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o Apuntes de Acústica Agustín Martín Domingo agustin6martin@gmail.comAgustín Martín Domingo Copyright Esta obra “Apuntes de Acústica” (texto y figuras) es: Copyright (C) 2005-2014 Agustín Martín Domingo <agustin6martin@gmail.com> con las siguientes excepciones: • Lafigura2–9esCopyright (C) 2007 J.J. Harrison. Su autor la ha cedido al dominio público y se ha extraído de la Wikipedia. (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Quadratic_diffusor.gif) • Laimagen de la figura 2–11 es Copyright (C) 2005 Asahiko. Su autor la ha cedido al dominio público y se ha extraído de la Wikipedia. (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ocarina_SopranoF_AltoC.jpg) Algunos derechos reservados. Versión 2.1, marzo de 2014. Licencia de distribución Esta obrase distribuyebajo unalicencia Creative CommonsReconocimiento-NoComercial-CompartirIgual3.0España (CC-BY-SA-NC). Para ver una copia de esta licencia, visite la página de la licencia http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es o envíe una carta a Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California, 94105, EEUU. Estos apuntes se hacen públicos con la intención de que sean útiles. Aunque se ha tenido cuidado durante su preparación no puede descartarse que aún contengan errores. El autor no garantiza que el contenido de estos apuntes esté libre de errores. This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Spain License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/ or send a letter to Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California, 94105, USA. These notes are provided in the hope they are useful. While precaution has been taken during its preparation, it is possible that notes still contain some errors. There is absolutely no warranty about its contents. Resumen de la licencia: Está permitido... • Copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra • Hacer obras derivadas Bajo las siguientes condiciones Reconocimiento: Se deben reconocer los créditos de la obra de la manera especificada por el autor o el licenciador. No comercial: No se puede utilizar esta obra para fines comerciales. Compartir bajo la misma licencia: Si se altera o se transforma esta obra, o se genera una obra derivada, sólo se puede distribuir la obra generada bajo una licencia similar a ésta.Agustín Martín Domingo Indice 1. Acústicafísicaypsicoacústica 1 1.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Análisisespectraldelsonido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2.1. Bandasdeoctavaydeterciodeoctava. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3. Nivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.1. Nivelesygananciasacústicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.2. Composicióndenivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.3. Elefectodelruidodefondo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4. Tiposderuidoynivelesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.1. Tiposderuidossegúnintensidadyevolucióntemporal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.2. Tiposderuidossegúncomposiciónenfrecuencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.3. Índicesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5. Fuentessonoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.1. Fuenteomnidireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.2. Fuentedireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.6. Psicoacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.6.1. Sonoridad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.2. Niveldesonoridad:Escaladefoniosylíneasisofónicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.3. Sonoridad:Escaladesonios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.4. Redesdeponderación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.7. Enmascaramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2. Acústicadesalas. 21 2.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.1. Elcoeficientedeabsorciónenacondicionamientoacústico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.2. Distintascontribucionesalcampoacústicoenunrecinto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2. Energíadelcamporeverberante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.1. ElmodelodeSabineparaladensidaddeenergía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.2. Elrecorridolibremedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3. Eltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1. LafórmuladeSabineparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3.2. Otrasexpresionesparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.3. Eltiempodereverberaciónóptimo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.3.4. Otrosparámetrosdecalidadacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.4. Elcampoacústicoenunrecinto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.5. Reduccióndelnivelsonoro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.6. Materialesacústicosysudisposición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.6.1. Reflectoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.2. Difusoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.3. Materialesysistemasabsorbentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.6.4. Algunasnormasgenéricasdediseño. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Referencias 47 Indicealfabético 49 Glosariodetérminos 51 IAgustín Martín Domingo II IndiceAgustín Martín Domingo Capítulo1 Acústicafísicaypsicoacústica Índicedelcapítulo 1.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Análisisespectraldelsonido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2.1. Bandasdeoctavaydeterciodeoctava. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3. Nivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.1. Nivelesygananciasacústicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.2. Composicióndenivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.3. Elefectodelruidodefondo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4. Tiposderuidoynivelesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.1. Tiposderuidossegúnintensidadyevolucióntemporal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.2. Tiposderuidossegúncomposiciónenfrecuencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.3. Índicesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5. Fuentessonoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.1. Fuenteomnidireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.2. Fuentedireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.6. Psicoacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.6.1. Sonoridad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.2. Niveldesonoridad:Escaladefoniosylíneasisofónicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.3. Sonoridad:Escaladesonios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.4. Redesdeponderación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.7. Enmascaramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.1. Introducción. DenominamosAcústicaalaramadelaFísicaqueestudialaproducción, transmisión,almacenamiento,percepción yreproduccióndelsonido.Elsonidoconsisteenunavariaciónenlapresióndeunmedioelástico,comoelaireoel agua,quesepropagaatravésdelamateria,bienseaenestadogaseoso, líquidoosólido,enpequeñasfluctuaciones rápidasllamadasondassonoras.Elsonidonosepropagaenelvacío. Lavelocidaddepropagacióndelsonidodependedelascaracterísticasdelmedioenelqueserealizadichapropagación ynodelascaracterísticasdelaondaodelafuerzaquelagenera. El sonidoenelairesegeneraalcrearseunavariaciónoperturbaciónqueestableceunaseriedeondasdepresión (ondassonoras)quefluctúanporencimaypordebajodelapresióndelaireenelequilibrio(laatmosférica)yque,en general,sepropaganentodaslasdireccionesdesdelafuentesonora.Nuestrooídoessensibleaestasfluctuacionesde presiónylasconvierteenimpulsoseléctricosquesetransmitenalcerebroparasuinterpretación. Al analizar el sonidoexisten treselementosaconsiderar: la fuenteemisora, quepuedeserbiendeseableobien indeseable;elmedioatravésdelqueseproducelatransmisióndelsonidoyfinalmenteelreceptor. Cuandosedeseaescucharelsonido(p.ej.palabraomúsica)esnecesariooptimizarlascondicionesdeproducción, transmisiónyrecepción,mientrasquesiloquesedeseaesnorecibirelsonidohabráquehacerjustolocontrario. 1Agustín Martín Domingo 2 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica ω ω (a) t (b) t Figura 1–1: Ejemplos de distintos tipos de sonido dependiendo de su composición espectral, representados en función de la frecuencia (arriba) y del tiempo a una posición fija (abajo). (a) corresponde a un tono puro compuesto de una única frecuencia, (b) a un sonido compuesto de varias frecuencias discretas (en este caso tres) y (c) a un sonido aleatorio. ω (c) t Las fuentes sonoras que afectan a los edificios y a las personas son muchas y muy variadas, yendo desde la voz humana, las actividades humanas, sonidos exteriores como los debidos al tráfico o a aviones, etc...hasta los debidos a maquinaria e instalaciones dentro de los mismos edificios. Al igual que en el aire, el sonido puede viajar por materiales sólidos y líquidos. Dependiendo del medio por el cual el sonido viaja en un momento dado hablamos de sonido aéreo y sonido estructural. El sonido puede originarse en el aire, viajar por el aire, ser captado por una estructura, propagarse por la misma y ser finalmente reemitido de nuevo al aire. 1.2. Análisis espectral del sonido. El sonido que nos llega es, en general, superposición de ondas sonoras de distintas frecuencias. Denominamos banda de audiofrecuencias a la gama de frecuencias audibles. El oído humano puede escuchar† frecuencias entre 20Hz y 20kHz, aunque es más sensible en el intervalo entre 1 y 5kHz. Por otra parte en música sólo se emplean sonidos en el rango entre 30Hz y 12kHz. El caso más sencillo de sonido corresponde a un tono puro, en el que la onda de sonido que se propaga puede representarse por una función armónica,que contiene una única frecuencia.Cualquier sonido periódico puede representarse por una superposición discreta de tonos puros, de acuerdo con el teorema de Fourier, cada uno de ellos con su correspondiente intensidad. Asimismo, cualquier función describiendo un sonido complejo puede representarse mediante una integral de Fourier en la que puede aparecer un continuo de frecuencias en vez de la serie de frecuencias discretas que teníamos para una función periódica. Denominamos ultrasonidos a los sonidos cuya frecuencia es mayor que el limite superior de audición (20kHz) e infrasonidos a aquéllos de frecuencia menor que el límite inferior de audición (20Hz). El estudio de los ultrasonidos constituye una rama especial de la Acústica. Éstos tienen aplicaciones en campos muy distintos, que van desde la metalurgia (para el ensayo no destructivo de materiales) hasta la Medicina (en diagnósticos y en tratamientos), pasando por sistemas de limpieza, alarmas, etc...Por otra parte, los infrasonidos, aunque tienen algunas aplicaciones industriales (sismología, ensayo del comportamiento de estructuras), son especialmente importantes por sus efectos biológicos perniciosos. En pequeñas intensidades actúan, a través de los conductos acústicos, †Éstos límites dependen de las personas, sobre todo el límite superior.Agustín Martín Domingo 1.2. Análisis espectral del sonido. 15,625 31,250 62,5 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 Frecuencia (Hz) Figura 1–2: Bandas de octava en la banda de audiofrecuencias. 3 sobre los órganos de equilibrio del cerebro, pudiendo producir vértigos, mareos y náuseas. En grandes intensidades pueden producir hemorragias internas como consecuencia de fricciones entre órganos del oído. En general pueden producir incluso fatiga nerviosa, alergias y anomalías digestivas, visuales y auditivas. La frecuencia más perjudicial es 7Hz, que coincide con la frecuencia de las ondas alpha de los electroencefalogramas(que son las ondas de reposo del cerebro), por lo que todo trabajo intelectual se hace imposible en presencia de infrasonidos de esa frecuencia. Cualquier sonido sencillo, como es el caso de una nota musical, puede describirse mediante tres parámetros: la intensidad, el tono y el timbre, que corresponden a tres caracteristicas físicas: la amplitud, la frecuencia y la composición espectral (o en frecuencias), dada por la forma de la onda. La intensidad, como veremos más adelante, está asociada a la cantidad de energía que lleva la onda por unidad de tiempo y de superficie en la dirección de propagación. El tono está asociado con la frecuencia de la componente principal del sonido (o armónico fundamental) y el timbre con las intensidades relativas de otras frecuencias además de la frecuencia fundamental. Se denomina ruido a un sonido que contiene una combinación aleatoria de frecuencias, aunque con frecuencia se utiliza la palabra ruido para todo sonido que distrae, incomoda o daña al receptor humano y perturba sus actividades cotidianas (trabajo, descanso, entretenimiento, estudio, salud, etc.) en un momento dado. 1.2.1. Bandas de octava y de tercio de octava. Salvo los tonos puros o los sonidos compuestos de un pequeño número de tonos puros, la mayoría de los sonidos están compuestos de una amplia variedad de frecuencias. Esto es cierto para la palabra y la música, pero especialmente para el ruido, lo que hace necesario tener en cuenta cada una de las frecuencias en el análisis acústico, con las complicaciones que esto lleva aparejado. Por simplicidad, en vez de analizar cada componente en frecuencias por separado se analiza el problema en una serie de intervalos de frecuencias que cubren todo el espectro de interés, cada uno de ellos caracterizado por una cierta frecuencia, a la que se asigna toda la energía acústica correspondiente a dicho intervalo. A cada uno de esos intervalos se le denomina banda de octava y cumplen que su frecuencia superior es el doble de su frecuencia inferior, νsup = 2νinf. (1–1)Agustín Martín Domingo 4 Capítulo1. Acústicafísicaypsicoacústica Tabla1–1:Característicasdelasprincipalesbandasdeoctava.Juntoalafrecuenciacentraldecadabandasemuestra lalongituddeondacorrespondienteparaelsonidopropagándoseenelaireaunavelocidadde340ms−1,λ=c/ν. Centrodelabanda Frec.inferior Frec.superior Anchodebanda (Hz) (cm) (Hz) (Hz) (Hz) 1000·2−6 15,62 2159,5 11,05 22,10 11,05 1000·2−5 31,25 1079,4 22,10 44,19 22,10 1000·2−4 62,50 539,7 44,19 88,39 44,19 1000·2−3 125 272 88,39 176,78 88,39 1000·2−2 250 136 176,78 353,55 176,78 1000·2−1 500 68 353,55 707,11 353,55 1000·2−0 1000 34 707,11 1414,21 707,11 1000·21 2000 17 1414,21 2828,43 1414,21 1000·22 4000 8,5 2828,43 5656,85 2828,43 1000·23 8000 4,25 5656,85 11313,71 5656,85 1000·24 16000 2,1 11313,71 22627,42 11313,71 Lasbandasdeoctavasedenominanporelvalordeladenominadafrecuenciacentral,queeslamediageométricade lasfrecuenciassuperioreinferior, νcentral=√νsupνinf= √ 2νinf. (1–2) Elanchodebandaesladiferenciaentreloslímitessuperioreinferiordelabandadeoctava, ∆ν=νsup−νinf=νinf=νcentral/ √ 2. (1–3) Cuandosetoma1000Hzcomopatróndefrecuencias,elcriterioparaconstruirlasbandasdeoctavaesνcentral(n)= 1000·2n, con−6≤n≤4, comocorrespondealasbandasdeoctavaquesemuestranenlafigura1–2yenla tabla1–1. El criterioanterior sedenominacriterioacústicoyaqueeselquesecomúnmenteseutilizaenAcústica, peroa vecesaparecenotroscriterios,dependiendodelcampodeaplicación.Porejemplo,segúnelcriteriomatemático, las frecuenciascentralesvendríandadaspor2n,con4≤n≤14yserían16,32,64,128,256,512,1024,2048,4096, 9192y16384.Elcriteriofisiológicotomacomoreferenciainferior lafrecuenciade20Hz,ylasbandascentrales vendríandadaspor20×2n,con0≤n≤10,siendoéstas20,40,80,160,320,640,1280,2560,5120,10240y 20480. Nóteseque, independientementedelcriterio,elmargenentrelasfrecuenciasaudibleslímitemásgraveymásaguda contiene10bandasdeoctava,esdecir, laextensióndelabandadeaudiofrecuenciasesde10bandasdeoctava.Las bandasdeoctavaqueacabamosdedefinircubrenalgomásqueelespectrodeaudiofrecuencias. Paramedidasdemayorprecisión,cadabandadeoctavasedivideentresbandasdeterciosdeoctava,deformaque larelaciónentrelasfrecuenciassuperioreinferiordecadabandadeterciodeoctavaes 3 √2ylasrelacionesentrelas distintasfrecuenciasvienendadaspor νsup= 3 √ 2νinf≃1,26νinf (1–4) νcentral=√νsupνinf= 6 √ 2νinf≃1,12νinf (1–5) ∆ν=νsup−νinf=(3 √ 2−1)νinf= 3 √2−1 6 √2 νcentral≃0,23νcentral (1–6) Enmúsicatambiénseutilizanbandasdeoctava,perosubdividasenbandasdedoceavodeoctava,deformaquecadaAgustín Martín Domingo 1.3. Nivelesacústicos. 5 Fa 174,61 Fa♯ Sol♭ 185,00 Sol 196,00 Sol♯ La♭ 207,65 La 220,00 La♯ Si♭ 246,94 Si 493,88 Do 261,63 Re 293,66 Mi 329,63 Fa 349,23 Sol 392,00 La 440,00 Si 493,88 Do♯ Re♭ 277,18 Re♯ Mi♭ 311,13 Fa♯ Sol♭ 369,63 Sol♯ La♭ 415,30 La♯ Si♭ 466,16 Do 523,25 Do♯ Re♭ 554,37 Re 587,33 Re♯ Mi♭ 622,25 Mi 659,26 A A B B C C D D E E F F G G Figura1–3:Bandasdedoceavodeoctavaenelpianoenelentornodelaoctavacentral.Juntoalasfrecuenciascentrales (enHz)decadaunadeestasbandassemuestranlosnombreslatinosdecadanota.Sobrelasteclassemuestranlos nombresdelasnotasbásicasennotacióninglesa. octavamusicalcontienedocesubdivisionesquecumplen νsup= 12 √ 2νinf≃1,06νinf (1–7) νcentral=√νsupνinf= 24 √ 2νinf≃1,03νinf (1–8) ∆ν=νsup−νinf=(12 √ 2−1)νinf= 12 √2−1 24 √2 νcentral≃0,058νcentral (1–9) denominándosesemitonoal intervaloentredosdeestassubdivisiones.Lagamamusicalcontieneunarepeticiónde estasbandasdeoctava.Enelcriteriomusicalsetomanlos440Hzcomofrecuenciacentraldelabandadedoceavo deoctavadereferenciaalaqueseasignaelLaenlanotaciónlatina†(Aenlanotacióninglesa)delaoctavacentral, derivándosedeahíelresto.Enlafigura1–3semuestranlasfrecuenciascentralesparaalgunasbandasdedoceavode octavaenelentornodelaoctavacentraldelpiano. 1.3. Nivelesacústicos. Lareferenciapatróndeintensidadparasonidosaéreosesde10−12W/m2queequivalealaintensidaddeuntono purode1kHzenelel límitedeaudibilidaddeunapersonadeaudiciónnormal.Lapresióndepicocorrespondiente es℘m´ ax=√2ρ0cI=2,89×10−5Paylapresióneficaz℘ef=℘m´ax/√2=20,4µPa.Estapresión,simplificada a20µPasueleutilizarsecomoreferenciaparalosnivelesdepresiónsonoraenelaire.Elniveldedolorseencuentra aproximadamenteen1W/m2,quecorrespondeaunapresiónmáximadeunos28Payaunaeficazde20Pa. Esta intensidadumbraldependede lafrecuencia,ypor tantotambiénlapresiónumbral.Porejemplo,a40Hz, la intensidadumbralesde6×10−7W/m2,a100Hzesde7×10−9W/m2ya10000Hzde8×10−12W/m2.Salvoque seespecifiqueotracosa,setomará10−12W/m2comoreferenciadeintensidadumbralparatodaslasfrecuencias. Al igualqueocurríaenlasfrecuencias(conunrangoentre20Hzy20kHz), lagamadepresiones(entre20µPay 100Pa)eintensidades(entre10−12y1W/m2)dentrodelcampodeaudiciónestangrandequeesaconsejableeluso deescalaslogarítmicasquecomprimenelrangodeórdenesdemagnitudnecesariosparadescribirestegranintervalo †LosnombreslatinosdelasnotasmusicalesprovienendelcantogregorianohimnoaSanJuanBautista,popularenlaEdadMedia.PosteriormentesecambióelnombredelanotaUtporelmásfácilmentepronunciableDo.Lanotacióninglesaesunanotaciónalfabéticaderivadadela notacióngriega,enlaquenombrabanlasnotasdesdelaletraalphahastalagammasiendoalfanuestroLaygammanuestroSol.Agustín Martín Domingo 6 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica Tabla 1–2: Niveles de intensidad de algunos sonidos comunes Sonido Zona de despegue de un cohete sin protección auditiva. Operación en pista de reactor (25m). Sirena de ataque aéreo Trueno Avión de hélice (50m) Martillo neumático a 1m Tren o petardos Camión pesado a 15m. Cataratas del Niágara Despertador a 60cm o secador de pelo Restaurante ruidosoo tráfico abundante Conversación normal (1m) Oficina tranquila, conversación en voz baja Biblioteca, música suave Susurro a 5m Susurro de hojas Respiración Aleteo de una mariposa Nivel (dB) Efecto 180 Pérdidairreversible del oído 140 Fuerte dolor 130 120 Umbraldeldolor 110 Extremadamentefuerte 100 Muyfuerte 90 Muymolesto.Dañoauditivo a alta exposición (8h.) 80 Molesto 70 Difícil audición 60 Intrusivo 50 Calmo 40 30 Muycalmo 20 10 Apenasaudible 0 Umbraldeaudición Nivel musical fortissimo (fff) molto forte (ff) forte (f) moderato (mf) piano (p) molto piano (pp) pianissimo (ppp) de intensidades, frecuencias o presiones. Es más, cuando la intensidad del sonido crece en progresión geométrica el aumento de la sensación sonora que el oído percibe se asemeja más a una progresión lineal (según la denominada ley de Weber-Fechner). Esto es característico de un comportamiento logarítmico. 1.3.1. Niveles y ganancias acústicas. Por las razones que acabamosmencionar,en Acústica las magnitudesse miden en niveles, siempre referidasa un valor de referencia que constituye el cero de la escala de medida. El nivel de intensidad de un sonido de intensidad I se define por LI =SIL =10log I Iref [dB] I =Iref 10LI 10 [W/m2] (1–10a) donde dB es una unidad adimensional de medida y la intensidad umbral 10−12W/m2 se toma como intensidad de referencia. En la tabla 1–2 se dan valores del nivel de intensidad para una serie de sonidos comunes. El nivel de presión de un sonido de presión sonora ℘ se define por LP =SPL=20log ℘ ℘ref = 10log ℘2 ℘2 ref donde la presión eficaz de referencia es la umbral (20µPa). [dB] ℘ =℘ref 10LP 20 [Pa] Análogamente, se define el nivel de potencia acústica de una fuente de potencia ˙ W como ˙ LW =SWL=10log W ˙ Wref [dB] donde se toma 10−12W como potencia acústica de referencia. ˙ 10 W = ˙ Wref 10LW [W] (1–10b) (1–10c)Agustín Martín Domingo 1.3. Niveles acústicos. Para ondas planas o esféricas lejos de la fuente se cumple la relación I = ℘2 ef ρ0c 7 (1–11) que, aplicada a la definición de nivel de intensidad nos da el nivel de presión. Es decir, para ondas planas o esféricas lejos de la fuente es indiferente hablar de nivel de intensidad o nivel de presión porque ambos coinciden. Tanto el nivel de presión sonora como el nivel de intensidad dependen tanto de la fuente y de sus características (potencia, forma de emisión, distancia a la fuente) como de las características del medio en el que se propaga el sonido (p.ej, espacio abierto o local cerrado), mientras que el nivel de potencia sonora depende exclusivamente de las características de la fuente. Además de los niveles acústicos se definen también las ganancias acústicas, GI =10log I2 I1 [dB] Gp =20log ℘2 ℘1 =10log ℘2 2 ℘2 1 ˙ GW =10log W2 ˙ [dB] W1 [dB] (1–12a) (1–12b) (1–12c) que dan la diferencia entre el nivel inicial y el nivel final. Al duplicar la potencia o intensidad de una fuente se produce una ganancia de 3dB, mientras que al duplicar la presión sonora se produce una ganancia de 6dB. 1.3.2. Composición de niveles acústicos. Cuando se tienen distintas fuentes acústicas, el nivel resultante no será la suma de niveles, debido al carácter logarítmico de la definición de nivel acústico, y en el caso más general ni siquiera el cuadrado de la amplitud de la onda de presión será la suma de los cuadrados de las amplitudes de cada una de ellas, sino que la superposición de las ondas dará algo de la forma ℘2 =(℘1 +℘2)2 = ℘2 1 +℘2 2 +2℘1℘2 y por la misma razón, la intensidad resultante no será en general la suma de las intensidades debidas a las dos fuentes. Afortunadamentesi las ondas sonoras emitidas por las dos fuentes son incoherentes† entre sí (no guardan una relación de fase definida, lo que ocurre por ejemplo siempre que sean de distintas frecuencias), el promedio de 2℘1℘2 se hace cero y se cumple para los promedios y para las amplitudes ℘2 ef = ℘2 = (℘1 +℘2)2 = ℘2 1ef +℘2 2ef y por tanto, para ondas planas o esféricas lejos de la fuente, se cumple también I =I1 +I2 De este modo, la resultante de la composición de dos niveles acústicos viene dada por la relación " LI =10log I1 +I2 Iref o, para n niveles, 10L1 =10log I1 Iref + I2 Iref 10L 10 = n X =10log 10Li 10 , i=1 # 10 +10L2 10 (1–13) †Decimos en este caso que se trata de ondas no correlacionadas o incoherentes en contraposición a las ondas correlacionadas o coherentes que tendríamos en caso contrario.Entre los niveles acústicos a componer está incluido el debido al denominado ruido de fondo. Cuando el ruido de fondo es elevado, la medida de un nivel acústico superpuesto al mismo (que normalmente es también un nivel de ruido) resulta con frecuencia difícil de realizar. 1.3.3. El efecto del ruido de fondo. Este procedimiento gráfico de suma ha sido muy utilizado históricamente, pero en la actualidad su importancia ha disminuido mucho debido al uso de las modernas calculadoras y ordenadores. • Si hay que combinar varios niveles, se componen dos a dos y así sucesivamente con cada resultado. • Si dos niveles difieren en 12 o más dB, la suma de ellos es prácticamente el mayor de los dos. • Lasumadedosniveles iguales da una ganancia de 3dB, que se suma a uno cualquiera de ellos. • Aunquecon el diagrama mostrado el error sería de la mitad de la escala menor (que se podría mejorar haciendo más divisiones), al tener en cuenta el error de los instrumentos de medida en la practica tendremos un error máximo en torno a ±0,5dB. que se representa gráficamente en la figura 1–4. Esto permite sumar dos niveles acústicos de forma gráfica con las siguientes consideraciones: Para dos niveles, la ganancia a sumar al mayor (supongamos L2 > L1) será " G=10log I1 +I2 I2 =10log I1 I2 +1 = 10log que también permite despejar uno de los niveles a componer si se conocen los demás y el resultante. ganancia a sumar al mayor Ganancia a sumar al mayor (dB) 0 0 0 0 2 2 4 4 1 1 Agustín Martín Domingo Figura 1–4: Diagrama para la suma gráfica de niveles acústicos. 1 +10−L2−L1 10 , # Diferencia entre niveles Diferencia entre niveles (dB) 6 6 8 8 10 10 12 12 14 14 16 16 18 2 2 18 8 3 3 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústicaAgustín Martín Domingo 1.4. Tipos de ruido y niveles de ruido. 9 El efecto que el ruido de fondo tiene sobre el nivel acústico real que se quiere medir depende de la diferencia entre el nivel acústico total y el del ruido de fondo. Antes de intentar aislar el nivel acústico debido a la fuente deseada es conveniente conocer el nivel de ruido de fondo. Cuando la diferencia entre el nivel acústico total y el del ruido de fondo es mayor de 10dB, el ruido de fondo puede ser despreciado. Si la diferencia entre ambos se encuentra entre 10 y 3dB, puede utilizarse bien la gráfica anterior 1–4 o bien la expresión (1–13) para aislar la medida deseada del nivel acústico. Si la diferencia entre el nivel acústico total y el del ruido de fondo es inferior a 3dB, el ruido de la fuente es inferior al ruido de fondo y el valor que se obtiene no es en absoluto preciso, sino como mucho aproximado, los errores en las medidas afectan mucho al resultado. 1.4. Tipos de ruido y niveles de ruido. El grado de molestia producido por un sonido no deseado, dependerá no solamente de la intensidad del mismo, sino también de su composición en frecuencias, continuidad, momento de emisión, contenido de información, origen del ruido e incluso en ocasiones de aspectos subjetivos como el estado mental y temperamental del receptor. Los sonidos de origen natural suelen resultar más aceptables, mientras que el ruido más molesto suele ser el producido por elementos mecánicos. El nivel de molestia producido por ruidos en los que predominan las frecuencias altas es mayor que el nivel producido por los ruidos en los que predominan las frecuencias bajas. Clasificaremos ahora distintos tipos de ruido según alguno de estos criterios. 1.4.1. Tipos de ruidos según intensidad y evolución temporal. Ruido continuo o constante: El ruido continuo o constante es aquel ruido cuya intensidad permanece constante o presenta pequeñas fluctuaciones (menores a ±5dB) a lo largo del tiempo. Por ejemplo, el producido por máquinas o motores que trabajan de forma continua. Ruido fluctuante: El ruido fluctuantees aquel ruido cuya intensidad fluctúa a lo largo del tiempo en intervalos mayores que±5dB.Lasfluctuacionespuedenserperiódicaso aleatorias. Unejemplode ruidofluctuantesería el ruido del tráfico. Ruido transitorio: El ruido transitorio tiene comienzo y final en un corto intervalo de tiempo, como ocurre con el paso de un vehículo. Ruido de impacto: El ruido de impacto es aquel ruido cuya intensidad aumenta bruscamente durante un impulso. La duración de este impulso es breve, en comparación con el tiempo que transcurre entre un impulso y otro. Como ejemplos tendríamos un disparo o un golpe de martillo. 1.4.2. Tipos de ruidos según composición en frecuencias. Ruido blanco: El ruido blanco consiste en una señal de banda ancha que contiene todas las frecuencias del espectro con distribución aleatoria de amplitud que da una densidad espectral independiente de la frecuencia. En la práctica, su rango a efectos de medidas experimentales va de los 20Hz a los 20kHz. Si se representa la densidad de energía en función de bandas de octava en vez de linealmente frente a la frecuencia, se obtiene una recta ascendente de pendiente 3dB/octava ya que en cada banda hay el doble de frecuencias que en la anterior. El nombre proviene de la luz blanca, que es una mezcla de todas las frecuencias. El sonido producido por el agua corriente se ajusta bastante bien al ruido blanco. la imagen de un televisor analógico cuando no está sintonizado ningún canal también es ruido esencialmente blanco. El ruido blanco de baja intensidad puede favorecer la relajación y el sueño. El rudio blanco se utiliza para la calibración de la respuesta en frecuencia de equipamientos electrónicos que trabajan con sonido.Agustín Martín Domingo 10 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica 65 dB 60 55 50 45 40 70 dB Ruido blanco Ruido rosa 60 50 Ruido rosa Ruido blanco 40 30 20 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Frecuencia 15,625 62,5 250 1000 4000 16000 Frecuencia Figura 1–5: Ruido blanco y ruido rosa. En la figura se comparan el ruido blanco y el ruido rosa en una escala lineal de frecuencias y en una escala logarítmica en base 2 (es decir, en una escala de bandas de octava). Ruido rosa: Elruido rosa o ruido1/ν es unruidoconunadistribuciónde frecuenciastal quesu densidadespectral de potencia es proporcional a la inversa de la frecuencia. Esto implica que su nivel, por bandas de tercio de octava, es constante. Por el contrario, el nivel del ruido rosa por intervalo fijo de frecuencias va decayendo a razón de 3dB/octava, de forma no lineal aunque las frecuencias se representen en un eje lineal. El nombre “ruido rosa” obedece a una analogía con la luz blanca (que es una mezcla de todos los colores) que, después de ser coloreada de forma que se atenúen las frecuencias más altas (los azules y violetas) resulta un predominio de las frecuencias bajas (los rojos). Así pues, el ruido rosa es ruido blanco coloreado de manera que es más pobre en frecuencias altas, esto es: en agudos. Mientras que el ruido blanco es más “silbante”, el ruido rosa es más “apagado”. El espectro del ruido rosa es semejante al espectro medio acumulado de la música sinfónica o de instrumentos armónicos como el piano o el órgano. Asimismo se parece al ruido de funcionamiento de un dispositivo electrónico (el “flicker noise”), parecido también al que se percibe entre dos emisoras de FM, suena como un soplido. Se utiliza para calibrar equipos que van a reproducir sonido y así analizar el comportamientode salas, altavoces, equipos de sonido etc. Al ser una señal patrón conocida, al generarla a través de un altavoz es posible conocer datos sobre el comportamientoacústico del altavoz, la sala etc...y ecualizar salas, haciendo que todas las bandas se vean al mismo nivel en un micrófono de respuesta plana. Ruido marrón: Su densidad espectral de energía es proporcional a 1/ν2 y por tanto, tiene más energía a bajas frecuencias que el ruido rosa. 1.4.3. Índices de ruido. El efecto fisiológico del ruido no sólo es función de su nivel, sino también de su duración y de su distribución en el tiempo. El carácter variable en el tiempo de la mayoría de los ruidos invita a definir índices que permiten asignar un valor representativo del efecto del ruido y de la respuesta del oído a dicha variación temporal. Nivel continuo equivalente. El nivel continuo equivalente (Leq) se define como el nivel sonoro que debería tener un sonido que se mantuviera constante a lo largo del intervalo de tiempo considerado para que su energía acústica fuera la misma que la energíaAgustín Martín Domingo 1.4. Tipos de ruido y niveles de ruido. 11 acumulada del sonido fluctuante real en el intervalo de tiempo dado. Matemáticamente se expresa como el nivel eficaz del sonido en el intervalo de medida, Leq = 10log 1 ∆t Z t2 t1 " dt =10log ℘2(t) ℘2 ref Z t2 1 ∆t t1 # 10LP(t) 10 dt . (1–14) El conocimiento del Leq es importante en el análisis de un ruido fluctuante como el del tráfico para la evaluación de la exposición ocupacional al ruido. El significado físico del nivel continuo equivalente es de nivel acústico del valor medio del ruido. Nivel de exposición sonora. Se define el nivel de exposición sonora (SEL) como el nivel que debería dar en un segundo un sonido constante de forma que tuviese la misma energía que el ruido considerado en el periodo de tiempo dado. Su expresión matemática es de la forma SEL=10log 1 1s Z t2 t1 " dt =10log ℘2(t) ℘2 ref Z t2 1 1s t1 # 10LP(t) 10 dt . (1–15) El SEL permite comparar dos ruidos transitorios. El significado físico del nivel continuo equivalente es de nivel acústico del ruido acumulado. Niveles percentiles. Los niveles percentiles LN representan los valores del nivel sonoro de una cierta fuente fluctuante (ruido ambiental en general) que resultan superados durante el N % del tiempo total de la medida. En general, los más utilizados son los siguientes: L1 Nivel sonoro superado durante el 1% del tiempo. L10 Nivel sonoro superado durante el 10% del tiempo. L50 Nivel sonoro superado durante el 50% del tiempo. L90 Nivel sonoro superado durante el 90% del tiempo. L99 Nivel sonoro superado durante el 99% del tiempo. Los niveles L1 y L99 suelen asimilarse a los valores máximo y mínimo, respectivamente, del nivel sonoro fluctuante considerado, mientras que el nivel L50 es el nivel medio o más probable. Niveles sonoro promediado día/noche. Se trata de un índice similar al Leq, pero que intenta reflejar que los ruidos son más molestos durante los períodos de descanso nocturnos que durante el día. El intervalo de observación de 24 horas, se divide en dos subintervalos y se penaliza el período nocturno. La definición de estos intervalos día/noche varía dependiendo de la legislación local, quedando la definición en la forma Ldn = 10log 1 24 16× 10Ld/10 +8× 10Ln+10 10 donde Ld y Ln son los niveles sonoros promediadosen el día y la noche respectivamente. (1–16)Agustín Martín Domingo 12 Niveles sonoro promediado día/tarde/noche. Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica Se trata de un índice similar al nivel día-noche, pero con una ponderación un poco más detallada. El intervalo de observación de 24 horas, se divide en tres subintervalos y se penalizan de forma decreciente el período nocturno y la tarde, en la forma Ldtn = 10log 1 24 12× 10Ld/10 +4× 10Lt+5 10 +8×10Ln+10 10 donde Ld, Lt y Ln son los niveles sonoros promediados en el día, la tarde y la noche respectivamente. 1.5. Fuentes sonoras. 1.5.1. Fuente omnidireccional. (1–17) Decimosqueunafuenteesomnidireccionalsi emite porigualen todaslasdirecciones.Paraunafuenteomnidireccional la propagación se realiza uniformemente en forma de ondas esféricas con la fuente como foco. Si las pérdidas de energía son despreciables y denominamos ˙ W a la potencia de la fuente, la intensidad sonora I a una distancia r de la fuente es de la forma ˙ I = W 4πr2 y, lejos de la fuente, está relacionada con la presión acústica eficaz en la forma ˙ I = W 4πr2 = ℘2 ef donde ρ0c es la impedancia acústica específica del medio. (1–18) ρ0c (1–19) Podemos relacionar los niveles de potencia y presión para una onda esférica lejos de la fuente. Para ello partimos de ˙ LW =10log que lleva a W ˙ Wref = 10log ℘2 efS ˙ Wrefρ0c = 10log ℘2 ef ℘2 ref LW =LP +10logS+10log ℘2 ref ˙ Wrefρ0c . En condiciones atmosféricas normales, ℘2 ref ˙ Wrefρ0c = (20µPa)2 (10−12 W)(415Pasm−1) ℘2 refS ˙ Wrefρ0c , que da 10log0,96 = −0,17 ≃ 0, despreciable frente al resto de los términos que aparecen. Expresando S como 4πr2 y desarrollando se obtiene la relación entre LP y LW LP =LW −20logr−11. (1–20) Obsérvese que al duplicar la distancia del observador a la fuente el nivel de presión sonora decrece en 6dB. Como en realidad el aire absorbe, sobre todo a altas frecuencias, la reducción real será algo mayor. 1.5.2. Fuente direccional. En realidad todas las fuentes sonoras emiten con más intensidad en unas direcciones que en otras y por tanto son fuentes direccionales. Para describir su comportamiento se define el coeficiente de directividad de una fuente como laAgustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. Q=1 Q=4 Figura 1–6: Algunos ejemplos de fuentes direccionales en las que la emisión es uniforme en determinados rangos de direcciones y nula en otros. 13 Q=2 Q=8 relación entre la intensidad acústica que se mide en un punto en una determinada dirección y la que habría si la fuente fuese omnidireccional y tuviese la misma potencia sonora, Q(θ,φ) = I(θ,φ) I 10 = ℘(θ,φ)2 ℘2 =10LP(θ,φ)−LP (1–21) donde LP es el nivel de presión sonora en el punto de recepción si la emisión fuera esférica con la misma potencia de la fuente y LP(θ,φ) el que realmente hay. El índice de directividad representa la directividad en dB y se define como D(θ,φ) = 10logQ(θ,φ) = LP(θ,φ) −LP. (1–22) Los valores positivos de D correspondena direcciones en la que se emite más que la media, mientras que los negativos a direcciones de menor intensidad. Para una fuente direccional, la intensidad en un punto en una determinada dirección se expresa en la forma ˙ I(θ, φ) = I Q(θ,φ) = W S Q(θ,φ) = ˙ W 4πr2 Q(θ,φ) (1–23) y la ecuación (1–20) queda, para el nivel de presión LP(θ,φ) producido por una fuente direccional en una dirección de coeficiente de directividad Q(θ,φ), LP(θ,φ) = LW +10log Q(θ,φ) 4πr2 , en función del nivel de potencia total de la fuente LW. (1–24) En la figura 1–6 se muestran algunos ejemplos de fuentes direccionales en las que la emisión es uniforme en determinados rangos de direcciones y nula en otros. 1.6. Psicoacústica. Las características físicas de las ondas pueden expresarse mediante parámetros físicos como intensidad y frecuencia, que pueden medirse con una cierta precisión de forma objetiva mediante los instrumentos apropiados. Sin embargo, la respuesta del oído tiene un carácter más subjetivo, que habrá que relacionar con los parámetros físicos objetivos. Éste es precisamente el objeto de la Psicoacústica, rama de la Psicofísica que estudia la relación existente entre lasAgustín Martín Domingo 14 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica dB dB 120 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 0 10 10 Wm2 Umbral del dolor Umbral del dolor Zona audible Zona audible Música Musica Lenguaje lenguaje Umbral de audición Umbral de audicion 50 50 200 200 1000 1000 Frecuencia (Hz) 5000 5000 Figura 1–7: Regiones de interés en la representación frecuencia-intensidad. W/m2 10+2 1 1 10−2 10-2 10−4 10-4 10−6 10-6 10-8 10−8 10-10 10−10 10-12 10−12 20000 20000 100000 100000 características físicas de un estímulo sonoro, y la respuesta de carácter psicológico que el mismo provoca en una persona. La Psicoacústica es una disciplina esencialmente empírica. Sus conclusiones se obtienen a partir del análisis estadístico de los resultados de experimentos que buscan medir la respuesta subjetiva de distintas personas a estímulos de propiedades físicas cuantificadas. Algunos de los objetivos principales de la psicoacústica son: • Establecer un modelo de la relación existente entre la magnitud de la sensación producida por un estímulo y la magnitud física del mismo. • Establecer los umbrales (absolutos) de sensación en cada parámetro, como frecuencia e intensidad. • Establecer los umbralesdiferenciales de percepciónen cada parámetrodel estímulo (mínimavariación y mínima diferencia perceptibles). • Estudiar la sensación sonora producida en respuesta a varios estímulos simultáneos. Los experimentos que dan lugar a dichas predicciones, con las reservas que conlleva el hecho de la variabilidad de estímulos, escuchas, situaciones de entorno e incluso cualquier tipo de predisposición mental, permiten establecer relaciones de sensación sonora con intensidad y frecuencia. En la figura 1–7 se muestran las regiones de interés del intervalo acústico para varios usos, obtenidas mediante estos métodos de la Psicoacústica. 1.6.1. Sonoridad. Denominamossonoridad a la medidasubjetiva de la intensidad con que el oído humanopercibeun sonido.En particular, la intensidad con que el oído humano percibe el sonido no va en relación directa a la intensidad física del mismo, sino que depende además de otros factores como su frecuencia y anchura de banda. Por ejemplo, un sonido puro de 100Hz y 50dB parece menossonoro que uno de 2kHz y tan sólo 30dB. Para representar la sonoridad se utilizan dos unidades, los fonios y los sonios. 1.6.2. Nivel de sonoridad: Escala de fonios y líneas isofónicas. A la hora de representar la sonoridad en la escala de fonios, se toma como referencia un tono puro de 1000Hz y se define en nivel de sonoridad o sonoridad en fonios de un sonido como el nivel de presión de un tono puro de 1000HzAgustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. 120 100 80 Nivel acústico (dB) 60 40 20 Umbral de audición 0 31,25 62,5 125 250 Figura 1–8: Diagrama de líneas isofónicas según la norma ISO-226:2003. Estas líneas están basadas en los trabajos de Robinson y Dadson (1956) que dieron lugar a la primera versión de la norma ISO-226, posteriormente revisada en 2003. Aunque estén creadas con la misma intención no deben confundirse con las isofónicas de Fletcher y Munson (1933) que tienen distinta forma. Por encima de 90dB no hay datos experimentales fiables, por lo que las líneas que se muestran son una extensión del estudio, pero deben considerarse imprecisas. 15 Umbral del dolor 120dB 110dB 100dB 90dB 80dB 70dB 60dB 50dB 40dB 30dB 20dB 10dB 0dB 500 Frecuencias (Hz) 1000 2000 4000 8000 que produce la misma sensación de intensidad sonora que el sonido considerado. A la vista de las definiciones de dB y fonio, podemos decir que el decibelio es una magnitud invariable desde el punto de vista físico, pero variable subjetivamente, mientras que el fonio es subjetivamente invariable, pero variable físicamente. Las líneas isofónicas son curvas que unen valores del nivel de presión que tienen la misma sonoridad a distintas frecuencias. Todos los puntos sobre una línea isofónica tienen la misma sonoridad y por tanto los niveles asociados son percibidos con la misma intensidad subjetiva aunque sus niveles físicos de intensidad sean distintos. Así se pueden tener sensaciones sonoras similares (p.ej, 20 fonios) para distintos valores intensidad/frecuencia, por ejemplo para 125Hz 1000Hz 63Hz 43,9dB 20dB 58,6dB Estas curvas permiten comparar la intensidad subjetiva de dos sonidos puros de diferentes frecuencias e intensidades. Lasprimeraslíneasisofónicas fueronobtenidaspor Fletcher y Munsonen el año1933.Para su construcción,se basaron en la comparación entre dos tonos puros: un tono de 1kHz e intensidad fija, utilizado como referencia, y un tono de otra frecuencia e intensidad variable, que los participantes en el experimento debían ajustar hasta que la sensación sonora de intensidad fuera igual que la del tono de 1kHz. Representando gráficamente los resultados en función de la frecuencia, obtuvieron para cada intensidad de referencia (a 1kHz) una curva o contorno de igual sonoridad. Como se ha utilizado como referencia el tono de 1kHz, un tono de esta frecuencia y nivel acústico 10, 20, 30, ...dB causará una sonoridad de 10, 20, 30, ...fonios respectivamente. Los contornos de igual sonoridad han sido determinados nuevamente con mayor precisión por Robinson y Dadson en 1956, y posteriormente normalizados por la Organización Internacional de Normalización como norma ISO 226.Agustín Martín Domingo 16 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica Esta norma ha sido revisada en el año 2003† y las curvas revisadas se presentan en la figura 1–8 cada 10dB. Si nos f ijamos en la línea correspondiente al umbral de audición, vemos que los sonidos agudos y sobre todo los graves necesitan una mayor intensidad para ser percibidos, mientras que los de frecuencias medias se perciben a menor intensidad (donde la curva tiene mayor depresión). Así, al bajar el volumen los graves (y después los agudos) son lo primero que se pierde. Amedidaque aumenta la intensidad, aunque las distintas curvas siguen manteniendo un cierto parecido con la correspondiente al valor umbral, poco a poco se van haciendo más planas. También se observa que para frecuencias inferiores a 500Hz las líneas se concentran y que para frecuencias superiores 1kHz adquieren formas complicadas, variando rápidamente en función de la frecuencia. Los menores valores de LP requeridos en las proximidades de 3kHz para producir una misma sensación de sonoridad se deben a la resonancia del canal auditivo en esa frecuencia. Hayquehacernotarqueestas curvasen realidadreflejanlos promediosde unnúmeroconsiderablede personasjóvenes y con el oído en buenas condiciones, pudiendo existir variaciones individuales importantes. Asimismo, debe tenerse en cuenta que tanto las curvas de Fletcher y Munson como las de Robinson-Dadsonson válidas para campodirecto, ya que no tienen en cuenta que los sonidos no se perciben de la misma forma cuando provienen de distintas direcciones como ocurre con el campo reflejado. 1.6.3. Sonoridad: Escala de sonios. El nivel de sonoridad en la escala de fonios es una magnitud psicoacústica, que en última instancia se basa en la comparación de sensaciones producidas a distintas frecuencias con las producidas por una frecuencia (1kHz) que se toma arbitrariamente como referencia, de forma que puede asegurarse que la sensación sonora es la misma a distintas frecuencias para un cierto nivel de sonoridad. Sin embargo, la relación entre sonidos de distinta intensidad no se corresponde con la relación entre sensaciones, ya que el valor del nivel de sonoridad en fonios se define en relación al del estímulo físico a una frecuencia de referencia, no a una valoración de la intensidad fisiológica de la sensación a distintas intensidades. En la práctica, la sonoridad aparente de un sonido no es proporcional a su nivel en fonios. Por ejemplo, la sensación sonora correspondiente a un sonido de 80 fonios no es el doble de la correspondiente a uno de 40 fonios. Para establecer una escala subjetiva de sonoridad que pueda tomarse como referencia se hace un estudio estadístico en el que participa un grupo de personas de oído normal, al que se le pide que asocien dos intensidades distintas de un sonido con la sensación de duplicación de la sensación sonora. Por ejemplo, se relaciona un sonido de una cierta frecuencia en audición monoaural y biaural (a la que se le supone una sensación sonora doble) con otro sonido de la misma frecuencia y distinta intensidad que, en audición monoaural, de la misma sensación sonora que el sonido anterior en audición biaural. Éste experimento se realiza utilizando varios niveles de presión sonora, para frecuencias en todo el rango de audibilidad y para una muestra suficiente de personas. Experimentalmente se comprueba que un aumento de 10 fonios da lugar a una duplicación de la sensación sonora de forma que, por ejemplo, al pasar de 40dB a 50dB la sensación sonora se duplica. Para representar la sensación sonora se utilizará la escala de sonios, en la que una duplicación en las sensación sonora está asociada a una duplicación del valor de la sonoridad en dicha escala. El sonio (o son) es una unidad de medida logarítmica y adimensional (similar al decibelio y, aun más, al fonio) que se usa para indicar la sonoridad con que se percibe un sonido dado. Se define como la sonoridad de un tono puro de 1kHz que da un nivel de presión sonora de 40dB. Así, 1 sonio correspondea 40 fonios (y a 40dB a 1kHz), 2 sonios correspondena 50 fonios, 4 a 60 foniosy así sucesivamente. Denominaremos líneas isosónicas (Véase la figura 1–9) a las líneas en las que la sensación sonora es la misma a distintas frecuencias como en las isofónicas, pero en la que el valor asociado está asociado de forma lineal con la sensación sonora. La relación entre fonios y sonios viene dada por la expresión S =2(F−40)/10 (1–25) †Las condiciones de medida son utilizadas para la obtención de la norma ISO-226 : 2003 son las siguientes: a) La onda incidente sobre el receptor puede considerarse plana. b) El emisor está situado frente al receptor. c) Las señales analizadas son tonos puros. d) El nivel acústico se mide donde estará el centro de la cabeza del receptor, antes de situarle. e) La audición es binaural. f) Los sujetos son personas de audición normal en el rango de 18 a 25 años, ambos inclusive.Agustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. 17 110 110 100 100 Nivel acústico (dB) Nivel acustico dB Sonoridad (sonios) 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 16 14 12 10 2 4 6 8 50 100 200 sonios Sonios 150 150 120 120 100 100 80 80 60 60 50 50 40 40 30 30 25 25 20 20 15 15 12 12 10 0 2 3 4 5 6 8 2 3 4 5 6 8 1 1 1 0,5 0.5 500 1000 2000 5000 10000 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000 Frecuencia (Hz) frecuencia Hz Figura 1–9: Gráfico de líneas isosónicas. 0 10 20 30 40 50 60 70 Nivel de sonoridad (fonios) Figura 1–10: Relación entre sonios y fonios 80Otra dificultad consiste en que las curvas isofónicas de Fletcher y Munson sólo son válidas para tonos puros, por lo cual el propósito original de obtener un valor único que se correlacionara con la sensación de sonoridad no pudo cumplirse. En efecto, la sonoridad subjetiva de dos sonidos de igual nivel con ponderación A, por ejemplo, pero de diferente composición espectral, puede ser muy desigual. Esta idea tiene, en la práctica, varias dificultades. En primer lugar, no podemos hablar de una única línea isofónica de Fletcher y Munson, sino que hay una distinta para cada nivel de sonoridad. Esto implicaría que para una misma frecuencia serían necesarias distintas correcciones dependiendo del nivel sonoro. Esto dio lugar a que se propusieran tres curvas de ponderación distintas, la curva A, válida para niveles de sonoridad próximos a los 40 fonios (bajos niveles de presión sonora), la curva B, válida para niveles de sonoridad del orden de 70 fonios (niveles medios de presión sonora), y la curva C, destinada a los niveles de sonoridad cercanos a 100 fonios (niveles altos de presión sonora). En la figura 1–11 se muestran las tres curvas de ponderación utilizadas, y en la tabla 1–3 las correcciones necesarias para cada las bandas de tercio de octava. En algunos casos se utiliza una curva de ponderación D destinada a la medida del ruido de aviones. Tras los trabajos de Fletcher y Munson quedó claro que el problema de la sensación sonora era más complejo de lo esperado, ya que la sensibilidad del oído depende de forma marcada de la frecuencia. Para tener en cuenta esto se intentó adaptar la instrumentación de medida de forma que pudiera obtenerse directamente la sensación sonora debida a un sonido cualquiera. Para ello se propuso intercalar un filtro de ponderación de frecuencias con una curva de respuesta en frecuencia inversa de las curvas de Fletcher y Munson. Como tanto para las altas como para las bajas frecuencias las isofónicas de Fletcher y Munson suben (dado que el oído requiere mayor nivel de presión sonora por su menor sensibilidad), este filtro debía imitar la respuesta del oído humano, acentuando las frecuencias en las que el oído es más sensible y atenuando aquéllas en las que es menos sensible; en este caso, atenuar las componentes de alta y baja frecuencia de forma que diera un valor más correlacionado con la sensación de sonoridad. 1.6.4. Redes de ponderación. −50 31,25 Agustín Martín Domingo y se representa en la figura 1–10. A pesar de las ventajas de trabajar con fonios y sonios, independientesde la frecuencia, en la practica se utilizan poco, salvo casos muy concretos, trabajándose habitualmente en dB ponderados. Figura 1–11: Curvas de ponderación A, B y C. Para cada frecuencia, el valor de la ordenada representa la corrección a aplicar al nivel de presión sonora de un tono puro de esa frecuencia para obtener su nivel sonoro ponderado según A, BoCrespectivamente. Nótese que en 1kHz todas las curvas coinciden en 0 dB, al ser esa la referencia de niveles de sonoridad. 125 500 Frecuencia (Hz) 2000 8000 18 −40 A −30 −20 B −10 C dB 0 10 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústicaAgustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. 19 Tabla1–3:ValoresdelascorreccionesdelascurvasdeponderaciónA,ByC(NormaIEC651/79)yDparalaserie defrecuenciasestándardeterciodeoctava. Frecuencia PonderaciónA PonderaciónB PonderaciónC PonderaciónD 10 −70,4 −38,2 −14,3 −26,5 12,5 −63,4 −33,2 −11,2 −24,5 16 −56,7 −28,5 −8,5 −22,5 20 −50,5 −24,2 −6,2 −20,5 25 −44,7 −20,4 −4,4 −18,5 31,5 −39,4 −17,1 −3,0 −16,5 40 −34,6 −14,2 −2,0 −14,5 50 −30,2 −11,6 −1,3 −12,5 63 −26,2 −9,3 −0,8 −11,0 80 −22,5 −7,4 −0,5 −9,0 100 −19,1 −5,6 −0,3 −7,5 125 −16,1 −4,2 −0,2 −6,0 160 −13,4 −3,0 −0,1 −4,5 200 −10,9 −2,0 0,0 −3,0 250 −8,6 −1,3 0,0 −2,0 315 −6,6 −0,8 0,0 −1,0 400 −4,8 −0,5 0,0 −0,5 500 −3,2 −0,3 0,0 0,0 630 −1,9 −0,1 0,0 0,0 800 −0,8 −0,0 0,0 0,0 1000 0,0 0,0 0,0 0,0 1250 0,6 −0,0 0,0 2,0 1600 1,0 −0,0 −0,1 5,5 2000 1,2 −0,1 −0,2 8,0 2500 1,3 −0,2 −0,3 10,0 3150 1,2 −0,4 −0,5 11,0 4000 1,0 −0,7 −0,8 11,0 5000 0,5 −1,2 −1,3 11,0 6300 −0,1 −1,9 −2,0 10,0 8000 −1,1 −2,9 −3,0 8,5 10000 −2,5 −4,3 −4,4 6,0 12500 −4,3 −6,1 −6,2 3,0 16000 −6,6 −8,4 −8,5 −4,0 20000 −9,3 −11,1 −11,2 −7,5 Apesardeello,lascifrasmedidasutilizandolacurvadeponderaciónAestánbastantebiencorrelacionadasconeldaño auditivoexperimentadoporlaspersonasexpuestasaruidosintensosduranteperiodosconsiderablesdetiempo,como sueleocurrirenlosambientesdetrabajoenlaindustria.Asimismosecorrelacionababastantebienconlasensación demolestiayconlainterferenciaalapalabracausadaspordeterminadosruidos.Porestosmotivosdichacurvase comenzóautilizardeformahabitual,yseadoptóennumerosasnormasylegislaciones. Cuandoelvalorobtenidoincluyelacorrecciónatravésdeestascurvasdeponderaciónnosreferimosanivelsonoro A,nivelsonoroBynivelsonoroC,yseexpresanendB(A),dB(B)ydB(C).Paraobtenerelnivelglobalponderadose partedelamedidaendBfísicos(sinponderar)encadabandade(oterciode)octava,secorrigeencadaunadeellas, ysecomponeelresultadodeacuerdoconlasexpresionescorrespondientesacomposicióndeniveles. EnrealidadlacurvadeponderaciónBraramenteseutilizaeinclusomuchosinstrumentosnolaincluyen.Algunas especificacionesrequierenlacurvadeponderaciónC,porloquesueleestarpresenteenlainstrumentaciónjuntoa lacurvadeponderaciónA.ElusodelnivelsonoroCpermite,porcomparaciónconelnivelsonoroA,determinarla importanciadelascomponentesdebajafrecuencia.ComolacurvaAatenúalasbajasfrecuenciasylacurvaCno,si laslecturasendB(A)ydB(C)sonsimilares,elcontenidodebajafrecuencianoesimportante.Si,encambio,lalecturaAgustín Martín Domingo 20 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica en dB(C) es mayor que la lectura en dB(A), se debe a la presencia de bastante energía de baja frecuencia. Es interesante mencionar que, a pesar que la curva de ponderación A estaba originalmente destinada a niveles de sonoridad bajos, resulta también apropiada para describir fenómenos debidos a niveles elevados. 1.7. Enmascaramiento La presencia de un sonido puro puede afectar la percepción de otro sonido puro. Así, el menos intenso puede resultar inaudible aunque su nivel de intensidad esté por encima del umbral de audición. Decimos en este caso que queda enmascarado por el otro sonido. Este efecto se nota más para frecuencias cercanas al sonido enmascarante. El enmascaramiento tiene lugar como consecuencia de una modificación del umbral de audibilidad en la persona receptora y es debido a la forma en que la membrana basilar (responsable de la respuesta en frecuencia del oído humano) se excita ante la presencia de sonidos puros de distinta frecuencia. Debido a esto, un sonido puro de baja frecuencia (grave) con suficiente nivel de presión sonora puede enmascarar a un tono de mayor frecuencia (agudo), tanto más cuanto mayor sea su nivel de presión sonora. Por el contrario, un tono agudo no puede enmascarar a uno grave, ya que la excitación de la membrana basilar no es simétrica, la onda estacionaria que se produce en el oído como consecuencia de una frecuencia alta no alcanza las zonas a las que llega la de baja frecuencia, mientras que la que se produce como consecuencia de un tono grave sí cubre la zona a la que llega la de alta frecuencia. Éste fenómeno es más pronunciado cuando los dos sonidos tienen frecuencias próximas. Si los dos sonidos puros están suficientemente alejados en frecuencia, el nivel de intensidad sonora necesario ya no es tan alto, al producirse la resonancia en puntos diferentes de la membrana basilar. Por ejemplo, se produce enmascaramiento, cuando dos personas están conversando y el sonido del tráfico impide que una escuche total o parcialmente lo que está diciendo la otra. También puede darse en un conjunto musical, cuando la dinámica de un instrumento (o la suma de varios) impide percibir los sonidos que está produciendo otro instrumento musical. Para que unsolo (violín, voz) no sea enmascaradoporla orquesta,éste debediferir lo suficienteen frecuencias para que en el oído la resonancia se produzca en una zona de la membrana basilar que no está siendo excitada por la música de la orquesta.Agustín Martín Domingo Capítulo2 Acústicadesalas. Índicedelcapítulo 2.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.1. Elcoeficientedeabsorciónenacondicionamientoacústico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.2. Distintascontribucionesalcampoacústicoenunrecinto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2. Energíadelcamporeverberante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.1. ElmodelodeSabineparaladensidaddeenergía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.2. Elrecorridolibremedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3. Eltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1. LafórmuladeSabineparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3.2. Otrasexpresionesparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.3. Eltiempodereverberaciónóptimo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.3.4. Otrosparámetrosdecalidadacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.4. Elcampoacústicoenunrecinto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.5. Reduccióndelnivelsonoro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.6. Materialesacústicosysudisposición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.6.1. Reflectoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.2. Difusoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.3. Materialesysistemasabsorbentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.6.4. Algunasnormasgenéricasdediseño. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.1. Introducción. Enlosestudiosacústicosdelosrecintosseconsideraránsonidosqueseproducentantodentrocomofueradelos mismos.Normalmentenosedeseanlosproducidosfuera,porloqueseránecesarioaislarelrecintotantoacústicamente comofrenteavibraciones.Lomismoocurrecuandosetienensonidosnodeseadosproducidosdentrodelrecinto,como eldemaquinaria.Enestecasoesnecesarioqueseabsorbatodoelsonidoposible,deformaqueapenassalgafueray queenelrecintoquedeelmínimoposible. Cuandolossonidosproducidosenel interiordelrecintosondeseados,debenajustarselascaracterísticasdelrecinto paraquelapercepcióndelsonidosealomejorposible.Análisisestadísticosdepsico-acústicanosdiráncómoesel sonidodeseado,análisisfísicoscómotienelugarlaproducción,propagación,reflexiónyabsorciónynecesitaremos ademásunbuenconocimientodelosmaterialesutilizadosydesucomportamiento. Enelcasomásgeneral,unestudioacústicodeunrecintoincluirátantoaislamientodedentroafueracomodefueraa dentro,juntoconunacondicionamientoacústicodelmismo.Estosrequisitosdebenoptimizarsedeformacombinada, deacuerdoconelusodelrecintoyloscondicionantesinternosyexternos. Aunqueloidealesdiseñarcuidadosamenteel recintodesdeelprincipio,amenudoseránecesarioacondicionarun recintoinicialmentenooptimizadoacústicamente. 21Agustín Martín Domingo 22 2.1.1. El coeficiente de absorción en acondicionamiento acústico. Capítulo 2. Acústica de salas. Cuando una onda incide sobre una superficie, parte de la misma será reflejada, parte transmitida al otro lado del medio y parte absorbida en el medio y su energía disipada en forma de calor. Cuando se analiza el acondicionamiento acústico, se acostumbra a definir el coeficiente de absorción α de la superficie en la forma α = Iabs Iinc = Inoref Iinc = Iinc −Iref Iinc (2–1) donde la absorción no se define en función de la energía que realmente se absorbe en el material, sino de la que no vuelve al recinto que estamos acondicionando, es decir de toda la que no se refleja. Según esta definición, una superficie completamente reflectante tendría un coeficiente de absorción α = 0, mientras que una superficie en la que no hay reflexión alguna tendría un coeficiente de absorción α = 1. De este modo, una ventana abierta sería una superficie perfectamente absorbente, ya que no volvería nada del sonido que incide sobre ella, y por tanto α = 1 para la misma. La cantidad de energía que llega a través del material al recinto contiguo se caracteriza a través del coeficiente de transmisión, éste sí, definido en la forma habitual, τ = Itrans Iinc . Tanto α como τ dependen del material, del estado de la superficie, de la frecuencia y del ángulo de incidencia. (2–2) Lamayorpartede los recintosreales tienen distintas superficies, cada una de ellas de materiales con distinta naturaleza y comportamiento acústico. Se define el coeficiente de absorción promedio en la forma Pn ¯ α = S1α1+S2α2 +···+Snαn S1 +S2 +···+Sn = i αiSi S (2–3) donde Si y αi son respectivamente el área y el coeficiente de absorción de la superficie i-ésima. Este coeficiente de absorción no es más que la media aritmética de los coeficientes de absorción de cada superficie ponderada al área de las mismas. 2.1.2. Distintas contribuciones al campo acústico en un recinto. Cuando se tiene un recinto con superficies reflectoras del sonido, éste llegará al receptor de distintas formas, como se observa en la figura 2–1. La primera de las contribucionesde las que hablaremoses el campo directo, que corresponde Campo reflejado Campo directo Figura 2–1: Distintas contribuciones al campo acústico en un recinto. al sonido que llega directamente de la fuente al receptor sin que se produzca ninguna reflexión entre medias. Antes de hablar de eco y reverberación y para entender la diferencia entre los mismos es conveniente referirnos a un aspecto particular de la forma en que el cerebro procesa los sonidos, la persistencia de la percepción de un sonido. En el cerebro humano, la persistencia de la sensación física producida por un sonido dado no llega más allá de unos 0,1s. Si dos sonidos sucesivos tienen una separación menor que ese tiempo el cerebro los percibe como un sonido continuoAgustín Martín Domingo 2.2. Energía del campo reverberante. 23 que se prolonga. Por el contrario, si esos dos sonidos sucesivos tienen una separación mayor que esos 0,1s el cerebro los percibe como sonidos diferentes. El eco es el fenómenomás sencillo que implica reflexión y consiste en una reflexión única que llega al receptor a partir de los 100ms de emitido el sonido. Como la velocidad del sonido es del orden de 340m/s, en este tiempo recorrerá al menos una distancia de 34m, incluyendo la ida y la vuelta, por lo que para que haya eco la superficie más próxima debe estar al menos a 17m. Cuando hay superficies “paralelas” a la distancia adecuada, la reflexión puede ir de una a otra produciéndose eco múltiple. Cuando haya varias superficies al receptor llegará el sonido directo y el reflejado por las paredes. Las primeras reflexiones que se reciben se encuentran “bastante” separadas en el tiempo y reciben el nombre de reflexiones tempranas. La distribución temporal de estas reflexiones tempranas crea una sensación característica. Después de esas primeras reflexiones empiezan a aparecer las reflexiones de las reflexiones y las reflexiones de las anteriores y así sucesivamente, haciéndose las reflexiones asintóticamente más densas hasta que se alcanza el régimen estacionario si la fuente sonora emite de forma constante. Al campo acústico que llega después de sufrir alguna reflexión le denominamos camporeflejado o camporeverberante. Si la fuente deja súbitamente de emitir, estas reflexiones siguen produciéndose durante un tiempo, disminuyendo asintóticamente a cero. Denominamos reverberación a esta permanencia del sonido una vez apagada la fuente en la que las reflexiones van llegando en unos intervalos menores que esos 0,1s. Decimos que se tiene un campo difuso cuando la contribución predominante al campo acústico es la del campo reverberante. Decimos que el campo acústico es perfectamente difuso cuando la densidad de energía del campo es perfectamente homogénea y su propagación es perfectamente isótropa. 2.2. Energía del campo reverberante. Cuando se activa o desactiva una fuente acústica en un recinto, la energía sonora dentro del mismo cambiará con el tiempo. En esta sección no consideraremos el efecto del campo directo y nos limitaremos al sonido que llega a un punto a través de unaserie de reflexionesprevias en las paredes del recinto, lo que hemosdenominadocampo reflejado o campo reverberante. † Inicialmente, al activar la fuente, si se parte de una situación de energía nula la energía en el recinto no aumentará súbitamente, sino que las primeras ondas que llegarán serán las que hayan pasado por una única reflexión, después se les sumarán las que han pasado por dos reflexiones y así sucesivamente hasta que se alcanza un régimen estacionario en el que toda la energía suministrada por la fuente es absorbida por las paredes del recinto. Se denomina periodo de establecimiento al tiempo transcurrido entre que la fuente se activa y se alcanza el régimen estacionario. Como veremos más adelante, en realidad se tiende de forma asintótica al régimen estacionario y es necesario establecer un umbral. Si, una vez alcanzado el régimen estacionario, se desactiva la fuente acústica, el sonido no dejará de llegar a un punto de forma brusca, sino que durante un tiempo seguirán llegando ondas que han pasado por diversas reflexiones en las paredes. Poco a poco, las ondas restantes se van absorbiendo en las paredes y cada vez llega menos sonido al punto hasta que apenas queda energía acústica en el recinto. Se denomina periodo de extinción al transcurrido entre que la fuente se desactiva y la energía sonora se extingue completamente. Como veremos, en realidad también se tiende de forma asintótica a la extinción. 2.2.1. El modelo de Sabine para la densidad de energía Consideremos un modelo simple de la distribución de energía sonora en un recinto. En este modelo, debido a Sabine, se partirá de unas hipótesis restrictivas que darán lugar a unos resultados quizás demasiado simplistas, pero aceptables como una primera aproximación al problema. Básicamente consisten en lo siguiente, • La densidad de energía sonora es la misma en todos los puntos del recinto, es decir, está distribuida homogéneamente. Esto obviamente no es cierto en las cercanías de las paredes del recinto, sobre todo si éstas no son †Esto implica que el campo directo debe descontarse si queremos hacer cálculos únicamente del campo reverberante.Agustín Martín Domingo 24 Capítulo 2. Acústica de salas. dS θ r dθ dr dφ Figura 2–2: Modelo de Sabine para la distribución de energía acústica. homogéneaso, a pesar de ser camporeverberante,entre distintos puntos más o menos alejados de la fuente, pero nos servirá para obtener esta primera aproximación. Como hemos dicho, para que esta aproximación sea algo más adecuada, el coeficiente de absorción debe ser bastante uniforme en las paredes del recinto. • Laenergía contenida en cualquier elemento de volumen se propaga por igual en todas las direcciones, es decir la energía se propaga de forma isótropa desde cada punto, todas las direcciones de propagación desde un punto son igualmente probables. En este modelo no se ha considerado la distribución de materiales absorbentes ni la forma del recinto, así como la posible presencia de modos normales de vibración, que pueden ser importantes a bajas frecuencias. Además se considera implícitamente que la potencia reverberante ˙ Win suministrada por la fuente a la sala,† es constante cuando ésta está conectada. Si consideramos el elemento de volumen dV de la figura, que en coordenadas esféricas puede representarse como dV =r2senθdθdφdr, la energíaacústica contenidaen el mismo vendrádada por EdV . Como esta energíase propaga por igual en todas las direcciones desde dV , la que ha pasado por dV será, a una distancia r, la misma para toda la superficie esférica 4πr2. Por tanto a dS llegará, procedente de dV , una energía EdV 4πr2 dS cosθ donde dScosθ es la superficie vista de dS desde dV . Para obtener la energía que llega desde todo el hemisferio a la superficie dS será necesario integrar en las variables θ y φ, Z Z dE = θ φ Z 2π dS cosθ = EdSdr Er2 senθdθdφdr 4πr2 4π 0 Z π/2 dφ senθcosθdθ = EdSdr 0 4 Esta energía se propagará desde dV hacia la superficie dS con una velocidad c = dr/dt, por lo que la ecuación anterior puede escribirse como 1 dS dE dt = Ec 4 (2–4) †Nótese que esta potencia es la potencia que se comunica a la sala considerada como un sistema termodinámico, no la que suministra la fuente.Agustín Martín Domingo 2.2. Energía del campo reverberante. E 4 ˙ Win Ac 1−e−Ac 4V t Periodo de establecimiento Figura 2–3: Evolución temporal de la densidad de energía sonora obtenida mediante el modelo de Sabine para el periodo de establecimiento, el régimen estacionario y el periodo de extinción. Los tiempos que se presentan en las distintas ecuaciones están contados desde el inicio de cada periodo. 25 4 ˙ Win Ac Régimen estacionario 4 ˙ Win Ac e−Ac 4V t Periodo de extinción t que representa la energía incidente por unidad de tiempo y superficie sobre la pared. Como una fracción α de esta energía se absorberá, la energía absorbida por unidad de tiempo en toda la pared será Ec 4 αS = Ac 4 E (2–5) donde A = Sα es la denominada absorción sonora de Sabine del recinto. En esta definición consideramos que la absorción de las paredes del recinto es uniforme. La energía reverberante suministrada por la fuente a la sala se empleará bien en aumentar la densidad de energía en el recinto o bien será posteriormente absorbida por las paredes en alguna de las reflexiones. Si lo expresamos por unidad de tiempo, se tiene la ecuación dinámica de la energía en este sistema, ˙ Win =V dE dt + Ac 4 E Las soluciones para la densidad de energía. (2–6) Por simplicidad comenzaremosanalizando la ecuación (2–6) una vez se ha alcanzado el régimen estacionario. En este caso, dE/dt = 0, por lo que se obtiene E0 = 4 ˙ Win Ac constante, por supuesto si ˙ W esconstante como es en el caso que analizamos. (2–7) La siguiente situación que analizaremos es la que se produce cuando la fuente deja de emitir, es decir en el periodo de extinción. En este caso, ˙ Win = 0ylaecuación (2–6) queda V dE dt + Ac 4 E =0. Si pasamos dt al otro miembro e integramos, queda una solución de la forma E(t) = cte e−Ac 4V t , (2–8) (2–9)Agustín Martín Domingo 26 Capítulo 2. Acústica de salas. y si tenemos en cuenta que para t = 0 la solución debe tener el valor correspondiente al régimen estacionario, E(0) = 4 ˙ Win Ac se llega inmediatamente a que E0 = cte y por tanto, E(t) = 4 ˙ Win Ac e−Ac 4V t es la solución que nos da la evolución de la densidad de energía en el periodo de extinción. En ésta expresión, τe = 4V Ac (2–7) (2–10) (2–11) es la constante de tiempoquegobiernael decrecimiento(yel crecimientoen el periodode establecimientoqueveremos a continuación)de la densidadde energíaacústica en el recinto.Nótese queen la ecuación(2–10)el tiempoestá medido desde el inicio del periodo de extinción, no desde el inicio del periodo de establecimiento. Analicemos finalmente el periodo de establecimiento. Hasta que se alcanza el régimen estacionario, la densidad de energía E variará entre un valor inicial 0 y el valor (2–7) correspondiente al régimen estacionario de acuerdo con la ecuación (2–6) completa. Ésta es una ecuación diferencial de primer orden, por lo que su solución general dependerá de un único parámetro a ajustar de acuerdo con las condiciones iniciales. Como es una ecuación inhomogénea, su solución general será la suma de la solución general de la homogénea (2–9) y una solución particular de la ecuación completa, por ejemplo, (2–7), quedando E(t) = 4 ˙ Win Ac +ctee−Ac 4V t . Para t = 0debecumplirse E(0) = 0, por lo que la constante debe ser −E0, y la solución de (2–6) para este caso queda en la forma E(t) = 4 ˙ Win Ac 1−e−Ac 4V t Evolución temporal de la presión eficaz. (2–12) Si suponemos que en cualquier punto del recinto, la energía llega a través de ondas individuales, y estas tienen entre sí relaciones de fase aleatorias (es decir son ondas no correlacionadas), la densidad de energía E resultante será la superposición de las densidades de energía de las ondas individuales. Para ondas planas o suficientemente alejadas del foco, existe una relación entre el valor eficaz de la presión diferencial y la densidad de energía asociada a cada onda individual, E1 = ℘2 ef1 ρ0c2 de forma que podemosescribir una relación para la densidad de energía resultante E = P i Ei, E = ℘2 ef ρ0c2 qP donde ℘ef = i ℘2 efi es el valor eficaz de la presión diferencial del campo acústico reverberante. (2–13) Como conocemos la variación temporal de la densidad de energía, podemos obtener la variación temporal del valor eficaz de la presión diferencial para cada uno de los casos anteriores, Periodo de establecimiento ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A 1−e−Ac 4V t (2–14a)Agustín Martín Domingo 2.2. Energía del campo reverberante. Régimen estacionario Periodo de extinción La intensidad equivalente del campo reverberante. 