Parametros acústicos de una Iglesia.pdf

Estudio Acústico de la iglesia San Antonio

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3º Ingeniería Técnica de Telecomunicación Sonido e Imagen Curso 2007/2008

Fecha de realización: 15 de Mayo del 2008 Fecha de entrega: 29 de Mayo del 2008


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Descripción:

Proyecto de estudio acústico de la iglesia San Antonio y propuesta de mejora.

Promotor:

Consultoria acustica Sabine

Dirección: C/ Miguel Astrain, 10

C.P.: 31006, Pamplona/Iruña (Navarra)

Teléfono: 948 220917

Fax: 948 220975

Web: www.Sabine.com

Autor:

Antonio Fuentes Reguero Josebaitor Luzarraga Iturrioz Guillermo Fernández Mutiloa

Fecha:

En Pamplona, a 17 de mayo de 2008


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ÍNDICE

MEMORIA

1.1. Datos generales………………………………………………………..…….5 1.1.1. Datos del promotor. ……………………….............…………………...5 1.1.2. Descripción del edificio.……………………………………………….5 1.1.3. Aplicación de la norma ISO 3382 ………………..…..…………….. ...6 1.1.4. Objeto del Proyecto Técnico. ………………………………….………6

1.2. Comparativa entre métodos de medida 1.2.1. Análisis de la técnica de medida petardos………………………………7

1.2.2. Análisis de la técnica de medida Sweeps……………………………. .10 1.2.2.1. Análisis de la técnica de medida Sweeps con giro funte…………12 1.2.3. Conclusión técnica de medidas………………………………………..16 1.3. Análisis de la sala 1.3.1. Parámetros monoaurales………………………………………..…. …19 1.3.2. Parámetros binaurales…………………………………………………23

1.3.3.Parámetros laterales……………………………………………………27 1.4. Propuestas de mejora……………………………………………………28

PLIEGO DE CONDICIONES

2.1. Condiciones particulares………………………………………………..........35 2.1.3.1. Características de las fuentes. ………….. …………………………..35 2.1.3.2. Características de los receptores……..................................................37 2.1.3.3. Características de los procesadores……….. …...................................38 2.1.3.4. Caracteristicas otros materiales……………………………………...40

2.2. Condiciones generales…………………………….………...………………..42

2.2.1. Reglamento y Normas Anexas. ………………….……….…………..42

PLANOS

3.1 Plano General……………………………………………………..44 3.2 Plano Perfil……………………………………………………….45 3.3 Plano Planta……………………………………………………….46 3.4 Plano Alzado……………………………………………………....47

PRESUPUESTO

4.1 Primera Mejora…………………………………………………….49 4.2 Segunda Mejora……………………………………………………50

ANEXO


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MEMORIA


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1.1. Datos generales En este proyecto se va a evaluar acústicamente la iglesia de San Antonio de Pamplona. Asimismo se llevará a cabo una propuesta de mejora de la misma. 1.1.1. Datos del promotor

• Consultoria acústica Sabine

• Dirección: C/ Miguel Astrain, 10

• C.P.: 31006, Pamplona/Iruña (Navarra)

• Teléfono: 948 220917

• Fax: 948 220975

• Web: www.Sabine.com

1.1.2. Descripción del edificio

1.1.3. Situación del edificio La iglesia de San Antonio se encuentra en la calle Carlos III de Pamplona, tal como puede verse en la página:

www.acusticasabine.blogspot.com


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1.1.4. Aplicación de la norma ISO 3382 Este estándar especifica los métodos de medida para el tiempo de reverberación en las salas. Se aplica tanto para auditorios y salas de concierto como para otras salas destinada a la palabra y a la música. Describe el procedimiento de medida, el material necesario, la cobertura requerida y el método de evaluación y presentación de los datos obtenidos. 1.1.5. Objeto del proyecto técnico Estudio de la acústica de la iglesia de San Antonio así como una propuesta de mejora de la misma, cumpliendo la Normativa ISO 3382: Medición del tiempo de reverberación de recintos con referencia a otros parámetros acústicos.


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1.2. Comparativa entre métodos de medida Compararemos tres métodos de medida diferentes para, posteriormente, escoger el más adecuado para realizar nuestras medidas con este sistema. Para realizar dicha comparación nos fijaremos en distintos parámetros monoaurales y compararemos los resultados e incertidumbres de cada una de las medidas para escoger el mejor sistema de los tres evaluados. 1.2.1. Análisis de la técnica de medida Petardos T30 T20 y EDT ¿Fiabilidad de lo petardos en cuanto a repetitividad? En cuanto al T30 T20 y EDT cabe decir que las gráficas de los 3 parámetros son similares. Solo mencionar que en la banda de 63 Hz los petardos difieren bastante. Esto es de esperar ya que se trata de frecuencias muy bajas y la potencia de los petardos para estas frecuencias no es suficiente por lo que no es de fiar esta frecuencia. Nos podemos preguntar cómo solventar este problema para bajas frecuencias. La solución más obvia sería meter más pólvora al petardo para que tenga más potencia en esta banda pero seguiremos sin conseguir una fiabilidad perfecta en cuanto a la repetitividad. En cuanto a la desviación asociada a cada una de ellos tampoco hay diferencia. Cabe mencionar que la desviación asociada al EDT es algo superior que la de T20 y T30. Esto se justifica debido al que tiempo de caída necesario para calcular el EDT es inferior y por tanto la influencia del sonido directo es mayor que para el T20 o T30. Observamos también que en el único caso donde se supera el JND (just noticeable difference) es para la banda de 63 H que como ya dijimos se debe a que la potencia del petardo no es la misma para todos ni suficiente.


