditiva de cada persona, que se puede disminuir por su edad o por la
exposición al ruido a la que se halla sometido en el transcurso de su vida. Para entender mejor este
espectro la ISO creo una serie de bandas llamadas bandas de octava que se dividen en las bandas
de 32.5 Hz, 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz, 8 KHz, 16 KHz. También se
suele utilizar con muchos fines acústicos una subdivisión por bandas de tercio de octava que como
se puede entender por su nombre subdividen cada banda en 3 partes iguales. (Howard & Angus,
2017).
2.2.3 Ponderación temporal
La ponderación temporal hace referencia a la respuesta que tiene el micrófono de medición
utilizado en un sonómetro frente a la rapidez con la que él fenómeno acústico sonoro se represente.
Existen tres tipos de ponderación configurables hoy en cualquier sonómetro tipo 1 o 2: Fast
(Rápido), Impulse (Impulsivo) y Slow (Lento). Fast: se utiliza para medir ruidos que posean
fluctuaciones en el tiempo, la constante utilizada para este tipo de respuesta es de 125 ms. Impulse:
Se utiliza para medir ruidos impulsivos, la constante de tiempo para este tipo de ruido es de 35 ms.
Slow: Se utiliza para medir ruidos de respuesta lenta y que no poseen fluctuaciones rápidas del
tiempo, la constante de tiempo para este tipo de ponderaciones es de 1 s como el del SC310 de
Cesva Acoustic Instruments1
2.2.4 Nivel continúo equivalente
Otro parámetro que es relevante entender para esta investigación es el Nivel Continuo
Equivalente, conocido por sus siglas como Leq. Esta magnitud es una representación energética,
de los distintos niveles acústico-tomados en intervalos de tiempo consecutivos y periódicos. Para
hallar esta magnitud representativa se utiliza la siguiente ecuación (Maya, Correa, & Gómez,
2010).
𝐿𝑒𝑞 = 10 × 𝐿𝑜𝑔 1
𝑡2−𝑡1[∫
𝑃𝐴2 (𝑡)
𝑃02 𝑑𝑡
𝑡2
𝑡1] (2)
1 Sonómetro integrador analizador
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 26
En donde (t) va a ser los periodos de tiempos del muestreo 𝑃𝐴 (Pa) es la presión acústica
cuantificada y 𝑃0 la presión acústica de referencia en pascales Pa que sería de 20 𝜇𝑃𝑎.
Por otro lado, también es importante describir, para efectos de esta investigación, la forma
en que se puede promediar varias mediciones Leq. Este promedio energético se puede calcular de
la siguiente forma.
𝐿𝑒𝑞 = 10 × 𝐿𝑜𝑔 [10
𝐿110⁄ +10
𝐿210⁄ +⋯+10
𝐿𝑛10⁄
𝑛] (3)
En donde L1 (dB) es el primer nivel continuo equivalente medido y Ln (dB) es el último
nivel continuo equivalente, así pues, n será el número de niveles registrados.
2.2.5 Modos normales de vibración
Los modos normales de vibración son una serie de reflexiones estacionarias que se causan
en espacios cerrados. Su generación se da por el espacio que se tiene entre las distintas paredes de
un recinto, techos y piso. Debido a la longitud de onda de algunas frecuencias suman o cancelan
ciertas frecuencias en distintos puntos. Esto trae como consecuencia la coloración de algunas
frecuencias dada por el corte o la amplificación que este fenómeno efectúa sobre los sonidos
generados al interior (Everest & Pohlmann, 2009).
2.2.6 Pérdida por transmisión (TL)
La pérdida por transmisión TL, conocida también como índice de reducción sonora (Rw),
es una cantidad que expresa la diferencia entre el nivel de ruido exterior y el nivel de ruido interior
de un recinto. Esta pérdida en la energía sonora se da por la resistencia que ofrece una pared al
paso de la energía acústica y se dará principalmente por la masa que posee un muro. La masa
representa la cantidad de materia que posee un cuerpo en relación con la fuerza de gravedad (Harris,
1997).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 27
2.2.7 Tiempo de Reverberación, impedancia acústica y velocidad de partícula
El tiempo de reverberación (RT60) se define como el tiempo que transcurre para que una
onda sonora generada en un espacio sufra un decaimiento energético de 60 dB luego de que la
fuente sonora haya cesado su emisión ISO 3382. 2009. Desde otra perspectiva, se define como el
tiempo que transcurre entre el sonido generado y el decaimiento de la millonésima parte de su
energía inicial (Beranek & Mellow, 2013). Para calcular el tiempo de reverberación en un recinto
es necesario conocer los materiales que se tienen en este espacio, el área que ocupan cada uno de
estos materiales y el volumen de este, utilizando ecuaciones como la planteada por Sabine,
podemos estimar cuál será el tiempo de reverberación (Everest & Pohlmann, 2009).
𝑅𝑇60 =0,161 𝑣
𝛼1𝑆1+∝2𝑆2+⋯+𝛼𝑛𝑆𝑛 (4)
En donde (v) volumen del recinto en metros cúbicos (𝑚3), (∝) Coeficiente de absorción del
material constructivo, (S) Superficie del material constructivo en metros cuadrados (𝑚2).
Puesto que todos los materiales tienen la capacidad de reflejar, absorber o transmitir parte
del sonido que arriba a su superficie, la absorción que tiene un material se cuantifica en una unidad
porcentual en donde 0 significa que no absorbe nada (Material totalmente reflectante) y 1 absorbe
todo, un (material totalmente absorbente) ejemplo una ventana abierta (Möser & Müller, 2013).
El coeficiente de absorción se puede cuantificar teniendo en cuenta la energía que se pierde
al momento que una onda sonora choca contra un obstáculo, la intensidad de la onda que se refleja
es menor en un factor de |𝑅|2 en donde R sería el factor de reflexión. Por lo tanto, la cantidad 1-
|𝑅|2 sería la energía que se pierde tras la reflexión de la onda, a esta cantidad se le conoce como el
coeficiente de absorción (∝) (Kuttruff, 2009).
∝= 1 − |𝑅|2 (5)
La impedancia acústica es la resistencia que ofrece una pared al paso de energía sonora,
esta magnitud viene dada en función de la presión sobre la velocidad de la partícula, la velocidad
de partícula es la representación de los factores normales de reflexión, incidentes para todos los
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 28
ángulos y frecuencias. Sin embargo, una cantidad que se utiliza con mayor frecuencia es la
impedancia acústica específica, para hallarla dividimos la impedancia de la pared sobre la
impedancia característica del aire.
𝜁 =𝑍
𝜌0𝐶 (6)
Desglosando ambas ecuaciones y teniendo en cuenta la reflexión del sonido y la incidencia
normal se puede expresar el coeficiente de absorción en términos de la impedancia acústica
específica de la siguiente manera (Kuttruff, 2009).
∝=4𝑅𝑒(𝜁)
|𝜁|2+2𝑅𝑒(𝜁)+1 (7)
Desde una visión centrada en el enfoque psicoacústico, el tiempo de reverberación es un
parámetro que está relacionado directamente con la inteligibilidad de la palabra. Ya que la
reverberación se da por una serie de reflexiones de la onda generada contra superficies del recinto
en donde es emitida. Si el tiempo que tardan las reflexiones en decaer es muy largo, estas impedirán
que las nuevas consonantes generadas puedan entenderse. Esto ocurre porque la reverberación
estará desplazándose en el mismo espacio junto con las nuevas ondas emitidas que conllevan
palabras o sílabas posteriores.
Los tiempos de reverberación son acordes a la funcionalidad del espacio donde se generan,
por ejemplo, en un teatro, en donde se interpreta música de cámara u orquestal, este tiempo debe
ser largo para dar un efecto sonoramente adecuado a la música. No obstante, en un auditorio el
tiempo de reverberación debe ser corto, para que este no interfiera con la inteligibilidad de la
palabra.
Para el caso de interiores de aulas escolares la NTC4595 establece un tiempo de
reverberación máximo de 1.0 segundo, mientras la BB93 es un poco más restrictiva y establece
niveles de 0,8 s. A continuación, se pueden observar algunos tiempos de reverberación óptimos en
algunos espacios dependiendo de su volumen, ver figura 1.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 29
Figura 1. Tiempos de reverberación recomendados para algunos espacios.
Nota: Fuente (Howard & Angus, 2017, pág. 296).
En la figura 1 se puede apreciar que auditorios utilizados para la palabra hablada no deben
sobrepasar 1 segundo de tiempo de reverberación no importando su volumen.
2.2.8 El ruido de fondo y su relación con el acondicionamiento y el aislamiento
acústico.
La acústica arquitectónica aborda básicamente dos tipos de tratamiento: El
acondicionamiento acústico y el aislamiento acústico, ambos de gran trascendencia en cualquier
tipo de construcción en la que se vaya a realizar emisión, transmisión y recepción de sonido
(Recuero, 2000). El acondicionamiento acústico tiene como competencia dentro de la acústica
arquitectónica, dar las garantías para que, al interior de un recinto, el sonido se propague de forma
uniforme y clara. Para ello, se debe garantizar que los tiempos de reverberación sean óptimos y se
debe homogenizar la relación entre los modos normales de vibración para causar interferencias
constructivas o destructivas que no alteren en gran medida el espectro sonoro audible que percibe
el receptor (Kuttruff, 2009). De esta forma, se utiliza diseños con límites perimetrales no paralelos
y algunos aditamentos acústicos como absortores, difusores, abflectores, resonadores, y todo tipo
de elementos fijados en los límites perimetrales que absorban o redirijan adecuadamente las
reflexiones de la onda sonora (Carrión, 2003).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 30
Por otro lado, el aislamiento acústico trae como principal objetivo el impedir que el sonido
que se genere al interior del recinto pueda llegar a ser perturbado por el sonido que se genera al
exterior. Este aislamiento, también debe garantizar que el ruido producido al interior de la
construcción no salga, o que el ruido producido en distintos espacios dentro de un mismo edificio
no se filtre. Para cuantificar el ruido al interior de una sala se estableció una magnitud acústica
conocida como ruido de fondo (Harris, 1997).
Existen un método estandarizado para conocer qué tan aptos son los niveles de ruido de
fondo en el interior de un espacio, este método referenciados en la ANSI/ASA S12.2 2008, viene
esquematizado en una gráfica conocida como la NBC (Noise Balanced Criterion de sus siglas en
inglés) derivada de la gráfica ampliamente difundida NC (de sus siglas en inglés Noise Criterion)
(Rossing, 2014). La diferencia fundamental entre ambas gráficas es que la NBC contempla el ruido
generado por los sistemas mecánicos de ventilación y la NC no. Puesto que esta investigación está
basada en aulas que requieren de ventilación natural para efectos prácticos se expone a
continuación la gráfica con las curvas NC Noise Criterion (Figura 02) (ANSI/ASA S12.2-2008).
Figura 2. Curvas NC* Estándares máximos permitidos de ruido de fondo en función de la
frecuencia.
Nota: fuente (Rossing, 2014, p. 403). *NC (Noise Criterion)
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 31
Por ejemplo, para un aula de clase se espera cumplir con una curva NC-35 (Tocci, 2000).
Esta curva servirá más adelante para comparar como se encuentran los niveles de ruido de fondo.
Los niveles de ruido de fondo en un espacio interior pueden llegar a garantizarse siempre y
cuando las condiciones aislantes requeridas en la envolvente del recinto o de la edificación sean
las óptimas. Para ello se utilizan una serie de materiales de alta densidad que en combinación con
materiales absorbentes logran tener un buen índice de reducción sonora (Rw) de las ondas que
inciden contra las paredes, techos y pisos de un recinto (Harris, 1997). Para explicar el fenómeno,
tomemos en cuenta una onda que impacta contra un muro externo, el muro impide el paso de la
onda sonora del exterior hacia el interior del recinto. Al momento de la onda chocar contra el muro
ocurre una reflexión, debido a que parte de la onda rebotará contra el muro. La cantidad de energía
reflejada por la pared va depender principalmente de la densidad del material constructivo del
muro. La densidad es una propiedad que tienen los materiales de acumular partículas en un
determinado espacio (Everest, 1997). Puesto que la onda sonora utiliza la materia para desplazarse,
es determinante como están distribuidas las partículas en la materia.
Por ello cuando las partículas están muy unidas, es decir el material es muy denso, la onda
sonora tendrá que hacer un mayor esfuerzo para mover las partículas y desplazarse, y cuando el
material es poco denso como lo es el aire, la onda sonora podrá desplazarse fácilmente por el medio
de transmisión (Everest & Pohlmann, 2009). Si el material posee una densidad alta, gran parte de
la onda sonora rebotará, y por el contrario si el material es altamente absorbente, gran parte de la
onda sonora se transformará en calor (Everest & Pohlmann, 2009). Sin embargo, una parte de la
energía producida por la onda logrará desplazarse hacia al otro lado del muro. La figura 3 muestra
este fenómeno. (Onda que rebota energía transformada en calor y energía que pasa hacia el otro
lado del muro).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 32
Figura 3. Incidencia de las ondas sonoras al momento de chocar contra el muro.
De lo anterior se puede establecer que, a mayor densidad, mayor será la resistencia que
ofrece un muro al paso de energía acústica.