27 ℘2 ef = 4ρ0c ˙ Win A ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A e−Ac (2–14b) 4V t (2–14c) Una de las hipótesis que hemos utilizado para el modelo de Sabine es la de isotropía en la propagación de la energía, es decir en un punto la energía se propagaría por igual en todas las direcciones y ello implica que también en todos los sentidos. Ello implica que a través de cualquier superficie plana en un punto no hay un flujo neto de energía y por tanto no sería correcto hablar de intensidad neta. Podríamos hablar de la energía que atraviesa la superficie en un sentido por unidad de superficie y de tiempo (y que se cancelaría por la que llega del otro lado). Se obtendría directamente a partir de la ecuación (2–4) que da la energía que llega a la superficie por unidad de tiempo y de superficie, sustituyendo E por su valor en cada caso. Por ejemplo, para el régimen estacionario se obtendría directamente Iin = ˙ Win/A utilizando el valor dado en (2–7). Sin embargo no es la anterior la definición más interesante, sino la de una intensidad ficticia que satisfaga la relación Ieq = Ec = ℘2 ef ρ0c (2–15) por analogía al caso de las ondas planas o en general, al de las ondas lejos de su origen. Ésta es la intensidad a la que denominaremosintensidad equivalente del campo reverberante, que representaría la intensidad de una onda plana que produzca en un punto el mismo valor eficaz de la presión diferencial que el campo considerado. Utilizando el modelo de Sabine su forma, para los distintos casos será Periodo de establecimiento Régimen estacionario Periodo de extinción Ieq(t) = 4 ˙ Win A 1−e−Ac 4V t Ieq = 4 ˙ Win A Ieq(t) = 4 ˙ Win A e−Ac 4V t (2–16a) (2–16b) (2–16c) Trabajandocon esta intensidad equivalentese cumplirá queel nivelde intensidad y el de presión son siempreel mismo, siempre que el campo directo se mida suficientemente lejos de la fuente. El efecto de la absorción del medio En las expresiones anteriores no hemos tenido en cuenta el efecto de la absorción del medio. Ésta hará la densidad de energía alcanzada en el régimen estacionario sea menor,que aumente más lentamente en el periodode establecimiento y que en el periodo de extinción la energía decaiga más rápidamente que lo haría sin esa absorción. Para una onda plana que únicamente experimentara absorción en el aire la amplitud eficaz de la presión disminuiría de acuerdo con la expresión ℘ =℘0 e−aPct ⇒ ℘2=℘2 0 e−2aPct =℘2 0 e−aIct (2–17)Agustín Martín Domingo 28 Capítulo 2. Acústica de salas. donde aP es el coeficiente de absorción del medio [Neper/m] y aI = 2aP (que representa el coeficiente de absorción del medio para el cuadrado de la amplitud eficaz de presión o para la intensidad) el parámetro que se utiliza habitualmente en acústica arquitectónica. Para valores de la humedad relativa f entre el 20 y el 70% y frecuencias ν entre 1,5 y 10kHz para la mayor parte de las aplicaciones prácticas de acústica de salas se utiliza la aproximación aI = 5,5×10−4 × 50 f ν 1000 1,7 . La forma de las expresiones de la presión eficaz en los distintos casos queda como Periodo de establecimiento Régimen estacionario Periodo de extinción siendo la intensidad equivalente Periodo de establecimiento Régimen estacionario Periodo de extinción 2.2.2. El recorrido libre medio ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A+4aIV 1−e− Ac 4V+aIc t ℘2 ef = 4ρ0c ˙ Win A+4aIV ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A+4aIV e− Ac 4V+aIc t Ieq(t) = 4 ˙ Win A+4aIV 1−e− Ac 4V+aIc t Ieq = 4 ˙ Win A+4aIV Ieq(t) = 4 ˙ Win A+4aIV e− Ac 4V+aIc t (2–18) (2–19a) (2–19b) (2–19c) (2–20a) (2–20b) (2–20c) Consideremos un recinto rectangular de dimensiones Lx, Ly y Lz y el campo acústico como un conjunto de rayos uniformemente distribuidos en las distintas direcciones de propagación posibles. De entre esos rayos consideremos uno genérico que forma un ángulo θ con el eje z y cuya dirección queda determinada además por un ángulo φ como se muestra en la parte izquierda de la figura 2–4. Para analizar las distintas reflexiones sobre las caras perpendiculares al eje z, podríamos ver el comportamiento del rayo que se representa en gris en la parte derecha de la figura. Cada vez que este rayo atraviesa una réplica de la superficie z el rayo real sufre una reflexión. Así, en un tiempo t, el rayo considerado habrá recorrido una distancia ct, con una componente z dada por ctcosθ y se producirá una reflexión cada vez que esta última aumenta en Lz. Si denominamos Nz al número (fraccional) de reflexiones sobre las caras z en ese tiempo t y consideramos el rayo cuando sale de la superficie z inferior, debe cumplirse Nz = ct|cosθ| Lz donde hemos utilizado |cosθ| para tener en cuenta correctamente los ángulos θ > π/2. De esta forma el número de reflexiones (cruces) por segundo sobre las caras perpendiculares al eje z es nz = dNz dt = c|cosθ| LzAgustín Martín Domingo 2.3. El tiempo de reverberación. z x φ Figura 2–4: Cálculo del recorrido libre medio. Analizaremos las reflexiones de una onda genérica contra las caras perpendiculares al eje z. 29 θ dθ dφ dΩ =senθdθdφ y Lz ct cosθ θ para el rayo considerado. Si promediamosespacialmente este valor a todas las posibles direcciones a través del ángulo sólido dΩ = senθdθdφ (4π estereorradianes para toda la esfera), se tiene Z 2π nz = c Lz 0 Z 2π Z π dφ 0 0 dφ Z π mientras que para las caras perpendiculares a los ejes x e y queda nx = c 2Lx Z π/2 |cosθ| senθdθ 0 |cosθ|senθdθ 4π senθdθ 0 = c Lz 2π× 2 ny = c 2Ly , = c 2Lz de forma que el número total de reflexiones por segundo, promediada a todas las posibles direcciones de los rayos es n=nx +ny +nz = c 2 1 Lx + 1 Ly + 1 Lz = cS 4V , donde S = 2(LxLy +LxLz +LyLz)esla superficietotal del recinto y V = LxLyLz su volumen. (2–21) En realidad lo que hemos obtenido es el tiempo entre reflexiones promediado a todas las posibles direcciones, no el promediado temporalmente. Sin embargo, si hay suficiente reflexión no especular, como ocurre en la realidad, ambos valores esencialmente coincidirán, n= ¯n. El recorrido libre medio, que representa la distancia promedio que recorre un rayo entre reflexiones consecutivas, vendrá dado por ¯ ℓ = c ¯n = 4V S 2.3. El tiempo de reverberación. (2–22) Consideremos ahora que ocurre con cada onda; en cada reflexión, una parte del sonido se absorbe por la superficie y otra parte es reflejada. Recordemos que incluimos dentro de la absorción todo aquello que no se refleja, por lo que dentro de la parte absorbida tendremos energía disipada en forma de calor en el material de la pared y energía transmitida a través de la pared, que se propaga a un recinto vecino. La parte reflejada seguirá propagándose hasta encontrarse con otra superficie, en la cual de nuevo se absorberá una parte y otra parte se reflejará. El proceso continúa sucesivamente hasta que la mayor parte de la energía de la onda sonora se haya absorbido, y el sonido que quede sea ya demasiado débil para ser percibido.Agustín Martín Domingo 30 Capítulo 2. Acústica de salas. Cuando la fuente está conectada, esta disipación de energía se compensa por la nueva energía aportada por la fuente, pero en el momento en que ésta se desconecta, las ondas que permanecen propagándose en el recinto irán disminuyendo de intensidad por absorción hasta extinguirse, aunque esto no ocurrirá de forma instantánea. Se denomina reverberación a esta permanencia del sonido después de que se ha desconectado la fuente. Para caracterizar la rapidez de este proceso se introduce el tiempo de reverberación T60. Éste se define como el tiempo que tarda la señal acústica en disminuir a una millonésima parte de su valor inicial. De acuerdo con la definición de los niveles acústicos de presión o intensidad, esto se producirá cuando el nivel acústico disminuya en 60dB desde su valor inicial. Por este motivo también se le denomina con la notación T60. Como la absorción sonora depende de la frecuencia, el tiempo de reverberación también dependerá de la frecuencia. Amenudo(y especialmente a bajas frecuencias) es difícil medir el tiempo de reverberación a lo largo de los 60dB de atenuación, ya que el ruido de fondo lo enmascara. En estos casos se representa la atenuación a lo largo de 20 o 30dB y se extrapola el resultado para 60dB. El tiempo de reverberación dependerá de cómo sean de absorbentes las superficies del recinto. Por ejemplo, para paredes muy reflectantes (y por tanto poco absorbentes) serán necesarias muchas reflexiones hasta que el sonido se extinga y por tanto, el tiempo de reverberación T60 será grande. Si por el contrario, son muy absorbentes, en cada reflexión se absorberá una proporción muy alta de la energía sonora y por tanto, el sonido se hará prácticamente inaudible en unas pocas reflexiones, de forma que el tiempo de reverberación T60 será pequeño. Materiales como el vidrio, el hormigón o los azulejos son poco absorbentes del sonido, por lo que un recinto con paredes de estos materiales tendrá un tiempo de reverberación largo. Por el contrario, un recinto con abundancia de materiales altamente absorbentes como corcho, alfombras o cortinas pesadas tendrá un tiempo de reverberacióncorto. El tiempo de reverberación es el parámetro más adecuado para caracterizar la “bondad” de las propiedades acústicas de un recinto; por ejemplo para salas de música es deseable un tiempo de reverberación alto (1,8 − 2s) mientras que para que la inteligibilidad de la palabra sea mejor son convenientes tiempos de reverberación más bajos (0,4 − 0,6s). A menudo se utiliza el tiempo de reverberación en las bandas de octava de 500 o 1000Hz como parámetro para caracterizar las propiedades acústicas de un recinto. El valor “óptimo” del tiempo de reverberación dependerá del volumen del recinto y del uso que se quiere dar al mismo. Además de distintos gráficos y tablas con valores sugeridos se utilizan algunas expresiones empíricas como la de Stephens y Bate[8] T60 = K[0,0118V1/3 +0,1070] para una frecuencia de 500Hz, donde V es el volumen del recinto (m3) y K es un coeficiente que depende del tipo de sonido que se desea tener en el recinto. Sus valores típicos son de K = 4 para una sala de conferencias, de K = 5 para música orquestal y de K = 6 para coros y música de órgano. 2.3.1. La fórmula de Sabine para el tiempo de reverberación. Intentemos obtener una relación entre el tiempo de reverberación y los materiales y dimensiones de la sala. Si partimos de la ecuación (2–10) para el periodo de extinción según el modelo de Sabine, cuando la densidad de energía E haya disminuido a una millonésima parte, se cumplirá 10−6 = e−Ac 4V T60 de donde se puede despejar ⇒ −Ac 4VT60 =−6ln10 T60 = 24ln10V cA que, sustituyendo la velocidad del sonido en el aire c = 340ms−1 da T60 = 0,162V A (2–23)Agustín Martín Domingo 2.3. El tiempo de reverberación. 31 conocida como fórmula de Sabine para el tiempo de reverberación. Cuando es necesario tener en cuenta la absorción del aire, la expresión (2–23) queda T60 = 0,162V 4aIV +A (2–24) Cuando,comoeshabitual,los recintosestán formadospordiversosmateriales, cada uno de ellos de distinto coeficiente de absorción, Sabine consideró que la absorción sonora A del recinto debe venir dada por la suma de las absorciones sonoras de cada una de las superficies, A=S1α1+S2α2 +···+Snαn. Esto significa en la práctica tomar la absorción sonora como S¯ α, donde ¯ α es el coeficiente de absorción promedio del recinto tomado como la media aritmética de los coeficientes de absorción ponderada a la superficie cubierta por cada uno de los materiales (2–3). Nótese que la expresión de Sabine es manifiestamente incorrecta para altas absorciones acústicas. En el caso extremo de todas las superficies perfectamente absorbentes, se tendría ¯ α = 1 en un recinto de dimensiones S y V dadas. Según la expresión de Sabine, en este caso el tiempo de reverberación sería 0,162V/S (y sería el mínimo que puede dar la expresión de Sabine), pero es evidente que el tiempo de reverberación real sería nulo, ya que ninguna reflexión volvería. Por el contrario, para coeficientes de absorción bajos (αi < 0,20 para todas las superficies), como ocurre en los denominados “recintos vivos”, la fórmula de Sabine da bastante buen resultado. 2.3.2. Otras expresiones para el tiempo de reverberación. La fórmula de Norris-Eyring Eyring observó que la fórmula de Sabine no se cumple, como hemos comentado, cuando la absorción acústica es alta, sino que es esencialmente una expresión para recintos “vivos”. Su modelo (1933) da lugar a una expresión que es más general que la fórmula de Sabine. Este modelo está basado en el análisis del recorrido libre medio entre sucesivas reflexiones. Como hemos visto, éste viene dado por la expresión ¯ ℓ = c ¯n = 4V S y el número de reflexiones por segundo por n= cS 4V . (2–22) (2–21) El sonido emitido por la fuente sufre sucesivas reflexiones en las paredes del recinto. En cada reflexión, la energía de la onda se reducirá en promedio en un factor ρ = (1 − α) donde α es el coeficiente de absorción promediado a incidencias aleatorias sobre el área. Así, sobre un tiempo de reverberación T60 la energía se habrá atenuado hasta (1 − α) nT60. Como esto debe corresponder a una atenuación de 60dB en la densidad de energía, se cumplirá log(1 − α) nT60 =−60quedandoel tiempode reverberacióncomo T60 = 0,162V −Sln(1 −α) , expresión conocida como fórmula de Norris y Eyring para el tiempo de reverberación. Podemos considerar esta expresión como similar a la fórmula de Sabine si tomamos la absorción sonora como AEy = −Sln(1−α). (2–25) (2–26) Para recintos muyreverberantes(y por tanto con superficiesmuypocoabsorbentesacústicamente)podemosdesarrollar en serie el logaritmo, quedando ¯ α ≃ α.Agustín Martín Domingo 32 Capítulo 2. Acústica de salas. Por otra parte, para un recinto muy absorbente (con α= 1) se tiene T60 = 0 como sería de esperar. Cuando es necesario tener en cuenta la absorción del aire, la expresión (2–25) pasa a ser de la forma T60 = 0,162V 4aIV −Sln(1−α) (2–27) La fórmulade Eyringes preferible cuando los coeficientes de absorción de las superficies son relativamente uniformes y mayores de 0,20. La fórmula de Millington-Sette Millington observó que cuando se miden coeficientes de absorción de materiales muy absorbentes, la fórmula de Eyring llega a dar coeficientes de absorción mayores que la unidad. Millington (1934) desarrolló una variante del modelo anterior, donde se analizan por separado cada una de las superficies en vez de trabajar con el coeficiente de absorción promedio. Así, la probabilidadde que una reflexión se produzcaen una superficie será proporcionala la importanciarelativa de la misma, esto es, a Si/Stot. De este modo, de N reflexiones, NSi/Stot se producirán en la superficie i, disminuyendo la energía en un factor (1 − αi)NSi/Stot debido a las reflexiones contra la superficie i, de coeficiente de absorción αi y superficie Si. Considerando las reflexiones sobre todas las superficies no equivalentes, el factor de disminución de la energía será S1 (1 −α1) Stot N · (1 − α2) S2 Stot N ...(1 − αn) Sn Stot N. Comoel número N de reflexiones en un tiempo t viene, a partir de (2–21), dado por N = cS 4V t la disminución de energía con el tiempo tendría lugar en la forma S1c E(t) = E(0) (1−α1) 4V t(1 −α2)S2c Snc 4V ...(1 −αn) 4V . El tiempo de reverberación corresponderá entonces a una disminución de la energía en un 10−6, cT60 (1 −α1)S1(1 −α2)S2 ...(1 −αn)Sn 4V =10−6. Despejando el tiempo de reverberación se obtiene la fórmula de Millington-Sette 0,162V T60 = que tomando la absorción acústica como −Pn i=1Si ln(1 −αi) n X AMi =− i=1 Si ln(1 − αi) (2–28) (2–29) tiene una forma similar a la expresión de Sabine. Considerando la absorción del aire, la fórmula de Millington toma la forma T60 = 0,162V 4aIV −Pn i=1Siln(1−αi) . (2–30) Estas expresiones presentan un problema si alguno de los coeficientes de absorción de las superficies es igual a la unidad, como por ejemplo ocurre en una ventana abierta, con independencia del tamaño de la superficie Si. Esto es una consecuencia de que el modelo considera en cada instante el promedio en el tiempo de la contribución de todas las superficies, por pequeñas que éstas sean. Como todos los rayos pasarán por la superficie problemática en algún momento, harán cero el cálculo en cualquier momento. En cualquier caso, en el límite αi ≪ 1, las expresiones anteriores se reducen a las de Sabine. La fórmula de Millington es preferible cuando los coeficientes de absorción de las superficies no son uniformes y al menos uno de ellos es mayor de 0,20 (pero sin ser la unidad).Agustín Martín Domingo 2.3. El tiempo de reverberación. Las fórmulas de Fitzroy y Arau-Puchades 33 Fitzroy estudió experimentalmenteel tiempo dereverberaciónen recintosdondelaabsorciónes no uniforme,y observó que las fórmulas de Sabine y Eyring dan prediccionesdel tiempo de reverberaciónque a menudodiscrepan claramente de los resultados experimentales. En general, las fórmulas anteriores infravaloran el tiempo de reverberación,especialmente en recintos muy absorbentes acústicamente en la dirección vertical, como ocurre cuando hay un techo acústico, o en unauditorio con la absorción sonora de los asistentes. Fitzroy tiene en cuenta no sólo aspectos físicos, sino también geométricos, en el cálculo del tiempo de reverberación en un recinto prismático. Considerando que la energía tiende a fluir entre cada par de paredes opuestas y la absorción sonora promedio de cada una de estos pares de paredes, propuso una expresión empírica en la que se asume una distribución no uniforme de la absorción. Ésta es conocida como fórmula de Fitzroy para el tiempo de reverberación, T60 = 0,162V S o, para la absorción sonora AFitz = S Sx 4aIV −Sln(1− ¯ αx) + Sx 4aIV −Sln(1− ¯ αx) + Sy 4aIV −Sln(1− ¯ αy) + Sy 4aIV −Sln(1− ¯ αy) + Sz 4aIV −Sln(1− ¯ αz) Sz 4aIV −Sln(1− ¯ αz) (2–31) −1 donde cada una de las Sx,Sy,Sz representa la suma de las superficies (m2) de cada par de paredes paralelas opuestas, αx,αy,αz sus coeficientes de absorción, S la superficie total del recinto (m2) y V su volumen (m3). En realidad esta expresión surge de un promedio aritmético a los tres pares de superficies de los valores del coeficiente de absorción dados por la fórmula de Eyring, ponderados por el área relativa. Basándose en la idea de Fitzroy, Arau-Puchades[9] propuso una expresión en la que el tiempo de reverberación se obtiene como la media geométrica ponderada a las áreas de los tiempos de reverberación de Eyring en cada una de las direcciones rectangulares, Sx/S T60 = 0,162V 4aIV −Sln(1− ¯ αx) Sy/S · 0,162V 4aIV −Sln(1− ¯ αy) Sz/S · 0,162V 4aIV −Sln(1− ¯ αz) (2–32) donde ¯ αx, ¯ αy y ¯ αz son los coeficientes de absorción medios ponderados a las áreas en las superficies perpendiculares a las direcciones x, y y z y Sx, Sy y Sz las superficies totales de las mismas. 2.3.3. El tiempo de reverberación óptimo. Dependiendo del destino del local a acondicionar acústicamente y de su volumen, se elegirán unos valores u otros del tiempo de reverberación. Sin embargo, no existe una definición única de tiempo de reverberación óptimo y los resultados presentados por distintos autores presentan frecuentes diferencias cuantitativas, aunque cualitativamente sean más similares. En general, la palabra requiere unos tiempos de reverberación menores que la música, ya que las consonantes son más débiles y cortas que las vocales. Así, si el tiempo de reverberación es grande, las vocales se extienden demasiado en el tiempo, enmascarando a las consonantes y perjudicando la inteligibilidad. Sin embargo, un tiempo de reverberación más grande favorece a la música, ya que da mayor continuidad a los sonidos, contribuye a disimular pequeñas imperfecciones en la ejecución musical y da una sensación más envolvente. En la figura 2–5 se muestran unos rangos aproximados de valores del tiempo de reverberación óptimo, en función del volumen del local y de su uso previsto. Además de las sugerencias que pueda dar la figura anterior, a menudo se utilizan distintas expresiones empíricas para calcular el tiempo de reverberación con el que se espera obtener la mayor calidad del sonido en el recinto a acondicionar. Una de las expresiones empíricas que se utilizan es de la forma Topt 60 =Kfrec ·Kuso ·Kapoyo 3 √ V (2–33)Agustín Martín Domingo 34 Capítulo 2. Acústica de salas. 2,4 2.4 2,2 2.2 Tiempo de reverberación T60 (s) T60s 2 2 1,8 1.8 1,6 1.6 1,4 1.4 1,2 1.2 1 1 0,8 0.8 0,6 0.6 0,4 0.4 0,2 0.2 0 0 Iglesias Iglesias Salas de conciertos Salas de conciertos Salas de opera Salas de opera Cines Cines Teatros Teatros Salas de conferencias Salas de conferencias Estudios de grabación Estudios de grabacion 0 1 1 10 10 Vm3 Volumen (m3) 100 100 Figura 2–5: Valores habituales del tiempo de reverberación óptimo en función del volumen del local para distintos usos del mismo. donde Kfrec es un coeficiente que depende de la frecuencia (p.ej., es de 1,3 para 125Hz y de 0,9 para 4kHz), Kuso es un coeficiente que depende del uso del local (p.ej., es de 0,075 para palabra y de 0,10 para música), Kapoyo es un coeficiente que depende del apoyo electroacústico (p.ej., es de 1 sin apoyo y de 0,085 con apoyo, aunque depende de la intensidad del apoyo) y V es el volumen del recinto en m3. Esta expresión correspondería al local vacío y necesita un ajuste cuando se tiene en cuenta la absorción sonora de los ocupantes. Además de ésta hay toda una serie de expresiones empíricas, en algunos casos únicamente para un tipo de sala. 2.3.4. Otros parámetros de calidad acústica. Aunque muy importante, el tiempo de reverberación no es el único parámetro a tener en cuenta a la hora de analizar la calidad acústica de un recinto. Por ejemplo, especialmente en salas pequeñas, pueden aparecer resonancias o ondas estacionarias a ciertas frecuencias como consecuencia de reflexiones sucesivas en paredes opuestas. Así, si el sonido contiene la frecuencia de la onda estacionaria, ésta parecerá amplificada por la habitación y para ésta el tiempo de reverberación parecerá mayor, distorsionándose el sonido. La presencia de ondas estacionarias puede dar lugar a otro de los problemas que pueden aparecer, la no uniformidad del sonido en el recinto, es decir el nivel sonoro en unos puntos es distinto que en otros de una forma que no es atribuible únicamente al campo directo. También es conveniente evitar un exceso de direccionalidad derivado de las reflexiones especulares. 2.4. El campo acústico en un recinto Encuantoalcamporeflejado,laecuación(2–7)nosdasu valordeacuerdoconlaaproximacióndeSabine.Recordemos que en ese modelo la distribución de energía es isótropa, por lo que en la práctica no debe incluirse nada del campo directo. De hecho, el efecto del campo directo ya se incluirá directamente en la expresión que viene a continuación. Por este motivo, a la hora de evaluar el campo reflejado debemos descontar la energía que se absorbe en la primeraAgustín Martín Domingo 2.4. Elcampoacústicoenunrecinto 35 Tabla2–1:Característicasacústicasdealgunosauditoriosmusicales. Sala V (m3) St(m2) Tiemposdereverberación(s) Asientos 125 250 500 1000 2000 4000 CarnegieHall(N.York) 24300 2000 1,8 1,8 1,8 1,6 1,6 1,4 2800 PhilarmonicHall(N.York) 24400---1,90--SymphonyHall(Boston) 18700 1600 2,2 2,0 1,8 1,8 1,7 1,5 2600 AcademyofMusic(Filadelfia) 15700 1700 1,4 1,7 1,45 1,35 1,25 1,15 3000 StAndrew’sHall(Glasgow) 16100 1400 1,8 1,8 1,9 1,9 1,8 1,5 2800 UsherHall(Edimburgo) 16000---1,65--FreeTradeHall(Manchester) 15000---1,6--ColstonHall(Bristol) 13500 1300 1,85 1,7 1,7 1,7 1,6 1,35 2200 QueenElisabethHall(Londres) 10150---1,9--RoyalFestivalHall(Londres) 22000---1,47--NeuesGewandhaus(Leipzig) 10600 1000 1,5 1,6 1,55 1,55 1,35 1,2 1600 Beethovenhalle(Bonn) 15700---1,7--Philarmonie(Berlin) 26000---2,0--Musichochshule(Berlin) 9600---1,65--Concertgebouw(Amsterdam) 18700 1300 2,2 2,0 2,1 1,9 1,8 1,6 2600 BinyaneiHa’oomah(Jerusalén) 24700 2400 2,2 2,0 1,75 1,75 1,65 1,5 3100 GrosserMusicvereinsaal(Viena) 15000 1100 2,4 2,2 2,1 2,0 1,9 1,6 1700 PlaisdesBeuxArts(Bruselas) 12500 1500 1,9 1,75 1,5 1,35 1,25 1,1 2200 Konserthus(Gotemburgo) 11900 1000 1,9 1,7 1,7 1,7 1,55 1,45 1400 Kongressitalo(Helsinki) 18000---1,7--StadtCasino(Basilea) 10500 900 2,2 2,0 1,8 1,6 1,5 1,4 1400 KresgeAuditorium(Cambridge,Mass.) 10000 1000 1,65 1,55 1,5 1,45 1,35 1,25 1200 TeatroColón(BuenosAires) 20600 2100--1,7---2800 MetropolitanOpera(N.York) 19500 2600 1,8 1,5 1,3 1,1 1,0 0,9 2800 TeatroallaScala(Milán) 11200 1600 1,5 1,4 1,3 1,2 1,0 0,9 2500 RoyalOperaHouse(Londres) 12300---1,2--AuditorioNacional(Madrid) 22000---2,0--SaladeCámaraA.Nacional(Madrid) 4500---1,6--AuditorioManueldeFalla(Granada) 10100---1,8--reflexión,si ˙ Weslapotenciadelafuente, lapotenciaentrantequedaráelcamporeflejadoserá ˙ Win= ˙ W(1−¯ α) quedandoladensidaddeenergíacorrespondientealmismoenlaforma E(0)=4 ˙ W(1−¯ α) Ac =4 ˙ W Rc (2–34) dondeReslaconstantedelasaladadapor R= S¯ α 1−¯ α= A 1−¯ α . (2–35) EnfuncióndeR, laamplitudeficazdepresiónproducidaporel camporeflejadoenrégimenestacionariopuede escribirsecomo ℘2 ef=4 ˙ Wρ0c R (2–36) ylaintensidadequivalentecomo Ieq=4 ˙ W R (2–37) Parabajasabsorcionespuedeescribirse R≃S¯ α con ¯ α≃αsab (2–38) Laintensidaddebidaalcampodirectoenunpuntoaunadistanciardelafuenteserá,siéstaesomnidireccional,dela forma Idir= ˙ W 4πr2 . (2–39)Agustín Martín Domingo 36 quedando el cuadrado de la presión eficaz total ℘2 ef = ρcIdir + 4ρcIeq = ˙ Wρc 1 para una fuente omnidireccional. Para una fuente direccional el cuadrado de la presión eficaz total quedaría como ℘2 ef = ρcIdirθ + 4ρcIeq = ˙ Wρc Qθ Capítulo 2. Acústica de salas. ℘2 ef Campo directo Campo total Campo reverberante Radio de la sala x Figura 2–6: El radio de la sala es la distancia de la fuente a la que las contribuciones de campo directo y campo reverberante son iguales. 4πr2 + 4 R 4πr2 + 4 R (2–40) (2–41) Denominamos radio de la sala a la distancia de la fuente a la que las contribuciones de campo directo y campo reverberante son iguales. 2.5. Reducción del nivel sonoro Denominamos reducción del nivel sonoro a la disminución en dB del nivel sonoro como consecuencia de un cambio en las características acústicas del recinto o de la fuente, NR=10log Ii If (2–42) Si la fuente sigue emitiendo dentro del recinto con la misma potencia y hemos cambiado las características de las superficies, la reducción del nivel sonoro del campo reverberante será NR=10log Ii If = 10log Rf Ri . Si los coeficientes de absorción promedio no son grandes, la reducción del nivel sonoro será aproximadamente NR=10log Ii If ≃ 10log Af Ai . (2–43) (2–44)Agustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición 37 Si la fuente de sonido es externa y hemos cambiado las superficies del recinto sin apenas cambiar la transmisión del sonido desde el exterior al interior, la reducción del nivel sonoro del campo reverberante será también NR=10log Ii If = 10log Af Ai . (2–45) En el caso general, para calcular la reducción del nivel sonoro tendremos que tener en cuenta todas las contribuciones a dicha reducción: acondicionamiento de las superficies internas del recinto, aislamiento del exterior y distancia a la fuente. 2.6. Materiales acústicos y su disposición Para acondicionar acústicamente un recinto es necesario combinar adecuadamente una serie de elementos. Los más importantes son las superficies reflectantes, las superficies difusoras, y los materiales y sistemas absorbentes. Cuando la onda acústica incide sobre una superficie, puede producirse absorción (en el sentido de acondicionamiento acústico) o reflexión. La reflexión en la superficie externa es reflexión regular o especular cuando se cumple la ley de Snell, es decir, cuando el ángulo de la onda reflejada es el mismo que el ángulo de la onda incidente. Esto ocurrirá cuando las irregularidades y la textura de la superficie sean mucho menores que la longitud de onda del sonido incidente, es decir cuando la superficie sea relativamente lisa. La reflexión será reflexión difusa cuando no se cumple la ley de Snell y el sonido es reflejado más o menos aleatoriamente en todas las direcciones. Se producirá reflexión difusa cuando las irregularidades y la textura de la superficie sean del orden de la longitud de onda del sonido incidente, es decir, cuando la superficie sea rugosa en la escala del sonido incidente. Cuando la longitud de onda es mucho menor que las irregularidades, cada una de éstas se comportará en la práctica como una superficie lisa produciéndose reflexiones especulares en cada una de ellas, originándose una reflexión neta en distintas direcciones. P u λ/2 2λ/2 3λ/2 Figura 2–7: Amplitud de la onda de presión para algunas posibles ondas estacionarias entre dos paredes paralelas, cuando la longitud de onda es tal que la distancia entre las paredes es de 1, 2 y 3 semilongitudes de onda. En todos los casos, la distancia entre nodos es una semilongitud de onda. Para el caso del modo principal (con 1 semilongitud de onda entre las paredes) también se muestra la onda estacionaria de desplazamiento. Nótese que el desplazamiento es nulo en contacto con las paredes. La amplitud de la onda de presión (que es realmente lo que se detecta) es máxima en los puntos en los que la amplitud de la onda de desplazamiento es nula.Agustín Martín Domingo 38 Capítulo 2. Acústica de salas. La reflexión del sonido puede ser buena o mala. Por una parte puede hacer que el sonido resulte más agradable y que además refuerce zonas en las que el campo directo se hace pequeño. Sin embargo, también puede dar lugar a la formación de ondas estacionarias de forma que en algunas zonas ciertas frecuencias sufren un refuerzo mientras que otras se produce una atenuación. Estas ondas aparecen para frecuencias tales que la distancia entre dos superficies paralelas es un múltiplo entero de semilongitudes de onda. Además de estas ondas estacionarias pueden producirse otras más complejasqueimplicanunmayornúmerodereflexiones,peroqueafectanmuchomenosalsonidoresultante. 2.6.1. Reflectores acústicos Los reflectores acústicos se utilizan para conseguir que el sonido reflejado refuerce al directo. Están diseñados especialmente para producir reflexiones (en particular primeras reflexiones) dirigidas hacia las zonas que deben ser reforzadas, mejorándose de esta forma la eficiencia acústica del recinto. Así, es frecuente colocar reflectores acústicos (denominados también tornavoces) detrás del escenario para reforzar el sonido saliente hacia los espectadores. No todos los tipos de salas ni todos los tipos de usos se benefician de la presencia de reflectores acústicos. En particular, éstos son útiles y en ocasiones necesarios, en recintos dedicados a la palabra (sin megafonía) y a la música no amplificada. La geometría de los reflectores puede ser tanto plana como curva y se construyen con materiales lisos no porosos y rígidos, intentándose que sean capaces de reflejar la mayor parte de la energía acústica incidente. El uso de reflectores acústicos en los teatros es habitual ya desde la época de los teatros griegos abiertos al aire libre, en los que se utilizaba la parte posterior del escenario, la escena u orchestra (el círculo de arena donde estaban los actores), y las propias gradas como reflectores acústicos. Esto permitió unas propiedades acústicas excepcionales incluso en grandes teatros. Figura 2–8: Refuerzo del sonido directo mediante somido reflejado en la estructura típica de un teatro clásico y en la de un teatro moderno de interior. El mejor ejemplo de esto es el teatro griego de Epidauro, construido para 14,000 espectadores en un desnivel natural del terreno, con una orchestra circular de casi 20m de diámetro, en el que los espectadores de las filas superiores podían oír perfectamente a los actores en la escena. En realidad, la acústica del teatro de Epidauro tiene, junto con la reflexión, una contribuciónmuy importantede la difusión.Las gradas actúan (debidoa su periodicidad)como una gran red de difracción para las bajas frecuencias, que se difunden, mientras que apenas afectan a las altas frecuencias. Así, se tiene un filtro acústico que debilita las bajas frecuencias, componente principal del ruido de fondo, y se refuerza la audibilidad de las voces de los actores. 2.6.2. Difusores acústicos Un problema importante a resolver a la hora de acondicionar acústicamente un local, especialmente con salas de música, consiste en la creación de un campo sonoro muy difuso, de forma que el sonido sea envolvente. Para ello se requiere evitar en lo posible las ondas estacionarias y las reflexiones especulares en algunas superficies, evitándose los ecos intensos, y distribuir el sonido en la sala de una forma lo más uniforme posible. Ésta es la misión de los difusores acústicos.Agustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición 39 Los difusores son un excelente complemento a los sistemas absorbentes, ya que disipan mucha menos energía y por tanto permiten atenuar ecos y ondas estacionarias manteniendo al mismo tiempo un recinto vivo. Frente a los reflectores tienen la ventaja de un reparto más uniforme del sonido, aunque cada uno tiene su uso. En los teatros antiguos la difusión se lograba mediante balcones, estatuas, adornos, etc. Esto, sin embargo, resultaría muy costoso y poco estético para los gustos actuales. En su lugar se han diseñado distintos dispositivos de dispersión controlada del sonido basados en paneles de ciertas geometrías o con distintos acabados de las superficies, que además ayudan a prevenir la aparición de ondas estacionarias. El difusor más sencillo y fácil de realizar es el hecho con los famosos cartones de huevo. Éstos se comportan como difusores por su geometría y como absorbentes por su material (si son los de cartón, no los de plástico). Asimismo, una librería con libros de tamaños variados actúa como un difusor del sonido. Las paredes con superficies irregulares como picado, gotelé, etc también actúan como difusor y ayudan a prevenir la aparición de ondas estacionarias, sobre todo de altas frecuencias, al ser menores sus longitudes de onda. Sin embargo, para que un difusor alcance su máxima eficiencia se requieren diseños específicos en función de las frecuencias y de las salas para las que están proyectados. Existen sofisticados diseños de difusores acústicos optimizados para obtener un alto rendimiento. Quizás los más conocidos son los difusores de residuos cuadráticos de Schroeder[10, 11]. Estos difusores consisten en reflectores colocados en el fondo de acanaladuras a distintas profundidades. Los distintos valores de éstas hacen que la reflexión del sonido total se produzca con una serie de diferencias de fase (para cada rendija es el doble de la profundidad respecto de la onda entrante) que pueden intentar ajustarse de acuerdo con la denominada secuencia de residuos cuadráticos de un número primo para que el resultado tenga las propiedades direccionales deseadas. De esta forma, una superficie compuesta de elementos reflectantes se comporta como una superficie difusora. Figura 2–9: Esquema de un difusor de residuos cuadráticos. Alolargodel tiempo se ha realizado una intensa investigación en este terreno y se han propuestouna serie de variantes en la secuencia a utilizar. Asimismo, además del difusor unidimensional que se ha descrito, se han realizado difusores bidimensionales. Otros diseños incluyen una distribución semi-aleatoria de superficies absorbentes y reflectantes o de acanaladuras dentro de acanaladuras (de una forma inspirada en las estructuras fractales) para ser eficiente en un mayor rango de frecuencias. 2.6.3. Materiales y sistemas absorbentes La absorción acústica tiene lugar en último término mediante disipación de energía en forma de calor, asociada a procesos de fricción, que pueden estar o no asociados a una resonancia.Agustín Martín Domingo 40 Capítulo 2. Acústica de salas. Los sistemas absorbentes son esencialmente de dos tipos, absorbentes disipativos o porosos y resonadores. En los absorbentes porosos, cuando la onda acústica pasa por un medio poroso abierto, produce movimiento de las partículas de aire en el mismo, que fluyen a través de los microcanales del medio con un rozamiento similar al del movimiento de un fluido en una tubería, produciéndose disipación de energía. En el caso de resonadores habituales, se tiene un sistema del tipo masa-muelle formado por una cavidad que contiene aire y una masa que puede ser bien aire o un panel, disipándose energía en el movimiento. Existen dos tipos básicos de resonadores, los resonadores de Helmholtz y los resonadores de membrana. Absorbentes disipativos En los materiales porosos o fibrosos la disipación de energía tiene lugar como consecuencia de las fluctuaciones de presión en la superficie del material que bombean aire hacia dentro y hacia fuera del mismo. El sonido se propaga a través de la red de poros interconectados de forma que por una parte la fricción viscosa del aire al moverse por los microcanales del material y el rozamiento entre las fibras del material que se muevan bajo la acción de la onda acústica producen disipación de energía de la misma en forma de calor. Por otra parte, las cavidades interiores que tengan una única boca actuarán como cavidades resonantes de forma similar al resonador de Helmholtz que veremos a continuación. Materiales porosos típicos son alfombras, cortinas y tejidos gruesos, lana mineral y fibra de vidrio y algunas espumas acústicas como las de poliuretano (las de estructura abierta de poros). Nótese que para que un material poroso sea eficaz es necesario que los microcanales estén interconectados y, por tanto, es necesaria una estructura abierta de poros. Para el caso de las cavidades internas, los materiales porosos serán más efectivos en la absorción de las altas frecuencias, en especial para longitudes de onda comparables al tamaño de los poros y menores. Sin embargo se produce también buena absorción para longitudes de onda mayores, ya que se tiene además el proceso de disipación de energía por flujo viscoso del aire a través de los microcanales, que es importante para materiales suficientemente gruesos. La efectividad global dependerá no sólo del material, sino además de la relación entre el espesor del mismo y la longitud de onda del sonido. En efecto, para que el absorbente poroso sea efectivo necesita estar en donde la velocidad de las partículas sea alta. Como la velocidad de las partículas en los límites rígidos del recinto es normalmente nula (aunquela presión sea máxima),se producirápoca absorciónjunto a esta superficie. Zonas del absorbentemás alejadas de la superficie rígida darán lugar a mejores absorciones si están en una zona de elevado movimiento de las partículas, y por esto, será necesario tener un cierto espesor de absorbente. Para bajas frecuencias, de longitud de onda grande, puede ser necesario alejarse mucho de la pared rígida para encontrar el máximo de movimiento de las partículas. Por este motivo es difícil obtener buena absorción a bajas frecuencias con materiales porosos, ya que para ello debieran ser gruesos, además de buenos absorbentes. λ/4 l4 λ l Figura 2–10: Dependencia de la absorción de un material poroso con el espesor del mismo. La máxima velocidad de las partículas del aire se producirá a un cuarto de longitud de onda de la pared. Para queaunafrecuenciala absorciónsea mínimamenteeficazdebecumplirsequeel espesor delmaterialsea al menos de una décima parte de la longitud de onda, mientras que para que sea muy eficaz debe ser de al menos un cuarto de longitud de onda. Dicho de otra forma, la menor frecuencia que puede absorberse eficazmente en un material poroso debe tener una longitud de onda de como mucho 4 veces el espesor del absorbente, aunque si no pasa de 10 vecesAgustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición S l V Figura 2–11: Esquema del resonador de Helmholtz y algunos instrumentos musicales (ocarinas) que funcionan como un resonador de Helmholtz. Fotografía de las ocarinas por Asahiko cedida al dominio público. 41 el espesor aún habrá una cierta absorción. Una fina capa de pintura absorbente no producirá apenas absorción. Por el contrario es posible obtener una mayor absorción simplemente colocando absorbentes porosos de forma adecuada fuera de las paredes. También hay que tener en cuenta el acabado de la superficie. De nada sirve tener un material grueso muy absorbente si la superficie se va a tratar con un acabado reflectante. En general el acabadoha de ser una película muy tenue esparcida mediante pulverización. Otro factor que hay quetener en cuentaes la reflexiónquepuedeproducirseen la superficie porosaexternadel material absorbente. Si ésta es rugosa, se favorece la absorción de altas frecuencias, que son más propensas a tener reflexiones especulares múltiples con sus correspondientes absorciones en las propias irregularidades de la superficie. Cuando se quiere tener un recinto con un coeficiente de absorción próximo a la unidad para todas las bandas de frecuencia hay que cuidar además la forma de la superficie. Esto es lo que se hace en las cámaras anecoicas, donde la superficie se hace en forma de cuñas anecoicas, actuando como una trampa acústica, ya que el sonido que incide sobre la superficie de una cuña pasa por una serie de reflexiones sucesivas entre ésa y las contiguas, con un gran aumento de la superficie efectiva y por tanto de la absorción. Resonadores de cavidad Un resonador de Helmholtz está formado por una cavidad con una entrada en forma de cuello (Fig.2–11). Una botella de cristal vacía o semivacía es un ejemplo de resonador de Helmholtz. Cuando se sopla adecuadamente en su borde, el aire resuena a una frecuencia característica, dada por las dimensiones de la parte vacía de la botella y del cuello. Esta frecuencia es tanto mayor cuanto más llena se encuentre la botella, porque el volumen de aire en su interior es en este caso menor. El mismo fenómeno se observa silbando o en varios instrumentos musicales como la ocarina. Para que funcione bien las paredes de la cavidad deben ser razonablemente rígidas (al silbar tensamos la boca) y las dimensiones del resonador deben ser pequeñas comparadas con la longitud de onda del modo propio. Estos resonadores pueden modelizarse como un sistema masa-muelle con una fuerza recuperadora. El aire dentro de la cavidad intenta expandirse al ser comprimido, por lo que se modeliza como un muelle, que hace oscilar a la masa de aire en el cuello del resonador. Si suponemos que el aire de la cavidad se comporta como un gas ideal y que la compresión/expansión es rápida, el proceso será aproximadamente adiabático, con una ecuación pV γ =p0Vγ 0 = cte dondep es la presión absoluta del gas, V su volumen,γ el índice adiabático y p0 y V0 los valores de presión y volumenAgustín Martín Domingo 42 Capítulo 2. Acústica de salas. Estructura rígida d ρs d V x S Figura 2–12: Un absorbente elástico o de membrana está compuesto por un panel oscilante de densidad superficial de masa ρs montado a una cierta distancia d de la pared rígida entre dos soportes separados por una distancia l entre sí. en el equilibrio. Si diferenciamos la ecuación anterior, se tiene Vγdp+pγV(γ−1)dV = 0 que puede escribirse como dp = −pγ V dV. Si multiplicamos por la superficie interna del cuello S y escribimos dV como Sdx, ésta ecuación queda en la forma Sdp = −pγS2 V dx≃−p0γS2 V0 dx que, al ser Sdp la fuerza recuperadoray dx el desplazamientoante el que reacciona, nos da una constante recuperadora kres = p0γS2 V0 y, por tanto, el cuadrado de la frecuencia angular natural de oscilación es ω2 0 = kres m =p0γS2/V0 ρ0Sl = c2S V0l donde se ha tenido en cuenta que la velocidad del sonido en el aire es, para un proceso adiabático, de la forma r c = γp0 ρ0 . Finalmente obtenemos el valor de la frecuencia natural de oscilación del resonador de Helmholtz.† ν0 = c 2π r S lV0 . (2–46) (2–47) (2–48) En realidad no se utiliza la longitud l del cuello, sino una longitud efectiva le mayor que l que depende de la forma en que el cuello está terminado. Esta es típicamente de la forma l+K ·r donde r es el radio del cuello y K un parámetro que varía entre 1,3 y 1,7. Absorbentes elásticos o de membrana Cualquier panel flexible que oscila en respuesta al sonido incidente transmitirá parte de la energía sonora a la otra parte y por tanto el sonido reflejado disminuirá. Parte de la energía sonora se transforma en mecánica y térmica y otra se absorbe en el rozamiento de las partículas de aire en la cámara, entre el panel y la pared. Un modelo muy simplificado del problema consistiría en considerar el sistema como un panel rígido que se puede desplazar como un émbolo que oscila acercándose y alejándose de la pared. Así, se tendría un sistema resonante de masa ρsS que se mueve bajo la acción del cambio de presión del aire contenido detrás del panel. El tratamiento de †Aunque hemos hecho el análisis para un proceso adiabático, se habría obtenido el mismo resultado para un proceso isotermo.Agustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición 1,0 0,9 Resonador de Helmholtz 0,8 Coeficiente de absorción 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 62,5 125 250 500 Frecuencias (Hz) Figura 2–13: Los distintos tipos de absorbentes acústicos tienen su mayor absorción en distintas regiones del espectro acústico. 43 Absorbente disipativo Panel resonante 1000 2000 4000 8000 este problema es similar al que se ha utilizado para el resonador de Helmholtz, con una masa m = ρsS y un volumen de aire V0 = Sd, por lo que la ecuación (2–46) queda ω2 0 = kres m =p0γS2/V0 ρsS = c2ρ0 ρsd (2–49) teniendo en cuenta la forma (2–47) de la velocidad del sonido en el aire considerando que el proceso es adiabático. Así, la frecuencia de resonancia queda νres = c 2π r ρ0 ρsd ≃ 60 √ ρsd (2–50) cuando se tienen en cuenta los valores (en el sistema internacional) de la densidad del aire y de la velocidad del sonido en el mismo a temperatura ambiente. El hecho de que hayamos introducido esos valores en el sistema internacional implica que también deben darse en el sistema internacional los valores de la densidad superficial de masa del panel ρs (kg/m2) y de la distancia del mismo a la pared d (m), obteniéndose ν en Hz. Nótese que en esta aproximación se han despreciado las fuerzas de recuperación elástica (de flexión) a que está sometido el panel como consecuencia de su deformación y se ha considerado que el cambio de volumen tiene lugar con el panel manteniéndose plano. En realidad el panel oscilará en su modo fundamental, de forma parecida a como se muestra en la figura 2–12 y, para que la aproximación no sea mala, será necesario que la densidad superficial del panel sea pequeña, que la distancia entre listones sea grande y/o que el módulo de Young del panel sea pequeño. Estos absorbentes son más eficaces a bajas frecuencias, y es precisamente ahí donde la absorción es normalmente deseable y donde a menudo, ésta es la única forma de conseguirlo. En las frecuencias donde la absorción es baja, este tipo de paneles actúan como difusores. Nótese que existen distintas combinaciones de densidad superficial del panel y distancia a la pared que darán la misma frecuencia de resonancia. Sin embargo los sistemas no serán completamente equivalentes ya que cambiarán la intensidad y anchura de la resonancia. Por ejemplo, un panel ligero a una distancia más grande de la pared dará una resonancia más intensa y más estrecha que un panel más pesado y más próximo a la pared, aunque ambos tengan la misma frecuencia de resonancia.Agustín Martín Domingo 44 Sistemas mixtos Capítulo 2. Acústica de salas. Estructura rígida V V V V V V V V V V V V V V V V V V Volumen V Cuellos en el panel perforado Figura 2–14: Un panel perforado se comporta como una serie de resonadores de Helmholtz, cada uno de volumen V y longitud de cuello el espesor del panel. Material poroso Estructura rígida Panel perforado Figura 2–15: Para mejorar la respuesta en frecuencias de un panel perforado puede incluirse en su interior un absorbente poroso. Otros sistemas combinan distintos tipos de absorbentes o con pequeñas modificaciones pasan a funcionar como otro tipo de absorbente. Éste es el caso de los paneles perforados como el que se muestra en la figura 2–14, que en vez de oscilar como un panel se comporta como una serie de resonadores de Helmholtz con el orificio de cuello, cada uno de ellos de volumen V y longitud de cuello el espesor del panel. Tanto los resonadores de membrana como los resonadores de Helmholtz son muy eficaces, pero en un rango de frecuencias estrecho. Para aumentar el rango de frecuencias en el que el resonador es eficaz de puede combinar el resonador con un absorbente disipativo, como se muestra en la figura 2–15 para el caso de un panel perforado. La contrapartida es que la eficacia a la frecuencia de resonancia disminuye. Obsérvese en la figura que el material absorbente se coloca desde la boca del resonador hacia el interior para cubrir la zona en la que la velocidad de las partículas es máxima. A la hora de estimar la eficiencia de un panel perforado combinado con un absorbente poroso es necesario tener en cuenta nosólo el tamañodelas perforaciones,el volumenequivalentede cadaresonadory el tipo de absorbenteporoso, sino que también es necesario tener en cuenta la densidad de perforaciones. En un panel con pocas perforaciones, el comportamiento será próximo al de una membrana resonante sin perforar, mientras que en un panel con muchas perforaciones el comportamiento será próximo al del absorbente poroso. Trampas de graves Veamos ahora un caso particular de sistemas en general mixtos, las denominadas trampas de graves. En realidad las trampasde gravesnoañadengrancosa alos sistemas absorbentesque ya hemosvisto,salvo queestán optimizadaspara tener especial absorción en las frecuencias bajas (graves) habitualmente asociadas a ondas estacionarias. Normalmente se colocan estas trampas en las esquinas del recinto, donde la presión de las ondas estacionarias es máxima, y tras los altavoces. Las trampas de graves son uno de estos sistemas absorbentes que actúan como resonadores, pero en un rango de frecuencias más amplio (a costa de una menor atenuación). Para ello rellenan parcialmente su cavidad hueca con materiales absorbentes. Estas trampas se colocan normalmente en las esquinas del recinto, donde la presión de las ondas estacionarias es máxima, y tras los altavoces.Agustín Martín Domingo 2.6.Materialesacústicosysudisposición 45 Tabla2–2:Coeficientesdeabsorcióndedistintosmaterialesyelementosabsorbentesenfuncióndelafrecuencia. Material αadistintasfrecuencias 125 250 500 1000 2000 4000 Hormigónlisosinpintar 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,04 Hormigónlisopintado 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 Hormigónbasto 0,36 0,44 0,31 0,29 0,39 0,25 Ladrillonoesmaltadosinpintar 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,07 Ladrillonoesmaltadopintado 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 Vidrioordinario(4mm) 0,35 0,25 0,18 0,12 0,07 0,04 Vidriopesado 0,18 0,06 0,04 0,03 0,02 0,02 Ventanaabierta 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Cortina338g/m2 0,03 0,04 0,11 0,17 0,24 0,35 Cortina475g/m2fruncidaal50% 0,07 0,31 0,49 0,75 0,70 0,60 Cortina475g/m2fruncidaal50% 0,14 0,35 0,55 0,72 0,70 0,65 Terrazo 0,01 0,01 0,015 0,02 0,02 0,02 Linóleo,asfalto,cauchoocorcholisosobrehormigón. 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 Parquetsobrehormigón 0,04 0,04 0,07 0,06 0,06 0,07 Maderasobrelistones 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07 Alfombrapesadasobrehormigón 0,02 0,06 0,14 0,37 0,60 0,65 Alfombrapesadasobreespumadecaucho 0,08 0,24 0,57 0,69 0,71 0,73 Alfombrapesadasobreespumadecauchoconbasedelatex 0,08 0,27 0,39 0,34 0,48 0,63 Placadeyeso/escayolade12mma10cm 0,29 0,10 0,05 0,04 0,07 0,09 Contrachapadode1cm 0,28 0,22 0,17 0,09 0,10 0,11 Maderaenpaneles(a5cmdelapared) 0,30 0,25 0,20 0,17 0,15 0,10 Mármoloazulejo 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 Mortero,yesoocalconacabadolisosobrebaldosaoladrillo 0,013 0,015 0,02 0,03 0,04 0,05 Mortero,yesoocalconacabadorugososobremalla 0,02 0,03 0,04 0,05 0,04 0,03 Mortero,yesoocalconacabadolisosobremalla 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 0,05 Superficiedelagua(piscina) 0,008 0,008 0,013 0,015 0,02 0,025 Elemento A(sab)adistintasfrecuencias Asientotapizadoocupado 0,60 0,74 0,88 0,96 0,93 0.85 Bancodemaderaocupado 0,57 0,61 0,75 0,86 0,91 0,86 Asientotapizadovacío 0,49 0,66 0,80 0,88 0,82 0,70 Sillademaderaometalvacía 0,15 0,19 0,22 0,39 0,38 0,30 Adultodepie 0,25 0,35 0,42 0,46 0,50 0,50 Latrampasdegravescomercialestienendistintosdiseños,desderesonadoresmixtosdeformacilíndrica,aabsorbentes disipativosdedistintasgeometrías. 2.6.4. Algunasnormasgenéricasdediseño. 1. Paratenerelmáximoefectoenlaabsorcióndelrecinto(yportantoeneltiempodereverberación)esconveniente empezaraañadirmaterialesabsorbentesenprimerlugaralassuperficiesquesonmenosabsorbentes. 2. Esconvenientedistribuirlosabsorbentesporelrecintoparaminimizarefectoslocales. 3. Evitarlasimetría.Sielrecintoesdebaserectangular,quealmenoslosladosseandedistintalongitud,aunque engeneralesmejorevitarparedescompletamenteparalelasparadificultarlaformacióndeondasestacionarias yacoplamientos, especialmentesi ambasparedessonmuyreflectantes.Enparticular, unaformacúbicaes especialmenteproblemática.Sinosepuedeevitar,cubrirconmaterialabsorbentealmenosunadecadados paredesparalelasocolocarunrecubrimientodifusor. 4. Esdifícilconseguirabsorciónabajas frecuenciasconmaterialesporososdeespesornormal.Paraquesean efectivosabajasfrecuencias,losmaterialesporososdebensergruesos. 5. SepuedeaumentarlaabsorciónabajasfrecuenciasdelosmaterialesporososmontándolosconunapequeñaAgustín Martín Domingo 46 Capítulo 2. Acústica de salas. cámara de aire detrás. Así tienen un pequeño comportamiento como resonadores de panel y están en la zona en la que la velocidad de las partículas es máxima. 6. Normalmente es deseable poner materiales absorbentes o difusores en la pared opuesta a la fuente de sonido.Agustín Martín Domingo Referencias [1] Kinsler, L. E., A. R. Frey, A. B. Coppens y J. V. Sanders, Fundamentos de acústica. Limusa, México, 1995. [2] Díaz Sanchidrián, C., Apuntes de Acústica en la Edificación y el Urbanismo. Cuadernos de apoyo a la docencia, Instituto Juan de Herrera, ETSAM, Madrid, 2002, 6 Vols. [3] Llinares, J., A. Llopis y J. Sancho, Acústica arquitectónica y urbanística. Servicio de Publicaciones. Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, 1991. [4] Miyara, F., Acústica y Sistemas de Sonido. UNR Editora, Rosario, Argentina, 1999. [5] Martín Domingo, A., Vibraciones y Ondas II: Movimiento ondulatorio, vol. 249 de Cuadernos de apoyo a la docencia. Instituto Juan de Herrera, ETSAM, Madrid, 2008. [6] Josse, R., La Acústica en la construcción. Gustavo Gili, Barcelona, 1975. [7] Meisser, M., Acústica de los edificios. Colección "La construcción de Europa", Editores Técnicos Asociados, 1973. [8] Stephens, R. W. B. y A. E. Bate, Acoustics and Vibrational Physics. Edward Arnold Ltd, Londres, 2a edición, 1966, pag. 360. [9] Arau-Puchades, H., Acustica 65, 163–180, 1988. [10] Schroeder, M. R., J. Acoust. Soc. Am. 57, 149–150, 1975. [11] Schroeder, M. R., J. Acoust. Soc. Am. 65, 958–963, 1979. 47Agustín Martín Domingo 48 ReferenciasAgustín Martín Domingo Indice alfabético A absorbente disipativo, 40 elástico, 42 poroso, 40 absorción coeficiente de, 22 sonora de Millington-Sette, 32 de Norris-Eyring, 31 de Sabine, 25, 31 acústica, 1 ancho de banda, 4 Arau-Puchades fórmula de, 33 tiempo de reverberación de, 33 B banda C de doceavo de octava, 4 de octava, 3 de tercios de octava, 4 cámara anecoica, 41 campo difuso, 23 directo, 22, 23 perfectamente difuso, 23 reflejado, 23 reverberante, 23 coeficiente de absorción, 22 del medio, 28 promedio, 22 de directividad, 12 de transmisión, 22 constante de la sala, 35 de tiempo, 26 criterio acústico, 4 f isiológico, 4 matemático, 4 musical, 5 D difusores acústicos, 38 E eco, 23 múltiple, 23 enmascaramiento, 20 F Fitzroy fórmula de, 33 tiempo de reverberación de, 33 fonio, 14 fórmula de Arau-Puchades, 33 de Fitzroy, 33 de Millington-Sette, 32 de Norris y Eyring, 31 de Sabine, 31 frecuencia central, 4 inferior, 4 superior, 4 fuente direccional, 12 omnidireccional, 12 G ganancia acústica, 7 H Helmholtz, resonador de, 41 I impedancia acústica específica, 12 índice de directividad, 13 infrasonidos, 2 L ley de Snell, 37 líneas isofónicas, 15 isosónicas, 16 M Millington-Sette absorción sonora, 32 fórmula de, 32 tiempo de reverberación de, 32 N nivel continuo equivalente, 10 de exposición sonora, 11 de intensidad, 6 de potencia acústica, 6 de presión, 6 de sonoridad, 14 percentil, 11 sonoro A, 19 B, 19 C, 19 Norris y Eyring absorción sonora de, 31 fórmula de, 31 tiempo de reverberación de, 31 O ondas coherentes, 7 correlacionadas, 7 estacionarias, 38 incoherentes, 7 no correlacionadas, 7 sonoras, 1 49Agustín Martín Domingo 50 P periodo de establecimiento, 23, 26 de extinción, 23, 25 psicoacústica, 13 R radio de la sala, 36 recorrido libre medio, 29 reflectores acústicos, 38 reflexión difusa, 37 regular, 37 reflexiones tempranas, 23 régimen estacionario, 23, 25 resonador de Helmholtz, 41 de membrana, 42 elástico, 42 reverberación, 23, 30 tiempo de, 30 Arau-Puchades, 33 Fitzroy, 33 Millington-Sette, 32 Norris-Eyring, 31 Sabine, 31 ruido, 3 blanco, 9 constante, 9 continuo, 9 de fondo, 8 de impacto, 9 f luctuante, 9 Indice alfabético marrón, 10 rosa, 10 transitorio, 9 S Sabine absorción sonora de, 31 fórmula de, 31 tiempo de reverberación de, 31 semitono, 5 son, 16 sonido aéreo, 2 estructural, 2 sonio, 16 sonoridad, 14 T tiempo constante de, 26 de reverberación, 30 fórmula de Arau-Puchades, 33 fórmula de Fitzroy, 33 fórmula de Millington-Sette, 32 fórmula de Norris-Eyring, 31 fórmula de Sabine, 31 óptimo, 33 tono puro, 2 tornavoces, 38 trampas de graves, 44 U ultrasonidos, 2A |
o Apuntes de Acústica Agustín Martín Domingo agustin6martin@gmail.comAgustín Martín Domingo Copyright Esta obra “Apuntes de Acústica” (texto y figuras) es: Copyright (C) 2005-2014 Agustín Martín Domingo <agustin6martin@gmail.com> con las siguientes excepciones: • Lafigura2–9esCopyright (C) 2007 J.J. Harrison. Su autor la ha cedido al dominio público y se ha extraído de la Wikipedia. (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Quadratic_diffusor.gif) • Laimagen de la figura 2–11 es Copyright (C) 2005 Asahiko. Su autor la ha cedido al dominio público y se ha extraído de la Wikipedia. (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ocarina_SopranoF_AltoC.jpg) Algunos derechos reservados. Versión 2.1, marzo de 2014. Licencia de distribución Esta obrase distribuyebajo unalicencia Creative CommonsReconocimiento-NoComercial-CompartirIgual3.0España (CC-BY-SA-NC). 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Nivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.1. Nivelesygananciasacústicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.2. Composicióndenivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.3. Elefectodelruidodefondo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4. Tiposderuidoynivelesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.1. Tiposderuidossegúnintensidadyevolucióntemporal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.2. Tiposderuidossegúncomposiciónenfrecuencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.3. Índicesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5. Fuentessonoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.1. Fuenteomnidireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.2. Fuentedireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.6. Psicoacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.6.1. Sonoridad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.2. Niveldesonoridad:Escaladefoniosylíneasisofónicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.3. Sonoridad:Escaladesonios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.4. Redesdeponderación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.7. Enmascaramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2. Acústicadesalas. 21 2.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.1. Elcoeficientedeabsorciónenacondicionamientoacústico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.2. Distintascontribucionesalcampoacústicoenunrecinto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2. Energíadelcamporeverberante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.1. ElmodelodeSabineparaladensidaddeenergía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.2. Elrecorridolibremedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3. Eltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1. LafórmuladeSabineparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3.2. Otrasexpresionesparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.3. Eltiempodereverberaciónóptimo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.3.4. Otrosparámetrosdecalidadacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.4. Elcampoacústicoenunrecinto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.5. Reduccióndelnivelsonoro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.6. Materialesacústicosysudisposición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.6.1. Reflectoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.2. Difusoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.3. Materialesysistemasabsorbentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.6.4. Algunasnormasgenéricasdediseño. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Referencias 47 Indicealfabético 49 Glosariodetérminos 51 IAgustín Martín Domingo II IndiceAgustín Martín Domingo Capítulo1 Acústicafísicaypsicoacústica Índicedelcapítulo 1.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Análisisespectraldelsonido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2.1. Bandasdeoctavaydeterciodeoctava. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3. Nivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.1. Nivelesygananciasacústicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.2. Composicióndenivelesacústicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.3. Elefectodelruidodefondo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4. Tiposderuidoynivelesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.1. Tiposderuidossegúnintensidadyevolucióntemporal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.2. Tiposderuidossegúncomposiciónenfrecuencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4.3. Índicesderuido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5. Fuentessonoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.1. Fuenteomnidireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.2. Fuentedireccional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.6. Psicoacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.6.1. Sonoridad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.2. Niveldesonoridad:Escaladefoniosylíneasisofónicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6.3. Sonoridad:Escaladesonios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.4. Redesdeponderación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.7. Enmascaramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.1. Introducción. DenominamosAcústicaalaramadelaFísicaqueestudialaproducción, transmisión,almacenamiento,percepción yreproduccióndelsonido.Elsonidoconsisteenunavariaciónenlapresióndeunmedioelástico,comoelaireoel agua,quesepropagaatravésdelamateria,bienseaenestadogaseoso, líquidoosólido,enpequeñasfluctuaciones rápidasllamadasondassonoras.Elsonidonosepropagaenelvacío. Lavelocidaddepropagacióndelsonidodependedelascaracterísticasdelmedioenelqueserealizadichapropagación ynodelascaracterísticasdelaondaodelafuerzaquelagenera. El sonidoenelairesegeneraalcrearseunavariaciónoperturbaciónqueestableceunaseriedeondasdepresión (ondassonoras)quefluctúanporencimaypordebajodelapresióndelaireenelequilibrio(laatmosférica)yque,en general,sepropaganentodaslasdireccionesdesdelafuentesonora.Nuestrooídoessensibleaestasfluctuacionesde presiónylasconvierteenimpulsoseléctricosquesetransmitenalcerebroparasuinterpretación. Al analizar el sonidoexisten treselementosaconsiderar: la fuenteemisora, quepuedeserbiendeseableobien indeseable;elmedioatravésdelqueseproducelatransmisióndelsonidoyfinalmenteelreceptor. Cuandosedeseaescucharelsonido(p.ej.palabraomúsica)esnecesariooptimizarlascondicionesdeproducción, transmisiónyrecepción,mientrasquesiloquesedeseaesnorecibirelsonidohabráquehacerjustolocontrario. 1Agustín Martín Domingo 2 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica ω ω (a) t (b) t Figura 1–1: Ejemplos de distintos tipos de sonido dependiendo de su composición espectral, representados en función de la frecuencia (arriba) y del tiempo a una posición fija (abajo). (a) corresponde a un tono puro compuesto de una única frecuencia, (b) a un sonido compuesto de varias frecuencias discretas (en este caso tres) y (c) a un sonido aleatorio. ω (c) t Las fuentes sonoras que afectan a los edificios y a las personas son muchas y muy variadas, yendo desde la voz humana, las actividades humanas, sonidos exteriores como los debidos al tráfico o a aviones, etc...hasta los debidos a maquinaria e instalaciones dentro de los mismos edificios. Al igual que en el aire, el sonido puede viajar por materiales sólidos y líquidos. Dependiendo del medio por el cual el sonido viaja en un momento dado hablamos de sonido aéreo y sonido estructural. El sonido puede originarse en el aire, viajar por el aire, ser captado por una estructura, propagarse por la misma y ser finalmente reemitido de nuevo al aire. 1.2. Análisis espectral del sonido. El sonido que nos llega es, en general, superposición de ondas sonoras de distintas frecuencias. Denominamos banda de audiofrecuencias a la gama de frecuencias audibles. El oído humano puede escuchar† frecuencias entre 20Hz y 20kHz, aunque es más sensible en el intervalo entre 1 y 5kHz. Por otra parte en música sólo se emplean sonidos en el rango entre 30Hz y 12kHz. El caso más sencillo de sonido corresponde a un tono puro, en el que la onda de sonido que se propaga puede representarse por una función armónica,que contiene una única frecuencia.Cualquier sonido periódico puede representarse por una superposición discreta de tonos puros, de acuerdo con el teorema de Fourier, cada uno de ellos con su correspondiente intensidad. Asimismo, cualquier función describiendo un sonido complejo puede representarse mediante una integral de Fourier en la que puede aparecer un continuo de frecuencias en vez de la serie de frecuencias discretas que teníamos para una función periódica. Denominamos ultrasonidos a los sonidos cuya frecuencia es mayor que el limite superior de audición (20kHz) e infrasonidos a aquéllos de frecuencia menor que el límite inferior de audición (20Hz). El estudio de los ultrasonidos constituye una rama especial de la Acústica. Éstos tienen aplicaciones en campos muy distintos, que van desde la metalurgia (para el ensayo no destructivo de materiales) hasta la Medicina (en diagnósticos y en tratamientos), pasando por sistemas de limpieza, alarmas, etc...Por otra parte, los infrasonidos, aunque tienen algunas aplicaciones industriales (sismología, ensayo del comportamiento de estructuras), son especialmente importantes por sus efectos biológicos perniciosos. En pequeñas intensidades actúan, a través de los conductos acústicos, †Éstos límites dependen de las personas, sobre todo el límite superior.Agustín Martín Domingo 1.2. Análisis espectral del sonido. 15,625 31,250 62,5 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 Frecuencia (Hz) Figura 1–2: Bandas de octava en la banda de audiofrecuencias. 3 sobre los órganos de equilibrio del cerebro, pudiendo producir vértigos, mareos y náuseas. En grandes intensidades pueden producir hemorragias internas como consecuencia de fricciones entre órganos del oído. En general pueden producir incluso fatiga nerviosa, alergias y anomalías digestivas, visuales y auditivas. La frecuencia más perjudicial es 7Hz, que coincide con la frecuencia de las ondas alpha de los electroencefalogramas(que son las ondas de reposo del cerebro), por lo que todo trabajo intelectual se hace imposible en presencia de infrasonidos de esa frecuencia. Cualquier sonido sencillo, como es el caso de una nota musical, puede describirse mediante tres parámetros: la intensidad, el tono y el timbre, que corresponden a tres caracteristicas físicas: la amplitud, la frecuencia y la composición espectral (o en frecuencias), dada por la forma de la onda. La intensidad, como veremos más adelante, está asociada a la cantidad de energía que lleva la onda por unidad de tiempo y de superficie en la dirección de propagación. El tono está asociado con la frecuencia de la componente principal del sonido (o armónico fundamental) y el timbre con las intensidades relativas de otras frecuencias además de la frecuencia fundamental. Se denomina ruido a un sonido que contiene una combinación aleatoria de frecuencias, aunque con frecuencia se utiliza la palabra ruido para todo sonido que distrae, incomoda o daña al receptor humano y perturba sus actividades cotidianas (trabajo, descanso, entretenimiento, estudio, salud, etc.) en un momento dado. 1.2.1. Bandas de octava y de tercio de octava. Salvo los tonos puros o los sonidos compuestos de un pequeño número de tonos puros, la mayoría de los sonidos están compuestos de una amplia variedad de frecuencias. Esto es cierto para la palabra y la música, pero especialmente para el ruido, lo que hace necesario tener en cuenta cada una de las frecuencias en el análisis acústico, con las complicaciones que esto lleva aparejado. Por simplicidad, en vez de analizar cada componente en frecuencias por separado se analiza el problema en una serie de intervalos de frecuencias que cubren todo el espectro de interés, cada uno de ellos caracterizado por una cierta frecuencia, a la que se asigna toda la energía acústica correspondiente a dicho intervalo. A cada uno de esos intervalos se le denomina banda de octava y cumplen que su frecuencia superior es el doble de su frecuencia inferior, νsup = 2νinf. (1–1)Agustín Martín Domingo 4 Capítulo1. Acústicafísicaypsicoacústica Tabla1–1:Característicasdelasprincipalesbandasdeoctava.Juntoalafrecuenciacentraldecadabandasemuestra lalongituddeondacorrespondienteparaelsonidopropagándoseenelaireaunavelocidadde340ms−1,λ=c/ν. Centrodelabanda Frec.inferior Frec.superior Anchodebanda (Hz) (cm) (Hz) (Hz) (Hz) 1000·2−6 15,62 2159,5 11,05 22,10 11,05 1000·2−5 31,25 1079,4 22,10 44,19 22,10 1000·2−4 62,50 539,7 44,19 88,39 44,19 1000·2−3 125 272 88,39 176,78 88,39 1000·2−2 250 136 176,78 353,55 176,78 1000·2−1 500 68 353,55 707,11 353,55 1000·2−0 1000 34 707,11 1414,21 707,11 1000·21 2000 17 1414,21 2828,43 1414,21 1000·22 4000 8,5 2828,43 5656,85 2828,43 1000·23 8000 4,25 5656,85 11313,71 5656,85 1000·24 16000 2,1 11313,71 22627,42 11313,71 Lasbandasdeoctavasedenominanporelvalordeladenominadafrecuenciacentral,queeslamediageométricade lasfrecuenciassuperioreinferior, νcentral=√νsupνinf= √ 2νinf. (1–2) Elanchodebandaesladiferenciaentreloslímitessuperioreinferiordelabandadeoctava, ∆ν=νsup−νinf=νinf=νcentral/ √ 2. (1–3) Cuandosetoma1000Hzcomopatróndefrecuencias,elcriterioparaconstruirlasbandasdeoctavaesνcentral(n)= 1000·2n, con−6≤n≤4, comocorrespondealasbandasdeoctavaquesemuestranenlafigura1–2yenla tabla1–1. El criterioanterior sedenominacriterioacústicoyaqueeselquesecomúnmenteseutilizaenAcústica, peroa vecesaparecenotroscriterios,dependiendodelcampodeaplicación.Porejemplo,segúnelcriteriomatemático, las frecuenciascentralesvendríandadaspor2n,con4≤n≤14yserían16,32,64,128,256,512,1024,2048,4096, 9192y16384.Elcriteriofisiológicotomacomoreferenciainferior lafrecuenciade20Hz,ylasbandascentrales vendríandadaspor20×2n,con0≤n≤10,siendoéstas20,40,80,160,320,640,1280,2560,5120,10240y 20480. Nóteseque, independientementedelcriterio,elmargenentrelasfrecuenciasaudibleslímitemásgraveymásaguda contiene10bandasdeoctava,esdecir, laextensióndelabandadeaudiofrecuenciasesde10bandasdeoctava.Las bandasdeoctavaqueacabamosdedefinircubrenalgomásqueelespectrodeaudiofrecuencias. Paramedidasdemayorprecisión,cadabandadeoctavasedivideentresbandasdeterciosdeoctava,deformaque larelaciónentrelasfrecuenciassuperioreinferiordecadabandadeterciodeoctavaes 3 √2ylasrelacionesentrelas distintasfrecuenciasvienendadaspor νsup= 3 √ 2νinf≃1,26νinf (1–4) νcentral=√νsupνinf= 6 √ 2νinf≃1,12νinf (1–5) ∆ν=νsup−νinf=(3 √ 2−1)νinf= 3 √2−1 6 √2 νcentral≃0,23νcentral (1–6) Enmúsicatambiénseutilizanbandasdeoctava,perosubdividasenbandasdedoceavodeoctava,deformaquecadaAgustín Martín Domingo 1.3. Nivelesacústicos. 5 Fa 174,61 Fa♯ Sol♭ 185,00 Sol 196,00 Sol♯ La♭ 207,65 La 220,00 La♯ Si♭ 246,94 Si 493,88 Do 261,63 Re 293,66 Mi 329,63 Fa 349,23 Sol 392,00 La 440,00 Si 493,88 Do♯ Re♭ 277,18 Re♯ Mi♭ 311,13 Fa♯ Sol♭ 369,63 Sol♯ La♭ 415,30 La♯ Si♭ 466,16 Do 523,25 Do♯ Re♭ 554,37 Re 587,33 Re♯ Mi♭ 622,25 Mi 659,26 A A B B C C D D E E F F G G Figura1–3:Bandasdedoceavodeoctavaenelpianoenelentornodelaoctavacentral.Juntoalasfrecuenciascentrales (enHz)decadaunadeestasbandassemuestranlosnombreslatinosdecadanota.Sobrelasteclassemuestranlos nombresdelasnotasbásicasennotacióninglesa. octavamusicalcontienedocesubdivisionesquecumplen νsup= 12 √ 2νinf≃1,06νinf (1–7) νcentral=√νsupνinf= 24 √ 2νinf≃1,03νinf (1–8) ∆ν=νsup−νinf=(12 √ 2−1)νinf= 12 √2−1 24 √2 νcentral≃0,058νcentral (1–9) denominándosesemitonoal intervaloentredosdeestassubdivisiones.Lagamamusicalcontieneunarepeticiónde estasbandasdeoctava.Enelcriteriomusicalsetomanlos440Hzcomofrecuenciacentraldelabandadedoceavo deoctavadereferenciaalaqueseasignaelLaenlanotaciónlatina†(Aenlanotacióninglesa)delaoctavacentral, derivándosedeahíelresto.Enlafigura1–3semuestranlasfrecuenciascentralesparaalgunasbandasdedoceavode octavaenelentornodelaoctavacentraldelpiano. 1.3. Nivelesacústicos. Lareferenciapatróndeintensidadparasonidosaéreosesde10−12W/m2queequivalealaintensidaddeuntono purode1kHzenelel límitedeaudibilidaddeunapersonadeaudiciónnormal.Lapresióndepicocorrespondiente es℘m´ ax=√2ρ0cI=2,89×10−5Paylapresióneficaz℘ef=℘m´ax/√2=20,4µPa.Estapresión,simplificada a20µPasueleutilizarsecomoreferenciaparalosnivelesdepresiónsonoraenelaire.Elniveldedolorseencuentra aproximadamenteen1W/m2,quecorrespondeaunapresiónmáximadeunos28Payaunaeficazde20Pa. Esta intensidadumbraldependede lafrecuencia,ypor tantotambiénlapresiónumbral.Porejemplo,a40Hz, la intensidadumbralesde6×10−7W/m2,a100Hzesde7×10−9W/m2ya10000Hzde8×10−12W/m2.Salvoque seespecifiqueotracosa,setomará10−12W/m2comoreferenciadeintensidadumbralparatodaslasfrecuencias. Al igualqueocurríaenlasfrecuencias(conunrangoentre20Hzy20kHz), lagamadepresiones(entre20µPay 100Pa)eintensidades(entre10−12y1W/m2)dentrodelcampodeaudiciónestangrandequeesaconsejableeluso deescalaslogarítmicasquecomprimenelrangodeórdenesdemagnitudnecesariosparadescribirestegranintervalo †LosnombreslatinosdelasnotasmusicalesprovienendelcantogregorianohimnoaSanJuanBautista,popularenlaEdadMedia.PosteriormentesecambióelnombredelanotaUtporelmásfácilmentepronunciableDo.Lanotacióninglesaesunanotaciónalfabéticaderivadadela notacióngriega,enlaquenombrabanlasnotasdesdelaletraalphahastalagammasiendoalfanuestroLaygammanuestroSol.Agustín Martín Domingo 6 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica Tabla 1–2: Niveles de intensidad de algunos sonidos comunes Sonido Zona de despegue de un cohete sin protección auditiva. Operación en pista de reactor (25m). Sirena de ataque aéreo Trueno Avión de hélice (50m) Martillo neumático a 1m Tren o petardos Camión pesado a 15m. Cataratas del Niágara Despertador a 60cm o secador de pelo Restaurante ruidosoo tráfico abundante Conversación normal (1m) Oficina tranquila, conversación en voz baja Biblioteca, música suave Susurro a 5m Susurro de hojas Respiración Aleteo de una mariposa Nivel (dB) Efecto 180 Pérdidairreversible del oído 140 Fuerte dolor 130 120 Umbraldeldolor 110 Extremadamentefuerte 100 Muyfuerte 90 Muymolesto.Dañoauditivo a alta exposición (8h.) 80 Molesto 70 Difícil audición 60 Intrusivo 50 Calmo 40 30 Muycalmo 20 10 Apenasaudible 0 Umbraldeaudición Nivel musical fortissimo (fff) molto forte (ff) forte (f) moderato (mf) piano (p) molto piano (pp) pianissimo (ppp) de intensidades, frecuencias o presiones. Es más, cuando la intensidad del sonido crece en progresión geométrica el aumento de la sensación sonora que el oído percibe se asemeja más a una progresión lineal (según la denominada ley de Weber-Fechner). Esto es característico de un comportamiento logarítmico. 