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D50 C50 C80 G Para el estudio de estos parámetros podemos decir que los petardos no son fiables ya que como se ve en las gráficas hay gran variedad entre los 10 petardos, pero por qué hay diferencia en estos parámetros y no para el EDT T20 o T30. Esto se justifica si nos paramos a mirar cómo se definen cada uno de ellos: Claridad de la voz C50 Se define como la relación entre la energía sonora que llega al oyente durante los primeros 50 ms desde la llegada del sonido directo (incluyendo el sonido directo) y la que le llega después de los primeros 50 ms. Claridad musical (C80) Se define como la relación entre la energía sonora que llega al oyente durante los primeros 80 ms desde la llegada del sonido directo (incluyendo el sonido directo) y la que le llega después de los primeros 80 ms. Definición D50 Se define como la relación entre la energía sonora que llega al oyente durante los primeros 50 ms desde la llegada del sonido directo (incluyendo el sonido directo y las primeras reflexiones) y la energía total recibida por el mismo. Sonoridad G Se define como la diferencia entre el nivel total de presión sonora producido por una fuente omnidireccional en un determinado punto de la sala y el nivel de presión sonora producido por la misma fuente en campo libre y medido a una distancia de 10 m (nivel de referencia). Como puede verse para D50 C50 C80 ya no estamos hablando de tiempo de reverberación (segundos normalmente) por ningún lado, sino que estamos hablando de un tiempo de medida mucho más reducido (milisegundos), es decir, estos parámetros están muy influidos por el sonido directo. Teniendo esto en cuanta, ya se puede justificar por qué con los petardos no se obtiene la repetitividad deseada y es simplemente debido a que no todos los petardos son exactamente iguales.


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También cabe mencionar que aunque existen diferencias significativas en cuanto a los petardos en sí, esta diferencia es mayor a partir de 500 Hz debido que para frecuencias mayores la directividad del sonido también lo es. En cuanto a la sonoridad se puede decir más de lo mismo, que la directividad del sonido hace que la diferencia entre los petardos (desviación) sea mayor a medida que la frecuencia también aumenta dándose el caso de que dicha desviación está por encima del JND para las bandas de 500 Hz a 4 KHz.

SNR EDR La relación señal ruido (SNR) hace referencia a cuánto por encima está la señal de audio que el ruido presente en la sala. El EDR es similar al SNR pero se puede decir que es más fiable que el SNR ya que tiene en cuenta todo el ruido. Como vemos la gráfica tiene forma ascendente. Esto es lógico ya la gráfica del ruido de fondo de la sala es justamente al revés, es decir, hay más ruido a bajas frecuencias que a altas. Se puede


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decir que la iglesia cumple la NC 35. Como dijimos antes la gráfica EDR presenta forma ascendente hasta 2 KHz pero a partir de aquí desciende. Esto se debe a que el petardo no excita todas las frecuencias por igual, es decir, no se trata de una delta de Dirac perfecta sino que tiene un pico a 2 KHz y por encima y por debajo de este valor la excitación es algo menor.

1.2.2. Análisis de la técnica de medida Sweeps Early decay time (EDT) Nos da una medida muy fiable del EDT ya que todos las mediciones dan los mismos valores incluso a 63 Hz. En el peor de los casos los valores son 5 veces menores que el EDT. Tiempo de reverberación (T20 y T30)

Como se aprecia en las graficas excluyendo la medida en 63 Hz todos los valores de las mediciones son muy similares y ambos tiempos de reverberación siguen la misma curva. A 63 Hz se observa una gran desviación de los valores (aunque dentro del JND) y una subida del tiempo de reverberación. Este efecto creemos que es debido a que la fuente no es capaz de suministrar un nivel a 63 Hz suficiente por lo que el algoritmo de winmls no calcula las caídas correctamente.


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Definición y Claridad (D50,C50,C80) Los valores de estos parámetros para las diferentes medidas no difieren ni en un 10% del JND, por lo que podemos decir que con el método de los sweeps tenemos una gran precisión de medida. Fuerza acústica de la sala (G) Observamos que todos los valores son prácticamente iguales. La forma de la curva nos dice que la sala amplifica las bajas frecuencias más que las altas. Comparando el receptor central con el lateral se percibe que en general G tiende a tomar valores mayores en este último. Este fenómeno puede ser debido a que en el receptor lateral estamos cerca de una pared por lo que las reflexiones en esa pared nos llegan con mayor amplitud. SNR EDR Los parámetros de SNR y EDR nos dan la relación entre la señal recibida y el ruido en la sala. Tomaremos como más validos los valores del EDR ya que son más representativos al tener en cuenta toda la parte de ruido en la caída registrada.

Pese a tener valores dispares, todos ellos, menos el valor rosa que descartaremos por erróneo, siguen el mismo patrón. Observamos una curva ascendente debida al ruido de fondo de la sala. Sabiendo la forma típica que siguen las curvas NC es lógico obtener una relación señal ruido de una forma inversa a estas. También cabe destacar la caída de relación a altas frecuencias especialmente en 4 y 8 KHz. Este fenómeno se debe a que el altavoz omnidireccional no emite un espectro plano y emite con menos potencia las frecuencias altas. Esto podría corregirse ecualizando la señal de salida, es decir, emitiendo con más potencia en las bajas y altas frecuencias pero aún así estaríamos limitados por la distorsión del altavoz, por lo que la


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forma más apropiada sería aumentar el tiempo del barrido del sweep en dichas frecuencias. Obtenemos valores muy parecidos para el receptor central como para el lateral.

1.2.2.1. Análisis de la técnica de medida Sweeps con giro fuente

Estudiaremos la incertidumbre asociada a la técnica sweeps introduciendo la variable de la orientación de la fuente. Con la misma configuración de lo sweeps realizado anteriormente, realizamos 25 medidas con sweeps, girando la fuente en pasos de 5˚ (120˚ en total). Analizaremos ahora los valores medios y las desviaciones correspondientes a cada parámetro. T30 T20 EDT Como se aprecia, excluyendo la medida en 63 Hz todos los valores de las mediciones son muy similares y ambos tiempos de reverberación siguen la misma curva. A 63 Hz se observa una gran desviación de los valores (aunque dentro del JND) y una subida del tiempo de reverberación. Este efecto creemos que es debido a que la fuente no es capaz de suministrar un nivel a 63 Hz suficiente por lo que el algoritmo de winmls no calcula las caídas correctamente. Así pues, podemos decir que el giro de la fuente no varía la curva del TR.