Ahora teniendo la densidad una relación directa con el TL (Crocker, 2007) que como se
explicó es una magnitud expresada en decibeles, que cuantifica la cantidad de energía acústica que
una vez emitida hacia el aire, incide contra un obstáculo y logra transmitirse hacia el otro lado del
elemento (Crocker, 2007).
La perdida por transmisión TL, posee un comportamiento ascendente en el espectro
frecuencial auditivo, por lo tanto, los materiales presentan una mayor TL a medida que la
frecuencia es más alta (Crocker, 2007). Así mismo, todos los materiales presentan una frecuencia
de resonancia en la cual no van a presentar una reducción de ruido considerable, a esta frecuencia
se le conoce como la frecuencia 𝑓1.1, y se puede hallar por medio de la siguiente ecuación.
𝑓1.1 = 𝜋
2(
1
𝑎2 +1
𝑏2) √𝐷
µ (8)
En donde D es la rigidez y viene dada por.
𝐷 =𝐸ℎ3
12(1−𝑣2) (9)
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 33
En esta ecuación (3) E (𝑁 𝑚2⁄ ) es el módulo de Young, h (m) el espesor del muro, v la
proporción de Poisson y µ (𝐾𝑔 𝑚3⁄ ) es la masa que se puede calcular por medio de la densidad y
el espesor (Möser & Müller, 2013)
µ = 𝜌 × ℎ (10)
Después de la frecuencia de resonancia del material, la pérdida por transmisión se
incrementa a razón de 6dB/Octava, sin embargo, los materiales presentan nuevamente un punto en
el espectro sonoro en donde se disminuye la reducción por ruido. A este punto se le conoce como
la frecuencia de coincidencia, donde se presenta nuevamente la resonancia del elemento
constructivo. Luego de esta frecuencia, el TL se incrementa a razón de 9dB/Octava. Para hallar la
frecuencia de coincidencia se puede recurrir a la siguiente ecuación.
𝑓𝑐 = 𝑐𝑜
2
2𝜋ℎ√
12𝜌𝑚(1−𝑣2)
𝐸 (11)
En donde c (m/s) es la velocidad del sonido ρm (𝐾𝑔 𝑚3⁄ )es la densidad del material, v es
la proporción de Poisson y E (𝐾𝑔 𝑚3⁄ )es el módulo de Young (Möser & Müller, 2013).
2.2.9 Aportes BB93 Texto Principal (Main text)
El (BB93 2015) presenta este documento anexo, en el cual se abordan una serie de factores
acústicos y de ventilación que es importante tener en cuenta para esta investigación. Algunos de
los problemas más comunes que se presentan en las I.E. del Reino Unido, son comunes a la realidad
de Colombia, (aulas con tiempo de reverberación muy altos o aulas con niveles altos de ruido de
fondo), esto se puede llegar a dar por la mala planificación y el mal diseños de las aulas.
Premisas tan valiosas como: selección del sitio, niveles de ruido ambiental en el área,
orientación de las aberturas en fachada, consideración de barreras acústicas naturales, entre otras.
Y detalles de diseño tan relevantes como: determinar niveles de tiempo de reverberación y ruido
de fondo en función de cada aula, proveer aislamiento acústico necesario para cada fachada del
aula, ubicación detallada de espacios ruidosos y tranquilos y sus respectivos medios de control,
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 34
características en aislamiento de puertas y ventanas, o especificaciones del sistema de sonido
utilizados; son claves en el buen diseño de un aula.
Una de las variables plasmadas en la BB93 para tener en cuenta el emplazamiento de un
edificio educativo es el ruido ambiental. Así pues, una de las recomendaciones para la construcción
de nuevas escuelas, es emplazar estas en lugares que no superen los 60 dB LAeq de nivel de ruido
ambiental. Esto se puede justificar desde el planteamiento mismo de esta norma, en donde se
consideran apropiados niveles de ruido de fondo de 35 dB para un aula escolar y se considera
dispositivos de reducción de ruido con entrada de aire con niveles de reducción sonora de 20-25
dB. De esta manera, se considera que aquellos emplazamientos por encima de estos niveles
necesitaran diseños de aislamiento acústico, y medios mecánicos de ventilación, para garantizar
niveles de ruido de fondo mínimos.
Sin embargo, la misma norma considera situaciones especiales del terreno que se pueden
utilizar en forma conveniente para obtener mejores condiciones acústicas. Por ejemplo, ya que los
automotores son responsables en buena parte de los altos niveles de ruido ambiental encontrados
en las ciudades hoy en día (Área Metropolitana del Valle de Aburrá [AMVA 2014]), una buena
forma de tratar este problema sin invertir una alta suma de dinero, es considerando los obstáculos
del relieve en el emplazamiento, de esta forma se podrían utilizar terraplenes, jarillones y
desniveles que ofrezca el terreno, o que se puedan levantar desde el inicio de la construcción, para
garantizar los niveles de ruido de fondo apropiados. La figura 4 muestra algunos ejemplos de esta
situación.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 35
Figura 4. Barreras acústicas naturales.
Nota: fuente adaptada de la Norma BB93 Main Text (BB93, 2015, p. 24). Arriba: sin pantalla acústica del terreno.
Mitad: apantallamiento del terraplén que se mejora con la ubicación de árboles. Abajo: el jarillón funciona como
barrera acústica y los arboles como barrera visual.
Cuando los niveles de ruido ambiental están por debajo de los 60 dB, es posible recurrir a
cierto tipo de aberturas para lograr ingresar aire de manera natural a las aulas. Sin embargo, niveles
más altos requerirán de diseños más complejos en las ventanas que logren tener una reducción
acústica de entre 20-25 TL. Un ejemplo de este tipo de diseños se muestra en la figura 5.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 36
Figura 5. Posibles formas de ventilación natural.
Nota: fuente adaptada de la Norma BB93 Main Text (BB93, 2015, p. 29).
(CROSS VENTILATION) Ventilación cruzada. Ventana con vidrio doble y aberturas escalonadas con entrada de
aire y tratamiento acústico. (SINGLE-SIDED VENTILATION) Ventilación de una sola cara. Ventanas con vidrios
dobles y aberturas escalonadas. (STACK VENTILATION) Ventilación de pila. Ducto con revestimiento
absorbente, entrada de aire con ventanas dobles con tratamiento acústico y rejillas con aletas absortoras de ruido.
(WIND TOWER/TOP DOWN VENTILATION) Torre de viento con ventilación superior. Ducto con revestimiento
absorbente, rejillas con aletas absorbentes, ventana con vidrio doble y aberturas escalonadas y cámara de
distribución con atenuador de ruido electrónico.
En la actualidad las ventanas de doble vidrio con aberturas opuestas son una buena opción
para realizar control de ruido y permitir el paso de aire, en la figura 6 se muestra el diseño de una
ventana con estas características. Cabe aclarar que detalles constructivos como el ancho del espacio
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 37
entre los dos vidrios, el área de cada abertura, o el grosor de los vidrios; influirán directamente
sobre el rango de frecuencias a reducir.
Figura 6. Ventana de doble vidrio con aberturas opuestas.
Nota: : fuente adaptada de la Norma BB93 Main Text (BB93, 2015, p. 24).
El anterior dispositivo se diseñó en el laboratorio de una escuela para evitar el ingreso de
ruido de aeronaves, con esta ventana se logró tener un índice de reducción de ruido de 20 – 25 dB.
2.2.10 Ventilación natural
La ventilación natural viene cobrando relevancia con el pasar de los años, ya que se ha
demostrado sus bondades y ventajas con respecto a la ventilación artificial. La ventilación artificial
que tuvo su gran auge en la década de los 60 y 70, fue decayendo principalmente por su alto
consumo energético, su costoso mantenimiento, y por los problemas de salubridad que generaba al
interior de un edificio. Patologías constructivas como el síndrome del edificio enfermo o problemas
ambientales como los daños a la capa de ozono y más recientemente el calentamiento global;
trajeron como resultado la exploración de alternativas para la ventilación de espacios interiores que
no estuvieran en contravía de este ideal sanitario y ambiental (Yarke, 2005). (Yarke & Seoane,
2015)
Por lo antes expuesto, la ventilación natural se puede utilizar para alcanzar dos propósitos,
condiciones sanitarias adecuadas y/o garantizar condiciones de confort térmico (Yarke, 2005).
Yarke & Seoane, 2015)
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 38
Para el caso de la ventilación estudiada en esta investigación, solo se aborda la ventilación
pensada para el confort térmico. Acto seguido, a continuación, se adentra un poco en esta temática.
Un aspecto relevante, que surge dadas las actuales condiciones de calidad de aire que posee
la ciudad de Medellín, es tener en cuenta la contaminación del aire en la ciudad, y dimensionar, si
será necesario en un futuro cercano, tratar y filtrar el aire que ingresa a un espacio interior.
Partiendo de esta premisa, valdría la pena indagar sobre estrategias y dispositivos que consigan
mitigar los contaminantes que ingresan a un aula de clase. Tal como lo contempla la ASHARE 62-
2001 en su procedimiento del cálculo de la tasa de ventilación.
Los contaminantes del aire poseen Indicadores de la Calidad del Aire (ICA). Para material
particulado por ejemplo existen 2 indicadores el PM10 24h y PM2.5 24h, partículas menores a 10
micrómetros y partículas menores a 2.5 micrómetros, este contaminante se mide en micro gramos
sobre metro cúbico g/m3. Otros tipos de contaminantes que se tienen en cuenta con estos índices
son: monóxido de carbono (CO 8h), dióxido de azufre (SO2 24h), dióxido de nitrógeno (NO2 1h)
y ozono troposférico (O3 1h) y (O3 8h), estos indicadores se miden en partículas por millón (ppm).
Para la ciudad de Medellín, el ICA es constantemente monitoreado por las autoridades
ambientales AMVA y dependiendo de su concentración en el aire se emiten una serie de alertas
que van de verde (buena), amarilla (moderada), naranja (dañina a la salud para grupos sensibles),
rojo (dañina a la salud), purpura (muy dañina a la salud), hasta marrón (peligrosa). Para su cálculo
se utiliza una ecuación desarrollada por la EPA (Environmental Protection Agency) (AMVA,
2013)
Ahora si se toma la ventilación como elemento utilizado para proporcionar confort térmico,
ANSI/ASHARE 55-2010 se establecen seis factores primarios que deben ser considerados para
sopesar las condiciones de confort en un espacio, estos son: la tasa metabólica, el aislamiento de
ropa, la temperatura del aire, la temperatura radiante, la velocidad del aire y la humedad. Si bien la
ASHRAE 55-2010 posee unos límites centralizados en rangos muy estrechos de confort,
investigaciones adelantadas por autores como el acá referenciado (Dear, Brager, & Cooper, 1997)
apuntan a indicar que cuando la ventilación es natural las personas tienden a tener una mayor
tolerancia a la temperatura de confort. Esta afirmación se apoya en la teoría de que leves corrientes
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 39
de aire perceptibles por el ser humano, puede influir a gran escala en los niveles de confort térmico
(Yarke, 2005).
Ahora partiendo desde la percepción humana, se puede entender que los seres humanos
requieren una protección contra las cambiantes condiciones atmosféricas, dos de las protecciones
que se utilizan son la ropa, y el abrigo de un espacio interior; aunque el primer parámetro de
protección es fácil de controlar, no lo es así el segundo, ya que la ropa se puede cambiar fácilmente,
pero los elementos constructivos no (Yarke, 2005).
Cuando un ser humano se ve expuesto a condiciones climáticas extremas que están por
fuera de su zona de confort, empezará a experimentar un disconfort, este podrá tolerarse siempre y
cuando se tenga periodos de descanso. En efecto, el periodo de exposición a la condición ambiental
extrema y el tiempo de descanso dependerán de cada persona. Dentro de los parámetros físicos que
involucran el confort o disconfort térmico están: temperatura de aire, temperatura radiante,
temperatura superficial, humedad relativa y velocidad del aire.
Los intercambios térmicos entre el ser humano y el ambiente que lo rodea se pueden dar
por: conducción, radiación, convección o evapotranspiración. Todo proceso de este tipo transfiere
energía calórica, del elemento cálido al frio para tratar de equilibrar la temperatura. Si
consideramos que la temperatura de la piel del ser humano en contacto con el aire posee un
promedio de 32 grados (Yarke, 2005) se puede entonces entender que esta temperatura debe ser la
que deben tener los cuerpos que circundan a un ser humano para garantizar niveles de confort
térmico (Yarke, 2005).
Puesto que la convección dada por la ventilación natural puede mejorar la condición de
confort de 2 maneras: ventilación directa sobre la persona o ventilación en la masa interna del
edificio. Los valores máximos dentro de rangos ambientales, contemplados para estas variables de
ventilación son: temperaturas que no superen los 29 y 32 grados centígrados, amplitud térmica
diaria inferior a 10 grados centígrados, humedad relativa no superior a 90% y velocidad media de
los vientos no inferior a 0,2 m/s (Yarke, 2005).
Es por esto por lo que la sensación del paso del viento sobre las personas es tal vez una de
las principales variables que influyen en el confort térmico. En la Figura 7 se puede apreciar como
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 40
la zona de confort en una tabla psicométrica (diagrama en el cual se puede apreciar el confort
térmico en base a propiedades termodinámicas del aire) (Olgyay, 2015) puede ampliarse con solo
variar esta sensación sobre el ser humano.