1.3.1. Niveles y ganancias acústicas. Por las razones que acabamosmencionar,en Acústica las magnitudesse miden en niveles, siempre referidasa un valor de referencia que constituye el cero de la escala de medida. El nivel de intensidad de un sonido de intensidad I se define por LI =SIL =10log I Iref [dB] I =Iref 10LI 10 [W/m2] (1–10a) donde dB es una unidad adimensional de medida y la intensidad umbral 10−12W/m2 se toma como intensidad de referencia. En la tabla 1–2 se dan valores del nivel de intensidad para una serie de sonidos comunes. El nivel de presión de un sonido de presión sonora ℘ se define por LP =SPL=20log ℘ ℘ref = 10log ℘2 ℘2 ref donde la presión eficaz de referencia es la umbral (20µPa). [dB] ℘ =℘ref 10LP 20 [Pa] Análogamente, se define el nivel de potencia acústica de una fuente de potencia ˙ W como ˙ LW =SWL=10log W ˙ Wref [dB] donde se toma 10−12W como potencia acústica de referencia. ˙ 10 W = ˙ Wref 10LW [W] (1–10b) (1–10c)Agustín Martín Domingo 1.3. Niveles acústicos. Para ondas planas o esféricas lejos de la fuente se cumple la relación I = ℘2 ef ρ0c 7 (1–11) que, aplicada a la definición de nivel de intensidad nos da el nivel de presión. Es decir, para ondas planas o esféricas lejos de la fuente es indiferente hablar de nivel de intensidad o nivel de presión porque ambos coinciden. Tanto el nivel de presión sonora como el nivel de intensidad dependen tanto de la fuente y de sus características (potencia, forma de emisión, distancia a la fuente) como de las características del medio en el que se propaga el sonido (p.ej, espacio abierto o local cerrado), mientras que el nivel de potencia sonora depende exclusivamente de las características de la fuente. Además de los niveles acústicos se definen también las ganancias acústicas, GI =10log I2 I1 [dB] Gp =20log ℘2 ℘1 =10log ℘2 2 ℘2 1 ˙ GW =10log W2 ˙ [dB] W1 [dB] (1–12a) (1–12b) (1–12c) que dan la diferencia entre el nivel inicial y el nivel final. Al duplicar la potencia o intensidad de una fuente se produce una ganancia de 3dB, mientras que al duplicar la presión sonora se produce una ganancia de 6dB. 1.3.2. Composición de niveles acústicos. Cuando se tienen distintas fuentes acústicas, el nivel resultante no será la suma de niveles, debido al carácter logarítmico de la definición de nivel acústico, y en el caso más general ni siquiera el cuadrado de la amplitud de la onda de presión será la suma de los cuadrados de las amplitudes de cada una de ellas, sino que la superposición de las ondas dará algo de la forma ℘2 =(℘1 +℘2)2 = ℘2 1 +℘2 2 +2℘1℘2 y por la misma razón, la intensidad resultante no será en general la suma de las intensidades debidas a las dos fuentes. Afortunadamentesi las ondas sonoras emitidas por las dos fuentes son incoherentes† entre sí (no guardan una relación de fase definida, lo que ocurre por ejemplo siempre que sean de distintas frecuencias), el promedio de 2℘1℘2 se hace cero y se cumple para los promedios y para las amplitudes ℘2 ef = ℘2 = (℘1 +℘2)2 = ℘2 1ef +℘2 2ef y por tanto, para ondas planas o esféricas lejos de la fuente, se cumple también I =I1 +I2 De este modo, la resultante de la composición de dos niveles acústicos viene dada por la relación " LI =10log I1 +I2 Iref o, para n niveles, 10L1 =10log I1 Iref + I2 Iref 10L 10 = n X =10log 10Li 10 , i=1 # 10 +10L2 10 (1–13) †Decimos en este caso que se trata de ondas no correlacionadas o incoherentes en contraposición a las ondas correlacionadas o coherentes que tendríamos en caso contrario.Entre los niveles acústicos a componer está incluido el debido al denominado ruido de fondo. Cuando el ruido de fondo es elevado, la medida de un nivel acústico superpuesto al mismo (que normalmente es también un nivel de ruido) resulta con frecuencia difícil de realizar. 1.3.3. El efecto del ruido de fondo. Este procedimiento gráfico de suma ha sido muy utilizado históricamente, pero en la actualidad su importancia ha disminuido mucho debido al uso de las modernas calculadoras y ordenadores. • Si hay que combinar varios niveles, se componen dos a dos y así sucesivamente con cada resultado. • Si dos niveles difieren en 12 o más dB, la suma de ellos es prácticamente el mayor de los dos. • Lasumadedosniveles iguales da una ganancia de 3dB, que se suma a uno cualquiera de ellos. • Aunquecon el diagrama mostrado el error sería de la mitad de la escala menor (que se podría mejorar haciendo más divisiones), al tener en cuenta el error de los instrumentos de medida en la practica tendremos un error máximo en torno a ±0,5dB. que se representa gráficamente en la figura 1–4. Esto permite sumar dos niveles acústicos de forma gráfica con las siguientes consideraciones: Para dos niveles, la ganancia a sumar al mayor (supongamos L2 > L1) será " G=10log I1 +I2 I2 =10log I1 I2 +1 = 10log que también permite despejar uno de los niveles a componer si se conocen los demás y el resultante. ganancia a sumar al mayor Ganancia a sumar al mayor (dB) 0 0 0 0 2 2 4 4 1 1 Agustín Martín Domingo Figura 1–4: Diagrama para la suma gráfica de niveles acústicos. 1 +10−L2−L1 10 , # Diferencia entre niveles Diferencia entre niveles (dB) 6 6 8 8 10 10 12 12 14 14 16 16 18 2 2 18 8 3 3 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústicaAgustín Martín Domingo 1.4. Tipos de ruido y niveles de ruido. 9 El efecto que el ruido de fondo tiene sobre el nivel acústico real que se quiere medir depende de la diferencia entre el nivel acústico total y el del ruido de fondo. Antes de intentar aislar el nivel acústico debido a la fuente deseada es conveniente conocer el nivel de ruido de fondo. Cuando la diferencia entre el nivel acústico total y el del ruido de fondo es mayor de 10dB, el ruido de fondo puede ser despreciado. Si la diferencia entre ambos se encuentra entre 10 y 3dB, puede utilizarse bien la gráfica anterior 1–4 o bien la expresión (1–13) para aislar la medida deseada del nivel acústico. Si la diferencia entre el nivel acústico total y el del ruido de fondo es inferior a 3dB, el ruido de la fuente es inferior al ruido de fondo y el valor que se obtiene no es en absoluto preciso, sino como mucho aproximado, los errores en las medidas afectan mucho al resultado. 1.4. Tipos de ruido y niveles de ruido. El grado de molestia producido por un sonido no deseado, dependerá no solamente de la intensidad del mismo, sino también de su composición en frecuencias, continuidad, momento de emisión, contenido de información, origen del ruido e incluso en ocasiones de aspectos subjetivos como el estado mental y temperamental del receptor. Los sonidos de origen natural suelen resultar más aceptables, mientras que el ruido más molesto suele ser el producido por elementos mecánicos. El nivel de molestia producido por ruidos en los que predominan las frecuencias altas es mayor que el nivel producido por los ruidos en los que predominan las frecuencias bajas. Clasificaremos ahora distintos tipos de ruido según alguno de estos criterios. 1.4.1. Tipos de ruidos según intensidad y evolución temporal. Ruido continuo o constante: El ruido continuo o constante es aquel ruido cuya intensidad permanece constante o presenta pequeñas fluctuaciones (menores a ±5dB) a lo largo del tiempo. Por ejemplo, el producido por máquinas o motores que trabajan de forma continua. Ruido fluctuante: El ruido fluctuantees aquel ruido cuya intensidad fluctúa a lo largo del tiempo en intervalos mayores que±5dB.Lasfluctuacionespuedenserperiódicaso aleatorias. Unejemplode ruidofluctuantesería el ruido del tráfico. Ruido transitorio: El ruido transitorio tiene comienzo y final en un corto intervalo de tiempo, como ocurre con el paso de un vehículo. Ruido de impacto: El ruido de impacto es aquel ruido cuya intensidad aumenta bruscamente durante un impulso. La duración de este impulso es breve, en comparación con el tiempo que transcurre entre un impulso y otro. Como ejemplos tendríamos un disparo o un golpe de martillo. 1.4.2. Tipos de ruidos según composición en frecuencias. Ruido blanco: El ruido blanco consiste en una señal de banda ancha que contiene todas las frecuencias del espectro con distribución aleatoria de amplitud que da una densidad espectral independiente de la frecuencia. En la práctica, su rango a efectos de medidas experimentales va de los 20Hz a los 20kHz. Si se representa la densidad de energía en función de bandas de octava en vez de linealmente frente a la frecuencia, se obtiene una recta ascendente de pendiente 3dB/octava ya que en cada banda hay el doble de frecuencias que en la anterior. El nombre proviene de la luz blanca, que es una mezcla de todas las frecuencias. El sonido producido por el agua corriente se ajusta bastante bien al ruido blanco. la imagen de un televisor analógico cuando no está sintonizado ningún canal también es ruido esencialmente blanco. El ruido blanco de baja intensidad puede favorecer la relajación y el sueño. El rudio blanco se utiliza para la calibración de la respuesta en frecuencia de equipamientos electrónicos que trabajan con sonido.Agustín Martín Domingo 10 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica 65 dB 60 55 50 45 40 70 dB Ruido blanco Ruido rosa 60 50 Ruido rosa Ruido blanco 40 30 20 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Frecuencia 15,625 62,5 250 1000 4000 16000 Frecuencia Figura 1–5: Ruido blanco y ruido rosa. En la figura se comparan el ruido blanco y el ruido rosa en una escala lineal de frecuencias y en una escala logarítmica en base 2 (es decir, en una escala de bandas de octava). Ruido rosa: Elruido rosa o ruido1/ν es unruidoconunadistribuciónde frecuenciastal quesu densidadespectral de potencia es proporcional a la inversa de la frecuencia. Esto implica que su nivel, por bandas de tercio de octava, es constante. Por el contrario, el nivel del ruido rosa por intervalo fijo de frecuencias va decayendo a razón de 3dB/octava, de forma no lineal aunque las frecuencias se representen en un eje lineal. El nombre “ruido rosa” obedece a una analogía con la luz blanca (que es una mezcla de todos los colores) que, después de ser coloreada de forma que se atenúen las frecuencias más altas (los azules y violetas) resulta un predominio de las frecuencias bajas (los rojos). Así pues, el ruido rosa es ruido blanco coloreado de manera que es más pobre en frecuencias altas, esto es: en agudos. Mientras que el ruido blanco es más “silbante”, el ruido rosa es más “apagado”. El espectro del ruido rosa es semejante al espectro medio acumulado de la música sinfónica o de instrumentos armónicos como el piano o el órgano. Asimismo se parece al ruido de funcionamiento de un dispositivo electrónico (el “flicker noise”), parecido también al que se percibe entre dos emisoras de FM, suena como un soplido. Se utiliza para calibrar equipos que van a reproducir sonido y así analizar el comportamientode salas, altavoces, equipos de sonido etc. Al ser una señal patrón conocida, al generarla a través de un altavoz es posible conocer datos sobre el comportamientoacústico del altavoz, la sala etc...y ecualizar salas, haciendo que todas las bandas se vean al mismo nivel en un micrófono de respuesta plana. Ruido marrón: Su densidad espectral de energía es proporcional a 1/ν2 y por tanto, tiene más energía a bajas frecuencias que el ruido rosa. 1.4.3. Índices de ruido. El efecto fisiológico del ruido no sólo es función de su nivel, sino también de su duración y de su distribución en el tiempo. El carácter variable en el tiempo de la mayoría de los ruidos invita a definir índices que permiten asignar un valor representativo del efecto del ruido y de la respuesta del oído a dicha variación temporal. Nivel continuo equivalente. El nivel continuo equivalente (Leq) se define como el nivel sonoro que debería tener un sonido que se mantuviera constante a lo largo del intervalo de tiempo considerado para que su energía acústica fuera la misma que la energíaAgustín Martín Domingo 1.4. Tipos de ruido y niveles de ruido. 11 acumulada del sonido fluctuante real en el intervalo de tiempo dado. Matemáticamente se expresa como el nivel eficaz del sonido en el intervalo de medida, Leq = 10log 1 ∆t Z t2 t1 " dt =10log ℘2(t) ℘2 ref Z t2 1 ∆t t1 # 10LP(t) 10 dt . (1–14) El conocimiento del Leq es importante en el análisis de un ruido fluctuante como el del tráfico para la evaluación de la exposición ocupacional al ruido. El significado físico del nivel continuo equivalente es de nivel acústico del valor medio del ruido. Nivel de exposición sonora. Se define el nivel de exposición sonora (SEL) como el nivel que debería dar en un segundo un sonido constante de forma que tuviese la misma energía que el ruido considerado en el periodo de tiempo dado. Su expresión matemática es de la forma SEL=10log 1 1s Z t2 t1 " dt =10log ℘2(t) ℘2 ref Z t2 1 1s t1 # 10LP(t) 10 dt . (1–15) El SEL permite comparar dos ruidos transitorios. El significado físico del nivel continuo equivalente es de nivel acústico del ruido acumulado. Niveles percentiles. Los niveles percentiles LN representan los valores del nivel sonoro de una cierta fuente fluctuante (ruido ambiental en general) que resultan superados durante el N % del tiempo total de la medida. En general, los más utilizados son los siguientes: L1 Nivel sonoro superado durante el 1% del tiempo. L10 Nivel sonoro superado durante el 10% del tiempo. L50 Nivel sonoro superado durante el 50% del tiempo. L90 Nivel sonoro superado durante el 90% del tiempo. L99 Nivel sonoro superado durante el 99% del tiempo. Los niveles L1 y L99 suelen asimilarse a los valores máximo y mínimo, respectivamente, del nivel sonoro fluctuante considerado, mientras que el nivel L50 es el nivel medio o más probable. Niveles sonoro promediado día/noche. Se trata de un índice similar al Leq, pero que intenta reflejar que los ruidos son más molestos durante los períodos de descanso nocturnos que durante el día. El intervalo de observación de 24 horas, se divide en dos subintervalos y se penaliza el período nocturno. La definición de estos intervalos día/noche varía dependiendo de la legislación local, quedando la definición en la forma Ldn = 10log 1 24 16× 10Ld/10 +8× 10Ln+10 10 donde Ld y Ln son los niveles sonoros promediadosen el día y la noche respectivamente. (1–16)Agustín Martín Domingo 12 Niveles sonoro promediado día/tarde/noche. Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica Se trata de un índice similar al nivel día-noche, pero con una ponderación un poco más detallada. El intervalo de observación de 24 horas, se divide en tres subintervalos y se penalizan de forma decreciente el período nocturno y la tarde, en la forma Ldtn = 10log 1 24 12× 10Ld/10 +4× 10Lt+5 10 +8×10Ln+10 10 donde Ld, Lt y Ln son los niveles sonoros promediados en el día, la tarde y la noche respectivamente. 1.5. Fuentes sonoras. 1.5.1. Fuente omnidireccional. (1–17) Decimosqueunafuenteesomnidireccionalsi emite porigualen todaslasdirecciones.Paraunafuenteomnidireccional la propagación se realiza uniformemente en forma de ondas esféricas con la fuente como foco. Si las pérdidas de energía son despreciables y denominamos ˙ W a la potencia de la fuente, la intensidad sonora I a una distancia r de la fuente es de la forma ˙ I = W 4πr2 y, lejos de la fuente, está relacionada con la presión acústica eficaz en la forma ˙ I = W 4πr2 = ℘2 ef donde ρ0c es la impedancia acústica específica del medio. (1–18) ρ0c (1–19) Podemos relacionar los niveles de potencia y presión para una onda esférica lejos de la fuente. Para ello partimos de ˙ LW =10log que lleva a W ˙ Wref = 10log ℘2 efS ˙ Wrefρ0c = 10log ℘2 ef ℘2 ref LW =LP +10logS+10log ℘2 ref ˙ Wrefρ0c . En condiciones atmosféricas normales, ℘2 ref ˙ Wrefρ0c = (20µPa)2 (10−12 W)(415Pasm−1) ℘2 refS ˙ Wrefρ0c , que da 10log0,96 = −0,17 ≃ 0, despreciable frente al resto de los términos que aparecen. Expresando S como 4πr2 y desarrollando se obtiene la relación entre LP y LW LP =LW −20logr−11. (1–20) Obsérvese que al duplicar la distancia del observador a la fuente el nivel de presión sonora decrece en 6dB. Como en realidad el aire absorbe, sobre todo a altas frecuencias, la reducción real será algo mayor. 1.5.2. Fuente direccional. En realidad todas las fuentes sonoras emiten con más intensidad en unas direcciones que en otras y por tanto son fuentes direccionales. Para describir su comportamiento se define el coeficiente de directividad de una fuente como laAgustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. Q=1 Q=4 Figura 1–6: Algunos ejemplos de fuentes direccionales en las que la emisión es uniforme en determinados rangos de direcciones y nula en otros. 13 Q=2 Q=8 relación entre la intensidad acústica que se mide en un punto en una determinada dirección y la que habría si la fuente fuese omnidireccional y tuviese la misma potencia sonora, Q(θ,φ) = I(θ,φ) I 10 = ℘(θ,φ)2 ℘2 =10LP(θ,φ)−LP (1–21) donde LP es el nivel de presión sonora en el punto de recepción si la emisión fuera esférica con la misma potencia de la fuente y LP(θ,φ) el que realmente hay. El índice de directividad representa la directividad en dB y se define como D(θ,φ) = 10logQ(θ,φ) = LP(θ,φ) −LP. (1–22) Los valores positivos de D correspondena direcciones en la que se emite más que la media, mientras que los negativos a direcciones de menor intensidad. Para una fuente direccional, la intensidad en un punto en una determinada dirección se expresa en la forma ˙ I(θ, φ) = I Q(θ,φ) = W S Q(θ,φ) = ˙ W 4πr2 Q(θ,φ) (1–23) y la ecuación (1–20) queda, para el nivel de presión LP(θ,φ) producido por una fuente direccional en una dirección de coeficiente de directividad Q(θ,φ), LP(θ,φ) = LW +10log Q(θ,φ) 4πr2 , en función del nivel de potencia total de la fuente LW. (1–24) En la figura 1–6 se muestran algunos ejemplos de fuentes direccionales en las que la emisión es uniforme en determinados rangos de direcciones y nula en otros. 1.6. Psicoacústica. Las características físicas de las ondas pueden expresarse mediante parámetros físicos como intensidad y frecuencia, que pueden medirse con una cierta precisión de forma objetiva mediante los instrumentos apropiados. Sin embargo, la respuesta del oído tiene un carácter más subjetivo, que habrá que relacionar con los parámetros físicos objetivos. Éste es precisamente el objeto de la Psicoacústica, rama de la Psicofísica que estudia la relación existente entre lasAgustín Martín Domingo 14 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica dB dB 120 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 0 10 10 Wm2 Umbral del dolor Umbral del dolor Zona audible Zona audible Música Musica Lenguaje lenguaje Umbral de audición Umbral de audicion 50 50 200 200 1000 1000 Frecuencia (Hz) 5000 5000 Figura 1–7: Regiones de interés en la representación frecuencia-intensidad. W/m2 10+2 1 1 10−2 10-2 10−4 10-4 10−6 10-6 10-8 10−8 10-10 10−10 10-12 10−12 20000 20000 100000 100000 características físicas de un estímulo sonoro, y la respuesta de carácter psicológico que el mismo provoca en una persona. La Psicoacústica es una disciplina esencialmente empírica. Sus conclusiones se obtienen a partir del análisis estadístico de los resultados de experimentos que buscan medir la respuesta subjetiva de distintas personas a estímulos de propiedades físicas cuantificadas. Algunos de los objetivos principales de la psicoacústica son: • Establecer un modelo de la relación existente entre la magnitud de la sensación producida por un estímulo y la magnitud física del mismo. • Establecer los umbrales (absolutos) de sensación en cada parámetro, como frecuencia e intensidad. • Establecer los umbralesdiferenciales de percepciónen cada parámetrodel estímulo (mínimavariación y mínima diferencia perceptibles). • Estudiar la sensación sonora producida en respuesta a varios estímulos simultáneos. Los experimentos que dan lugar a dichas predicciones, con las reservas que conlleva el hecho de la variabilidad de estímulos, escuchas, situaciones de entorno e incluso cualquier tipo de predisposición mental, permiten establecer relaciones de sensación sonora con intensidad y frecuencia. En la figura 1–7 se muestran las regiones de interés del intervalo acústico para varios usos, obtenidas mediante estos métodos de la Psicoacústica. 1.6.1. Sonoridad. Denominamossonoridad a la medidasubjetiva de la intensidad con que el oído humanopercibeun sonido.En particular, la intensidad con que el oído humano percibe el sonido no va en relación directa a la intensidad física del mismo, sino que depende además de otros factores como su frecuencia y anchura de banda. Por ejemplo, un sonido puro de 100Hz y 50dB parece menossonoro que uno de 2kHz y tan sólo 30dB. Para representar la sonoridad se utilizan dos unidades, los fonios y los sonios. 1.6.2. Nivel de sonoridad: Escala de fonios y líneas isofónicas. A la hora de representar la sonoridad en la escala de fonios, se toma como referencia un tono puro de 1000Hz y se define en nivel de sonoridad o sonoridad en fonios de un sonido como el nivel de presión de un tono puro de 1000HzAgustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. 120 100 80 Nivel acústico (dB) 60 40 20 Umbral de audición 0 31,25 62,5 125 250 Figura 1–8: Diagrama de líneas isofónicas según la norma ISO-226:2003. Estas líneas están basadas en los trabajos de Robinson y Dadson (1956) que dieron lugar a la primera versión de la norma ISO-226, posteriormente revisada en 2003. Aunque estén creadas con la misma intención no deben confundirse con las isofónicas de Fletcher y Munson (1933) que tienen distinta forma. Por encima de 90dB no hay datos experimentales fiables, por lo que las líneas que se muestran son una extensión del estudio, pero deben considerarse imprecisas. 15 Umbral del dolor 120dB 110dB 100dB 90dB 80dB 70dB 60dB 50dB 40dB 30dB 20dB 10dB 0dB 500 Frecuencias (Hz) 1000 2000 4000 8000 que produce la misma sensación de intensidad sonora que el sonido considerado. A la vista de las definiciones de dB y fonio, podemos decir que el decibelio es una magnitud invariable desde el punto de vista físico, pero variable subjetivamente, mientras que el fonio es subjetivamente invariable, pero variable físicamente. Las líneas isofónicas son curvas que unen valores del nivel de presión que tienen la misma sonoridad a distintas frecuencias. Todos los puntos sobre una línea isofónica tienen la misma sonoridad y por tanto los niveles asociados son percibidos con la misma intensidad subjetiva aunque sus niveles físicos de intensidad sean distintos. Así se pueden tener sensaciones sonoras similares (p.ej, 20 fonios) para distintos valores intensidad/frecuencia, por ejemplo para 125Hz 1000Hz 63Hz 43,9dB 20dB 58,6dB Estas curvas permiten comparar la intensidad subjetiva de dos sonidos puros de diferentes frecuencias e intensidades. Lasprimeraslíneasisofónicas fueronobtenidaspor Fletcher y Munsonen el año1933.Para su construcción,se basaron en la comparación entre dos tonos puros: un tono de 1kHz e intensidad fija, utilizado como referencia, y un tono de otra frecuencia e intensidad variable, que los participantes en el experimento debían ajustar hasta que la sensación sonora de intensidad fuera igual que la del tono de 1kHz. Representando gráficamente los resultados en función de la frecuencia, obtuvieron para cada intensidad de referencia (a 1kHz) una curva o contorno de igual sonoridad. Como se ha utilizado como referencia el tono de 1kHz, un tono de esta frecuencia y nivel acústico 10, 20, 30, ...dB causará una sonoridad de 10, 20, 30, ...fonios respectivamente. Los contornos de igual sonoridad han sido determinados nuevamente con mayor precisión por Robinson y Dadson en 1956, y posteriormente normalizados por la Organización Internacional de Normalización como norma ISO 226.Agustín Martín Domingo 16 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica Esta norma ha sido revisada en el año 2003† y las curvas revisadas se presentan en la figura 1–8 cada 10dB. Si nos f ijamos en la línea correspondiente al umbral de audición, vemos que los sonidos agudos y sobre todo los graves necesitan una mayor intensidad para ser percibidos, mientras que los de frecuencias medias se perciben a menor intensidad (donde la curva tiene mayor depresión). Así, al bajar el volumen los graves (y después los agudos) son lo primero que se pierde. Amedidaque aumenta la intensidad, aunque las distintas curvas siguen manteniendo un cierto parecido con la correspondiente al valor umbral, poco a poco se van haciendo más planas. También se observa que para frecuencias inferiores a 500Hz las líneas se concentran y que para frecuencias superiores 1kHz adquieren formas complicadas, variando rápidamente en función de la frecuencia. Los menores valores de LP requeridos en las proximidades de 3kHz para producir una misma sensación de sonoridad se deben a la resonancia del canal auditivo en esa frecuencia. Hayquehacernotarqueestas curvasen realidadreflejanlos promediosde unnúmeroconsiderablede personasjóvenes y con el oído en buenas condiciones, pudiendo existir variaciones individuales importantes. Asimismo, debe tenerse en cuenta que tanto las curvas de Fletcher y Munson como las de Robinson-Dadsonson válidas para campodirecto, ya que no tienen en cuenta que los sonidos no se perciben de la misma forma cuando provienen de distintas direcciones como ocurre con el campo reflejado. 1.6.3. Sonoridad: Escala de sonios. El nivel de sonoridad en la escala de fonios es una magnitud psicoacústica, que en última instancia se basa en la comparación de sensaciones producidas a distintas frecuencias con las producidas por una frecuencia (1kHz) que se toma arbitrariamente como referencia, de forma que puede asegurarse que la sensación sonora es la misma a distintas frecuencias para un cierto nivel de sonoridad. Sin embargo, la relación entre sonidos de distinta intensidad no se corresponde con la relación entre sensaciones, ya que el valor del nivel de sonoridad en fonios se define en relación al del estímulo físico a una frecuencia de referencia, no a una valoración de la intensidad fisiológica de la sensación a distintas intensidades. En la práctica, la sonoridad aparente de un sonido no es proporcional a su nivel en fonios. Por ejemplo, la sensación sonora correspondiente a un sonido de 80 fonios no es el doble de la correspondiente a uno de 40 fonios. Para establecer una escala subjetiva de sonoridad que pueda tomarse como referencia se hace un estudio estadístico en el que participa un grupo de personas de oído normal, al que se le pide que asocien dos intensidades distintas de un sonido con la sensación de duplicación de la sensación sonora. Por ejemplo, se relaciona un sonido de una cierta frecuencia en audición monoaural y biaural (a la que se le supone una sensación sonora doble) con otro sonido de la misma frecuencia y distinta intensidad que, en audición monoaural, de la misma sensación sonora que el sonido anterior en audición biaural. Éste experimento se realiza utilizando varios niveles de presión sonora, para frecuencias en todo el rango de audibilidad y para una muestra suficiente de personas. Experimentalmente se comprueba que un aumento de 10 fonios da lugar a una duplicación de la sensación sonora de forma que, por ejemplo, al pasar de 40dB a 50dB la sensación sonora se duplica. Para representar la sensación sonora se utilizará la escala de sonios, en la que una duplicación en las sensación sonora está asociada a una duplicación del valor de la sonoridad en dicha escala. El sonio (o son) es una unidad de medida logarítmica y adimensional (similar al decibelio y, aun más, al fonio) que se usa para indicar la sonoridad con que se percibe un sonido dado. Se define como la sonoridad de un tono puro de 1kHz que da un nivel de presión sonora de 40dB. Así, 1 sonio correspondea 40 fonios (y a 40dB a 1kHz), 2 sonios correspondena 50 fonios, 4 a 60 foniosy así sucesivamente. Denominaremos líneas isosónicas (Véase la figura 1–9) a las líneas en las que la sensación sonora es la misma a distintas frecuencias como en las isofónicas, pero en la que el valor asociado está asociado de forma lineal con la sensación sonora. La relación entre fonios y sonios viene dada por la expresión S =2(F−40)/10 (1–25) †Las condiciones de medida son utilizadas para la obtención de la norma ISO-226 : 2003 son las siguientes: a) La onda incidente sobre el receptor puede considerarse plana. b) El emisor está situado frente al receptor. c) Las señales analizadas son tonos puros. d) El nivel acústico se mide donde estará el centro de la cabeza del receptor, antes de situarle. e) La audición es binaural. f) Los sujetos son personas de audición normal en el rango de 18 a 25 años, ambos inclusive.Agustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. 17 110 110 100 100 Nivel acústico (dB) Nivel acustico dB Sonoridad (sonios) 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 16 14 12 10 2 4 6 8 50 100 200 sonios Sonios 150 150 120 120 100 100 80 80 60 60 50 50 40 40 30 30 25 25 20 20 15 15 12 12 10 0 2 3 4 5 6 8 2 3 4 5 6 8 1 1 1 0,5 0.5 500 1000 2000 5000 10000 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000 Frecuencia (Hz) frecuencia Hz Figura 1–9: Gráfico de líneas isosónicas. 0 10 20 30 40 50 60 70 Nivel de sonoridad (fonios) Figura 1–10: Relación entre sonios y fonios 80Otra dificultad consiste en que las curvas isofónicas de Fletcher y Munson sólo son válidas para tonos puros, por lo cual el propósito original de obtener un valor único que se correlacionara con la sensación de sonoridad no pudo cumplirse. En efecto, la sonoridad subjetiva de dos sonidos de igual nivel con ponderación A, por ejemplo, pero de diferente composición espectral, puede ser muy desigual. Esta idea tiene, en la práctica, varias dificultades. En primer lugar, no podemos hablar de una única línea isofónica de Fletcher y Munson, sino que hay una distinta para cada nivel de sonoridad. Esto implicaría que para una misma frecuencia serían necesarias distintas correcciones dependiendo del nivel sonoro. Esto dio lugar a que se propusieran tres curvas de ponderación distintas, la curva A, válida para niveles de sonoridad próximos a los 40 fonios (bajos niveles de presión sonora), la curva B, válida para niveles de sonoridad del orden de 70 fonios (niveles medios de presión sonora), y la curva C, destinada a los niveles de sonoridad cercanos a 100 fonios (niveles altos de presión sonora). En la figura 1–11 se muestran las tres curvas de ponderación utilizadas, y en la tabla 1–3 las correcciones necesarias para cada las bandas de tercio de octava. En algunos casos se utiliza una curva de ponderación D destinada a la medida del ruido de aviones. Tras los trabajos de Fletcher y Munson quedó claro que el problema de la sensación sonora era más complejo de lo esperado, ya que la sensibilidad del oído depende de forma marcada de la frecuencia. Para tener en cuenta esto se intentó adaptar la instrumentación de medida de forma que pudiera obtenerse directamente la sensación sonora debida a un sonido cualquiera. Para ello se propuso intercalar un filtro de ponderación de frecuencias con una curva de respuesta en frecuencia inversa de las curvas de Fletcher y Munson. Como tanto para las altas como para las bajas frecuencias las isofónicas de Fletcher y Munson suben (dado que el oído requiere mayor nivel de presión sonora por su menor sensibilidad), este filtro debía imitar la respuesta del oído humano, acentuando las frecuencias en las que el oído es más sensible y atenuando aquéllas en las que es menos sensible; en este caso, atenuar las componentes de alta y baja frecuencia de forma que diera un valor más correlacionado con la sensación de sonoridad. 1.6.4. Redes de ponderación. −50 31,25 Agustín Martín Domingo y se representa en la figura 1–10. A pesar de las ventajas de trabajar con fonios y sonios, independientesde la frecuencia, en la practica se utilizan poco, salvo casos muy concretos, trabajándose habitualmente en dB ponderados. Figura 1–11: Curvas de ponderación A, B y C. Para cada frecuencia, el valor de la ordenada representa la corrección a aplicar al nivel de presión sonora de un tono puro de esa frecuencia para obtener su nivel sonoro ponderado según A, BoCrespectivamente. Nótese que en 1kHz todas las curvas coinciden en 0 dB, al ser esa la referencia de niveles de sonoridad. 125 500 Frecuencia (Hz) 2000 8000 18 −40 A −30 −20 B −10 C dB 0 10 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústicaAgustín Martín Domingo 1.6. Psicoacústica. 19 Tabla1–3:ValoresdelascorreccionesdelascurvasdeponderaciónA,ByC(NormaIEC651/79)yDparalaserie defrecuenciasestándardeterciodeoctava. Frecuencia PonderaciónA PonderaciónB PonderaciónC PonderaciónD 10 −70,4 −38,2 −14,3 −26,5 12,5 −63,4 −33,2 −11,2 −24,5 16 −56,7 −28,5 −8,5 −22,5 20 −50,5 −24,2 −6,2 −20,5 25 −44,7 −20,4 −4,4 −18,5 31,5 −39,4 −17,1 −3,0 −16,5 40 −34,6 −14,2 −2,0 −14,5 50 −30,2 −11,6 −1,3 −12,5 63 −26,2 −9,3 −0,8 −11,0 80 −22,5 −7,4 −0,5 −9,0 100 −19,1 −5,6 −0,3 −7,5 125 −16,1 −4,2 −0,2 −6,0 160 −13,4 −3,0 −0,1 −4,5 200 −10,9 −2,0 0,0 −3,0 250 −8,6 −1,3 0,0 −2,0 315 −6,6 −0,8 0,0 −1,0 400 −4,8 −0,5 0,0 −0,5 500 −3,2 −0,3 0,0 0,0 630 −1,9 −0,1 0,0 0,0 800 −0,8 −0,0 0,0 0,0 1000 0,0 0,0 0,0 0,0 1250 0,6 −0,0 0,0 2,0 1600 1,0 −0,0 −0,1 5,5 2000 1,2 −0,1 −0,2 8,0 2500 1,3 −0,2 −0,3 10,0 3150 1,2 −0,4 −0,5 11,0 4000 1,0 −0,7 −0,8 11,0 5000 0,5 −1,2 −1,3 11,0 6300 −0,1 −1,9 −2,0 10,0 8000 −1,1 −2,9 −3,0 8,5 10000 −2,5 −4,3 −4,4 6,0 12500 −4,3 −6,1 −6,2 3,0 16000 −6,6 −8,4 −8,5 −4,0 20000 −9,3 −11,1 −11,2 −7,5 Apesardeello,lascifrasmedidasutilizandolacurvadeponderaciónAestánbastantebiencorrelacionadasconeldaño auditivoexperimentadoporlaspersonasexpuestasaruidosintensosduranteperiodosconsiderablesdetiempo,como sueleocurrirenlosambientesdetrabajoenlaindustria.Asimismosecorrelacionababastantebienconlasensación demolestiayconlainterferenciaalapalabracausadaspordeterminadosruidos.Porestosmotivosdichacurvase comenzóautilizardeformahabitual,yseadoptóennumerosasnormasylegislaciones. Cuandoelvalorobtenidoincluyelacorrecciónatravésdeestascurvasdeponderaciónnosreferimosanivelsonoro A,nivelsonoroBynivelsonoroC,yseexpresanendB(A),dB(B)ydB(C).Paraobtenerelnivelglobalponderadose partedelamedidaendBfísicos(sinponderar)encadabandade(oterciode)octava,secorrigeencadaunadeellas, ysecomponeelresultadodeacuerdoconlasexpresionescorrespondientesacomposicióndeniveles. EnrealidadlacurvadeponderaciónBraramenteseutilizaeinclusomuchosinstrumentosnolaincluyen.Algunas especificacionesrequierenlacurvadeponderaciónC,porloquesueleestarpresenteenlainstrumentaciónjuntoa lacurvadeponderaciónA.ElusodelnivelsonoroCpermite,porcomparaciónconelnivelsonoroA,determinarla importanciadelascomponentesdebajafrecuencia.ComolacurvaAatenúalasbajasfrecuenciasylacurvaCno,si laslecturasendB(A)ydB(C)sonsimilares,elcontenidodebajafrecuencianoesimportante.Si,encambio,lalecturaAgustín Martín Domingo 20 Capítulo 1. Acústica física y psicoacústica en dB(C) es mayor que la lectura en dB(A), se debe a la presencia de bastante energía de baja frecuencia. Es interesante mencionar que, a pesar que la curva de ponderación A estaba originalmente destinada a niveles de sonoridad bajos, resulta también apropiada para describir fenómenos debidos a niveles elevados. 1.7. Enmascaramiento La presencia de un sonido puro puede afectar la percepción de otro sonido puro. Así, el menos intenso puede resultar inaudible aunque su nivel de intensidad esté por encima del umbral de audición. Decimos en este caso que queda enmascarado por el otro sonido. Este efecto se nota más para frecuencias cercanas al sonido enmascarante. El enmascaramiento tiene lugar como consecuencia de una modificación del umbral de audibilidad en la persona receptora y es debido a la forma en que la membrana basilar (responsable de la respuesta en frecuencia del oído humano) se excita ante la presencia de sonidos puros de distinta frecuencia. Debido a esto, un sonido puro de baja frecuencia (grave) con suficiente nivel de presión sonora puede enmascarar a un tono de mayor frecuencia (agudo), tanto más cuanto mayor sea su nivel de presión sonora. Por el contrario, un tono agudo no puede enmascarar a uno grave, ya que la excitación de la membrana basilar no es simétrica, la onda estacionaria que se produce en el oído como consecuencia de una frecuencia alta no alcanza las zonas a las que llega la de baja frecuencia, mientras que la que se produce como consecuencia de un tono grave sí cubre la zona a la que llega la de alta frecuencia. Éste fenómeno es más pronunciado cuando los dos sonidos tienen frecuencias próximas. Si los dos sonidos puros están suficientemente alejados en frecuencia, el nivel de intensidad sonora necesario ya no es tan alto, al producirse la resonancia en puntos diferentes de la membrana basilar. Por ejemplo, se produce enmascaramiento, cuando dos personas están conversando y el sonido del tráfico impide que una escuche total o parcialmente lo que está diciendo la otra. También puede darse en un conjunto musical, cuando la dinámica de un instrumento (o la suma de varios) impide percibir los sonidos que está produciendo otro instrumento musical. Para que unsolo (violín, voz) no sea enmascaradoporla orquesta,éste debediferir lo suficienteen frecuencias para que en el oído la resonancia se produzca en una zona de la membrana basilar que no está siendo excitada por la música de la orquesta.Agustín Martín Domingo Capítulo2 Acústicadesalas. Índicedelcapítulo 2.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.1. Elcoeficientedeabsorciónenacondicionamientoacústico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.2. Distintascontribucionesalcampoacústicoenunrecinto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2. Energíadelcamporeverberante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.1. ElmodelodeSabineparaladensidaddeenergía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.2. Elrecorridolibremedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3. Eltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1. LafórmuladeSabineparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3.2. Otrasexpresionesparaeltiempodereverberación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.3. Eltiempodereverberaciónóptimo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.3.4. Otrosparámetrosdecalidadacústica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.4. Elcampoacústicoenunrecinto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.5. Reduccióndelnivelsonoro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.6. Materialesacústicosysudisposición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.6.1. Reflectoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.2. Difusoresacústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.6.3. Materialesysistemasabsorbentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.6.4. Algunasnormasgenéricasdediseño. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.1. Introducción. Enlosestudiosacústicosdelosrecintosseconsideraránsonidosqueseproducentantodentrocomofueradelos mismos.Normalmentenosedeseanlosproducidosfuera,porloqueseránecesarioaislarelrecintotantoacústicamente comofrenteavibraciones.Lomismoocurrecuandosetienensonidosnodeseadosproducidosdentrodelrecinto,como eldemaquinaria.Enestecasoesnecesarioqueseabsorbatodoelsonidoposible,deformaqueapenassalgafueray queenelrecintoquedeelmínimoposible. Cuandolossonidosproducidosenel interiordelrecintosondeseados,debenajustarselascaracterísticasdelrecinto paraquelapercepcióndelsonidosealomejorposible.Análisisestadísticosdepsico-acústicanosdiráncómoesel sonidodeseado,análisisfísicoscómotienelugarlaproducción,propagación,reflexiónyabsorciónynecesitaremos ademásunbuenconocimientodelosmaterialesutilizadosydesucomportamiento. Enelcasomásgeneral,unestudioacústicodeunrecintoincluirátantoaislamientodedentroafueracomodefueraa dentro,juntoconunacondicionamientoacústicodelmismo.Estosrequisitosdebenoptimizarsedeformacombinada, deacuerdoconelusodelrecintoyloscondicionantesinternosyexternos. Aunqueloidealesdiseñarcuidadosamenteel recintodesdeelprincipio,amenudoseránecesarioacondicionarun recintoinicialmentenooptimizadoacústicamente. 21Agustín Martín Domingo 22 2.1.1. El coeficiente de absorción en acondicionamiento acústico. Capítulo 2. Acústica de salas. Cuando una onda incide sobre una superficie, parte de la misma será reflejada, parte transmitida al otro lado del medio y parte absorbida en el medio y su energía disipada en forma de calor. Cuando se analiza el acondicionamiento acústico, se acostumbra a definir el coeficiente de absorción α de la superficie en la forma α = Iabs Iinc = Inoref Iinc = Iinc −Iref Iinc (2–1) donde la absorción no se define en función de la energía que realmente se absorbe en el material, sino de la que no vuelve al recinto que estamos acondicionando, es decir de toda la que no se refleja. Según esta definición, una superficie completamente reflectante tendría un coeficiente de absorción α = 0, mientras que una superficie en la que no hay reflexión alguna tendría un coeficiente de absorción α = 1. De este modo, una ventana abierta sería una superficie perfectamente absorbente, ya que no volvería nada del sonido que incide sobre ella, y por tanto α = 1 para la misma. La cantidad de energía que llega a través del material al recinto contiguo se caracteriza a través del coeficiente de transmisión, éste sí, definido en la forma habitual, τ = Itrans Iinc . Tanto α como τ dependen del material, del estado de la superficie, de la frecuencia y del ángulo de incidencia. (2–2) Lamayorpartede los recintosreales tienen distintas superficies, cada una de ellas de materiales con distinta naturaleza y comportamiento acústico. Se define el coeficiente de absorción promedio en la forma Pn ¯ α = S1α1+S2α2 +···+Snαn S1 +S2 +···+Sn = i αiSi S (2–3) donde Si y αi son respectivamente el área y el coeficiente de absorción de la superficie i-ésima. Este coeficiente de absorción no es más que la media aritmética de los coeficientes de absorción de cada superficie ponderada al área de las mismas. 2.1.2. Distintas contribuciones al campo acústico en un recinto. Cuando se tiene un recinto con superficies reflectoras del sonido, éste llegará al receptor de distintas formas, como se observa en la figura 2–1. La primera de las contribucionesde las que hablaremoses el campo directo, que corresponde Campo reflejado Campo directo Figura 2–1: Distintas contribuciones al campo acústico en un recinto. al sonido que llega directamente de la fuente al receptor sin que se produzca ninguna reflexión entre medias. Antes de hablar de eco y reverberación y para entender la diferencia entre los mismos es conveniente referirnos a un aspecto particular de la forma en que el cerebro procesa los sonidos, la persistencia de la percepción de un sonido. En el cerebro humano, la persistencia de la sensación física producida por un sonido dado no llega más allá de unos 0,1s. Si dos sonidos sucesivos tienen una separación menor que ese tiempo el cerebro los percibe como un sonido continuoAgustín Martín Domingo 2.2. Energía del campo reverberante. 23 que se prolonga. Por el contrario, si esos dos sonidos sucesivos tienen una separación mayor que esos 0,1s el cerebro los percibe como sonidos diferentes. El eco es el fenómenomás sencillo que implica reflexión y consiste en una reflexión única que llega al receptor a partir de los 100ms de emitido el sonido. Como la velocidad del sonido es del orden de 340m/s, en este tiempo recorrerá al menos una distancia de 34m, incluyendo la ida y la vuelta, por lo que para que haya eco la superficie más próxima debe estar al menos a 17m. Cuando hay superficies “paralelas” a la distancia adecuada, la reflexión puede ir de una a otra produciéndose eco múltiple. Cuando haya varias superficies al receptor llegará el sonido directo y el reflejado por las paredes. Las primeras reflexiones que se reciben se encuentran “bastante” separadas en el tiempo y reciben el nombre de reflexiones tempranas. La distribución temporal de estas reflexiones tempranas crea una sensación característica. Después de esas primeras reflexiones empiezan a aparecer las reflexiones de las reflexiones y las reflexiones de las anteriores y así sucesivamente, haciéndose las reflexiones asintóticamente más densas hasta que se alcanza el régimen estacionario si la fuente sonora emite de forma constante. Al campo acústico que llega después de sufrir alguna reflexión le denominamos camporeflejado o camporeverberante. Si la fuente deja súbitamente de emitir, estas reflexiones siguen produciéndose durante un tiempo, disminuyendo asintóticamente a cero. Denominamos reverberación a esta permanencia del sonido una vez apagada la fuente en la que las reflexiones van llegando en unos intervalos menores que esos 0,1s. Decimos que se tiene un campo difuso cuando la contribución predominante al campo acústico es la del campo reverberante. Decimos que el campo acústico es perfectamente difuso cuando la densidad de energía del campo es perfectamente homogénea y su propagación es perfectamente isótropa. 2.2. Energía del campo reverberante. Cuando se activa o desactiva una fuente acústica en un recinto, la energía sonora dentro del mismo cambiará con el tiempo. En esta sección no consideraremos el efecto del campo directo y nos limitaremos al sonido que llega a un punto a través de unaserie de reflexionesprevias en las paredes del recinto, lo que hemosdenominadocampo reflejado o campo reverberante. † Inicialmente, al activar la fuente, si se parte de una situación de energía nula la energía en el recinto no aumentará súbitamente, sino que las primeras ondas que llegarán serán las que hayan pasado por una única reflexión, después se les sumarán las que han pasado por dos reflexiones y así sucesivamente hasta que se alcanza un régimen estacionario en el que toda la energía suministrada por la fuente es absorbida por las paredes del recinto. Se denomina periodo de establecimiento al tiempo transcurrido entre que la fuente se activa y se alcanza el régimen estacionario. Como veremos más adelante, en realidad se tiende de forma asintótica al régimen estacionario y es necesario establecer un umbral. Si, una vez alcanzado el régimen estacionario, se desactiva la fuente acústica, el sonido no dejará de llegar a un punto de forma brusca, sino que durante un tiempo seguirán llegando ondas que han pasado por diversas reflexiones en las paredes. Poco a poco, las ondas restantes se van absorbiendo en las paredes y cada vez llega menos sonido al punto hasta que apenas queda energía acústica en el recinto. Se denomina periodo de extinción al transcurrido entre que la fuente se desactiva y la energía sonora se extingue completamente. Como veremos, en realidad también se tiende de forma asintótica a la extinción. 2.2.1. El modelo de Sabine para la densidad de energía Consideremos un modelo simple de la distribución de energía sonora en un recinto. En este modelo, debido a Sabine, se partirá de unas hipótesis restrictivas que darán lugar a unos resultados quizás demasiado simplistas, pero aceptables como una primera aproximación al problema. Básicamente consisten en lo siguiente, • La densidad de energía sonora es la misma en todos los puntos del recinto, es decir, está distribuida homogéneamente. Esto obviamente no es cierto en las cercanías de las paredes del recinto, sobre todo si éstas no son †Esto implica que el campo directo debe descontarse si queremos hacer cálculos únicamente del campo reverberante.Agustín Martín Domingo 24 Capítulo 2. Acústica de salas. dS θ r dθ dr dφ Figura 2–2: Modelo de Sabine para la distribución de energía acústica. homogéneaso, a pesar de ser camporeverberante,entre distintos puntos más o menos alejados de la fuente, pero nos servirá para obtener esta primera aproximación. Como hemos dicho, para que esta aproximación sea algo más adecuada, el coeficiente de absorción debe ser bastante uniforme en las paredes del recinto. • Laenergía contenida en cualquier elemento de volumen se propaga por igual en todas las direcciones, es decir la energía se propaga de forma isótropa desde cada punto, todas las direcciones de propagación desde un punto son igualmente probables. En este modelo no se ha considerado la distribución de materiales absorbentes ni la forma del recinto, así como la posible presencia de modos normales de vibración, que pueden ser importantes a bajas frecuencias. Además se considera implícitamente que la potencia reverberante ˙ Win suministrada por la fuente a la sala,† es constante cuando ésta está conectada. Si consideramos el elemento de volumen dV de la figura, que en coordenadas esféricas puede representarse como dV =r2senθdθdφdr, la energíaacústica contenidaen el mismo vendrádada por EdV . Como esta energíase propaga por igual en todas las direcciones desde dV , la que ha pasado por dV será, a una distancia r, la misma para toda la superficie esférica 4πr2. Por tanto a dS llegará, procedente de dV , una energía EdV 4πr2 dS cosθ donde dScosθ es la superficie vista de dS desde dV . Para obtener la energía que llega desde todo el hemisferio a la superficie dS será necesario integrar en las variables θ y φ, Z Z dE = θ φ Z 2π dS cosθ = EdSdr Er2 senθdθdφdr 4πr2 4π 0 Z π/2 dφ senθcosθdθ = EdSdr 0 4 Esta energía se propagará desde dV hacia la superficie dS con una velocidad c = dr/dt, por lo que la ecuación anterior puede escribirse como 1 dS dE dt = Ec 4 (2–4) †Nótese que esta potencia es la potencia que se comunica a la sala considerada como un sistema termodinámico, no la que suministra la fuente.Agustín Martín Domingo 2.2. Energía del campo reverberante. E 4 ˙ Win Ac 1−e−Ac 4V t Periodo de establecimiento Figura 2–3: Evolución temporal de la densidad de energía sonora obtenida mediante el modelo de Sabine para el periodo de establecimiento, el régimen estacionario y el periodo de extinción. Los tiempos que se presentan en las distintas ecuaciones están contados desde el inicio de cada periodo. 25 4 ˙ Win Ac Régimen estacionario 4 ˙ Win Ac e−Ac 4V t Periodo de extinción t que representa la energía incidente por unidad de tiempo y superficie sobre la pared. Como una fracción α de esta energía se absorberá, la energía absorbida por unidad de tiempo en toda la pared será Ec 4 αS = Ac 4 E (2–5) donde A = Sα es la denominada absorción sonora de Sabine del recinto. En esta definición consideramos que la absorción de las paredes del recinto es uniforme. La energía reverberante suministrada por la fuente a la sala se empleará bien en aumentar la densidad de energía en el recinto o bien será posteriormente absorbida por las paredes en alguna de las reflexiones. Si lo expresamos por unidad de tiempo, se tiene la ecuación dinámica de la energía en este sistema, ˙ Win =V dE dt + Ac 4 E Las soluciones para la densidad de energía. (2–6) Por simplicidad comenzaremosanalizando la ecuación (2–6) una vez se ha alcanzado el régimen estacionario. En este caso, dE/dt = 0, por lo que se obtiene E0 = 4 ˙ Win Ac constante, por supuesto si ˙ W esconstante como es en el caso que analizamos. (2–7) La siguiente situación que analizaremos es la que se produce cuando la fuente deja de emitir, es decir en el periodo de extinción. En este caso, ˙ Win = 0ylaecuación (2–6) queda V dE dt + Ac 4 E =0. Si pasamos dt al otro miembro e integramos, queda una solución de la forma E(t) = cte e−Ac 4V t , (2–8) (2–9)Agustín Martín Domingo 26 Capítulo 2. Acústica de salas. y si tenemos en cuenta que para t = 0 la solución debe tener el valor correspondiente al régimen estacionario, E(0) = 4 ˙ Win Ac se llega inmediatamente a que E0 = cte y por tanto, E(t) = 4 ˙ Win Ac e−Ac 4V t es la solución que nos da la evolución de la densidad de energía en el periodo de extinción. En ésta expresión, τe = 4V Ac (2–7) (2–10) (2–11) es la constante de tiempoquegobiernael decrecimiento(yel crecimientoen el periodode establecimientoqueveremos a continuación)de la densidadde energíaacústica en el recinto.Nótese queen la ecuación(2–10)el tiempoestá medido desde el inicio del periodo de extinción, no desde el inicio del periodo de establecimiento. Analicemos finalmente el periodo de establecimiento. Hasta que se alcanza el régimen estacionario, la densidad de energía E variará entre un valor inicial 0 y el valor (2–7) correspondiente al régimen estacionario de acuerdo con la ecuación (2–6) completa. Ésta es una ecuación diferencial de primer orden, por lo que su solución general dependerá de un único parámetro a ajustar de acuerdo con las condiciones iniciales. Como es una ecuación inhomogénea, su solución general será la suma de la solución general de la homogénea (2–9) y una solución particular de la ecuación completa, por ejemplo, (2–7), quedando E(t) = 4 ˙ Win Ac +ctee−Ac 4V t . Para t = 0debecumplirse E(0) = 0, por lo que la constante debe ser −E0, y la solución de (2–6) para este caso queda en la forma E(t) = 4 ˙ Win Ac 1−e−Ac 4V t Evolución temporal de la presión eficaz. (2–12) Si suponemos que en cualquier punto del recinto, la energía llega a través de ondas individuales, y estas tienen entre sí relaciones de fase aleatorias (es decir son ondas no correlacionadas), la densidad de energía E resultante será la superposición de las densidades de energía de las ondas individuales. Para ondas planas o suficientemente alejadas del foco, existe una relación entre el valor eficaz de la presión diferencial y la densidad de energía asociada a cada onda individual, E1 = ℘2 ef1 ρ0c2 de forma que podemosescribir una relación para la densidad de energía resultante E = P i Ei, E = ℘2 ef ρ0c2 qP donde ℘ef = i ℘2 efi es el valor eficaz de la presión diferencial del campo acústico reverberante. (2–13) Como conocemos la variación temporal de la densidad de energía, podemos obtener la variación temporal del valor eficaz de la presión diferencial para cada uno de los casos anteriores, Periodo de establecimiento ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A 1−e−Ac 4V t (2–14a)Agustín Martín Domingo 2.2. Energía del campo reverberante. Régimen estacionario Periodo de extinción La intensidad equivalente del campo reverberante. 27 ℘2 ef = 4ρ0c ˙ Win A ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A e−Ac (2–14b) 4V t (2–14c) Una de las hipótesis que hemos utilizado para el modelo de Sabine es la de isotropía en la propagación de la energía, es decir en un punto la energía se propagaría por igual en todas las direcciones y ello implica que también en todos los sentidos. Ello implica que a través de cualquier superficie plana en un punto no hay un flujo neto de energía y por tanto no sería correcto hablar de intensidad neta. Podríamos hablar de la energía que atraviesa la superficie en un sentido por unidad de superficie y de tiempo (y que se cancelaría por la que llega del otro lado). Se obtendría directamente a partir de la ecuación (2–4) que da la energía que llega a la superficie por unidad de tiempo y de superficie, sustituyendo E por su valor en cada caso. Por ejemplo, para el régimen estacionario se obtendría directamente Iin = ˙ Win/A utilizando el valor dado en (2–7). Sin embargo no es la anterior la definición más interesante, sino la de una intensidad ficticia que satisfaga la relación Ieq = Ec = ℘2 ef ρ0c (2–15) por analogía al caso de las ondas planas o en general, al de las ondas lejos de su origen. Ésta es la intensidad a la que denominaremosintensidad equivalente del campo reverberante, que representaría la intensidad de una onda plana que produzca en un punto el mismo valor eficaz de la presión diferencial que el campo considerado. Utilizando el modelo de Sabine su forma, para los distintos casos será Periodo de establecimiento Régimen estacionario Periodo de extinción Ieq(t) = 4 ˙ Win A 1−e−Ac 4V t Ieq = 4 ˙ Win A Ieq(t) = 4 ˙ Win A e−Ac 4V t (2–16a) (2–16b) (2–16c) Trabajandocon esta intensidad equivalentese cumplirá queel nivelde intensidad y el de presión son siempreel mismo, siempre que el campo directo se mida suficientemente lejos de la fuente. El efecto de la absorción del medio En las expresiones anteriores no hemos tenido en cuenta el efecto de la absorción del medio. Ésta hará la densidad de energía alcanzada en el régimen estacionario sea menor,que aumente más lentamente en el periodode establecimiento y que en el periodo de extinción la energía decaiga más rápidamente que lo haría sin esa absorción. Para una onda plana que únicamente experimentara absorción en el aire la amplitud eficaz de la presión disminuiría de acuerdo con la expresión ℘ =℘0 e−aPct ⇒ ℘2=℘2 0 e−2aPct =℘2 0 e−aIct (2–17)Agustín Martín Domingo 28 Capítulo 2. Acústica de salas. donde aP es el coeficiente de absorción del medio [Neper/m] y aI = 2aP (que representa el coeficiente de absorción del medio para el cuadrado de la amplitud eficaz de presión o para la intensidad) el parámetro que se utiliza habitualmente en acústica arquitectónica. Para valores de la humedad relativa f entre el 20 y el 70% y frecuencias ν entre 1,5 y 10kHz para la mayor parte de las aplicaciones prácticas de acústica de salas se utiliza la aproximación aI = 5,5×10−4 × 50 f ν 1000 1,7 . La forma de las expresiones de la presión eficaz en los distintos casos queda como Periodo de establecimiento Régimen estacionario Periodo de extinción siendo la intensidad equivalente Periodo de establecimiento Régimen estacionario Periodo de extinción 2.2.2. El recorrido libre medio ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A+4aIV 1−e− Ac 4V+aIc t ℘2 ef = 4ρ0c ˙ Win A+4aIV ℘2 ef(t) = 4ρ0c ˙ Win A+4aIV e− Ac 4V+aIc t Ieq(t) = 4 ˙ Win A+4aIV 1−e− Ac 4V+aIc t Ieq = 4 ˙ Win A+4aIV Ieq(t) = 4 ˙ Win A+4aIV e− Ac 4V+aIc t (2–18) (2–19a) (2–19b) (2–19c) (2–20a) (2–20b) (2–20c) Consideremos un recinto rectangular de dimensiones Lx, Ly y Lz y el campo acústico como un conjunto de rayos uniformemente distribuidos en las distintas direcciones de propagación posibles. De entre esos rayos consideremos uno genérico que forma un ángulo θ con el eje z y cuya dirección queda determinada además por un ángulo φ como se muestra en la parte izquierda de la figura 2–4. Para analizar las distintas reflexiones sobre las caras perpendiculares al eje z, podríamos ver el comportamiento del rayo que se representa en gris en la parte derecha de la figura. Cada vez que este rayo atraviesa una réplica de la superficie z el rayo real sufre una reflexión. Así, en un tiempo t, el rayo considerado habrá recorrido una distancia ct, con una componente z dada por ctcosθ y se producirá una reflexión cada vez que esta última aumenta en Lz. Si denominamos Nz al número (fraccional) de reflexiones sobre las caras z en ese tiempo t y consideramos el rayo cuando sale de la superficie z inferior, debe cumplirse Nz = ct|cosθ| Lz donde hemos utilizado |cosθ| para tener en cuenta correctamente los ángulos θ > π/2. De esta forma el número de reflexiones (cruces) por segundo sobre las caras perpendiculares al eje z es nz = dNz dt = c|cosθ| LzAgustín Martín Domingo 2.3. El tiempo de reverberación. z x φ Figura 2–4: Cálculo del recorrido libre medio. Analizaremos las reflexiones de una onda genérica contra las caras perpendiculares al eje z. 29 θ dθ dφ dΩ =senθdθdφ y Lz ct cosθ θ para el rayo considerado. Si promediamosespacialmente este valor a todas las posibles direcciones a través del ángulo sólido dΩ = senθdθdφ (4π estereorradianes para toda la esfera), se tiene Z 2π nz = c Lz 0 Z 2π Z π dφ 0 0 dφ Z π mientras que para las caras perpendiculares a los ejes x e y queda nx = c 2Lx Z π/2 |cosθ| senθdθ 0 |cosθ|senθdθ 4π senθdθ 0 = c Lz 2π× 2 ny = c 2Ly , = c 2Lz de forma que el número total de reflexiones por segundo, promediada a todas las posibles direcciones de los rayos es n=nx +ny +nz = c 2 1 Lx + 1 Ly + 1 Lz = cS 4V , donde S = 2(LxLy +LxLz +LyLz)esla superficietotal del recinto y V = LxLyLz su volumen. (2–21) En realidad lo que hemos obtenido es el tiempo entre reflexiones promediado a todas las posibles direcciones, no el promediado temporalmente. Sin embargo, si hay suficiente reflexión no especular, como ocurre en la realidad, ambos valores esencialmente coincidirán, n= ¯n. El recorrido libre medio, que representa la distancia promedio que recorre un rayo entre reflexiones consecutivas, vendrá dado por ¯ ℓ = c ¯n = 4V S 2.3. El tiempo de reverberación. (2–22) Consideremos ahora que ocurre con cada onda; en cada reflexión, una parte del sonido se absorbe por la superficie y otra parte es reflejada. Recordemos que incluimos dentro de la absorción todo aquello que no se refleja, por lo que dentro de la parte absorbida tendremos energía disipada en forma de calor en el material de la pared y energía transmitida a través de la pared, que se propaga a un recinto vecino. La parte reflejada seguirá propagándose hasta encontrarse con otra superficie, en la cual de nuevo se absorberá una parte y otra parte se reflejará. El proceso continúa sucesivamente hasta que la mayor parte de la energía de la onda sonora se haya absorbido, y el sonido que quede sea ya demasiado débil para ser percibido.Agustín Martín Domingo 30 Capítulo 2. Acústica de salas. Cuando la fuente está conectada, esta disipación de energía se compensa por la nueva energía aportada por la fuente, pero en el momento en que ésta se desconecta, las ondas que permanecen propagándose en el recinto irán disminuyendo de intensidad por absorción hasta extinguirse, aunque esto no ocurrirá de forma instantánea. Se denomina reverberación a esta permanencia del sonido después de que se ha desconectado la fuente. Para caracterizar la rapidez de este proceso se introduce el tiempo de reverberación T60. Éste se define como el tiempo que tarda la señal acústica en disminuir a una millonésima parte de su valor inicial. De acuerdo con la definición de los niveles acústicos de presión o intensidad, esto se producirá cuando el nivel acústico disminuya en 60dB desde su valor inicial. Por este motivo también se le denomina con la notación T60. Como la absorción sonora depende de la frecuencia, el tiempo de reverberación también dependerá de la frecuencia. Amenudo(y especialmente a bajas frecuencias) es difícil medir el tiempo de reverberación a lo largo de los 60dB de atenuación, ya que el ruido de fondo lo enmascara. En estos casos se representa la atenuación a lo largo de 20 o 30dB y se extrapola el resultado para 60dB. El tiempo de reverberación dependerá de cómo sean de absorbentes las superficies del recinto. Por ejemplo, para paredes muy reflectantes (y por tanto poco absorbentes) serán necesarias muchas reflexiones hasta que el sonido se extinga y por tanto, el tiempo de reverberación T60 será grande. Si por el contrario, son muy absorbentes, en cada reflexión se absorberá una proporción muy alta de la energía sonora y por tanto, el sonido se hará prácticamente inaudible en unas pocas reflexiones, de forma que el tiempo de reverberación T60 será pequeño. Materiales como el vidrio, el hormigón o los azulejos son poco absorbentes del sonido, por lo que un recinto con paredes de estos materiales tendrá un tiempo de reverberación largo. Por el contrario, un recinto con abundancia de materiales altamente absorbentes como corcho, alfombras o cortinas pesadas tendrá un tiempo de reverberacióncorto. El tiempo de reverberación es el parámetro más adecuado para caracterizar la “bondad” de las propiedades acústicas de un recinto; por ejemplo para salas de música es deseable un tiempo de reverberación alto (1,8 − 2s) mientras que para que la inteligibilidad de la palabra sea mejor son convenientes tiempos de reverberación más bajos (0,4 − 0,6s). A menudo se utiliza el tiempo de reverberación en las bandas de octava de 500 o 1000Hz como parámetro para caracterizar las propiedades acústicas de un recinto. El valor “óptimo” del tiempo de reverberación dependerá del volumen del recinto y del uso que se quiere dar al mismo. Además de distintos gráficos y tablas con valores sugeridos se utilizan algunas expresiones empíricas como la de Stephens y Bate[8] T60 = K[0,0118V1/3 +0,1070] para una frecuencia de 500Hz, donde V es el volumen del recinto (m3) y K es un coeficiente que depende del tipo de sonido que se desea tener en el recinto. Sus valores típicos son de K = 4 para una sala de conferencias, de K = 5 para música orquestal y de K = 6 para coros y música de órgano. 2.3.1. La fórmula de Sabine para el tiempo de reverberación. Intentemos obtener una relación entre el tiempo de reverberación y los materiales y dimensiones de la sala. Si partimos de la ecuación (2–10) para el periodo de extinción según el modelo de Sabine, cuando la densidad de energía E haya disminuido a una millonésima parte, se cumplirá 10−6 = e−Ac 4V T60 de donde se puede despejar ⇒ −Ac 4VT60 =−6ln10 T60 = 24ln10V cA que, sustituyendo la velocidad del sonido en el aire c = 340ms−1 da T60 = 0,162V A (2–23)Agustín Martín Domingo 2.3. El tiempo de reverberación. 31 conocida como fórmula de Sabine para el tiempo de reverberación. Cuando es necesario tener en cuenta la absorción del aire, la expresión (2–23) queda T60 = 0,162V 4aIV +A (2–24) Cuando,comoeshabitual,los recintosestán formadospordiversosmateriales, cada uno de ellos de distinto coeficiente de absorción, Sabine consideró que la absorción sonora A del recinto debe venir dada por la suma de las absorciones sonoras de cada una de las superficies, A=S1α1+S2α2 +···+Snαn. Esto significa en la práctica tomar la absorción sonora como S¯ α, donde ¯ α es el coeficiente de absorción promedio del recinto tomado como la media aritmética de los coeficientes de absorción ponderada a la superficie cubierta por cada uno de los materiales (2–3). Nótese que la expresión de Sabine es manifiestamente incorrecta para altas absorciones acústicas. En el caso extremo de todas las superficies perfectamente absorbentes, se tendría ¯ α = 1 en un recinto de dimensiones S y V dadas. Según la expresión de Sabine, en este caso el tiempo de reverberación sería 0,162V/S (y sería el mínimo que puede dar la expresión de Sabine), pero es evidente que el tiempo de reverberación real sería nulo, ya que ninguna reflexión volvería. Por el contrario, para coeficientes de absorción bajos (αi < 0,20 para todas las superficies), como ocurre en los denominados “recintos vivos”, la fórmula de Sabine da bastante buen resultado. 2.3.2. Otras expresiones para el tiempo de reverberación. La fórmula de Norris-Eyring Eyring observó que la fórmula de Sabine no se cumple, como hemos comentado, cuando la absorción acústica es alta, sino que es esencialmente una expresión para recintos “vivos”. Su modelo (1933) da lugar a una expresión que es más general que la fórmula de Sabine. Este modelo está basado en el análisis del recorrido libre medio entre sucesivas reflexiones. Como hemos visto, éste viene dado por la expresión ¯ ℓ = c ¯n = 4V S y el número de reflexiones por segundo por n= cS 4V . (2–22) (2–21) El sonido emitido por la fuente sufre sucesivas reflexiones en las paredes del recinto. En cada reflexión, la energía de la onda se reducirá en promedio en un factor ρ = (1 − α) donde α es el coeficiente de absorción promediado a incidencias aleatorias sobre el área. Así, sobre un tiempo de reverberación T60 la energía se habrá atenuado hasta (1 − α) nT60. Como esto debe corresponder a una atenuación de 60dB en la densidad de energía, se cumplirá log(1 − α) nT60 =−60quedandoel tiempode reverberacióncomo T60 = 0,162V −Sln(1 −α) , expresión conocida como fórmula de Norris y Eyring para el tiempo de reverberación. Podemos considerar esta expresión como similar a la fórmula de Sabine si tomamos la absorción sonora como AEy = −Sln(1−α). (2–25) (2–26) Para recintos muyreverberantes(y por tanto con superficiesmuypocoabsorbentesacústicamente)podemosdesarrollar en serie el logaritmo, quedando ¯ α ≃ α.Agustín Martín Domingo 32 Capítulo 2. Acústica de salas. Por otra parte, para un recinto muy absorbente (con α= 1) se tiene T60 = 0 como sería de esperar. Cuando es necesario tener en cuenta la absorción del aire, la expresión (2–25) pasa a ser de la forma T60 = 0,162V 4aIV −Sln(1−α) (2–27) La fórmulade Eyringes preferible cuando los coeficientes de absorción de las superficies son relativamente uniformes y mayores de 0,20. La fórmula de Millington-Sette Millington observó que cuando se miden coeficientes de absorción de materiales muy absorbentes, la fórmula de Eyring llega a dar coeficientes de absorción mayores que la unidad. Millington (1934) desarrolló una variante del modelo anterior, donde se analizan por separado cada una de las superficies en vez de trabajar con el coeficiente de absorción promedio. Así, la probabilidadde que una reflexión se produzcaen una superficie será proporcionala la importanciarelativa de la misma, esto es, a Si/Stot. De este modo, de N reflexiones, NSi/Stot se producirán en la superficie i, disminuyendo la energía en un factor (1 − αi)NSi/Stot debido a las reflexiones contra la superficie i, de coeficiente de absorción αi y superficie Si. Considerando las reflexiones sobre todas las superficies no equivalentes, el factor de disminución de la energía será S1 (1 −α1) Stot N · (1 − α2) S2 Stot N ...(1 − αn) Sn Stot N. Comoel número N de reflexiones en un tiempo t viene, a partir de (2–21), dado por N = cS 4V t la disminución de energía con el tiempo tendría lugar en la forma S1c E(t) = E(0) (1−α1) 4V t(1 −α2)S2c Snc 4V ...(1 −αn) 4V . El tiempo de reverberación corresponderá entonces a una disminución de la energía en un 10−6, cT60 (1 −α1)S1(1 −α2)S2 ...(1 −αn)Sn 4V =10−6. Despejando el tiempo de reverberación se obtiene la fórmula de Millington-Sette 0,162V T60 = que tomando la absorción acústica como −Pn i=1Si ln(1 −αi) n X AMi =− i=1 Si ln(1 − αi) (2–28) (2–29) tiene una forma similar a la expresión de Sabine. Considerando la absorción del aire, la fórmula de Millington toma la forma T60 = 0,162V 4aIV −Pn i=1Siln(1−αi) . (2–30) Estas expresiones presentan un problema si alguno de los coeficientes de absorción de las superficies es igual a la unidad, como por ejemplo ocurre en una ventana abierta, con independencia del tamaño de la superficie Si. Esto es una consecuencia de que el modelo considera en cada instante el promedio en el tiempo de la contribución de todas las superficies, por pequeñas que éstas sean. Como todos los rayos pasarán por la superficie problemática en algún momento, harán cero el cálculo en cualquier momento. En cualquier caso, en el límite αi ≪ 1, las expresiones anteriores se reducen a las de Sabine. La fórmula de Millington es preferible cuando los coeficientes de absorción de las superficies no son uniformes y al menos uno de ellos es mayor de 0,20 (pero sin ser la unidad).Agustín Martín Domingo 2.3. El tiempo de reverberación. Las fórmulas de Fitzroy y Arau-Puchades 33 Fitzroy estudió experimentalmenteel tiempo dereverberaciónen recintosdondelaabsorciónes no uniforme,y observó que las fórmulas de Sabine y Eyring dan prediccionesdel tiempo de reverberaciónque a menudodiscrepan claramente de los resultados experimentales. En general, las fórmulas anteriores infravaloran el tiempo de reverberación,especialmente en recintos muy absorbentes acústicamente en la dirección vertical, como ocurre cuando hay un techo acústico, o en unauditorio con la absorción sonora de los asistentes. Fitzroy tiene en cuenta no sólo aspectos físicos, sino también geométricos, en el cálculo del tiempo de reverberación en un recinto prismático. Considerando que la energía tiende a fluir entre cada par de paredes opuestas y la absorción sonora promedio de cada una de estos pares de paredes, propuso una expresión empírica en la que se asume una distribución no uniforme de la absorción. Ésta es conocida como fórmula de Fitzroy para el tiempo de reverberación, T60 = 0,162V S o, para la absorción sonora AFitz = S Sx 4aIV −Sln(1− ¯ αx) + Sx 4aIV −Sln(1− ¯ αx) + Sy 4aIV −Sln(1− ¯ αy) + Sy 4aIV −Sln(1− ¯ αy) + Sz 4aIV −Sln(1− ¯ αz) Sz 4aIV −Sln(1− ¯ αz) (2–31) −1 donde cada una de las Sx,Sy,Sz representa la suma de las superficies (m2) de cada par de paredes paralelas opuestas, αx,αy,αz sus coeficientes de absorción, S la superficie total del recinto (m2) y V su volumen (m3). En realidad esta expresión surge de un promedio aritmético a los tres pares de superficies de los valores del coeficiente de absorción dados por la fórmula de Eyring, ponderados por el área relativa. Basándose en la idea de Fitzroy, Arau-Puchades[9] propuso una expresión en la que el tiempo de reverberación se obtiene como la media geométrica ponderada a las áreas de los tiempos de reverberación de Eyring en cada una de las direcciones rectangulares, Sx/S T60 = 0,162V 4aIV −Sln(1− ¯ αx) Sy/S · 0,162V 4aIV −Sln(1− ¯ αy) Sz/S · 0,162V 4aIV −Sln(1− ¯ αz) (2–32) donde ¯ αx, ¯ αy y ¯ αz son los coeficientes de absorción medios ponderados a las áreas en las superficies perpendiculares a las direcciones x, y y z y Sx, Sy y Sz las superficies totales de las mismas. 2.3.3. El tiempo de reverberación óptimo. Dependiendo del destino del local a acondicionar acústicamente y de su volumen, se elegirán unos valores u otros del tiempo de reverberación. Sin embargo, no existe una definición única de tiempo de reverberación óptimo y los resultados presentados por distintos autores presentan frecuentes diferencias cuantitativas, aunque cualitativamente sean más similares. En general, la palabra requiere unos tiempos de reverberación menores que la música, ya que las consonantes son más débiles y cortas que las vocales. Así, si el tiempo de reverberación es grande, las vocales se extienden demasiado en el tiempo, enmascarando a las consonantes y perjudicando la inteligibilidad. Sin embargo, un tiempo de reverberación más grande favorece a la música, ya que da mayor continuidad a los sonidos, contribuye a disimular pequeñas imperfecciones en la ejecución musical y da una sensación más envolvente. En la figura 2–5 se muestran unos rangos aproximados de valores del tiempo de reverberación óptimo, en función del volumen del local y de su uso previsto. Además de las sugerencias que pueda dar la figura anterior, a menudo se utilizan distintas expresiones empíricas para calcular el tiempo de reverberación con el que se espera obtener la mayor calidad del sonido en el recinto a acondicionar. Una de las expresiones empíricas que se utilizan es de la forma Topt 60 =Kfrec ·Kuso ·Kapoyo 3 √ V (2–33)Agustín Martín Domingo 34 Capítulo 2. Acústica de salas. 