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C50, C80, D50 Tenemos valores negativos con lo que confirma lo pensado: la iglesia es mala tanto para la palabra como para la música. Las variaciones son constantes hasta los 500Hz y después hay más variaciones debido a la direccionalidad.


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Para estos parámetros si que afectan los 5º de giro de la fuente. G(sonoridad) Poca fuerza aportada por la sala; en altas frecuencias son más directivas los altavoces y según que ángulo tenemos, obtenemos diferentes ganancias. En el receptor lateral además se ve mayor ganancia, cosa lógica ya que está más cerca de la pared y las reflexiones vienen con mayor fuerza, pero la diferencia no es muy grande.

Edr?¿(tiene en cuenta toda la parte del ruido y por lo tanto es mas exacto que el snr) De la edr(dB) comentar que la desviación según el ángulo de incidencia es grande durante todo el barrido de frecuencias.


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Snr¿?( no tiene en cuenta toda la parte del ruido) En la relación señal ruido también predomina la desviación durante todo el barrido frecuencial y también apuntar que cuanto mayor sea la frecuencia , mayor es snr. Cada medida de cada ángulo es bastante lineal exceptuando la frecuencia 63Hz. Comparandolo respecto a las medidas obtenidas con los petardos se ve que sobre todo en las bajas frecuencias tenemos mayor snr en sweeps que en petardos para el mismo ruido de fondo.

Haciendo valoración sobre las técnicas utilizadas hasta ahora, solamente comentar que los datos obtenidos con los sweeps y después añadiéndole el giro de la fuente son casi idénticas en cuanto a los niveles, pero hay una gran diferencia a partir de las frecuencias medias, ya que hay más variaciones con el giro de fuente debido a la directividad de las frecuencias.


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1.2.3. Conclusión técnica de medidas

SNR-EDR

Ambos parámetros toman valores muy parecidos. Lo primero que se observa es que la EDR de los sweeps es más plana que la de los petardos sobre todo entre 250 Hz y 2 KHz que es la zona donde el altavoz emite de manera más lineal. Los petardos en cambio tienen menos potencia en bajas frecuencias teniendo su pico en 2 KHz. En cuanto a la similitud entre el receptor central y lateral se puede decir que es plena. SONORIDAD G

La Sonoridad se define como la diferencia entre el nivel total de presión sonora producido por una fuente omnidireccional en un determinado punto de la sala y el nivel de presión sonora producido por la misma fuente en campo libre y medido a una distancia de 10 m (nivel de referencia).


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Para los petardos la distancia que nos da winmls de la fuente es 3,5 m cuando en realidad la distancia es de 15m aproximadamente. Esto es debido a que el trigger que marca el inicio e la grabación tiene en cuencta el buffer a la hora de calcular la distancia a la fuente. Esto es así ya que a diferencia de los sweeps el programa no sabe el momento exacto en el que se inicia la emisión de la fuente. A la hora de calcular la sonoridad el programa utiliza dicha distancia para estimar el valor de nivel de presión sonora de la fuente a 10 m en campo abierto. Teniendo en cuenta que dicho NPS es inversamente proporcional a la sonoridad obtenemos valores superiores a los reales. También cabe destacar que la desviación asociada a la técnica de los sweeps es prácticamente nula a diferencia de los petardos. Por lo tanto se puede decir que los petardos no son adecuados para calcular la sonoridad de una sala. D50 C50 C80 Para estos parámetros las curvas de petardos y sweeps son muy similares. La desventaja de los petardos es que tienen una desviación superior al JND en algunos casos (altas frecuencias), en cambio con los sweeps tenemos una desviación muy por debajo del JND. Aún así no podemos decir que el sweep sea una técnica con desviación nula ya que introducir la variable del giro de la fuente obtenemos desviaciones parecidas a la de los petardos. T30 T20 y EDT Ignoramos el valor de los petrardos para 63 Hz que como ya dijimos anteriormente no es fiable para el calculo de estos parámetros debido al nivel insuficiente de potencia. Las medidas de ambos métodos dan valores prácticamente iguales y la desviación es menor que el JND para todas las bandas de frecuencias tanto con petardos como con el sweep e incluso el giro de fuente.


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Conclusión Final Analizando los resultados obtenidos con ambas técnicas y teniendo en cuanta la variable de giro de la fuente pensamos que la técnica de los sweep es la más fiel y apropiada para el estudio de una sala. Si es cierto que esta técnica tiene cierta incertidumbre debido a la variante del giro de la fuente ya que aunque se considere como omnidireccional no llega a serlo del todo. Aún así dicha técnica es más que fiable. Pese a que el método de los sweeps es mejor esto no implica que sea más rentable. Un equipo de medida completo de sweep puede llegar a costar X euros, mientras que la técnica de los petardos es muchísimo más económica. Por lo tanto a la hora de la elección del método habrá que tener en cuenta la seriedad e importancia del proyecto y el presupuesto.


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1.3. Análisis de la sala 1.3.1. Parámetros monoaurales Después de haber escogido la técnica de sweeps sin giro de fuente nos pararemos a evaluar los parámetros monoaurales que nos reflejarán la calidad de la iglesia en cuanto a actividades acústicas se refiere. Procederemos a fijarnos en los mismos parámetros que hemos utilizado para escoger la técnica adecuada de medida, tales como la relación señal ruido, la claridad musical, el tiempo central, la sonoridad, la definición, el EDT, los tiempos de reverberación… Parámetros de relación señal ruido (SNR, EDR)

Dado que el EDR (effective decay ratio: calcula la relación entre la señal y el ruido efectuando la integral de Schroeder desde el final de la señal hasta el comienzo, localizando el punto de inflexión donde se da la diferencia entre la señal efectiva y el ruido, posteriormente, calcula la rampa de caída; en la aplicación utilizada como método de evaluación, denominada WinMls, se calcula la relación señal ruido tomando como condición previa que el 10% de la señal es ruido) es un parámetro de características muy parecidas al SNR, ambos parámetros nos darán valores similares. Para efectuar el analisis nos fijaremos en el EDR.