Figura 7. Carta psicométrica modificada por la velocidad del aire al interior.
Nota: Fuente: (Yarke, 2005, p. 26).
En la figura 7 la línea azul representa como se amplía la zona de confort a velocidades internas del
aire de 0,5 m/s. Y la línea roja como se puede ampliar esta zona a velocidades del aire de 1 m/s.
2.2.11 Método experimental del cálculo de la velocidad del viento (Melaragno)
Aunque es bien conocido que las velocidades del aire al interior de un recinto no son
homogéneas (Yarke, 2005) es importante conocer un estimado del promedio de esta velocidad.
Métodos empíricos desarrollados por Melaragno para la ventilación natural cruzada (Yarke, 2005)
muestran que esta velocidad se puede estimar por medio de dos variables: ancho de la abertura en
relación con el ancho de la pared y ángulo de incidencia del viento contra la abertura.
Estos estudios desarrollados por Melaragno en túneles de viento, indica que para
ventilaciones cruzadas la eficiencia de la ventilación aumenta cuando el viento entra oblicuo y no
perpendicular.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 41
Esto se explica, por las turbulencias que se generan al interior, que incrementan el flujo de
las corrientes de aire en paredes laterales y rincones. Además, se concluye que la velocidad interior
aumenta al tener las máximas aberturas en ambas paredes.
Tabla 2.
Efecto de la ventilación cruzada en aberturas opuestas con vientos oblicuos.
Nota: fuente: (Yarke, 2005, p. 86).
2.2.12 Rosa de los vientos IDEAM y SIATA
La figura 8 muestra la rosa de los vientos en la ciudad de Medellín proporcionada por el
Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM, 1999), la gráfica está
desarrollada en un periodo de 20 años y a una altura de 10 m. A grandes rasgos indica que el viento
predomina del norte y que las velocidades con mayor regularidad oscilan entre los 1,6 y 5,4 m/s.
Aunque el mayor porcentaje de los vientos proviene del norte con un 23% de ocurrencia, se
presentan periodos de calma en un 31% del tiempo. También es importante destacar que un 14%
del tiempo se presentan vientos que vienen del sur y que igualmente las velocidades con mayor
regularidad oscilan entre los 1,6 y 5,4 m/s.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 42
Figura 8. Rosa de los vientos Medellín.
Nota: fuente: IDEAM (1999).
Ahora si se analiza dos estaciones meteorológicas operadas por el Sistema de Alerta
Temprana de Medellín (SIATA) que están cercanas a las IE estudiadas, se puede encontrar un
panorama un poco diferente. Con respecto a las IE Pbtro. Antonio José Caballero y San Agustín,
la estación ubicada en el parque explora no muestra una condición similar a la que presenta la Rosa
de los Vientos del IDEAM. Sin embargo, la estación ubicada en la Universidad de Medellín y
cercana a la I.E. Horacio Suescun, muestra que el viento viene principalmente del Noroeste.
Aunque las rosas de los vientos proporcionadas por el IDEAM dan una idea de la condición del
viento en estas instituciones, vale la pena aclarar que el sitio web del SIATA solo presenta datos
arrojados del último mes, por lo tanto, las gráficas acá mostradas (ver figura 9) corresponden al
mes de noviembre de 2017.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 43
Figura 9. Rosa de los vientos mes noviembre de 2017.
Nota: fuente: (SIATA, 2017)
2.2.13 Mapa de ruido Medellín
Un mapa de ruido representa la situación acústica existente o pronosticada en función de
un indicador de ruido sobre un espacio geográfico, esta se realiza por medio de manchas de distintos
colores referenciadas en un cuadro de convenciones. La ciudad de Medellín desde el 2007 ha
venido realizando cada cuatro años tal como lo establece la Resolución 0627 de 2006. La última
actualización fue realizada en 2014 y se puede apreciar en la figura 10 el mapa de ruido diurno del
total del casco urbano de Medellín.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 44
Figura 10. Mapa de ruido total diurno Medellín 2014.
Nota: fuente: (AMVA, 2015, p. 22)
Considerando la revisión bibliográfica realizada en este capítulo se puede concluir que en
general se tienen diversos estudios que relacionan variables de confort acústico y térmico derivado
de la ventilación natural, luego, estos no proporcionan datos suficientes del comportamiento de la
ventilación al paso por ventanas o dispositivos para la reducción de ruido.
Por otro lado, ya que se tienen normas nacionales e internacionales que cuantifican
magnitudes apropiadas en cuanto a acústica y ventilación en aulas escolares, se presenta una muy
buena oportunidad de evaluarlas en una ciudad del trópico como Medellín.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 45
3 Metodología
La figura 11 muestra la metodología utilizada en esta investigación, en los círculos
amarillos se tienen datos externos como lo son el mapa de ruido de (AMVA) y la rosa de los vientos
del (IDEAM). La información levantada en campo se señala con color verde, además se especifica
algunos de los elementos relevantes utilizados para realizar cada muestreo. En color rosado se
puede apreciar las variables cuantificadas en esta investigación, así mismo bordeando las
circunferencias nombres de ecuaciones que servirán para corroborar las mediciones en campo. En
círculos más pequeños de color gris se colocaron algunas normativas que describían el protocolo
para levantar la información en campo. En color azul se tienen la norma Técnica Nacional
NTC4595 y el Boletín de Construcción BB93, ambas normas utilizadas para hacer comparación de
la información levantada en campo. Por último, en color púrpura se hace referencia a otro de los
objetivos específicos de esta investigación, que es el cruce de variables acústicas con variables de
ventilación, además se agrega la comparación del total de resultados.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 46
Figura 11. Flujograma de la Metodología.
3.1 Equipos y software utilizados durante las mediciones
La tabla 3 muestra los equipos utilizados para realizar el levantamiento de datos en campo.
La tabla 4 enuncia el software utilizados para captura y procesamiento de información recolectada.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 47
Tabla 3.
Equipos utilizados durante las mediciones.
Equipo Marca Modelo
Sonómetro Svantek 971
Micrófono de medición dbx RTA
Tarjeta de sonido Focusrite Scarlet 2i2
Dodecaedro 01 dB Ampli12
Calibrador Cesva CB006
Anemómetro de hilo caliente Extech 407119
Estación meteorológica Ambient weather WS-1171A
Flexómetro Stanley 5 mts
Sonda de velocidad de partícula Microflow Technologies 2 Chanels
Tabla 4.
Softwares utilizados durante las mediciones.
Software Marca Versión
Supervisor Svantek 1.8.14
Audacity Source Forge 2.0.0
Reaper Cockos 4.76/64
ArcGis ESRI 10
SoundPLAN SoundPLAN 8.0
Velo Microflow Technologies 3.A
3.2 Ruido de fondo
3.2.1 Protocolo de Mediciones de Ruido en Interiores.
Para la realización de mediciones de ruido de fondo en interiores se adopta la metodología
propuesta en la Norma UNE/ISO 1996-1 (2005) de la Asociación Española de Normalización y
Certificación (AENOR) y la Resolución 8321 de 1983.
3.2.1.1 Instrumentación.
3.2.1.1.1 Sonómetro Integrador.
El instrumento de medida cumplió con las especificaciones de sonómetros Tipo 1 y los
integradores promediadores fueron clase P.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 48
3.2.1.1.2 Calibrador.
Cesva CB006 proporciona una señal de nivel de presión sonora conocido (nivel de
referencia). En general, este calibrador suministra un tono puro, de frecuencia 1 KHz. Con un Nivel
de Presión Sonora de 94 dB. Este calibrador cumple con los requisitos específicos para los de clase
1 de la norma IEC 60505:2004 (International Electrotechnical Commission).
3.2.1.1.3 Trípode.
Uno para soportar el sonómetro a una altura de 1,5 metros (m). Otro a 4 metros (m) para
realizar mediciones en la fachada de las aulas.
3.2.1.2 Metodología de la Medición.
3.2.1.2.1 Verificación del punto de medición.
a. La inspección técnica se realizó siempre en horarios escolares.
b. Se determinó la ubicación de la (s) fuente(s) emisora(s) de ruido.
c. Se ubicó el sonómetro en la parte superior del trípode. Los niveles sonoros para el interior
de habitaciones se registraron dentro del aula, a 1.20 m sobre el nivel del piso y
aproximadamente a 1.50 m de las paredes del aula. Se efectuaron las mediciones en 5 sitios
diferentes con una distancia mínima entre estos de 0.5 m. Se tuvo en cuenta el nivel sonoro
promedio de las mediciones.
d. Se rectificó la calibración del sonómetro usando el calibrador, al iniciar y finalizar la
medición
e. Se constató que en las condiciones meteorológicas de la medición predominara el tiempo
seco y sin lluvia, también que el pavimento estuviera seco.
f. Siempre que el micrófono se colocó en el exterior este se protegió con la pantalla anti
viento.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 49
3.2.1.2.2 Configuración de la sesión de medición
a. El sonómetro midió en decibeles (dB) de presión sonora y en espectro por tercio de octavas.
b. Los parámetros de medida evaluados fueron:
LAeq, T: Nivel Continuo Equivalente ponderado en frecuencia A y ponderado en
tiempo Fast (F) durante todo el periodo de medición (T).
c. Los niveles de presión sonora se determinaron en forma continua durante un periodo no
inferior a 3 minutos.
Baterías: se verificó la carga del instrumento para que tuviera la autonomía suficiente para
realizar la jornada de medición y se incluyó baterías adicionales por prevención.
3.3 Tiempo de reverberación
3.3.1 Protocolo de Mediciones de Tiempo de Reverberación.
Para la realización de mediciones tiempo de reverberación se adoptó la metodología
propuesta en la Norma ISO 3382-1:2009
3.3.1.1 Instrumentación.
3.3.1.1.1 Fuente generadora.
Se utilizó un altavoz con características omnidireccionales (Dodecaedro), que irradiaba en
todas las direcciones. Vale la pena aclarar que se corroboró que se tenía la potencia suficiente para
sobrepasar el ruido de fondo de la sala en al menos 35dB, y en 10 dB cualquier banda de octava.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 50
3.3.1.1.2 Micrófono.
Se utilizó un micrófono omnidireccional que detectaba niveles de presión sonora y que
cumplía con las especificaciones para un equipo Tipo 1, con diafragmas de diámetro menor a 13
mm.
3.3.1.1.3 Sistema de grabación.
Se utilizó un sistema de grabación de audio digital que cumplía con estas características
mínimas:
Respuesta en frecuencia plana para el rango utilizado para las mediciones con una
tolerancia de +/-3dB.
Rango dinámico mínimo de 50dB en cada una de las bandas de frecuencia de interés.
Se utilizó un laptop con interfaz de audio externas, provistas de entradas de micrófono con
phantom power. Este equipo cumplía a cabalidad los requerimientos para realizar este tipo de
mediciones.
3.3.1.2 Metodología de la Medición.
3.3.1.2.1 Verificación Puntos de medición.
a. Los puntos de medición estaban ubicados a λ ⁄ 4 de cualquier superficie reflectante y a una
distancia mínima de λ ⁄ 2 entre los diferentes puntos de medición.
b. λ es la longitud de onda de la frecuencia de interés más baja. Tomando como ejemplo
125Hz, λ ⁄ 4 = 0.70m y λ ⁄ 2 = 1.40m.
c. La ubicación de la fuente se realizó teniendo en cuenta la posición del expositor dentro de
la sala.
d. Ya que se utilizó varias posiciones de fuente y varias posiciones de micrófono, se realizó
un promedio de estos resultados.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 51
3.3.1.2.2 Señales de prueba.
La señal de prueba utilizada fue barrido en frecuencia exponencial.
3.3.1.2.3 Proceso de medición
a. Se determinó las posiciones de fuente y micrófono de acuerdo con los numerales anteriores
b. Se excitó la sala con la señal de prueba, a través de la fuente generadora (altavoz).
c. Se grabó de forma simultánea la señal obtenida por medio del micrófono.
d. En ningún momento de la medición hubo saturación de la señal registrada.
e. Se realizó el cálculo del tiempo de reverberación utilizando la señal de prueba y la señal
grabada, a través de software especializado (Audacity).
3.4 Perdida por transmisión
3.4.1 Protocolo de mediciones de pérdida por transmisión.
Para la realización de mediciones de perdida por transmisión se adoptó la metodología
propuesta en la Norma ISO 16283-1:2014 y para el análisis lo planteado en la UNE EN ISO 717-
1:1997 A1 (AENOR, 2007).
3.4.1.1 Instrumentación
3.4.1.1.1 Sonómetro Integrador.
El instrumento de medida cumplió con las especificaciones de sonómetros Tipo 1 y los
integradores promediadores fueron clase P.
3.4.1.1.2 Calibrador.
Cesva CB006 proporciona una señal de nivel de presión sonora conocido (nivel de
referencia). En general, este calibrador suministra un tono puro, de frecuencia 1 kHz. Con un Nivel
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 52
de Presión Sonora de 94 dB. Este calibrador cumple con los requisitos específicos para los de clase
1 de la norma IEC 60505:2004.