2,4 2.4 2,2 2.2 Tiempo de reverberación T60 (s) T60s 2 2 1,8 1.8 1,6 1.6 1,4 1.4 1,2 1.2 1 1 0,8 0.8 0,6 0.6 0,4 0.4 0,2 0.2 0 0 Iglesias Iglesias Salas de conciertos Salas de conciertos Salas de opera Salas de opera Cines Cines Teatros Teatros Salas de conferencias Salas de conferencias Estudios de grabación Estudios de grabacion 0 1 1 10 10 Vm3 Volumen (m3) 100 100 Figura 2–5: Valores habituales del tiempo de reverberación óptimo en función del volumen del local para distintos usos del mismo. donde Kfrec es un coeficiente que depende de la frecuencia (p.ej., es de 1,3 para 125Hz y de 0,9 para 4kHz), Kuso es un coeficiente que depende del uso del local (p.ej., es de 0,075 para palabra y de 0,10 para música), Kapoyo es un coeficiente que depende del apoyo electroacústico (p.ej., es de 1 sin apoyo y de 0,085 con apoyo, aunque depende de la intensidad del apoyo) y V es el volumen del recinto en m3. Esta expresión correspondería al local vacío y necesita un ajuste cuando se tiene en cuenta la absorción sonora de los ocupantes. Además de ésta hay toda una serie de expresiones empíricas, en algunos casos únicamente para un tipo de sala. 2.3.4. Otros parámetros de calidad acústica. Aunque muy importante, el tiempo de reverberación no es el único parámetro a tener en cuenta a la hora de analizar la calidad acústica de un recinto. Por ejemplo, especialmente en salas pequeñas, pueden aparecer resonancias o ondas estacionarias a ciertas frecuencias como consecuencia de reflexiones sucesivas en paredes opuestas. Así, si el sonido contiene la frecuencia de la onda estacionaria, ésta parecerá amplificada por la habitación y para ésta el tiempo de reverberación parecerá mayor, distorsionándose el sonido. La presencia de ondas estacionarias puede dar lugar a otro de los problemas que pueden aparecer, la no uniformidad del sonido en el recinto, es decir el nivel sonoro en unos puntos es distinto que en otros de una forma que no es atribuible únicamente al campo directo. También es conveniente evitar un exceso de direccionalidad derivado de las reflexiones especulares. 2.4. El campo acústico en un recinto Encuantoalcamporeflejado,laecuación(2–7)nosdasu valordeacuerdoconlaaproximacióndeSabine.Recordemos que en ese modelo la distribución de energía es isótropa, por lo que en la práctica no debe incluirse nada del campo directo. De hecho, el efecto del campo directo ya se incluirá directamente en la expresión que viene a continuación. Por este motivo, a la hora de evaluar el campo reflejado debemos descontar la energía que se absorbe en la primeraAgustín Martín Domingo 2.4. Elcampoacústicoenunrecinto 35 Tabla2–1:Característicasacústicasdealgunosauditoriosmusicales. Sala V (m3) St(m2) Tiemposdereverberación(s) Asientos 125 250 500 1000 2000 4000 CarnegieHall(N.York) 24300 2000 1,8 1,8 1,8 1,6 1,6 1,4 2800 PhilarmonicHall(N.York) 24400---1,90--SymphonyHall(Boston) 18700 1600 2,2 2,0 1,8 1,8 1,7 1,5 2600 AcademyofMusic(Filadelfia) 15700 1700 1,4 1,7 1,45 1,35 1,25 1,15 3000 StAndrew’sHall(Glasgow) 16100 1400 1,8 1,8 1,9 1,9 1,8 1,5 2800 UsherHall(Edimburgo) 16000---1,65--FreeTradeHall(Manchester) 15000---1,6--ColstonHall(Bristol) 13500 1300 1,85 1,7 1,7 1,7 1,6 1,35 2200 QueenElisabethHall(Londres) 10150---1,9--RoyalFestivalHall(Londres) 22000---1,47--NeuesGewandhaus(Leipzig) 10600 1000 1,5 1,6 1,55 1,55 1,35 1,2 1600 Beethovenhalle(Bonn) 15700---1,7--Philarmonie(Berlin) 26000---2,0--Musichochshule(Berlin) 9600---1,65--Concertgebouw(Amsterdam) 18700 1300 2,2 2,0 2,1 1,9 1,8 1,6 2600 BinyaneiHa’oomah(Jerusalén) 24700 2400 2,2 2,0 1,75 1,75 1,65 1,5 3100 GrosserMusicvereinsaal(Viena) 15000 1100 2,4 2,2 2,1 2,0 1,9 1,6 1700 PlaisdesBeuxArts(Bruselas) 12500 1500 1,9 1,75 1,5 1,35 1,25 1,1 2200 Konserthus(Gotemburgo) 11900 1000 1,9 1,7 1,7 1,7 1,55 1,45 1400 Kongressitalo(Helsinki) 18000---1,7--StadtCasino(Basilea) 10500 900 2,2 2,0 1,8 1,6 1,5 1,4 1400 KresgeAuditorium(Cambridge,Mass.) 10000 1000 1,65 1,55 1,5 1,45 1,35 1,25 1200 TeatroColón(BuenosAires) 20600 2100--1,7---2800 MetropolitanOpera(N.York) 19500 2600 1,8 1,5 1,3 1,1 1,0 0,9 2800 TeatroallaScala(Milán) 11200 1600 1,5 1,4 1,3 1,2 1,0 0,9 2500 RoyalOperaHouse(Londres) 12300---1,2--AuditorioNacional(Madrid) 22000---2,0--SaladeCámaraA.Nacional(Madrid) 4500---1,6--AuditorioManueldeFalla(Granada) 10100---1,8--reflexión,si ˙ Weslapotenciadelafuente, lapotenciaentrantequedaráelcamporeflejadoserá ˙ Win= ˙ W(1−¯ α) quedandoladensidaddeenergíacorrespondientealmismoenlaforma E(0)=4 ˙ W(1−¯ α) Ac =4 ˙ W Rc (2–34) dondeReslaconstantedelasaladadapor R= S¯ α 1−¯ α= A 1−¯ α . (2–35) EnfuncióndeR, laamplitudeficazdepresiónproducidaporel camporeflejadoenrégimenestacionariopuede escribirsecomo ℘2 ef=4 ˙ Wρ0c R (2–36) ylaintensidadequivalentecomo Ieq=4 ˙ W R (2–37) Parabajasabsorcionespuedeescribirse R≃S¯ α con ¯ α≃αsab (2–38) Laintensidaddebidaalcampodirectoenunpuntoaunadistanciardelafuenteserá,siéstaesomnidireccional,dela forma Idir= ˙ W 4πr2 . (2–39)Agustín Martín Domingo 36 quedando el cuadrado de la presión eficaz total ℘2 ef = ρcIdir + 4ρcIeq = ˙ Wρc 1 para una fuente omnidireccional. Para una fuente direccional el cuadrado de la presión eficaz total quedaría como ℘2 ef = ρcIdirθ + 4ρcIeq = ˙ Wρc Qθ Capítulo 2. Acústica de salas. ℘2 ef Campo directo Campo total Campo reverberante Radio de la sala x Figura 2–6: El radio de la sala es la distancia de la fuente a la que las contribuciones de campo directo y campo reverberante son iguales. 4πr2 + 4 R 4πr2 + 4 R (2–40) (2–41) Denominamos radio de la sala a la distancia de la fuente a la que las contribuciones de campo directo y campo reverberante son iguales. 2.5. Reducción del nivel sonoro Denominamos reducción del nivel sonoro a la disminución en dB del nivel sonoro como consecuencia de un cambio en las características acústicas del recinto o de la fuente, NR=10log Ii If (2–42) Si la fuente sigue emitiendo dentro del recinto con la misma potencia y hemos cambiado las características de las superficies, la reducción del nivel sonoro del campo reverberante será NR=10log Ii If = 10log Rf Ri . Si los coeficientes de absorción promedio no son grandes, la reducción del nivel sonoro será aproximadamente NR=10log Ii If ≃ 10log Af Ai . (2–43) (2–44)Agustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición 37 Si la fuente de sonido es externa y hemos cambiado las superficies del recinto sin apenas cambiar la transmisión del sonido desde el exterior al interior, la reducción del nivel sonoro del campo reverberante será también NR=10log Ii If = 10log Af Ai . (2–45) En el caso general, para calcular la reducción del nivel sonoro tendremos que tener en cuenta todas las contribuciones a dicha reducción: acondicionamiento de las superficies internas del recinto, aislamiento del exterior y distancia a la fuente. 2.6. Materiales acústicos y su disposición Para acondicionar acústicamente un recinto es necesario combinar adecuadamente una serie de elementos. Los más importantes son las superficies reflectantes, las superficies difusoras, y los materiales y sistemas absorbentes. Cuando la onda acústica incide sobre una superficie, puede producirse absorción (en el sentido de acondicionamiento acústico) o reflexión. La reflexión en la superficie externa es reflexión regular o especular cuando se cumple la ley de Snell, es decir, cuando el ángulo de la onda reflejada es el mismo que el ángulo de la onda incidente. Esto ocurrirá cuando las irregularidades y la textura de la superficie sean mucho menores que la longitud de onda del sonido incidente, es decir cuando la superficie sea relativamente lisa. La reflexión será reflexión difusa cuando no se cumple la ley de Snell y el sonido es reflejado más o menos aleatoriamente en todas las direcciones. Se producirá reflexión difusa cuando las irregularidades y la textura de la superficie sean del orden de la longitud de onda del sonido incidente, es decir, cuando la superficie sea rugosa en la escala del sonido incidente. Cuando la longitud de onda es mucho menor que las irregularidades, cada una de éstas se comportará en la práctica como una superficie lisa produciéndose reflexiones especulares en cada una de ellas, originándose una reflexión neta en distintas direcciones. P u λ/2 2λ/2 3λ/2 Figura 2–7: Amplitud de la onda de presión para algunas posibles ondas estacionarias entre dos paredes paralelas, cuando la longitud de onda es tal que la distancia entre las paredes es de 1, 2 y 3 semilongitudes de onda. En todos los casos, la distancia entre nodos es una semilongitud de onda. Para el caso del modo principal (con 1 semilongitud de onda entre las paredes) también se muestra la onda estacionaria de desplazamiento. Nótese que el desplazamiento es nulo en contacto con las paredes. La amplitud de la onda de presión (que es realmente lo que se detecta) es máxima en los puntos en los que la amplitud de la onda de desplazamiento es nula.Agustín Martín Domingo 38 Capítulo 2. Acústica de salas. La reflexión del sonido puede ser buena o mala. Por una parte puede hacer que el sonido resulte más agradable y que además refuerce zonas en las que el campo directo se hace pequeño. Sin embargo, también puede dar lugar a la formación de ondas estacionarias de forma que en algunas zonas ciertas frecuencias sufren un refuerzo mientras que otras se produce una atenuación. Estas ondas aparecen para frecuencias tales que la distancia entre dos superficies paralelas es un múltiplo entero de semilongitudes de onda. Además de estas ondas estacionarias pueden producirse otras más complejasqueimplicanunmayornúmerodereflexiones,peroqueafectanmuchomenosalsonidoresultante. 2.6.1. Reflectores acústicos Los reflectores acústicos se utilizan para conseguir que el sonido reflejado refuerce al directo. Están diseñados especialmente para producir reflexiones (en particular primeras reflexiones) dirigidas hacia las zonas que deben ser reforzadas, mejorándose de esta forma la eficiencia acústica del recinto. Así, es frecuente colocar reflectores acústicos (denominados también tornavoces) detrás del escenario para reforzar el sonido saliente hacia los espectadores. No todos los tipos de salas ni todos los tipos de usos se benefician de la presencia de reflectores acústicos. En particular, éstos son útiles y en ocasiones necesarios, en recintos dedicados a la palabra (sin megafonía) y a la música no amplificada. La geometría de los reflectores puede ser tanto plana como curva y se construyen con materiales lisos no porosos y rígidos, intentándose que sean capaces de reflejar la mayor parte de la energía acústica incidente. El uso de reflectores acústicos en los teatros es habitual ya desde la época de los teatros griegos abiertos al aire libre, en los que se utilizaba la parte posterior del escenario, la escena u orchestra (el círculo de arena donde estaban los actores), y las propias gradas como reflectores acústicos. Esto permitió unas propiedades acústicas excepcionales incluso en grandes teatros. Figura 2–8: Refuerzo del sonido directo mediante somido reflejado en la estructura típica de un teatro clásico y en la de un teatro moderno de interior. El mejor ejemplo de esto es el teatro griego de Epidauro, construido para 14,000 espectadores en un desnivel natural del terreno, con una orchestra circular de casi 20m de diámetro, en el que los espectadores de las filas superiores podían oír perfectamente a los actores en la escena. En realidad, la acústica del teatro de Epidauro tiene, junto con la reflexión, una contribuciónmuy importantede la difusión.Las gradas actúan (debidoa su periodicidad)como una gran red de difracción para las bajas frecuencias, que se difunden, mientras que apenas afectan a las altas frecuencias. Así, se tiene un filtro acústico que debilita las bajas frecuencias, componente principal del ruido de fondo, y se refuerza la audibilidad de las voces de los actores. 2.6.2. Difusores acústicos Un problema importante a resolver a la hora de acondicionar acústicamente un local, especialmente con salas de música, consiste en la creación de un campo sonoro muy difuso, de forma que el sonido sea envolvente. Para ello se requiere evitar en lo posible las ondas estacionarias y las reflexiones especulares en algunas superficies, evitándose los ecos intensos, y distribuir el sonido en la sala de una forma lo más uniforme posible. Ésta es la misión de los difusores acústicos.Agustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición 39 Los difusores son un excelente complemento a los sistemas absorbentes, ya que disipan mucha menos energía y por tanto permiten atenuar ecos y ondas estacionarias manteniendo al mismo tiempo un recinto vivo. Frente a los reflectores tienen la ventaja de un reparto más uniforme del sonido, aunque cada uno tiene su uso. En los teatros antiguos la difusión se lograba mediante balcones, estatuas, adornos, etc. Esto, sin embargo, resultaría muy costoso y poco estético para los gustos actuales. En su lugar se han diseñado distintos dispositivos de dispersión controlada del sonido basados en paneles de ciertas geometrías o con distintos acabados de las superficies, que además ayudan a prevenir la aparición de ondas estacionarias. El difusor más sencillo y fácil de realizar es el hecho con los famosos cartones de huevo. Éstos se comportan como difusores por su geometría y como absorbentes por su material (si son los de cartón, no los de plástico). Asimismo, una librería con libros de tamaños variados actúa como un difusor del sonido. Las paredes con superficies irregulares como picado, gotelé, etc también actúan como difusor y ayudan a prevenir la aparición de ondas estacionarias, sobre todo de altas frecuencias, al ser menores sus longitudes de onda. Sin embargo, para que un difusor alcance su máxima eficiencia se requieren diseños específicos en función de las frecuencias y de las salas para las que están proyectados. Existen sofisticados diseños de difusores acústicos optimizados para obtener un alto rendimiento. Quizás los más conocidos son los difusores de residuos cuadráticos de Schroeder[10, 11]. Estos difusores consisten en reflectores colocados en el fondo de acanaladuras a distintas profundidades. Los distintos valores de éstas hacen que la reflexión del sonido total se produzca con una serie de diferencias de fase (para cada rendija es el doble de la profundidad respecto de la onda entrante) que pueden intentar ajustarse de acuerdo con la denominada secuencia de residuos cuadráticos de un número primo para que el resultado tenga las propiedades direccionales deseadas. De esta forma, una superficie compuesta de elementos reflectantes se comporta como una superficie difusora. Figura 2–9: Esquema de un difusor de residuos cuadráticos. Alolargodel tiempo se ha realizado una intensa investigación en este terreno y se han propuestouna serie de variantes en la secuencia a utilizar. Asimismo, además del difusor unidimensional que se ha descrito, se han realizado difusores bidimensionales. Otros diseños incluyen una distribución semi-aleatoria de superficies absorbentes y reflectantes o de acanaladuras dentro de acanaladuras (de una forma inspirada en las estructuras fractales) para ser eficiente en un mayor rango de frecuencias. 2.6.3. Materiales y sistemas absorbentes La absorción acústica tiene lugar en último término mediante disipación de energía en forma de calor, asociada a procesos de fricción, que pueden estar o no asociados a una resonancia.Agustín Martín Domingo 40 Capítulo 2. Acústica de salas. Los sistemas absorbentes son esencialmente de dos tipos, absorbentes disipativos o porosos y resonadores. En los absorbentes porosos, cuando la onda acústica pasa por un medio poroso abierto, produce movimiento de las partículas de aire en el mismo, que fluyen a través de los microcanales del medio con un rozamiento similar al del movimiento de un fluido en una tubería, produciéndose disipación de energía. En el caso de resonadores habituales, se tiene un sistema del tipo masa-muelle formado por una cavidad que contiene aire y una masa que puede ser bien aire o un panel, disipándose energía en el movimiento. Existen dos tipos básicos de resonadores, los resonadores de Helmholtz y los resonadores de membrana. Absorbentes disipativos En los materiales porosos o fibrosos la disipación de energía tiene lugar como consecuencia de las fluctuaciones de presión en la superficie del material que bombean aire hacia dentro y hacia fuera del mismo. El sonido se propaga a través de la red de poros interconectados de forma que por una parte la fricción viscosa del aire al moverse por los microcanales del material y el rozamiento entre las fibras del material que se muevan bajo la acción de la onda acústica producen disipación de energía de la misma en forma de calor. Por otra parte, las cavidades interiores que tengan una única boca actuarán como cavidades resonantes de forma similar al resonador de Helmholtz que veremos a continuación. Materiales porosos típicos son alfombras, cortinas y tejidos gruesos, lana mineral y fibra de vidrio y algunas espumas acústicas como las de poliuretano (las de estructura abierta de poros). Nótese que para que un material poroso sea eficaz es necesario que los microcanales estén interconectados y, por tanto, es necesaria una estructura abierta de poros. Para el caso de las cavidades internas, los materiales porosos serán más efectivos en la absorción de las altas frecuencias, en especial para longitudes de onda comparables al tamaño de los poros y menores. Sin embargo se produce también buena absorción para longitudes de onda mayores, ya que se tiene además el proceso de disipación de energía por flujo viscoso del aire a través de los microcanales, que es importante para materiales suficientemente gruesos. La efectividad global dependerá no sólo del material, sino además de la relación entre el espesor del mismo y la longitud de onda del sonido. En efecto, para que el absorbente poroso sea efectivo necesita estar en donde la velocidad de las partículas sea alta. Como la velocidad de las partículas en los límites rígidos del recinto es normalmente nula (aunquela presión sea máxima),se producirápoca absorciónjunto a esta superficie. Zonas del absorbentemás alejadas de la superficie rígida darán lugar a mejores absorciones si están en una zona de elevado movimiento de las partículas, y por esto, será necesario tener un cierto espesor de absorbente. Para bajas frecuencias, de longitud de onda grande, puede ser necesario alejarse mucho de la pared rígida para encontrar el máximo de movimiento de las partículas. Por este motivo es difícil obtener buena absorción a bajas frecuencias con materiales porosos, ya que para ello debieran ser gruesos, además de buenos absorbentes. λ/4 l4 λ l Figura 2–10: Dependencia de la absorción de un material poroso con el espesor del mismo. La máxima velocidad de las partículas del aire se producirá a un cuarto de longitud de onda de la pared. Para queaunafrecuenciala absorciónsea mínimamenteeficazdebecumplirsequeel espesor delmaterialsea al menos de una décima parte de la longitud de onda, mientras que para que sea muy eficaz debe ser de al menos un cuarto de longitud de onda. Dicho de otra forma, la menor frecuencia que puede absorberse eficazmente en un material poroso debe tener una longitud de onda de como mucho 4 veces el espesor del absorbente, aunque si no pasa de 10 vecesAgustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición S l V Figura 2–11: Esquema del resonador de Helmholtz y algunos instrumentos musicales (ocarinas) que funcionan como un resonador de Helmholtz. Fotografía de las ocarinas por Asahiko cedida al dominio público. 41 el espesor aún habrá una cierta absorción. Una fina capa de pintura absorbente no producirá apenas absorción. Por el contrario es posible obtener una mayor absorción simplemente colocando absorbentes porosos de forma adecuada fuera de las paredes. También hay que tener en cuenta el acabado de la superficie. De nada sirve tener un material grueso muy absorbente si la superficie se va a tratar con un acabado reflectante. En general el acabadoha de ser una película muy tenue esparcida mediante pulverización. Otro factor que hay quetener en cuentaes la reflexiónquepuedeproducirseen la superficie porosaexternadel material absorbente. Si ésta es rugosa, se favorece la absorción de altas frecuencias, que son más propensas a tener reflexiones especulares múltiples con sus correspondientes absorciones en las propias irregularidades de la superficie. Cuando se quiere tener un recinto con un coeficiente de absorción próximo a la unidad para todas las bandas de frecuencia hay que cuidar además la forma de la superficie. Esto es lo que se hace en las cámaras anecoicas, donde la superficie se hace en forma de cuñas anecoicas, actuando como una trampa acústica, ya que el sonido que incide sobre la superficie de una cuña pasa por una serie de reflexiones sucesivas entre ésa y las contiguas, con un gran aumento de la superficie efectiva y por tanto de la absorción. Resonadores de cavidad Un resonador de Helmholtz está formado por una cavidad con una entrada en forma de cuello (Fig.2–11). Una botella de cristal vacía o semivacía es un ejemplo de resonador de Helmholtz. Cuando se sopla adecuadamente en su borde, el aire resuena a una frecuencia característica, dada por las dimensiones de la parte vacía de la botella y del cuello. Esta frecuencia es tanto mayor cuanto más llena se encuentre la botella, porque el volumen de aire en su interior es en este caso menor. El mismo fenómeno se observa silbando o en varios instrumentos musicales como la ocarina. Para que funcione bien las paredes de la cavidad deben ser razonablemente rígidas (al silbar tensamos la boca) y las dimensiones del resonador deben ser pequeñas comparadas con la longitud de onda del modo propio. Estos resonadores pueden modelizarse como un sistema masa-muelle con una fuerza recuperadora. El aire dentro de la cavidad intenta expandirse al ser comprimido, por lo que se modeliza como un muelle, que hace oscilar a la masa de aire en el cuello del resonador. Si suponemos que el aire de la cavidad se comporta como un gas ideal y que la compresión/expansión es rápida, el proceso será aproximadamente adiabático, con una ecuación pV γ =p0Vγ 0 = cte dondep es la presión absoluta del gas, V su volumen,γ el índice adiabático y p0 y V0 los valores de presión y volumenAgustín Martín Domingo 42 Capítulo 2. Acústica de salas. Estructura rígida d ρs d V x S Figura 2–12: Un absorbente elástico o de membrana está compuesto por un panel oscilante de densidad superficial de masa ρs montado a una cierta distancia d de la pared rígida entre dos soportes separados por una distancia l entre sí. en el equilibrio. Si diferenciamos la ecuación anterior, se tiene Vγdp+pγV(γ−1)dV = 0 que puede escribirse como dp = −pγ V dV. Si multiplicamos por la superficie interna del cuello S y escribimos dV como Sdx, ésta ecuación queda en la forma Sdp = −pγS2 V dx≃−p0γS2 V0 dx que, al ser Sdp la fuerza recuperadoray dx el desplazamientoante el que reacciona, nos da una constante recuperadora kres = p0γS2 V0 y, por tanto, el cuadrado de la frecuencia angular natural de oscilación es ω2 0 = kres m =p0γS2/V0 ρ0Sl = c2S V0l donde se ha tenido en cuenta que la velocidad del sonido en el aire es, para un proceso adiabático, de la forma r c = γp0 ρ0 . Finalmente obtenemos el valor de la frecuencia natural de oscilación del resonador de Helmholtz.† ν0 = c 2π r S lV0 . (2–46) (2–47) (2–48) En realidad no se utiliza la longitud l del cuello, sino una longitud efectiva le mayor que l que depende de la forma en que el cuello está terminado. Esta es típicamente de la forma l+K ·r donde r es el radio del cuello y K un parámetro que varía entre 1,3 y 1,7. Absorbentes elásticos o de membrana Cualquier panel flexible que oscila en respuesta al sonido incidente transmitirá parte de la energía sonora a la otra parte y por tanto el sonido reflejado disminuirá. Parte de la energía sonora se transforma en mecánica y térmica y otra se absorbe en el rozamiento de las partículas de aire en la cámara, entre el panel y la pared. Un modelo muy simplificado del problema consistiría en considerar el sistema como un panel rígido que se puede desplazar como un émbolo que oscila acercándose y alejándose de la pared. Así, se tendría un sistema resonante de masa ρsS que se mueve bajo la acción del cambio de presión del aire contenido detrás del panel. El tratamiento de †Aunque hemos hecho el análisis para un proceso adiabático, se habría obtenido el mismo resultado para un proceso isotermo.Agustín Martín Domingo 2.6. Materiales acústicos y su disposición 1,0 0,9 Resonador de Helmholtz 0,8 Coeficiente de absorción 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 62,5 125 250 500 Frecuencias (Hz) Figura 2–13: Los distintos tipos de absorbentes acústicos tienen su mayor absorción en distintas regiones del espectro acústico. 43 Absorbente disipativo Panel resonante 1000 2000 4000 8000 este problema es similar al que se ha utilizado para el resonador de Helmholtz, con una masa m = ρsS y un volumen de aire V0 = Sd, por lo que la ecuación (2–46) queda ω2 0 = kres m =p0γS2/V0 ρsS = c2ρ0 ρsd (2–49) teniendo en cuenta la forma (2–47) de la velocidad del sonido en el aire considerando que el proceso es adiabático. Así, la frecuencia de resonancia queda νres = c 2π r ρ0 ρsd ≃ 60 √ ρsd (2–50) cuando se tienen en cuenta los valores (en el sistema internacional) de la densidad del aire y de la velocidad del sonido en el mismo a temperatura ambiente. El hecho de que hayamos introducido esos valores en el sistema internacional implica que también deben darse en el sistema internacional los valores de la densidad superficial de masa del panel ρs (kg/m2) y de la distancia del mismo a la pared d (m), obteniéndose ν en Hz. Nótese que en esta aproximación se han despreciado las fuerzas de recuperación elástica (de flexión) a que está sometido el panel como consecuencia de su deformación y se ha considerado que el cambio de volumen tiene lugar con el panel manteniéndose plano. En realidad el panel oscilará en su modo fundamental, de forma parecida a como se muestra en la figura 2–12 y, para que la aproximación no sea mala, será necesario que la densidad superficial del panel sea pequeña, que la distancia entre listones sea grande y/o que el módulo de Young del panel sea pequeño. Estos absorbentes son más eficaces a bajas frecuencias, y es precisamente ahí donde la absorción es normalmente deseable y donde a menudo, ésta es la única forma de conseguirlo. En las frecuencias donde la absorción es baja, este tipo de paneles actúan como difusores. Nótese que existen distintas combinaciones de densidad superficial del panel y distancia a la pared que darán la misma frecuencia de resonancia. Sin embargo los sistemas no serán completamente equivalentes ya que cambiarán la intensidad y anchura de la resonancia. Por ejemplo, un panel ligero a una distancia más grande de la pared dará una resonancia más intensa y más estrecha que un panel más pesado y más próximo a la pared, aunque ambos tengan la misma frecuencia de resonancia.Agustín Martín Domingo 44 Sistemas mixtos Capítulo 2. Acústica de salas. Estructura rígida V V V V V V V V V V V V V V V V V V Volumen V Cuellos en el panel perforado Figura 2–14: Un panel perforado se comporta como una serie de resonadores de Helmholtz, cada uno de volumen V y longitud de cuello el espesor del panel. Material poroso Estructura rígida Panel perforado Figura 2–15: Para mejorar la respuesta en frecuencias de un panel perforado puede incluirse en su interior un absorbente poroso. Otros sistemas combinan distintos tipos de absorbentes o con pequeñas modificaciones pasan a funcionar como otro tipo de absorbente. Éste es el caso de los paneles perforados como el que se muestra en la figura 2–14, que en vez de oscilar como un panel se comporta como una serie de resonadores de Helmholtz con el orificio de cuello, cada uno de ellos de volumen V y longitud de cuello el espesor del panel. Tanto los resonadores de membrana como los resonadores de Helmholtz son muy eficaces, pero en un rango de frecuencias estrecho. Para aumentar el rango de frecuencias en el que el resonador es eficaz de puede combinar el resonador con un absorbente disipativo, como se muestra en la figura 2–15 para el caso de un panel perforado. La contrapartida es que la eficacia a la frecuencia de resonancia disminuye. Obsérvese en la figura que el material absorbente se coloca desde la boca del resonador hacia el interior para cubrir la zona en la que la velocidad de las partículas es máxima. A la hora de estimar la eficiencia de un panel perforado combinado con un absorbente poroso es necesario tener en cuenta nosólo el tamañodelas perforaciones,el volumenequivalentede cadaresonadory el tipo de absorbenteporoso, sino que también es necesario tener en cuenta la densidad de perforaciones. En un panel con pocas perforaciones, el comportamiento será próximo al de una membrana resonante sin perforar, mientras que en un panel con muchas perforaciones el comportamiento será próximo al del absorbente poroso. Trampas de graves Veamos ahora un caso particular de sistemas en general mixtos, las denominadas trampas de graves. En realidad las trampasde gravesnoañadengrancosa alos sistemas absorbentesque ya hemosvisto,salvo queestán optimizadaspara tener especial absorción en las frecuencias bajas (graves) habitualmente asociadas a ondas estacionarias. Normalmente se colocan estas trampas en las esquinas del recinto, donde la presión de las ondas estacionarias es máxima, y tras los altavoces. Las trampas de graves son uno de estos sistemas absorbentes que actúan como resonadores, pero en un rango de frecuencias más amplio (a costa de una menor atenuación). Para ello rellenan parcialmente su cavidad hueca con materiales absorbentes. Estas trampas se colocan normalmente en las esquinas del recinto, donde la presión de las ondas estacionarias es máxima, y tras los altavoces.Agustín Martín Domingo 2.6.Materialesacústicosysudisposición 45 Tabla2–2:Coeficientesdeabsorcióndedistintosmaterialesyelementosabsorbentesenfuncióndelafrecuencia. Material αadistintasfrecuencias 125 250 500 1000 2000 4000 Hormigónlisosinpintar 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,04 Hormigónlisopintado 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 Hormigónbasto 0,36 0,44 0,31 0,29 0,39 0,25 Ladrillonoesmaltadosinpintar 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,07 Ladrillonoesmaltadopintado 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 Vidrioordinario(4mm) 0,35 0,25 0,18 0,12 0,07 0,04 Vidriopesado 0,18 0,06 0,04 0,03 0,02 0,02 Ventanaabierta 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Cortina338g/m2 0,03 0,04 0,11 0,17 0,24 0,35 Cortina475g/m2fruncidaal50% 0,07 0,31 0,49 0,75 0,70 0,60 Cortina475g/m2fruncidaal50% 0,14 0,35 0,55 0,72 0,70 0,65 Terrazo 0,01 0,01 0,015 0,02 0,02 0,02 Linóleo,asfalto,cauchoocorcholisosobrehormigón. 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 Parquetsobrehormigón 0,04 0,04 0,07 0,06 0,06 0,07 Maderasobrelistones 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07 Alfombrapesadasobrehormigón 0,02 0,06 0,14 0,37 0,60 0,65 Alfombrapesadasobreespumadecaucho 0,08 0,24 0,57 0,69 0,71 0,73 Alfombrapesadasobreespumadecauchoconbasedelatex 0,08 0,27 0,39 0,34 0,48 0,63 Placadeyeso/escayolade12mma10cm 0,29 0,10 0,05 0,04 0,07 0,09 Contrachapadode1cm 0,28 0,22 0,17 0,09 0,10 0,11 Maderaenpaneles(a5cmdelapared) 0,30 0,25 0,20 0,17 0,15 0,10 Mármoloazulejo 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 Mortero,yesoocalconacabadolisosobrebaldosaoladrillo 0,013 0,015 0,02 0,03 0,04 0,05 Mortero,yesoocalconacabadorugososobremalla 0,02 0,03 0,04 0,05 0,04 0,03 Mortero,yesoocalconacabadolisosobremalla 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 0,05 Superficiedelagua(piscina) 0,008 0,008 0,013 0,015 0,02 0,025 Elemento A(sab)adistintasfrecuencias Asientotapizadoocupado 0,60 0,74 0,88 0,96 0,93 0.85 Bancodemaderaocupado 0,57 0,61 0,75 0,86 0,91 0,86 Asientotapizadovacío 0,49 0,66 0,80 0,88 0,82 0,70 Sillademaderaometalvacía 0,15 0,19 0,22 0,39 0,38 0,30 Adultodepie 0,25 0,35 0,42 0,46 0,50 0,50 Latrampasdegravescomercialestienendistintosdiseños,desderesonadoresmixtosdeformacilíndrica,aabsorbentes disipativosdedistintasgeometrías. 2.6.4. Algunasnormasgenéricasdediseño. 1. Paratenerelmáximoefectoenlaabsorcióndelrecinto(yportantoeneltiempodereverberación)esconveniente empezaraañadirmaterialesabsorbentesenprimerlugaralassuperficiesquesonmenosabsorbentes. 2. Esconvenientedistribuirlosabsorbentesporelrecintoparaminimizarefectoslocales. 3. Evitarlasimetría.Sielrecintoesdebaserectangular,quealmenoslosladosseandedistintalongitud,aunque engeneralesmejorevitarparedescompletamenteparalelasparadificultarlaformacióndeondasestacionarias yacoplamientos, especialmentesi ambasparedessonmuyreflectantes.Enparticular, unaformacúbicaes especialmenteproblemática.Sinosepuedeevitar,cubrirconmaterialabsorbentealmenosunadecadados paredesparalelasocolocarunrecubrimientodifusor. 4. Esdifícilconseguirabsorciónabajas frecuenciasconmaterialesporososdeespesornormal.Paraquesean efectivosabajasfrecuencias,losmaterialesporososdebensergruesos. 5. SepuedeaumentarlaabsorciónabajasfrecuenciasdelosmaterialesporososmontándolosconunapequeñaAgustín Martín Domingo 46 Capítulo 2. Acústica de salas. cámara de aire detrás. Así tienen un pequeño comportamiento como resonadores de panel y están en la zona en la que la velocidad de las partículas es máxima. 6. Normalmente es deseable poner materiales absorbentes o difusores en la pared opuesta a la fuente de sonido.Agustín Martín Domingo Referencias [1] Kinsler, L. E., A. R. Frey, A. B. Coppens y J. V. Sanders, Fundamentos de acústica. Limusa, México, 1995. [2] Díaz Sanchidrián, C., Apuntes de Acústica en la Edificación y el Urbanismo. Cuadernos de apoyo a la docencia, Instituto Juan de Herrera, ETSAM, Madrid, 2002, 6 Vols. [3] Llinares, J., A. Llopis y J. Sancho, Acústica arquitectónica y urbanística. Servicio de Publicaciones. Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, 1991. [4] Miyara, F., Acústica y Sistemas de Sonido. UNR Editora, Rosario, Argentina, 1999. [5] Martín Domingo, A., Vibraciones y Ondas II: Movimiento ondulatorio, vol. 249 de Cuadernos de apoyo a la docencia. Instituto Juan de Herrera, ETSAM, Madrid, 2008. [6] Josse, R., La Acústica en la construcción. Gustavo Gili, Barcelona, 1975. [7] Meisser, M., Acústica de los edificios. Colección "La construcción de Europa", Editores Técnicos Asociados, 1973. [8] Stephens, R. W. B. y A. E. Bate, Acoustics and Vibrational Physics. Edward Arnold Ltd, Londres, 2a edición, 1966, pag. 360. [9] Arau-Puchades, H., Acustica 65, 163–180, 1988. [10] Schroeder, M. R., J. Acoust. Soc. Am. 57, 149–150, 1975. [11] Schroeder, M. R., J. Acoust. Soc. Am. 65, 958–963, 1979. 47Agustín Martín Domingo 48 ReferenciasAgustín Martín Domingo Indice alfabético A absorbente disipativo, 40 elástico, 42 poroso, 40 absorción coeficiente de, 22 sonora de Millington-Sette, 32 de Norris-Eyring, 31 de Sabine, 25, 31 acústica, 1 ancho de banda, 4 Arau-Puchades fórmula de, 33 tiempo de reverberación de, 33 B banda C de doceavo de octava, 4 de octava, 3 de tercios de octava, 4 cámara anecoica, 41 campo difuso, 23 directo, 22, 23 perfectamente difuso, 23 reflejado, 23 reverberante, 23 coeficiente de absorción, 22 del medio, 28 promedio, 22 de directividad, 12 de transmisión, 22 constante de la sala, 35 de tiempo, 26 criterio acústico, 4 f isiológico, 4 matemático, 4 musical, 5 D difusores acústicos, 38 E eco, 23 múltiple, 23 enmascaramiento, 20 F Fitzroy fórmula de, 33 tiempo de reverberación de, 33 fonio, 14 fórmula de Arau-Puchades, 33 de Fitzroy, 33 de Millington-Sette, 32 de Norris y Eyring, 31 de Sabine, 31 frecuencia central, 4 inferior, 4 superior, 4 fuente direccional, 12 omnidireccional, 12 G ganancia acústica, 7 H Helmholtz, resonador de, 41 I impedancia acústica específica, 12 índice de directividad, 13 infrasonidos, 2 L ley de Snell, 37 líneas isofónicas, 15 isosónicas, 16 M Millington-Sette absorción sonora, 32 fórmula de, 32 tiempo de reverberación de, 32 N nivel continuo equivalente, 10 de exposición sonora, 11 de intensidad, 6 de potencia acústica, 6 de presión, 6 de sonoridad, 14 percentil, 11 sonoro A, 19 B, 19 C, 19 Norris y Eyring absorción sonora de, 31 fórmula de, 31 tiempo de reverberación de, 31 O ondas coherentes, 7 correlacionadas, 7 estacionarias, 38 incoherentes, 7 no correlacionadas, 7 sonoras, 1 49Agustín Martín Domingo 50 P periodo de establecimiento, 23, 26 de extinción, 23, 25 psicoacústica, 13 R radio de la sala, 36 recorrido libre medio, 29 reflectores acústicos, 38 reflexión difusa, 37 regular, 37 reflexiones tempranas, 23 régimen estacionario, 23, 25 resonador de Helmholtz, 41 de membrana, 42 elástico, 42 reverberación, 23, 30 tiempo de, 30 Arau-Puchades, 33 Fitzroy, 33 Millington-Sette, 32 Norris-Eyring, 31 Sabine, 31 ruido, 3 blanco, 9 constante, 9 continuo, 9 de fondo, 8 de impacto, 9 f luctuante, 9 Indice alfabético marrón, 10 rosa, 10 transitorio, 9 S Sabine absorción sonora de, 31 fórmula de, 31 tiempo de reverberación de, 31 semitono, 5 son, 16 sonido aéreo, 2 estructural, 2 sonio, 16 sonoridad, 14 T tiempo constante de, 26 de reverberación, 30 fórmula de Arau-Puchades, 33 fórmula de Fitzroy, 33 fórmula de Millington-Sette, 32 fórmula de Norris-Eyring, 31 fórmula de Sabine, 31 óptimo, 33 tono puro, 2 tornavoces, 38 trampas de graves, 44 U ultrasonidos, 2A |
CUALIFICACIÓN PROFESIONAL: Operaciones de sonido Familia Profesional: Imagen y Sonido Nivel: 2 Código: IMS436_2 Estado: BOE Publicación: Orden EFP/965/2020 Referencia Normativa: RD 1957/2009 Competencia general Montar, desmontar, y mantener el equipamiento de sonido, colaborando en las operaciones de captación de las diferentes fuentes sonoras, mezcla directa, edición y grabación de sonido, en producciones de cine, vídeo, televisión, multimedia, radio, discográficas, espectáculos y en la realización de instalaciones fijas de sonorización, utilizando las técnicas y los medios marcados en el diseño establecido, operando en condiciones de productividad, calidad y seguridad. Unidades de competencia UC1402_2: Instalar, montar, desmontar y mantener el equipamiento en producciones de sonido UC1403_2: Colaborar en operaciones de mezcla directa, edición y grabación en producciones de sonido UC1404_2: Ubicar y direccionar la microfonía en producciones de sonido Entorno Profesional Ámbito Profesional Desarrolla su actividad profesional en el área de sonido dedicada a las producciones de cine, vídeo, televisión, multimedia, radio, industria discográfica, servicios audiovisuales, espectáculos e instalaciones fijas de sonorización en grandes, medianas y pequeñas empresas, públicas o privadas, independientemente de su forma jurídica. Desarrolla su actividad en televisiones, productoras de cine y vídeo, emisoras de radio, salas de conciertos, teatros, productoras discográficas, empresas de doblaje, empresas de sonorización y productoras de espectáculos. Trabaja por cuenta ajena o como autónomo, dependiendo, en su caso, funcional y/o jerárquicamente de un superior. En el desarrollo de la actividad profesional se aplican los principios de accesibilidad universal y diseño universal o diseño para todas las personas de acuerdo con la normativa aplicable. Sectores Productivos Se ubica en el sector de grabación de sonido, edición musical y actividades de radiodifusión, cine, televisión, vídeo, multimedia, discográfico, teatro y espectáculos e instalaciones fijas de sonorización, además de en cualquier otro sector que cuente con alguna de estas actividades. Ocupaciones y puestos de trabajo relevantes Los términos de la siguiente relación de ocupaciones y puestos de trabajo se utilizan con carácter genérico y omnicomprensivo de mujeres y hombres. Ayudantes de sonido en televisión Página: 2 de 27 Auxiliares de sonido de cine y televisión Auxiliares de sonido para sonorizaciones en vivo Auxiliares de escenario Microfonistas de cine y video Microfonistas de conciertos musicales Microfonistas de espectáculos escénicos Auxiliares de estudio de grabación Auxiliares de posproducción de audio Ayudantes de montaje de sonido en cine Formación Asociada (480 horas) Módulos Formativos MF1402_2: Montaje de equipamientos de sonido (180 horas) MF1403_2: Mezcla directa, grabación y edición (150 horas) MF1404_2: Operación de la microfonía (150 horas) Página: 3 de 27 UNIDAD DE COMPETENCIA 1 Instalar, montar, desmontar y mantener el equipamiento en producciones de sonido Nivel: 2 Código: UC1402_2 Estado: BOE Realizaciones profesionales y criterios de realización RP1: Efectuar las operaciones de instalación, montaje, desmontaje y almacenamiento del equipamiento de sonido para el correcto desarrollo del proyecto, siguiendo las especificaciones técnicas y tiempos establecidos y cumpliendo la normativa de seguridad aplicable. CR1.1 Los equipos de sonido, tales como mezcladores, etapas de amplificación, altavoces, cableado, soportes, sistemas inalámbricos, intercomunicadores, enlaces, entre otros, se ubican en el espacio de trabajo, según la documentación técnica e instrucciones recibidas. CR1.2 El montaje y ubicación de los equipos de sonido se efectúa notificando al responsable técnico cualquier dificultad durante el proceso. CR1.3 Los equipos se instalan siguiendo el orden de montaje establecido y comprobando e identificando el cableado. CR1.4 El desmontaje, carga y descarga de los equipos se efectúa considerando su peso y fragilidad, la secuencia lógica para facilitar el orden en el transporte o el almacenaje en el desmontaje, la recogida de los equipos en condiciones de seguridad, aplicando procedimientos de embalaje que garanticen su correcta conservación y posterior uso y la adecuada distribución de la carga en el medio de transporte para evitar movimientos o golpes durante el viaje. CR1.5 Los equipos técnicos se distribuyen y ubican en el almacén garantizando las condiciones de conservación necesarias. CR1.6 El inventario de materiales en stock y las entradas y salidas de material se gestionan mediante el empleo de herramientas informáticas. CR1.7 Las operaciones de montaje, desmontaje y almacenamiento se ejecutan atendiendo al cumplimiento de los plazos y tiempos establecidos en el proyecto. RP2: Efectuar las operaciones de tiraje y recogida de líneas para efectuar el conexionado de los equipos de sonido, según el diseño y tiempo establecido, y siguiendo las instrucciones recibidas en condiciones de seguridad. CR2.1 La operatividad y el funcionamiento de los cables y conectores se comprueban mediante pruebas técnicas para asegurar su respuesta. CR2.2 El tiraje de líneas y mangueras de conexión se efectúa asegurando su fijación evitando su posible interacción con los intérpretes y alejándolas de las líneas de iluminación, de acuerdo con el diseño de la escenografía. CR2.3 El marcado e identificación de las líneas de conexión se efectúa utilizando los códigos normalizados en el sector para facilitar las tareas de montaje y desmontaje. Página: 4 de 27 CR2.4 Las mangueras y el cableado se manipulan y recogen evitando la aparición de codos o de tensiones para garantizar su conservación, mantener sus cualidades eléctricas y mecánicas, y facilitar su uso posterior. CR2.5 La alimentación eléctrica se comprueba atendiendo a criterios de potencia, sección y seguridad, para el funcionamiento de los equipos, comunicando las posibles incidencias detectadas. CR2.6 Los elementos de control tales como mesa de mezclas, intercomunicadores, estación de trabajo digital, equipos de tratamiento de señal, periféricos, entre otros, se interconexionan en el orden y tiempo marcado en el proyecto, siguiendo el esquema o listado de conexiones prefijado. CR2.7 Las vías de amplificación se conectan ateniéndose a las especificaciones técnicas y adecuando impedancias y potencias. CR2.8 Los sistemas de sonido se conectan a los cuadros de alimentación eléctrica aplicando los reglamentos y normativas que regulan las instalaciones provisionales de equipamiento eléctrico de baja tensión y considerando el consumo total de energía eléctrica, la sección mínima de los conductores de alimentación según el consumo, el reparto de cargas de potencia, los elementos de protección del sistema eléctrico, la medición de las tensiones de alimentación del cuadro o caja de conexión y el uso de los códigos de colores normalizados en los cables de alimentación. RP3: Mantener el equipamiento y los materiales técnicos de sonido en condiciones idóneas de seguridad y eficacia, utilizando los protocolos y herramientas adecuadas, a fin de garantizar el funcionamiento del equipo y la continuidad de la producción. CR3.1 El funcionamiento de todos los elementos de la cadena de sonido se comprueba de forma sistemática y con un orden establecido para prevenir fallos técnicos. CR3.2 Las operaciones básicas de mantenimiento del equipo tales como limpieza externa, limpieza de cabezales y conectores, o engrasado, actualización de software, se ejecutan con la periodicidad establecida para asegurar el funcionamiento del equipo. CR3.3 Las reparaciones básicas y sustituciones de piezas tales como fusibles, cables o conectores, se efectúan cumplimentando un parte de averías cuando no puedan ser reparadas. Contexto profesional Medios de producción Micrófonos y sus accesorios. Amplificadores de tensión y de potencia. Cableados. Pantallas acústicas (PA). Monitores. Intercomunicadores. Mesas de control digitales y analógicas. Equipos de tratamiento de señal: ecualizadores, limitadores, compresores, convertidores A/D y D/A entre otros. Splitter se señal activos y pasivos. Sistemas de contribución de señal: RDSI, ADSL, fibra óptica, coaxial, ethernet y otros. Herramientas y utillaje: polímetro, pinza amperimétrica, soldador, tijeras, alicates, sargentas y otros. Comprobador de cables. Cajas de inyección directa (DI). Paneles de conexión. Sistemas de suspensión. Eslingas. "Trusses". Trípodes. "Booms". Pértigas. Reproductores de sonido (CD, ordenadores, tablets, DVD). Estación de trabajo digital. Tarjetas de sonido. Sistemas de grabación de sonido (cinta, disco duro). Auriculares. Herramientas informáticas para el control de existencias. Productos y resultados Ubicación y orientación del equipamiento de sonido. Instalación y puesta en funcionamiento de los elementos de la cadena de audio. Materiales y equipo técnico en buen estado de conservación y utilización. Adecuación de la instalación de sonido con el diseño técnico del proyecto. Equipos Página: 5 de 27 almacenados. Control de existencias. Detección de averías. Reparaciones básicas. Parte de averías cumplimentado. Información utilizada o generada Croquis de instalación. Guion. Proyecto escenográfico y planos. Rider. Documentación visual de referencia. Manuales técnicos. Listados y marcados de fuentes y líneas. Listado de patch. Esquemas de acometidas eléctricas. Esquemas de cuadros de protección. Manuales de uso de equipos. Plan de trabajo. Listado de materiales. Archivo de materiales. Reglamentos y normativas aplicables de seguridad. Parte de reparaciones. Página: 6 de 27 UNIDAD DE COMPETENCIA 2 Colaborar en operaciones de mezcla directa, edición y grabación en producciones de sonido Nivel: 2 Código: UC1403_2 Estado: BOE Realizaciones profesionales y criterios de realización RP1: Comprobar el funcionamiento del equipo técnico de mezcla directa, grabación y edición, siguiendo las especificaciones técnicas para la realización de la producción de sonido. CR1.1 La operación de encendido y apagado se ejecuta secuencialmente, en el orden establecido, para evitar averías en los equipos. CR1.2 El estado, alimentación y operatividad de la microfonía, amplificación, periféricos, mesa de control y demás elementos de la cadena, se comprueban mediante señales de prueba para garantizar su funcionamiento y distribución óptimos. CR1.3 Las señales que han de ser mezcladas con los distintos canales de la mesa de mezclas se asignan directamente o por medio de paneles de conexión o de matrices, para asegurar su correcto tratamiento. CR1.4 El enrutado de las conexiones de los cables de los micrófonos y de los elementos de control, se comprueba y ajusta mediante señales de prueba, garantizando el funcionamiento del equipo y la adecuada operación de la producción sonora. CR1.5 La asignación de las diferentes salidas del mezclador a las entradas del grabador, a los equipos de procesado, al equipo de PA, al sistema de monitores o a cualquier otra dependencia técnica previamente determinada, se comprueba mediante la emisión de señales de prueba para asegurar su correcta distribución. CR1.6 Los niveles de la señal de audio en el mezclador, en el grabador y en los periféricos, se ajustan atendiendo a los parámetros de calidad previstos: relación señal/ruido, techo dinámico, dinámica de la fuente, frecuencia de muestreo, entre otros. CR1.7 Los sistemas de micrófonos inalámbricos se comprueban considerando la ganancia de los transmisores, el nivel de radiofrecuencia recibido por el receptor, el nivel y calidad del audio una vez demodulado, el ajuste de salida del nivel, el estado y situación de las antenas y de sus cables y el estado de las baterías. CR1.8 Los elementos del sistema de control se ajustan mediante pruebas de grabación o confirmación externa de la calidad técnica de la señal. CR1.9 El ajuste de las señales se comprueba en los equipos que necesiten de sincronización aplicando códigos de tiempo SMPTE, MIDI, u otros. CR1.10 Las soluciones técnicas alternativas se prevén mediante pruebas o ensayos para solventar posibles fallos o contingencias. CR1.11 Los cambios de asignación de líneas y equipos, que puedan hacer variar el desarrollo del proyecto, se comunican al resto del equipo técnico. Página: 7 de 27 RP2: Asistir en las tareas técnicas y comunicativas de control de sonido para contribuir a que la producción se desarrolle con calidad. CR2.1 Las operaciones de verificación técnica de todos los elementos del sistema de sonido se ejecutan en colaboración con el resto del equipo para ajustar los niveles de señal entre aparatos, formatos de audio digital, la configuración de entradas y salidas, y la adaptación de impedancias, entre otras labores. CR2.2 Las operaciones de cambios de microfonía, lanzamiento de reproductores, cambios de ubicación, entre otras, se efectúan en los ensayos de sonido según las instrucciones recibidas. CR2.3 Las operaciones de acceso al escenario en espectáculos en vivo, para cambios en instrumentos, contingencias en cableados, u otras, se ejecutan con la destreza y rapidez adecuada por los lugares que previamente haya marcado el técnico o responsable de escena. CR2.4 Las instrucciones técnicas se comunican de viva voz, anticipadamente, ajustándose al seguimiento de la escaleta o del guion. CR2.5 La aportación de los equipos periféricos a la realización de la producción sonora se garantiza controlándolos durante la ejecución del ensayo, toma o representación. CR2.6 La comunicación continua con el resto del equipo se mantiene con fluidez, transmitiendo avisos, contingencias, sugerencias y cambios, a través del equipamiento técnico de intercomunicación sonora, o visualmente, haciendo uso de los códigos de comunicación estandarizados. RP3: Asistir en la mezcla directa, edición y grabación de las señales de sonido, según instrucciones recibidas, atendiendo a los criterios técnicos definidos en el proyecto. CR3.1 La asistencia a la operación de mesas de mezclas se efectúa ajustando los niveles de entrada y enrutando la señal a los buses y salidas correspondientes, entre otros procesos, para conseguir las condiciones de calidad técnica establecidas. CR3.2 Los parámetros de la señal de audio en los ecualizadores, procesadores de dinámica y procesadores de efectos se ajustan según instrucciones recibidas para conseguir una respuesta acorde con los objetivos del proyecto. CR3.3 El nivel adecuado de señal en cada uno de los canales, en sistemas multicanal, se controla según instrucciones recibidas para conseguir la distribución espacial sonora fijada en el proyecto. CR3.4 Las operaciones de apoyo a la mezcla y edición de las distintas fuentes de sonido se efectúan asegurando el nivel técnico adecuado a los requerimientos del proyecto. CR3.5 Los equipos de amplificación y de grabación se ajustan al nivel establecido en el proyecto, respetando las características técnicas prefijadas. CR3.6 La asistencia al procesamiento de las señales que lo requieran, en los equipos externos de la mesa de mezclas o en sus sistemas virtuales, se practica mediante pruebas o ensayos para conseguir efectos o modificaciones que cumplan con las características prefijadas. CR3.7 Los efectos sala o de ambientes, y de diálogos o voces en off para doblaje, publicidad, cine y televisión, se graban según los criterios técnicos establecidos y las instrucciones recibidas. CR3.8 Las operaciones de cambios de formato y la creación de copias de seguridad se efectúan en los procesos de mezcla y edición de los programas informáticos. Contexto profesional Medios de producción Página: 8 de 27 Micrófonos y sus accesorios. Amplificadores de tensión y de potencia. Cableados. Pantallas acústicas (PA). Monitores. Intercomunicadores. Mesas de control digitales y analógicas. Interfaces de audio. Convertidores A/D y D/A. Lectores y grabadores de audio. Equipos de tratamiento de señal. Soportes grabados. Programas informáticos de grabación, tratamiento y mezcla de sonido (DAW). Sistemas digitales de edición. Paneles de conexión. Equipos de ofimática. Cajas de transporte. Carretes de cableado. Andamios y trusses. Auriculares y distribuidor de auriculares. Productos y resultados Ubicación y funcionamiento del equipamiento de sonido comprobados. Tratamiento del sonido adecuado al diseño técnico del proyecto. Copias de seguridad. Cambios de formato. Asistencia prestada en las tareas técnicas y comunicativas de control de sonido. Asistencia prestada en la mezcla directa, edición y grabación del sonido. Información utilizada o generada Croquis de instalación. Guion técnico. Escaleta. Rider. Plan de trabajo, proyecto escenográfico y planos. Documentación visual de referencia. Listado y marcado de fuentes y líneas. Listado de patch. Manuales de uso de equipos. Reglamentos y normativas aplicables de seguridad. Página: 9 de 27 UNIDAD DE COMPETENCIA 3 Ubicar y direccionar la microfonía en producciones de sonido Nivel: 2 Código: UC1404_2 Estado: BOE Realizaciones profesionales y criterios de realización RP1: Ubicar la microfonía en el espacio escénico para garantizar su operatividad, atendiendo al diseño técnico y artístico y siguiendo las instrucciones recibidas. CR1.1 La posición de los micrófonos se ajusta y comprueba colocándolos según criterios de receptividad y sensibilidad, evitando la transmisión de vibraciones a los mismos, y la captación de frecuencias espurias a través del cable. CR1.2 Los micrófonos se ubican verificando que no interfieran con el movimiento de los personajes ni con la puesta en escena, según el género del programa, u otras consideraciones. CR1.3 El micrófono se sitúa en el set de actuación considerando la tipología del sonido a captar: referencia, directo, wildtrack, efectos, entre otros. CR1.4 La alimentación de los micrófonos se comprueba, así como su fase, y conexión con los equipos de grabación. CR1.5 El micrófono se ajusta considerando su patrón polar (cardioide, omnidireccional o bidireccional), respuesta en frecuencia (filtro paso alto) y sensibilidad (atenuador o pad). CR1.6 El micrófono inalámbrico tipo Lavalier se coloca en el personaje optimizando su funcionamiento y evitando problemas de roce de ropa, sudor, contactos con la piel u otros, verificando que el micrófono y la petaca quedan asegurados aunque el personaje tenga movilidad, y coordinando su instalación con el personal de sastrería y peluquería según las diversas situaciones. CR1.7 Los micrófonos y cables se marcan para facilitar su identificación en caso de existir algún problema durante el tratamiento de la señal o ante contingencias técnicas que requieran un cambio del diseño de la microfonía. CR1.8 Los micrófonos se orientan considerando el diseño de sonido, las fuentes de sonido deseadas y no deseadas, así como la situación de los micrófonos adyacentes, para evitar desfases acústicos, siguiendo las directrices del técnico de sonido. CR1.9 Los accesorios de microfonía tales como antivientos, antipop, suspensión, pinzas y pistolas, se instalan, colocándolos en el micrófono correspondiente, para optimizar su rendimiento. CR1.10 El tipo y/o posición del micrófono no establecido previamente, se selecciona e instala atendiendo a criterios de direccionalidad, características eléctricas, puesta en escena, sensibilidad a los condicionantes ambientales de humedad, campos magnéticos y eléctricos, entre otros. CR1.11 Los micrófonos y sus accesorios se limpian y mantienen, siguiendo las especificaciones técnicas pertinentes, para garantizar su operatividad. Página: 10 de 27 RP2: Operar con destreza y rapidez grúas, pértigas y otros elementos para garantizar la captación de sonido, tomando las medidas de prevención de riesgos necesarias. CR2.1 La movilidad de las grúas se comprueba y ajusta para asegurar su correcto funcionamiento evitando la transmisión de ruidos indeseados. CR2.2 Los micrófonos se colocan en la grúa o pértiga atendiendo a criterios de seguridad, de acuerdo con las necesidades del proyecto. CR2.3 El seguimiento de las fuentes de sonido por medio de grúas o pértigas se ejecuta reaccionando ante los movimientos imprevistos de los personajes, asegurando, con la posición del micrófono, el ángulo de cobertura, sin interferir en el encuadre, sin crear sombras y siguiendo las instrucciones del director o realizador. CR2.4 La pértiga se sujeta en la posición corporal adecuada, a fin de mantenerla el tiempo necesario sin lesiones ni fatigas, facilitando el seguimiento de los movimientos de los personajes. CR2.5 Los sistemas de monitorización se instalan en el personaje considerando las necesidades del proyecto y facilitando su camuflaje en caso necesario. CR2.6 Los auriculares receptores se sintonizan asegurando la independencia de recepción de la señal captada de cada uno de ellos. Contexto profesional Medios de producción Micrófonos y sus accesorios: antivientos, antipop; soportes de microfonía: pinzas, adaptadores universales, monturas antivibratorias, pies de micrófono, jirafas, pértigas, grúas; preamplificadores de micro, cableados, intercomunicadores, cintas adhesivas, bridas, herramientas y utillaje. Polímetro. Cajas de inyección. Paneles de conexión. Medidores de líneas. Auriculares. Sistemas de micrófonos inalámbricos y accesorios. Fuentes de alimentación de microfonía. Emisores y receptores de radiofrecuencia (antenas). Productos y resultados Captación de las diferentes fuentes sonoras. Ubicación y direccionamiento de la microfonía en espacios escénicos. Manejo de grúas, pértigas y otros accesorios de microfonía. Información utilizada o generada Croquis de instalación. Guión. Rider. Documentación visual de referencia. Listado y marcado de fuentes y líneas. Listado de patch. Manuales de uso de equipos. Listado de materiales. Reglamentos y normativas aplicables de seguridad. Página: 11 de 27 MÓDULO FORMATIVO 1 Montaje de equipamientos de sonido Nivel: 2 Código: MF1402_2 Asociado a la UC: UC1402_2 ‐ Instalar, montar, desmontar y mantener el equipamiento en producciones de sonido Duración (horas): 180 Estado: BOE Capacidades y criterios de evaluación C1: Analizar las características, aplicaciones y funcionamiento del equipamiento y material de sonido utilizado en instalaciones provisionales y permanentes de captación, tratamiento y difusión de sonido. CE1.1 Identificar las características técnicas de los equipos que componen los sistemas de sonido tales como fuentes de señal, micrófonos, mezcladores de audio, amplificadores, procesadores de señal, convertidores A/D y D/A, sistemas de transporte de audio digital, grabadores o pantallas acústicas, y sus accesorios. CE1.2 Relacionar las características técnicas del equipamiento de sonido con los diferentes tipos de tareas como grabación musical, grabación audiovisual, sonorización, programa de radio o sonorización de un espectáculo, que puedan realizarse con el mismo, argumentando técnicamente la relación establecida. CE1.3 Diferenciar los estándares y protocolos técnicos de conexión entre las entradas y salidas de los equipos de sonido, tales como conexiones simétricas y asimétricas, analógicas y digitales, distintos formatos de audio digital, MIDI, de reloj digital o de radio frecuencia, y los tipos de señales que se transmiten entre aparatos y sistemas: señal de micro, de línea, de potencia, digital, balanceada o desbalanceada y de sincronía y comandos. CE1.4 Identificar las características técnicas de los elementos mecánicos y manuales empleados en las instalaciones de sonido relacionados con: ‐ La suspensión de equipos: trípodes, booms, pértigas, trusses, torres, sistemas para volado de P.A. y otros. ‐ La tracción: poleas, cuerdas, cables, motores y otros. ‐ La seguridad y los anclajes: arneses, eslingas, cinturones, guantes, entre otros. C2: Ubicar, montar, desmontar y almacenar equipos, accesorios y materiales de audio, utilizados habitualmente en las producciones de sonido, con criterios de optimización técnica y seguridad. CE2.1 Interpretar los planos generales de implantación del sistema de sonido, para su colocación en un espacio determinado. CE2.2 Interpretar los planos de diversos estudios estándar de radio, televisión o de grabaciones musicales, entre otros, para identificar la ubicación, posibilidad de movimiento y función de los equipos de sonido, así como del personal técnico, equipo artístico, locutores, intérpretes o instrumentos musicales. Página: 12 de 27 CE2.3 Interpretar esquemas y planos de la configuración técnica de diferentes sistemas de sonido, identificando los procedimientos estandarizados de conexión eléctrica y funcional entre equipos y las principales características técnicas de los elementos que los componen. CE2.4 En un supuesto práctico de montaje de un sistema de sonido para una grabación audiovisual, sonorización, grabación musical o programa de radio o televisión debidamente caracterizados por la documentación técnica correspondiente, realizar un listado de los materiales y equipamiento técnico necesario atendiendo a: ‐ Los planos del espacio donde se va a realizar la grabación tales como estudios, platós o escenarios. ‐ Los esquemas y planos de la configuración técnica del sistema de sonido. ‐ Los procedimientos de recogida de los equipos en condiciones de seguridad. CE2.5 En un supuesto práctico de sonorización de un espectáculo, grabación musical, retransmisión radiofónica o un audiovisual debidamente caracterizados por la documentación gráfica de montaje de un sistema de sonido transportado a una localización concreta, realizar el plan de montaje provisional teniendo en cuenta: ‐ Los procedimientos de descarga del equipo, su distribución y ubicación. ‐ El plan de fijación de los elementos de la instalación con riesgos de movimiento o caída, según la normativa de seguridad y prevención aplicables. ‐ El plan de desmontaje del equipo, siguiendo la secuencia lógica para facilitar el orden en el transporte y la buena conservación de los materiales. ‐ Los procedimientos de recogida de los equipos en condiciones de seguridad, que garanticen su conservación y uso posterior. ‐ Los procedimientos de carga en el medio de transporte, cuidando la distribución de la misma para evitar movimientos o golpes durante el viaje. CE2.6 Describir las técnicas y procedimientos estándares de control de existencias y almacenaje de los equipos de sonido y sus accesorios, atendiendo a las condiciones de conservación indicadas en los manuales de uso de cada equipo. CE2.7 En un supuesto práctico de disposición de un almacén de equipos y materiales de sonido debidamente caracterizado por la documentación técnica pertinente: ‐ Organizar la distribución y ubicación del equipamiento en el almacén de forma que se garanticen las condiciones de conservación necesarias. ‐ Aplicar herramientas informáticas en la gestión del inventario de materiales en stock y en las entradas y salidas de material. ‐ Establecer un procedimiento de pruebas técnicas de los materiales entrantes para una rápida detección de posibles averías antes de proceder a su almacenaje. ‐ Considerar la custodia del material en condiciones de seguridad. C3: Conexionar equipamientos según los criterios técnicos y formales de un proyecto estandarizado de montaje de sonido argumentando criterios a seguir para comprobar su puesta a punto y explicar las operaciones habituales de instalaciones de alimentación y energía eléctrica en condiciones de seguridad y protección. CE3.1 Identificar y clasificar los diferentes sistemas de cableado empleados en las instalaciones de sonido considerando: ‐ Sus características eléctricas: resistencia impedancia, capacidad e inductancia. ‐ El tipo y número de conductores: cables simétricos y asimétricos; mangueras multipar, cables para señal, cables para potencia, entre otros. ‐ Su utilización: cables de audio analógico, cable digital, de vídeo, de radio frecuencia, de red y otros. Página: 13 de 27‐ Su longitud y sección. ‐ Los tipos de conectores: domésticos, industriales y profesionales. CE3.2 Describir las perturbaciones más usuales que pueden afectar a la calidad de la señal de audio, tales como parásitos e interferencias electromagnéticas, indicando las precauciones y actuaciones a realizar en cada caso. CE3.3 En un supuesto práctico de conexión de un sistema de sonido previamente montado para distintos tipos de proyectos, como sonorización de un espectáculo, grabación musical, retransmisión de un programa de radio o audiovisuales, debidamente caracterizados por su documentación gráfica: ‐ Tirar las líneas de conexión por los lugares técnicamente más adecuados, siguiendo los planos de la instalación, procurando una interacción mínima con la escenografía y los sistemas técnicos implicados en el proyecto. ‐ Realizar las operaciones de conexionado en el orden y tiempo marcado en el proyecto y siguiendo el orden lógico que marque el criterio técnico: señales de línea, señales de audio digital, señales de potencia, entre otros, y en condiciones de seguridad eléctrica. ‐ Marcar e identificar las líneas de conexión utilizando los códigos normalizados en el sector. ‐ Operar las matrices y los paneles de conexión organizando rutas de señal para las entradas y salidas de los equipos de audio, en condiciones de seguridad eléctrica. ‐ Organizar las secuencias de recogida de cableado y equipos de forma lógica para la adecuada conservación del material. ‐ Manipular las mangueras y cables de forma que se recojan sin codos y tensiones que modifiquen sus cualidades eléctricas y mecánicas. CE3.4 Identificar las características técnicas y la funcionalidad de los interruptores automáticos, como limitadores, diferenciales y magnetotérmicos, que componen los cuadros normalizados de protección en los suministros eléctricos para instalaciones de sonido. CE3.5 Identificar los mecanismos, cableados y conectores de uso eléctrico más habituales empleados en las instalaciones de sonido, relacionando sus características electromecánicas con los parámetros de potencia, aislamiento y consumo, y con los criterios de selección a considerar para conseguir una utilización eficaz y segura en un proyecto de características predeterminadas. CE3.6 En un supuesto práctico de conexión de un sistema de sonido a un cuadro de alimentación eléctrica debidamente caracterizado por la documentación técnica pertinente: ‐ Calcular el consumo total de energía eléctrica que requiere la configuración según los datos de las placas de características de los aparatos o de su información técnica. ‐ Establecer la sección mínima de los conductores de alimentación en función del consumo. ‐ Repartir las cargas de potencia según las características del cuadro de alimentación y del consumo. ‐ Realizar un esquema normalizado de la conexión eléctrica donde figuren entre otros, las distintas líneas de alimentación asociadas al elemento de protección. ‐ Medir las tensiones de alimentación del cuadro o caja de conexión reconociendo en las medidas los bornes de fase o fases, neutro y conductor de protección (tierra). ‐ Medir y comprobar el funcionamiento de los elementos de seguridad eléctrica. ‐ Conectar (embornar) los cables de alimentación respetando los códigos de colores normalizados. ‐ Aplicar los reglamentos y normativas aplicables que regulan las instalaciones provisionales de equipamiento eléctrico de baja tensión. Página: 14 de 27 C4: Aplicar técnicas de mantenimiento de primer nivel a materiales y equipos de sonido, considerando la información obtenida de los manuales de utilización de equipos. CE4.1 Identificar en los manuales de utilización de equipos habituales de sonido, las tareas y los ciclos del mantenimiento básico de cada aparato, así como las condiciones óptimas de mantenimiento que recomiendan los fabricantes. CE4.2 Identificar, en modelos estandarizados de partes de reparación y averías habituales en el sector del sonido, las características específicas de sus descriptores. CE4.3 Identificar, en equipos, accesorios y material auxiliar de sonido, cuáles son las partes o elementos con necesidad de mantenimiento preventivo. CE4.4 En un supuesto práctico de equipamiento estándar de sonido en estado no operativo debidamente caracterizado por la documentación técnica precisa: ‐ Identificar las anomalías en los materiales y equipos que puedan ser objeto de reparación básica, o que tengan que ser reparadas por personal especializado. ‐ Sustituir partes concretas defectuosas de un determinado equipo. ‐ Comprobar y actualizar el software de los equipos que trabajan con audio digital. ‐ Reparar el cableado mediante la soldadura, atornillado, u otros procedimientos, de cables y conectores de audio, de fuerza, de RF, de datos, o de otros usos, verificando su funcionamiento. ‐ Realizar cableados para la adaptación entre diferentes formatos de conectores, comprobando su funcionamiento con los equipos de medida. ‐ Cumplimentar los partes de avería. Capacidades cuya adquisición debe ser completada en un entorno real de trabajo C2 respecto a CE2.4, CE2.5 y CE2.7; C3 respecto a CE3.3 y CE3.6; C4 respecto a CE4.4. Otras Capacidades: Demostrar cierta autonomía en la resolución de pequeñas contingencias relacionadas con su actividad. Emplear tiempo y esfuerzo en ampliar conocimientos e información complementaria. Mantener una actitud asertiva, empática y conciliadora con los demás demostrando cordialidad y amabilidad en el trato. Tratar al cliente con cortesía, respeto y discreción. Demostrar interés y preocupación por atender satisfactoriamente las necesidades de los clientes. Reconocer el proceso productivo de la organización. Contenidos 1 Configuración de la instalación del equipamiento de sonido Fuentes de señal de audio. Micrófonos. Amplificación de tensión y de intensidad: previos y etapas. Mezcladores de audio: canales de entrada, el master, los buses. Procesadores de señal: dinámica, tiempo, frecuencia. Altavoces y pantallas acústicas: tipos y características. Auriculares. Equipos y soportes de grabación. Convertidores A/D y D/A, interfaces de audio. Tipos de señales en las instalaciones de sonido. Página: 15 de 27 Protocolos digitales. Configuraciones de toma de sonido y grabación. Configuraciones de emisión de audio: RF, FO, Sat, otras. Sistemas técnicos en estudios: de radio, televisión, grabación musical. Sistemas de PA. 2 3 4 5 6 Procedimientos de instalación y conexionado de equipos Sistemas de suspensión mecánicos. Sistemas especiales de volado de equipos de P.A. Técnicas de rigging. Elementos de seguridad y anclajes. Técnicas de transporte, elevación y fijación del equipamiento: cálculo de cargas. Cableado, mangueras y conectores. Apantallamiento y prevención de parásitos e interferencias electromagnéticas. Técnicas de conexionado de equipamientos de audio. Paneles de conexión y matrices de conmutación. Distribuidores y repartidores. Protocolos y normativas de seguridad. Espacios técnicos de trabajo Teatros y salas multiuso: tipología y normas de utilización. Tipos y características de platós. Localizaciones exteriores: sets de rodaje. Escenarios fijos o en gira. Estudios, salas de control y unidades móviles. Aislamiento y acondicionamiento acústico. Documentación técnica de instalaciones en producciones de sonido Simbología para instalaciones de sonido e interpretación de diagramas de bloques técnicos. El rider y las necesidades técnicas. Manuales técnicos de equipos. Instalaciones de alimentación eléctrica para equipos de sonido Cuadros y elementos de protección: diferencial, magnetotérmico, Iimitador, fusibles, otros. Transformadores. Grupos electrógenos. Parámetros eléctricos: cálculo y medida. Equipos de medida. Aislamiento: aislantes. Seguridad eléctrica: toma de tierra. Medidas eléctricas e instrumentos de medida: voltímetros, amperímetros, ohmiómetros, otros. Reglamento electrotécnico de baja tensión. Procedimientos de mantenimiento preventivo y almacenaje de equipos de audio Técnicas y procedimientos de mantenimiento preventivo y predictivo. Técnicas de reparación de cableado. Limpieza técnica de equipos. Técnicas de ajustes correctivos en equipos y accesorios. Sistemas de almacenamiento de equipos de audio. Página: 16 de 27 Utilización de herramientas informáticas en la gestión de inventarios. Parámetros de contexto de la formación Espacios e instalaciones Los talleres e instalaciones darán respuesta a las necesidades formativas de acuerdo con el contexto profesional establecido en la unidad de competencia asociada, teniendo en cuenta la normativa aplicable del sector productivo, prevención de riesgos, salud laboral, accesibilidad universal y protección medioambiental. Se considerará con carácter orientativo como espacios de uso: ‐ Taller de 3 m² por alumno o alumna. ‐ Instalación de 2 m² por alumno o alumna. Perfil profesional del formador o formadora: 1. Dominio de los conocimientos y las técnicas relacionados con la instalación, montaje, desmontaje y mantenimiento del equipamiento en producciones de sonido, que se acreditará mediante una de las dos formas siguientes: ‐ Formación académica de nivel 1 (Marco Español de Cualificaciones para la Educación Superior) o de otras de superior nivel relacionadas con el campo profesional. ‐ Experiencia profesional de un mínimo de 3 años en el campo de las competencias relacionadas con este módulo formativo. 