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Como anteriormente se ha comentado, la medida señalada en color rosa en el grafico no se va a tener en cuenta debido a que se trata de una medida presuntamente errónea. En lo que el resto de medidas se refiere, podemos observar que a bajas-medias frecuencias se consiguen unos valores bastante adecuados, unos 60 dB, en cambio a bajas frecuencias esta relación de señal ruido baja rotundamente, por lo que en lo que a la evaluación de la sala se refiere, los valores correspondientes a los parámetros en estas frecuencias no se deberán tener en centa con gran precisión. Tiempos de reverberación (EDT, T20 y T30)

El tiempo de reverberación es el parámetro mas global a la hora de evaluar una sala. Valores elevados de este parámetro definen a la sala como “viva”, mientras que valores reducidos hacen lo propio denominando la sala como “apagada” o “sorda”. En nuestro caso, los valores obtenidos del tiempo de reverberación son excesivamente elevados, llegando incluso, como se puede apreciar en la grafica, a los 6 segundos. Si nos atenemos a los valores recomendados por Antoni Carrión en la publicación “Diseño acústico de espacios arquitectónicos; Edicions UPC”, mostrados en la siguiente figura:


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Nuestra sala (una iglesia en este caso), excede de manera rotunda los valores límites recomendados por dicho autor, por lo tanto, en una primera valoración podemos concluir que, bien la práctica del órgano, bien la del canto coral van a ser unas actividades musicales que no van tener el soporte acústico adecuado. Definición y Claridad (D50,C50,C80) Otros parámetros definitorios de la calidad acústica de una sala son los obtenidos por relaciones energéticas ELR (“Early to Late Ratios”). La herramienta matemática por excelencia para calcular relaciones energéticas es la integral, por esta razón todos los parámetros que vayamos a evaluar serán medidos caculando varias integrales. La diferencia entre el C50 y C80 radica en que en el primero la integral tiene como límite los 50 ms mientras que en la segunda, la integral se calcula hasta los 80 ms. Por este desfase temporal, al primero se le denomina claridad de la palabra y al segundo claridad musical, debido a que la música requiere de mayor número de reflexiones que la palabra. Otra de las diferencias entre estos dos parámetros es que en el primero se ponderan los resultados obtenidos en las bandas de 500, 1000, 2000 y 4000 Hz, mientras que en el C80 las bandas se limitan a 500, 1000 y 2000 Hz. El D50 es una relación de energías también, solo que el resultado es proporcionado en porcentaje. También cabe comentar que la relación del D50 se da de 0 a 50ms y de 0 a infinito, mientras que esto mismo en la claridad corresponde a 0-50, 50-infinito. Los siguientes gráficos presentan los valores de claridad y definición:


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Si nos fijamos en el grafico de la claridad musical entre las bandas de 500, 1000 y 2000 Hz, apreciamos que nos da un valor de -8,02 dB, muy por debajo del valor recomendado por el famoso físico acústico Beranek que sitúa los valores recomendados entre -4 y 0 dB para salas de conciertos, no obstante, debemos tener en cuenta que en nuestro caso el recinto a evaluar es una iglesia y no un espacio dedicado eclusivamene a dar conciertos. En cuanto a la claridad se recomiendan valores superiores a 5 dB para salas con un TR elevado, que es nuestro caso, en cambio, nuestro valor se situa en -9 dB, visiblemente inferior al propuesto. Fuerza acústica de la sala (G) La sonoridad determina el grado de amplificación que produce la sala en funcion del sonido emitido y se calcula promediando los valores obtenidos en las bandas de 500 y 1000 Hz. El gráfico que indica la evolución de la sonoridad con respecto a la frecuencia se muestra a continuación:


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El valor promedio obtenido es de 9,37 dB muy por encima de los límites de 4 y 5,5 marcados por Beranek para salas de conciertos. Este dato es lógico si tenemos en cuenta que nuestra sala (iglesia) tiene unos valores muy elevados de tiempo de reverberacion. Por lo tanto, podemos concluir que iglesia de San Antonio no es adecuada para dar conciertos en ella. 1.3.2. Parámetros binaurales En la audición musical, la amplitud aparente de la fuente sonora ASW (“Apparent SourceWidth”) se asocia con la sensación de que el sonido que llega del escenario proviene de una fuente de mayor amplitud que la correspondiente a la orquesta real. La ASW constituye uno de los dos componentes básicos de la denominada especialidad o impresión espacial del sonido. Cuanto mayor sea la ASW, mayor será la impresión espacial del sonido y mejor resultará la valoración subjetiva de la calidad acústica de la sala. Existen dos parámetros que permiten cuantificar el grado de ASW. Se trata de la denominada eficiencia lateral (LF), relacionada con la energía de primeras reflexiones laterales, y de la llamada correlación cruzada interaural (IACCE), asociada al grado de disimilitud entre las primeras reflexiones que llegan a ambos oídos. A continuación se analizan y se definen dichos parámetros. Correlación cruzada interaural (IACC) En general, la correlación cruzada interaural IACC (“InterAural Cross-Correlation”) se define como la correlación entre los sonidos que llegan a ambos oídos, y es indicativa del grado de similitud existente entre las dos señales. Si son iguales, el IACC valdrá 1, mientras que si son señales aleatorias independientes, el IACC será 0. Cuando se trata de una sala existente, la medida asociada al cálculo del parámetro IACC es binaural (doble) y se lleva a cabo a partir del registro de las señales captadas por dos micrófonos colocados en las orejas de una cabeza artificial (“dummy head”), según se observa en el dibujo:

Hidaka define dos IACC: el IACCE (donde el subíndice E es la inicial de la palabra “Early”), correspondiente a los primeros 80 ms desde la llegada del sonido directo, y el IACCL (donde L es la inicial de la palabra “Late”), que se calcula a partir de los 80 ms hasta 1 s.