3.4.1.2 Metodología de la Medición.
3.4.1.2.1 Verificación Puntos de medición.
a) Los puntos de medición estaban ubicados a λ ⁄ 4 de cualquier superficie reflectante y a
una distancia mínima de λ ⁄ 2 entre los diferentes puntos de medición.
b) λ es la longitud de onda de la frecuencia de interés más baja. Tomando como ejemplo
125Hz, λ ⁄ 4 = 0.70m y λ ⁄ 2 = 1.40m.
c) La ubicación de la fuente se realizó teniendo en cuenta la posición del expositor dentro
de la sala.
d) Ya que se utilizó varias posiciones de fuente y varias posiciones de micrófono, se realizó
un promedio de estos resultados.
3.4.1.3 Señales de prueba
Las señales de prueba utilizada fue ruido rosa
3.4.1.4 Proceso de medición
Primero se midió los niveles de ruido de fondo (3 min como mínimo) a ambos lados del
muro perimetral, luego se generó el ruido rosa y con la cabina ubicada en un rincón de uno de los
espacios donde se va a realizar la medición, se calibró la potencia acústica de la cabina activa. Para
ello el nivel de ruido rosa que logra pasar a través de muro perimetral debe superar por 10 dB
cualquier banda de octava que logre registrar el sonómetro.
Una vez se tuvieron estas condiciones se realizó una medición por un intervalo de 3 min
como mínimo en el espacio en donde está la cabina activa, y luego se realizó otra medición en el
espacio ubicado al otro lado del muro perimetral.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 53
Posteriormente y una vez descargado los datos se compararon ambas mediciones y se
analizan mediante una simple resta aritmética, y así se halló la perdida por transmisión en dB, que
se tuvo del muro colindante en cuestión.
Es importante recalcar que la comparación de las mediciones arrojadas por el sonómetro se
debe hacer en dBZ o decibeles lineales sin ningún tipo de ponderación.
3.5 Velocidad de entrada del aire
3.5.1 Protocolo de mediciones de pérdida por transmisión.
Las realizadas para la velocidad del aire se apoyaron en el protocolo de medición descrito
en la ISO 7726:1998.
3.5.1.1 Instrumentación.
3.5.1.1.1 Anemómetro de hilo caliente.
Con registro de velocidades de viento inferiores a los 1 m/s.
3.5.1.2 Metodología de la Medición.
a. Se ubicó el termo-anemómetro en centro de la abertura para evitar que influyan los
posibles vectores por el choque del viento que se puedan generar en los bordes.
b. El hilo caliente debe ir dirigido con la abertura hacia la corriente de aire que ingresa al
aula de forma que el brazo que soportaba el hilo no incidiera en la circulación del aire.
c. Las rejillas que se midieron fueron las que estaban en la fachada y por donde ingresaron
las corrientes de aire del exterior.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 54
3.5.1.3 Proceso de medición.
Se ubicó el termo-anemómetro tal como se describe en la metodología, este proceso se
realizó 6 veces durante un intervalo promedio de 40 min.
Cuando el aula estaba con las ventanas abiertas este se ubicó en el centro de la vano, cuando
la ventana se encontraba cerrada el instrumento se ubicó en el centro de la rejilla.
3.6 Modelación en SoundPLAN
Software ArcGis 1.0 (ESRI, 2012) y SounPLAN (SoundPLAN, 2017)
3.6.1 Protocolo de la modelación
Primero se recolectó la información en campo:
Aforo por hora
La velocidad promedio
Ancho del carril norte
Ancho del carril sur
Ancho de la separación
Ancho de la avenida del rio
Material de la vía
Primero se preparó los datos en ArcGis, para eso se tuvo en cuenta, 3 capas de la comuna 5
(Castilla) en la ciudad de Medellín las tres capas fueron curvas de nivel para el cálculo del MDT
(Modelo Digital del Terreno), la capa de vías y las edificaciones. Posteriormente se realizó un clip
del área de estudio con un contorno (bufer) de 200 mts a partir de la delimitación del terreno, con
las capas antes mencionadas. Luego se inició con la importación de las capas de ArGis en
SoundPLAN, se realizó un vínculo de los parámetros asociados a cada tipo de receptor, se realizó
una división en sesiones de la carretera para una mejor resolución y de esta forma acoplarla mejor
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 55
a MDT, se corrigió las intersecciones que estaban discontinuas en las vías; así mismo, se terminó
de acoplar las construcciones al clip para que no quedaran por fuera del MDT, posteriormente se
procedió a realizar la operación con coordenadas para que las carreteras, edificios estén en la altura
de MDT. Ya que la capa (layer) que se poseía no contenía el edificio que se necesita modelar, se
debió dibujar sobre la geodatabase y poner sus respectivos atributos. Para el mapa de fachadas se
seleccionó cada fachada que se requería evaluar y se procedió a realizar los respectivos cálculos.
Se modelaron dos mapas uno de ruido a 4 mts y otro en fachada con receptores cada metro.
Para realizar esta modelación se tuvieron en cuenta las siguientes variables:
1. Orden de reflexión = 2
2. Radio máximo de búsqueda = 1000 mts
3. Máxima distancia de reflexión = 50 mts
4. Método de cálculo para el ruido automotor = RLS90
5. Horario = Diurno
Para representar la información cartográfica de curvas de ruido se utilizó la resolución 0627
para la representación del mapa de ruido (Cada 5 dB) y para la representación del ruido en fachada
se tomó una mayor resolución (cada 2 dB).
3.7 Medición con Microflow
3.7.1 Protocolo de medición y equipos utilizados
Se realizó una medición de holografía acústica como complemento, basados en el sistema
Scan & Paint® el cuál se compone de una sonda de velocidad de partícula y presión sonora (Sonda
PU) y el software Scan & Paint® (Velo 3.A) diseñados por Microflow Technologies®, este
proceso en su etapa de muestreo se basa en 3 elementos (Fernández, 2014).
• Configuración del canal a utilizar en la medición
• Calibración de la sonda PU
• Captura del video
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 56
La Instrumentación utilizada fue un sensor acústico que mide la velocidad de partícula, una
Sonda PU, un instrumento que combina el transductor de velocidad de partícula (uno o varios) con
un micrófono de presión, un acondicionador de señal que alimenta, pre-amplifica y también puede
llegar a corregir la amplitud y la fase de la señales, tanto de presión como de velocidad de partícula,
una interfaz estereo que recibe las señales eléctricas de la presión sonora (P) y de la velocidad de
partícula (U), proveniente de la sonda PU, un software Scan & Paint que está integrado con el
hardware de medición, un computador con sistema operativo basado en Windows, y por último
una cámara Web.
La holografía acústica involucra la medición de la amplitud y fase del campo sonoro
cercano a la fuente. Se realizan varias mediciones en diferentes posiciones de medición en un plano
perpendicular de la fachada y parte colindante con el pasillo del Aula 013 de la I.E. Pbtro. Antonio
José. Estas mediciones son realizadas para obtener la presión acústica y la velocidad de partícula
en un plano que se aproxima a la superficie de la fuente. Por ende, los indicadores a medir en este
protocolo son la presión y velocidad de partícula mediante holografía acústica. Además,
multiplicando estas dos cantidades se obtiene la intensidad acústica en función de la posición en el
plano de medición. La escala de colores para la visualización de estos parámetros acústicos está
dada en decibeles (dB). El rango de los valores se ajusta automáticamente para facilitar el análisis.
3.7.2 Análisis en el software velo 3.A
Se realizaron las configuraciones iniciales en el software Velo 3.A, donde se ingresa los
datos con los que se va a realizar el cálculo (rho, velocidad del sonido, Modo de amplitud, p/u
formato de amplitud, puntos de la FFT, ventaneo, superposición de ventanas y número de
mediadores). Posteriormente se cargaron los datos de la medición. Se selecciona el color de la
sonda PU para que el software rastree dicho color y vaya extrayendo los datos de la sonda PU
asociados a ese instante de la medición. Se debe de editar los puntos que no están siguiendo a la
sonda en el video, ya que generan datos erróneos, produciendo un resultado que no es acorde al
fenómeno. Luego de seleccionar el espectro del audio captado se genera el espectro de potencia de
presión de la sonda en función de la frecuencia. Posteriormente se prosigue a la pestaña de análisis
de datos, se utiliza el método de interpolación por puntos, que hace que en cada punto de la
medición se sumen todos los valores y en los lugares donde no haya información se interpola. Se
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 57
utilizó luego un filtro con ventana haming, con 4026 muestras de la Fast Fourier Transform
(Transformada Rápida de Fourier) para una resolución en frecuencia adecuada. El resultado final
es el espectrograma de la velocidad de partícula. Por último, se selecciona el área del espectrograma
para ser procesada y realizar la gráfica de velocidad de partícula en función de la frecuencia.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 58
4 Resultados
4.1 Datos generales
4.1.1 Localización.
La siguiente imagen muestra la ubicación de las tres IE utilizadas para medir las variables
acústicas y de ventilación en las aulas.
Figura 12. Localización geográfica de las IE.
Nota: fuente Google Maps disponible en https://goo.gl/CdcaYj
Instituciones Educativas Proyecto Maestría
Instituciones Educativas
I. E. Pbro. Antonio J. Bernal
I.E. Horacio Muñoz Suescún
I. E. San Agustín
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 59
4.1.2 Características Generales.
A continuación, se presenta información detallada de cada institución, que incluye:
imágenes, ubicación geográfica, detalles edilicios, capacidad de cada aula oferta escolar de la IE y
distancia la vía más cercana.
4.1.2.1 IE Presbítero Antonio José Bernal Londoño.
Figura 13. IE Presbítero Antonio José Bernal Londoño
Nota: fuente Google Maps disponible en https://goo.gl/WrX8Mn. Izq. Fachada Aula 013. Der. Vista satelital Aula
013, 012 y Aula Matemáticas.
Figura 14. Isográfico acotado
Nota: Aula 13 (izq. arriba), de Matemáticas (der. arriba) Aula 12 (izq. abajo), imagen detalle medición en el aula
Mat. (Der. Abajo).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 60
4.1.2.1.1 Ubicación.
Coordenadas: 6.301574, -75.559020
Dirección: Calle 105 N63a 200
Nivel: 2 (Segundo piso) para las tres aulas
Está ubicada entre los barrios Héctor Abad Gómez y Plaza Colón del municipio de
Medellín, al lado de la estación Acevedo del metro (IE Presbítero Antonio José Bernal, 2018).
4.1.2.1.2 Capacidad, volumen y orientación.
Aula A013: 40 alumnos
Volumen: 177.22 𝑚3
Orientación fachada hacia el viento: 60°N
Aula 012: 46 alumnos
Volumen: 165.17 𝑚3
Orientación fachada hacia el viento: 60°N
Aula de Matemáticas: 50 alumnos
Volumen: 162.21 𝑚3
Orientación fachada hacia el viento: 75°S
4.1.2.1.3 Oferta escolar.
Ofrece desde el grado cero hasta undécimo, tres medias técnicas: en Sistemas, Electrónica
y Diseño Gráfico en coordinación con el SENA (IE Presbítero Antonio José Bernal, 2018).
4.1.2.1.4 Material Constructivo en muros.
Adobe con mezcla de cemento. Espesor: 10 cm
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 61
4.1.2.1.5 Distancia a la vía más cercana.
Aula 013: 39,78 m del eje de la vía más cercana (Carrera 63Avenida Regional)
Aula 012: 52,0 m del eje de la vía más cercana (Carrera 63Avenida Regional)
Aula de Matemáticas: 41,54 m del eje de la vía más cercana (Carrera 63Avenida Regional)
4.1.2.2 IE San Agustín.
Figura 15. IE San Agustín
Nota: fuente Google Maps disponible en https://goo.gl/WrX8Mn. (Izq. arriba) imagen muro pasillos aula 8. (Der.
Arriba) localización geográfica aula 9 y 8 (Izq. abajo) Isográfico acotado: Aula 8 y 9. (Der. Abajo) Imagen detalle
medición en el aula 9.
4.1.2.2.1 Ubicación.
Coordenadas: 6.28037, -75.5628
Dirección: Calle 88A No. 51B 91
Nivel: 2 (Segundo piso) para ambas aulas
Está ubicada en el barrio Aranjuez San Cayetano (IE San Agustín, 2018).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 62
4.1.2.2.2 Capacidad, volumen y orientación.
Aula 8: 43 alumnos
Volumen: 155.06 𝑚3
Orientación fachada hacia el viento: 75°N
Aula 9: 47 alumnos
Volumen: 155.06 𝑚3
Orientación fachada hacia el viento: 75°N
4.1.2.2.3 Oferta escolar.
Ofrece desde preescolar hasta el grado once, modalidad académica y media técnica en
sistemas informáticos.
4.1.2.2.4 Material constructivo en muros.
Adobe con mezcla de cemento. Espesor: 10 cm
4.1.2.2.5 Distancia a la vía más cercana.
Aula 8: 45 m del eje de la vía más cercana (Calle 88 A)
Aula 9: 41 m del eje de la vía más cercana (Calle 88 A)
4.1.2.3 IE Horacio Muñoz Suescún.
4.1.2.3.1 Ubicación.
Coordenadas: 6.2344, -75.60938
Dirección: Calle 88A No. 51B 91
Nivel: 2 (Segundo piso) para ambas aulas
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 63
Está ubicada en el núcleo 934 del Barrio Belén Las Mercedes (IE Horacio Muñoz
Suescún, 2018)
Figura 16. IE Horacio Muñoz Suescún
Nota: Fuente google maps disponible en https://goo.gl/WrX8Mn. (Izq. arriba) fachada aula 110. (Der arriba) vista
satelital Aula 110 y 111. (Izq. abajo) isográfico aula 110 y 111. (Der. Abajo) detalle medición.
