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Absorción acústica en recintos (EN 12354-6)

Normas aplicables: EN 12354ISO 354Referencias: Kuttruff 2016

EN 12354-6:2003 predice el área de absorción acústica equivalente total de una sala y su tiempo de reverberación a partir de la absorción de sus superficies y objetos, la contraparte de diseño del tiempo de reverberación medido. Es el miembro de absorción de la familia de acústica de la edificación EN 12354 (los miembros de aislamiento aéreo y de impacto están en Predicción del aislamiento acústico (EN 12354)). phonometry implementa el modelo normativo de la cláusula 4. (El método informativo del Anexo D para recintos irregulares queda fuera de alcance.)

Flujo desde las superficies y objetos de la sala hasta el área de absorción equivalente total A, la fracción de objetos psi, y el tiempo de reverberación T = 55,3/c0 por V por (1 menos psi) entre AFlujo desde las superficies y objetos de la sala hasta el área de absorción equivalente total A, la fracción de objetos psi, y el tiempo de reverberación T = 55,3/c0 por V por (1 menos psi) entre A

1. Área de absorción equivalente (cláusula 4.3)

Sección titulada «1. Área de absorción equivalente (cláusula 4.3)»

El área de absorción equivalente total suma, sobre las superficies , los objetos y las matrices de objetos , el área de cada superficie por su coeficiente de absorción, las áreas de absorción equivalentes de los objetos, las matrices de objetos (grupos de objetos idénticos tratados como una superficie absorbente de área ) y la absorción del aire (Fórmula 1):

Para objetos duros e irregulares cuya absorción no se mide, se usa una estimación empírica a partir del volumen (Fórmula 4): Aobj = Vobj**(2/3).

from phonometry import room
# EN 12354-6 Anexo E, sala desnuda (29.75 m3), banda de octava de 1000 Hz.
surfaces = [(12.39, 0.05), (12.39, 0.02), (10.90, 0.04),
(10.90, 0.04), (6.55, 0.04), (6.55, 0.04)]
print(round(room.equivalent_absorption_area(surfaces), 2)) # 2.26 m2
print(round(float(room.hard_object_absorption(0.65)), 3)) # 0.75 m2

La absorción del aire usa el coeficiente de atenuación de potencia m (Fórmula 2): Aair = 4*m*V*(1 - psi). Por debajo de 1 kHz y para salas de menos de 200 m³ puede despreciarse.

El tiempo de reverberación se obtiene del área de absorción, el volumen y la fracción de objetos psi = sum(Vobj)/V (Fórmula 5):

donde la velocidad del sonido c0 = 345.6 m/s hace que el factor 55.3/c0 sea el familiar 0.16.

from phonometry import room
surfaces = [(12.39, 0.05), (12.39, 0.02), (10.90, 0.04),
(10.90, 0.04), (6.55, 0.04), (6.55, 0.04)]
a = room.equivalent_absorption_area(surfaces)
print(round(room.reverberation_time(a, 29.75), 1)) # 2.1 s
# Anexo E caso 2: añadir mobiliario (objetos duros) a la misma sala.
volumes = [0.15, 0.60, 0.05, 0.05, 0.65, 0.65]
aobj = room.hard_object_absorption(volumes)
psi = room.object_fraction(volumes, 29.75) # 0.072
a2 = room.equivalent_absorption_area(surfaces, objects=aobj)
print(round(a2, 2), round(room.reverberation_time(a2, 29.75, object_fraction=psi), 1))
# 5.03 0.9