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Por otro lado, Okano ha comprobado mediante una serie de experimentos de laboratorio que las bandas de frecuencias más representativas son las centradas en 500 Hz, 1 kHz y 2 kHz. De aquí surgen las definiciones de IACCE3 e IACCL3, como los promedios de los valores de IACCE e IACCL, respectivamente, en dichas tres bandas. Desde el punto de vista de la amplitud aparente de la fuente ASW, el IACCE3 es el que resulta de interés. El IACCE3 o IACCL3 permiten cuantificar el grado de disimilitud entre las informaciones sonoras que llegan a ambos oídos. Cuanto más diferentes sean, menor será el valor de estos parámetros. Habitualmente se suele utilizar el valor (1-IACCE3), puesto que un aumento del mismo significa una mayor disimilitud entre ambas señales y una mayor amplitud aparente de la fuente sonora. En las gráficas que se muestran más adelante se tiene en cuenta este hecho. En las tablas se muestran los valores medios de (1-IACCE3) y (1-IACCL3) y su correspondencia según Beranek.

Como puede observarse, la variación que hay entre las categorías de (1-IACCL3) son muy pequeñas por lo que invalidan este parámetro como representativo de la difusión del sonido en una sala. En cambio, si su valor es bajo es posible afirmar que, en general, la sala objeto de estudio presenta una pobre difusión del sonido. Estos son los parámetros básicos aunque en nuestro caso incluimos el IACCA (IACC ALL) que no es otra cosa que la correlación de los sonidos que llegan a ambos sonidos en el intervalo de tiempo de 1 segundo. En las siguientes gráficas se muestran diferentes comparaciones de los valores IACC entre sí y según la posición central y lateral. En las dos primeras gráficas vemos que las curvas del IACCA y IACCL son muy similares pero la curva del IACCE siempre se encuentra por debajo de estas. Esto se debe a que el IACCE prácticamente solo capta el


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sonido directo por lo que no le llegan las reflexiones del sonido. También se puede apreciar una tendencia de mejora del valor del IACC según aumenta la frecuencia. Esto se debe a que para bajas frecuencias el frente de onda (la longitud de onda del sonido) que llega es mayor por tanto envuelve totalmente a la cabeza de la persona.

De las siguientes tres gráficas se puede concluir que no hay gran diferencia de los valores IACC entre la posición lateral y la central. Solo mencionar que para el IACCE hay algo más de diferencia entre las dos posiciones. Esto se puede deber a que para la posición lateral se llegue a recoger alguna reflexión.


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1.3.3. Parámetros laterales Eficiencia lateral (LF) Según A. H. Marshall, la eficiencia lateral LF (“Lateral energy Fraction”) se define como la relación entre la energía que llega lateralmente al oyente dentro de los primeros 80 ms desde la llegada del sonido directo (se excluye el sonido directo) y la energía recibida en todas las direcciones en dicho intervalo de tiempo: LF = Energía lateral hasta 80 ms (excluyendo el sonido directo) / Energía total hasta 80 ms

Observamos que la eficiencia lateral es mayor en la posición a un lado, esto es debido a que en un lateral estamos mucho más cerca de una pared por lo que la diferenta de tiempos de llegada de ambas es mayor. En el centro en cambio, estamos aproximadamente a la misma distancia de ambas paredes por lo que las señales que nos llegan son parecidas. Habitualmente se utiliza el valor medio de los LF correspondientes a las bandas de frecuencias de octava comprendidas entre 125 Hz y 1 kHz. Se representa por LFE4: LFE4 = LF (125 Hz) + LF (250 Hz) + LF (500 Hz) + LF (1 kHz) / 4


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El valor de LFE4 para la sala vacía debe cumplir que sea mayor o igual que 0,19. Cuanto más elevado sea el valor de LFE4, mayor será la ASW y, por consiguiente, el grado de espacialidad del sonido. En nuestro caso hemos calculado dos valores de LFE4, uno para la posición central y otro para la posición lateral. LFE4 Central = 0,13. LFE4 Lateral = 0,26. La respuesta de las personas en cuanto al parámetro LF se sabe que es proporcional al coseno y no al coseno al cuadrado como define LF. Es por este hecho por lo que surge el LFC. Como ya dijimos LF se define como la relación entre la energía lateral que llega hasta 80 ms y la energía total hasta 80 ms. La energía lateral que llega hasta 80 ms viene dada por la expresión: El término coseno que aparece se debe a que el micrófono es de figura de 8, y los términos cuadrados porque la energía va con el cuadrado. Para el cálculo del LFC lo que se hace en el numerador es multiplicar la energía lateral que llega hasta 80 ms por la energía total hasta dicho tiempo. Así pues en el numerador nos quedará: El denominador es similar al LF pero en el numerador conseguimos eliminar el término coseno al cuadrado pero el otro término no correponde con la energía lateral que llega en 80 ms sino que es el producto de la energía lateral que llega hasta 80 ms por la energía total hasta dicho tiempo. La conclusión de todo esto es que a pesar de que el LF va con un coseno al cuadrado es más realista y se ajusta más con la respuesta de las personas que el parámetro LFC.