4.1.2.3.2 Capacidad, volumen y orientación.
Aula 110: 34 alumnos
Volumen: 238.40 𝑚3
Orientación fachada hacia el viento: 60°N
Aula 111: 34 alumnos
Volumen: 238.40 𝑚3
Orientación fachada hacia el viento: 60°S
4.1.2.3.3 Oferta escolar.
Ofrece desde Preescolar, Básica Primaria, Básica Secundaria y Media Técnica Comercial.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 64
4.1.2.3.4 Material Constructivo en muros.
Piezas grandes de cemento. Espesor: 14 cm
4.1.2.3.5 Distancia a la vía más cercana.
Aula 110: 77 mts del eje de la vía más cercana (Calle 32)
Aula 111: 96 mts del eje de la vía más cercana (Calle 32)
4.1.3 Acuerdo 048 de 2012 POT Medellín
En la figura 17 se pueden apreciar los usos del suelo urbano sobre el que se ubican las IE
objeto de estudio. El uso del suelo sobre el que se encuentra las institución educativa es dotacional,
estas zonas se caracterizan por tener concentración de equipamientos, principalmente básicos
sociales y comunitarios; ubicadas en el contexto de áreas de uso predominantemente residencial,
que propician el acceso a servicios básicos como la educación y la atención en salud, además de
garantizar el acceso a atractivos urbanos como espacios recreativos, promover la presencia de
espacios de encuentro y la localización de equipamientos comunitarios. Las actividades
económicas se limitan principalmente a servicios de proximidad y actividades comerciales que
faciliten la satisfacción de necesidades de tipo cotidiano (Medellín. Alcaldía, Acuerdo 48 de 2014).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 65
Figura 17. Uso general del suelo urbano
Nota: fuente adaptada de https://goo.gl/NpYejp.
4.1.4 Mapa de ruido de Medellín
Según el mapa de ruido en su última actualización del 2014, en horario diurno que
comprende un horario entre las 7:01 a las 21:00 horas, horario para el cual se encuentra en
funcionamiento la institución educativa éstas se encuentran en los siguientes niveles de ruido
ambiental.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 66
Figura 18. Mapa de ruido de Medellín.
Nota: fuente adaptada de (AMVA, 2015, p. 22)
La figura 18 muestra como las IE Horacio Suescun y Pbtro. Antonio está en zonas de 70
dBA mientras las IE San Agustín se encuentra en 60 dBA.
4.1.5 Aforo automotor en las vías cercanas
La figura 19 muestra la cantidad de automotores que circulan en vías cercanas a las IE en
un lapso de una hora.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 67
Figura 19. Aforo automotor en vías cercanas a las IE.
En la figura 19 se puede apreciar la gran cantidad de automotores que circulan por la vía
regional cerca de las aulas de la IE Pbtro. Antonio, en comparación con las otras dos IE.
4.1.6 Condiciones Ambientales
Tabla 5.
Condiciones ambientales durante la medición.
Promedio de las condiciones ambientales durante las mediciones
Aula Hum in
%
Temp in
°C
Hum
out %
Temp
out °C
Pres. atms.
Hpa Hora
13 52,5 25,6 53,5 26,1 1010,6 11:53 - 12:42
12 59,0 26,6 59,0 26,2 1071,1 15:25 - 16:28
Mate. 52,5 27,3 45 31,1 1009,025 13:04 - 14:28
8 39,5 30,5 42,0 28,0 1067,2 15:25 - 16:06
9 54,8 26,7 59,7 25,3 1067,4 17:34 - 18:04
110 50,0 26,4 55,7 25,4 1062,2 15:20 - 15:39
111 50,0 26,3 55,0 25,3 1062,0 15:35 - 17:04
La tabla 6 muestra temperaturas internas dentro de un rango que está entre los 25,6 y 30,5
con humedades relativas internas que están entre los 39,5 y 59 %. Estos rangos denotan confort
térmico bajo las condiciones en las que se encontraban los salones. (Sin estudiantes ni profesores).
Las anteriores medidas higrotérmicas se realizaron con el fin de ajustar los valores de confort de la
carta psicométrica con los valores de velocidad del viento.
1127
1486
343438 366
11424 60 48
Motos Livianos Pesados
Automotores/hora
P. Antonio H. Suescun S. Agustin
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 68
4.2 Ruido de fondo
En las figuras 20 y 21 se representa el ruido de fondo por bandas de octava en las distintas
aulas, tres líneas continuas representan diferentes curvas NC. La NC-30, es la curva recomendada
para salones de clase (ANSI: Criteria for evaluating room noise, 2008). Las demás curvas verde y
azul representan los valores NC mínimos cumplidos, mientras la roja el valor máximo NC que se
cumple a lo largo de las bandas de octava. Los datos mostrados en estas 2 Ilustraciones se
obtuvieron de datos levantados en campo.
La figura 22 representa el promedio energético del total de aulas medidas. La abreviatura
V.A denomina la medición con ventanas abiertas, mientras la abreviatura V.C. ventanas cerradas.
El parámetro LAeq representa el nivel continuo equivalente en ponderación A, promedio de cinco
puntos de medición tomados al interior de las aulas expresado en decibeles.
La figura 23 muestra niveles continuos equivalentes en ponderación A por cada aula en
donde se realizó muestreo acústico, las barras en color azul claro representan las mediciones
realizadas con las ventanas abiertas y las barras de color azul oscuro representan mediciones
realizadas con las ventanas cerradas. La línea roja representa el valor máximo recomendado por la
NTC4595 que lo relaciona como intensidad de sonido y la línea verde el nivel máximo
recomendado por la BB93 que establece el ruido de fondo como IANL.
Figura 20. Ruido de fondo (ventanas cerradas) comparado con algunas curvas NC.
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
LA
eq d
B
Bandas de octava en Hz
Ruido de Fondo V. C. 12
13
NC - 40
110
111
8
9
NC - 30
NC-40
NC - 60
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 69
En la figura 20 (ruido de fondo en las aulas con las ventanas cerradas) se puede apreciar
que el aula 110 presenta los niveles de ruido más bajos cumpliendo con la NC-40, esta curva está
recomendada para oficinas grandes, locales comerciales o cafeterías. La peor condición la presenta
el aula 13 donde se cumple con la curva NC-55 recomendada para talleres, cocinas o lavanderías.
Ninguna de las aulas cumple con la curva NC-30 recomendada para aulas de clase.
Figura 21. Ruido de fondo (ventanas abiertas) comparado con algunas curvas NC.
En la figura 21 (ruido de fondo en las aulas con las ventanas abiertas) se puede apreciar que
el aula 13 presenta nuevamente los niveles de ruido más altos sin embargo teniendo en cuenta esta
condición (ventanas abiertas) solo alcanza a cumplir con la NC-60 recomendada para talleres de
maquinaria pesada. Se puede apreciar que 3 de las 7 aulas solo cumplen la NC-50 recomendada
para polideportivos. Igualmente, ninguna de las aulas cumple con la curva NC-30 recomendada
para aulas de clase.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
32 63 125 250 500 1k 2k 4k
LA
eq d
B
Bandas de octava en Hz
Ruido de Fondo V.A. 12
13
Mat.
110
111
8
9
NC - 30
NC - 50
NC - 65
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 70
Figura 22. Ruido de fondo promedio energético (ventanas cerradas y abiertas) en todas las
aulas.
Figura 23. Ruido de fondo con ventanas abiertas y cerradas comparado con la NTC4595 y la
BB93.
Ahora si se comparan los niveles de ruido de fondo con la norma nacional NTC4595 y la
internacional BB93, teniendo en cuenta un promedio energético del nivel continuo equivalente en
ponderación A, encontramos que solo el aula 110, con las ventanas cerradas, cumple con los
requerimientos mínimos establecidos en la NTC4595. Y ninguna con los establecidos en el BB93.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
62,5 125 250 500 1000 2000 4000 8000
LA
eq P
rom
. (d
B)
Bandas de octava (Hz)
Prom. Energ. LAeq NC-70
NC-65
NC-60
NC-55
NC-50
NC-45
NC-40
NC-35
NC-30
NC-25
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
12 13 Mat. 110 111 8 9
LA
eq (
dB
)
Aula
Ruido de fondo
LAeq V.A.
LAeq V.C.
NTC4595
BB93
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 71
Vale la pena aclarar que si bien el ruido de fondo generado por los automotores fue el
causante de los niveles de ruido de fondo hallados en las I.E. Pbtro. Antonio y Horacio Suescun,
no lo fue así para la I.E. San Agustín, los niveles de ruido de fondo hallados en esta institución se
dieron por voces de estudiantes realizando prácticas deportivas en una cancha contigua a ambas
aulas medidas. Igualmente, para el aula 9 se puede apreciar niveles de ruido de fondo mayores en
el aula con las ventanas cerradas, esto se dio porque al final de estas últimas mediciones se estaban
terminando las actividades deportivas y pudieron haber sesgado las mediciones. En general se
aprecia como es lógico niveles de ruido de fondo menores cuando las ventanas están cerradas. Sin
embargo, es importante resaltar de esta gráfica la poca reducción sonora que logran tener las
ventanas al paso de ruido de fondo.
4.3 Tiempo de reverberación
La figura 24 representa los tiempos de reverberación expresados en segundos medidos en
cada aula por bandas de octava.
Figura 24. Tiempo de reverberación por bandas de octava.
En la figura 24 se puede apreciar tiempos de reverberación relativamente parejos en las
aulas 12, 13, Mat., 8 y 9. Sin embargo en las aulas 110 y 111 de la I.E. Horacio Suescun se puede
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
125 250 500 1k 2k 4k
Tie
mp
o d
e re
ver
ber
aci
ón
(s)
Bandas de octava (Hz)
12
13
Mat.
110
111
8
9
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 72
apreciar tiempos de reverberación elevados especialmente para frecuencias bajas entre los 125 y
500 Hz.
La figura 25 representa los tiempos de reverberación medidos en cada aula y que se
representan como RT30, cabe resaltar que este tiempo de reverberación es un promedio tomado de
las bandas de octava de 500 Hz, 1kHz y 2kHz. En línea roja continua se aprecian los máximos
valores establecidos por NCT4595 para aulas de clase y así mismo la línea verde continua
representa los tiempos máximos establecidos por el BB93 para aulas de clase.
Figura 25. Tiempo de reverberación medido in situ (Tmf Sabine 500 Hz, 1kHz y 2kHz)
comparado con la NTC4595 y la BB93.
Como se puede apreciar en la figura 25 solo el aula de Matemáticas cumple con los tiempos
de reverberación establecidos por la NTC4595, sin embargo, ninguna cumple con los tiempos de
reverberación establecidos por la BB93. También vale la pena resaltar que las aulas 110 y 111
superan en gran medida los tiempos estipulados por ambas normas y que las aulas 8 y 9 también
superan este valor en tiempos considerables. Sin embargo, todas las aulas de la I.E. Pbtro. Antonio
está cerca de los niveles contemplados por la NTC4595.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
12 13 Mat. 110 111 8 9
RT
30
(s)
Aulas
Tiempo de Reverberación
RT30
NTC4595
BB93
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 73
4.4 Perdida por transmisión
Las figuras 26 a la 34 representan TL evaluado en las aulas. La abreviatura M.R. se da para
hacer referencia a muro con rejilla y M.V. para muro con vidrio. El muro con rejilla da contra un
pasillo de circulación, el muro con vidrio da contra la fachada externa en todas las aulas. Estas
gráficas se representan en el eje horizontal sobre el espectro por bandas de octava.
Figura 26. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 12 de la I.E. Pbtro. Antonio.
En la figura 26 se puede apreciar que el muro con vidrio presenta una mayor reducción del
ruido en las frecuencias altas de 2 KHz y 4 KHz y en la de 125 Hz.
Figura 27. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 13 de la I.E. Pbtro. Antonio.
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
125 250 500 1K 2K 4K
R (
dB
)
Bandas de octava (Hz)
TL 12 M.R.
TL 12 M.V.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
125 250 500 1K 2K 4K
R (
dB
)
Bandas de octava (Hz)
TL 13 M.R.
TL 13M.V.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 74
En la figura 27 se puede apreciar un comportamiento similar al del aula 12, sin embargo, la
reducción en frecuencias medias y altas es más elevada para la ventana con vidrios.
Figura 28. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula Mat. de la I.E. Pbtro. Antonio.
La figura 28 del aula de matemáticas, representa condiciones similares a las anteriores aulas
en general la I.E. Pbtro. Antonio José las ventanas con vidrio obtuvieron las mayores pérdidas por
transmisión a lo largo de todas las bandas de octava.
Figura 29. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 110 de la I.E. Horacio Suescun.
La figura 29 muestra que la reducción de ruido fue mayor para el muro que contiene la
rejilla.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
125 250 500 1K 2K 4K
R (
dB
)
Bandas de octava (Hz)
TL Mat.M.R.
TL Mat. M.V.