Por banda de octava, una sola llamada toma las superficies (con coeficientes de absorción por banda) y la condición del aire, y devuelve todo el espectro:

from phonometry import room
# Coeficientes de absorción por banda (125 Hz a 8 kHz) de cada superficie.
plaster = [0.02, 0.03, 0.03, 0.04, 0.05, 0.05, 0.05]
tile = [0.15, 0.35, 0.65, 0.85, 0.90, 0.90, 0.85]
result = room.enclosed_space_reverberation(
[(54.0, plaster), (20.0, plaster), (20.0, tile)],
volume=60.0, air_condition="20C_50-70",
)
print(result.reverberation_time.round(2))
# [2.13 1.03 0.62 0.48 0.43 0.42 0.4 ]
result.plot() # la figura de abajo: A y T por banda de octava
Dos paneles para una oficina de 60 metros cúbicos con techo desnudo frente a techo acústico: el área de absorción equivalente por banda de octava, mucho mayor con el techo acústico, y el tiempo de reverberación cayendo desde unos cinco segundos a baja frecuencia con el techo desnudo hasta menos de un segundo con el techo acústicoDos paneles para una oficina de 60 metros cúbicos con techo desnudo frente a techo acústico: el área de absorción equivalente por banda de octava, mucho mayor con el techo acústico, y el tiempo de reverberación cayendo desde unos cinco segundos a baja frecuencia con el techo desnudo hasta menos de un segundo con el techo acústico
Mostrar el código de esta figura
import matplotlib.pyplot as plt
from phonometry import room
plaster = [0.02, 0.03, 0.03, 0.04, 0.05, 0.05, 0.05]
tile = [0.15, 0.35, 0.65, 0.85, 0.90, 0.90, 0.85]
walls_floor = [(54.0, plaster), (20.0, plaster)]
for ceiling in (plaster, tile):
room.enclosed_space_reverberation(
[*walls_floor, (20.0, ceiling)], 60.0, air_condition="20C_50-70",
).plot(language="es")
plt.show()

El ReverberationResult lleva el área de absorción y el tiempo de reverberación por banda, el volumen y la fracción de objetos, y su .plot() dibuja el espectro del tiempo de reverberación. Es la contraparte de predicción del tiempo de reverberación medido en Acústica de salas (ISO 3382) y de la absorción en cámara reverberante de Materiales acústicos (ISO 354).

Coeficientes de superficie. La norma espera que los procedan de mediciones de laboratorio según EN ISO 354, el método de cámara reverberante de Materiales acústicos; se admiten valores teóricos, empíricos o de campo siempre que se declare la fuente de los datos. ISO 354 entrega datos en tercios de octava, y un cálculo en bandas de octava toma como entrada la media aritmética de los tres tercios. Un coeficiente de cámara reverberante puede superar 1,0 (la difracción de borde dispersa hacia la muestra más energía de la que intercepta su área plana); entra en la Fórmula 1 tal como se midió, sin recorte, porque la misma convención de campo difuso que lo produjo es la que supone el modelo.

Mobiliario y ocupantes. Los objetos contribuyen por tres vías: un área de absorción equivalente medida cuando existe (personas y asientos tienen valores tabulados en el Anexo C informativo), la estimación de la Fórmula 4 para objetos duros, irregulares y sin medir (mobiliario, maquinaria), y los conjuntos de objetos valorados como una superficie absorbente cuando muchos objetos similares cubren una zona (un público sentado, una estantería de almacén). Los objetos también desplazan aire: su volumen sumado entra en la fracción de objetos que acorta en la Fórmula 5 más allá de lo que haría su absorción sola.

Aire. El término de aire usa el coeficiente de atenuación de potencia de la Tabla 1 de la norma, resuelto por las cadenas air_condition (clase de temperatura y humedad relativa, derivada de ISO 9613-1); solo importa por encima de 1 kHz y crece con el volumen. Los seis perfiles integrados, de "10C_30-50" a "20C_70-90" (la cláusula 4.3 recomienda "20C_50-70" cuando no se especifican condiciones), cubren solo las bandas de octava estándar de 125 Hz a 8 kHz y no pueden combinarse con un eje de frecuencias propio; air_condition=None (el valor por defecto) omite el término de aire, y para otras frecuencias o condiciones, calcula según ISO 9613-1 y encadena air_absorption_area con equivalent_absorption_area.