2. Competencia pedagógica acreditada de acuerdo con lo que establezcan las Administraciones competentes. Página: 17 de 27 MÓDULO FORMATIVO 2 Mezcla directa, grabación y edición Nivel: 2 Código: MF1403_2 Asociado a la UC: UC1403_2 ‐ Colaborar en operaciones de mezcla directa, edición y grabación en producciones de sonido Duración (horas): 150 Estado: BOE Capacidades y criterios de evaluación C1: Interpretar las características específicas de distintos procesos de mezcla, tratamiento y edición del sonido a partir de la información de proyectos y equipamientos técnicos. CE1.1 Identificar los distintos procesos operativos empleados en el control y tratamiento de la señal de sonido, tales como mezcla, ecualización, procesado y grabación, y sus fases de trabajo características, en relación con los tipos de producción más habituales en la industria del sonido: audiovisuales, radio, espectáculos y grabaciones discográficas. CE1.2 Describir las características de los principales documentos de planificación y ejecución de un proyecto de sonido, tales como la escaleta, guion técnico, libreto, parte de grabación, guion de montaje y rider, relacionándolas con el sector y producto empresarial donde se utilizan. CE1.3 En un supuesto práctico de un proyecto de mezcla de sonido debidamente caracterizado por la documentación precisa, determinar: ‐ Los elementos sonoros, como música, efecto, voz, ambiente, ráfaga y cuña, que deben ser introducidos desde el control de sonido. ‐ El orden de entrada y salida de los elementos sonoros en cada escena, secuencia, toma, pista o canal. ‐ Las referencias, pies de entrada y salida, y las claves de sincronización entre el equipo artístico o locutores y el técnico del control de sonido. CE1.4 Relacionar, a partir del análisis de distintos proyectos pregrabados, los procesos de mezcla directa, edición y control del sonido empleados en cada uno de ellos, con los recursos técnicos utilizados en su resolución, consignando en un documento escrito: ‐ La posición de los equipos de sonido que forman el control y la relación funcional entre ellos. ‐ Los principales equipos técnicos, productos y materiales empleados en un control tipo. ‐ El perfil técnico de los componentes del equipo humano de sonido, su rol de trabajo y la relación directa que guardan con cada máquina. ‐ La organización de las fases de trabajo seguidas en la puesta en funcionamiento, el ensayo, el control en vivo, o la edición de la señal de audio en las producciones analizadas. C2: Regular y ajustar los parámetros técnicos del control de sonido en distintos proyectos y programas, según las especificaciones de su documentación. CE2.1 Describir las características operativas de los mezcladores de audio, portátiles y estacionarios de uso estandarizado, relacionándolas con su tecnología específica de Página: 18 de 27 funcionamiento, analógica, digital y virtual, y su modo de trabajo interno: in line, split, monitores, directo, producción y edición. CE2.2 En un supuesto práctico de un proyecto de mezcla de sonido debidamente caracterizado por la documentación técnica de una consola de mezcla estándar, identificar y describir: ‐ La sección de entrada al mezclador, diferenciando sus conexiones de entrada y salida, la selección de entradas, el control de ganancia, la inversión de fase, los filtros, la ecualización y la asignación a buses. ‐ La sección master, relacionando los "faders" con sus correspondientes buses y las conexiones de salida del equipo, el circuito de comunicación y órdenes, los osciladores de tono, entre otros. ‐ El sistema de direccionamiento de la señal, diferenciando los envíos y retornos auxiliares de los buses internos de master, monitorado, PFL, AFL, multicanal, grupo y otros. ‐ La sección de monitorización de la señal interna y de salida del equipo, deduciendo e indicando los márgenes de actuación en que se pueden mover los niveles para una correcta calidad técnica. CE2.3 Relacionar las características técnicas de los equipos o circuitos de conversión digitalanalógico y analógico‐digital de uso estandarizado, con las prestaciones de calidad, sus protocolos de conexión y el método de operación a seguir. CE2.4 Realizar una comparativa entre la información ofrecida por los instrumentos de medida y monitorado visual de la señal, tales como el vúmetro, picómetro y dorrougth, y la proveniente de los monitores acústicos: monitores de campo cercano, auriculares y monitorado de escenario, en un proyecto de instalación sonora. CE2.5 Clasificar los diferentes sistemas de registro de la señal de audio, diferenciando entre analógicos y digitales, lineales y no lineales, sus diferencias de operatividad y el margen de nivel de señal de entrada correcto. CE2.6 En un supuesto práctico de configuración típica de aparatos periféricos de procesamiento de audio debidamente caracterizado por su documentación técnica, describir las técnicas de ajuste de señales entre el mezclador y los siguientes equipos: ‐ Procesadores de dinámica. ‐ Procesadores de frecuencia. ‐ Generadores de efectos, módulos politímbricos, entre otros. ‐ Sistemas virtuales de procesamiento. CE2.7 En un supuesto práctico de regulación y ajuste de sonido debidamente caracterizado por la documentación técnica precisa: ‐ Relacionar los parámetros técnicos tales como nivel de señal, frecuencia de muestreo y relación señal/ruido, que se describen en las normativas de interconexión de equipos y sistemas de sonido (AES, DIN, EBU, SMPTE). ‐ Identificar el método de ajuste a seguir en cada equipo del control. ‐ Garantizar que la señal tratada se encuentre normalizada. CE2.8 En un supuesto práctico de regulación y ajuste de sonido debidamente caracterizado por la documentación técnica precisa: ‐ Relacionar los parámetros técnicos tales como nivel de señal, frecuencia de muestreo y relación señal/ruido, que se describen en las normativas de interconexión de equipos y sistemas de sonido (AES, DIN, EBU, SMPTE). ‐ Identificar el método de ajuste a seguir en cada equipo del control. ‐ Garantizar que la señal tratada se encuentre normalizada. CE2.9 Identificar las deficiencias técnicas de un fragmento sonoro, tales como distorsiones, desfases, desajustes de tiempo y nivel, entre otras, deduciendo las causas que las produjeron y estableciendo cuál sería el proceso operativo para solventar el problema. Página: 19 de 27 C3: Operar en el control de sonido durante el ensayo o ejecución de proyectos y programas sonoros para conseguir las condiciones de calidad establecidas, a partir de órdenes, avisos y códigos estandarizados. CE3.1 Identificar las características técnicas de los sistemas de intercomunicación empleados en las actividades propias de la industria audiovisual, radio, espectáculos y grabaciones discográficas. CE3.2 Diferenciar los distintos tipos de órdenes, avisos y códigos estandarizados, ya sean señales visuales o sonoras, que se emplean en la realización de programas para prevenir y anticipar los acontecimientos. CE3.3 En un supuesto práctico de control de sonido de un proyecto o programa sonoro con intervención de más de un operador donde la información que define el proyecto puede ser escrita y verbal: ‐ Asignar líneas de órdenes en los equipos de mezcla. ‐ Establecer comunicación con el resto del equipo, operando los sistemas de intercomunicación. ‐ Transmitir e interpretar las señales e instrucciones verbales entre los distintos miembros que trabajen en el evento. CE3.4 En un supuesto práctico de control de un sistema de refuerzo sonoro o monitorado acústico debidamente caracterizado por su documentación técnica, manipular los equipos manteniéndolos dentro de los parámetros de la señal que aseguren un nivel de presión acústica: ‐ Adecuado a las normas de seguridad en la audición dentro de las coberturas de los sistemas de altavoces o auriculares. ‐ Acorde con la intencionalidad del tipo de evento que se refuerza ("foldback", concierto musical, conferencia, ambiental u otros). ‐ Proporcionado a las dimensiones del recinto y a las características de absorción y/o reflexión de los materiales de que está recubierto. ‐ Que permita la inteligibilidad del mensaje difundido. ‐ Que garantice la fiabilidad del sistema de refuerzo trabajando dentro de sus márgenes de seguridad. CE3.5 En un supuesto práctico de mezcla de sonido de un proyecto con presencia de diversas fuentes de señal en las entradas del mezclador y con características sonoras diferentes, debidamente caracterizado por su documentación técnica: ‐ Ajustar los niveles de cada fuente para conseguir un equilibrio en la mezcla acorde con los criterios artísticos fijados. ‐ Regular los parámetros de las señales de audio en los ecualizadores de entrada a mesa y salida master para conseguir una respuesta acorde con los objetivos del proyecto. ‐ En sistemas multicanal, asignar el nivel adecuado de señal a cada uno de los canales para conseguir la distribución espacial sonora fijada en las instrucciones del proyecto. ‐ Verificar la adecuación técnica y formal de las señales de las diferentes fuentes sonoras, asegurando su preparación antes de su entrada en programa. ‐ Procesar las señales que lo requieran en los equipos externos de la mesa de mezclas o en sus sistemas virtuales, para conseguir efectos o modificaciones en la señal que cumplan con las características artísticas prefijadas. Capacidades cuya adquisición debe ser completada en un entorno real de trabajo C1 respecto a CE1.3 y CE1.4; C2 respecto a CE2.2, CE2.6, CE2.7 y CE2.8; C3 respecto a CE3.3, CE3.4 y CE3.5. Página: 20 de 27 Otras Capacidades: Actuar con rapidez en situaciones problemáticas y no limitarse a esperar. Aprender nuevos conceptos o procedimientos y aprovechar eficazmente la formación utilizando los conocimientos adquiridos. Demostrar flexibilidad para entender los cambios. Demostrar responsabilidad ante los éxitos y ante errores y fracasos. Respetar los procedimientos y normas internas de la organización. Habituarse al ritmo de trabajo de la organización. Contenidos 1 2 Amplificación y mezcla de la señal de audio Amplificación y tipos. El preamplificador. Etapas de potencia. La consola de mezcla. Los mezcladores analógicos. Automatización de mezcladores analógicos. Los mezcladores digitales. Mesas de mezcla virtuales y estaciones de trabajo. Los diagramas de bloques y gráficas del nivel interno de la señal. Los procesadores de señal. Procesadores de frecuencia. Procesadores de dinámica. Procesadores de tiempo. Técnicas de uso de procesadores. Fuentes de sonido. Las fuentes de bajo y alto nivel. Los lectores de CD, DVD, Mp3, otros. Los sistemas digitales: DAT y multipistas digitales. Equipos analógicos. Sintetizadores y generadores de audio. Técnicas de trabajo con sonido El control de los niveles de la señal. La relación señal/ruido. La ecualización. Técnicas de operatividad. El control de la dinámica en los equipos de mezcla y procesado. El equilibrio de la mezcla. La pista de grabación en el registro del audio. El canal de trabajo o de difusión. Los procesos de encadenamiento, fundido, corte, otros. Conversión analógico/digital. Frecuencia de muestreo. Cuantificación. Ruido digital. Corrección de errores. Codificación. Protocolos de interconexión. Página: 21 de 27 3 4 5 6 Grabación de audio Grabación magnética analógica. Grabación digital en cinta. Grabación óptica y magneto‐óptica. Grabación en disco duro. Grabación en memorias sólidas. Formatos y soportes de registro. Sincronización Código SMPTE/EBU. Sistemas MIDI. Sincronización dedicada. La señal de reloj. El generador de sincronismos. Sistemas informáticos de sincronía. Protocolos de conexionado. Equipos de intercomunicación "Intercom". Estaciones base y portátiles. "Tallys" y señalización visual. Equipos de comunicación vía radio. Líneas de órdenes. Control visual y medida de la señal La unidad de volumen. Los vúmetros. Funcionamiento y normas. Los picómetros. Balística y normas. El analizador de espectro y el generador de ruido rosa. Sistemas informatizados de medida y registro del audio. Parámetros de contexto de la formación Espacios e instalaciones Los talleres e instalaciones darán respuesta a las necesidades formativas de acuerdo con el contexto profesional establecido en la unidad de competencia asociada, teniendo en cuenta la normativa aplicable del sector productivo, prevención de riesgos, salud laboral, accesibilidad universal y protección medioambiental. Se considerará con carácter orientativo como espacios de uso: ‐ Taller de 6 m² por alumno o alumna. ‐ Instalación de 5 m² por alumno o alumna. Perfil profesional del formador o formadora: Página: 22 de 27 1. Dominio de los conocimientos y las técnicas relacionados con la colaboración en operaciones de mezcla directa, edición y grabación en producciones de sonido, que se acreditará mediante una de las dos formas siguientes: ‐ Formación académica de nivel 1 (Marco Español de Cualificaciones para la Educación Superior) o de otras de superior nivel relacionadas con el campo profesional. ‐ Experiencia profesional de un mínimo de 3 años en el campo de las competencias relacionadas con este módulo formativo. 2. Competencia pedagógica acreditada de acuerdo con lo que establezcan las Administraciones competentes. Página: 23 de 27 MÓDULO FORMATIVO 3 Operación de la microfonía Nivel: 2 Código: MF1404_2 Asociado a la UC: UC1404_2 ‐ Ubicar y direccionar la microfonía en producciones de sonido Duración (horas): 150 Estado: BOE Capacidades y criterios de evaluación C1: Analizar las características técnicas y operativas de los diferentes tipos de micrófonos y accesorios que intervienen en la captación de sonido. CE1.1 Identificar, a partir de una muestra de catálogos técnicos de micrófonos, sus características técnicas principales, tales como sensibilidad, directividad, fidelidad, impedancia, relación señal‐ruido y, en su caso, alimentación "Phantom", relacionándolas con su utilización idónea y su operatividad en distintos supuestos de captación de sonido. CE1.2 Identificar la adecuación de diferentes micrófonos a distintos tipos de fuentes sonoras a partir del análisis de los gráficos de respuesta de frecuencia y los diagramas polares. CE1.3 Identificar las diferencias tecnológicas y operativas más destacadas existentes en la captación de sonido en espacios exteriores e interiores, y su relación con la elección de la microfonía más adecuada. CE1.4 Describir las características técnicas y operativas de los accesorios de microfonía de uso estandarizado, tales como antivientos, antipop, suspensión, pinzas y pistolas, justificando las razones para su elección o empleo según las características del micrófono, los condicionantes de la captación o las necesidades de optimización del rendimiento del micrófono. CE1.5 Identificar las características técnicas y operativas de la maquinaria, como grúas o pértigas, empleada en la captación de sonido, justificando su elección. CE1.6 Describir las características técnicas y operativas relacionadas con la captación de sonido de diferentes equipos técnicos portátiles de grabación de audio: grabadores analógicos y digitales, mesas de mezcla, unidades de filtros y ecualizadores. CE1.7 En un supuesto práctico de captación de sonido debidamente caracterizado por la disposición de un amplio catálogo de características técnicas de micrófonos, tales como grabación de un concierto para un disco, captación de sonido en una retransmisión deportiva y captación de diálogos para cine en sonido directo grabado: ‐ Elegir los micrófonos idóneos, según las fuentes de sonido, la relación señal/ruido y la minimización de sonidos ambientales no deseados. ‐ Asegurar, mediante el análisis de sus características técnicas, que los micrófonos seleccionados pueden mantener la inteligibilidad para todos los planos sonoros previstos en el proyecto. ‐ Garantizar que los niveles de grabación para los distintos planos sonoros no exceden los mínimos y máximos del grabador para no introducir ruidos adicionales. C2: Ubicar la microfonía en diferentes tipos de proyectos de sonido para garantizar su operatividad según los requerimientos de cada uno de ellos. Página: 24 de 27 CE2.1 En un supuesto práctico de captación de sonido para un proyecto audiovisual de ficción debidamente caracterizado por su documentación técnica: ‐ Situar cada micrófono sobre el set de actuación en función de la tipología de sonido a captar: referencia, directo, "wildtrack", efectos, entre otros. ‐ Sujetar y ajustar los micrófonos, asegurando su estabilidad y evitando la transmisión de vibraciones y la captación de frecuencias espurias a través del cable. ‐ Comprobar que los micrófonos están alimentados adecuadamente, en fase y conectados correctamente a los equipos de grabación. ‐ Identificar los micrófonos, cables y accesorios de sujeción, y transferir los códigos identificativos sobre el plano de trabajo. ‐ Comprobar que el micrófono no aparezca en el encuadre durante el seguimiento de actores. ‐ Comprobar que las sombras de la grúa o percha, y el micrófono, generadas por la iluminación, no aparecen en el encuadre. ‐ Verificar la uniformidad de captación sonora en las distintas ubicaciones de la microfonía dentro del set. ‐ Verificar en los ensayos la no interferencia entre los movimientos de cámara y los desplazamientos de las grúas o del microfonista. CE2.2 En un supuesto práctico de ficción debidamente caracterizado por su documentación técnica, en el que se emplean micrófonos con posición fija: ‐ Situar los micrófonos para obtener la mejor respuesta. ‐ Aprovechar la arquitectura del set y la acústica del mismo en la ubicación de los micrófonos. ‐ Evitar la visualización de los micrófonos. CE2.3 En un supuesto práctico de captación de sonido en un programa de televisión con el empleo de micrófonos inalámbricos a la vista del público, debidamente caracterizado por su documentación técnica: ‐ Instalar los micrófonos inalámbricos en los sujetos, asegurando la cobertura óptima de cada uno de ellos, y evitando solapamientos entre canales de radiofrecuencia. ‐ Sintonizar los micrófonos, asegurando la total independencia de recepción de cada uno de ellos. ‐ Comprobar que su posicionamiento es el adecuado, no genera roces ni está al alcance de las manos, para evitar golpes de gesticulación. ‐ Verificar que el micrófono y la petaca quedan asegurados aunque el personaje tenga movilidad. CE2.4 En un supuesto práctico de captación de sonido para televisión o cine con empleo de micrófonos inalámbricos ocultos a la vista del público debidamente caracterizado por su documentación técnica: ‐ Instalar los micrófonos inalámbricos en los sujetos, asegurando la cobertura óptima de cada uno de los micrófonos que intervienen, y evitando solapamientos entre canales de radiofrecuencia. ‐ Situar y proteger los micrófonos inalámbricos para evitar ruidos de cualquier naturaleza en aquellas situaciones en las que no se deba ver el micrófono. ‐ Sintonizar los micrófonos asegurando la total independencia de recepción de cada uno de ellos. ‐ Verificar que su posicionamiento es el correcto y que está debidamente protegido de ruidos corporales y de roces de joyas o abalorios del personaje. ‐ Comprobar que el nivel de grabación es el adecuado teniendo en cuenta el camuflaje. ‐ Verificar que la proximidad entre personajes con micrófonos camuflados no interfiere en cuanto al patrón de captación y a las frecuencias de emisión. Página: 25 de 27 C3: Efectuar la captación de sonido durante el desarrollo de proyectos y programas operando con eficacia sobre los micrófonos y sus accesorios y asegurando la calidad del sonido captado. CE3.1 En un supuesto práctico de ubicación de micrófonos en estudio debidamente caracterizado por un guion técnico de sonido: ‐ Situar los micrófonos seleccionados en los lugares establecidos. ‐ Proceder a su correcta orientación. ‐ Asegurar su cobertura sin interferir en el plano de imagen. CE3.2 En un caso práctico de utilización de soportes donde varios actores interactúan en un escenario, y en el que se utilice una grúa, debidamente caracterizado por su guion técnico: ‐ Ejecutar los movimientos de seguimiento de actores. ‐ Observar el monitor de programa incorporado en la grúa. ‐ Corregir los movimientos según las modificaciones que puedan surgir sobre lo previsto en el plan de trabajo. CE3.3 En un supuesto práctico de uso de soportes de micrófono donde varios actores interactúan en un escenario, y en el que se utilice una pértiga, debidamente caracterizado por su documentación técnica: ‐ Sujetar la pértiga garantizando la distancia y altura adecuadas del micrófono, así como la posición postural correcta, previendo tomas de larga duración. ‐ Realizar el seguimiento de actores, reaccionando ante posibles modificaciones imprevistas. ‐ Asegurar el posicionamiento del micrófono dentro de su ángulo de cobertura, sin interferir en el encuadre, y atendiendo las órdenes del director o realizador. CE3.4 En un supuesto práctico de un programa de ficción donde los personajes/actores utilizan sistemas individuales de monitorización ocultos a la vista del público, debidamente caracterizado por su documentación técnica: ‐ Colocar los sistemas de monitorización inalámbricos, facilitando su camuflaje al equipo de estilismo. ‐ Sintonizar los auriculares asegurando la independencia de recepción de cada uno de ellos. ‐ Realizar pruebas de monitorización con los personajes/actores que intervienen, para asegurar que reciben la señal sonora. Capacidades cuya adquisición debe ser completada en un entorno real de trabajo C1 respecto a CE1.7; C2 completa; C3 completa. Otras Capacidades: Demostrar interés y preocupación por atender satisfactoriamente las necesidades de los clientes. Comunicarse eficazmente con las personas adecuadas en cada momento, respetando los canales establecidos en la organización. Participar y colaborar activamente en el equipo de trabajo. Adaptarse a la organización, a sus cambios organizativos y tecnológicos así como a situaciones o contextos nuevos. Interpretar y ejecutar instrucciones de trabajo. Trasmitir información con claridad, de manera ordenada, estructura, clara y precisa respetando los canales establecidos en la organización. Contenidos Página: 26 de 27 1 2 3 4 5 Acústica arquitectónica para la captación de sonido SPL en una sala. Aislamiento sonoro. Acondicionamiento acústico de salas. Materiales de absorción sonora. Técnicas y sistemas de captación de sonido Preamplificación de la señal de micrófono. Los micrófonos según su principio de funcionamiento. Micrófonos especiales. Sistemas de alimentación. Sistemas de microfonía inalámbrica. Características de utilización de los micrófonos según su forma de captación. Criterios de elección de los micrófonos según la aplicación. Accesorios de micrófonos: filtros antipop, antiviento, cápsulas conversoras del diagrama polar, pantallas protectoras de lluvia, paraboloides. Soportes de microfonía: pies, pértigas, grúas, pinzas antivibratorias. Maquinaria de movimiento remoto de los micrófonos. Técnicas y procedimientos de captación sonora. Sistemas electrónicos portátiles de utilización en la captación de sonido Mezcladores portátiles. Sistemas de monitoraje portátiles. Unidades portátiles de filtraje. Ecualizadores portátiles. Grabadores portátiles de sonido DAT. Minidisc. Disco duro (multipistas y estéreo). Memorias de estado sólido. Interface de audio USB,Firewire, Thunderbolt. Sistemas de monitorado para el equipo artístico Tipos de monitores. Monitorado inalámbrico. Monitorado en vivo. Técnicas y procedimientos de monitorado. Parámetros de contexto de la formación Espacios e instalaciones Los talleres e instalaciones darán respuesta a las necesidades formativas de acuerdo con el contexto profesional establecido en la unidad de competencia asociada, teniendo en cuenta la normativa aplicable del sector productivo, prevención de riesgos, salud laboral, accesibilidad universal y protección medioambiental. Se considerará con carácter orientativo como espacios de uso: ‐ Taller de 6 m² por alumno o alumna. ‐ Instalación de 2 m² por alumno o alumna. Página: 27 de 27 Perfil profesional del formador o formadora: 1. Dominio de los conocimientos y las técnicas relacionados con la ubicación y direccionamiento de la microfonía en producciones de sonido, que se acreditará mediante una de las dos formas siguientes: ‐ Formación académica de nivel 1 (Marco Español de Cualificaciones para la Educación Superior) o de otras de superior nivel relacionadas con el campo profesional. ‐ Experiencia profesional de un mínimo de 3 años en el campo de las competencias relacionadas con este módulo formativo. 2. Competencia pedagógica acreditada de acuerdo con lo que establezcan las Administraciones competentes. |
2 Resumen Los sistemas educativos mundiales están en continuo desarrollo hacia una educación de calidad, siendo esta un elemento en constante perfeccionamiento y mejora. Concretamente, en España, la actual legislación educativa promulga acciones con el fin de lograr máximas de Es fundamental conocer qué agentes y factores contribuyen a la misma para que las propuestas de calidad sean coherentes y ajustadas a un contexto determinado. De forma generalizada se otorga gran valor al profesor y a su papel transformador en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Se podría afirmar que es el agente más importante que contribuye a la calidad educativa. Es el intermediario entre el conocimiento y el aprendizaje del alumno. Actualmente el docente se enfrenta a un contexto y acontecimientos que pueden poner en juego su bienestar, así como modificar sus creencias de valor hacia la educación. Ante esta realidad no existe un respaldo suficiente por parte de las administraciones, haciendo que en ocasiones el profesional se sienta solo y desprestigiado. Sin embargo, es imprescindible que el profesor esté dotado de una serie de cualidades que le permitan dar de sí lo mejor y potenciar el aprendizaje de los estudiantes, superando las dificultades encontradas en el camino. Concretamente, la motivación constituye uno de los factores principales a desarrollar y mantener en los docentes, considerándose a la misma el motor inicial que puede ayudar a impulsar otras habilidades. Consideramos que es imprescindible elaborar estrategias de actuación para mantener y fomentar la motivación del docente. Desde el centro educativo, mediante la colaboración de otros equipos, se pueden desarrollar ciertas acciones específicas que ayuden a lograr este fin. Palabras clave: calidad educativa, motivación docente, desempeño, proceso de enseñanza-aprendizaje. 3 Abstract Global education systems are continually developing towards quality education, which is constantly being improved. In particular, there are many educational laws in Spain that, over the years, enact actions in order to achieve an educational quality. It is essential to know which agents and factors contribute to quality education in order to adjust coherent proposals in a specific context. The teacher has a great value and a transforming role in the teaching-learning process. It could be said that he is the most important agent that contributes to the quality of education. He is the intermediary between the knowledge and the student`s learning. Currently, teachers are faced with a context and events that may negatively affect their well-being, as well as modify their beliefs of personal competences. In this situation, there is no support from the Educational Administration, making the professional feel alone and discredited. However, it is essential that the teacher has different qualities that allow him to give the best and to promote student learning, overcoming the difficulties found along the way. Specifically, motivation is one of the main factors to develop and maintain in teachers, considering it the initial engine that can build other skills. It is crucial to develop action strategies to maintain and promote teacher’s motivation. From the school, through the collaboration of the professionals who work in it, specific actions could be developed to achieve this aim. Key words: educational quality, teacher motivation, performance, teaching-learning process. 4 Agradecimientos Quiero agradecer la ayuda prestada en la realización de este Trabajo Fin de Máster a varias personas. En primer lugar, a Elena, por guiarme y aconsejarme a lo largo de todo el TFM. No solo has sido mi tutora de este trabajo, sino que he tenido la suerte de tenerte como asesora académica durante varios años. Gracias por toda tu ayuda y escucha. Me alegro mucho de haberte conocido. A mis compañeras de fatiga y amigas, que me han ayudado durante todo el año y me han hecho descubrir y cuestionarme aspectos que nunca me hubiese planteado. Gracias por todo, Ángela y Sara. He aprendido mucho de vosotras. Estoy segura de que seremos grandes orientadoras. A mis padres, por el esfuerzo, el ánimo y la confianza diaria. Gracias un año más. Porque habéis creído en todo momento que puedo llegar muy lejos y ser una gran profesional. A Íñigo. Tú más que nadie me animas y me das la fuerza y energía que a veces se pierde. Por felicitarme ante los logros y estar disponible siempre que necesito de tu ayuda. Solo tú haces que vea las cosas de otro color cuando se vuelven más oscuras. Y, por último, pero no menos importante, quiero agradecer a la Universidad de Navarra el hecho de brindarme la posibilidad de realizar mis estudios y hacer que ame todavía más lo que hago. Ha sido un año duro de esfuerzo pero a la vez de grandes aprendizajes. He podido rodearme de profesionales brillantes pero, sobre todo, de personas maravillosas. Sin la ayuda de todos vosotros, este trabajo no hubiese sido posible. 5 6 Índice Introducción………………………………………………….……………9 1. 2. 3. 4. La calidad en la educación……………………………..………...12 1.1. 1.2. 1.3. Relación entre calidad y educación. Hacia un concepto de calidad educativa……………………………………..……12 De un marco global a un marco local en la calidad educativa…………………………………………………………..……20 Factores y agentes determinantes de la calidad educativa……………………………………………………………..…28 El docente como agente clave en la calidad educativa………………………………………………………..…40 2.1. 2.2. Competencias profesionales del docente………………………….……40 Factores que influyen en la calidad docente……………………………47 La motivación docente como elemento esencial de la calidad educativa…………………………………..……......54 Recomendaciones para contribuir al desarrollo de la motivación docente. Posibles líneas de actuación….……………………………………………………….63 Conclusiones……………………………………………………...………70 Referencias bibliográficas…………………………………………….…73 7 8 Introducción Cada vez se hace más difícil entender una educación sin calidad. También es complejo determinar a qué nos referimos con calidad educativa. A lo largo de los años y desde una perspectiva mundial se ha hablado de forma continua de la importancia de lograr una educación de calidad y, por ello, se han ido estableciendo propósitos para su mejora. Es complejo definir con exactitud qué se entiende por calidad educativa. Por ello, es importante comprender la evolución histórica y el contexto del que se acompaña para conocer por qué se emplea este término con unas u otras connotaciones. Sin embargo, indiferentemente de la variante que conlleve su definición, lo que no admite cambio alguno es la idea de que constituye un derecho de todos recibir una educación de calidad y que el fin último de la misma es el desarrollo óptimo de los estudiantes, siendo estos los protagonistas en el proceso educativo. La legislación educativa es fundamental para tomar decisiones y llevar a cabo actuaciones concretas en este sentido. En España, a pesar de la variabilidad que presenta, aspira a lograr máximas de calidad en su sistema educativo. Sin embargo, todavía se manifiestan ciertas dificultades pedagógicas. Para ello es preciso conocer qué factores y agentes influyen en la calidad educativa de un territorio o, más concretamente, de un centro educativo con el fin de saber de dónde partir de cara a realizar mejoras. Probablemente muchos de ellos sean más rígidos o costosos de cambiar en poco tiempo, pero otros pueden ser susceptibles de modificación, puesto que dependen de la manera de actuar de los profesionales. Creemos que el profesor puede favorecer esta mejora continua. Se pretende potenciar la figura docente, el principal agente que contribuye, en gran medida, a que el proceso de enseñanza-aprendizaje se lleve a cabo de forma óptima. El profesor debe desarrollar una serie de competencias profesionales que le capaciten ante las diversas situaciones a las que se enfrenta. A pesar de ello, no todos actúan de la misma manera. Influyen también otros factores de diversa índole que facilitan o dificultan su tarea. Tal vez sea el factor motivacional uno de los principales componentes que debe poseer un buen docente y, posiblemente, uno de los más deteriorados a lo largo de su carrera profesional y labor educativa. 9 Precisamente, el interés concreto que mueve la realización de este trabajo es la necesidad de destacar la importancia del factor motivacional del docente como elemento clave que facilita el camino hacia una educación de calidad. Se habla mucho del valor del desarrollo de la motivación en el alumno pero, previamente, es vital conseguir que el maestro que está en contacto con el estudiante manifieste y contagie su entusiasmo al mismo. El alumno observa y analiza constantemente al profesor, su manera de actuar y su personalidad. Los docentes más recordados por los alumnos son aquellos incansables y llenos de energía que disfrutan de cada cosa que hacen y sacan el mayor partido a sus clases. Probablemente su motivación sea la causa de su gran éxito. Sin embargo, no se realizan acciones específicas para favorecer o mantener la motivación docente. De manera general, se otorga una mayor importancia a la formación profesional continua en torno a contenidos y nuevas metodologías, en lugar del desarrollo de habilidades y estrategias personales. Por todo esto, el trabajo que se presenta a continuación conlleva una parte de investigación teórica acerca de la influencia de la motivación docente como factor clave en la calidad educativa. A su vez, se muestran una serie de recomendaciones para contribuir al desarrollo motivacional del profesor desde un contexto formativo a nivel de centro. Es decir, se sigue una metodología explicativa y prospectiva desde una perspectiva pedagógica. De manera general se pretende plasmar la importante relación existente entre la motivación docente y el logro de una educación de calidad. Para llegar a este objetivo, los capítulos se organizan siguiendo un orden jerárquico donde se parte de una investigación acerca de la calidad educativa, de la figura docente y, finalmente, sobre la motivación de este. Más concretamente, en el primer capítulo se analiza la relación existente entre educación y calidad, intentando llegar a un concepto de calidad educativa. A su vez se realiza un análisis y comparación acerca de cómo contemplan los marcos legislativos global y local a la misma. Para ello se hace un breve recorrido por las diferentes leyes educativas españolas, centrándonos en el aspecto de la calidad. Además, se presentan una serie de factores y agentes que la fomentan. 10 En el segundo capítulo se realza la figura competencial del docente como integrante esencial en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Se detallan sus competencias profesionales y se incide en los factores que influyen en su desempeño. En el tercer capítulo, se destaca la motivación como uno de esos factores que debe poseer el docente para su correcto desempeño y el éxito de sus alumnos, entendiéndose como el elemento clave que contribuye al logro de la calidad educativa. Finalmente, en el capítulo cuatro, se establecen posibles recomendaciones y líneas de actuación con el fin de desarrollar la motivación en el docente desde un centro educativo. En resumen, la principal finalidad de este trabajo teórico-práctico aspira a destacar el factor motivacional del docente como pieza clave en el logro de la calidad educativa, evidenciando que un profesor motivado conseguirá también altos niveles de motivación en sus alumnos y, por tanto, favorecerá el buen desempeño de los mismos. De la misma manera, se pretende conocer qué factores contribuyen a su motivación o, por el contrario, a su desmotivación de cara a establecer posibles estrategias de mejora y mantenimiento de la misma en un centro educativo. La propuesta final constituye un acercamiento al fomento de la motivación docente, con el fin de que se aporten ideas ante futuras acciones encaminadas hacia el desarrollo de esta. 11 1. La calidad en la educación La calidad en la educación o una educación de calidad es, sin duda, uno de los fines buscados, en cualquier sistema educativo. A lo largo de la historia este término ha tenido diferentes conceptualizaciones y significados y ha estado plasmada en las diversas leyes educativas y declaraciones universales. En este primer capítulo abordaremos la relación que se establece entre la educación y la calidad de la misma y se profundizará en los aspectos que engloba dicho concepto. Se hará un recorrido por algunas de las declaraciones que han tenido en cuenta la calidad de la educación y, centrándonos en España, se analizarán las leyes educativas que la tienen en consideración o incluso la toman como pilar básico sobre el que se sustentan sus preceptos. Por último, se ahondará en los factores que influyen en la calidad educativa, así como los indicadores que generalmente se tienen en cuenta a la hora de evaluarla. 1.1. Relación entre calidad y educación. Hacia un concepto de calidad educativa. Resulta esencial, al tratar temas relacionados con la educación, hablar de calidad. Utilizamos este término con mucha frecuencia para referirnos a un marco de educación que recoge una serie de aspectos o variables en correcto funcionamiento y que posibilitan que la tarea educadora y los resultados de la misma sean positivos. De hecho, es extraño hablar de educación sin tener en cuenta la calidad. En palabras de Seibold (2000), la calidad es una de las condiciones fundamentales que debe ir de la mano de un cambio o reforma educativa, siendo, por tanto, un grave error no tenerse en consideración, pues pondría en compromiso dicha transformación. Se entiende, por tanto, la unión de ambos conceptos, dando lugar a la noción de “calidad educativa”. En este sentido, como afirma Escudero, “una educación mejor, más excelente, de calidad, se ha convertido en un norte prioritario, en un desafío inexcusable, en una máxima casi incontrovertible” (1999, p.6). Pero para saber qué es la calidad educativa, deberemos atender a qué alude, en primera instancia y de forma concreta, la calidad. Así pues, “el término calidad, tan reiteradamente utilizado, dista mucho de ser una realidad clara y precisa: se puede hablar de 12 calidad y, sin embargo, estar haciéndolo de realidades claramente diferentes unas de otras” (Pérez Juste, López, Peralta, & Municio, 2001, p.15). Por su parte, Ramos (2008) explica que precisamente este es uno de los términos más ambiguos, siendo prácticamente indefinible en la mayoría de debates, pues parece que todos conocemos qué engloba, pero a la hora de compararlo existe divergencia. Es innegable que empleamos esta idea en un contexto general al hablar de la vida, de las personas o las relaciones entre las mismas, así como a los bienes de los que disponemos a nuestro alrededor, los procesos o los productos. Por lo que se puede afirmar la imprecisión en su contenido y, por tanto, se requiera de ideas, modelos o propuestas que permitan su esclarecimiento (Pérez, 2005). Por consiguiente, “bajo la palabra calidad se esconden conceptos muy distintos y, fuera de ese vago y hasta tautológico elemento común, el qué, para qué, para quién y cómo contenidos en el mismo término difieren diametralmente de unos casos a otros” (Muñoz-Repiso & Murillo, 2010, p. 179). Incluso, centrándonos ya en el campo educativo, los sentidos que pueden darse al concepto de ‘calidad educativa’ son múltiples. Pero esto no significa que esta diversidad de realidades y características que presenta haga de ella un concepto neutro o generalizable, sin presentar un punto de apoyo o un aspecto común. De esta forma, dada la relevancia del mismo, conviene establecer un marco de realidad común que permita conocer dónde nos encontramos, hacia dónde debemos ir y qué medios pondremos para llegar hasta allí. Así lo explican Colella y Díaz (2017, p.448): la indagación sobre los sentidos atribuidos al concepto de calidad educativa permitirá caracterizar las propiedades que se atribuyen a la didáctica, y ello, a su vez, posibilitará dilucidar los sentidos sociales y políticos que sustentan determinada concepción de la pedagogía. Una de las razones que explica esta diversidad de significados puede apoyarse también en la complejidad de la educación y en los continuos cambios producidos en la manera de pensar de diferentes autores, vinculados a su vez con la aparición de nuevos modelos pedagógicos (Yanes, 2015, p.162). En este sentido, se explica como un concepto “social e históricamente determinado, es decir, que se lee de acuerdo con los patrones históricos y culturales que tienen que ver con una realidad específica, con una formación social concreta, en un país concreto y en un momento concreto” (Aguerrondo, 1993, p. 3). 13 Por consiguiente, es preciso analizar algún aspecto de la evolución histórica y su contexto, el cual ha podido influir en el empleo de este término con unas u otras connotaciones. De esta manera, el hecho de entender este concepto a través de la esencia sociocultural de la época y la forma en que hemos llegado a dicho conocimiento, propicia responder adecuadamente a la realidad y poder transformarla (Rodríguez, 2010). Como expone Aguerrondo (1993), el concepto de ‘calidad de la educación’ surge de un modelo de calidad de resultados, también relacionado por tanto con la eficiencia, y donde el docente únicamente se encarga de aplicar unos objetivos, actividades y materiales prefabricados de antemano. Así también lo indica Pisemskaya (2007), al mencionar que inicialmente el concepto adquiere rasgos del área empresarial, pues se concebía al producto como el condicionante de satisfacer las demandas del cliente. De esta forma, también hizo referencia al producto educativo, compuesto por el conjunto de conocimientos que posee un estudiante. Más adelante, tras la Segunda Guerra Mundial, se produce un cambio en los países centrales con el fin de impulsar la mejora en la educación, teniendo en cuenta los nuevos retos sociales (Seibold, 2000). Se comienza entonces a hablar de ‘calidad total’. Este nuevo concepto implica, en palabras de Colella y Díaz: que la calidad es el resultado del trabajo y de la participación de todos los integrantes de la empresa, en tanto permite una ‘mejora continua’ del producto o del servicio. En este sentido, el factor humano ocupa un lugar central, por lo que se concibe al empleado como un ser autónomo con poder para controlar y ser responsable de la calidad, al tiempo que se busca su motivación y su capacitación constante, junto al desarrollo de habilidades para el trabajo en equipo y la resolución de problemas, entre otras. Estas ideas del sector empresarial van a tomarse en cuenta por el campo educativo. De esta forma, en la ‘calidad total educativa’, el educando, entendido como beneficiario, es el centro de la actividad educativa. Esta perspectiva, coincide con los nuevos avances pedagógicos que inciden en la importancia y protagonismo del alumno, sin olvidar el papel del docente y de los contenidos (Aguerrondo, 1993). Se puede afirmar, por tanto, que esta mejora no se centra únicamente en lo cuantitativo aumentando el número de centros educativos, sino que se busca optimizar lo cualitativo, es decir, el nivel de enseñanza (Seibold, 2000). 14 En definitiva, el significado de la expresión ‘calidad educativa’ conlleva varias acepciones diferentes. Siguiendo la clasificación de Toranzos (1996), se puede entender como eficacia, relevancia y procesos. Ahondando en cada una de ellas, la eficacia hace alusión al aprendizaje por parte de los alumnos de aquello previamente determinado. Es por esto que, existe en dicha definición una relación con los resultados. Por su parte Schmelkes (2000, p. 128) define la eficacia como “la capacidad de un sistema educativo básico para lograr los objetivos (relevantes) con la totalidad de los alumnos que teórica- mente deben cursar el nivel, y en el tiempo previsto para ello”. En cuanto a la relevancia, se puede afirmar que hay calidad educativa cuando los contenidos se ajustan a aquello que el alumno necesita aprender. En este sentido, el término va unido a los fines de la educación (Toranzos, 1996). Pero, a su vez, la relevancia debe tener en cuenta al alumno como niño, adolescente y futuro adulto, y también como individuo inserto una sociedad en la que aporta (Schmelkes, 2000). En tercer lugar, Toranzos (2000) menciona el significado de procesos o medios que ofrece el sistema para que los alumnos puedan llevar a cabo de forma óptima la tarea educativa. Así pues, la calidad educativa va de la mano de los medios empleados. Schmelkes lo llama eficiencia, y la define como el “óptimo empleo de los recursos para obtener los mejores resultados” (2000, p. 129). De eficiencia también habla Aguerrondo (1993) aunque en términos ya no tan reduccionistas y basados en el producto, al explicar que el sistema educativo es eficiente si proporciona el mejor nivel de educación posible al mayor número de personas. De esta forma, dejamos de basarnos en criterios económicos, para tener en cuenta los educativos o pedagógicos. Finalmente, Schmelkes (2000), añade una última acepción, la equidad, y la entiende como requisito previo para lograr que la eficacia se dé de forma plena. Para ella equidad significa personalizar la educación a los diferentes tipos de alumnos y ofrecer apoyos distintos en función de sus necesidades. Nos hemos acercado a algunas realidades a las que hace referencia la expresión ‘calidad educativa’. Sin embargo, más allá de afirmar una contraposición entre los diferentes significados de calidad educativa, es conveniente asumir los diversos significados y tomarlos en consideración de manera conjunta. Es esta totalidad la que permite vislumbrar de forma más completa las características que definen la calidad educativa o los aspectos que debe abarcar. 15 En esta dirección, y de forma resumida, Pérez Juste, López, Peralta y Municio, destacan que la educación será de calidad si es perfectiva, integral, permite llegar a la unidad de vida1 y, por último, acoge la diversidad e individualidad de los educandos (2001, p. 29). Estas ideas generan un constructo global de lo que encierra la expresión ‘calidad educativa’ y, a su vez, permiten establecer estrategias de acción y de mejora de la misma. A priori puede parecer tarea fácil aplicar cambios, pero sin embargo conforma una tarea compleja, puesto que requiere la coordinación de diversos agentes y estructuras. En este sentido, como explica Escudero (1999, p. 24): no es pensable la calidad, por ejemplo, sin una adecuada política de recursos, tanto financieros y materiales como humanos, ni tampoco sin una política de elaboración de materiales que sirvan de apoyo al quehacer pedagógico en los diferentes niveles, cursos y aulas. Tampoco parece serlo al margen de una política seria y congruente centrada en la profesión docente, su formación inicial y continuada, así como, tampoco, sin una referencia explícita al funcionamiento, gestión, desarrollo y procesos de trabajo que tienen lugar en los centros escolares en su conjunto. Y, por lo que hemos, incluso en este tipo de materias, no cualquier política es valiosa sólo por los nombres a que se acoja. Por consiguiente, hablar de calidad educativa supone hablar de un conjunto de agentes, formas de organización, políticas y gestión de recursos, entre otros, que deben ir al unísono para poder lograr el objetivo requerido. Existe en España, de manera continuada, una notable tendencia al cambio de las leyes educativas a la par que lo hace el gobierno del país. Aunque este tema será tratado con mayor profundidad en el siguiente apartado, es preciso mencionar aquí que lograr la calidad educativa no se reduce únicamente al replanteamiento constante de algunos aspectos superficiales en los planes y programas de estudio y que, precisamente, esta constante reorganización, llega a ser contraproducente para poder asentar las bases de la nueva estructura y analizar los cambios y mejoras producidas sobre la misma. En este sentido, parafraseando a Muñoz-Repiso y Murillo (2010), estamos dejando que sean los seguidores de diferentes ideas políticas los que se adueñen del concepto de calidad, siendo por ello necesario aunar, en dicho concepto, equidad y eficiencia, cohesión social 1 Poder llegar a lo que ellos llaman unidad de vida, exige “dar sentido, unificar y armonizar las intervenciones de mejora de todos y cada uno de los educadores” (Pérez Juste, López, Peralta, & Municio, 2001, p. 29). 16 y libertad y que implique una escuela democrática y participativa por parte de toda la comunidad educativa, que busque al mismo tiempo la mejora. De esta forma también expone Toranzos, es necesario procesar una profunda reestructura en los modelos de organización y conducción de los sistemas educativos. De no encararse adecuadamente este desafío, difícilmente pueden los sistemas de enseñanza salir de su situación de crisis de larga duración e ingresar en un proceso sostenido de mejoramiento de la calidad (1996, p. 66). Por consiguiente, la organización y estructura de las políticas de calidad debe velar no únicamente por que la educación llegue a los alumnos, sino que debe ir más allá, y tener en cuenta si la educación que los educandos reciben es de calidad o no (Escudero, 1999). En este sentido, más allá de lo que podemos llamar ‘gestión política o legislativa’, y teniendo en cuenta que debemos situar en el centro de la acción educativa al alumno, Seibold (2000) entiende que sería preciso atender a la ‘gestión educacional’ de manera constante. Para ello, como explica este autor, explicitar el proyecto educativo, las propuestas didácticas, las estructuras institucionales y los procesos de gestión, debe ser una tarea continua y en la que, en la medida de lo posible, intervenga toda la comunidad educativa, porque “vale más una acción continua que muchas esporádicas” (2000, p. 16). Es pues, en la escuela, donde debe plantearse adecuadamente la dirección que se va a tomar para lograr el mejor desarrollo de los alumnos, los agentes que van a estar implicados en dicho proceso, los recursos de los que se dispone, etc. En otras palabras y, como explica Seibold, gran parte de esos factores y mecanismos se juegan no en las grandes declaraciones sino, sobre todo, en la política de desarrollo que se llega a orquestar para facilitar o inhibir en actuaciones concretas y cotidianas aquellos principios y buenas declaraciones (2000, p. 24). Con base en esto, es necesario plantear correctamente un programa de actuación que permita obrar de la mejor forma posible y, por lo tanto, se pueda hablar de ‘calidad educativa’. Teniendo un plan de actuación fijado, “además de servir de norte para orientar la dirección de las decisiones, la calidad de la educación puede servir de patrón de comparación para ajustar decisiones y reajustar procesos” (Aguerrondo, 1993, p. 4). 17 Así pues, el Proyecto Educativo del centro, conforma un gran soporte sobre el que estructurar y orientar las acciones que se van a llevar a cabo en el centro. En este sentido, se puede afirmar que los fines iniciales van a permitir que se propicien una serie de medios dirigidos a lograr los mismos y, por consiguiente, muy probablemente esta planificación detallada y rigurosa, sea sinónimo de calidad educativa. Como explica Pérez (2005), es el conjunto de los medios y de los fines lo que confirma esta calidad. No basta únicamente contar con los medios y recursos adecuados si el Proyecto Educativo no es el correcto y viceversa. Es cierto que los fines confieren una importancia mayor que los medios: “los fines pertenecen al mundo de los valores y en cambio los medios o procesos deben basarse en el conocimiento adquirido por la investigación y la práctica” (Muñoz-Repiso & Murillo, 2010, p. 178). Por consiguiente, “una educación de calidad implicaría tener muy presente cuál es el fin de la educación; es decir, para qué se educa, para quién se educa y qué tipo de resultados se quieren lograr” (Ramos, 2008, p. 3). Aunque, por otro lado, también es cierto que “nadie garantiza que unos buenos fines den lugar automáticamente al logro satisfactorio de los mismos. No es suficiente tener una disposición positiva hacia la tarea. No basta la buena voluntad” (Santos Guerra, 2000, p. 61). Se entiende pues, que los medios deben ponerse al servicio de los fines planteados, de tal manera que con ellos se logre la meta inicial. Los medios por sí solos no son adecuados o inadecuados, sino que dependen del fin con el que sean empleados. Así lo explican Pérez Juste, Peralta y Municio, al afirmar que la naturaleza de la educación hace de la entidad de las metas que se persiguen un componente nuclear, esencial, de la calidad. La calidad de la educación reside, antes que en cualquier otro aspecto – medios, recursos, procesos o resultados – en la entidad misma de las metas que se persiguen. Esto sí, una vez que tales metas sean de calidad, es preciso contar con un conjunto adecuado y armónico de todos esos elementos si se desea alcanzar la eficacia en el logro de tales metas cualitativamente de calidad. En definitiva, estamos optando por lo que hemos denominado enfoque integral de la educación (2001, p. 24). Durante estas líneas y, principalmente en esta última reflexión acerca de la necesidad de establecer unos adecuados medios y fines, hemos podido llegar a la conclusión de que la calidad educativa no es algo estático o fijo, sino que conlleva un 18 aprendizaje, un cambio continuo hacia la mejora. En otras palabras, calidad implica aprendizaje y mejora constante. Ya la variabilidad misma del concepto de calidad nos aventuraba esta idea. Así lo argumenta Casanova (2012) al indicar que dicho concepto en esencia es dinámico y que por tanto, estará actualizado en el momento en que se innove en educación, teniendo en cuenta los cambios sociales y los nuevos conocimientos a los que se llegue, de cualquier índole, por lo que se hace necesaria la influencia y formación de los docentes, los cuales son una parte muy relevante del sistema. También hacen alusión a este hecho Muñoz-Repiso y Murillo, quienes sostienen que “la búsqueda de la calidad en la educación ha de ser como la búsqueda del saber: una tarea inacabada e inacabable” (2010, p. 184). La calidad educativa no se logra y se mantiene para siempre, conlleva actualización y aprendizaje. Cuando obtenemos el éxito, debemos mirar también cómo podemos lograr lo que viene después y cómo podemos aprovechar lo que ya tenemos para seguir avanzando. Y es que es importante tener en cuenta que “una alta calidad hoy puede ser una calidad deficiente mañana” (Casanova, 2012, p. 8). La responsabilidad de este aprendizaje no es únicamente del alumno, sino que debe serlo de las familias, las Administraciones, los centros educativos e incluso la sociedad. Se debe asumir pues el principio de esfuerzo y aplicarse a todos los miembros de la comunidad (MEC, 2004, p. 21). De esta situación nacen también las llamadas Comunidades de Aprendizaje en los centros educativos, destinadas a la mejora de la práctica educativa y el aprendizaje de calidad (Bolívar, 2013, p. 74). Vemos que hablar de calidad de la educación no es un debate superficial, concreto y fácil de resumir, “es un fenómeno complejo y multideterminado, por lo que cualquier esfuerzo que afecte una de sus causas será necesariamente parcial” (Schmelkes, 2000, p. 134). Yanes (2015) lo explica como una relación entre calidad y complejidad, que se conforma sobre una serie de conexiones en diferentes áreas (p. 162). Pero a su vez, y esencialmente, entiende esta unión como “la posibilidad de desarrollar competencias en los alumnos para que estos puedan solucionar en el aula, en una alianza estratégica y ética entre tutores y aprendices, los diversos problemas que nos plantea el desarrollo de la humanidad” (p. 163). Esta última idea nos sirve, pues, de base para entender la calidad educativa como un elemento esencial de cara a lograr el adecuado desarrollo de nuestros alumnos, 19 tomándolos como protagonistas a lo largo del proceso educativo. En torno a esta premisa se deben estructurar y planificar las diferentes estrategias de acción, así como los diversos recursos (organizativos, materiales y humanos) necesarios para alcanzarlo exitosamente, tanto por parte de la comunidad educativa como por parte del gobierno y administraciones correspondientes. Comprender que la educación es un derecho de todos es argumento suficiente para justificar que esta se debe ofrecer en máximas de calidad. Veremos a continuación cuáles han sido las declaraciones e informes más relevantes que se han pronunciado acerca de la calidad en la educación, así como las leyes educativas en España que hablan de la misma. 1.2. De un marco global a un marco local en la calidad educativa La educación de calidad es una premisa indispensable que debe de garantizarse a través de acuerdos y bases políticas que conformen los pilares básicos a la hora de tomar decisiones y llevar a cabo actuaciones concretas. Son numerosos las declaraciones, conferencias y los informes que nos hablan de la necesidad de contar con una educación de calidad dirigida a toda la población, sin que exista discriminación alguna. En el año 1973, el informe Aprender a Ser, elaborado por la Comisión Internacional para el Desarrollo de la Educación, explicaba que debían crearse sistemas en los que fuera posible el aprendizaje científico y moderno, teniendo en cuenta los contextos socioculturales de todos los estudiantes (Faure et al. 1973). Años más tarde, en 1990, tiene lugar en Jomtien (Tailandia) la Declaración Mundial sobre Educación para todos. Esta fue un paso fundamental que abrió el diálogo internacional acerca de lo que significa la educación para el desarrollo humano. Entre sus aspectos más destacables, se pueden citar la llamada de proporcionar educación primaria universal y combatir el analfabetismo, además de esforzarse en encontrar aquellos recursos que permitan llevar a cabo esta realidad. Por otro lado, se reconocen las debilidades educativas y la prioridad de mejorar esta situación, incidiendo en el desarrollo de su adecuación y calidad (UNESCO, 1990, p.3). 20 Esta declaración, junto con el Marco de Acción de Dakar (Senegal) en el año 2000, fijan los Objetivos del Milenio. Estos consisten en realizar la mejora educativa en las áreas más desfavorecidas, principalmente, pero también en el mundo en general. Por ello, es necesario llevar a cabo acciones que impidan el abandono escolar y que esta educación recibida sea sinónimo de calidad (Santos Rego, 2009, p.150). En 1996, Jaques Delors presenta un informe a la UNESCO, a través de la Comisión Internacional sobre la Educación para el siglo XXI, denominado La educación encierra un tesoro. En él explica que la educación se basa en cuatro pilares relacionados con el aprendizaje: aprender a conocer, aprender a hacer, aprender a vivir juntos y aprender a ser. El primero de ellos, aprender a conocer, lo relaciona con el conocimiento de una cultura general y de materias específicas (Delors, 1997, p. 34). Además, puede entenderse como medio y finalidad de la vida humana, en cuanto a que implica la comprensión del mundo para desarrollarse como persona, o como fin en sí misma (Delors, 2013, p. 104). El segundo, aprender a hacer, conlleva la adquisición de competencias que posibiliten a la persona a saber desenvolverse en distintas situaciones, como fruto, a su vez, de la experiencia en diferentes contextos (Delors, 1997, p. 34). Aprender a conocer y aprender a hacer están estrechamente relacionados, aunque este segundo guarda mayor conexión con el área profesional (Delors, 2013, p. 105). En cuanto al tercero, aprender a vivir juntos, implica la compresión de los demás, la realización de proyectos comunes y la resolución de conflictos (Delors, 1997, p. 34). Por último, aprender a ser, explica que "la educación debe contribuir al desarrollo global de cada persona cuerpo y mente, inteligencia, sensibilidad, sentido estético, responsabilidad individual, espiritualidad” (Delors, 2013, p. 109). En definitiva, se puede observar, como indican los siguientes autores, que Delors, mediante este informe, insistía en la importancia de dotar a la educación de una visión integral y global, en la que el aprendizaje se construye como un basamento principal de su calidad, al menos con cuatro pilares fundamentales que deben trasladarse a las políticas , la legislación, la distribución de los recursos y la medición de resultados (Santos Rego, 2009, p. 150) Por consiguiente, la calidad educativa, como concepto global, resulta de la unión y obtención de varias áreas. De esta manera, las expectativas de calidad de la escuela deben ser más amplias, aunque la realidad de las evaluaciones esté más limitada. No obstante, los resultados objetivos que estas producen pueden ser útiles a la 21 hora de elaborar políticas de calidad (Seibold, 2000). En otras palabras, aunque los sistemas educativos propicien un valor mayor a los conocimientos, es esencial entender la educación como un todo, por lo que es fundamental que las reformas educativas acojan esta idea a la hora de definir políticas y construir programas (Delors, 1997, p. 34). La Conferencia Internacional de Educación (UNESCO), en el año 2004, tuvo por título: Una Educación de Calidad para Todos los Jóvenes: Desafíos, Tendencias y Prioridades. En ella, manifiesta en uno de sus apartados (La preocupación con la calidad) los elementos que configuran y hacen crecer la calidad en el plano educativo. Entre ellos menciona el mismo acceso a la enseñanza en la consecución de la igualdad de género, la promoción de la cohesión social y eliminación de la exclusión, la construcción de competencias para la vida y, finalmente, el papel de los docentes (UNESCO, 2004, p. 16-18). Esta es pues la situación en un marco más general. Se puede afirmar, tras haber analizado de qué hablan las distintas declaraciones e informes mundiales, que la calidad es una premisa indiscutible que se debe lograr cuando se habla de educación. En España, el marco legislativo educativo es bastante variable. En otras palabras, “la impresión que surge de inmediato es la de una abrumadora floración de reformas educativas” (De Puelles, 2008, p. 7). Han sido muchas las leyes educativas que han ido asentando las bases de la calidad. Es importante en este punto, tener en cuenta lo que, en su libro titulado Una educación de calidad para todos y entre todos, dice el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte: la mejora de la calidad ha sido uno de los objetivos fundamentales de las leyes educativas de las dos últimas décadas. Desde finales de los años ochenta se ha manifestado una preocupación creciente por la calidad de la educación, tanto en los países más desarrollados como entre aquellos que aspiran a serlo. Las declaraciones de los Ministros de Educación, efectuadas en el contexto de diversas reuniones internacionales organizadas por la OCDE, la UNESCO o la Unión Europea, han insistido reiteradamente en este asunto. España no podía quedar al margen de esta preocupación tan ampliamente extendida, como se aprecia en la inclusión de diversas medidas orientadas a la mejora de la calidad en las leyes educativas promulgadas desde 1990 (MEC, 2004, p. 15). 22 Es a partir de los años 90, cuando el objetivo de lograr la calidad en educación se hace más visible y se convierte en fin principal de la reforma política. A su vez, como expone Tiana, “a lo largo de este tiempo se han producido, además, la democratización y la universalización efectiva de la educación” (2014, p. 20). Nuestro análisis va a recoger aspectos que mencionan las diferentes leyes educativas españolas desde la llegada en 1985 de la LODE hasta el momento actual en el que la LOMCE, tomando en gran consideración la LOE, guía la práctica educativa. La LODE2 pretendía “optimizar el rendimiento educativo del gasto y velar por la transparencia de la Administración y calidad de la educación, lo que se asegura a través de la participación” (Preámbulo, párrafo 17). Esta ley tenía como premisa de calidad la participación, por lo que entre sus diferentes acciones introdujo los consejos escolares en los centros, de la misma manera que dotó a las familias de una mayor colaboración y toma de decisiones, de tal manera que “los propios padres podrían transmitir tanto sus dudas como sus consejos y aportaciones directamente en consejo escolar” (Rodríguez, 2016, p. 4). A través de esta ordenanza, se establecieron y concretaron las competencias educativas del Estado y de las Autonomías, dando lugar a la estabilidad del sistema de enseñanza (Tiana, 2014). En este sentido, las comunidades autónomas fueron cada vez más responsables e independientes en cuanto a la gestión de sus centros y construcción de ciertos aspectos curriculares. Incluso la LODE incluye en su patrón de calidad la formación permanente de los docentes (Rodríguez, 2016). En definitiva, “proyectó que el sistema educativo español tenía la necesidad de modernizarse alejando las medidas que hasta el momento estaban presentes en la educación, y también racionalizarse con el fin de ser mejorada” (Illescas, 2013, p. 11). Cinco años más tarde se promulgó la LOGSE3. Esta ley cita en su preámbulo que asegurar la calidad de la enseñanza es uno de los retos fundamentales de la educación del futuro. Por ello, lograrla es un objetivo de primer orden para todo proceso de reforma y piedra de toque de la capacidad de ésta para llevar a la práctica transformaciones sustanciales, decisivas, de la realidad educativa. La consecución de dicha calidad resulta, en buena medida, de múltiples elementos sociales y compromete a la vez a los distintos protagonistas directos de la educación (Preámbulo, párrafo 41). 2Ley orgánica 8/1985, de 3 de julio, reguladora del Derecho a la Educación. 3Ley orgánica 1/1990, de 3 de octubre, de Ordenación General del Sistema Educativo. 23 Uno de los grandes cambios que integra esta ley, es el hecho de ampliar la escolaridad obligatoria y gratuita hasta los 16 años, de tal manera que existe un equilibrio con respecto a las exigencias que, en ese momento, demanda la sociedad. Asimismo se tiene en cuenta la unión entre calidad y equidad social (De Puelles, 2008). Es por esto que cobra especial importancia la evaluación del sistema y se crea una institución específica para regularla, como es el Instituto Nacional de Calidad y Evaluación (Art. 62. 3). Cuando habla de ‘protagonistas comprometidos’, nombra especialmente la figura del docente. Concretamente, es el título IV el que, en relación a diversos factores que propician la calidad educativa, menciona la cualificación, formación y adecuada programación docente, entre otros (MEC, 2004, p. 15). Sin embargo, manifiesta también una serie de carencias o áreas de mejora que los compensa con la posterior LOPEG4. De esta manera, esta nueva ley de 1995, aunque sigue los principios y fines de la LOGSE, da nuevo impulso a la participación y autonomía de los distintos sectores de la comunidad educativa en la vida de los centros docentes y completa un marco legal capaz de estimular de modo fructífero el conjunto de factores que propician y desarrollan la calidad de la enseñanza y su mejora (Preámbulo, párrafo 30). Concretamente, establece cuatro puntos de cara a mejorar la calidad del sistema educativo, como son el desarrollo profesional docente, la función de la inspección, los proyectos educativos y la evaluación de necesidades. Además tuvo en cuenta la importancia de la autonomía de los centros de tal manera que el currículo se pueda adecuar a las características de los alumnos, la participación de toda la comunidad educativa y local y, a su vez, la necesidad de que el contexto propiciase ese desarrollo profesional docente así como la socialización de los diferentes agentes (MEC, 2004, p. 16). Así pues, la LOGSE, de forma generalizada, supuso un gran impulso y cambio educativo, puesto que el modelo escolar actual sigue siendo el propuesto por esta ley, aunque con ciertas modificaciones. 4Ley orgánica 9/1995, de 20 de noviembre, de la Participación, la Evaluación y el Gobierno de los centros docentes. 24 En el año 2002, se aprobó una nueva ley que, a nivel de calidad, es la primera que incluye este término en el nombre de la propia reforma. Con la LOCE5 o Ley Orgánica de Calidad de la Educación, se habló por primera vez de forma más explícita de calidad y equidad. De esta manera, su preámbulo inicial menciona: el logro de una educación de calidad para todos, que es el objetivo esencial de la presente Ley, es un fin cuyas raíces se encuentran en los valores humanistas propios de nuestra tradición cultural europea. Y además, constituye, en el momento presente, un instrumento imprescindible para un mejor ejercicio de la libertad individual, para la realización personal, para el logro de cotas más elevadas de progreso social y económico y para conciliar, en fin, el bienestar individual y el bienestar social (Preámbulo, párrafo 5). Además, lo más llamativo de esta ley es que está estructurada alrededor de lo que ella denomina ‘los 5 ejes fundamentales’. Estos pilares son: la cultura del esfuerzo, la orientación hacia los resultados, un sistema de oportunidades de calidad para todos, el profesorado y la autonomía de los centros educativos. El primero de ellos hace referencia al esfuerzo y exigencia personal como premisas básicas para conseguir mejorar la calidad educativa. El segundo, alude principalmente a la evaluación como herramienta de detección de fortalezas y debilidades, así como el punto de partida para crear políticas educativas consistentes y coherentes. El tercer eje se basa en la mejora del sistema desde los primeros cursos de Educación Infantil, hasta la secundaria postobligatoria. Como cuarto eje menciona la importancia del profesorado y su relación con el alumno, otorgando valor a la detección y retención de los mejores profesionales. Por último, el quinto pilar se relaciona con la autonomía de los centros y, por consiguiente, con la responsabilidad en el buen rendimiento de los estudiantes (Bajo, 2004, p. 744-761). Finalmente la LOCE no se llevó a cabo en el país, pero sí que constituyó una reforma importante por los elementos que integró. En definitiva, con estos cinco ejes pretendía lograr esencialmente la reducción del fracaso escolar, mediante la evaluación del nivel de los estudiantes (Rodríguez, 2016). Por consiguiente, la mayor carga recae sobre los contenidos curriculares y la necesidad de incorporar ciertos valores, como el esfuerzo, de manera generalizada (Illescas, 2013). 5Ley Orgánica 10/2002, de 23 de diciembre, de Calidad de la Educación. 25 Años más tarde, en el 2006, se aprobó una nueva ley que será clave hasta nuestros días. Esta ley es la LOE6. También se rige por unas bases fundamentales y, en este sentido, en la parte inicial explica: tres son los principios fundamentales que presiden esta Ley. El primero consiste en la exigencia de proporcionar una educación de calidad a todos los ciudadanos de ambos sexos, en todos los niveles del sistema educativo […]. El segundo principio consiste en la necesidad de que todos los componentes de la comunidad educativa colaboren para conseguir ese objetivo tan ambicioso. La combinación de calidad y equidad que implica el principio anterior exige ineludiblemente la realización de un esfuerzo compartido […]. El tercer principio que inspira esta Ley consiste en un compromiso decidido con los objetivos educativos planteados por la Unión Europea para los próximos años (Preámbulo, párrafos 16-21). Por su parte, Tiana (2014) expone que la LOE dio un fuerte impulso a la equidad y que entre sus numerosa aportaciones se pueden mencionar el principio de atención a la diversidad, la puesta en marcha de programas de apoyo, la diversificación curricular, la cualificación profesional inicial, la atención más especializada a las personas inmigrantes, así como las evaluaciones diagnósticas. En palabras de Illescas (2013), esta ley atiende especialmente a la autonomía pedagógica y de gestión de los centros ante la toma de decisiones, además de la adquisición, por parte de los estudiantes, de conocimientos competitivos y dinámicos. Tras este recorrido legislativo, llegamos finalmente a la LOMCE7, ley vigente actualmente. Sin embargo, realmente la ley que continua en vigor es la LOE, siendo la LOMCE un “añadido” o “modificación” de ciertos artículos de la anterior. No obstante, es conveniente tratar esta última ley pues, al igual que la LOCE, en su título contempla el término calidad. Se trata, por tanto, de la Ley Orgánica para la mejora de la calidad educativa. Como explica en el preámbulo, Los principales objetivos que persigue la reforma son reducir la tasa de abandono temprano de la educación, mejorar los resultados educativos de acuerdo con criterios internacionales […], mejorar la empleabilidad, y estimular el espíritu emprendedor de los estudiantes. Los principios sobre los cuales pivota la reforma son, fundamentalmente, el aumento de la autonomía de centros, el refuerzo de la capacidad 6Ley Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación. 7Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa. 26 27 de gestión de la dirección de los centros, las evaluaciones externas de fin de etapa, la racionalización de la oferta educativa y la flexibilización de las trayectorias (Preámbulo, apartado VI). Como explica Illescas (2013), dos de los factores más destacables de esta presente ley son, por un lado el desarrollo de competencias de carácter transversal, desde los primeros cursos hasta los últimos, que favorezcan el empleo futuro. Por otro lado y también centrado en el aspecto laboral, se inculca a los alumnos la capacidad de espíritu emprendedor e iniciativa. La calidad educativa en la legislación española. De la LODE a la LOMCE LODE (1985) - Mayor participación y toma de decisiones de las familias. - Mayor responsabilidad e independencia en la gestión de centros a nivel autonómico. - Formación permanente de los docentes. LOGSE (1990) - Compromiso de los protagonistas directos de la educación, especialmente de la figura docente. - Unión entre calidad y equidad social. - Cualificación, formación y adecuada programación docente. LOPEG ( 1995) - Cuatro puntos de mejora de la calidad educativa: desarrollo profesional docente, inspección educativa, proyectos educativos y evaluación de necesidades. - Currículo adaptado a las características de los alumnos. - Contexto que propicie el desarrollo profesional docente y la socialización de los diferentes agentes. LOCE (2002) - Cinco ejes fundamentales: cultura de esfuerzo, orientación hacia resultados, sistema de oportunidades de calidad para todos, el profesorado y autonomía de los centros. LOE (2006) - Tres principios fundamentales: educación de calidad a todos los ciudadanos, colaboración de todos los componentes de la comunidad educativa y compromiso con los objetivos de la Unión Europea. - Cualificación profesional inicial. LOMCE (2013) - Reducción de la tasa de abandono, mejora resultados educativos y de la empleabilidad. - Aumento de la autonomía de los centros. - Desarrollo de competencias transversales. - Capacidad de espíritu emprendedor e iniciativa. Tabla 1. Cuadro resumen de premisas de calidad en la legislación educativa española (Elaboración propia) Ahora bien, tras el análisis realizado de las diferentes leyes educativas, desde la década de los 80 hasta la actualidad o, desde la LODE hasta la LOMCE, se pueden extraer las siguientes conclusiones con respecto a la calidad y que tomaremos de base como referencia para el desarrollo de los próximos capítulos. Especialmente se va a tener en cuenta el trato que se le otorga al docente como sinónimo de calidad. Si bien es cierto que, aunque no de una forma tan explícita, desde la LODE ya se viene hablando de calidad educativa, no es hasta la LOCE cuando se menciona la importancia de la figura docente en el desarrollo de este factor. De esta forma dicha ley lo incluye como uno de los cinco ejes que determinan la calidad de la educación. Por otro lado, en las primeras reformas se habla de calidad principalmente como elemento basado en evaluaciones y rendimiento. En este sentido, la LOGSE llegó a crear un instituto de evaluación específico. A su vez, esta ley profundiza en la necesidad de contar con buenos profesionales en el sistema educativo y, dentro de estos se nombra al profesor. A partir de la LOGSE se siguen varias leyes pero en ellas no se emprenden grandes reformas, es decir, la estructura del sistema educativo sigue siendo la de la LOGSE, aunque con cambios. A modo de cierre se puede mencionar que, la calidad educativa, más allá de explicitarse en el proyecto educativo de los centros, de forma más concreta, merece un trato especial en el desarrollo legislativo. Es por esto que debe tenerse en cuenta como objetivo prioritario que engloba elementos y agentes y a partir del cual se ejecutan las distintas acciones en el sistema educativo. 1.3. Factores y agentes determinantes de la calidad educativa Si ya es complejo de por sí conceptualizar el término de calidad educativa, lo mismo ocurre con enumerar los factores que incurren en que esta se garantice. Son muchos los elementos y agentes que participan, en mayor o menor medida, en el proceso de enseñanza-aprendizaje, así como los necesarios a la hora de establecer un soporte sólido que estructure el sistema educativo. En este sentido, dichos factores no se ordenan de forma aleatoria sino que, todos ellos en su conjunto, configuran una estructura lógica y ordenada, de tal forma que cada 28 uno de ellos tiene su propia función y causa unos efectos, positivos o negativos (Yao, 2016). Por tanto, se puede afirmar que los factores en sí no influyen favoreciendo o perjudicando la calidad de la educación sino que, su resultado será uno u otro en función de cómo haya sido la gestión de los mismos. Para ello, se deberán establecer previamente unos objetivos que marquen el camino de las actuaciones y las modificaciones o ajustes en dichos factores. Se vislumbra pues que, lograr la calidad educativa no es algo sencillo, sino que constituye un engranaje correctamente organizado y que engloba la interrelación de la gestión educativa con la calidad de los procesos de enseñanza, la conexión con las teorías pedagógicas y del desarrollo humano, la vinculación en el marco de la relación académica con una comunidad en aras de transformar la sociedad y la consecución de recursos tecnológicos y financieros que mejoren cada uno de los procesos (García, Juárez, & Salgado, 2018, p. 214). Por consiguiente, son diversos los agentes que presentan grandes responsabilidades a lo largo de todo el proceso, tanto en la escuela como en la administración, pues son ellos los responsables y de que se hable de una educación de calidad. Si prestamos atención a los elementos y agentes implicados en la educación, será más sencillo determinar medidas concretas en cada uno de ellos que ayuden a favorecer la calidad educativa. En palabras de García, Juárez y Salgado, conjuntar calidad educativa y procesos de gestión, que tributen al mejoramiento del ser humano y de la sociedad, requiere atar fuertemente los pilares de la educación a la vida de los administradores, docentes, padres de familia y los respectivos estudiantes (2018, p. 215) Vamos a diferenciar entre dos tipos de factores principales en la calidad educativa: los internos y externos a las escuelas. Se toma pues como centro de referencia el entorno escolar, considerándose el punto nuclear de la calidad educativa, pues es el lugar por excelencia en el que participan los destinatarios últimos del proceso de enseñanza-aprendizaje. De esta manera, volviendo a la clasificación de factores que favorecen la calidad, es preciso mencionar que los factores internos son aquellos en los que sus responsables desarrollan su labor directamente en la escuela. Podemos diferenciar a 29 grandes rasgos entre directivos, equipo docente, padres y alumnos. Por otro lado, los factores externos también incurren en la calidad educativa pero sus responsables son externos al centro como los profesionales de Administración y del Ministerio de Educación del Gobierno (Avedaño, Paz, & Parada-Trujillo, 2016). A su vez, dentro de los factores internos y, siguiendo la clasificación de Yao (2016), podemos encontrar los factores reales (docentes y alumnos), factores básicos (cualidades de los docentes y los alumnos), los factores fluidos (currículo y metodología) y los factores sólidos (recursos e instalaciones). En cuanto a los externos, se pueden mencionar principalmente la escuela, la familia y la sociedad. Gráfico 1. Organización de los factores Inspirado en Yao (2016, p. 221) El esquema que este autor desarrolla, nos servirá de base para analizar cómo repercute cada uno de los factores a la calidad educativa. Se comenzará por los factores internos, concretamente por la figura del docente y la del alumno, como puntos clave 30 que inciden de la forma más directa en el proceso y se acabará mencionando los factores externos, como elementos que rodean el proceso y son necesarios para que el trabajo de la escuela se haga efectivo. El equipo docente El profesor constituye una de las principales piezas del engranaje de calidad educativa. Al hablar del docente podemos referirnos a varias características o cualidades importantes que este debe poseer. En primer lugar, la formación del mismo. En este sentido, la calidad docente no puede darse sin eficacia y eficiencia, por lo que son los profesores los profesionales que deben garantizar una enseñanza óptima con el fin de lograr una sociedad plural (Pérez y Ruiz, 1996, p. 71). Sin embargo, como explica Mora, su influencia no sólo se refiere a su formación disciplinaria, conceptual, pedagógica y didáctica, sino que también tiene que ver mucho con sus representaciones sociales específicas. A ello se suma el aspecto ético de los docentes, el cual repercute directamente en la motivación y formación inmediata de los estudiantes (2014, p. 20). La fortaleza ética y profesional constituye un factor delimitado en la clasificación de Braslavsky (2006). La autora explica esta cualidad docente como el éxito en la enseñanza a pesar de encontrar posibles condiciones adversas, ya que tienen desarrollada una moral guiada por la paz y la justicia, además de saber desplegar recursos que fomentan los buenos resultados de los alumnos […]. Son modelos de vida que saben conectar con los sentimientos de sus alumnos. Por su parte, Wenglinsky (2002) nombra otras variables como las prácticas de enseñanza del profesor, el desarrollo profesional entendido como manejo de la materia y adaptación a las diferencias individuales de los alumnos, así como el número de alumnos, la educación inicial y su experiencia. A su vez, es necesario considerar la investigación educativa del profesor como una tarea indispensable que dé respuesta a las dificultades y situaciones diarias de los centros, propiciando la calidad educativa del mismo (Pérez y Ruiz, 1996, p.10). 31 El alumnado Los alumnos, junto con el profesor, son también una pieza clave para lograr la calidad educativa. Principalmente asociamos la calidad del alumno a su aprendizaje y rendimiento. Como explica Mora, “sobre los estudiantes recae todo el peso, por lo menos en la tradición de la medición de la calidad de la educación, de las consecuencias de todo el proceso educativo” (2014, p. 21). También erróneamente consideramos que debemos dirigir el proceso educativo únicamente hacia el alumno, puesto que solo ellos se benefician de la educación (Mora, 2014). Pero es necesario tener en cuenta que los estudiantes son diversos y no todos ellos tendrán unas cualidades concretas que les haga vivir las mismas experiencias de éxito o fracaso. A la hora de adaptar la enseñanza a los alumnos, es importante conocer su nivel de interés hacia el proceso educativo, así como los elementos que ponen en valor. En un estudio de investigación en el que se valoraba la opinión de los alumnos sobre la calidad de la educación, se llegó a la conclusión de que de forma general el estudiante se muestra satisfecho con el funcionamiento y organización del centro durante los primeros años, yendo después en detrimento (Marchesi, Lucena y Ferrer, 2006). En definitiva, la interacción profesor-alumno va de la mano como factor que contribuye a la calidad educativa, pues ambas figuras participan del proceso de enseñanza-aprendizaje. Es por esto que, la mejora de la calidad educativa no solo implica la mejora del alumno, sino la de la enseñanza, la cual debe adecuarse a las características del discente. En este sentido, son los docentes, quienes deberían aprender a identificar las diferentes cualidades, que puede entenderse como un conjunto de inteligencia, personalidad, motivación, estilos y estrategias de aprendizaje de los alumnos, luego diseñar diversas estrategias de enseñanza y guiarles para que tengan el máximo rendimiento y desarrollo (Yao, 2016, p. 222). El currículo El currículo establecido en la educación de un país debe apostar por la calidad de la educación. Esto implica que recoja todo aquello considerado como imprescindible para fomentar la educación integral de la población, favoreciendo aprendizajes, competencias, el entendimiento y la comunicación o la autonomía y toma de decisiones, 32 entre otros. En definitiva, que resulte decisivo para conformar un perfil de “especialista en ser persona (como demanda la vida) y de especialista en ser profesional (como demanda la sociedad)” (Casanova, 2012, p. 11). El currículo define la pertinencia de la educación a través de tres elementos básicos: estructurales, disciplinares y cotidianos (Braslavsky, 2006). Se puede concebir el currículo como un contrato, pues, como señala Peñaloza, se puede entender la relación entre currículo y calidad de la educación como “un compromiso ético con la sociedad,partiendo de un compromiso inicial, que es con la formación misma” (Peñaloza, 2008, p. 188). En la escuela, esta relación se concreta en el Proyecto Curricular de Centro, el cual se basa en la particularidad de cada contexto sociocultural y se fundamenta en acciones reales y coherentes dirigidas por las normas, actitudes y valores del centro (Pérez y Ruiz, 1996, p. 25). La metodología La metodología tal vez sea uno de los elementos más decisivos que permite adecuar la enseñanza y acercar el aprendizaje a cada alumno en función de sus características propias (Casanova, 2012). A esta afirmación, Salcedo (2018) añade que la metodología se elegirá también en torno a unos objetivos previamente establecidos. En este sentido, será la metodología la que ayude a establecer actividades diversas que permita el logro de estos fines. En palabras de Casanova, “no solo existe una ruta para llegar a la finalidad propuesta, y es el maestro el que debe descubrir cuál es la más adecuada para cada persona (o personita) que está educando” (2012, p. 15). Sin embargo Braslavsky (2006, p. 96) habla del factor de “pluralidad y calidad de las didácticas”. Con él también alude a la idea de aceptar que diversos caminos pueden llevar a lograr aprendizaje. A través de este pensamiento se afirma la variedad del alumnado, profesorado y contextos. A su vez explica que la educación será de mayor calidad si hay una estrecha relación entre el creador de la didáctica y la persona que la pone en marcha. 33 En definitiva, el currículo y la metodología son parte importante de la calidad educativa, pero, como señala Yao (2016), no por sí mismos, sino que también depende de la predisposición y actitud de los agentes implicados, es decir, de los docentes y los alumnos. Los recursos y las instalaciones En palabras de Yao (2016, p. 223) nos referiremos principalmente “a las instalaciones (hardware) de enseñanza, que ofrecen una base material para la realización de enseñanza-aprendizaje”. Debe haber “ciertos mínimos materiales por debajo de los cuáles es muy difícil construir calidad educativa para todos” (Braslavsky, 2006, p. 97). Aunque parezca algo secundario, los recursos e instalaciones juegan un papel muy importante y son un soporte esencial para garantizar la eficacia educativa. Como explica Mora (2014)., la disponibilidad de los mismos, así como su correcto uso, no solo dentro de los centros educativos sino también fuera de estos, influye de forma positiva o negativa. No obstante, al igual que ocurría al hablar de la metodología, los recursos de por sí no tienen gran valor educativo si no son empleados de forma apropiada, cuidando el fin con el que están hechos y relacionándolos con los objetivos previstos. En palabras de Braslavsky (2006), la riqueza en los materiales no es una garantía en el proceso de producción de calidad educativa. La calidad de esos materiales y las características de su uso a través de la dinamización por parte del docente profesional y éticamente comprometido son tanto o más importante que su existencia (p. 95). Lo mismo ocurre con las instalaciones del centro en el que se realiza la actividad educativa, puesto que “la misma instalación no ejerce ninguna eficiencia, su influencia está pendiente de otros factores núcleos” (Yao, 2016, p. 223). La familia La familia constituye otro factor fundamental. Mora (2014), entiende que, a pesar de la evolución histórica que ha sufrido la familia en los últimos años, hay investigaciones que sustentan que el núcleo familiar sigue teniendo un papel importante 34 en el desempeño y rendimiento de los alumnos. Los autores Brunner y Elaqua (2003), lo entienden como “efecto familia” y explican que está relacionado con el “mundo de vida” en que el niño forma parte, se desenvuelve y se desarrolla. Además afirma que, no es tan decisivo el nivel económico de los padres como la organización, el afecto, el lenguaje, las actitudes o la motivación que se desarrolle en la familia. Hay un objetivo de aprendizaje en cuanto a este colectivo y es precisamente el de concienciar de la influencia de la familia en el desarrollo educativo. Es por esto que la coordinación entre la familia y la escuela es vital para subsanar las posibles carencias, con el fin de dirigirnos hacia la calidad educativa (Pérez y Ruiz, 1996). La sociedad Por último, podemos hablar de la sociedad, como elemento influente en la calidad de la educación. En este apartado entran en juego una serie de variables que la configuran en un contexto determinado. Brunner y Elacqua (2003), hablan del “efecto comunidad”, donde tienen en cuenta la participación de la misma en el rendimiento escolar, tomando en consideración el vecindario o las actividades comunitarias. El Kadmiri (2017), menciona tres aspectos relevantes recogidos dentro del factor sociedad, como son los elementos socioeconómicos, los territoriales y los idiomáticos y políticos. En esta misma línea, Braslavsky (2006), cita la importancia de los “incentivos socioeconómicos y culturales”. Mora (2014), considera al Estado como agente educador, pues es quien debe establecer un compromiso sincero y responsable hacia la educación del país y, por consiguiente, proporcionar los recursos necesarios para que esta se desarrolle de forma satisfactoria, así como supervisar que efectivamente, las acciones propuestas contribuyen a la calidad de la misma. Otros autores mencionan también el factor escuela, aunque en este caso consideramos irrelevante citarlo, pues esta viene conformada por los diferentes factores ya mencionados como son los docentes, los alumnos, el currículo, la metodología, los recursos y las instalaciones. Hablar del factor escuela conllevaría incurrir en una repetición. El factor escuela por sí solo no aporta gran relevancia en la calidad educativa, sino que depende de los agentes que participan en la misma. De esta manera, 35 “la efectividad de la escuela aparece determinada, principalmente, por la efectividad del profesor en la sala de clases” (Brunner & Elacqua, 2003, p. 6). A esta forma de entender el factor escuela se suma Mora (2014), quien entiende que dentro de este espacio, influyen las personas que se encuentran dentro del mismo y, en relación a esto, explica la relavancia del clima escolar tanto social como comunicativo en el buen funcionamiento del centro. Una vez analizados estos factores, es preciso indicar que todos ellos no actúan de forma independiente, sino que confluyen entre sí y se afectan entre ellos, pues forman parte de una misma red de engranajes. Los primeros, o también llamados factores internos (docente, alumno, currículo, metodología y los recursos e instalaciones), influyen directamente en el proceso de enseñanza-aprendizaje y, por tanto, deben poseer mayor variabilidad y dinamismo que los factores externos (escuela, familia y sociedad). Además, por lo explicado en cada uno de ellos, parece que de forma transversal el maestro ejerce un papel fundamental como agente de cambio, agente facilitador y nexo entre los alumnos y los elementos necesarios para conseguir lograr el aprendizaje de los mismos. Es así como podemos afirmar que el docente es agente clave en la calidad educativa. Más allá de los factores que influyen en el nivel de calidad educativa de un mismo territorio, podemos analizar cuáles son los indicadores que se establecen como elementos de medición de la calidad educativa de nuestro país y nos aportan información relevante sobre la misma, como punto de partida sobre el que realizar cambios y mejoras. Resulta complejo trabajar con un constructo o concepto general, como es el de la calidad educativa, así como con los factores que contribuyen a la misma, los cuales tampoco concretan específicamente el constructo general. Es por esto, por lo que es necesario desglosarlo en indicadores que permitan su medición y evidencien su logro. Concretamente, la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos) presenta de forma anual un informe que recoge una serie de indicadores de los 35 Estados que la conforman. Esta publicación se denomina Education as a Glance. OCDE indicators, la cual “analiza la evolución de los diferentes sistemas educativos, su financiación y el impacto de la formación en el mercado de trabajo y en 36 la economía” (MEC, 2017, p. 5). Sobre esta publicación España elabora un informe denominado Panorama de la Educación 2017: Indicadores de la OCDE. Informe español, donde se comparan los datos españoles de estos indicadores y se comparan con los resultados de los Estados Miembros. En dicho informe se tienen en cuenta tres indicadores que engloban otros elementos dentro de los mismos: la expansión de la educación y los resultados educativos; educación, mercado laboral y financiación educativa; y el entorno de los centros educativos y el aprendizaje. Por su parte, Estado cada año, establece el Sistema Estatal de Indicadores de la Educación (SEIE). Este procedimiento contribuye al conocimiento del sistema educativo y a orientar la toma de decisiones de las instituciones educativas y de todos los sectores implicados en la educación. El objetivo del Sistema es proporcionar información relevante sobre el sistema educativo a las administraciones educativas, a los órganos de participación institucional, a los agentes implicados en el proceso educativo (familias, alumnado, profesorado y otros profesionales y entidades), así como a los ciudadanos en general, tratando de evaluar el grado de eficacia y de eficiencia de dicho sistema y de orientar la toma de decisiones (Gobierno de España, 2018, p. 7). Si nos ceñimos a la última edición (2018), se pueden extraer diversos indicadores que han sido elegidos para constatar la calidad educativa del país. De forma general, el informe recoge la evaluación efectuada sobre la escolarización y el entorno educativo, la financiación otorgada a la educación, así como los resultados académicos. En total, dentro de estos apartados generales, se recogen 19 subindicadores. En la Comunidad Foral de Navarra, se establece el Sistema de indicadores de la educación de Navarra. En él se establece una diferenciación en cuanto a indicadores de contexto, indicadores de recursos, indicadores de escolarización e indicadores de resultados. Los de contexto hacen referencia al “contexto económico y social en el que se encuentra inmerso el sistema educativo”. Los de recursos explican “las diferencias estructurales y de recursos invertidos en la educación y los resultados obtenidos”. Los de escolarización, “describen el porcentaje y las características de la población escolarizada en los diferentes niveles educativos” y, los últimos, “tienen por objeto medir los resultados del sistema” (Gobierno de Navarra, 2010, p. 14, 28, 61 y 98). 37 En resumen, se evidencia que tanto los indicadores establecidos por la OCDE, como por el Estado español, así como por la Comunidad Foral de Navarra, constatan únicamente información, a grandes rasgos, sobre las tasas de alumnado escolarizado y profesorado, el nivel de recursos económicos o gasto que deposita el Estado o la Administración en la educación del país o la comunidad, así como el rendimiento y los resultados del alumnado. De la misma forma, existen pruebas concretas que evalúan el rendimiento, tanto de los alumnos (PIRLS y PISA) como también del docente (TALIS). De estas evaluaciones se elabora un informe de resultados donde se ve reflejado el desglose de aspectos que se tienen en cuenta a la hora de medir esta variable. Siguiendo con el tema planteado en este trabajo, es decir, la importancia de la figura docente como agente clave en la calidad educativa, nos vamos a detener a analizar qué se tiene en cuenta concretamente a la hora de medir el desempeño docente, por lo que nos centraremos en el informe TALIS (Teaching and Learning International Survey). Dicho estudio creado por la OCDE, tiene como objetivo proporcionar información válida, relevante y comparable que ayude a los países a revisar y definir políticas educativas que favorezcan el desarrollo de una profesión docente de calidad y la creación de las condiciones adecuadas para una enseñanza y aprendizaje eficaces (Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, 2013, p. 8). En definitiva, el estudio TALIS pretende destacar la figura docente como nexo fundamental que permite un trasvase óptimo entre lo que se debe enseñar y el adecuado aprendizaje por parte de los alumnos. Por consiguiente, como indican Landini y Troja, la educación tiene carácter de mediador entre el sujeto y la realidad. El grado de apropiación de la realidad depende de lo que proponemos, del tipo de educación que ofrecemos. Una educación escolar, enfocada en el dominio del conocimiento científico, artístico, cultural e histórico– requiere una educación que permita el decomiso de dicho contenido (2014, p. 332) En esta dirección, señala la influencia de una serie de características del profesor que repercuten en la calidad educativa. Estos aspectos analizados son, principalmente, la formación docente, la experiencia laboral, la distribución por centros, el desarrollo profesional (participación, barreras, necesidades, etc.), la evaluación de los profesores, la práctica en las aulas y su satisfacción. 38 El objetivo del estudio TALIS es destacar la figura docente como un elemto fundamental en la educación y, en este sentido afirma que “apoyar y fortalecer una profesión docente de calidad debe ser una prioridad de cualquier sociedad y para conseguir este objetivo es fundamental conocer el ambiente de aprendizaje de los centros y las condiciones de trabajo del profesorado” (Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, 2013, p. 8). Lo más relevante del estudio TALIS, desde el punto de vista pedagógico, es el uso de variables subjetivas que, además de poner en juego los conocimientos del docente, miden su nivel de competencia, habilidades y actitudes y evidencian de qué manera correlacionan las mismas con el aprendizaje de los alumnos. A modo de cierre de este apartado, se puede afirmar que los diferentes sistemas de indicadores (internacional, nacional y autonómico), se basan en la evaluación de aspectos cuantitativos, y profundizan principalmente en los resultados y distribución de los alumnos, así como el gasto propiciado por el Estado para la educación. Esta evaluación puede aportar conocimiento y una base sobre la que se pueden realizar mejoras, pero estas no dejan de sustentarse sobre elementos objetivos y cuantificables. Sería preciso establecer un sistema de indicadores que tenga en cuenta, además de los indicadores cuantitativos, todos los factores analizados al inicio de este capítulo (docente, alumno, currículo, metodología, recursos, instalaciones, escuela, familia y sociedad), de tal forma que se pueda realizar un análisis más global y realista que refleje las causas del nivel educativo (en cuanto a calidad), de un país, región o centro. Conjugar factores cuantitativos y cualitativos, permitiría ampliar la perspectiva de los elementos que contribuyen al fomento de la calidad educativa y, sobre los resultados analizados, establecer compromisos y estrategias de mejora. No obstante, el estudio TALIS, basado en los elementos que contribuyen a la calidad del profesorado en particular, sí tiene en cuenta la parte subjetiva de la práctica docente y, por tanto, la variabilidad de lo humano. 39 2. El docente como agente clave en la calidad educativa Como veníamos diciendo, uno de los factores que más influye en la educación es el docente, ya que constituye el nexo de unión entre lo que se pretende enseñar y el aprendizaje generado por el alumno. Por consiguiente, el docente adquiere un papel relevante en el proceso de enseñanza-aprendizaje y su manera de actuar es decisiva en muchas de las situaciones que se generan en el aula y en el centro educativo. En gran parte la actuación del docente viene determinada por las competencias que conviene ponga en marcha en su tarea profesional, así como por los factores que influyen en la calidad educativa del profesor. 2.1. Las competencias del docente Entender la tarea docente desde un enfoque basado en competencias es bastante reciente. Como explica Pavié (2011), este modelo surge de la concepción de la tarea docente que implica un perfil concreto y que difiere del de otros profesionales. El desarrollo por competencias se puede igualar a la idea de “saber hacer” en la práctica, aunque a su vez, sustentado por un aprendizaje significativo que conlleva el correcto desempeño en situaciones reales y resolución de problemas (Andrade, 2008). Por consiguiente, se deja atrás el perfil basado en funciones, de tal manera que el docente “requiere nuevas estrategias, percepciones, experiencias y conocimientos para intentar dar respuesta a los múltiples interrogantes que se le presentan cada día” (Galvis, 2007, p. 49). Sin embargo, se puede destacar cómo en la vigente ley educativa (Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la mejora de la calidad educativa, LOMCE), se incluye el modelo basado en las funciones del profesor, manteniéndose las expresadas en la Ley Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación, LOE. Esta ley, en su artículo 91, se refiere a las funciones del profesorado en los siguientes términos: a) La programación y la enseñanza de las áreas, materias y módulos que tengan encomendados. b) La evaluación del proceso de aprendizaje del alumnado, así como la evaluación de los procesos de enseñanza. 40 c) La tutoría de los alumnos, la dirección y la orientación de su aprendizaje y el apoyo en su proceso educativo, en colaboración con las familias. d) La orientación educativa, académica y profesional de los alumnos, en colaboración, en su caso, con los servicios o departamentos especializados. e) La atención al desarrollo intelectual, afectivo, psicomotriz, social y moral del alumnado. f) La promoción, organización y participación en las actividades complementarias, dentro o fuera del recinto educativo, programadas por los centros. g) La contribución a que las actividades del centro se desarrollen en un clima de respeto, de tolerancia, de participación y de libertad para fomentar en los alumnos los valores de la ciudadanía democrática. h) La información periódica a las familias sobre el proceso de aprendizaje de sus hijos e hijas, así como la orientación para su cooperación en el mismo. i) La coordinación de las actividades docentes, de gestión y de dirección que les sean encomendadas. j) La participación en la actividad general del centro. k) La participación en los planes de evaluación que determinen las Administraciones educativas o los propios centros. l) La investigación, la experimentación y la mejora continua de los procesos de enseñanza correspondiente (LOE, 2006, art. 91). Sin embargo, hablar de competencias implica ir más allá. En términos generales, se puede decir que la competencia es la que permite desarrollar una serie de funciones concretas. Como explica Perrenoud (2018, p. 3), la competencia va a facilitar la realización adecuada de “un conjunto o familia de tareas y de situaciones, haciendo apelación a las nociones, a los conocimientos, a las informaciones, a los procedimientos, los métodos, las técnicas y también a las otras competencias más específicas”. En este sentido, cobra también relevancia la idea que defiende Galvis (2007) al afirmar que el hecho de cumplir con la tarea encomendada no implica que se haya desarrollado la competencia, por lo que al mismo tiempo se hace necesaria la 41 actuación del individuo competente con la que correlaciona conocimientos e instrucciones y las aplica de forma conjunta. De manera más concreta, aunque sea complejo definir el término de competencia, podemos tomar como referencia la definición de los siguientes autores, los cuales toman perspectivas diferentes y enfocan la atención en aspectos complementarios. Andronache entiende la competencia como “una forma de pensar, sentir y actuar a través de la cual una persona puede tener éxito en un trabajo o en la vida diaria un papel específico” (2015, p. 91). Perrenoud la explica como “capacidad de movilizar varios recursos cognitivos para hacer frente a un tipo de situaciones” (2004, p. 11). Monereo alude ya, en la definición de competencia, al docente y expone que se puede tratar como un “conjunto de conocimientos y estrategias que pueden permitir a un docente afrontar con éxito los problemas, conflictos y dificultades que de forma más habitual se le presentan durante su ejercicio profesional” (2011, p. 1). Cabe señalar que podemos encontrar una diversidad de competencias docentes si tenemos en cuenta diferentes variables. Es por esto por lo que, aunque se hable de competencia docente en términos generales, debemos tener en cuenta que dentro de la actividad del profesor hay múltiples tareas, niveles educativos, momentos específicos en el proceso de enseñanza-aprendizaje, relación con distintos profesionales y compañeros, puestos concretos o numerosos escenarios de actuación profesional (Gairín, 2011). Por su parte, Galvis también encuentra conflicto a la hora de establecer una serie de competencias concretas para el educador, el cual achaca esta realidad a “las calificaciones requeridas por la dinámica de la innovación tecnológica y organizacional, así como también la necesidad de prever tendencias de evolución o involución del sector educativo” (2007, p. 49). No obstante, alrededor de esta nebulosa de competencias donde existen ideas dispares en algunos aspectos, se pueden establecer también puntos de encuentro imprescindibles a la hora de ejercer la docencia (Andrade, 2008, p. 60). Desde esta perspectiva que pretende recabar ideas paralelas, Gairín defiende que es muy complejo definir de forma específica cada una de las competencias necesarias en cada campo en una realidad tan cambiante como la actual, por lo que lo ideal es localizar planteamientos globales que guíen la manera de intervenir en estos contextos diversos (2011, p. 94). 42 No hay duda de que la definición de una serie de competencias profesionales del docente permitirá determinar los aprendizajes que se deben desarrollar en torno a dichas competencias. De la misma forma, contar con ellas facilita al docente una serie de estrategias que le permiten intervenir de forma adecuada y generar nuevos aprendizajes de cara a lograr paulatinamente la autonomía (Galvis, 2007, p. 56). Llegados a este punto y antes de presentar cuáles son las competencias docentes, es importante tener en cuenta los aspectos y dimensiones que se contemplan en las mismas. Por su parte, Marquès (2013) habla de cuatro dimensiones que deben reunir las diferentes competencias docentes: conocimiento de la materia impartida y la cultura, competencias pedagógicas (didácticas y técnicas concretas), habilidades instrumentales y conocimiento de nuevos lenguajes como el digital y, por último, características personales (madurez o autoestima, entre otras). Desde otra mirada, Perrenoud apuesta por competencias que estén representadas por tres elementos principales: los tipos de situaciones de las que da un cierto control; los recursos que moviliza, conocimientos teóricos y metodológicos, actitudes, habilidades y competencias más específicas, esquemas motores, esquemas de percepción, evaluación, anticipación y decisión; y la naturaleza de los esquemas del pensamiento que permiten la solicitación, la movilización y la orquestación de los recursos pertinentes, en situación compleja y en tiempo real (2004, p. 11). En definitiva, las competencias docentes vienen determinadas por el conocimiento (saber), las habilidades que se ponen en marcha (saber hacer) y las características personales, así como la forma de pensar (saber ser) del profesional que las desarrolla. La Agencia Nacional de la Calidad y Acreditación (ANECA), en su Libro Blanco de Magisterio (2005, p. 90), propone un listado de competencias específicas comunes a todos los maestros y, de forma más detallada, las divide en competencias relativas al “saber hacer”, “saber estar” y “saber ser”. En total se presentan 23 competencias docentes, son las siguientes: 43 44 Listado de competencias docentes según la ANECA Competencias específicas comunes a todos los maestros 1. Capacidad para comprender la complejidad de los profesos educativos en general y de los procesos de enseñanza-aprendizaje en particular. 2. Conocimiento de los contenidos que hay que enseñar, comprendiendo su singularidad epistemológica y la especificidad de su didáctica. 3. Sólida formación científico-cultural y tecnológica. Saber hacer 4. Respeto a las diferencias culturales y personales de los alumnos y demás miembros de la comunidad educativa. 5. Capacidad para analizar y cuestionar las concepciones de la educación emanadas de la investigación así como las propuestas curriculares de la Administración Educativa. 6. Diseño y desarrollo de proyectos educativos y unidades de programación que permitan adaptar el currículo al contexto sociocultural. 7. Capacidad para promover el aprendizaje autónomo de los alumnos a la luz de los objetivos y contenidos propios del correspondiente nivel educativo, desarrollando estrategias que eviten la exclusión y la discriminación. 8. Capacidad para organizar la enseñanza, en el marco de los paradigmas epistemológicos de las áreas, utilizando de forma integrada los saberes disciplinares, transversales y multidisciplinares adecuados al respectivo nivel educativo. 9. Capacidad para preparar, seleccionar o construir materiales didácticos y utilizarlos en los marcos específicos de las distintas disciplinas. 10. Capacidad para utilizar e incorporar adecuadamente en las actividades de enseñanza-aprendizaje las tecnologías de la información y la comunicación. 11. Capacidad para promover la calidad de los contextos (aula y centro) en los que se desarrolla el proceso educativo, de modo que se garantice el bienestar de los alumnos. 12. Capacidad para utilizar la evaluación, en su función propiamente pedagógica y no meramente acreditativa, como elemento regulador y promotor de la mejora de la enseñanza, del aprendizaje y de su propia formación. 13. Capacidad para realizar actividades educativas de apoyo en el marco de una educación inclusiva. 45 Tabla 2. Competencias docentes según la ANECA (Libro Blanco de Magisterio, 2005, p. 90) 14. Capacidad para desempeñar la función tutorial, orientando a alumnos y padres y coordinando la acción educativa referida a su grupo de alumnos. 15. Participar en proyectos de investigación relacionados con la enseñanza y el aprendizaje, introduciendo propuestas de innovación encaminadas a la mejora de la calidad educativa. Saber estar 16. Capacidad de relación y de comunicación, así como de equilibrio emocional en las variadas circunstancias de la actividad profesional. 17. Capacidad para trabajar en equipo con los compañeros como condición necesaria para la mejora de su actividad profesional, compartiendo saberes y experiencias. 18. Capacidad para dinamizar con el alumnado la construcción participada de reglas de convivencia democrática, y afrontar y resolver de forma colaborativa situaciones problemáticas y conflictos interpersonales de naturaleza diversa. 19. Capacidad para colaborar con los distintos sectores de la comunidad educativa y del entorno. Saber ser 20. Tener una imagen realista de sí mismo, actuar conforme a las propias convicciones, asumir responsabilidades, tomar decisiones y relativizar las posibles frustraciones. 21. Asumir la dimensión ética del maestro potenciando en el alumnado una actitud de ciudadanía crítica y responsable. 22. Compromiso de potenciar el rendimiento académico de los alumnos y su progreso escolar, en el marco de una educación integral. 23. Capacidad para asumir la necesidad de desarrollo profesional continuo, mediante la autoevaluación de la propia práctica. Además de las competencias comunes también propone competencias específicas para los docentes de cada especialidad y materia impartida, así como concretas del profesorado de cada etapa educativa (infantil, primaria y perfil de necesidades educativas especiales). Sin embargo Perrenoud (2004, p. 10), no ahonda en un listado tan detallado y opta por determinar diez competencias profesionales a las cuales denomina “grandes familias de competencias”. Aclara que no pretende identificar un listado completo y cerrado. Estas son las competencias docentes presentadas por dicho autor: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Organizar y animar situaciones de aprendizaje Gestionar la progresión de los aprendizajes Elaborar y hacer evolucionar dispositivos de diferenciación Implicar a los alumnos en sus aprendizajes y en su trabajo Trabajar en equipo Participar en la gestión de la escuela Informar e implicar a los padres Utilizar las nuevas tecnologías Afrontar los deberes y los dilemas éticos de la profesión 10. Organizar la propia formación continua A pesar de la concreción de estas listas de competencias, es preciso enfocarlas como un guion, una ruta alrededor de la cual podría mover el docente, aunque en su tarea tal vez se haga más énfasis en alguna de ellas o se añadan otras nuevas. En este sentido, como afirma Galvis (2007, p. 49), no se trata de definir mecánicamente, a través de un listado, las competencias del docente, es preciso desentrañar qué elementos cognitivos, actitudinales, valorativos y de destrezas favorecen la resolución de los problemas educativos, desde todos los niveles de desempeño del docente, para de esta manera, sea posible identificar y analizar aquellas capacidades requeridas por un grupo social determinado, en un contexto específico, lo cual le dará pertinencia social a este nuevo perfil. El educador concebido desde esta óptica debe despertar el interés por aprender, cómo aprender y mantener al día estos conocimientos. Y es que, precisamente, el desarrollo de competencias es una tarea inacabada, que conlleva un aprendizaje a lo largo de toda la trayectoria profesional. A esta idea Pavié la denomina lifelong learning o, lo que es lo mismo, aprendizaje permanente y lo 46 entiende como la necesidad de estar constantemente actualizado para poder responder correctamente a las diversas demandas que conlleva la tarea profesional (2011). Por su parte, Escribano, ensalza la figura del docente y le otorga una enorme responsabilidad en la educación. Según este autor, independientemente de la solvencia económica con que se cuente y el diseño curricular; el desempeño docente, como factor eminentemente humano, es esencial para actuar profesionalmente a la altura de las necesidades de la época y la sociedad en cuestión, y propiciar con la convicción y la responsabilidad necesaria la formación y aprendizajes para toda la vida. Es urgente asumir la profesión y el desempeño docente como uno de los encargos sociales de mayor responsabilidad y significación a nivel social, razón por la que la escuela no debe ser dejada en manos descuidadas, mal preparadas, desmotivadas o inconscientes de la magnitud del alcance de su labor (2018, p.12) 2.2. Factores que influyen en la calidad educativa docente Además de las cualidades docentes, existen una serie de variables, condicionantes o factores que contribuyen también a que su tarea o desempeño se propicie de forma óptima. Estos factores no dependen exclusivamente del profesorado, sino de una serie de aspectos externos al mismo y que influyen en su realización personal y profesional. En este sentido, con base en diferentes investigaciones, se puede mencionar la fuerte influencia que ejercen en su eficacia las distintas etapas profesionales, las identidades emocionales, el contexto escolar o la interacción entre lo personal y profesional y cómo la conexión entre estas variables afecta a la capacidad del maestro en el mantenimiento de la calidad educativa (Day, 2008, p. 257). A continuación se mencionan algunas de estas variables que incluyen positiva o negativamente en el desempeño docente. Estos se presentan agrupados en factores contextuales, factores propios de la tarea docente y factores propios de la personalidad del docente. Factores contextuales Se puede afirmar que existen una serie de elementos contextuales que inciden en la práctica docente. En este caso no recaen las variables condicionantes únicamente 47 en la figura docente, sino que también el contexto favorece o dificulta su trabajo personal. Pero no todos los contextos son iguales o tienen las mismas condiciones. Por ello es preciso analizar cuáles son las características individuales del entorno en el que se sitúa su labor (escolar, familiar o comunitario), así como la definición clara del fin en su tarea (Escribano, 2018). Por su parte, Santelices y Valenzuela entienden el contexto como “aquellas características propias del establecimiento escolar y su comunidad, propias del distrito o municipalidad y la interacción de dichas características” (2016, p. 238). Si partimos del análisis de aquellos factores contextuales mediatos, no podemos prescindir de considerar la influencia del sistema educativo. De esta manera, cada país establece una serie de objetivos generales los cuales limitan en cierto modo las posibilidades de acción docente. Asimismo, también afectan las características socioeconómicas y culturales del entorno en el que se ubica el centro educativo (Jornet, González-Such y Sánchez-Delgado, 2014). Dentro de los factores contextuales más inmediatos, es decir, dentro del contexto de centro, se puede señalar el liderazgo del director como uno de ellos. Concretamente, este supone una influencia positiva sobre el docente, si el director promueve el consenso con los profesionales de la comunidad educativa hacia las prioridades de la escuela (visión y metas). También participa positivamente si suscita un ambiente de cuidado y confianza (cultura), así como la toma de decisiones, la participación o la autonomía (estructura), además del fomento de la reflexión de los docentes sobre su experiencia y el aprendizaje entre los mismos (estimulación intelectual). Contribuye también el apoyo individual y el aprecio hacia el equipo docente y, a su vez, establece altas expectativas de logro (Scheerens, 2013, p. 47). Así también lo reconoce Monteiro (2014, p. 89), quien habla de la importancia de la gestión de la escuela, atendiendo a la necesidad de que el directivo se desvincule en cierto modo de los deberes administrativos, para apoyar también la parte humana. En este sentido, es preciso que el director busque un equilibrio en su rol y no cometa el error de ser autoritario o permisivo (Martínez-Chairez, Guevara-Araiza, & VallesOrnelas, 2016). 48 Entre estos factores contextuales, se encuentra también la perspectiva de carrera del docente, es decir, la posibilidad de ascender en su puesto de trabajo o de especializarse en el mismo a través de distintas posibilidades (Monteiro, 2014, p. 85). El sentido de reconocimiento de la tarea docente, así como de sus logros, favorece su motivación, lo cual queda evidenciado en su trabajo diario (Martínez-Chairez, GuevaraAraiza y Valles-Ornelas, 2016). Esto acrecienta el compromiso de los docentes con la institución educativa y con su tarea, por lo que las acciones de la escuela deben dirigirse hacia “la construcción, el mantenimiento y la conservación de su compromiso y capacidad de recuperación, así como en aspectos más habituales como la relación entre los planes de estudio, la enseñanza y las funciones” (Day, 2008, p. 258). En cuanto a aquellos profesores que llevan ya muchos años en la docencia, parece que, de manera lógica, su eficacia tiende a ser mayor. Sin embargo, no siempre es así, especialmente en los casos en los que la escuela no emplea estrategias de aprendizaje y acciones de desarrollo profesional de apoyo a los docentes que están acabando su etapa profesional (Day, 2008). A esto se suma el hecho de que en muchas ocasiones la institución educativa no reúne las condiciones adecuadas de trabajo para que el proceso de enseñanzaaprendizaje sea de calidad y parece que las acciones realizadas quedan desligadas de los contenidos, no guardan sintonía con los mismos y no se promueve el trabajo transversal (Peña, 2017). Así también lo expresa Monteiro, quien explica que “los profesores bien preparados y motivados pueden verse obstaculizados por unas condiciones de trabajo deficientes, degradadas e indignas que agravan las dificultades para el ejercicio de la profesión e incluso provocan una falta de atractivo” (2014, p. 84). Es preciso, por tanto, que las infraestructuras y materiales didácticos sean de calidad, estén en buen estado y sean variadas para poder responder a metodologías diferenciadas (Jornet, GonzálezSuch, & Sánchez-Delgado, 2014). Si centramos el contexto en el espacio de clase y en las variables que se pueden asociar a la misma, encontramos también distintos grados de repercusión en la calidad del profesor. Casero (2010) menciona la hora en la que se imparte la materia, el tipo de asignatura, la carga de trabajo que implica la misma y el tamaño de la clase. Dentro del aula, siendo esta el lugar por excelencia donde el profesor realiza sus funciones, interviene un gran elemento humano que modula su desempeño: el 49 alumnado. Es por consiguiente este grupo, un factor contextual determinante de la acción docente, de donde se pueden extraer distintas variables como el número de alumnos a atender (ratio nº alumnos por profesor), tipología del alumnado (según sus capacidades y/o historia académica, presencia de estudiantes con dificultades aprendizaje, lengua vehicular y/o etnia, expectativas y/o aspiraciones propias o de sus familias, nivel socio- económico-cultural de las familias…) (Jornet, González-Such, & Sánchez-Delgado, 2014, p. 189). De la misma manera, Scheerens (2013, p. 47), menciona el compromiso de los estudiantes con la escuela y su relación con los maestros, así como su participación durante las clases. Finalmente, aunque no es uno de los factores que determinan en mayor medida las buenas prácticas docentes y no es la principal motivación del mismo, se puede mencionar que la retribución del profesorado es inferior a otras profesiones, lo que afecta también al cuidado en su labor profesional (Monteiro, 2014, p. 85). Factores propios de la tarea docente Siempre ha existido la dualidad de otorgar una mayor importancia al conocimiento de la materia o a la habilidad didáctica del profesor. Lo cierto es que ambos aspectos son igual de relevantes si queremos contribuir a una enseñanza de calidad. Como explica Escribano, es imprescindible “el dominio profundo - con relevancia y pertinencia - del sistema de contenidos actualizados sobre la disciplina que debe impartir” (2018, p. 6). Este conocimiento, unido a la experiencia y repetición de los contenidos en varias ocasiones (Casero, 2010), favorecen que exista un dominio de lo que se transmite a los alumnos. A su vez, Montalvo y Gorgels (2011), consideran que también ejerce gran influencia en este desempeño la preparación académica anterior del docente y los resultados obtenidos por el mismo. No obstante, tal y como se ha mencionado antes, el conocimiento de la materia de forma aislada no contribuye a gran escala a la calidad educativa del docente. Es necesario, por tanto, contar también con una serie de estrategias y habilidades para dirigir la clase, así como para transmitir el contenido de una forma ajustada y adaptada a las necesidades de los alumnos. 50 En este sentido, si se toma como punto de partida y objetivo final el aprendizaje de los estudiantess, es imprescindible aunar esfuerzos por lograr un manejo óptimo de los aspectos didácticos. De esta forma, estos docentes especifican claramente las metas de aprendizaje, los motivan y plantean retos, pero los van guiando y retroalimentando para lograr los propósitos establecidos, ejemplifican, demuestran lo que desean, se crea una atmósfera para el aprendizaje donde la evaluación se utiliza más para identificar el nivel real de aprendizaje que como un elemento acreditador (Carlos Guzmán, 2016, p. 299). A esta lista, Scheerens añade "la variedad de actividades didácticas empleadas, la medida en que el trabajo de los estudiantes se discute con ellos, la organización de la clase, las expectativas de los estudiantes de que harán lo mejor que puedan” (2013, p. 47). Sin duda, el conocimiento de diferentes herramientas, instrumentos o materiales, dentro o no del campo de las tecnologías de la comunicación, favorece una intervención de calidad y la relación adecuada entre el contenido y la manera de ser trasladado a los alumnos. A estas formas que emplea el profesor para con sus educandos en el aula, se le puede denominar ‘gestión de clase’, como explica Carlos Guzmán (2016), el cual la integra dentro del área didáctica ya que configura el entorno de tal forma que la enseñanza de los contenidos se lleva a cabo de manera correcta. Esto es así porque el conocimiento del profesor no se basa únicamente en el contenido del ámbito de instrucción, sino también “en el campo de las ciencias de la educación, especialmente de la pedagogía, la psicología, la didáctica, así como la metodología de la investigación educativa” (Escribano, 2018, p. 6). En palabras de Peña, la función que envuelve al docente para favorecer la formación permanente adecuada de los estudiantes debe integrar no sólo la episteme disciplinaria sino además implica una preparación adecuada para el desenvolvimiento en su conocimiento con destrezas pertinentes donde motive al estudiante para un aprendizaje significativo (2017, p. 136). Todos estos aspectos mencionados no vienen ya aprendidos por parte del docente, no es algo que de modo innato poseen, sino que es necesario llevar a cabo una formación continuada, tanto del conocimiento como de la destreza didáctica. Es por esto que, es necesario seleccionar personas que realmente presenten un perfil docente que les exija mantenerse en constante perfeccionamiento (Martínez-Chairez, Guevara-Araiza, & Valles-Ornelas, 2016), aprovechando aquellos conocimientos y habilidades que 51 posea, de tal forma que, apoyándose en ellas, pueda mejorar su rendimiento (Scheerens, 2013, p. 47). A modo de cierre, aludimos a Chehaybar, la cual explica, de manera muy pertinente que, se requieren docentes conscientes de su labor, que sean investigadores en y de su propia práctica, que se cuestionen y cuestionen constantemente la realidad, que observen, que reflexionen sobre su entorno in- mediato y que generen alternativas a las situaciones de la realidad que así lo requieran. Por lo tanto, en la actualidad se necesita de un docente más protagónico, que pueda ejercer un papel realmente profesional, un docente autónomo que, en lugar de tener siempre que acatar y ejecutar órdenes, tenga espacio para tomar decisiones con base en las características específicas del proceso de enseñanza (2007, pp. 105-106). Factores propios de la personalidad docente Pasamos por último a mencionar algunos de los factores que también forman parte del docente pero, en este caso, no de la tarea o preparación formativa, sino de su personalidad o actitud, aunque es cierto que muchos de ellos están influenciados por los factores antes desarrollados. Más allá de su labor, parece que “las cualidades personales son las que más hacen que los maestros permanezcan en la memoria afectiva de muchos niños, niñas, adolescentes y jóvenes” (Monteiro, 2014, p. 77). Es cierto, los alumnos examinan continuamente al profesor que tienen delante, por lo que este debe ser ejemplo de los estudiantes y actuar de una manera coherente y que guarde relación con la misión, visión y valores del centro. A su vez, las creencias del maestro juegan un papel importante. El pensamiento del mismo puede dirigirse a la concepción que tiene sobre la enseñanza, sus fines, su idea personal del significado que conlleva la palabra aprendizaje y la manera en la que concibe la evaluación (Carlos Guzmán, 2016). A estos factores que conforman las creencias del docente, se puede sumar la visión amplia sobre el concepto educativo: “todo lo que hace la profesión, todos los conocimientos que necesita, los valores fundamentales que debe respetar, las cualidades que deben cultivar sus profesionales, o 52 las responsabilidades que deben ser capaces de asumir, individual y colectivamente” (Monteiro, 2014, p. 80). El nivel de compromiso por parte del docente con la tarea, la educación y la institución en la que desarrolla su labor es también otro factor importante a tener en cuenta. El profesor es ejemplo para sus alumnos y, muy probablemente, los alumnos generen ese compromiso si lo ven también en el maestro y, por tanto, su rendimiento también sea mejor. No obstante, también es cierto que este compromiso o desarrollo de la identidad se relaciona con una serie de factores contextuales que contribuyen positivamente a su bienestar y satisfacción e influyen en el buen desarrollo del docente (Day, 2008). Lo mismo ocurre con la motivación del profesor, la cual podemos situar como otro factor personal que incurre en la eficacia. Para Escribano la motivación interactúa con otros componentes y, en este sentido explica que el docente debe poseer “un componente ético, con altas motivaciones profesionales y personales en el ejercicio de su labor con calidad, en una gestión de esta misma de manera constante, tanto en los procesos como en los resultados” (2018, p. 6). De esta misma forma lo entiende Mora, quien indica que el modelo del docente puede constituirse en un aspecto altamente motivacional para los estudiantes, pero si los docentes asumen conductas escasamente profesionales y éticamente cuestionables, entonces los estudiantes tienden a desmejorar en sus comportamientos positivos y también en su desempeño estudiantil (2014, p. 20) Sin embargo, la motivación no solo está condicionada por el contexto, sino que también está relacionada con el sentido de autoeficacia. Esto implica que el profesor manifieste responsabilidad por el aprendizaje de los alumnos, mostrándose motivado a pesar de las dificultades o situaciones más negativas que pueda encontrarse a lo largo de su tarea docente (Carlos Guzmán, 2016). La motivación es pues uno de los factores esenciales que impulsa a la acción. De esta forma, sería muy difícil hablar de todo lo anterior sin tener un motor inicial que impulse al conocimiento, a la puesta en práctica de ciertas habilidades, al desarrollo de las diferentes tareas de la profesión docente y al fomento de una actitud positiva que propicie un buen clima de trabajo. 53 3. La motivación docente como elemento esencial de la calidad educativa Como hemos visto hasta ahora, el docente es una pieza clave en el proceso de enseñanza-aprendizaje y, por lo tanto, contribuye al logro de la calidad educativa. Más allá de su formación, la motivación del mismo configura un elemento muy importante que actúa como motor primario. Es preciso definir en primer lugar el concepto de motivación. Como explican Bernardo y Javaloyes, motivación deriva del término valor, de tal manera que nos motiva aquello que consideramos valioso de manera personal (2015, p. 83). También se puede entender como “una simpatía hacia un objetivo que impulsa a realizar el esfuerzo necesario para alcanzarlo” (Mañú y Goyarrola, 2011, p. 52). En cualquier caso, la motivación supone tomar en cuenta algo considerado como importante para la persona, sobre lo que esta se apoya y en función de ello se impulsa a actuar. Aunque la motivación en sí misma no fomenta la acción, sí supone un empuje hacia la misma, es decir, la motivación “no será en ningún caso la panacea, pero sí puede mejorar la eficacia del trabajo que se desempeña” (Sánchez, 2016, p.136). Siguiendo la clasificación general que aportan la mayoría de los autores, podemos encontrar tres tipos de motivación: la extrínseca, la intrínseca y la trascendente. La primera toma como motivo que impulsa a la acción algo externo al individuo (dinero, recompensas materiales, etc.); la segunda, toma como motivo la propia iniciativa, deseo, apetencia del individuo que realiza la acción por diferentes casusas (satisfacción personal, realización, etc.); por último, la trascendente va más allá y toma como motivo el sentimiento de pertenencia y vínculo de adhesión del individuo con la organización en la que realiza su tarea. La motivación trascendente es más difícil de lograr. Sin embargo, tanto la motivación extrínseca como la intrínseca son igualmente importantes y se debe contribuir a su logro. Como señala Núñez, las teorías motivacionales afirman que las personas nos movemos continuamente entre estos dos tipos de motivación y que, concretamente, la tarea docente provoca, de manera general, una alta motivación intrínseca (2009). Es por esto que “la fuente más básica de motivación para los maestros es su deseo de tener éxito y sus objetivos inmateriales como los sentimientos” (Börü, 2018, p. 774). Este hecho es positivo puesto que, en la mayor parte de los casos, los 54 valores intrínsecos son aquellos que realmente afectan a la aceptación, entusiasmo y satisfacción de la tarea docente, al contrario de los extrínsecos que conllevan a la larga una mayor desmotivación (Sánchez, 2016, pp. 146 y 147). Como se ha mencionado en el capítulo anterior, la calidad docente depende de numerosos factores que provienen tanto del contexto como del propio individuo. La formación del profesor es fundamental, pero al mismo tiempo también lo son otras habilidades y actitudes que lo hacen único y contribuyen a su profesionalidad. Hay una clara interconexión entre lo cognitivo y lo motivacional, dejando de tener éxito si uno de los dos no tuviera lugar (Núñez, 2009). La motivación forma parte, a su vez, del sentimiento de bienestar y autoeficacia de las personas. De esta manera, aquellos docentes que se perciben con baja autoeficacia evitan ciertos trabajos y se esfuerzan y rinden en menor nivel, mientras que aquellos que se sienten como profesionales eficaces, participan activamente en su labor y potencian su formación y desarrollo tanto individual como social (Sureda, 2002). Por su parte, Núñez entiende que los profesores eficaces “integran conocimiento profesional, conocimiento interpersonal e intrapersonal (capacidad y consideración ética) y en cada una de estas áreas el profesor puede marcarse objetivos de mejora para hacer frente a las nuevas demandas educativas” (2009, p. 72). Silvero recoge bien estas ideas y habla del síndrome de burnout8, señalando que este se puede desencadenar a causa de una baja motivación intrínseca, como consecuencia del desarrollo de bajas creencias de eficacia y del rechazo de metas que impliquen desafío y posibilidad de mejora y formación. El profesor, al considerar que no es capaz de realizar su trabajo, no se implica en el logro de objetivos, no recibe la recompensa del éxito y no se siente motivado (2007, p. 132). La motivación se manifiesta como un componente imprescindible en las diferentes etapas formativas y profesionales de las personas y, especialmente, en las del docente. En otras palabras, la motivación está presente a la hora de la elección de una profesión, permanencia en la misma y buen desarrollo (Mahler, Grobschedl, & Harms, 2018). Pero la motivación no es un estado estanco u homogéneo, sino que se trata de un proceso flexible, dinámico y que pasa por distintos niveles de aumento y decrecimiento 8También conocido como el síndrome del profesor quemado. Se produce a causa del estrés laboral, siendo este producto de distintos factores, combinado con un claro sentimiento de ineficacia personal. 55 (Soriano y Mateo, 1993). Concretamente, “el desarrollo profesional de los profesores avanza y retrocede entre fases durante su vida laboral por todo tipo de razones relativas a la historia personal, factores psicológicos, sociales y organizativos y acontecimientos del momento previstos e imprevistos” (Day y Gu, 2012, p. 60). A este respecto, Sánchez (2016) hace una división entre dos etapas, distinguiendo un periodo inicial en el que se produce el acceso a la formación y una segunda etapa o periodo profesional. La primera fase formativa se caracteriza por un interés inicial y un aumento de la motivación intrínseca al final. Por el contrario, para este autor, es en la etapa profesional propiamente dicha, cuando el docente es juzgado por diversos factores propios y contextuales derivados de su práctica, lo que hace que sirva de empuje y reto para algunos pero también de desmotivación para otros. Fases de la vida profesional docente y variantes motivacionales De 0 a 3 años de docencia Fase de compromiso, apoyo y desafío - - Sentido de autoeficacia en desarrollo Sentido de autoeficacia reducido De 4 a 7 años de docencia Fase de identidad y eficacia en el aula - - - Manteniendo un fuerte sentido de identidad, autoeficacia y efectividad Manteniendo la identidad, la eficacia y la efectividad Identidad, eficacia y efectividad en peligro De 8 a 15 años de docencia Fase de control de los cambios de rol y de identidad, tensiones y transiciones crecientes - - Compromiso sostenido Indiferencia y pérdida de motivación De 16 a 23 años de docencia Fase de tensiones trabajo – vida, retos a la motivación y al compromiso - Progresos profesionales y buenos resultados en estudiantes que llevan a una motivación y compromiso crecientes - - Motivación, compromiso y eficacia sostenidos Carga de trabajo, tensiones y estancamiento profesional que llevan a un descenso de la motivación, del compromiso y de la eficacia 56 De 24 a 30 años de docencia Fase de desafíos al mantenimiento de la motivación - - Fuerte y sostenido sentido de la motivación y el compromiso Manteniéndose, pero perdiendo motivación Más de 31 años de docencia Fase de motivación sostenida/descendente, capacidad de afrontar el cambio, esperando la jubilación - - Manteniendo el compromiso Agotado y atrapado Tabla 3. Fases de la vida profesional docente Inspirado en Day y Gu (2012, p. 63) En la tabla anterior se ilustra el desequilibrio por el que pasa la motivación del profesor a lo largo de su vida laboral. Es cierto que no es algo generalizable a todos los profesionales y que las situaciones a las que se enfrenta cada uno de ellos son diferentes y dependientes de muchas circunstancias contextuales y personales. Las distintas tareas que desarrolla un docente, así como las relaciones humanas que genera permiten que esta labor sea una experiencia enormemente gratificante. No obstante, también es una de las profesiones que produce mayor nivel de estrés y agobio en los profesionales. Los casos de burnout, de depresiones, de ansiedad, de sentimiento de soledad y desamparo, de conflicto con los colegas, de intentos de abandono de la profesión, etc. son muy frecuentes, demasiado frecuentes (Zabalza y Zabalza, 2012, pp. 137 y 138). Es por esto por lo que se pueden mencionar una serie de factores comunes que contribuyen a la desmotivación del docente. De manera general se pueden destacar factores externos e internos a la práctica docente, a la propia profesión y a los agentes que participan en la misma. Como factores externos, Sánchez (2016) menciona principalmente el salario las vacaciones o el horario y, como internos cita la vocación y la satisfacción personal. Por su parte, Mañú y Goyarrola añaden el cansancio del trabajo diario, el desempeño en contextos complejos, la falta de reconocimiento y apoyo en la tarea o el cuestionamiento de su profesionalidad por parte de las familias (2011, pp. 51 y 52). A estos factores, se pueden sumar el desequilibrio entre el fuerte cambio que ha 57 dado la sociedad y la limitada transformación de los profesores, la disminución del prestigio social de los mismos, la cada vez más rápida falta de motivación del alumnado, las diferencias más agudizadas entre los distintos estudiantes y su contexto sociocultural, la elusión de la responsabilidad educativa por parte de la familia hacia la escuela y, por último, la baja cantidad de recursos y medios económicos que otorga la Administración (Martín, 2012). Este conjunto de factores, entre otros, repercuten en el estado de ánimo y en la motivación del profesor, los cuales son en mayor o menor medida superados en función de la forma en la que este se enfrenta a estas dificultades. Hoy en día la profesión docente, en este sentido, está superando una gran crisis de identidad profesional, como denomina González Torres, quien menciona a su vez que “esta situación es lamentable si tenemos en cuenta que el trabajo docente tiene unas enormes posibilidades de generar una alta motivación intrínseca y un alto compromiso personal y profesional en las personas que lo desempeñan” (2003, p. 77). La motivación del profesor no repercute exclusivamente en su bienestar o sentimiento de autoeficacia, sino que es un elemento imprescindible para lograr un óptimo rendimiento y motivación también en sus alumnos. De esta manera, un profesor motivado será también un docente motivante. Estos profesores son conscientes de que está bajo su responsabilidad el aprendizaje de sus estudiantes y, por lo tanto, su forma de actuación toma un papel relevante en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Bono, 2010). La motivación a los alumnos es “una tarea básica en el oficio docente que debería formar parte de los saberes profesionales de cualquier profesor, obviando la complejidad del asunto y lo que implica la preparación para ello” (Valenzuela et al., 2015, p. 355). Pero para que esta transmisión de la motivación pueda hacerse efectiva, el docente debe favorecer el aprendizaje significativo y poseer variedad de herramientas que le permitan ser un facilitador con el fin de que sean los alumnos los que construyan su propio conocimiento. Se busca, por tanto, que se establezca una relación entre profesor-alumno equilibrada y ajustada en la que el docente desee enseñar y el estudiante desee aprender (Caradonna, 2017). Precisamente, por esta falta de conexión entre el profesor y el alumno se genera la sensación, en muchas ocasiones, de que los estudiantes no aprenden lo suficiente y muestran poco interés. Esto puede ocurrir porque, en ciertos casos, se transmiten los contenidos de manera desligada, con una metodología que no produce motivación o entusiasmo en los alumnos. Se puede afirmar 58 que, en este sentido, existe un “problema motivacional vinculado a los contenidos y a su enseñanza” (Núñez, 2009, p. 63). Para que el docente pueda llevar a cabo correctamente metodologías que fomenten la motivación, es preciso que el entorno educativo sea a su vez estimulante, de tal forma que les ayude a aumentar la confianza en sí mismos y en sus capacidades, empujándoles a experimentar con distintas metodologías (Caradonna, 2017). El profesor es ejemplo para sus alumnos, sobre todo en los primeros niveles educativos, donde constituye además una figura de referencia y apego. Si además el profesor se siente motivado, tiene un alto nivel de satisfacción y siente pasión por su labor, podrá transmitir también estas actitudes a sus alumnos “porque la motivación brota también del contacto con personas motivadas” (Caradonna, 2017, p. 16). A esta afirmación, Sáenz-López añade que esa transformación del alumno por parte del maestro implica también conocer cómo aprende el estudiante y conseguir que este quiera aprender (2016). Además, ciertas investigaciones en psicología de la educación explican que la motivación para aprender […] es dinámica y varía según los contextos de aprendizaje en que los sujetos se encuentren, resaltando así el valor cultural y contextual de los procesos de aprendizaje cuya construcción sucede en escenarios específicos (Bono, 2010, p. 2). Sin embargo, aunque la motivación que genere el docente sea fundamental para incentivar el interés del alumno, no se debe entender como algo únicamente externo al estudiante o exclusivamente aportado por el profesor, sino que lo puede desarrollar también el propio alumno (Núñez, 2009). Se quiere transmitir la idea de que la motivación docente es clave en la actitud del alumno y que, casi con plena seguridad, un profesor motivado transmitirá esa pasión a sus estudiantes. Pero además, el alumno debe ir fomentando destrezas que le permitan generar su propia motivación a lo largo del tiempo y de forma paralela a su desarrollo. En este sentido, el docente debe guiar al alumno en la búsqueda de aquellos aspectos que sean de su interés con el fin de que paulatinamente aprenda a utilizar por sí mismo ciertas estrategias motivacionales que le permitan obtener un buen desempeño. En definitiva, “motivar consiste, en última instancia, en adecuar la dinámica de la clase a los valores de los alumnos” (Bernardo y Javaloyes, 2015, pp. 78-84). 59 Únicamente si conseguimos que la motivación del alumno provenga de él mismo y la figura del profesor deja de ser esencial en el desarrollo de esta, conseguiremos que el alumno incremente su motivación intrínseca. Además, si esta está mediada por el docente, puede ocurrir que no haya similitud entre ambas motivaciones (la del profesor y la del alumno), por lo que nos moveríamos fundamentalmente en el campo de la motivación extrínseca, ya que el estudiante realizaría las tareas encomendadas por la recompensa y no por el propio valor que le otorga el alumno (Ospina, 2006). Por tanto, para poder estimular al alumno, el propio profesor también debe lograr automotivarse. Para ello es necesario conocerse en profundidad y concienciarse de la gran labor que desempeña, independientemente de la fase educativa en la que se encuentre (Sáenz-López, 2016). Sánchez (2016) también defiende el autoconocimiento y señala que en este proceso motivacional es fundamental la confianza que demuestre el sujeto en sí mismo y también, si es un buen conocedor de sus posibilidades y de sus carencias, ya que de esta forma se adecuará mejor a sus propias necesidades (p. 142). La realidad muestra que de forma constante se alude a la necesaria participación del docente en la motivación del alumnado. El profesor debe, para ello, estar igualmente motivado pero en muchas ocasiones se hace complicado desarrollar esta motivación cuando las características contextuales no acompañan. Es por esto que el profesor no cuenta con un respaldo que le empuje a él también a la motivación y al continuo ánimo a pesar de las dificultades que se pueda encontrar por el camino. La motivación docente, como hemos mencionado antes, forma parte del bienestar del profesor. Generalmente hay una mayor focalización hacia el desarrollo formativo del docente en torno al conocimiento y dejamos de lado la faceta más humana en relación a los demás y al él mismo. Sin embargo, “la atención al bienestar personal del profesorado debe ir pareja al incremento de expectativas y al intento constante de alcanzar niveles” (Day y Gu, 2012, p. 145). Conseguir este bienestar no resulta algo imposible si se establecen de forma gradual pautas específicas y realistas (Sureda, 2002). Este desarrollo y crecimiento se hace totalmente necesario puesto que la escuela debe responder a diversos retos y, por tanto, los profesores deben mostrarse altamente implicados (Núñez, 2009). En este sentido, es importante aunar esfuerzos en “mejorar la formación profesional de los profesores y su motivación” (González Torres, 2003, p. 77). 