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
125 250 500 1K 2K 4K
R (
dB
)
Bandas de octava (Hz)
TL 110 M.R.
TL 110 M.V.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 75
Figura 30. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 111 de la I.E. Horacio Suescun.
La figura 30 muestra un comportamiento algo similar al aula 110 si analizamos las bandas
bajas de 125 Hz y 250 Hz. Sin embargo, en las siguientes bandas ambos muros brindan un
aislamiento similar, siendo algo mayor la reducción sonora dada por el muro con vidrio.
Las anteriores figuras (29 y 30) muestran que la reducción de ruido en los muros que daban
hacia el pasillo son mayores que la que presentaban los muros con ventana. Los resultados
arrojados por esta gráfica claramente se deducen de la cantidad de área ocupada por cada material
(vidrio o rejilla). Ya que si bien el vidrio ocupaba el 100% del muro medido como M.V. la rejilla
ocupaba solo el 6% de todo el muro que estaba fabricado de ladrillo de barro y tenía un grosor de
14 centímetros (cm). Además, es importante recalcar que la reducción sonora de los muros con
vidrios se pudo ver afectada por el desacople que se tenía entre algunos vidrios de la ventana y una
puerta ubicada en estos ventanales que no poseía un óptimo sellamiento.
Figura 31. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 8 de la I.E. San Agustín.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
125 250 500 1K 2K 4K
R (
dB
)
Bandas de octava (Hz)
TL 111 M.R.
TL 111 M.V.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
125 250 500 1K 2K 4K
R (
dB
)
Bandas de octava (Hz)
TL 8 M.R.
TL 8 M.V.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 76
La figura 31 representa las condiciones de reducción sonora del aula 8, en esta gráfica se
puede apreciar que el muro con vidrio tiene una mayor reducción de ruido en todas las bandas.
Figura 32. TL Muro con rejilla vs TL muro con vidrio en el Aula 9 de la I.E. San Agustín.
La figura 32 del TL en el aula 9 presenta una situación similar al aula 8; sin embargo, en
esta aula el muro con rejilla logra realizar una reducción sonora en bajas frecuencias mayor que se
puede apreciar en la banda de 125 Hz. En cuanto a las bandas media alta se logra ver un
comportamiento similar para ambos muros. Si bien ambas aulas eran idénticas se debe dar claridad
con respecto al total de aulas que es posible que los desacoples entre las ventanas y la falta de
algunos vidrios en los ventanales pudieron dar variaciones, a la reducción sonora que generaba las
ventanas en el muro con vidrio.
La figura 33 representa el TL en la banda de 500 Hz medido en cada una de las aulas, la
línea roja representa el valor recomendado de aislamiento según la NTC4595 para muros en aulas
de clase.
Figura 33. TL en la banda de 500 Hz comparado con NTC4595.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
125 250 500 1K 2K 4K
R (
dB
)
Bandas de octava (Hz)
TL 9 M.R.
TL 9 M.V.
0,0
10,0
20,0
30,0
12 13 Mat. 110 111 8 9
R (
dB
) 5
00
Hz
Aulas
TL en banda de 500 Hz
TL M.R.
TL M.V.
NTC4595
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 77
En la comparación realizada en la figura 33 se puede constatar que ninguno de los muros
logra tener las condiciones de aislamiento recomendado por la NTC4595 para la frecuencia de 500
Hz. Además, se puede evidenciar que en la mayoría de los casos los muros no logran reducir tan
solo la mitad de lo dispuesto en la norma. En general todos poseen reducciones inferiores a la
propuesta por la NTC4595.
La figura 34 contiene el TL en cada una de las aulas. Vale la pena aclarar que el TL es
representado por la diferencia aritmética entre el nivel continuo equivalente en ponderación Z
medido afuera y adentro. La abreviatura M.R. se da para hacer referencia a muro con rejilla y M.V.
para muro con ventana. La línea verde representa el valor recomendado según el BB93 de
aislamiento para muros en aulas de clase
Figura 34. TL muro con rejilla muro con ventana comparado BB93
La comparación de la pérdida por transmisión con respecto a la BB93 es peor. Ya que solo
dos muros logran tener una reducción de tan solo la mitad de lo propuesto en esta norma. En general
todos poseen reducciones sonoras inferiores a la propuesta por la BB93.
4.5 Áreas efectivas de ventilación
La figura 35 representa el área efectiva de ventilación hallada en cada una de las aulas
teniendo en cuenta solo las aberturas fijas que en el total de las aulas tenían rejillas. Los puntos
color rojo representan los valores recomendados por la NTC4595 para aulas de clase en clima
templado.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
12 13 Mat. 110 111 8 9
R (
dB
)
Aula
TL En cada aula
TL M.R.
TL M.V.
BB93
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 78
Figura 35. Áreas efectivas de ventilación fijas comparado con NTC4595.
En la figura 35 se puede apreciar que cuando las ventanas y puertas están cerradas las
condiciones de ventilación no se cumplen según lo establecido en la NTC4595.
La figura 36 representa el área efectiva de ventilación hallada en cada una de las aulas
teniendo en cuenta las aberturas fijas y los vanos de las ventanas móviles. Los puntos color rojo
representan los valores recomendados por la NTC4595 para aulas de clase en clima templado.
Figura 36. Áreas efectivas de ventilación fijas + móviles comparado con NTC4595.
La figura 36 muestra que cuando las ventanas y puertas están abiertas las condiciones de
ventilación (área efectiva de ventilación según NTC4595) se cumplen en la mayoría de las aulas.
Exceptuando las aulas 110 y 111 que incumplen la norma por poco.
0,00%
5,00%
10,00%
15,00%
20,00%
25,00%
12 13 Mat. 110 111 8 9
% a
ber
tura
del
A.
de
pla
nta
Aulas
Aberturas fijas
A.E.V.
NTC4595
0,00%
5,00%
10,00%
15,00%
20,00%
25,00%
12 13 Mat. 110 111 8 9
% A
ber
tura
del
A. d
e p
lan
ta
Aulas
Aberturas fijas + móviles
A.E.V.
NTC4595
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 79
4.6 Altura piso a techo
La Figura 37 representa la altura (piso techo) esta variable contemplada en la NTC4595 es
importante de comparar con el tiempo de reverberación, ya que como es lógico la altura de las
aulas va a incidir directamente en el volumen y este a su vez en el tiempo de reverberación. En la
siguiente gráfica la línea roja representa los valores recomendados de la NTC4595 para aulas de
clase en clima templado.
Figura 37. Altura del piso al techo comparado con NTC4595.
Se puede apreciar en la figura 37 que el total de aulas cumplen con las condiciones de altura
mínima piso-techo establecidas por la NTC4595, para aulas de clase en clima templado. No
obstante, las aulas 110, 111, 8 y 9 parece ser, poseen un sobredimensionamiento en estas alturas.
4.7 Angulo de incidencia del viento
En la tabla 6 se muestran los ángulos de las aberturas en fachada para las distintas aulas
sobre los ejes del norte y del sur.
0
1
2
3
4
5
12 13 Mat. 110 111 8 9
Alt
ura
(m
)
Aulas
Altura
NTC4595
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 80
Tabla 6.
Ángulo de incidencia viento desde el norte contra fachadas.
Dirección del viento
I.E. Aula Grados desde el eje (°) Eje
Pbtro. Antonio J.
Bernal
12 60 N
13 60 N
Mat. 75 S
Horacio Suescun 110 60 N
111 60 S
San Agustín 8 76 N
9 76 N
En general la incidencia del viento contra las aberturas es propicia según el mayor
porcentaje de viento contemplado por la rosa de los vientos del IDEAM se presenta un 23% del
año desde el norte, y un 14% del año arribando desde el sur. Las velocidades oscilan entre 1,6 m/s
y 3,3 m/s. Por lo tanto, los ángulos son propicios según lo planteado. Aunque, se debe tener en
cuenta que las aulas de Mat.y la 111 no poseen las mejores condiciones de ventilación natural, por
tener ángulo de incidencia hacia el sur.
4.8 Distancia a la vía más cercana
La figura 38 muestra las distancias en metros de las aulas a las vías más cercanas.
Figura 38. Distancia del aula a la vía más cercana.
La figura 38 muestra que tanto las aulas de la I.E. Pbtro. Antonio como las de la I.E. San
Agustín están próximas a vías por donde circulaban automotores. Además, se logra apreciar la
5240 42
77
96
45 41
12 13 Mat. 110 111 8 9
Distancia (m)
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 81
considerable distancia (casi el doble en comparación con las otras aulas) de las aulas de la I.E.
Horacio Suescun (110 y 111) a la vía más próxima.
4.9 Ruido ambiental según mapa de ruido
La figura 39 muestra los niveles de ruido ambiental hallados en el mapa de ruido de
Medellín diurno, según la actualización del 2014. Y se compara con los niveles de ruido ambiental
establecidos en el BB93
Figura 39. Ruido ambiental diurno vs normas.
De la figura 39 se puede apreciar que solo la I.E. San Agustín fue edificada en un lugar
propicio para desarrollar actividades educativas, según lo que ya se recomienda por la BB93 y
planteado en anteriores párrafos.
4.10 Velocidad del viento en la abertura
La Figura 40 muestra las velocidades del viento en la abertura en m/s medidas en campo.
Estas velocidades serán tomadas en esta investigación como un estimado de la velocidad interna
del aire, que será utilizada en la carta psicométrica ampliada de la Figura 44. Las siglas V.V.A.
indican las mediciones de velocidad del viento realizadas en las aberturas proporcionadas por las
ventanas. Las siglas V.V.R. indican las mediciones de velocidad del viento realizadas en las rejillas
cuando las ventanas estaban cerradas.
55
60
65
70
75
Pbtro. Antonio J.
Bernal
Horacio Suescun San Agustin
dB
A
Aulas
Ruido Ambiental
LAeq
BB93
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 82
Figura 40. Velocidades internas del viento en las aberturas.
En el aula 12 se logra apreciar que, si bien para el momento de la medición existían
velocidades del viento considerables, las rejillas logran ser un gran obstáculo para el ingreso del
aire hacia el interior. Las aulas 13 y de matemáticas presentan un comportamiento más homogéneo
en las que se logra evidenciar reducciones moderadas en la velocidad del aire al interior.
Igualmente, entre estas tres aulas de la I.E. Pbtro. Antonio, se logra apreciar el mayor ingreso de
aire en aquellas aulas dirigidas hacia el norte. En la I.E. Horacio Suescun se evidencia un efecto
contrario, ya que la mayor velocidad del aire se da en el aula dirigida hacia el sur, sin embargo, el
aula 111 (dirigida hacia el sur) presenta velocidades del aire nulas cuando se mide en las rejillas.
4.11 Cumplimiento de la NTC4595 en las variables evaluadas
La tabla 8 muestra el cumplimiento de las diferentes aulas evaluadas al cumplimiento de lo
dispuesto en la NTC4595, teniendo en cuenta las variables cuantificadas.
1,70
0,65
0,45
0,07
0,33
0,85
0,58
0,06
0,250,30
0,02 0,000,05
0,00
12 13 Mat. 110 111 8 9
Velocidades internas del viento en m/s
V.V.A V.V.R.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 83
Tabla 7.
Variables medidas vs NTC4595.
Cumplimiento NTC4595 en las variables evaluadas
Variables Cumple (Porcentaje) No cumple (Porcentaje)
Altura del aula 100% 0%
Área efectiva de ventilación V.A. 71% 29%
Área efectiva de ventilación V.C. 0% 100%
Ruido de fondo V.A. 0% 100%
Ruido de fondo V.C. 14% 86%
Tiempo de reverberación 14% 86%
Reducción de ruido 0% 100%
Representación del porcentaje de cumplimiento para parámetros de ventilación y acústicos.
Figura 41. Cumplimiento de los parámetros de ventilación frente a la NTC4595.
Figura 42. Cumplimiento de los parámetros acústicos frente a la NTC4595.
57%
43%
Cumplimiento NTC4595 p. de ventilación
Cumple
No cumple
7%
93%
Cumplimiento NTC4595 p. acústicos
Cumple
No cumple
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 84
Del total de aulas evaluadas un 57 % cumplen con la NTC4595 en cuanto a parámetros de
ventilación (p. de ventilación) y solo un 7 % de las aulas estudiadas cumplen con la NTC4595 en
cuanto a parámetros acústicos (p. acústicos).
Haciendo un balance general del cumplimiento de la norma respecto a estas variables
tenemos que las aulas cumplieron en un 28% lo contemplado en la NTC4595, en cuanto a estas
dos variables (ventilación y acústica).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 85
5 Discusión
5.1 Tiempo de reverberación y altura de las aulas.
Como se puede apreciar en la figura 37, las aulas 110, 111, 8 y 9 promedian alturas de 3,8
metros, estando por encima de la altura mínima que contempla la NTC4595 para ventilar
adecuadamente un aula de clima templado (2,7 metros). Esta altura promedio hallada en las cuatro
aulas, definitivamente repercutió en el tiempo de reverberación hallado, el cual promedió 1,7
segundos (remitirse a la Figura 25). La siguiente gráfica esquematiza este hallazgo representando
en rojo el tiempo de reverberación medio (Tmf) y en azul la altura de cada aula, ambas con líneas
de tendencia lineal. El eje Y de la izquierda cuantifica segundos del tiempo de reverberación y el
eje Y de la derecha cuantifica altura de las aulas en metros.