1.4. Propuestas de mejora Los resultados obtenidos tras la modelización de la sala indicaron que esta tenía una acústica poco adecuada dada su aplicación. El mayor de los fallos era sin duda su elevado tiempo de reverberación a frecuencias medias y bajas. Comprobamos que la respuesta de nuestra modelización se correspondía con la de la sala comparando estos resultados con los obtenidos en la medida in situ, haciendo esto nos dimos cuenta de que en la sala real había una caída anormal del tiempo de reverberación a 125 Hz. Lo primero pensamos en alguna cavidad que estuviera resonando a esa frecuencia, pero


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finalmente llegamos a la conclusión de que se trataba de efecto seat dip. El efecto seat dip se da debido a la incidencia rasante del sonido en la audiencia, así las ondas sonoras de frecuencias bajas quedan atrapadas entre los asientos atenuando así dichas frecuencias. Para simular este efecto aumentamos el coeficiente de absorción del material del suelo a 125 Hz, y comprobamos que la simulación era realista. Como podemos ver en el siguiente gráfico, hasta la banda de 4000 Hz no encontramos una reverberación menor de 3 segundos y vemos el efecto seat dip simulado a 125 Hz. Receptor 1 (izquierda) Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 EDT (s) 4,94 3,97 5,80 5,76 5,47 4,44 3,09 1,24 T30 (s) 5,07 4,33 5,79 5,83 5,57 4,53 2,89 1,25 Receptor 2 (derecha) Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 EDT (s) 4,90 4,00 5,73 5,96 5,41 4,47 3,07 1,35 T30 (s) 5,19 4,36 5,91 5,84 5,49 4,44 2,90 1,32 Este tiempo de reverberación tan exagerado incide muy negativamente en la inteligibilidad de la sala. El STI calculado en la simulación se agrupa en valores entre 0.3 y 0.4, que se corresponde con una inteligibilidad muy mala (menor de 40%). En las medidas in situ sufrimos los efectos de esta pésima inteligibilidad, ya que comunicarnos de un lado al otro de la sala era casi imposible. La definición también era mala, ya que está muy relacionada con el STI. En la siguiente tabla podemos ver que la definición, que debería tener valores mayores que 0,5 para todas las bandas solo cumple este requisito en la de 8000 Hz. Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 R1 D50 0,18 0,23 0,15 0,14 0,14 0,18 0,26 0,53 R2 D50 0,19 0,25 0,17 0,15 0,16 0,20 0,28 0,57 La claridad musical también era deficiente como podemos ver en la siguiente tabla (el C80 debería encontrarse, para salas vacías, entre -4dB y 0dB en las bandas de 500Hz, 1KHz y 2KHz). Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 R1 C80 (dB) -5,7 -4,3 -6,5 -7,1 -6,9 -5,6 -3,5 1,8 R2 C80 (dB) -5,3 -3,8 -6,0 -6,6 -6,3 -5,1 -2,9 2,6


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A la vista de estos resultados parecía claro que la sala necesitaba una mejora radical. El objetivo de dicha mejora sería reducir el tiempo de reverberación a frecuencias medias de 5.6 hasta 3.5 segundos, que es el adecuado para el volumen y uso según las tablas del libro ‘Diseño acústico de espacios arquitectónicos’ de Antoni Carrión Isbert,. Esto debería mejorar la definición sustancialmente así como la inteligibilidad y la claridad musical. Propuesta primera Los materiales de la sala eran muy reflectantes, esto, junto con un volumen elevado contribuía al tiempo de reverberación exagerado. En una iglesia la estética es muy importante así que quitar volumen, por ejemplo bajando los techos, no es viable, ya que taparíamos las cúpulas del techo. Por lo tanto nos ceñiremos a cambiar los materiales. La primera solución que se nos ocurrió constaba de dos partes, la primera era cubrir la pared del fondo y el retablo con cortinas de algodón de 0.5Kg/m2 plegadas a ¾ del área y colgadas a unos 13 cm de la pared, que podrían ser removibles, así cuando haya misa se podrían correr y mejorar la acústica y cuando no, dejar la sala como era originalmente. La segunda parte de la mejora era enmoquetar el suelo del altar con una moqueta gruesa. Tras simular los cambios comprobamos que las mejoras habían surtido efecto. En primer lugar, el tiempo de reverberación había mejorado en la medida que esperábamos, como podemos ver en la tabla siguiente. Receptor 1 (izquierda) Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 EDT (s) 4,48 3,94 3,78 3,36 3,46 2,68 1,87 0,97 T30 (s) 4,67 4,08 3,97 3,47 3,42 2,90 1,95 1,13 Receptor 2 (derecha) Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 EDT (s) 4,51 3,91 3,82 3,45 3,29 2,72 2,06 0,94 T30 (s) 4,62 4,16 4,00 3,50 3,49 2,97 2,01 1,02 El tiempo de reverberación se había hecho más plano en frecuencia, además de haberse reducido en 2 segundos a frecuencias medias, mejorando así los parámetros asociados a él, como la definición, la inteligibilidad y la claridad. Pese a que la propuesta había mejorado la inteligibilidad, el valor distaba mucho de ser bueno, e incluso adecuado, agrupándose los valores del STI entorno a 0.4 y 0.5, correspondiéndose estos valores con una inteligibilidad mala, aunque mejor que la anterior. La definición sufrió el mismo cambió, mejorando pero no lo suficiente, como vemos en el gráfico. Como hemos explicado antes, la definición debería ser superior a 0.5 en todas las bandas. Como antes, este requisito solo se cumple en la banda de 8000 Hz, pero se acerca la banda de 4000 Hz y aunque menos también la de 2000 Hz.


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Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 R1 D50 0,18 0,21 0,22 0,25 0,24 0,31 0,42 0,66 R2 D50 0,19 0,23 0,24 0,28 0,27 0,34 0,47 0,70 La claridad musical es el parámetro en el que mejor resultado obtuvimos ya que conseguimos que los valores entraran en el rango recomendado (entre -4dB y 0dB para salas vacías en frecuencias medias y medias/altas). Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 R1 C80 (dB) -5,7 -4,8 -4,6 -3,9 -4,0 -2,6 -0,3 4,2 R2 C80 (dB) -5,2 -4,3 -4,0 -3,3 -3,4 -1,9 0,4 5,0 En general, esta primera propuesta era buena y mejoró mucho la sala original. De hecho realizamos una auralización para comprobar si la mejora era audible o no, y efectivamente la sala tenía un confort acústico mayor. Aun así no estábamos del todo contentos con la mejora, ya que tapar el retablo con cortinas y enmoquetar el altar podría tener demasiado impacto visual. Esto nos llevó a buscar una solución distinta a los problemas de la sala.