60 Este soporte puede ofrecerse a los docentes desde la propia escuela en forma de apoyo psicológico con el fin de conocer sus miedos, aprender a relacionarse con el entorno y a vivir en un ambiente equilibrado, beneficioso para su motivación e impulso hacia el aprendizaje y crecimiento personal (Caradonna, 2017). Así lo explica SáenzLópez, quien indica que “faltan en la formación del profesorado herramientas de desarrollo emocional” (2016). Por su parte, Martín (2012), entiende que la formación se debe ceñir en la dotación de habilidades educativas y sociales, instrumentos y estrategias de resolución de problemas que impidan que se generen situaciones de inseguridad y permitan al docente enfrentarse a la realidad del centro en el que desarrolla su labor. Asimismo, “los líderes escolares deben invertir en las condiciones de trabajo de los profesores, ya que la satisfacción laboral y la motivación de estos profesionales están estrechamente ligadas” (Viseu et al., 2016, p. 45). De la misma manera, deben dirigirse políticas educativas hacia la optimización docente en este sentido, puesto que, como hemos visto hasta el momento, la figura docente conforma un engranaje imprescindible en el correcto funcionamiento del sistema educativo. Tal vez la formación no deba ir encaminada exclusivamente al docente, sino que puede ligarse al desarrollo del interés en la relación profesor - alumno, de tal forma que esta sea productiva y se genere una relación de interacción en la que cada miembro asuma su papel y deber en el proceso educativo, potenciando el aprendizaje y desempeño tanto del alumno como del profesor (Ospina, 2006). En resumen, se detectan carencias formativas que potencien el desarrollo motivacional del profesor. Aunque, como hemos advertido, la motivación del profesor depende de factores contextuales y personales, desde la escuela se hace prácticamente imposible modificar los aspectos ambientales que afectan negativamente a la labor del docente. Resulta mucho más fácil y enriquecedor optimizar las competencias del profesor dirigidas a desarrollar estrategias que permitan afrontar las dificultades y sobresalir en el desempeño diario. Llegados a este punto podemos afirmar con mayor seguridad que “sólo con profesores motivados será posible mantener a los estudiantes motivados y ofrecer una educación de calidad” (Viseu et al., 2016, p. 454) y, por tanto, la motivación de los docentes se convierte así en “requisito previo para conseguir alumnos motivados”, 61 como explican Mañú y Goyarrola (2011, p. 15). Gráfico 2. Relación entre el docente, la motivación y la calidad educativa (Elaboración propia) A lo largo de estos capítulos hemos podido observar la relación que guardan entre sí la calidad educativa, la figura docente y la motivación del mismo. Por tanto, un docente que cuenta con un alto nivel de motivación, contribuirá a la consecución de una educación de calidad en la que el principal beneficiario es el alumno. De la misma forma, si los profesionales de la enseñanza se mueven en un ambiente de calidad estarán más motivados y su buen desempeño repercutirá en un adecuado rendimiento por parte de los alumnos. 62 4. Recomendaciones para contribuir al desarrollo de la motivación docente. Posibles líneas de actuación Actualmente no existe un respaldo motivacional y emocional hacia el docente por parte de la administración educativa. Tampoco suele haberlo en el centro escolar, aunque, en los centros de titularidad privada y concertada se lleva a cabo un mayor trabajo de equipo entre los compañeros y se respira cierta cultura de ayuda. En el caso de los centros públicos, hay un mayor trabajo individual por parte de los profesionales. A su vez, el acceso a un centro público, a través del sistema de oposiciones no evalúa o tiene en consideración las estrategias, habilidades, formas de trabajo o actitudes, entre otras, de los futuros docentes. Consideramos la motivación de los profesores como uno de los componentes clave en el éxito del proceso de enseñanza- aprendizaje, por lo que garantizar un soporte y fomento de la misma debería convertirse en un aspecto fundamental a la hora de elaborar los distintos programas educativos. El trabajo sobre el desarrollo motivacional del docente se puede llevar a cabo desde diferentes ámbitos y terrenos. En este caso presentamos una serie de recomendaciones a tener en cuenta en el fomento y mantenimiento de la motivación de los profesores desde el centro educativo. Es importante señalar que en ningún caso estas estrategias son universales o válidas para todos los profesionales. Somos conscientes de la generalidad del planteamiento, pero si se aplican correctamente en el contexto concreto de trabajo pueden servir de guía y ser de utilidad. Los objetivos principales que se persiguen con esta propuesta son los siguientes: - - - - - - Comprender la importancia de la figura docente y de su motivación como elementos clave en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Identificar dificultades que influyen en la motivación docente a nivel personal, grupal y de centro. Fomentar el autoconocimiento y conocimiento de los demás compañeros. Desarrollar estrategias personales que favorezcan el mantenimiento del bienestar personal. Desarrollar habilidades de comunicación, ayuda y búsqueda de soluciones. Favorecer un clima de confianza y cuidado entre los distintos profesionales del centro. 63 Las líneas de actuación que se proponen a continuación manifiestan un orden lógico. De esta forma, parten desde el periodo de comunicación, así como del conocimiento del contexto y de los profesionales del centro educativo, continúan con una parte formativa y de búsqueda de posibles soluciones de cara a que, finalmente, llegue una fase de mantenimiento, apoyo y valoración del plan. En cada una de ellas se detallan diferentes acciones a tener en cuenta en el proceso. Comunicación del plan Antes de comenzar con el programa o las pautas de actuación establecidas, es conveniente poner el conocimiento, de todos los profesores del centro o de aquellos a los que va expresamente dirigido, el plan propuesto que se pretende llevar a cabo. Por tanto, dichas líneas de actuación, se pueden ajustar al claustro de docentes de todas las etapas educativas (Educación Infantil, Primaria o Secundaria) o a aquellas en las que el profesorado manifieste una gran desmotivación. No obstante, en los casos en los que no se evidencien grandes dificultades, puede ser interesante llevar a cabo ciertas dinámicas de cara a mantener y prevenir posibles problemas futuros, así como optimizar diferentes habilidades. El Equipo Directivo junto con el Departamento de Orientación serán, en principio, los responsables de dirigir el programa o tomar la iniciativa del mismo. También se puede contar con un equipo externo al centro y experto en distintos temas o dinámicas pertinentes en el programa de motivación. Por lo tanto, estos equipos serán los encargados de explicar la situación inicial del centro, los objetivos que se pretende lograr con el programa de mejora de la motivación, las fases a seguir en el plan de actuación previsto, los grupos de trabajo establecidos, qué se espera de los profesionales, el impacto que tendrá en los mismos y en el centro educativo en general, el desarrollo profesional que se pretende fomentar, etc. Esto lo definirá previamente el centro en función de su caso concreto. Esta fase será de gran importancia puesto que se les hace partícipe a los profesores en el plan desde el primer momento, se les comunica el valor de su colaboración para que el programa se desarrolle de la mejor forma posible y se les manifiesta la confianza que se tiene en ellos. El hecho de implicarles da lugar a que, desde el inicio, los docentes se sientan orgullosos de pertenecer al centro educativo. 64 Notan que se preocupan por ellos y por tanto, se sienten responsables en el mismo. Saben que cuentan con ellos y se preocupan por su bienestar. Asumen que no están solos y que hay un cuidado por parte del Equipo Directivo y los compañeros del Departamento de Orientación. En definitiva, desde el comienzo del plan se despierta su motivación. Análisis inicial: conocimiento y autoconocimiento Es importante seguir con una fase de conocimiento, tanto del contexto a nivel de centro, como de los profesionales que trabajan en el mismo. Es conveniente que tanto los profesionales realicen una labor de autoconocimiento como que el Equipo Directivo y el Departamento de Orientación, como responsables del programa, conozcan bien a los profesores del centro. Para ello los docentes pueden emplear herramientas que permitan el autoconocimiento y el conocimiento del contexto, como el análisis DAFO9 donde se evalúan las debilidades y fortalezas de la persona, así como las amenazas y oportunidades en función del entorno en el que se mueve. También se puede utilizar la Ventana de Johari10, en la que se completan una serie de cuadrantes denominados zonas (zona abierta, zona oculta, zona ciega y zona desconocida), en función de lo que uno mismo y los demás conocen o desconocen de esa persona. Será preciso centrar la realización de estas dinámicas de conocimiento en el aspecto motivacional y en ciertas realidades relacionadas con el mismo. De la misma forma, se puede establecer un grupo de encuentro donde los profesionales puedan poner en común el análisis realizado. También se puede valorar qué factores repercuten en la desmotivación o pueden afectar a la misma, así como comentar ciertas problemáticas y tensiones existentes u observar insatisfacciones. Convendría que en estos encuentros estén presenten los equipos responsables de coordinar el programa o las distintas actuaciones posteriores. Igualmente puede existir la figura de un mediador externo, experto en el tema abordado, que guíe las sesiones. A 9 También conocido como análisis FODA, es una herramienta de trabajo que permite analizar las Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades de una persona, grupo o institución, en función de cada caso concreto. Su nombre se forma con las siglas de las variables que examina, antes citadas. 10 Herramienta de autoconocimiento a través de la valoración personal e interpersonal puesto que recoge la información obtenida por uno mismo y por los demás. Se divide en cuatro cuadrantes (zona abierta, zona oculta, zona ciega y zona desconocida), completados para una persona con información de esta y de otros miembros del grupo sobre la misma. 65 partir de ahí sería preciso definir las líneas prioritarias de actuación en función de los principales temas que preocupen a los profesores y que estén incidiendo o puedan afectar en un futuro de forma negativa a su motivación. Plan de formación y búsqueda de soluciones Al estar la motivación relacionada con aspectos emocionales, las diferentes dinámicas formativas pueden ir encaminadas hacia el área de la competencia emocional. Se trata de otorgar a los docentes una serie de conocimientos y herramientas que posibiliten la búsqueda de soluciones ante las diferentes situaciones que se encuentran en el día a día del centro educativo. Es por esto que se pueden tratar temas como la autoestima, la autorrealización, la resiliencia, la proactividad, el autoliderazgo, el empoderamiento y la toma de decisiones. No se trata únicamente de informar sobre estos aspectos, sino que es fundamental el hecho de desarrollar dinámicas que fomenten el desarrollo de los mismos. Metodologías de trabajo como el role-playing o la resolución de casos concretos pueden ayudar al asentamiento de distintas habilidades y actitudes que favorezcan las buenas prácticas docentes e impulsen su motivación o, al menos, impidan caer en el desánimo. También se pueden llevar a cabo charlas o encuentros con profesionales del mismo u otros centros educativos que cuenten experiencias positivas que hayan aumentado su motivación y en las que se realce el importante papel de la educación y, sobre todo, del docente. Tal vez, en este sentido, sea importante comenzar trabajando el cambio de concepciones o creencias erróneamente establecidas que tienen algunos profesores acerca de la educación, de las familias, del contexto en el que se insertan o, incluso, de ellos mismos. Es imprescindible hacerles ver que son capaces de lograr grandes resultados e incidir en la enorme transcendencia que tendrá su labor. Eliminar o modificar ciertos patrones atribucionales asumidos es complicado pero puede ser una buena estrategia a seguir con el fin de avanzar en la búsqueda de soluciones a los problemas inicialmente planteados. 66 Mantenimiento y apoyo El trabajo de mejora de la motivación debe ser continuo. Aunque no se atienda a la misma de forma explícita, es conveniente que se reúnan una serie de condiciones en el centro que la promuevan e impulsen. Las fases anteriores son cruciales para que se genere en el centro educativo una claro conocimiento de los profesionales y situaciones existentes en el mismo, así como una concienciación acerca de la importancia de la motivación y su repercusión educativa. Las distintas estrategias a llevar a cabo que se proponen a continuación, se mueven en un continuo de motivación extrínseca e intrínseca, siendo el desarrollo de ambas igualmente necesario. De esta manera, se puede establecer un sistema de recompensas adecuado a las situaciones personales de los docentes, ya que los motivos mueven a cada uno de ellos son diversos. Las recompensas deben suponer el reconocimiento del buen desempeño y la valoración del éxito. Pero para que se pueda llegar al éxito, es necesario crear un ambiente de trabajo enriquecedor, donde haya retos educativos realistas y atractivos que contribuyan a la calidad del centro. El hecho de otorgarles una mayor responsabilidad en algunas tareas, cierta autonomía y posibilidades de influencia dentro del centro, de forma regulada, puede ser también un aliciente motivador. El Equipo Directivo del centro debe preocuparse por crear una serie de condiciones que ayuden a que el clima de trabajo de los profesionales sea positivo. Sería beneficioso llevar a cabo una política de puertas abiertas donde el director se muestre, en la medida de lo posible, disponible para atender a sus trabajadores. Se trata de mantenerlos al día de lo que ocurre en la escuela. El hecho de escuchar y ser escuchado reconforta en gran medida a los profesionales. Por tanto, es imprescindible que haya una buena comunicación y cooperación (tanto horizontal como vertical) en el lugar de trabajo. La relación existente entre los compañeros también afecta positiva o negativamente a la motivación docente. Es por esto por lo que se debe procurar trabajar sobre el clima afectivo del centro, mejorando la cordialidad y confianza entre ellos. Cuando se crea una comunidad de cuidado y acogimiento, los profesionales se sienten parte de un grupo en el que son queridos y apoyados y, por tanto, su ánimo y motivación también se ven favorecidos. 67 También se pueden llevar a cabo proyectos que requieran trabajar en equipo, con el fin de evitar el aislamiento o el trabajo individual constante. Muchos profesionales prefieren, sin embargo, trabajar de manera propia para no sentirse cuestionados por otros compañeros. Para no caer en este pensamiento negativo es importante que sepan desde el principio que se pueden apoyar en los demás sin ser juzgados y que pueden tomar su ayuda cuando sea necesario. En esta dirección, tal vez sea interesante crear una red de apoyo interna en el centro educativo. Esta red se puede constituir como un grupo de encuentro entre los profesionales. Cada cierto tiempo, según se establezca, se podrían reunir para compartir experiencias, mostrar sus sentimientos ante ciertas situaciones, buscar soluciones, compartir recursos, etc. Valoración del plan Conforme se van estableciendo distintas pautas en el centro educativo, es preciso analizar los cambios y las repercusiones de las mismas, a nivel individual, de grupo y de centro. Para ello se pueden llevar a cabo una serie de métodos de evaluación y valoración como rúbricas, listas de recogida de información, entrevistas personales, observación en el entorno natural, etc. De la misma manera se pueden crear grupos de análisis donde se compare la situación inicial con la presente, se muestren los objetivos alcanzados y se comenten las mejoras individuales y grupales obtenidas. Puesto que el foco de atención de la propuesta es la motivación, es imprescindible conocer cómo se sienten a nivel motivacional, anímico y emocional. De la misma manera, se les puede pedir a los profesionales que han participado en la experiencia que la compartan con docentes de otros centros educativos. Esta última dinámica puede suponer también un aliciente y puede formar parte del reconocimiento al éxito profesional. 68 69 Posibles líneas de actuación para el desarrollo de la motivación docente Comunicación del plan - Concreción del plan a seguir (reactivo, preventivo o de mantenimiento) y se elaboran los grupos de trabajo. - Puesta en conocimiento de todos los profesionales participantes el plan y las acciones propuestas. - Dirección del plan por el Equipo Directivo, el Departamento de Orientación y/o equipos externos. Análisis inicial: conocimiento y autoconocimiento - Conocimiento de los profesionales por parte de los equipos encargados (Equipo Directivo, Departamento de Orientación y/o equipos externos). - Autoconocimiento por parte de los propios profesores. - Empleo de herramientas (análisis DAFO, Ventana de Johari) - Grupos de encuentro donde se observen dificultades y tensiones iniciales. - Definición de líneas prioritarias de actuación. Plan de formación y búsqueda de soluciones - Desarrollo de la competencia emocional (autoestima, autorrealización, resiliencia, proactividad, toma de decisiones, etc.) - Cambio de concepciones o creencias erróneas. - Eliminación o modificación de patrones atribucionales. - Metodologías de trabajo (role-playing, resolución de casos, charlas y encuentros) Mantenimiento y apoyo - En torno al fomento de la motivación extrínseca e intrínseca. - Sistema de recompensas adaptado a las situaciones personales de los profesores. - Ambiente de trabajo enriquecedor. - Retos educativos realistas. - Comunicación fluida sobre el día a día del centro (horizontal y vertical). - Proyectos en equipo para evitar el trabajo individual constante. - Fomento de las relaciones positivas entre compañeros. - Creación de una red de apoyo interna al centro. Valoración del plan - Análisis de los cambios y las repercusiones (a nivel individual, grupal y de centro). - Herramientas de evaluación y valoración del plan (observación, rúbricas, listas de control, entrevistas, etc.) - Grupos de análisis. - Compartir la experiencia con otros centros y profesionales. Ejemplo de buenas prácticas. Tabla 4. Resumen de posibles líneas de actuación para el desarrollo de la motivación docente (Elaboración propia) Conclusiones A lo largo de este trabajo se ha podido determinar la conexión entre la educación y la calidad. Una educación sin calidad deja de ser educación como tal. Además la calidad educativa no es un proceso acabado, sino que exige constante cambio, mejora y perfeccionamiento, adaptándonos a las distintas circunstancias. A lo largo de los años las diferentes reformas educativas han tenido y tienen en cuenta la importancia de la calidad, tanto de manera global como local a través de la legislación educativa en España. Es en el año 2002 cuando la LOCE (Ley Orgánica de Calidad Educativa) tiene como principal objetivo, precisamente, la calidad. Aunque no llegó a entrar en vigor, las leyes que le suceden hasta la actual, la LOMCE (Ley Orgánica para la Mejora de la Calidad Educativa), también aspiran a lograrla. Los distintos decretos ya destacan el papel del docente como uno de los factores principales que contribuyen a lograr esta calidad en el proceso de enseñanzaaprendizaje. El profesor es responsable de hacer llegar de la mejor forma posible el aprendizaje a sus alumnos. Cabe destacar la LOPEG, del año 1995 (Ley Orgánica de Participación, Evaluación y Gobierno de los Centros Docentes), la cual presta una mayor atención a la figura del docente, estableciendo medidas que pretenden impulsar el desarrollo profesional del mismo. Sin embargo, como hemos podido ver a lo largo de este trabajo, el profesor no es el único agente determinante. Influyen también otras variables contextuales del sistema educativo o del centro en concreto donde desarrolla su labor. Asimismo, su formación y desarrollo personal facilitan o dificultan esta tarea, puesto que no es igual la manera en la que cada profesional se enfrenta a las diferentes situaciones. Tras la investigación realizada, se puede destacar el factor motivacional del maestro como un elemento clave a desarrollar. Entendemos por tanto la motivación como el motor inicial que mueve a la acción, al aprendizaje y a la mejora continua. Queda plasmado que la motivación no es el único requisito necesario para lograr un alto rendimiento en los estudiantes, pero constituye un pilar a partir del cual sustentar los próximos avances. 70 A su vez, la motivación del profesor se encuentra en equilibrio con las competencias profesionales. En cierto modo se manifiesta en las mismas, principalmente dentro de las competencias profesionales del ‘saber ser’. El nivel motivacional varía a lo largo de la carrera profesional del docente y viene determinado por una serie de variables relativas a la propia persona, pero también por otras referidas al contexto en el que esta se inserta. A causa de los múltiples momentos de dificultad a los que se enfrente a diario el profesor, junto con la escasa falta de reconocimiento y el desprestigio social de la profesión, la motivación docente disminuye. Si además de esto el maestro no cuenta con habilidades personales que le impulsan a la superación personal y la gestión del entorno es complicada, se acrecienta este problema. Ante esta realidad el profesor no recibe grandes apoyos o respaldo por parte del sistema educativo. Tampoco se favorece su formación en estrategias motivacionales, otorgando un mayor protagonismo al contenido y pautas de enseñanza del mismo. De manera general se hace necesario elaborar reformas en este sentido. Quizá sea complejo realizar, desde un principio, mejoras a nivel global con respecto a la motivación docente puesto que entran en juego otros factores más estáticos que también repercuten en la misma. Pero sí se pueden llevar a cabo cambios a nivel de centro. Conocer a los profesores y recompensar su esfuerzo, es decir, elaborar medidas de cuidado hacia los profesionales, puede ser un punto clave en esta iniciativa. El trabajo de la competencia emocional puede favorecer también estrategias y habilidades concretas que fortalezcan su motivación. En último término, las posibles recomendaciones propuestas encaminadas al mantenimiento o fomento de la motivación docente, pretenden ser un ejemplo a modo de guía ante futuras experiencias reales. No dejan de ser pautas generalistas, por lo que deberá ser el centro educativo el que adapte el programa o ciertas estrategias a su realidad concreta. Finalmente, se puede tomar la idea de un proceso cíclico en el que la motivación docente juega un papel fundamental en el éxito académico de los estudiantes y, por tanto, en el fomento de la calidad educativa. Se puede afirmar que un profesor motivado tendrá una mayor capacidad para motivar a sus alumnos por lo que, muy probablemente, estos obtendrán un mayor rendimiento y aprendizaje. El éxito de los 71 alumnos acrecentará el orgullo del docente y bienestar del maestro y se creará un entorno de calidad en el que el docente sentirá una mayor motivación apoyada en un ambiente de trabajo apropiado. Como conclusión final es preciso afirmar, por tanto, que para lograr alumnos motivados se hace necesario conseguir docentes motivados que contagien su entusiasmo y crean en el importante valor de la educación, de una educación de calidad. 72 Referencias bibliográficas Aguerrondo, I. (1993). La calidad de la educación : ejes para su definición y evaluación. 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MÓDULO 1. PROGRAMACIÓN DE LAS ACCIONES FORMATIVAS...................................3 U.D.1.- QUÉ ES Y PARA QUÉ SIRVE LA PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA.........................3 U.D.2.- EL PROCESO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE EN LA FORMACIÓN DE ADULTOS.............................................................................................................................5 U.D.3.- ELEMENTOS DEL PROGRAMA DE FORMACIÓN.................................................8 EJERCICIOS PRÁCTICOS....................................................................................................15 PRÁCTICA DE FORMACIÓN DE OBJETIVOS..................................................................15 MÓDULO 2. ACCIÓN DOCENTE.........................................................................................20 U.D.1.- LA MOTIVACIÓN....................................................................................................20 U.D.2.- ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS......................................................................23 U.D.3.- HABILIDADES DOCENTES...................................................................................39 NUESTRO TRABAJO EN EL AULA...................................................................................58 LAS SESIONES DE CLASES TEÓRICO-PRÁCTICAS......................................................58 MÓDULO 1. PROGRAMACIÓN DE LAS ACCIONES FORMATIVAS U.D.1.- QUÉ ES Y PARA QUÉ SIRVE LA PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA La Programación es un proceso que establece las pautas de actuación de un proyecto de enseñanza-aprendizaje (ya sea un módulo, un curso o una sesión de clase).supone un conjunto de operaciones que el/la monitor/a, individualmente o en equipo, lleva a cabo para organizar, ejecutar y regular una actividad, situada en un determinado contexto educativo. Programar, pues, consiste en dar unidad y sentido a cada una de las variables que se contemplan en la labor educativa (contenidos, objetivos, recursos, temporalización...). Cuando el/la formador/a se enfrenta a la tarea de programar una acción docente de su especialidad, es imprescindible que se cuestione una serie de preguntas; tales como: • ¿Qué considero imprescindible que aprendan mis alumnos/as? • ¿Qué les interesa o puede interesar a mis alumnos/as? • ¿De qué forma quiero que lo aprendan? • ¿Qué tiempo y materiales necesito para llevar a cabo mi programa? • ¿De qué forma evaluaré los resultados?, etc. La necesidad de programar está ampliamente justificada porque: • Evitará pérdidas de tiempo. • Sistematizará y ordenará el proceso de enseñanza-aprendizaje. • Permitirá adaptar la acción formativa a las características culturales y ambientales del contexto. La programación ha de contar con la suficiente flexibilidad y apertura para dejar posibilidades a la creatividad y a la revisión y reforma de sus elementos. Utilidad de la programación didáctica La programación didáctica es una herramienta útil para el/la formador/a, ya que le sirve para: PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 3 ET/CO/TE - Planificar el proceso de enseñanza-aprendizaje que se desarrolla en el aula, para evitar actuaciones improvisadas y poco coherentes. - Proporcionar elementos para el análisis, la revisión y evaluación del proceso de enseñanza- aprendizaje. - Promover la reflexión sobre la propia práctica docente. - Facilitar la progresiva implicación de los/as alumnos/as en su propio proceso de aprendizaje. La programación didáctica, siempre a disposición del alumnado, favorece la implicación de estos/as en el proceso educacional, ya que les permite saber de antemano qué van a aprender, cómo van a trabajar y de qué manera van a ser evaluados. - Atender a la diversidad de intereses, motivaciones y características del alumnado. Razones que justifican el proceso de programación docente Programar las acciones formativas es necesario, ya que: • La acción docente tiene la suficiente importancia como para no dejarla al azar. • Delimita los objetivos que pretendemos alcanzar. • Contempla todos los aspectos formativos, tanto los referidos a conocimientos, como • Habilidades y actitudes. • Ofrece datos concretos de la acción docente que se va a desarrollar. • Posibilita la adaptación a las necesidades e intereses personales del alumnado. • Permite el aprovechamiento de las actividades y recursos disponibles. • Posibilita la distribución de las actividades formativas en un tiempo dado evitando el riesgo del desarrollo de programas incompletos que nunca llegan a su fin. • Proporciona al alumnado información suficiente para conocer el proceso en el que se han comprometido o van a comprometerse. El considerar todas estas razones como lo suficientemente importantes para realizar una programación, no garantiza necesariamente el éxito de la acción formativa. Este éxito viene dado por las respuestas que se sepan dar a las necesidades, intereses y expectativas del alumnado y a los requerimientos de la ocupación para la cual se están formando. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 4 ET/CO/TE U.D.2.- EL PROCESO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE EN LA FORMACIÓN DE ADULTOS. Una de las variables que, en el contexto de la F.P.O., hemos de tener en cuenta a la hora de planificar acciones de formación es el grupo de personas al cual van dirigidas dichas acciones; es decir, hablamos de un colectivo con edades que pueden estar comprendidas entre los 16 y los 65 años. En este amplio intervalo de edad que constituye la etapa adulta, existen una serie de diferencias que deben ser tenidas en cuenta a la hora de impartir un curso de formación. Es decir, hemos de tener unas mínimas nociones de las actitudes yo rasgos, positivos y negativos, que forman parte de la especial psicología del alumno adulto y que van a influir de manera determinante en su proceso de aprendizaje y, por ende, en la previa planificación de las acciones que se vayan a llevar a cabo con los/as mismos/as. Tener en cuenta estas diferencias y adaptar nuestro estilo educativo a ellas será uno de los principales retos de una formadora de adultos. Actitudes del/la adulto/a respecto al aprendizaje El/la adulto/a se caracteriza por una serie de actitudes respecto al aprendizaje, las cuales podríamos resumir en: a) Resistencia: el/la adulto/a tiende a oponer resistencia al cambio de personalidad que supone la educación. A menudo, de manera inconsciente, ella adulto/a ve la novedad como una amenaza. Esta resistencia deberá tratar de vencerla ella formadora haciendo ver los beneficios que reporta el cambio. b) Interés: normalmente ella adulto/a asiste a clase por propia convicción. Esto es un elemento positivo, pero también supone que el nivel de exigencia del/ la adulto/a es mayor. Este/a tiende a abandonar el aprendizaje si no ve claro el fin o si cree que su esfuerzo no responde a sus necesidades. El/la monitor/a deberá, por tanto, definir claramente los objetivos que persigue, conocer las necesidades concretas de sus alumnos y articular sus acciones de forma muy clara. c) Curiosidad limitada: la inteligencia del/la adulto/a, al contrario de la del/ la niño/a o del/la adolescente, no está en fase de expansión. Recurre a la formación en la medida en que ésta responde a una necesidad y por ello exige conocer la conexión entre las tareas que realiza y el objetivo. Requiere economía de esfuerzo. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 5 ET/CO/TE d) Impaciencia: como consecuencia de su sentido de la economía del tiempo y el esfuerzo, ella alumno/a adulto/a tiende a ser más impaciente. los diferentes estilos de aprendizaje van a exigir un esfuerzo de adaptación del/la formadora y de los programas a fin de satisfacer en lo posible a todo el grupo. e) Responsabilidad: el/la adulto/a se resiste a ser un elemento pasivo en su formación, ya que está habituado a asumir la responsabilidad de sus acciones. Facilita su participación en el proceso el hecho de que se siente cercano al formador/a, sin el temor infantil; pero no olvidemos que rechazará, por esto mismo, el estilo autoritario. El/la formador/a deberá presentarle con claridad el objetivo, dándole la oportunidad de discutirlo y de valorar y evaluar el proceso y los resultados. f) Emotividad: las emociones juegan un papel fundamental en la formación de los/as Adultos/as. El miedo a la frustración y al ridículo son grandes, y se acentúan en aquellos/as alumnos/as con menor nivel de formación. Nunca deberá fomentarse un sistema competitivo en grupos con niveles dispares, ni hacer críticas negativas en público, ni permitir que transcienda fuera del aula el nivel de aprendizaje de un/a alumno/a. g) Motivación: podríamos definirla como la tensión que mueve al individuo hacia una meta. Estaría integrada por tres componentes: la expectativa (¿soy capaz de hacerlo?), el valor (¿por qué lo hago?) y lo afectivo (¿cómo me siento al hacerlo?). En el/la adulto/a las motivaciones pueden ir desde el deseo de promoción profesional a la satisfacción de frustraciones. Así, el poder motivador de una actividad formativa será mayor cuanto más conecte con las necesidades del/la alumno/a. h) Verificación o evaluación: el esfuerzo realizado por el/a adulto/a debe ir verificando su eficacia de forma continuada. Para esto debemos estructurar nuestros contenidos en etapas breves y escalonadas cuya asimilación se verifique de manera casi inmediata. Esto es también fundamental a la hora del refuerzo ala la alumno/a. los cuestionarios, ejercicios prácticos, etc. serán alguno de los medios utilizados. Eventos diferenciadores de la vida adulta Además de las características relacionadas anteriormente en relación al aprendizaje adulto, hay otra serie de eventos que diferencian a la etapa de vida adulta de otras etapas: • Acceso a la mayoría de edad laboral • Salida del sistema educativo • Acceso a la mayoría de edad legal • Elección de una ocupación • Acceso a la madurez y a la adquisición de ciertas responsabilidades • Se consolidan los roles sociales y profesionales • Elección de un compañero o compañera • Formación de una familia PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 6 ET/CO/TE • Educación de losas hijos/as • Participación en las actividades sociales adultas • Se produce la independencia de la familia de origen, etc. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 7 ET/CO/TE U.D.3.- ELEMENTOS DEL PROGRAMA DE FORMACIÓN Una vez que tenemos identificado al grupo de aprendizaje (grupo-clase) y hemos realizado el análisis del puesto de trabajo, el siguiente paso es diseñar el programa de formación propiamente dicho; para lo cual, pasaremos a describir e identificar los elementos que lo componen. Como hemos comentado anteriormente, el programa de formación abarca todos aquellos objetivos, contenidos y actividades que se pretenden alcanzar y llevar a cabo con la impartición de un módulo formativo yo curso. 3.1. Los Objetivos En términos generales, los objetivos didácticos son enunciados que describen el tipo de conducta que el alumnado será capaz de llevar a cabo al final de un período de formación. Los objetivos representan las metas que queremos alcanzar y, a su vez, nos darán criterios para la selección y secuenciación de los contenidos de formación, recursos y materiales formativos, metodología y para la evaluación del aprendizaje. Clasificación de los objetivos Los objetivos didácticos se clasifican: a) Según el grado de especificidad: • Objetivos generales: se formulan de forma amplia y hacen referencia a las metas finales que queremos conseguir con una determinada acción formativa. Ejemplo: Enseñar los conocimientos, habilidades y actitudes que debe poseer ella formadora ocupacional. • Objetivos específicos: son una concreción de los objetivos generales y se formulan dejando claros los logros parciales que tenemos que ir alcanzando para llegar finalmente al objetivo general. se centra en resultados concretos a corto plazo de, por ejemplo, módulos, sesiones o unidades de la acción formativa. Ejemplo: 1. Conocer las habilidades docentes que caracterizan al a la buena formadora. 2. Ser conscientes de la importancia de una adecuada planificación de la acción docente. 3. Saber utilizar los distintos recursos didácticos en el aula. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 8 ET/CO/TE • Objetivos operativos: son una concreción más de los objetivos generales (y por tanto de los específicos también) y se formulan en forma de conducta observable y medible. Ejemplo: diseñar y elaborar una transparencia para utilizar con el retroproyector. b) Según el nivel en que se expresa la conducta: • Cognoscitivos: hacen referencia a aprendizajes de tipo intelectual; es decir, conceptos, datos, hechos específicos, normas, clasificaciones, teorías, etc... Ejemplo: distinguir las distintas fases del proceso de formación de los grupos. • Psicomotores: hacen referencia a aprendizajes relacionados con habilidades y/o destrezas. el desempeño requiere la utilización adecuada de objetos, herramientas, ayudas, maquinaria o equipamiento. Ejemplo: elaborar la programación de una sesión formativa. • Afectivos: requieren la manifestación de actitudes, sentimientos y emociones. Permiten que los/as formadores/as identifiquen aspectos de la formación que pueden ayudar a los/as alumnos/as en el ámbito personal o social. Ejemplo: respetar las opiniones de losas alumno/as. Los objetivos deben ser formulados formulación debe responder a criterios de: de manera clara y concisa, no olvidando que dicha • Ordenación lógica; según los aprendizajes a alcanzar, su dificultad o complejidad, el interés o la necesidad, etc... • Desarrollo progresivo y adecuado • Expresión de metas concretas y significativas • Han de posibilitar la definición de los contenidos referidos a conocimientos, procedimientos y actitudes. • Coherencia interna PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 9 ET/CO/TE 3.2. Los Contenidos Una vez formulados los objetivos, debemos establecer qué conocimientos se requieren para alcanzarlos. Al hablar de contenidos didácticos nos estamos refiriendo al conjunto de conocimientos que debe alcanzar el alumnado para el desempeño de su actividad profesional. Los contenidos en su totalidad están formados por: 1. Conceptos, principios, teorías, hechos... son contenidos teóricos que conforman un saber. 2. Procedimientos, o contenidos referidos a la utilización organizada del conocimiento, conforman el saber-hacer; son los contenidos prácticos. 2. Actitudes, normas y valores, que proporcionan el saber-ser y el saber-estar cuyo campo de incidencia es el comportamiento laboral; o contenidos de profesionalidad. Determinación de los contenidos del curso Para determinar los contenidos del curso que se van a llevar a cabo, tendremos en cuenta: • El perfil profesional de la ocupación es el referente formativo de la ocupación. • El nivel de partida de nuestro alumnado, para poder adaptar los contenidos a sus necesidades e intereses. • La propia materia, seleccionando contenidos actuales y que favorezcan el autoaprendizaje. • Contenidos relacionados con la profesionalidad. • La objetividad de los contenidos, procurando que haya una concordancia entre la materia que se enseña y la realidad. Hemos de tener en cuenta, a la hora de redactar los contenidos, que no se trata sólo de seleccionarlos; sino que hemos de organizarlos de manera lógica y adaptados siempre al nivel del grupo-clase. Secuenciación de contenidos Una vez seleccionados los contenidos, la labor consiste en ordenarlos secuencialmente. Se trata de integrar los contenidos que estén relacionados entre sí de manera que sean más fáciles de PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 10 ET/CO/TE aprender (formando una unidad de conocimientos) y colocando las unidades en una secuencia lógica que aumente la eficacia del aprendizaje. Tras haber secuenciado los contenidos, debemos de ir comprobando si se adecuan a los objetivos que habíamos propuesto. Criterios de selección y secuenciación de contenidos Para seleccionar y secuenciar los contenidos, ha de tenerse en cuenta: • Que los contenidos estén de acuerdo con los objetivos propuestos y con la temporalización prevista para alcanzarlos. • Empezar por los contenidos más próximos y significativos para ella alumno/a para llegar paulatinamente a lo desconocido; es decir, partir de las ideas previas del alumnado. De esta forma, nos resultará más fácil introducir los nuevos contenidos. • Partir de lo concreto para ir a lo abstracto. • Ir de lo más fácil a lo más difícil, a fin de motivar al alumnado permitiéndole la consecución de metas fáciles y rápidas. 3.3. Las Actividades Una vez que se han definido cuáles van a ser los objetivos y contenidos de la programación didáctica del curso, módulo o sesión formativa, sería conveniente diseñar una serie de actividades o acciones a proponer al alumnado, cuya realización implicase el aprendizaje de un determinado contenido. Las actividades pueden ser de diversos tipos (análisis de documentos, debates, dinámicas de grupo, visitas...); además el/la formador/a ha de tener en cuenta, a ser posible, las características propias del grupo-clase al cual van a ir dirigidas antes de proponer una determinada actividad. De ello dependerá, en gran medida, el éxito o fracaso de la misma. 3.4. La Metodología En una programación, además de indicar y planificar los contenidos que vamos a impartir, es importante también plantear cómo los vamos a enseñar; es decir, hacerlo de forma que a nuestros/as alumnos/as le resulte mejor y más fácil aprender dichos contenidos. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 11 ET/CO/TE Hace referencia a las vías por las que el alumnado accede al conocimiento y dominio de los contenidos de aprendizaje, en otras palabras, consiste en una forma de ordenar yo presentar la actividad docente para conseguir los objetivos que se han definido. Es importante saber que no hay metodologías malas ni buenas, mejores o peores; sino que depende de lo adecuado que sea para una situación concreta de enseñanza-aprendizaje. La selección de una metodología u otra va a depender de las características del grupo, de los recursos disponibles, de las características profesionales y personales del de la docente, del tiempo del que se disponga y de la materia a enseñar. Metodologías de enseñanza El/la alumno/a puede llevar a cabo su aprendizaje de diferentes formas (o metodologías de enseñanza): * Presencial: los/as alumnos/as y el/la formador/a están presentes en el aula durante todo el tiempo que dura el proceso de formación. * Semipresencial: durante el tiempo que dura el proceso de enseñanza-aprendizaje, hay una parte o un tiempo determinado de la formación que es presencial (suelen ser sesiones que se dedican a tutorías) y el resto lo realiza el/la alumno/a sin la presencia del formador/a. * A distancia: este método se caracteriza por el hecho de que el/la alumno/a sigue el curso alejado del centro docente. Al principio, el/la alumno/a contactaba con el/la profesor/a a través de correspondencia. Posteriormente, se empezó a utilizar el teléfono y actualmente ya se realiza a través del ordenador con la ayuda de programas de correo electrónico (teleformación). A través de este método de enseñanza, el/la alumno/a regula su propio ritmo de trabajo ya que es él quien decide cuándo empieza y cuándo acaba la sesión de estudio de los materiales docentes. Por este motivo, se requiere una cierta madurez y capacidad de trabajo para que el método sea efectivo. Entre los objetivos destacamos: ⇒ Formar a alumnos/as que a causa de la distancia geográfica, o por distintos motivos, no pueden desplazarse para recibir la formación por el método presencial. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 12 ET/CO/TE Aplicaciones: • Este método es idóneo para la formación de adultos cuando no es posible la formación en presencia por la distancia geográfica o por no poder adaptarse al horario del alumnado por motivos de trabajo. • Este método es uno de los que va a experimentar un mayor desarrollo en los próximos años a medida que se vayan perfeccionando y abaratando medios como la videoconferencia, correo electrónico, enseñanza asistida por ordenador, etc. por tanto, el papel del profesorado será más como tutor/a y facilitador/a de programas de formación y tendrá que potenciar sus habilidades pedagógicas relacionadas con el vídeo, la informática y la enseñanza a distancia. 3.5. Temporalización Una vez que el programa está estructurado en módulos, unidades didácticas o sesiones formativas, tendremos que hacer una estimación y distribución del tiempo que tenemos para su desarrollo. Implica determinar el número de horas de cada módulo (unidad didáctica o sesión formativa), considerando para ello algunos criterios como: volumen de contenidos, índice de dificultad, distribución de teoría y práctica, importancia del módulo o contenidos en el curso, etc. 3.6. Recursos didácticos La utilización de los recursos didácticos es un valor añadido al propio proceso formativo, en la medida que lo enriquece y lo hace más eficaz. En esta fase de la programación se trata de seleccionar los recursos en que se apoyará y reforzará la actuación del profesorado en su intervención en el aula. Entendemos por recursos didácticos todos aquellos materiales, medios didácticos, soportes físicos, actuaciones docentes, etc. que proporcionan ayuda al formador o formadora para desarrollar su actividad en el aula (ejemplo: manuales, retroproyector, tv, pizarra...) PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 13 ET/CO/TE 3.7. Evaluación La evaluación es imprescindible para dictaminar sobre los resultados de cualquier programa de formación. Consiste en la emisión de un juicio tras la recogida de la información suficiente. En esta fase de la programación, la competencia del/la formador/a es establecer unos indicadores o criterios de evaluación para cada etapa del aprendizaje que se va a realizar. Estos establecen el tipo y grado de aprendizaje adecuado a los contenidos y objetivos previstos. En la determinación de estos criterios para la evaluación es importante tener en cuenta los siguientes aspectos: a) Los criterios de evaluación deben derivarse de los objetivos propuestos, puesto que en ellos se indican las metas que ha de alcanzar el alumnado. b ) Deben ser consecuentes con la metodología y dinámica de trabajo adoptada, en clase. Esto quiere decir que a la hora de establecer los criterios de evaluación no sólo nos vamos a fijar en la conducta final que se ha de alcanzar, sino también en los procedimientos utilizados. c) Haremos referencia a la adquisición de los objetivos en términos de capacidades, así tendremos desde el saber (conocimientos conceptuales), saber hacer (conocimientos procedimentales), hasta el saber ser y estar (conocimientos actitudinales). La evaluación tiene varias facetas: la evaluación de los/as alumnos/as, evaluación a los/as Formadores/as y, también, la evaluación del proceso de formación. De esta forma se obtiene información sobre los objetivos que se han alcanzado y sobre los efectos del proceso desarrollado. La evaluación del profesorado permite perfeccionar los diferentes aspectos más débiles de la programación. Al mismo tiempo, la evaluación de los/as alumnos/as es necesaria, tanto para establecer las calificaciones correspondientes como para medir el nivel de aprovechamiento. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 14 ET/CO/TE EJERCICIOS PRÁCTICOS PRÁCTICA DE FORMACIÓN DE OBJETIVOS 1. OBJETIVOS GENERALES (del módulo): Expresan lo que queremos que consigan los/as alumnos/as al terminar el curso. Se formula con una frase general pero siempre centrado en el/la alumno/a. Se suelen emplear los siguientes verbos: conocer comprender confiar evaluar apreciar estimar analizar desarrollar creer estudiar Ejemplo: Que el/la alumno/a, al finalizar el módulo, llegue a conocer los procedimientos de cultivo de los productos agrícolas básicos de cada provincia. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS (de la unidad didáctica): Concretan el objetivo general o parte de dicho objetivo. En el enunciado se debe mostrar la conducta observable y medible que esperamos que adquiera el/la alumno/a. 3. OBJETIVOS OPERATIVOS: Describen una acción que los/as alumnos/as deben realizar, y deben cumplir las siguientes condiciones: • ¿Qué tiene que hacer el alumno/a para demostrar su consecución del objetivo? Ha de realizar una acción concreta: Leer Identificar Escribir Resolver Construir Comparar Enumerar Distinguir Dibujar Contar Demostrar ….. Ejemplo: “que el/la alumno/a coloquen las piezas en el molde….” • ¿De qué medios, condiciones y técnicas tendrá que utilizar al realizar dicha operaciones? Ejemplo: “Que los/as alumnos/as coloquen las piezas en el molde siguiendo las instrucciones que se detallan en el manual” • ¿Hasta qué punto se ha conseguido?, establecer criterios de evaluación (límites de error): Ejemplo: “Los/as alumnos colocarán 5 filas de ladrillos, en aparejo y utilizando las PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 15 ET/CO/TE herramientas correspondientes”. En resumen: un objetivo operativo tendrá que formularse con: 1º. UN VERBO EN ACTIVO: hacer algo 2º. EXPRESAR CÓMO: procedimiento 3º. EXPRESAR CUÁNTO: todo, una parte… DISEÑO DE OBJETIVOS ALUMNO/A CAPACIDAD OBJETO El alumno colocará COMPLEMENTO las piezas en el molde siguiendo las instrucciones PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 16 ET/CO/TE PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE 17 A continuación, proponemos un ejemplo de ficha de control para una sesión de formación: FICHA DE CONTROL PARA UNA SESIÓN FORMATIVA CURSO: Formador Ocupacional MÓDULO: El Plan de Formación SESIÓN FORMATIVA: “Elementos que intervienen en el diseño de la formación" OBJETIVO CONTENIDOS METODOLOGÍA MATERIAL TEMPOR ALIZACIÓ N EVALUACIÓN Documentos correspondientes a cada nivel de planificación El/la formador/a explica cuáles son los documentos correspondientes a cada nivel de planificación Retroproyector y transparencias Ejemplos de documentos reales 15´ Utilizar el método interrogativo para comprobar la comprensión de contenidos Elementos de la planificación: conceptos, diseño y ejemplos El/la formador/a explica los elementos de la planificación y pone ejemplos Retroproyector y transparencias 30´ Utilizar el método interrogativo para comprobar la comprensión de contenidos Los/as alumnos/as, divididos en grupos, diseñan una breve planificación formativa. Papel y bolígrafos 30´ Observación directa en relación a la forma de trabajo que adoptan los diferentes grupos. Distinguir y comprender cada una de las fases de la planificación formativa Cada grupo expone su ejercicio y el/la formador/a, junto al resto de los grupos, analizan los puntos débiles y fuertes del mismo. Pizarra y rotuladores 15´ Recoger en una ficha de evaliación las aportaciones más significativas de cada grupo. PAUTAS PARA DISEÑO Y PROGRAMACIÓN DE UNIDAD DIDÁCTICA No basta reestructurar un programa en unidades didácticas para enseñar por unidades. Cada unidad constituye, por su propia naturaleza, un curso en miniatura sobre el área o sector de la materia que la unidad enfoca. El planeamiento específico de cada una de las unidades didácticas constará, por lo tanto, de las siguientes partes: a) Encabezamiento. b) Objetivos particulares, que dicha unidad se propone alcanzar. Estos objetivos son una derivación y una particularización de los objetivos más generales formulados ya en el plan del curso. c) Contenido esquemático de los temas abarcados por la unidad, descendiendo a sus divisiones y subdivisiones más importantes, a sus causas, relaciones, efectos o aplicaciones. d) Relación de los medios auxiliares que el profesor pretende emplear en el desarrollo didáctico de la unidad, como: - El libro de texto adoptado, con la indicación de los capítulos y páginas que los alumnos deben consultar y estudiar en lo que concierne a la unidad. - La bibliografía complementaria que debe ser consultada, leída, resumida y reseñada por los alumnos, individualmente o en grupos. - Los medios intuitivos que el profesor va a emplear para presentar la unidad: mapas, cuadros murales, álbumes, películas, diapositivas, discos, modelos, aparatos, gráficos, vídeos, programas de ordenador, etc. -Las materias primas, instrumentos y herramientas que se pondrán a disposición de los alumnos para que realicen los trabajos proyectados para la unidad o para preparar nuevos medios intuitivos para ser usados en clase. e) Actividades docentes, especificando los procedimientos y técnicas que el profesor va a emplear en cada una de las fases del ciclo docente de una unidad. Así serán consignados los procedimientos y técnicas que el profesor aplicará: para motivar el aprendizaje, presentar la materia, dirigir las actividades de los alumnos, integrar y fijar los contenidos del aprendizaje, verificar y evaluar el rendimiento en la unidad. f) Respecto a este último punto, conviene que el profesor prepare un esquema de las pruebas de evaluación que aplicará para verificar los resultados del aprendizaje de la unidad. Esto le servirá definir mejor sus miras y para dedicarse a alcanzarlas. PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 18 ET/CO/TE FICHA DE PROGRAMACIÓN Nombre del Alumno/a:………………………………………………Módulo:……………………Fecha:………………. OBJETIVOS CONTENIDOS ACTIVIDAD TIPO ACTIVIDAD TIEMPO 19 MEDIOS EVALUACION PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE MÓDULO 2. ACCIÓN DOCENTE U.D.1.- LA MOTIVACIÓN. Podemos entender la motivación como un proceso que: - - - Suscita o provoca una conducta. Mantiene una actividad. Canaliza la actividad en alguna dirección Podríamos decir que “sería la capacidad para dirigirnos hacia determinadas conductas para satisfacer nuestras necesidades”. Todo el proceso de motivación se produce en las personas de diferentes formas. Estos procesos dependen de factores como: la educación, la cultura, el estatus social, las experiencias de éxitos y fracasos, las propias características personales, etc. Analizando más profundamente esos factores, podemos distinguir básicamente dos tipos de motivación: la extrínseca y la intrínseca. Se denomina motivación extrínseca a aquella que mueve la conducta de las personas a través de satisfacciones exteriores y que no tienen nada que ver con la conducta desarrollada. Es una conducta/medio para conseguir un fin. Ejemplo: trabajar sólo por dinero, mentir para evitar represalias del de la jefe/a. Se denomina motivación intrínseca a aquella que provoca una conducta por toda una serie de factores relacionados con la competencia personal, profesional y afectiva. Ejemplo: trabajar para estar mejor, jugar al tenis porque me produce satisfacción. La motivación en el proceso de formación : Las distintas necesidades que un/a adulto tiene son las que le motivan a tomar decisiones y actuar; sin embargo, es importante considerar que esas necesidades, aunque nosotros/as las hayamos considerado por separado, se experimentan simultáneamente. Cuando tomamos una decisión, generalmente está motivada por más de una necesidad. Si tomamos, por ejemplo, el caso de una persona que asiste a 20 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE un curso de F.P.O., sus motivaciones pueden ir desde encontrar trabajo hasta ampliar sus capacidades profesionales. Por tanto, si existe falta de motivación en un/a alumno/a de puede ser porque el curso no satisface sus necesidades o no responde a sus intereses. Por eso debemos conectar la materia que se imparte con los intereses y necesidades de losas alumnos/as, y a ser posible hacer del grupo un elemento activo en los contenidos y en los objetivos. Cuando no se satisfacen las necesidades; es decir, no se logran los objetivos, se produce la frustración que es la cara opuesta de la motivación. Dependiendo del espíritu personal la necesidad frustrada puede generar comportamientos positivos o negativos: - Positivos: nos pueden enseñar a adaptarnos a situaciones nuevas, además de crecer y madurar como personas. - Negativos: aparecen actitudes antisociales, obstinadas, de defensa o simplemente un sentimiento de fracaso personal. En el ámbito de la formación, si no se satisfacen las necesidades se pueden generar sentimientos de desilusión por el aprendizaje o de fracaso personal. Pero, ¿cuáles son los principales motivos que llevan al/la adulto/a a formarse?: - Promoción social o profesional. - - - - - - - - - - Búsqueda de prestigio social. Reciclarse o prepararse para un nuevo oficio. Completar su formación y mejorar su cualificación. Espíritu competitivo. Desarrollo personal (creatividad, autoestima, etc.). Desempeñar mejor su papel, ya sea en el mundo laboral o familiar. Llenar provechosamente su tiempo libre. Establecer relaciones y conocer gentes. Coleccionar títulos. Huir de la rutina. 21 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Algunas estrategias motivadoras que el/la formador/a puede poner en marcha: • Dar al/a la alumno/a la responsabilidad de su propio aprendizaje (dirigirlo a hacia el aprendizaje autónomo) • Permitir el desarrollo personal del alumnado. • Organizar de tal forma el aprendizaje que ella alumno/a pueda triunfar. • Hacer la materia de aprendizaje los más atractiva posible, personalizándola, provocando dudas y reflexiones, con contenidos variados y útiles, etc. • Reforzar los logros conseguidos. • Crear un ambiente propicio. • Hacer partícipes a losas alumnos/as de la planificación y la evaluación. 22 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE U.D.2.- ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS DEFINICIÓN Podríamos definirlas como las distintas técnicas de las que el/la monitor/a dispone para presentar al alumnado los conocimientos; dependiendo la utilización de unas u otras de: las características particulares tanto del de la propio/a formador/a como del grupo de alumnos/as a los/as que va dirigida la acción formativa, del de los objetivos de aprendizaje (y, por tanto, de los contenidos), de los recursos disponibles, etc. U.D. 2.1. Métodos Didácticos Podemos definirlos como las vías por las cuales se lleva al alumnado al conocimiento y dominio de los contenidos de aprendizaje. Los métodos suelen utilizarse simultáneamente ya que, aunque son diferentes, no se autoexcluyen; sino que se complementan. Ningún método es totalmente puro. Normalmente se utiliza algún método predominantemente, pero utilizando elementos de otros; ya que rara vez un único método nos sirve para desarrollar la acción formativa. No existen métodos malos ni buenos, mejores o peores, ya que la bondad de un método depende de lo adecuado que sea a la situación de aprendizaje: ha de adaptarse al tipo y nº de alumnos/as, a la experiencia del de la formadora, a los recursos disponibles, al tiempo de que se disponga, a la materia que se trata de enseñar, etc. Clasificaciones de métodos didácticos: Existen diferentes clasificaciones de métodos didácticos. Nosotros exponemos, a continuación, dos de ellas: Clasificación extraída de los manuales: formador de formadores de IFES. (19971998) y metodología didáctica de Cepes-Andalucía (2001). 1. MÉTODO EXPOSITIVO: Se centra en la transmisión de la información. Es el método didáctico más utilizado y se caracteriza por la comunicación de unos contenidos que se transmiten del de la docente a los/as alumnos/as sin que haya respuesta oral por parte de estos/as. Ejemplo: Lección magistral. Características: • Comunicaciones unidireccionales del de la formadora. Posición pasiva del alumnado como receptor. 23 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Lo fundamental es la exposición que tiene que ser: clara, concreta y dada a conocer el sentido práctico de lo expuesto. Ventajas: Posibilidad de transmitir conocimientos en muy poco tiempo a un amplio número de personas. Inconvenientes: Dificultad para comprobar los conocimientos adquiridos. Dificultad para captar y mantener la atención de los/as alumnos/as. Medios y procedimientos: Utilizar la pizarra como apoyo en la explicación. Emplear recursos para mantener la atención; tales como, películas, diapositivas, transparencias, etc. Permanecer de pie en lugar de sentados/as frente al alumnado. Moverse o desplazarse por la sala (evitar excesos). Interrumpir la monotonía de la exposición con una serie de preguntas. Intercalar muchos ejemplos, algunas notas de humor, anécdotas, etc. Solicitar feed-back para asegurar la comprensión. Intercalar pausas en la exposición. El/la formadora debe aclarar los objetivos pedagógicos que persigue en su intervención. Trazar un esquema de la exposición calculando el tiempo. Cuidar el lenguaje: vocabulario, entonación, etc. las frases deben ser claras y cortas. Después de la exposición hay que recapitular los puntos esenciales de lo que se acaba de exponer. 2. MÉTODO DEMOSTRATIVO Utilizando este método, el conocimiento se transmite a través de la demostración práctica y coordinada de la tarea por parte del del/a monitor/ra al alumnado. Podemos distinguir cuatro fases: a) Preparación del de la alumno/a: se le explica al a la alumno/a el objetivo de la sesión y en qué consiste el método que se va a utilizar. es importante motivar al alumnado relacionándole el tema que se va a tratar con sus intereses y necesidades. b) Explicación de la tarea: ella formadora describe todos los pasos en que se descompone la actuación posterior y la forma cómo se manejan las máquinas, materiales y herramientas. 24 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE c) Realización del trabajo por parte del de la formadora: este/a desarrolla la tarea tal y como se ha explicado, cerciorándose continuamente de la atención y comprensión por parte del alumnado. d) Actuación del alumnado: ella formadora pide al a la alumno/a que repita lo que el/ella acaba de realizar, ejecutándolo este bajo la supervisión del formador. Con este método se aprende a través del contacto físico directo con los objetos y se puede complementar perfectamente con la utilización del vídeo para grabar la sesión. Como comentábamos anteriormente, este método se apoya en otros métodos; pues al hablar de la preparación del de la alumno/a y de la explicación de la tarea se está utilizando claramente el método expositivo. y cuando se realiza la tarea (tanto ella formadora como ella alumno/a) se están utilizando tanto el método activo como el interrogativo (los cuales veremos a continuación), ya que están participando activamente en su formación actuando, preguntando y resolviendo las dudas. Ventajas: Potencia la relación alumno/a-monitor/a: se da un protagonismo compartido, pues en la formación intervienen ambos. Facilita la participación de losas alumnos/as. Fomenta la responsabilidad del alumnado sobre el aprendizaje, el sentido crítico y la capacidad de análisis: al verse involucrado/a en la tarea va a tomarse más interés, preguntar lo que no entiende, etc. Incentiva la motivación del alumnado. Favorece la modificación de actitudes: ella alumno/a se autovalora; es decir, se da cuenta de que hay cosas que jamás hubiese pensado que podía realizar y al verlo “in situ” cambia de actitud y se ve capacitado para realizar dicha tarea. Inconvenientes: Utilizarlo en un momento inadecuado e inoportuno: por ejemplo, un momento en el que el grupo no presenta un buen clima o que la tarea requiera unión en el grupo y en éste no haya suficiente cohesión. Poca formación y experiencia del de la formadora: ella formadora debe tener mucha experiencia en la tarea a realizar puesto que le pueden surgir problemas o situaciones que tenga que resolver sobre la marcha; ya sea por dudas del alumnado o por cualquier otro imprevisto. Ejemplo de utilización del método: Si el curso o módulo fuese de prevención de riesgos laborales, ella formadora podría poner en práctica primero distintas formas de actuar en el puesto de trabajo que no fuesen las correctas y después ejemplificar también las correctas. El/la alumno/a debería hacer lo mismo posteriormente. 25 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE 3. MÉTODO INTERROGATIVO: Se caracteriza por estar basado en preguntas y respuestas; es decir, la comunicación entre ella docente y el/la alumno/a se hace a través de sucesivas preguntas que ella formadora ha elaborado previamente o improvisa sobre la marcha. Este método está especialmente indicado cuando se trata de poner de manifiesto un conocimiento que el/la alumno/a posee, pero somos conscientes que lo tiene de modo desorganizado y tratamos, pues, de estructurarlo con el/ella a través de preguntas. También, por ejemplo, cuando el contenido del aprendizaje se encuentra en algún documento y conviene ponerlo de relieve; así el/la alumno/a va encontrando paulatinamente los contenidos del aprendizaje. Tipos de interrogatorios (en función de su finalidad): •nterrogatorios de la fundamentación: se formulan preguntas para recordar temas anteriores. ej. ¿Os acordáis de las diferentes fases de la planificación didáctica de las cuales hablamos ayer? ••••nterrogatorio motivador: se formulan preguntas para despertar el interés y la atención de losas alumnos/as. ej. ¿Os gusta el cine? ••nterrogatorio disciplinador: se formulan preguntas para mantener la atención y evitar distracciones. ej. ¿Quién se ha enterado de lo último que hemos dicho? ¿Quién puede responder al a la compañero/a? ••••nterrogatorio verificador: se formulan preguntas para comprobar la comprensión del alumnado. Ej. ¿por qué crees que la programación didáctica es necesaria? •nterrogatorio integrador: se formulan preguntas para recapitular la materia. Ej. ¿Quién podría hacer un resumen de lo que hemos explicado hasta ahora? Diferentes formas de lanzar las preguntas: A todos en general: todos han de reflexionar sobre la respuesta y es conveniente fomentar algún tipo de debate. Ej. ¿De qué forma podemos hacer el estudio de necesidades previo a la programación didáctica? A todos en general diciendo después un nombre: con lo cual hacemos que todos piensen en la respuesta, pero esperamos que sea uno/a quien responda. Ej. ¿De qué forma podemos hacer el estudio de necesidades previo a la programación didáctica? por ejemplo, tú Marta. - Directa: se nombra directamente a una alumno/a para que responda; bien para llamar su atención, bien porque necesitamos su respuesta. Ej. Marta, ¿De qué forma podemos hacer el estudio de necesidades previo a la programación didáctica? 26 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE - En retroceso: cuando es ella alumno/a quien interroga al a la formadora, podemos: Devolverle la pregunta para hacerle pensar en voz alta. Ej. Sí, muy bien pero ¿tú que crees? Devolver la pregunta al grupo buscando su respuesta o para darnos tiempo si la pregunta nos sorprende. Ej. Buena pregunta, ¿qué pensáis vosotros? Algunos consejos para dirigir bien el interrogatorio: Las preguntas deben ser claras y bien definidas. Hay que adaptarse al nivel de losas alumnos/as. Procurar que todos/as participen en las respuestas. Pedir voluntariosas en primer lugar antes de pasar a las preguntas directas. Apreciar las respuestas acertadas de losas alumnos/as y no menospreciar las incorrectas. No utilizar las preguntas para ridiculizar. 4. Método Activo: Se caracteriza por ser el/la alumno/a ella propio/a agente de su formación a través de la investigación personal y del contacto directo con la realidad. Este método combinado con la técnica de trabajo en grupo (la veremos en el siguiente apartado) son idóneos para losas alumnos/as adultos/as. Fundamentos del método activo : l aprendizaje se potencia con la participación del de la alumno/a. l deseo de reconocimiento y aprobación social que se obtiene con este método es un potente motivador para el alumnado. Un grupo cooperativo realiza más y mejor el trabajo que uno competitivo. El trabajo es más eficaz en un grupo democrático, además losas alumnos/as están más predispuestos a aceptar la autoridad de sus compañeros/as que la del de la formadora. La participación activa, la creatividad y la responsabilidad son tan importantes como la adquisición de conocimientos. 27 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE En este método el/la formador/a se convierte en guía del aprendizaje del alumnado; aunque sus cualidades personales y actitud serán de gran importancia. Ventajas: La participación afianza más el aprendizaje. Fomenta la cohesión del grupo. Resulta más ameno y atractivo para el alumnado. Implica al a la propio/a alumno/a en su aprendizaje por lo que lo ve como un resultado de su esfuerzo personal. Posibilita el desarrollo de habilidades como: toma de decisiones, sentido crítico, capacidad de análisis, etc. Inconvenientes: Resistencia al cambio y miedo al ridículo que experimentan muchos adultos. Este método suele requerir más tiempo, grupos pequeños y gran experiencia del/la docente en la conducción de grupos. Algunos ejemplos de este método activo son:- Aprendizaje por descubrimiento: se trata de hacer descubrir al alumnado las cosas por sí mismos, fomentando el autoaprendizaje. - - Técnicas de grupo como discusiones en grupo y debates. En general, todo tipo de ejercicios que hagan al alumnado participar en su propio aprendizaje. U.D. 2.2. Técnicas Didácticas Las técnicas son una serie de acciones o actividades que ella formadora puede llevara a cabo para facilitar el proceso de aprendizaje de losas alumnos/as. Al igual que los métodos didácticos, no son ni buenas ni malas en sí mismas; sino en función de las circunstancias en que son empleadas. La utilización de diversas técnicas en una misma sesión formativa favorece la participación de losas alumnos/as y hace más ameno y estimulante el aprendizaje. Alguna de las técnicas didácticas más utilizadas son: (oriol amat ( 2000): aprender a enseñar) 1. Lección magistral: 28 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Con esta técnica, por su sentido dogmatizante, el/la formador/a es ante todo una transmisora de los conocimientos que los/as alumnos/as reciben, en primer lugar, en clase y, en segundo lugar, a través de los materiales docentes seleccionados (libros y apuntes, básicamente). Los/as alumnos/as adoptan una actitud pasiva ya que no se espera de ellos/as que intervengan en clase, sino que capten todo lo que el/la formador/a transmite. El/la formador/a habla y los/as alumnos/as escuchan. Se espera del alumnado que tome nota de todo lo que el/la formador/a expone. Así, posteriormente, la temática expuesta podrá ser memorizada. La actitud del monitor suele ser paternalista y autoritaria. Las clases se estructuran en tres partes: - Presentación o introducción: suele comenzar con un breve resumen sobre las sesiones anteriores para poder así relacionarlas con la sesión del día. También se utiliza para que los/as alumnos/as planteen dudas o cuestiones relacionadas con temas anteriores. Es conveniente no iniciar la exposición del tema del día en los primeros minutos de la sesión; ya que es posible que aún haya alumnos/as entrando en el aula o desconectando de la materia anterior. Esta primera parte acaba enunciando el tema de la sesión y el esquema que se seguirá. - Exposición del tema: es la explicación del tema de la sesión propiamente dicha. - Conclusiones: trata de hacer un resumen o síntesis sobre todo lo que se ha expuesto. Es conveniente facilitar al alumnado una relación de la bibliografía que se recomienda a los/as alumnos/as para estudiar o ampliar más el tema. Al final se suele anunciar el tema que se desarrollará en la sesión siguiente. A lo largo de la sesión es importante que ella formadora controle la fatiga de los/as alumnos/as y si nota cansancio es conveniente introducir algún elemento que contribuya a elevar el nivel de atención. Por ejemplo, formular cuestiones (método interrogante) a los/as alumnos/as para clarificar más los temas explicados, seleccionando adecuadamente las preguntas para que sean apropiadas, ni demasiado fáciles ni demasiado difíciles. Entre los objetivos de esta técnica, podemos destacar: - - Transmitir información del/la formador/a a los/as alumnos/as. Introducir al alumnado en un tema, ya que da una perspectiva general y al mismo tiempo una visión panorámica. - Clarificar temas de difícil asimilación por parte del alumnado. - Permite que el/la alumno/a aprenda aquellas materias de las que tiene una bibliografía insuficiente, inexistente o muy dispersa. Aplicaciones: 29 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Es una técnica especialmente recomendada cuando se trata de transmitir información, esencialmente oral y que después ha de ser memorizada, a grupos numerosos de alumnos/as. Entre sus ventajas cabe resaltar que es una técnica flexible, en el sentido de que puede combinarse fácilmente con otras, y que no precisa de medios complejos para implementarla. Tiene el inconveniente de que fomenta la actitud pasiva de los/as alumnos/as y que puede ser mal recibida por aquellos alumnos que esperan participar y “vivir” activamente la sesión. 2. Tutoría: Consiste en una reunión semanal del/la alumno/a, solo/a o en pequeños grupos, de aproximadamente una hora de duración, con el/la formador/a que le ha sido asignado. En cada caso puede variar tanto la periodicidad de la reunión como la duración de la misma. El tamaño de los grupos suele limitarse a un máximo de cuatro alumnos/as con el fin de favorecer el trato personalizado de los mismos/as. Entre los objetivos de esta técnica destacamos: - La tutoría pretende dar un trato personalizado al alumnado con el fin de que pueda llevar a buen término su proyecto de aprendizaje. Aplicaciones: La tutoría puede utilizarse cuando los/as alumnos/as han de realizar un proyecto o trabajo similar guiados por el/la monitor/a que asume el papel de tutor/a. 3. Seminario: Consiste en un grupo, de unos cinco a quince alumnos/as, que estudian un tema y lo debaten conjuntamente. El/la monitor/a escoge los temas, aunque a veces la selección es hecha por los/as propios/as alumnos/as, y asigna tareas a cada uno/a de los/as componentes del grupo. Para que la técnica funcione, todos/as los/as integrantes del grupo tienen que saber sacar el máximo provecho de las reuniones. Por tanto: - - - - - - Todos/as han de preparar adecuadamente cada sesión. El/la formador/a tiene que gestionar adecuadamente la sesión. Han de participar todos/as. Todas las opiniones son respetables, aunque pueden ser discutidas. Han de escucharse los/as unos/as a losas otros/as. Alguien tiene que tomar nota de todo lo que se va tratando. 30 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Entre los objetivos podemos destacar: “que un grupo reducido de alumnos/as, supervisados/as por un/a profesor/a investiguen algún tema y lo discutan entre ellos/as. Se trata de formar a losas alumnos/as como investigadores/as”. Aplicaciones: Se aplica cuando interesa relacionar la investigación con la docencia. 4. Ejercicios : Es un complemento de la teoría. En la mayor parte de las sesiones prácticas se utilizan ejercicios para que el/la alumno/a comprenda mejor lo que se ha expuesto en las sesiones teóricas. Una modalidad de ejercicio es la denominada “bandeja de entrada” que consiste en una serie de documentos o pequeños temas de reflexión que se van pasando a los/as alumnos/as para que tomen decisiones rápidas al respecto en plazos muy breves de tiempo. Esta técnica es usada cuando se quiere entrenar al alumnado en la toma rápida de decisiones. El objetivo sería que los/as alumnos/as comprendan la teoría y que aprendan el “saber-hacer” relacionada con la misma. Aplicaciones: Es muy utilizada en los aprendizajes de tipo técnico, ya que facilita el trasvase de la teoría a la práctica. Estos ejercicios suelen solicitarlos los/as formadores/as para comprobar el seguimiento del programa o incluso para evaluar de forma continuada. La devolución debe hacerse lo antes posible, ya que en caso contrario causaría ante los/as alumnos/as una impresión de dejadez y dificultaría la corrección sobre la marcha de los errores. Al devolver los ejercicios a los/as alumnos/as conviene anotar las impresiones obtenidas (aspectos positivos y negativos) para ayudar al alumnado en el proceso de aprendizaje. Se recomienda iniciar y finalizar los comentarios con mensajes positivos. 