Figura 43. Comparación tiempo de reverberación y altura.
Nota: El eje horizontal lado izquierdo representa el tiempo de reverberación en s. El eje vertical lado izquierdo
representa la altura piso techo de las aulas en m.
Según lo evidenciado por las líneas de tendencia se puede corroborar lo interpretado en el
párrafo anterior. A mayor altura del techo mayor tiempo de reverberación. De esta forma se destaca
que, al momento de diseñar estas cuatro aulas, no se hizo un cálculo del tiempo de reverberación o
simplemente se ignoró este parámetro contemplado por la NTC4595; también se podría pensar,
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Mat. 12 13 8 9 110 111
Alt
ura
del
au
la e
n (
m)
Tie
mp
o d
e R
ever
ber
aci
ón
en
(s)
Tiempo de reverberación y altura del aula
Tmf Sabine (s) Altura (m)
Lineal (Tmf Sabine (s)) Lineal (Altura (m))
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 86
que se consideró una mayor altura en el techo para garantizar condiciones de ventilación; haciendo
caso omiso de esta importante variable acústica. Por otro lado, se puede evidenciar en la Figura 25
como las tres aulas de la institución Pbtro. Antonio poseen tiempos de reverberación muy cercanos
a los recomendados por la NTC4595. Ya que estas aulas estaban construidas a una altura cercana
a los 2,7 metros, como lo establece la NTC4595.
Igualmente es importante considerar el material constructivo y acabado de paredes, techos
y pisos. En el caso de las aulas de la I.E. Horacio Suescun, se pudo observar piezas de cemento
lisas en paredes y techo, material con coeficiente de absorción muy bajo, 0,3 (Promedio en las
bandas de 500Hz, 1kHz y 2kHz) (Carrión, 2003), que incrementaron aún más el tiempo de
reverberación en estas dos aulas (110 y 111), promediando 2,2 segundos (remitirse a Figura 25).
En el diseño de estas aulas, se podrían haber considerado materiales con mayor coeficiente de
absorción, para tener niveles de tiempo de reverberación más bajos; o diseñar un
acondicionamiento acústico en base a la altura y los materiales que actualmente se tienen.
5.2 Velocidad del viento y confort térmico
Realizando un análisis de la temperatura y de la humedad relativa al interior de las aulas,
mediante un diagrama psicométrico, se puede apreciar que solo el aula 13 estuvo dentro de la zona
de confort (recuadro amarillo en la Figura 44); no obstante, esta condición se da solo cuando las
aulas tienen las ventanas abiertas. Si se analiza con mayor detalle estas dos variables, se tiene que
la temperatura media hallada fue de 27,1°c y la temperatura máxima fue de 30,5°C y no sobrepaso
los 32°C y la humedad relativa promedió fue de 51,2 % y la máxima de 59% y no sobrepaso 90%
(remitirse a Tabla 5); estas condiciones climáticas halladas son consideradas por (Yarke, 2005)
como viables para sistemas de refrescamiento pasivo, basados en la capacidad de potencial de
transferencia térmica del aire en movimiento (Yarke, 2005).
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 87
Figura 44. Diagrama psicométrico y aulas ampliado por la velocidad del viento.
Nota: Fuente: (Yarke. 2013, p. 26).
Por lo expuesto en el anterior párrafo, y considerando que las aulas promediaron 0,7 m/s en
la velocidad interna del aire, cuando las ventanas están abiertas, se puede observar cómo se pueden
ampliar las condiciones de confort en el diagrama psicométrico (véase recuadro azul claro grueso
y rojo delgado en la figura 44). La velocidad del viento al interior amplia la zona de confort cuando
las ventanas están abiertas y esta condición en las ventanas pone las aulas dentro de zonas de
confort.
Con lo anterior expuesto se puede poner en tela de juicio el uso de rejillas en las fachadas,
ya que por lo evidenciado en la Figura 44, cuando las ventanas estas cerradas estos dispositivos no
permite que las aulas gocen de velocidades significativas del viento al interior (promediando 0,1
m/s según figura 40); según la ANSI/ASHARE 55 (2010) estas velocidades no son perceptible por
el ser humano y como ya se expuso anteriormente impiden que las aulas lleguen a zonas de confort
térmico.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 88
5.3 Velocidad del viento y ruido de fondo
La figura 45 muestra los promedios de velocidad del viento hallados en el total de las aulas,
tanto con ventana abierta como cerrada, y cuantifica en el eje Y de la izquierda la velocidad del
aire al interior en m/s, y representan los niveles de ruido de fondo en dBA hallados sobre el eje Y
a la derecha.
Figura 45. Velocidad del viento y ruido de fondo.
Como se puede apreciar en esta gráfica a mayores velocidades del viento al interior, mayor
ruido de fondo; aun así, el rango que posee la variable acústica, con o sin ventanas abiertas, es de
tan solo 2 dBA, en cambio el rango que posee la variable de ventilación, con o sin ventanas abiertas,
es considerable (0,6 m/s). Lo anterior expuesto advierte que, si bien la abertura de la ventana es un
elemento influyente en la velocidad del aire al interior, no lo es en el ruido de fondo. Esta teoría
revindica el anterior parágrafo y soporta la inoperatividad de las rejillas en la fachada como
elemento usado para la entrada del aire a un aula.
5.4 Pérdida por transmisión y materiales de construcción
En la figura 46 se comparan los porcentajes promedios de rejilla, vidrio o ladrillo/cemento
en muro hacia el pasillo y hacia la fachada, frente a la perdida por transmisión (Punto rojo). El eje
Y del lado derecho cuantifica porcentajes de dichos materiales en el muro en las series % rejilla,
58,5
59,0
59,5
60,0
60,5
61,0
61,5
62,0
62,5
63,0
63,5
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
Ventana cerrada Ventana abierta
Ru
ido
de
fon
do
(d
BA
)
Vel
oci
da
d d
el a
ire
(m/s
)
Velocidad del viento
Ruido de fondo
Lineal (Velocidad del
viento)
Lineal (Ruido de
fondo)
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 89
vidrio y ladrillo. El eje Y al lado izquierdo representa la reducción en (dB) hallada mediante las
mediciones que cuantifica la serie TL.
Figura 46. Porcentaje de materiales en muros y TL.
En la figura 46 se puede apreciar que tanto en fachada como en pasillos el porcentaje de
rejilla fue muy similar (16,7% y 14,7%). Sin embargo, los porcentajes de ladrillo y vidrio distan
mucho (vidrio 0% y 69,6%) (Ladrillo 83,3% y 15,7%). Ahora si se comparan el rango en los niveles
de reducción de ruido tan solo 2dB, se puede deducir que la rejilla es un elemento que impide el
aislamiento adecuado del aula. Muros equipados con este dispositivo siempre van a tener un TL
reducido, no importando que estén conformados en un gran porcentaje de su área de
ladrillo/cemento o vidrio.
5.5 Área efectiva de ventilación y ruido de fondo
Si bien las I.E. están en los límites del área efectiva de ventilación recomendada por la
NTC4595 (remitirse a Figura 36), sumando ventanas abiertas, puertas abiertas y rejillas fijas; los
niveles de ruido de fondo con ventanas abiertas sobrepasaron siempre el nivel máximo
recomendado por la NTC4595 (remitirse a la figura 23). Con base a estos resultados, queda claro
que, al momento de diseñar, se ubicaron ventanas, puertas y rejillas de forma tal que las aulas
cumplieran con unos requisitos mínimos de ventilación establecidos por la NTC4595; pero, no se
considera el ruido exterior que por medio de estas aberturas ingresaría a las aulas. Se puede juzgar
16,7% 14,7%
0,0%
69,6%
83,3%
15,7%
11,7
13,7
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
Pasillo Fachada
TL
(d
BZ
)
Po
rcen
taje
del
ma
teria
l
% rejilla % vidrio % ladrillo TL
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 90
por lo anterior expuesto que al momento de diseñar las aulas se tuvo nuevamente en cuenta el
componente de ventilación; pero no el componente acústico.
Ahora si se detallan 4 aspectos relevantes de la I.E. Pbtro. Antonio como lo son: ruido de
fondo (remitirse a figura 23), distancia a la vía más cercana (remitirse a Figura 38), aforo automotor
(remitirse a la Figura 19) y mapa de ruido del municipio de Medellín (remitirse a Figura 18); se
refleja, que no se tuvo en cuenta durante la etapa de planificación del proyecto si era o no viable la
construcción de una institución educativa en este lugar, ya que como se puede apreciar en todos
los anteriores resultados, las condiciones acústicas son adversas para edificar en este lugar recintos
con fines educativos.
Por ejemplo, según lo evidenciado por el mapa de ruido de Medellín (remitirse a Figura
18); este sector está ubicado entre los 70 dBA de ruido ambiental en horario diurno. El aforo
automotor levantado muestra que por la avenida regional circulan 2956 Automotores cada hora.
Además, que en promedio las aulas están a 44,7 metros de esa vía.
Así pues, no es de extrañar los niveles de ruido de fondo hallados en esta institución
(remitirse a Figura 23), en promedio estas aulas superan en más de 15 dB el ruido de fondo
recomendado por la NTC4595, y en 25 los niveles recomendados por el BB93.
Es importante recalcar que el plan de ordenamiento territorial de Medellín, no deberían
contemplar usos de suelo dotacionales (áreas de uso predominantemente residencial, donde se
pueden edificar IE e incluso hospitales), sobre espacios tan acústicamente saturados (remitirse a
Figura 17), por ejemplo, el uso del suelo sobre el que se encuentra las instituciones Pbtro. Antonio,
demandan que este tipo de edificaciones se proyecte con un acertado diseño de aislamiento
acústico.
Otro aspecto a tener en cuenta en el diseño de instalaciones educativas, lo presentan las
aulas de la institución educativa San Agustín, a 43 mts de la vía principal por donde solo pasan 132
Automotores cada hora (remitirse a Figura 38), se puede apreciar que el ruido de fondo es bastante
alto con un promedio entre las dos aulas de 58,8 dB (remitirse a Figura 23). Claramente este
resultado revela la importancia de tener en cuenta, cualquier otra fuente de ruido exterior o interior
distinta al ruido automotor, ya que en esta institución los altos niveles de ruido se dieron a causa
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 91
de espacios deportivos al aire libre, que colindaban con las aulas en sus muros más vulnerables al
paso de ruido.
5.6 Correlación estadística entre el ruido de fondo y la velocidad de entrada del viento
Los datos experimentales recopilados en campo, en todas las aulas, se correlacionaron
mediante gráficas en la que se representan el ruido de fondo medido con las ventanas abiertas
(RFVA) y cerradas (RFVC) y la velocidad de entrada del viento en las aberturas de la ventana
cuando esta estaba abierta y en la rejilla cuando la ventana estaba cerrada. Esta comparación arrojó
siguientes resultados presentados en las figuras 47 y 48:
Figura 47. Correlación Ruido de Fondo y Velocidad del Viento en ventana abierta.
Figura 48. Correlación Ruido de Fondo y Velocidad del Viento Ventana Cerrada.
y = 7,562x + 53,336
R² = 0,2384
44,0
54,0
64,0
74,0
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
Ru
ido d
e fo
nd
o e
n d
BA
Velocidad del viento a la entrada de la abertura en m/s
Correlación Ventana Abierta
RFVA
Lineal (RFVA)
y = 43,681x + 52,384
R² = 0,5045
44,0
49,0
54,0
59,0
64,0
69,0
-0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40Ru
ido d
e fo
nd
o e
n d
BA
Velocidad del viento a la entrada de la abertura en m/s
Correlación Venatana Cerrada
RFVC
Lineal (RFVC)
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 92
Aunque en ambas gráficas se presenta una línea de tendencia con pendiente positiva, las
mediciones demuestran que ambas variables no tienen una correlación explicita (ver R^2=0,24 y
R^2=0,5) (Devore, 2005), ya que los datos del eje Y fluctúan de manera aleatoria. Sin embargo, de
ambas gráficas se puede deducir que existe un amplio rango de la velocidad de entrada del aire
cuando las ventanas están abiertas y un rango relativamente estrecho cuando las ventanas están
cerradas.
Así mismo, se realizaron otras correlaciones no lineales (de saturación) utilizando el
programa CurveExpert (la versión básica gratis) (Hyams, 2017) en estas figuras (49 y 50) se pudo
apreciar que:
Figura 49. Ventana cerrada en CurveExpert en el modelo Logistic.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 93
Figura 50. Ventana cerrada en CurveExpert en el modelo Ratkowsky.
Las figuras 49 y 50 muestran una ecuación logística y una Ratkowsky, que, si bien se
acomodan un poco a los resultados, no muestra una correlación de los datos. El R^2 es 0.72 para
las dos. De esta manera se podría decir que el viento y el ruido realmente se relacionan muy poco.
Para el primer set de datos (de la ventana abierta), se puede ajustar, utilizando otra vez una
ecuación logística y se obtiene lo siguiente (figura 51 y 52):
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 94
Figura 51. Ventana abierta en CurveExpert en el modelo Logistic.
Figura 52. Ventana abierta en CurveExpert en el modelo Ratkowsky.
El R^2 es 0.47 más bajo que el anterior, y aunque se puede representar con una ecuación
logística nuevamente no se aprecia una clara correlación.