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Propuesta segunda La anterior propuesta de mejora daba muy buenos resultados pero tenía mucho impacto visual, debido a la colocación de moqueta en el altar y las cortinas en el retablo. El objetivo de la segunda mejora fue obtener el mismo resultado que la primera haciendo disminuir el impacto visual. Por eso decidimos dejar la parte frontal de la iglesia intacta. Esto complicó la labor de bajar el tiempo de reverberación hasta niveles óptimos y sobre todo, la mejora de la claridad e inteligibilidad. El mayor problema de la sala era su volumen, de ahí su tiempo de reverberación excesivo. Para la segunda mejora decidimos centrarnos en reducir el volumen de la sala en la medida de lo posible. La iglesia consta en su parte trasera con dos balcones, de los cuales, el segundo no tiene ningún uso y no es muy visible. La idea principal fue hacer que la sensación acústica fuera similar a la de una sala menor, haciendo que la parte trasera fuera muy absorbente. Nuestra solución se basó en colocar una cortina de 0,5Kg/m2 plegada a ¾ de su superficie que cubriera desde el techo hasta el segundo balcón, eliminando volumen no utilizado y añadiendo absorción. Tras las primeras pruebas comprobamos que colocar la cortina no era suficiente, por ello añadimos material absorbente “Acustec” a la pared trasera (tanto en el primer balcón como en la planta baja) y en los techos de los balcones. Esto nos acercó a los resultados obtenidos en la propuesta segunda pero con menor impacto visual para la audiencia. El tiempo de reverberación mejoró en un nivel parecido al de la propuesta anterior, como vemos en la siguiente tabla. Receptor 1 (izquierda) Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 EDT (s) 3,97 3,28 3,61 3,32 3,35 2,91 2,09 1,24 T30 (s) 4,24 3,77 3,72 3,52 3,39 2,96 2,22 1,05 Receptor 2 (derecha) Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 EDT (s) 4,18 3,37 3,65 3,39 3,27 2,98 2,09 1,24 T30 (s) 4,19 3,79 3,64 3,46 3,31 3,02 2,18 0,97 De nuevo, el tiempo de reverberación se hizo bastante plano a frecuencias medias, mejorando el resto de parámetros acústicos, sin embargo la inteligibilidad no se mejoró tanto como en la primera medida. El STI se agrupaba entorno a valores de 0.4, algo más bajos que la anterior.


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Con la definición ocurrió algo similar, mejorándose algo menos que en la anterior propuesta, solo llegando a valores aceptables en la banda de 8000 hercios. Este resultado es normal, teniendo en cuenta que el tiempo de reverberación a frecuencias medias está, como hemos visto, cerca de los 3,3 segundos. En la siguiente tabla podemos ver con mayor detalle los valores del D50 (tendremos en cuenta que valores óptimos son los superiores a 0,5) Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 R1 D50 0,20 0,25 0,22 0,22 0,22 0,25 0,33 0,57 R2 D50 0,18 0,23 0,21 0,21 0,22 0,25 0,33 0,57 La claridad musical también mejoró, como era de esperar, pero no lo suficiente, aunque se acerca bastante a valores óptimos (entre -4 y 0 dB). De nuevo, este resultado es normal debido al tiempo de reverberación excesivo. En la tabla podremos apreciar mejor los valores. Band (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 R1 C80 (dB) -4,7 -3,4 -4,2 -4,3 -4,4 -3,5 -1,7 3,0 R2 C80 (dB) -4,9 -3,7 -4,2 -4,1 -4,0 -3,1 -1,3 3,4 Los resultados de esta segunda propuesta son bastante buenos, aunque algo peores que los de la primera propuesta. En general podemos decir que es satisfactoria ya que la mejora es patente y el impacto visual es mínimo. La auralización revela una mejora muy sustancial en la inteligibilidad con respecto a la sala original, aunque es peor que la primera mejora. Para la música ocurre lo mismo, pero este parámetro depende del algo más del gusto del oyente, para nosotros la primera mejora es mejor también musicalmente. Por lo tanto, las dos mejoras son muy similares, aunque la primera es algo mejor en claridad musical e inteligibilidad. En la siguiente tabla resumimos los resultados. Los valores son la media de los valores en las frecuencias de 500 Hz y 1000 Hz.

Parámetro Valor Valoración Mejora 1 EDT 3,39 Aceptable Mejora 2 EDT 3,33 Aceptable Mejora 1 T30 3,46 Aceptable Mejora 2 T30 3,42 Aceptable Mejora 1 D50 0,25 Muy bajo Mejora 2 D50 0,22 Muy bajo Mejora 1 C80 -3,65 Aceptable Mejora 2 C80 -4,2 Bajo Mejora 1 STI 0,45 Aceptable Mejora 2 STI 0,39 Malo


34

PLIEGO DE CONDICIONES


35

2. PLIEGO DE CONDICIONES 2.1 CONDICIONES PARTICULARES

2.1.1. Descripción de materiales. En la siguiente figura se muestra un esquema sobre cómo se configuró el sistema

y los elementos que lo completan:


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• Bolsa PC Toshiba Satellite con winMLS software, tarjeta de sonido profesional

VXPocket, ratón, cable de alimentación + conjunto cables conexión tarjeta: 2 IN XLR hembra (left-amarillo, right-rojo), 1 OUT XLR macho

• 2. Maleta micrófonos, fuentes de alimentación, cables • 2 Micrófonos GRAS (13.18mV/Pa-amarillo, 12.9mV/Pa-rojo) • 1 Micrófono AT multipatrón • 1 Fuente de alimentación GRAS + cable alimentación • 1 Fuente de alimentación Phantom + cable alimentación • 2 cables BNC-XLR macho de conexión (OUT fuente GRAS – IN tarjeta) • 1 cable XLR de conexión (OUT fuente Phantom – IN tarjeta) • 2 cables lemo 15m de conexión (micrófonos GRAS – IN fuente GRAS) + 4 cables

lemo 5 m (distancia máxima cubierta PC-micros 25m) • 1 cable XLR 25m de conexión (micrófono AT – IN fuente Phantom) • Caja petardos + tiras de estaño de sujeción + adaptador para soporte micro • Medidor de temperatura y humedad relativa • Metro y cinta aislante • 3. Maleta amplificador + cable alimentación • 4. Maleta fuente DO12 + cable conexión (fuente – OUT amplificador) + cable

conexión (OUT tarjeta – IN amplificador) • 5. Cabeza binaural + soporte + cables lemo conexión (cabeza – IN fuente GRAS) +

cascos protectores + regletas • 6. Trípodes para fuente (1), micrófonos GRAS y AT (2), soporte petardos (1),

escoba.