Límites de validez (cláusula 4.6). El modelo supone una sala corriente y razonablemente difusa: ninguna dimensión más de 5 veces otra, pares de superficies opuestas cuyos coeficientes difieran en menos de un factor 3 (salvo que haya objetos difusores) y una fracción de objetos por debajo de 0,2. Fuera de esos límites el campo no es difuso y el modelo yerra por el lado optimista: la propia cláusula de precisión de la norma registra tiempos de reverberación medidos de hasta el doble de la predicción en salas de baja difusividad. Las alternativas clásicas para esos casos viven en Predicción del tiempo de reverberación.

ReverberationResult.report(path) genera una ficha PDF de una página que caracteriza el recinto: una línea de base que nombra la EN 12354-6:2003, un bloque de cabecera de metadatos opcional (cliente, sala, descripción, volumen de la sala, fracción de objetos, condiciones climáticas), una tabla por bandas del área de absorción acústica equivalente y el tiempo de reverberación junto a la gráfica del tiempo de reverberación (.plot()), y el tiempo de reverberación de frecuencias medias destacado con el área de absorción de frecuencias medias al lado. La EN 12354-6 ofrece una estimación para campo difuso, no una medición, por lo que no se emite ningún veredicto CUMPLE/NO CUMPLE; un tiempo de reverberación objetivo indicado mediante el campo requirement de los metadatos se imprime solo como línea de referencia, ya que el tiempo de reverberación de una sala es un intervalo objetivo y no una magnitud en la que simplemente cuanto más alto o más bajo, mejor. Usa el mismo contenedor ReportMetadata y el mismo motor de renderizado que las demás fichas; pasar metadata=None produce una ficha de caracterización básica. El renderizado necesita reportlab (pip install phonometry[report]); solo se admite engine="reportlab". La ficha se renderiza en inglés por defecto; pasa language="es" para una ficha en español (cadenas fijas traducidas y separador decimal de coma).

from phonometry import (
enclosed_space_reverberation, hard_object_absorption, object_fraction,
ReportMetadata,
)
surfaces = [ # por banda de octava, 125 Hz - 8 kHz
(20.0, [0.05, 0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50, 0.55]), # suelo enmoquetado
(20.0, [0.20, 0.40, 0.65, 0.75, 0.80, 0.80, 0.75]), # techo acústico
(45.0, [0.02, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.05, 0.05]), # paredes de yeso pintado
]
volumes = [0.5, 0.8, 0.3] # mobiliario, m^3
result = enclosed_space_reverberation(
surfaces, 50.0,
objects=hard_object_absorption(volumes),
object_fraction=object_fraction(volumes, 50.0),
air_condition="20C_50-70",
)
result.report(
"enclosed_space_fiche.pdf",
metadata=ReportMetadata(
specimen="Sala de reuniones, amueblada",
test_room="Sala de reuniones M2",
measurement_standard="EN 12354-6",
temperature=20.0, relative_humidity=55.0,
laboratory="Laboratorio de referencia Phonometry",
requirement=0.6, # impreso como línea de referencia, sin veredicto
),
language="es",
) # la tabla A/T por bandas + el T_mid destacado

La ficha de ejemplo se regenera con make reports y se mantiene renderizada en el repositorio; haz clic en la vista previa para abrir el PDF.

Informe de ejemplo de absorción y reverberación de un recinto (PDF)

Ficha de recinto EN 12354-6 de una página: una cabecera de metadatos (cliente, sala, descripción, volumen de la sala, fracción de objetos, temperatura, humedad y presión), la tabla por bandas de octava del área de absorción acústica equivalente A y el tiempo de reverberación T de 125 Hz a 8 kHz junto a la gráfica del tiempo de reverberación, y el tiempo de reverberación de frecuencias medias destacado con el área de absorción de frecuencias medias al lado (sin veredicto CUMPLE/NO CUMPLE).

Descargar el informe (PDF)

Ficha de recinto (ReverberationResult.report), la tabla A/T por bandas y el T_mid destacado.