De acuerdo a los datos con ventana abierta incluso a viento de 0.5 m/s el ruido es bajo, pero
con la ventana cerrada se tiene menos ruido. En general se puede apreciar que cuando las ventanas
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 95
están cerradas se disminuye el ruido de fondo y la velocidad del viento, y cuando las ventanas están
abiertas aumenta la velocidad del viento y aumenta el ruido de fondo.
5.7 Modelación de ruido en SoundPLAN
Para describir con mayor detalle la condición acústica ambiental presente en los entornos
donde estaban construidas las IE, se tomó la I.E. Pbtro. Antonio José, la cual poseía la peor
condición acústica de las tres Instituciones evaluadas, y se procedió a realizar una modelación del
mapa de ruido circundante y del ruido en fachada, de este ejercicio resultaron las figuras 53 y 54.
Datos recolectados en campo:
Aforo por hora:
o Vía regional livianos: 2613
o Vía regional pesados: 343
o Avenida del rio: 12
o Avenida del rio: 24
La velocidad promedio fue de = 50 km/h
Ancho del carril norte= 8,67 mts
Ancho del carril sur = 8,12 mts
Ancho de la separación 4,38 mts
Ancho de la avenida del rio = 7,78 mts
Ambas vías estaban construidas en asfalto.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 96
Figura 53. Mapa de ruido en los alrededores de la I.E. Pbtro. Antonio José.
El mapa de ruido en los alrededores de la institución muestra que se hallan niveles entre 75
y 80 dBA con una condición dada a una altura de 4 metros. Aunque la fachada norte se establece
sobre la mancha de ruido de 75-80 dBA, la fachada Este más cercana a la vía regional presenta
condiciones de más de 80 dBA. Tal como se pudo evidenciar en el mapa de ruido de Medellín
2014, el terreno donde se construyó la I.E. posee niveles de ruido ambiental por encima de 75 dBA.
Figura 54. Mapa de ruido en fachada de la I.E. Pbtro. Antonio José.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 97
El mapa de ruido en fachada muestra que para el nivel 2 de ambos bloques, en donde se
encuentran las aulas se presenta una condición de 80 dBA, sobre la fachada Este (aulas 13 y Mat.)
y niveles entre 78 y 80 dBA, 77 y 78 dBA, 76 y 77 dBA en la fachada Norte aulas 13 y 12, cabe
resaltar que el aula 13 presento la peor condición acústica, debido a sus altos niveles de ruido de
fondo. Lo anterior expuesto evidencia una vez más que la ubicación dada a esta institución no fue
la más conveniente y se debieron implementar medidas más rigurosas para que el ruido automotor
no interfiriera con las actividades escolares desarrolladas al interior.
5.8 Medición con MicroFlow
En las siguientes figuras (56 a 61) se aprecian los resultados arrojados por las mediciones
realizadas con el Microflow, las mediciones fueron levantadas en el Aula 13 de la I.E. Pbtro.
Antonio José, sobre las fachadas Norte, Este y el muro que da hacia el pasillo (fachada Sur), esta
aula tenía una malla hacia la parte frontal cerca al tablero y hacia fachada Norte, ventanas de vidrios
corredizos de 6 mm de grosor, rejillas con aletas a 45° y separación de 1,8 cm y un muro de ladrillo
de 10 cm de espesor pegado con mezcla de cemento y arena. Los espectrogramas se dan sobre
frecuencias relevantes evidenciadas en las gráficas de velocidad de partícula y corroboradas en las
gráficas de presión sonora, ruido de fondo y TL.
Primero para corroborar las frecuencias elegidas para los espectrogramas se recurrió a las
gráficas de velocidad de partícula, en donde se pudieron apreciar dos picos muy marcados
alrededor de las frecuencias de 60 Hz y 70 Hz. No obstante, se hizo un análisis de bandas por
tercios de octava en la medición de ruido de fondo (LAeq). Ahora, si bien este espectrograma no
mostro características tonales preponderantes se puede apreciar un alto contenido de frecuencias
graves en cercanías de la banda de 63 Hz, 80 Hz y 100 Hz. Aunque se hubiera podido realizar un
análisis por bandas de tercio de octava en las mediciones de perdida por transmisión, este no se
realizó debido a la respuesta en frecuencia del dodecaedro, la cual no poseía una buena respuesta
en las frecuencias graves por debajo de 100 Hz. Sin embargo, corroborando estas frecuencias con
la gráfica de presión sonora levantadas con el Microflow se pueden encontrar varias similitudes
para las frecuencias de 60 Hz y 70 Hz.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 98
Figura 55. Espectro por 1/3 de octava para el ruido de fondo.
En las figuras 56 a la 61 se pueden apreciar los hologramas realizados con el Microflow en
las fachadas del aula 13, más abajo la gráfica de velocidad de partícula con sus dos frecuencias más
relevantes. En las siguientes gráficas se puede apreciar el espectro de nivel de presión sonora. Esta
importante recalcar que los hologramas realizados por el Microflow permiten entender en que
puntos de la fachada del salón se está presentando la mayor filtración del ruido desde el exterior,
ya que puede distinguir fuentes de ruido estrechamente espaciadas. Esto con el propósito de
enfatizar la problemática de filtración de ruido dadas por las rejillas.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
20
25
31,5 40
50
63
80
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
100
0
125
0
160
0
200
0
250
0
315
0
400
0
500
0
630
0
800
0
100
00
LA
eq (
dB
)
Espectro 1/3 de octava (Hz)
Ruido de fondo
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN… 99
Figura 56. Resultados Microflow malla cerca al tablero.
67 Hz 97 Hz
Malla cerca al tablero
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
100
Figura 57. Resultados Microflow ventana con rejilla.
59 Hz 88 Hz
Ventana con rejilla
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
101
El espectrograma de la figura 56 muestra niveles de 105 dB de velocidad de partícula para
la banda de 67 Hz sin embargo para la frecuencia de 97 Hz se aprecian niveles máximos de 98 dB.
En general se tiene ingreso de ruido de forma muy uniforme. También vale la pena resaltar el pico
de 67 Hz que se logra apreciar en la gráfica de velocidad de partícula.
El espectrograma de la figura 57 compara la excitación de la ventana con vidrio y de la
rejilla. En esta imagen se evidencia que la fuente de excitación con mayor nivel en esa sección de
la fachada la tiene la rejilla. Incluso muestra aún más excitación para la banda grave de 59 Hz. Así
mismo, se logra apreciar unas pequeñas manchas amarillas en la parte baja que evidencian
probablemente el ingreso de ruido por los acoples de las ventanas
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
102
Figura 58. Resultados Microflow ventana abierta.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
103
Figura 59. Resultados Microflow ventana cerrada.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
104
La figura 58 muestran un escenario en el que se puede apreciar claramente la excitación en
la rejilla y en la ventana abierta más aún para la banda de 76 Hz. Es importante resaltar de esta
gráfica, que cuando la ventana está abierta presenta niveles similares o iguales a los presentes en
la rejilla.
La figura 59 deja apreciar algunas excitaciones en los acoples de la ventana. En ambas
gráficas como ha ocurrido también con los anteriores hologramas, se puede apreciar un alto
contenido de bajas frecuencias con picos muy establecidos.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
105
Figura 60. Resultados Microflow en ventanas de fachadas norte y este.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
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Figura 61. Resultados Microflow en fachada norte y muro con rejilla.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
107
Las figuras 60 y 61 dejan ver excitaciones nuevamente en la rejilla mientras el resto de
elementos (vidrio y tabique) logran realizar un control más homogéneo al paso del ruido. Se puede
apreciar nuevamente el alto contenido de frecuencias graves.
En conclusión, las anteriores gráficas arrojadas por el Microflow evidencian que las rejillas
son las principales responsables de la incursión de ruido cuando las ventanas están cerradas y se
puede apreciar como las frecuencias entre los 60-70 Hz, típicas del ruido automotor (Miyara, 2004),
se filtran por estos dispositivos hacia el aula sin que estas logren mitigarlo. Estas gráficas también
logran evidenciar los problemas de acople que poseen varias ventanas.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
108
6 Conclusiones
Las aulas estudiadas cumplen en un 57% los requisitos de ventilación según la NTC4595
en cuanto altura de piso a techo y área efectiva de ventilación; y solo cumplen un 7% los niveles
de confort acústico, del total de las variables (ruido de fondo, tiempo de reverberación y reducción
de ruido).
Figura 62. Cumplimiento de los parámetros evaluados con respecto a los estándares
contemplados en al NTC4595.
En total, las aulas estudiadas solo cumplen con un 28% de los requisitos establecidos en
cuanto a ventilación y acústica recomendados por la NTC4595.
Figura 63. Cumplimiento general de las variables en las aulas frente a la NTC4595.
0
10
20
30
40
50
60
P. Acústico P. de ventilación
Po
rcen
taje
de
cum
pli
mie
nto
%
Parametro evaluado con la NTC4595
Cumplimiento de la NTC4595
28%
72%
Variables vs NTC4595
Cumple
No cumple
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
109
Las aulas evaluadas no cumplen ninguno de los parámetros acústicos recomendados por la
BB93, que como se pudo evidenciar es aún más restrictiva que NTC4595.
En términos generales se pudo evidenciar que las rejillas no logran proporcionar
velocidades significativas de viento al interior y son el principal medio por donde ingresa ruido al
aula. Desde este punto de vista los elementos utilizados para ventilar naturalmente las aulas están
ocasionando que el ruido ingrese sin mayores obstáculos al interior de las aulas. Así pues, los
mecanismos de ventilación natural utilizados en las aulas de las IE públicas de la ciudad de
Medellín impactan de forma negativa en el confort acústico de las mismas.
Otro impacto negativo de los factores de ventilación, que se suscita para el confort acústico
de las aulas, se deriva del exagerado volumen que poseen algunas aulas, esto dado por la altura de
los techos, que generan tiempos de reverberación por encima de lo contemplado en la NTC4595 y
del BB93.
Las condiciones de confort térmico al interior de las aulas solo son representativas para
aulas con las ventanas y puertas abiertas. De esta manera se entiende que el diseño se limita a
causales de variabilidad que solo se dan en condiciones ideales. Estos diseños no permiten que la
ventilación se de en configuraciones diferentes de operatividad.
Se logró establecer por medio de este estudio que existe una desarticulación entre los
parámetros de ventilación y de confort acústico al momento de planificar y diseñar una institución
educativa.
No se pudo encontrar una correlación clara entre el ruido de fondo y la velocidad de entrada
del aire.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
110
7 Recomendaciones
El diseño de aulas deberá estar soportado por cálculos, modelamientos y mediciones que
verifiquen cuantitativamente los parámetros acústicos ya que los de ventilación a groso modo se
están cumpliendo. Para el diseño de estos espacios se deberá tener en cuenta:
Al momento de diseñar un aula escolar se debe por lo menos calcular el tiempo de
reverberación. De esta forma se podrá saber si se requiere la implementación de un
acondicionamiento acústico en el diseño.
Se deberá realizar una línea base de las condiciones acústica en el emplazamiento
donde se va a edificar una institución educativa. De esta manera se podrán elegir
materiales y accesorios en fachada. Un mapa de ruido podrá ser utilizado como una
herramienta estimativa de estas condiciones.
Cualquier tipo de dispositivo ubicado en la fachada para el ingreso de luz y aire,
deberá contemplar el factor ruido.
La ubicación de ventanas en aulas escolares para la ciudad de Medellín deberá tener en
cuenta principalmente su direccionamiento con respecto a la dirección del viento, la influencia del
ruido ambiental circundante, las áreas dentro de la edificación susceptibles a la generación de ruido
(como: zonas deportivas, restaurantes, áreas de descanso y pasillos de circulación) y la reducción
acústica que tienen al paso de aire. Sin embargo, es de considerar que los dispositivos utilizados
en los vanos para el ingreso de aire pueden llegar a no ser funcionales por los altos niveles de ruido
ambiental de la ciudad de Medellín.
Futuras investigaciones deberían estudiar las cualidades de ventilación de elementos
utilizados en la reducción de ruido al paso de aire: torres de viento, chimeneas de ventilación,
ductos, ventanas dobles con aberturas opuestas y todo tipo de aberturas diseñadas con estos
propósitos. Porque si bien se describen sus cualidades acústicas no se profundiza en sus
características de ventilación.
Según lo analizado en campo, las aulas que superen los 2,7 m de altura y que poseen
materiales con bajo coeficiente de absorción, son propensas a generar tiempos de reverberación
por encima de la norma.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
111
Según la clasificación determinada por el POT de Medellín, existe usos del suelo que
contrastan a nivel acústico, ya que las áreas de dotación dentro de las que se catalogan actividades
relacionadas a la educación, hospitales, guarderías, hogares geriátricos, no deberían estar
discriminadas dentro de un mismo uso del suelo con zonas de comercio, centros de eventos
deportivos ni iglesias. Además, se debería considerar en los usos del suelo el mapa de ruido, ya
que como se pudo evidenciar las IE, están siendo habilitadas según el concepto de usos del suelo
para ser construidas en entornos con niveles de ruido ambiental elevado.
ANÁLISIS DE FACTORES DE CONFORT ACÚSTICO Y SU RELACIÓN…
112
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