37

2.1.1.1. Características de las fuentes

2.1.1.1.1 Fuente dodecaédrica DO12 (Medida con sweeps ).

Constituida por doce altavoces montados en un bastidor dodecaédrico que permite crear un campo sonoro muy próximo al originado por una distribución esférica ideal.

Figura 2.1. Diagramas de directividad de la fuente DO12.

2.1.1.1.2 Petardos Vascos.

Petardos comerciales de ocio de 3 cm para Medida con fuentes pseudoimpulsivas.


38

2.1.1.1.3 Sistema de generación y emisión de la señal de excitación:

PC con software winMLS, tarjeta de sonido profesional, amplificador y fuente dodecaédrica, petardos + cables.

2.1.1.1.4 Amplificador. Amplificador Inter-M M1000 de 500W por canal. La elevada potencia

nos permite obtener un elevado nivel sonoro, minimizando el efecto del ruido de fondo en las medidas. 2.1.3.2. Características de los receptores

2.1.3.2.1 Medida de parámetros monoaurales: EDT, T30, D50, C80, Ts

y G.

• Micrófono omnidireccional GRAS: Micrófono omnidireccional GRAS tipo 40AC con una sensibilidad de alrededor de 13 mV/Pa.

Figura 1.1. Respuesta en frecuencia del micrófono GRAS edida de parámetros laterales: LF y LFC

• Micrófono Multipatrón AT 4050/CM de 15,8 mV/Pa. (omnidireccional,


39

cardioide y “figura en 8”).

Figura 1.2. Directividad y respuesta en frecuencia del micrófono AT en modo omnidireccional M

Figura 1.3. Directividad y respuesta en frecuencia del micrófono AT en modo “figura en 8”


40

2.1.3.2.2 Medida de parámetros binaurales: IACCE, IACCL, IACCA

• Cabeza binaural HEAD Acoustics, Modelo HSU III, con un micrófono de condensador polarizado a 200 V en cada oído con sensibilidades alrededor de 53 mV/Pa

Figura 1.4. Respuesta en frecuencia de los dos micrófonos de condensador

colocados en cada uno de los oídos de la cabeza binaural

2.1.1.3. Características de los procesadores.

VXpocket v2 conectada al portátil mediante Bus Type II PC card. La tarjeta

tiene dos entradas analógicas mono balanceadas con conversores de 24 bits y frecuencia de muestreo de hasta 48 kHz, lo que nos permite obtener una respuesta en frecuencias plana de 20 Hz - 20 KHz. PC + Software WinMLS 2004.

Ordenador portátil 'TOSHIBA Satellite.

2.1.1.4. Características otros materiales.

Fuentes de alimentación


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• Fuente de alimentación para el micrófono omnidireccional y la cabeza binaural:

Fuente Gras 12AA. La fuente polariza a los micrófonos con una tensión de 200 V y el preamplificador puede ser alimentado con 28 o 120 V.

Sus características son:

- 2 entradas Lemo y 2 salidas BNC. - Varias posiciones de ganancia: -20, 0, +20 y +40 dB.

• Fuente de alimentación para el micrófono multipatrón AT: Fuente de alimentación Phantom II de 48 V de Applied Research and Technology.

2.1.2. Esquema configuración.


42

2.2. Condiciones generales

2.2.1. Reglamento y Normas Anexas.

2.2.1.1 ISO 3382.

Anexo 1.

2.2.1.2 Real Decreto 1367/2007. Anexo 2.


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PLANOS


44

3.1. PLANO GENERAL


45

3.2. PLANO PERFIL


46

3.3. PLANO PLANTA


47

3.4. PLANO ALZADO


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PRESUPUESTO


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4.1. PRIMERA MEJORA

Material

Descripción

Precio Unidad (€)

Cantidad

Precio (€)

Moqueta Gruesa

Venta por metros cuadrados.

Color marrón.

25,01

152 (m2)

3.801,52

Cortina

0.5Kg/m2

Venta por metro cuadrados.

Color beige.

9,95

474 (m2)

4.716,30

Mano de obra,

material básico y horas de máquinas.

Horas de trabajo del proyecto

junto el material necesario para las medidas así como

tiempo de funcionamiento de los equipos (máquinas)

35 (€/h)

22 h

770

Ejecución material

9287,82

Ejecución por contrata (15%)

10680,99

Precio Total con IVA (16 %)

12389,95


50

4.2. SEGUNDA MEJORA

Material

Descripción

Precio Unidad (€)

Cantidad

Precio (€)

Absorvente

Acústico Acustec

Placas de 1,2x0,6m. Cajas

de 34 piezas. Color gris perla

16,19

18 cajas

9.908,28

Cortina

0.5Kg/m2

Venta por metro cuadrados.

Color beige.

9,95

171

1.701,45

Mano de obra, material básico

y horas de máquinas.

Horas de trabajo del

proyecto junto el material necesario para las medidas

así como tiempo de funcionamiento de los

equipos (máquinas)

35 (€/h)

22 h

770

Ejecución material

12.379,73

Ejecución por contrata (15%)

14236,68

Precio Total con IVA (16 %)

16.514,55

Documents

Parametros acústicos de una Iglesia.pdf