5. Estudio de Casos: Es uno de las técnicas clásicas en la enseñanza de administración de empresas, medicina y derecho. Con esta técnica, nacida en la universidad de Harvard, se facilita al alumnado un informe en el que se describe una situación vivida por una empresa real (en algunas ocasiones, los nombres reales de empresas o personas se cambian para mantener la confidencialidad de la información). En el caso se suele aportar información sobre la historia de la empresa, sector, productos, trayectoria, datos económicos-financieros, comerciales, de producción, de factor humano y sobre la organización. El/la alumno/a ha de leer el caso y analizarlo en profundidad. Posteriormente, se discute de forma constructiva en el aula con el resto de los/as compañeros/as; con el fin de reflexionar sobre lo que ocurre y lo que debería hacerse. 31 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE El papel del profesorado es sobre todo el de facilitador/a para conseguir que los/as alumnos/as reflexionen e interaccionen a lo largo de la discusión. El/la formador/a ha de escuchar atentamente todo lo que van diciendo los/as alumnos/as, a fin de poder analizar lo que ocurre en la clase. Ha de conseguir integrar al grupo y que todos/as los/as alumnos/as participen evitando los/as que monopolizan el tiempo de discusión y los/as que por timidez no dicen nada. Ha de fomentar que los/as alumnos/as se escuchen los/as unos/as a los/as otros/as. En este sentido se ha de conseguir que la discusión en clase se parezca lo más posible a una reunión de profesionales. El/la formador/a, como moderador/a del debate, ha de ir conduciendo el grupo pero dejando que sean losas propios/as alumnos/as los/as que resuelvan la situación planteada en el caso. De hecho, un caso no presenta un problema matemático de solución única. A veces, como ocurre en la vida real, no existe solución o existen varias. Entre los objetivos más relevantes, destacamos: - Se trata de formar y perfeccionar a los/as alumnos/as en lo que se refiere a capacidad de identificación de problemas, de análisis y de síntesis de situaciones, y de búsqueda de posibles alternativas. - Fomentar las habilidades de toma de decisiones, de relacionar la teoría con la práctica, de comunicación y de trabajo en grupo. Aplicaciones: Está indicado especialmente para la formación de adultos en temas en los que no hay verdades absolutas y en los que una buena parte del aprendizaje se produce a través de la participación activa del alumnado y de la interacción del propio grupo. El éxito del método exige que los/as alumnos/as participen activamente y que el tamaño del grupo no sea ni demasiado pequeño (15 alumnos/as, mínimo) ni excesivamente grande (40 alumnos/as, máximo). 6. Juego de Empresa: Consiste en un ejercicio de toma de decisiones secuenciales estructurado alrededor de un modelo de actividad empresarial en el que los participantes gestionan esa actividad; es decir, se trata de entrenar a los/as alumnos/as a poner en práctica los conocimientos que han adquirido en situaciones que simulan la realidad. Esta técnica, eminentemente participativa, entra dentro de lo que se entiende como action learning, del inglés “aprendiendo a través de la acción”. Normalmente, los/as alumnos/as en grupos de trabajo, compiten entre sí de manera que al final pueden haber ganadores y perdedores. Entre los objetivos podemos destacar: 32 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE - Conseguir que los/as alumnos/as integren conocimientos adquiridos en diversos módulos formativos del curso. - Facilitar el desarrollo de habilidades tales como: el trabajo en grupo, uso adecuado de la información, predicción y planificación. Aplicaciones: Este método suele utilizarse al final de un ciclo en el que se han desarrollado varios módulos que precisan ser interrelacionados. El ejemplo más habitual es el juego en el que los/as alumnos/as compiten en un determinado mercado. Para salir adelante han de tomar decisiones utilizando conceptos de contabilidad, finanzas, marketing, recursos humanos, organización de empresas, etc. 7. Juego de Roles: Denominado role playing en inglés, consiste en hacer que los/as alumnos/as simulen personajes definidos con antelación, de esta forma pueden observar desde perspectivas distintas los comportamientos de cada actor según el papel que desempeña. Para que la técnica funcione es preciso que haya la suficiente confianza entre los/as alumnos/as y que los papeles estén correctamente definidos. Además, suele ser de gran utilidad la grabación en vídeo de las actuaciones con el fin de facilitar la observación y análisis posterior. Entre los objetivos destacamos: - Conseguir que los/as alumnos/as comprendan el comportamiento de personas que tienen intereses diversos. - Ayudar a cada alumno/a a conocerse mejor a sí mismo y al grupo. Aplicaciones: No es muy habitual en aprendizajes técnicos; en cambio, es muy utilizado en programas de recursos humanos, habilidades directivas, formación, etc. es muy útil cuando se quiere que el alumnado comprenda las diferentes perspectivas de una situación según los intereses de cada parte. Las aplicaciones habituales de esta técnica se dan en sesiones sobre la entrevista, sobre gestión de conflictos, simulaciones docentes, etc. 8. Phillips 66: El proceso de esta técnica se inicia con el planteamiento de un problema por parte del/ la monitor/a. Inmediatamente, los/as alumnos/as se dividen en subgrupos, normalmente de seis personas cada uno, para plantear posibles soluciones o ideas. Es habitual que cada componente del grupo exponga su opinión durante un minuto. Precisamente, la denominación de 66, o de 66, que tiene esta técnica está relacionada con el hecho de que los/as alumnos/as se dividen en grupos de seis e intervienen 33 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE todos ellos por espacio de seis minutos. Después, cada grupo elige una portavoz para presentar las ideas del subgrupo a todos/as los/as demás alumnos/as. Este/a portavoz suele hacer también el papel de moderador/a y de controlador/a de los tiempos. A continuación, se discuten las conclusiones presentadas por ella portavoz de cada subgrupo. El/la formador/a asume el rol de facilitador/a e intenta integrar el trabajo efectuado por los distintos subgrupos. El paso siguiente es que cada subgrupo elige una representante que se reunirá con los/as representantes de los demás grupos para intentar alcanzar una propuesta consensuada entre todos/as ellos/as. Posteriormente, cada representante expondrá a su subgrupo la propuesta alcanzada. Entre los objetivos destacamos: -Se pretenden conseguir propuestas consensuadas por todo el mundo. -Se trata de conseguir que todos/as los/as alumnos/as participen dando su opinión sobre el problema planteado. Aplicaciones:- Esta técnica puede ser utilizada en cursos internos de empresas en las que se trata de fomentar la creatividad y el consenso entre un grupo de personas. - También se aplica cuando interesa obtener muchas opiniones sobre todos/as los/as alumnos/as en un espacio de tiempo corto. - El principal inconveniente es que no es aplicable cuando se pretende que los problemas se profundicen al máximo. 9. Tormenta de Ideas: Más conocida como brainstorming, es una técnica de discusión en grupo. Se reúne a un grupo de personas para que propongan ideas que permitan solucionar un determinado problema. Para que las intervenciones sean lo más espontáneas y creativas posible es preciso que se respeten todas las intervenciones y que den su opinión todos los miembros del grupo. Normalmente, se elige a una persona para que vaya apuntando todas las aportaciones en la pizarra o algo similar. Entre los objetivos podemos destacar: “Se pretenden conseguir ideas creativas para resolver problemas o situaciones determinadas”. Aplicaciones: La tormenta de ideas, en el ámbito de la formación, es aplicable en casi todas las áreas de conocimiento. 10. Outdoor Training: 34 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Esta técnica consiste en la realización en grupo, y fuera del aula, de una serie de pruebas con un contenido físico-deportivo (escalada, construcción de una barca, exploración y supervivencia, etc.). Para que la experiencia funcione es preciso que losas participantes desconecten totalmente de sus preocupaciones profesionales diarias. Estos ejercicios fuera del aula van acompañados de sesiones en las que el grupo reflexiona, discute y analiza, tanto lo que se ha hecho como lo que queda por hacer. Últimamente, se ha puesto de moda en algunas escuelas de negocio que lo ofrecen como seminario de perfeccionamiento directivo, o como asignatura al inicio de un programa de larga duración. Entre los objetivos destacamos: - Se pretende que losas alumnos/as se conozcan más a sí mismos/as, teniendo que salir airosos/as de situaciones a las que no están acostumbrados/as. - Excepto las condiciones físico-deportivas, muchas de las habilidades a utilizar para solventar las distintas situaciones son similares a las que tienen que desarrollar y utilizar los/as participantes en sus funciones profesionales (autoconocimiento, trabajo en equipo, liderazgo, convivir con el estrés, etc.). Aplicaciones:- - Es especialmente útil como seminario de perfeccionamiento de la alta dirección de empresas. Ayuda a integrar grupos con personas diversas y a potenciar el autoconociminento. - Además de las ventajas mencionadas anteriormente, existen algunos posibles inconvenientes tales como su elevado coste, el riesgo de accidentes y que los/as alumnos/as no entiendan lo que se pretende y piensen que se trata de un juego o de una actividad meramente deportiva. 11. Aprendizaje en el puesto de trabajo: Uno de los problemas de la formación empresarial es la transferencia al puesto de trabajo de lo que se aprende. Muy a menudo, al evaluar a una participante en un determinado programa se llega a la conclusión de que ha aprendido lo que se pretendía de acuerdo con las necesidades de la empresa y de el/ella mismo/a. sin embargo, unos meses después se comprueba que lo aprendido no se usa en el puesto de trabajo, que es precisamente de lo que se trataba. El aprendizaje en el puesto de trabajo sirve para hacer más fácil la transferencia de los aprendizajes. Para ello, en lugar de ir el/la alumno/a al aula, es el/la formador/a el/la que se desplaza al puesto de trabajo. Entre los objetivos destacar: Lo que se pretende es que el participante vaya más allá del saber, o del saber-hacer en el puesto de trabajo. Se quiere garantizar que ella participante utilice lo aprendido en su trabajo diario. 35 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Aplicaciones: Se suele utilizar cuando la empresa quiere que ella empleado/a utilice nuevos procedimientos productivos, comerciales o administrativos. 12. Proyectos: Esta técnica resulta ser muy efectiva para la asimilación final de los contenidos tratados. Consiste en la elaboración de un proyecto por parte de los participantes. La finalidad de dicha técnica es establecer una actividad negociada de aprendizaje donde se orientan los procedimientos contando con la participación, aceptación y puesta en práctica por parte del alumnado. El proceso de implementación de los proyectos distingue cuatro momentos: a) La construcción del mismo: donde los grupos deberán elegir un tema mediante la negociación. A continuación, deberán desglosar y distribuir las diferentes tareas y, por último, se formularán los objetivos del proyecto. b) La segunda fase consiste en la obtención y estructuración de la información por parte de losas participantes. c) La tercera fase consiste en un seguimiento individualizado por parte del formador/a. d) Por último, se hará una evaluación global del proyecto y de las aportaciones individuales. 13. Técnicas de Grupo: Dinámicas de Grupo Las dinámicas de grupo tiene un objetivo concreto y analizan un tema utilizando vías diferentes a las habituales (juegos, actividades...) Las dinámicas de grupo utilizadas correctamente en formación tienen el poder de activar y estimular al individuo y al grupo reforzando el aprendizaje y facilitando el logro de objetivos. Alguna de las características de las técnicas grupales se expone a continuación: - Son maneras, procedimientos o medios sistematizados de organizar y desarrollar la actividad del grupo. - Están fundamentadas científicamente, su eficacia ha sido suficientemente probada en la experiencia. - Permiten estructurar, estimular e integrar al grupo, para que éste pueda operar provechosamente en cualquier dirección. - Su valor depende de la utilización y adecuación a las necesidades, objetivos, metas del grupo, características intra e intergrupales, etc. 36 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE - No son un fin en sí mismas, sino instrumentos o medios para el logro de la verdadera finalidad grupal. Los principios generales para su utilización son:- - Se deben conocer previamente los fundamentos teóricos de la dinámica de grupos. Es conveniente conocer al grupo, su dinámica y sus problemas. - Si no las hemos utilizado en muchas ocasiones o en ninguna, debemos seguir al pie de la letra el procedimiento indicado. Con la experiencia se podrán hacer adaptaciones y cambios. - La utilización de la técnica deberá tener un objetivo claro. Aunque, en muchos casos, se llevan a cabo jugando, no son un juego. - Las dinámicas requieren una atmósfera cordial, democrática y de cooperación. Para elegir una buena dinámica hay que tener en cuenta:- - - - - - Los objetivos que se pretenden conseguir. La madurez, cohesión y preparación de grupo. El tamaño y composición del grupo. El ambiente físico y emocional. Las características de losas alumnos/as y del grupo. La capacidad y experiencia del de la formadora. Al seleccionar para nuestro programa cualquier estrategia o método didáctico, conviene que tengamos en cuenta los siguientes criterios: (pilar del pozo; 1997: formación de formadores) - - - - - - - - Características de la materia o tema. Objetivos que se pretenden. Número de alumnos/as Disposición de la sala. Recursos disponibles Adecuación de las ayudas visuales al tema. Tiempo disponible para la formación. Nivel de conocimiento de losas alumnos/as sobre el tema. 37 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Hemos de tener en cuenta también: - Es muy difícil que una formadora utilice una sola estrategia cada vez. - Lo normal es combinar dos o más estrategias, dependiendo sobre todo del número de objetivos que se presenten y del tiempo destinado a la formación. Enseñanza Individualizada Los aprendizajes deben adaptarse, en la medida de lo posible, a las características individuales de los/as alumnos/as, a sus necesidades e intereses. Esto supone, en la práctica, la adopción de una serie de principios metodológicos y estrategias didácticas: a) Partir de la situación real de aprendizaje de cada alumno/a; la cual podemos diagnosticar de modo efectivo a partir de una evaluación inicial (por ejemplo, con un cuestionario para detectar las ideas previas de losas alumnos/as con respecto al tema objeto de aprendizaje). b) Evaluar la propia práctica docente y contrastarla con las necesidades formativas del alumnado. c) Flexibilizar y reorganizar todos aquellos elementos de la programación didáctica (objetivos, contenidos, metodología, recursos, organización del aula...) susceptibles de adaptación a las necesidades formativas de los/as alumnos/as. d) Tener en cuenta las circunstancias sociales, familiares, formativas, etc. de cada alumno/a. para ello, sería conveniente y se hace precisa una adecuada actividad de tutoría y orientación por parte del profesorado; así como el trabajo coordinado con los demás agentes o personas involucradas en el proceso de formación de los/as alumnos/as: coordinadores/as, tutores/as, etc. e) Crear un clima adecuado de diálogo, comunicación y confianza mutua entre alumnos/as y formadores/as. 38 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE U.D.3.- HABILIDADES DOCENTES El/la formador/a es una persona especializada en un área ocupacional concreta que planifica acciones de formación, al mismo tiempo que facilita la adquisición de conocimientos teóricos y prácticos, necesarios para su desempeño mediante las acciones formativas que desarrolla. Una buena formadora debe reunir una serie de habilidades generales y específicas, con el fin de lograr una buena comunicación con los oyentes que garanticen una serie de resultados óptimos en el proceso de aprendizaje. Dichas habilidades las podemos resumir en: 1. Habilidades Generales: Son las que se utilizan en cualquier curso o situación de formación y que permiten establecer un buen clima, motivar a los participantes, mantener el esfuerzo en el cumplimiento de objetivos y cerrar eficazmente la sesión. Crear un buen clima: ayuda a los participantes a sentirse bien en el espacio de aprendizaje, facilitando a su vez el mismo; conseguiremos que losas alumnos/as se liberen de tensiones y temores, estableciéndose relaciones armoniosas entre losas profesores/as y alumnado. Cuando el clima de aprendizaje es inadecuado, losas alumnos/as no se sienten integrados y serán reticentes a integrarse en el proceso, dificultando el desarrollo del mismo. De esta forma, el/la formador/a debe ser capaz de desarrollar esta habilidad con el fin de conseguir, desde el comienzo, un buen clima y un adecuado nivel de motivación. Para conseguirlo, el/la formador/a debe tener en cuenta una serie de pasos que detallamos a continuación: ¿QUÉ HACER? ¿CÓMO HACERLO? Saludos previos Según van llegando Escribir los nombres en tarjetas y que cada alumno/a la ponga en su mesa Proporcionar confort Aumentar la visibilidad Adecuar la temperatura 39 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Reducir los ruidos Informar sobre la logística Técnicas para romper el hielo Descansos/Horario Juegos/humor Acordar las reglas del juego Informar de las reglas Reglas sugeridas Flexibilidad de las reglas Negociaciones Consenso del grupo - Saber motivar: para conseguirlo, ella formadora debe poner en juego una serie de acciones que tienen como objetivo que los/as alumnos/as se sientan partícipes en el proceso y deseosos de adquirir los conocimientos. Para ello, se aplicarán técnicas de motivación positiva antes de la realización de la actividad, distinguiéndose varias clases según el objetivo que persiguen: TIPOS TÉCNICAS Dirigidas a resultados Mostrando un ejemplo de lo que pueden conseguir si alcanzan los objetivos Beneficios adicionales Dirigidas a dar seguridad en el éxito Dirigidas a destacar la importancia del aprendizaje Expectativas de éxito Invitando a expertos Oficialidad de la formación Dirigidas a dar importancia al proceso formativo Expectativas acerca del proceso - Mantener la entrega: al inicio del curso, losas alumnos/as suelen estar muy motivados debido a todo aquello que rodea a la formación y que resulta novedoso. Este interés decae a medida que el curso avanza, especialmente si es de larga duración, produciendo un efecto negativo en los/as alumnos/as que se refleja en el seguimiento inadecuado de la formación y en la desmotivación de losas mismos/as. Para que no se produzcan estas situaciones, ella formadora ha de recurrir a distintas acciones para mantener la entrega. El momento idóneo para recurrir a ellas se establece habitualmente sobre la mitad y finalización de la formación, si bien es cierto que el indicador a seguir es el estado que refleja el propio alumnado. A continuación mencionamos algunos recursos útiles que nos pueden servir de ayuda para lograr mantener el interés de losas asistentes: PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA 40 ET/CO/TE * Resumir lo aprendido hasta la fecha: es importante resumir los avances obtenidos por los/as asistentes, haciéndoles ver los logros obtenidos. Siempre se debe recalcar lo positivo, no lo negativo. * Volver a dirigir hacia los objetivos : a pesar de cada grupo tiene definidos unos objetivos comunes en la formación, los individuos que lo componen mantienen intereses distintos. De esa forma, recordar a losas participantes los objetivos de la formación resulta útil para paliar dicho problema. * Animar a la participación constante : que una alumno/a no participe en el proceso de formación es indicativo de que la cosa no va bien. Esto puede ser originado por varias razones, las cuales hay que averiguar para actuar en consecuencia. Por tanto, el/la formador/a debe estar atento/a a aquellas personas que no participan y animarles a que lo hagan, reforzándolas en todo momento. * Renovar las relaciones personales : el trabajo en equipo es una de las principales herramientas en cualquier proceso formativo; aunque a veces presenta su dificultad. No obstante, es conveniente utilizar este tipo de dinámicas a lo largo de la acción para fomentar el espíritu de grupo y hacerles ver que la consecución de objetivos es cosa de todos, no sólo de uno. * Recuperar los buenos sentimientos y la energía : las sesiones de formación suelen ser intensas y por ello, es aconsejable introducir momentos distendidos en el desarrollo de las sesiones que amenicen el proceso de aprendizaje. - Finalización o cierre de la sesión formativa: los cierres defectuosos disminuyen el efecto del curso, por este motivo es necesario reservar suficiente tiempo para esta tarea, y evitar las prisas a la finalización de la misma. El objetivo del cierre es ayudar a losas alumnos/as a diseñar un esquema global de lo aprendido y ofrecer alguna orientación para el futuro o información adicional que podría ayudarles. Además, es aconsejable recordar las cosas buenas ocurridas durante la sesión y felicitar a los/as alumnos/as por los logros conseguidos. Asimismo, conviene ofrecer al alumnado la posibilidad de alguna forma de contacto (teléfono, correo electrónico, etc.) con el fin de mantener futuros contactos relacionados con la materia expuesta. 41 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE 2. Habilidades Básicas: A continuación exponemos dos habilidades que todo/a formadora debe dominar en cualquier proceso de enseñanza-aprendizaje: saber preguntar y saber escuchar. - Saber preguntar: la técnica de preguntar requiere conocimientos y experiencia. El objetivo de la formulación de preguntas es hacer participar al alumnado y que entren en debate, haciéndoles reflexionar sobre sus puntos de vista. También sirve para evaluar la comprensión de lo explicado. Podemos distinguir varios tipos de preguntas: * Abiertas : son las que animan a la gente a pensar, permitiendo responder sin limitaciones. Constituye una herramienta fundamental para conseguir información. a veces las respuestas son demasiado largas, por lo que conviene controlarlas con respuestas cerradas o profundas. Ejemplo: ¿qué opinas sobre..?¿qué harías si..?¿Cómo valoras...? * Cerradas : son aquellas que obtienen una respuesta concreta, generalmente un sí o un no. sirven bien para terminar con la divagación de un interlocutor que ha perdido el hilo del discurso, o bien para que concrete y adquiera un compromiso. Ejemplo: ¿Entonces, estás de acuerdo con esto? * Profundas : son preguntas abiertas o cerradas que hacen que ella interlocutora considere los temas con más detenimiento. Ejemplo: ¿De qué tipo, entonces, de estilo de aprendizaje estamos hablando? *Reflejo : sirven para reflejar el punto de vista del interlocutor. Ejemplo: ¿qué opinión te merece el estilo de enseñanza autoritario? • Directiva : Son las que condicionan o manipulan las respuestas. Entre ellas, el/la formador/a indica por adelantado, de alguna manera, cuál es la respuesta que prefiere. Ejemplo: por lo que habéis comentado, el problema es que... ¿es así, verdad? 42 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE A pesar de haber diferenciado distintos tipos de preguntas, debemos intentar que éstas vayan dirigidas al auditorio en general, siempre que sea posible. También intentaremos que no respondan siempre las mismas personas, para dar pie a la participación de todos/as. Es frecuente que al realizar alguna pregunta, ésta vaya seguida de un largo silencio. Debemos mantenerlo y nunca romper el silencio reformulando nuevamente la pregunta o contestándola nosotros/as mismos/as. Las preguntas exigen pensar, por lo que el silencio es algo habitual. No obstante, si el silencio es prolongado, se creará un ambiente de tensión entre el alumnado palpable en el rostro y miradas de estos/as, que debemos romper con alguna pregunta como por ejemplo: ¿tenéis algún problema para responder a la pregunta? o ¿qué es lo que no entendéis de la pregunta?. - Saber escuchar: es una de las cualidades que como instructora se debe tener y dominar. Esta habilidad permite captar mejor la información y conocer los sentimientos de las personas para hacer que se sientan integrados en el grupo. El saber escuchar conlleva una serie de requisitos: * Ser sensible a las palabras y a lo que hay escondido detrás de las palabras. * Desarrollar una empatía sincera con la otra persona. * Mantener una postura de respeto por el que habla. * Desarrollar una posición de postura hacia nuestro propio cambio. * Eliminar barreras físicas. * Eliminar la posibilidad de interrupciones. * Controlar las emociones propias. * Proporcionar feedback o retroalimentación (hacer saber al que nos habla que le estamos escuchando). * Tomar notas. 43 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE 3. Habilidades de Apoyo A través de estas habilidades, ella formadora ayuda a losas participantes en el proceso de enseñanza-aprendizaje, tanto en grupo como individualmente, a que expresen y compartan ideas, e incluso sentimientos. en este papel de proporcionar apoyo, los/as formadores/as participan activamente en las actividades de aprendizaje. Es un Rol difícil que exige dominar las siguientes habilidades:- Establecer cohesión y cooperación: nos referimos al trabajo en grupo. Los/as formadores/as deben intentar que los/as alumnos/as trabajen en grupo para alcanzar la máxima cooperación y ayuda mutua. Lo primero que deben hacer los/as formadores/as es informar sobre los objetivos a alcanzar, definiendo cuáles van a ser los pros y los contras para conseguirlos. Seguidamente, crear un buen ambiente donde los/as participantes se sientan seguros y perciban que sus opiniones son tenidas en cuenta. Es importante establecer un acuerdo sobre la forma de trabajar en grupo, siempre llegando a un consenso con el auditorio. Una vez que se han establecido las reglas de actuación, se deben estructurar los debates ayudando al grupo a que no se pierda en discusiones que se alejen de los objetivos previstos. Es muy frecuente, también, que los/as alumnos/as entren en dinámicas de hostilidad a lo largo del proceso formativo, las cuales se deben evitar. Para conseguirlo se intentará desviar el tema, hacer algún resumen e incluso cambiar de actividad. - Pedir la experiencia y el conocimiento del alumno/a: compartir las experiencias personales relacionadas con la materia de cada participante resulta enriquecedor en cuanto a la formación y las relaciones del grupo. Para ello, el/la formador/a deberá recurrir a actividades que potencien este tipo de actitudes. Un consejo es conocer bien al grupo de alumnos/as, concretamente en lo que se refiere a sus ocupaciones; ya que facilitará la puesta en común de actividades relacionadas con sus características. - Animar a la participación: es muy importante que ella formadora fomente la participación del grupo, que se involucre en el proceso formativo; ya que esta actitud beneficiará el desarrollo del aprendizaje de los/as alumnos/as. A continuación se exponen una serie de reglas para realizar esta tarea: 44 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE * Se utilizarán preguntas de aplicación, tales como: ¿Cómo utilizaremos...?, ¿En que situación aplicaríamos...?, etc. *Presentando la información de forma amena y de menor a mayor dificultad. * Hacer grupos con distintas responsabilidades. * Utilizar un lenguaje sencillo. * Mantener las actividades centradas en losas participantes. - Mantenerse neutral durante las actividades: y apoyar los distintos puntos de vista de los/as alumnos/as. Esto ayuda a que el alumnado participe en las sesiones de formación, eliminando cualquier prejuicio a actuar debido a las ideologías y pensamientos de cada uno/a. 4. Habilidades de Presentación Con ello hacemos referencia a la presentación del material que realiza ella formador/a a los/as alumnos/as. Este proceso requiere que los/as formadores/as estructuren el material que hay que aprender para ayudar a losas participantes a asimilar el mismo. En este papel, los/as formadores/as están íntimamente involucrados/as en ayudar a los/as alumnos/as a aprender. Para ser eficaces en este papel de presentador de la información, los/as formadores/as deben utilizar, entre otras, una serie de habilidades como son: comunicar y estructurar la información. - Comunicar: es un proceso bidireccional entre los/as participantes en el proceso de enseñanza-aprendizaje: alumnos/as y formador/a. Este proceso requiere una adecuada preparación para que sea lo más efectiva posible: disposición del aula, características de los/as alumnos/as, organizar y preparar la información a presentar, etc. El gran inconveniente es que al final este tipo de comunicación se acabe convirtiendo en unidireccional, que sería el tipo de comunicación tradicional utilizada en el aula. Este tipo de comunicación hace que los/as alumnos/as permanezcan pasivos y sean meros receptores de información y que, al final, lleve a la frustración y el aburrimiento en clase. 45 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Por lo tanto, la comunicación bidireccional permitirá compartir distintas ideas e interpretaciones, que ayuden a aclarar los distintos conceptos expuestos por el/la formador/a. Del mismo modo, los temas resultarán más interesantes, facilitando el aprendizaje de los mismos. Para que la comunicación bidireccional sea efectiva se deben intercambiar los roles de comunicación; es decir, tanto el/la formador/a como el asistente deberán ser emisores y receptores de la información. - Estructurar: la estructuración consiste en la organización de la presentación y el enfoque y énfasis en características estructurales para ayudar a los/as alumnos/as a organizar la información internamente, de forma que el almacenamiento y la recuperación sean más fáciles. Estructurar la presentación requiere que los/as formadores/as mantengan durante su presentación un balance delicado entre detalles de apoyo, ejemplos y las características estructurales clave. Además de las características citadas distinguimos otras como son la utilización del movimiento corporal y el manejo de ayudas visuales. U.D.3.1 La Comunicación Nos interesa ahora conocer cómo trabajan los formadores, cómo se desenvuelven en relación con el grupo y qué tipo de comportamientos y estrategias utilizan. Para ello, nos centraremos en dos aspectos importantes: 1. La comunicación 2. Estrategias de actuación 1. La comunicación La comunicación es una condición sine qua non de la vida humana y de cualquier clase de relación social. Hemos analizado en el Módulo de Dinámica de Grupos la importancia que tiene la comunicación en el proceso de formación. El formador debe ser un buen " comunicador", una persona con facilidad y capacidad para entablar relaciones con otros, para ayudar a otros a aprender. Mejora de la educación Por su propia experiencia habrá podido conocer que el éxito en un curso de formación depende en gran medida de la capacidad de "enganchar" con las necesidades y expectativas de los alumnos. Igualmente es importante hablar su 46 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE lenguaje, utilizar sus propias expresiones y palabras. Los formadores logran resultados positivos en sus alumnos cuando sintonizan y aproximan su saber al nivel de partida de los alumnos. Ello no significa "vulgarizar" nuestro discurso. Pero es necesario comenzar al nivel de partida de los alumnos para progresivamente ir elevando su vocabulario, su expresión y la capacidad de comprender y expresarse. Algunas recomendaciones para conseguir una buena comunicación son las que a continuación le presentamos: 1. Procure tener claras sus ideas antes de comunicarlas 2. Tenga en cuenta todo el marco físico y humano al que dirige su mensaje 3. El mensaje a transmitir debe ser claro con un vocabulario asequible preciso relativo a los objetivos concretos continuo sin interrupciones, sin mezclar con otros mensajes oportuno relacionado con lo que se está tratando interesant e en concordancia con las expectativas del grupo objetivo sin interferencias con las situaciones personales con el formador periódico repetido hasta cierto tiempo hasta que se perciba captado por el alumno imparcial Exento de prejuicios, tendencias ideológicas. 4. Compruebe siempre los resultados de la comunicación 5. Aprenda a escuchar. Existen técnicas específicas para adquirir y ejercitar destrezas de escucha. Técnicas para adquirir y ejercitar destrezas de escucha Entre las destrezas a poner en juego cuando se está enseñando figura la capacidad para escuchar, dando a las personas tiempo y espacio para que se expresen. Pero este oír a los demás implica una actitud activa en la que el oyente se concentra totalmente en lo que se está diciendo y trata de recibir el mensaje fielmente. El formador debe además dar muestras de estar recibiendo el mensaje retomando ideas, parafraseando, formulando preguntas aclaratorias, resumiendo intercambiando ideas. En definitiva el formador debe controlar sus 47 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE 48 intervenciones, no interrumpir ni reaccionar emotivamente; tampoco parece conveniente que establezca juicios prematuros o dejar en ridículo al interlocutor o interlocutores pues corre el peligro de que se bloquee la comunicación. Clarificar TIPO PROPOSITOS EJEMPLOS CLARIFICA R • Descubrir un hecho adicional • Ayudar a explorar todos los aspectos de un problema • "¿Puedes clarificar lo que quieres decir?" • "¿Quieres decir…?" • "¿Es así como tú ves el problema…? Repetir TIPO PROPOSITOS EJEMPLOS Repetir • Comprobar tu significado e interpretación con el de la otra persona. • Mostrar que estas escuchando y que entiendes lo que se dice • Animar a la otra persona a analizar otros aspectos del tema que se está tratando. • "Según yo entiendo, tu plan es..." • Esto es lo que tú has decidido hacer y las razones son..." Mostrarse neutral TIPO PROPOSITOS EJEMPLOS Mostrarse neutral • Convencer de que estás interesado y oyendo • Animar a la otra persona a que continúe hablando • "Ya veo" • "Ajá"" • Ya, ya.. • "Comprendo". • Asentimiento con la cabeza. Reflexionar TIPO PROPOSITOS Reflexionar • Mostrar que entiendes a la persona que está hablando EJEMPLOS • "Creo que te entiendo perfectamente..." • Ayudar a la persona a evaluar y moderar sus opiniones como cualquier otro. Sintetizar TIPO PROPOSITOS • "Fue espantoso cómo tu viste eso EJEMPLOS Sintetizar • Centrar enfocándola la discusión hacia realización de un resumen la • "...Esas son las claves de las ideas que tú has expresado". • Servir de "trampolín" para futuras discusiones sobre un nuevo aspecto del tema Comunicación no verbal • "Sí, entiendo lo qué opinas al respecto y pienso que…" Generalmente, cuando pensamos en la comunicación tendemos a verla como el proceso por el que traducimos nuestros pensamientos y sentimientos a palabras. Pero no toda la posibilidad de comunicarnos se encuentra en el lenguaje verbal, también hay que considerar un lenguaje en el que se ponen en marcha diversas zonas de nuestro cuerpo. Es la comunicación no verbal. Nos comunicamos no solamente con lo que decimos por medio de la palabra, sino con todo lo que somos. 49 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Existen diferentes referentes para analizar la comunicación no verbal. Veamos algunos de ellos: Movimientos corporales Posturas, mirada, expresiones faciales, utilización de brazos, manos... Tacto Comunica una amplia gama de emociones y es fuente importante de afirmación Apariencia física Altura, color de pelo, tono de piel Conducta vocal Tono, intensidad resonancia control y articulación de la voz Uso del espacio Proximidad o lejanía condicionan las formas de comunicación. Podemos hablar de distancia íntima, personal, social y pública. Uso del tiempo Cada acto dispone de un tiempo determinado que determinan el proceso comunicativo. Uso de los objetos Vestuario, complementos, artículos de portamos, que regalamos... Estrategias de actuación Los formadores desarrollan gran parte de su actividad en contacto con los alumnos. En los Módulos de Metodología y de Dinámica de Grupos hemos desarrollado los diferentes métodos y estrategias de trabajo con los alumnos para hacer la formación más eficaz. Clasificamos aquí las estrategias en: a. Utilización de preguntas abiertas b. Los silencios c. La remisión al grupo d. Utilización de metáforas e. La reformulación f. Elaboración constructiva g. Síntesis periódica h. La regla de tres i. j. Considerar las expectativas de los alumnos Otras estrategias 50 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE a. Utilización de preguntas abiertas • Suscita la participación activa de los alumnos • Apela a las contribuciones individuales y enriquece así la reflexión del grupo • Verifica el nivel de los participantes con respecto al tema en cuestión y ajusta luego sus intervenciones b. Los silencios • Proporcionan a los alumnos el máximo tiempo en el uso de la palabra. • Después de una pregunta es conveniente guardar silencio para dar oportunidad a los alumnos a reflexionar y responder. c. La remisión al grupo El formador pide al grupo que responda a las preguntas que los alumnos le dirigen a él. Esto permite: • Tiempo al formador para reflexionar sobre lo preguntado • Que los alumnos participen más en los debates • Comprobar el nivel del grupo con respecto al tema tratado d. Utilización de metáforas Para: • que se entiendan mejor los puntos tratados • Crear un clima de relax • Motivar a los alumnos • Ampliar el campo de reflexión e. La reformulación A fin de: • Demostrar que se escucha • Asegurarse de que todos los participantes hayan retenido la información proporcionada por uno de ellos 51 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE f. Elaboración constructiva A partir de una idea manifestada por un alumno el formador desarrolla un tema relacionado directamente con el tratado para: • Profundizar en un tema • Relacionar unas ideas con otras ya tratadas o que se han de tratar • Racionalizar el orden de tratamiento/estudio de los distintos puntos de un tema g. Síntesis periódica • Concretar recapitulando los puntos esenciales del mensaje pedagógico • Enlazar lo tratado con lo siguiente h. La regla de tres • Decir lo que se va a decir y hacer • Decirlo y hacerlo • Resumir lo dicho y hecho i. Considerar las expectativas de los alumnos • Apoyar permanentemente el proceso de aprendizaje • Generar confianza y seguridad en el alumno • Potenciar el desarrollo de cualidades y habilidades ignoradas del participante k. Otras estrategias 52 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE CUADRO RESUMEN DE HABILIDADES DOCENTES Movimientos (por el aula) Gestos (expresividad y dinamismo) VARIACIÓN DE ESTÍMULOS Focalizaciones(sobre un punto, concepto) Interacciones (monitor-alumno, alumnoalumno, monitor-grupo) Pausas (silencios) Cambios de canales sensoriales (oral, visual..) Lograr un nivel de atención suficiente Crear clima de interés y expectación por el tema: • Presentar de forma clara y precisa los objetivos que deben ser logrados en la sesión. SENSIBILIZACIÓN COMO TÉCNICA INTRODUCTIVA • Breve recapitulación del tema anterior o materia que ha de servir de soporte a la que se explicará a continuación. • Recurrir a lo anecdótico • Presentar problemas experiencias motivadoras o Establecer enlaces entre conceptos, los anteriores y los que le siguen Destacar y resumir los puntos clave RECAPITULACIÓN E INTEGRACIÓN DE LOS CONOCIMIENTOS Hacer comprender a los/as alumnos/as dónde se encuentran a cada momento y hacia dónde se va. Dar oportunidad a los/as alumnos/as de comprobar lo que han asimilado y valorar él sus logros. Al finalizar el tema o considerarse logrados los objetivos deben realizarse recapitulaciones. El silencio tiene un extraordinario poder para captar la atención, USO DE INDICACIONES NO VERBALES crear expectación, favorecer la reflexión y obligar a trabajar El uso del silencio se complementa con los gestos que en ocasiones suplen las palabras Los puntos no verbales pueden ser: -Faciales: sonrisas, ceño fruncido… - Movimiento de cuerpo, cabeza y manos Comentarios positivos del Monitor/a (excelente, muy bien…) 53 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE REFUERZO DE LA MOTIVACIÓN Y LA PARTICIPACIÓN DE LOS/AS ALUMNOS/AS (no abusar de ellos) Gestos positivos del monitor/a (sonrisas, movimiento de cabeza y cuerpo) Comentario negativo del docente (no exactamente, vuelve a pensar sobre el tema…) Gestos negativos (gesto de duda, enfado, ceño fruncido…) Ordenar los conceptos de modo que cuando aparezca uno nuevo, el alumnado sea capaz de dar el “salto ” que su asimilación exige Evitar los “saltos atrás ” que provocan la desconexión del tema. Evitar los “saltos paralelos SECUENCIALIDAD ”, interrumpiendo la explicación para comentar aspectos que se salen del tema. En caso de precisar, para el desarrollo del tema, otros datos o conceptos, deben ser presentados a priori y establecer la separación y diferenciación entre estos y el tema en sí. No es suficiente con realizar una prueba de aptitud al final, es preciso una retroalimentación continua Tras la formación el/la monitor/a realizará: CONTROL DE LA COMPRENSIÓN • Hacer preguntas colectivas e individuales • Proponer aplicaciones y reflexión sobre problemas • Pedir que descubran la aplicabilidad de los conceptos en situaciones reales ¿Qué hacer?: • Asumir una postura activa • Mantener contacto visual • Adoptar expresión de atención ¿Qué decir?: HABILIDAD DE ESCUCHAR ESTRATEGIAS PARA TRANSMITIR INFORMACIÓN • Adoptar incentivos no verbales para el que habla “ya veo”… • Usar tono de voz adecuado • Parafrasear • No juzgar los comentarios La información que le aportemos al alumnado ha de ser: • Frases cortas y términos comprensibles. • Línea expositiva clara y ordenada • Expresar lo esencial del tema • Que los alumnos se sientan directamente aludidos, intercalando ejemplos y algo de 54 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE 55 humor. • Resaltar, utilizando la pizarra u otro medio, la estructura del tema para situar al alumno. • Pedir a los alumnos que hagan pregunta sobre lo expuesto. Para ir integrando información. • Hacer repetir a algún miembro del grupo lo que acaba de explicar, de esta forma se controla el aprendizaje y sirve para que el grupo refuerce lo tratado. ESTRATEGIAS PARA REALIZAR EJERCICIOS • Antes de iniciar un ejercicio o práctica, el alumno debe tener claro en qué consiste y las reglas, técnicas o métodos que debe aplicar • El alumno debe estar convencido de la utilidad e importancia que el ejercicio tiene para conseguir los objetivos. • Un ejercicio estará bien planteado si el alumno obtiene pronto sensaciones de éxito aunque sean parciales. Si el éxito sólo se consigue tras un largo y penoso esfuerzo aparece el desánimo y la falta de motivación e interés por el trabajo. • El/la monitor/a ha de asegurarse que el alumno conoce todos los elementos imprescindibles para realizar el ejercicio con éxito • A veces será preciso que algún voluntario demuestre con un ejemplo cómo se realiza la práctica para así ir aclarando dudas. • La ayuda durante la realización del ejercicio sólo debe venir del monitor, que no ha de dar la solución sino aclaraciones y recordatorios de conocimientos y pasos a seguir. • Los resultados de los ejercicios pueden discutirse en grupo, de forma que los errores sirvan de repaso de los conocimientos que aún no se dominan. ESTRATEGIAS PARA ACTUAR Se trata de saber actuar cuando un alumno da una respuesta, hace una PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE 56 ANTE LAS APORTACIONES DEL ALUMNADO pregunta o comentario o entrega un ejercicio: • Reaccionar bien a las aportaciones de los alumnos es una cualidad fundamental del buen formador • Escuchar con atención y sin interrumpir las aportaciones del alumno y aclarar aquel aspecto que cuadre dentro del objetivo tratado. • Cuando se valora la aportación de un alumno no hacerlo comparándolo con la de otro compañero sino con el rendimiento que la realización de ese ejercicio ha implicado. Nunca comparar. • El monitor ante determinadas aportaciones del alumnado realizará respuestas tales como: orientaciones concretas (para corregir), demanda de precisión (cuando el alumno divaga y confunde términos), palabras para reconocer el esfuerzo (alabar el éxito), postura positiva o negativa ante una aportación, reformular lo expuesto por el alumno (has querido decir que…) Cómo NO ser un buen docente Sigue atentamente estas pautas de conducta I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. Nunca comuniques a los/as alumnos/as los objetivos del curso si es que alguna vez lo has pensado. Los/as alumnos/as pueden descubrir que el curso es inútil. La información es una fuente de poder, si no quieres perderlo mantente siempre en cierta ambigüedad. No des normas claras, ni mucho menos digas qué y cómo vas a evaluar. Te expones a perder la autoridad o a que tus alumnos/as dejen de asistir. Cuánto menos te definas más a salvo estarás de las críticas. Empéñate en explicar toda la materia en tiempo de clases. Si no te pasas todo el tiempo explicando, tus alumnos/as podrían darse cuenta de que no sabes hacer otra cosa. Convierte tus clases en clases de dictado. Cuánto más copien tus alumnos/as mejor y cuánto más deprisa, mejor todavía, así no habrá tiempo para preguntas inútiles e incómodas. Además si las cosas van mal, se deberá siempre a los malos apuntes, no a tus malas explicaciones. Evalúa solamente al final del curso con unos pocos exámenes y con pocas preguntas. No se te ocurra evaluar con frecuencia a lo largo del curso, aunque sea de manera sencilla e informal, porque los/as alumnos/as podrían enterarse de lo que saben, de lo que no saben y de lo que deberían saber. Si esto llega a ocurrir te expones a tener que aprobar a todos/as al final del curso y esto repercutirá en tu prestigio. Nunca confíes en la motivación de tus alumnos/as ni en sus capacidades de aportar algo que merezca la pena. Si están en este curso es porque no tenían otra cosa mejor que hacer, por dinero o porque le obligan. Convéncete de que no hay presupuesto y la escasez de medios nos impide hacer las cosas mejor. Si existen nuevas tecnologías no las uses, tú eres monitor/a y por tanto no estás obligado a su manejo y uso. Cuando no puedes echar la culpa a los/as alumnos/as de lo mal que van las cosas, échasela a la organización. Los/as monitores/as no estamos bajo sospecha. 57 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE NUESTRO TRABAJO EN EL AULA LAS SESIONES DE CLASES TEÓRICO-PRÁCTICAS • TRABAJO PREVIO A LA SESIÓN: La preparación de las clases Para que una clase se desarrolle de manera adecuada y eficaz es imprescindible una buena planificación previa. En la preparación de una sesión, podemos seguir las siguientes fases: 1.- Establecer los objetivos. Es importante que el/la monitor/a tenga claro el/los objetivos que se pueden alcanzar en la sesión. 2.- Reunir los materiales didácticos necesarios para conseguir los objetivos propuestos 3.- Organizar los contenidos que se van a trabajar 4.- Seleccionar el o los métodos que sean más adecuados para el desarrollo de la clase. 5.- Diseñar actividades 6.- Realizar una previsión temporal 7.- Planificar la evaluación • GUIÓN PARA IMPARTIR UNA CLASE: Fase Inicial:- Consta de: . Presentación o introducción . Recapitulación del día anterior . Exposición de los objetivos - Muy importante: . Rapport: Conductas que posibilitan la creación de un clima que tienda a “romper el hielo” . Enlazar y situar el tema respecto a contenidos, conceptos y experiencias previas . Motivación inicial: conductas que fomenten una actitud de apertura hacia el/la monitor/a, el tema y la dinámica de clase. Fase de Exposición : - Consta de: . Desarrollo de los contenidos 58 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE . Recapitulaciones o resúmenes parciales . Controles parciales de la comprensión - Muy importante: . Estimular la consecución de los objetivos a través de conductas que fomenten el interés del alumnado. . Transferencias de conocimientos/aprendizajes: Hacer referencias expresas a otros temas o situaciones no tratadas específicamente en clase para ampliar su perspectiva de utilización y así motivar al alumno. . Refuerzos al alumnado: Alabar o estimular, corregir o sancionar las respuestas, intervenciones o conductas de los alumnos. . El orden y la coherencia: secuencializar de forma lógica los contenidos y las técnicas utilizadas. . Refuerzos al tema: señalar, subrayar, recapitular términos, conceptos…que interesan destacar en el aprendizaje. . Establecer conclusiones: sintetizar normas, leyes o reglas que se desprenden de lo tratado. . Uso de ejemplos: utilizar citas, situaciones, experiencias propias, que pueden ayudar a entender un tema. Deben estar adaptadas al tema y a las capacidades de los alumnos. . Uso de material didáctico: apoyar nuestra actuación con un material adecuado, claro, entendible y acorde a la edad y necesidades de los alumnos. . Participación del alumnado: hemos de fomentar la comunicación de los alumnos entre ellos y con el monitor/a. Fase Final:- Consta de: . Recapitulación final . Evaluación - Muy importante: . Comprobar el grado de asimilación de los contenidos . Comprobar el logro de los objetivos planteados . Ofrecer fuentes informativas para ampliar, profundizar o mejorar el aprendizaje . Anunciar el tema a desarrollar a continuación y subrayar los aspectos en común con el impartido. . Rapport final: Realizar conductas que posibiliten un clima final relajado, de forma que motiven al alumnado para la próxima sesión. 59 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE Estructura común de una sesión formativa 1) Presentación (cuando se trata de la primera sesión): - Agradecimientos, si procede, a las personas o instituciones que han hecho posible la organización de la acción de formación. - - Presentación del de la formadora. Presentación de los alumnos/as 2) Introducción y objetivos del programa de formación (si se trata de la primera sesión) yo de la sesión: - Presentación del programa y de la sesión. - Si procede, hacer algún comentario, broma corta o anécdota para relajar el ambiente y atraer la atención; especialmente si se trata de la primera sesión. - objetivos globales y específicos de la sesión. 3) Conceptos principales y secundarios de la sesión (desarrollo del tema): - Enunciar claramente cada uno de los temas a medida que se vayan introduciendo y las distintas visiones sobre cada uno de ellos. - Anotar previamente un guión (en la pizarra) de los puntos que se van a tratar en la sesión. 4) Integración y conclusión de la sesión: - Anunciar que la sesión ya está terminando. - Resumir los principales temas o conceptos introducidos en la sesión y de las conclusiones alcanzadas. Principales aprendizajes de la sesión relacionándolos con los objetivos preestablecidos. - Si no es la última sesión, presentar de forma breve los objetivos y/o contenidos de la próxima sesión. En las sesiones que se desarrollan a continuación, se han de tener en cuenta las siguientes consideraciones:- Revisión de la sesión anterior: + recordar las conclusiones finales a las que se llegaron. + preguntar dudas o ampliaciones sobre dicha sesión. 60 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE En la última sesión de un módulo o curso, tiempo a: - Recordar los objetivos del módulo o curso. es conveniente dedicar un espacio de - Integrar lo que se ha hecho durante el módulo o curso: poner de manifiesto aquello que se ha aprendido durante el mismo, relacionándolo con los objetivos. - Resumir lo que se ha dicho en esta última sesión. - Si procede, anécdota o comentario para finalizar de forma amena. En este caso, también puede ser conveniente formular agradecimientos a losas alumnos/as y a las personas o instituciones que han colaborado en la realización de la acción de formación. - Agradecer la asistencia y participación del alumnado y ponerse a disposición de ellos/as para ampliar cualquier tema tratado en el programa. es conveniente dejarles una dirección de correo electrónico, por ejemplo. - Dejar un tiempo a evaluar el programa, participantes y ala la formadora: mediante cuestionario preparado a tal efecto, por ejemplo. 61 PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA ET/CO/TE |
Un sistema de refuerzo de sonido consiste en la combinación de micrófonos, procesadores de señal, amplificadores y altavoces que aumentan la intensidad de sonidos pregrabados o en vivo y que también pueden distribuir esos sonidos hacia una audiencia más grande o distante.12 En algunos casos, un sistema de refuerzo de sonido puede ser usado también para mejorar el sonido proveniente de fuentes en el escenario, en lugar de una simple amplificación inalterada de las mismas. |
Un sistema de refuerzo de sonido puede llegar a ser muy complejo, al incluir cientos de micrófonos, mezcla de audio compleja y sistemas de procesamiento de señales, miles de watts de potencia de amplificación y múltiples arreglos de altavoces, todo esto supervisado por un equipo de ingenieros de audio y técnicos.Por otro lado, un sistema de refuerzo de sonido puede ser tan simple como un pequeño sistema PA (public adress en inglés), el cual consiste de un simple micrófono conectado a un altavoz amplificado para, por ejemplo, un guitarrista-cantante tocando en una cafetería. En ambos casos, estos sistemas refuerzan el sonido para hacerlo más intenso o para distribuirlo a una audiencia mayor.3 |
Algunos ingenieros de audio y otros en la industria del audio profesional están en desacuerdo acerca de si estos sistemas de audio deben ser llamados sistemas de refuerzo de sonido o sistemas PA. La distinción que se da entre los dos términos de acuerdo a la tecnología y la capacidad es común, mientras que otros distinguen el uso intencionado ya que, por ejemplo, los sistemas de refuerzo (SR) están hechos para soporte de eventos en vivo y los sistemas PA para la reproducción de discursos y música grabada en edificios e instituciones. En algunas regiones o mercados, la distinción entre los dos términos es importante, si bien los términos son considerados intercambiables en muchos círculos profesionales.4 |
Concepto básico |
Sistema de refuerzo de sonido básico. |
Un sistema de refuerzo de sonido típico consiste en: transductores de entrada (pueden ser micrófonos), los cuales convierten la energía sonora en una señal eléctrica; procesadores de señal, los cuales alteran las características de la señal (ecualizadores, compresores, etc.); amplificadores, los cuales potencian la señal sin cambiar su contenido; y por último, transductores de salida (altavoces), los cuales convierten de nuevo la señal en energía sonora. Estas partes primarias incluyen cantidades variadas de componentes individuales5 para lograr el objetivo deseado de reforzar y clarificar el sonido a la audiencia, ejecutantes y otros individuos. |
Ruta de la señal |
El refuerzo de sonido en un sistema de formato grande involucra, por lo general, una señal que comienza con la pastilla de un instrumento o un micrófono (transductor), el cual es conectado a un cable multifilar (también llamado "snake"). El snake envía las señales de todas las entradas a dos mesas de mezcla: una en la "sala" (FOH por su siglas en inglés) para mezcla principal, y una mezcla de monitores en una mesa junto al escenario. Una vez que la señal se encuentra en un canal en la consola, esta puede ser ecualizada, comprimida, o paneada antes de ser enviada a un bus de salida. La señal también puede ser enviada hacia un procesador de efectos externo, el cual produce una versión "húmeda" (con efectos) de la señal, la cual a su vez es mezclada en cantidades variadas con la señal "seca" (sin efectos).6 |
La señal es enviada después a un bus, también conocido como "grupo de mezcla", "subgrupo" o simplemente "grupo". Un grupo de señales puede ser enviado a través de un bus adicional antes de ser enviado al bus principal para permitirle al ingeniero controlar los niveles de varias señales relacionadas al mismo tiempo. Por ejemplo, los distintos micrófonos para un conjunto de batería pueden ser enviados a su propio bus para que el volumen del sonido del conjunto entero pueda ser controlado con un solo fader o un par de ellos.7 A veces, un bus puede ser procesado tal como un canal individual de entrada, permitiendo al ingeniero procesar un grupo completo de señales en una sola exhibición. Después, la señal es comúnmente encaminada con todo lo demás al canal maestro en la consola.Las mesas de mezcla tienen envíos adicionales, también llamados auxiliares o envíos auxiliares, en cada canal de entrada, de modo que una mezcla diferente pueda ser creada y enviada a cualquier otro lugar. Una función de los envíos auxiliares es crear una mezcla de las señales vocales e instrumentales para el monitoreo (la cual escuchan los cantantes o músicos en el escenario en sus altavoces de monitoreo o en sus monitores de oído).6 |
El siguiente paso en la ruta de la señal generalmente depende del tamaño del sistema en el recinto o lugar. En sistemas más pequeños, las salidas principales, por lo general, son enviadas a un ecualizador adicional o directamente a un amplificador de potencia, con uno o más altavoces (normalmente dos) conectados después a ese amplificador. En sistemas de formato grande, la señal es típicamente enviada primero a un ecualizador y después a un filtro de cruce. Un filtro de cruce divide la señal en múltiples bandas de frecuencia y envía cada una a amplificadores separados y altavoces adjuntos para la reproducción de frecuencias bajas, medias y altas. Las frecuencias bajas son enviadas a amplificadores y después a subwoofers, mientras que los sonidos en frecuencias medias y altas son comúnmente enviados a amplificadores que alimentan altavoces con rango completo.8 |
Componentes del sistema |
Transductores de entrada |
Muchos tipos de transductores pueden ser encontrados en un sistema de refuerzo de sonido, siendo los micrófonos los más usados como dispositivos de entrada. Estos pueden ser clasificados de acuerdo con su método de transducción, su patrón polar o su aplicación funcional. La mayoría de los micrófonos usados en el refuerzo sonoro son los micrófonos dinámicos y de condensador.9 |
Los micrófonos usados para refuerzo sonoro por lo general se encuentran posicionados y montados de distintas maneras, incluyendo soportes verticales con peso en la base, soportes de podio, sujetadores, soportes para instrumentos, y conjuntos con auriculares. Los micrófonos montados en auriculares y sujetadores son usualmente utilizados por medio de transmisión inalámbrica para permitir a los ejecutantes o altavoces moverse libremente. Los primeros usuarios de la tecnología de micrófonos montados en auriculares incluyen al cantante de country Garth Brooks,10 a Kate Bush y a Madonna.11 |
Existen muchos otros tipos de transductores de entrada, los cuales pueden ser usados ocasionalmente, incluyendo piezoeléctricos magnéticos utilizados en guitarras eléctricas y bajos eléctricos, micrófonos de cerámica para instrumentos de cuerda y pastillas para fonógrafo y piano (cartuchos) usados en tocadiscos. La tecnología inalámbrica se ha vuelto popular en el refuerzo sonoro, comúnmente usada para guitarras eléctricas, bajo eléctrico y micrófonos de mano. Esto le permite a los ejecutantes moverse por todo el escenario durante el show o incluso introducirse en la audiencia sin la preocupación de tropezarse o desconectar el cable.12 |
Una mesa de mezcla Yamaha PM4000 y una Midas Heritage 3000 en la posición de sala en un concierto al aire libre. |
Mesas de mezcla |
Las mesas de mezcla son la base de un sistema de refuerzo de sonido. Este es el lugar en el cual el operador puede mezclar, ecualizar y agregar efectos a señales provenientes de fuentes de sonido. Las consolas múltiples pueden ser usadas para diferentes aplicaciones en un sistema de refuerzo sencillo. La consola de sala (FOH) puede ser colocada donde el operador pueda ver la acción en escena y escuchar la salida del sistema de altavoces. Algunos recintos con sistemas instalados de manera permanente, tales como instalaciones religiosas y teatros colocan la mesa de mezcla dentro de un pabellón cerrado, aunque este acercamiento es más común para aplicaciones de grabación y radiodifusión. Esto es menos común en la reproducción de sonido en vivo, ya que el ingeniero obtiene mejores resultados cuando puede escuchar lo que la audiencia escucha.13 |
Producciones musicales más grandes frecuentemente usan una mesa de mezcla para monitores de escenario por separado, la cual está dedicada a crear mezclas en escenario o en los oídos para los ejecutantes. Estas consolas son colocadas, por lo general, a un costado del escenario, a fin de que el operador se pueda comunicar con los intérpretes.14 En casos en los cuales los ejecutantes tengan que tocar en un recinto que no tiene un ingeniero de monitoreo cerca del escenario, la mezcla para monitores es hecha por el ingeniero de la consola en el FOH, la cual está localizada entre la audiencia o en la parte trasera de la sala de conciertos. Este arreglo puede ser problemático porque los ejecutantes terminan pidiendo cambios en la mezcla de los monitores por medio de "señales de mano y frases codificadas". El ingeniero tampoco puede escuchar los cambios que está aplicando a los monitores en el escenario, los cuales casi siempre resultan en la reducción de la calidad de la mezcla.15 |
Procesadores de señal |
Los sistemas PA pequeños para lugares tales como bares y clubes ahora cuentan con características que alguna vez estuvieron solo disponibles para equipo profesional, tales como efectos de reverberación, ecualizadores gráficos y, en algunos modelos, circuitos de prevención de retroalimentación con sensores electrónicos que evitan los "chillidos" antes de que se conviertan en un problema para el evento. Las unidades de efectos digitales pueden ofrecer múltiples efectos predeterminados, tales como reverb variable y eco. Los sistemas digitales de manejo de altavoces ofrecen a los ingenieros de sonido delay digital, limitación, funciones de cruce, filtros y ecualizadores, compresión y otras funciones en una unidad sencilla para ser montada en un "rack". En décadas previas, los ingenieros de sonido comúnmente tenían que transportar un número sustancial de dispositivos periféricos analógicos montados en un rack para completar estas tareas.16 |
Ecualizadores |
Ecualizador gráfico |
Los ecualizadores existen en los sistemas de refuerzo de sonido en dos formas: gráfica y paramétrica. Un filtro paso alto y/o uno paso bajo pueden estar incluidos. Los ecualizadores paramétricos están a menudo incluidos en cada canal en la mesa de mezclas, aunque también se pueden encontrar por separado en unidades separadas. Estos se hicieron populares por primera vez en los años 70's y han permanecido como los ecualizadores por elección de muchos ingenieros desde entonces.17 |
Los ecualizadores gráficos contienen faders (controles por deslizamiento), los cuales al ser colocados juntos se parecen a una curva de respuesta de frecuencia trazada en una gráfica. Los sistemas de refuerzo de sonido por lo general usan ecualizadores gráficos con puntos de control de frecuencia central en tercios de octava. Estos son típicamente usados para ecualizar señales de audio que se dirigen hacia el sistema principal de altavoces o a los monitores en el escenario.18 |
Los filtros paso bajo (corte de bajos) y paso alto (corte de altos) restringen el ancho de banda de un cierto canal. Al cortar la energía de frecuencias muy bajas (cuyo término es infrasónico o subsónico, siendo este último no muy apropiado) se reduce el desperdicio de potencia de amplificación que no produce vibración audible y que también puede ser dañina para los altavoces. Un filtro paso bajo para reducir la energía ultrasónica es útil al prevenir interferencia de frecuencias de radio, control de iluminación o de circuitos digitales cercanos a los amplificadores. Tales filtros vienen por lo general incluidos junto con los ecualizadores gráficos y paramétricos, lo cual proporciona un control completo del rango de frecuencias audible. Si la respuesta de estos es suficientemente inclinada, los filtros paso alto y paso bajo funcionan como filtros de corte extremo.. Un supresor de retroalimentación es un filtro de rechazo de banda automáticamente ajustado, también conocido como filtro notch, el cual incluye un microprocesador que detecta el comienzo de la retroalimentación y controla al filtro para que este pueda suprimirla por medio de la disminución de ganancia junto en la frecuencia transgresora.19 |
Compresores |
Rack de compresores |
Los compresores están diseñados para manipular el rango dinámico de una señal de audio. Un compresor logra lo anterior por medio de una reducción de la ganancia de una señal que supera un nivel de intensidad definido (umbral) por cierta cantidad definida (proporción). Sin la reducción de ganancia, una señal que alcanza, por ejemplo, un 10% más de nivel en la entrada, producirá un aumento del 10% también en la salida. Por medio de la reducción, una señal que excede un cierto nivel de entrada en esta proporción será más intensa, por ejemplo, en solo un 3% en la salida. La mayoría de los compresores disponibles son diseñados para permitirle al operador seleccionar una proporción dentro de un rango, normalmente entre 1:1 y 20:1, mientras que algunos incluso permiten configuraciones de hasta ∞:1. A un compresor con una proporción infinita se le conoce típicamente como un limitador. La velocidad a la cual el compresor ajusta la ganancia de la señal (llamada "ataque") por lo general se puede ajustar, lo cual sucede también con la salida final del dispositivo (ganancia).20 |
Las aplicaciones del compresor varían ampliamente, desde estándares objetivos de diseño de sistemas hasta aplicaciones subjetivas determinadas por irregularidades en los materiales del show y preferencias de acuerdo al ingeniero. Algunos criterios del diseño de sistemas especifican el uso de limitadores para protección de componentes y el control de la estructura de ganancia. La manipulación de la señal artística es una técnica subjetiva extensamente utilizada por ingenieros de mezcla para mejorar la claridad o alterar creativamente la señal en relación con el material del programa. Un ejemplo artístico de la compresión es la compresión seria que se usa comúnmente en varios componentes de un conjunto moderno de batería de rock. La batería es procesada para ser percibida como más contundente y completa.21 |
Racks de procesamiento en la sala (FOH) en un concierto al aire libre. |
Puertas de ruido |
Una compuerta de ruido funciona estableciendo un umbral en el cual si la señal es menor a este aquella no dejará pasar la señal y, si esta es más fuerte, el mecanismo permitirá la apertura de la compuerta. La función de una compuerta de ruido es, en cierto sentido, la opuesta a la del compresor. Las compuertas de ruido son útiles para micrófonos que captan ruido que no es relevante para el material del programa, tal como el zumbido de un amplificador eléctrico microfoneado o el crujido de papeles en el podio del ministro.22 |
Las compuertas son también usadas para procesar los micrófonos colocados junto a las piezas de batería de un conjunto en muchas bandas de rock y metal. Sin una compuerta de ruido, el micrófono de un instrumento específico tal como el tom de piso también captará señal de alguna otra percusión o platillo. Por medio de una compuerta de ruido, el umbral de sensibilidad para cada micrófono en el conjunto puede ser ajustado de manera que solamente el ataque directo y el declive del instrumento intencionado sean escuchados, no los sonidos cercanos.22 |
Efectos |
Los efectos de reverberación y de delay son muy usados en los sistemas de refuerzo de sonido para realzar la mezcla relativamente en el impacto artístico deseado del material del show. Los efectos de modulación tales como el flanger, el phaser o el chorus son también aplicados a algunos instrumentos. Un exciter anima el sonido de una señal de audio al aplicar ecualización dinámica, manipulación de la fase y síntesis armónica de señales de alta frecuencia por lo general.23 |
El tipo, variación y nivel apropiados de los efectos es bastante subjetivo y es a menudo determinado de manera colectiva por el ingeniero de producción, el artista o el director musical. La reverberación, por ejemplo, puede hacer que la señal parezca presente en algún lugar, desde un cuarto pequeño hasta un estadio masivo, o incluso uno que no existe en el mundo físico. El uso del reverb casi siempre pasa desapercibido por la audiencia, dado que este suena habitualmente más natural que si la señal estuviera "seca".24 El uso de los efectos en la reproducción de la música moderna es a menudo un intento de imitar el sonido de la versión de estudio de la música del artista. |
Supresor de retroalimentación |
Un supresor de retroalimentación detecta retroailmentación acústica y la elimina normalmente por medio de la inserción de un filtro notch en la ruta de la señal del sistema, el cual previene la ocurrencia los "chillidos".25 |
Amplificadores de potencia |
Tres amplificadores de audio |
Los amplificadores de potencia incrementan el nivel de una señal de voltaje mínimo y proveen potencia eléctrica para habilitar el uso de altavoces. Todos los altavoces requieren de potencia de amplificación de una señal con amplitud baja, incluyendo a los auriculares. La mayoría de los amplificadores profesionales también proveen protección de señales saturadas, cortos circuitos a través de la salida y temperatura excesiva. Un limitador es usado con frecuencia para proteger a los altavoces de ser sobrecargados.26 |
Así como en la mayoría del equipo de refuerzo de sonido, los amplificadores profesionales están diseñados para ser montados en racks estándar de 19 pulgadas. Muchos amplificadores de potencia contienen ventiladores internos para extraer aire a través de sus disipadores de calor. Dado que estos pueden generar una cantidad significativa de calor, la disipación de calor es un factor importante que los operadores consideran cuando están montando amplificadores en racks.27 Los altavoces activos se caracterizan por contener amplificadores montados internamente, los cuales han sido seleccionados por el fabricante para ser el más adecuado para el parlante dado. |
En los años 70's y 80's, la mayoría de los amplificadores eran pesados, del tipo AB. A finales de los años 90's estos se hicieron más ligeros, más pequeños, más poderosos y más eficientes, debido al uso creciente de fuentes de poder conmutadas y amplificadores tipo D, los cuales ofrecen ahorro de peso y espacio significativos, junto con una eficiencia mayor. Cuando se llevan a cabo instalaciones en estaciones de ferrocarril, estadios y aeropuertos, su alta eficiencia les permite funcionar con enfriamiento adicional mínimo y mayor densidad de módulos en el rack comparado con amplificadores anteriores.28 |
Los sistemas de manejo digital de altavoces (DLMS en inglés) que combinan funciones de cruce, compresión, limitación y otras características en una unidad simple se han vuelto populares desde su introducción. Estos son usados para procesar la mezcla desde la mesa de mezcla y enviarla a varios amplificadores activos. Los sistemas pueden incluir muchos altavoces, cada uno con su propia salida optimizada por un rango específico de frecuencias (bajas, medias y altas). La amplificación doble, triple o cuádruple en un sistema de refuerzo de sonido con la ayuda de un DLMS resulta en un uso más eficiente de la potencia de amplificación por medio del envío de las frecuencias apropiadas a su altavoz respectivo. La mayoría de las unidades DLMS que son diseñadas para uso no profesional tienen calibración y funciones de prueba tales como un generador de ruido rosa acoplado con un analizador en tiempo real para poder llevar a cabo una ecualización automatizada del recinto.26 |
La cantidad de potencia amplificada usada en una instalación para interpretación musical depende de un cierto número de factores, tales como el Nivel de Presión Sonora deseado, si el lugar es en un recinto cerrado o al aire libre y la presencia de ruido ambiental conflictivo. La siguiente lista proporciona una "regla de oro" aproximada para la cantidad de potencia de amplificación utilizada en diferentes instalaciones: |
"Sistema vocal" pequeño- Alrededor de 500 watts |
"Sistema vocal" grande - Alrededor de 1,000 watts |
"Sistema para local" pequeño - Alrededor de 9,000 watts |
"Sistema para local" grande - Alrededor de 18,000 watts |
"Sistema para estadio" pequeño - Alrededor de 28,000 watts29 |
Transductores de salida |
Altavoces principales |
Un line array grande con subwoofers separados y otro line array más pequeño de refuerzo a un costado. |
Un altavoz simple y económico para sistema PA puede contener un controlador de altavoz con rango completo, incrustado en un contenedor adecuado. Altavoces para refuerzo sonoro calibrados de manera profesional pueden incorporar controladores separados para producir sonidos en frecuencias bajas, medias y altas. Una red de filtros de cruce envía las diferentes frecuencias a los controladores apropiados. En los años 60's, los altavoces de cuerno encontrados en los teatros y sistemas PA eran casi siempre "columnas de controladores múltiples montados en una línea vertical dentro de un contenedor alto. Los años 70's y principios de los 80's fue un periodo de innovación en el diseño de los altavoces gracias a las múltiples compañías de refuerzo sonoro que diseñaron sus propios altavoces. Los diseños básicos fueron basados en otros ya conocidos y los componentes de los altavoces se obtuvieron de otros ya comerciales. |
Las áreas de innovación estuvieron en el diseño de las vitrinas, la durabilidad, la facilidad de empaque y transporte y la sencillez de su configuración. Este periodo también vio la introducción del colgado o "vuelo" de los altavoces principales en los conciertos grandes. Durante los 80's, los fabricantes de grandes altavoces comenzaron a producir equipos estándar usando las innovaciones de los años 70's. Estas fueron en su mayoría sistemas de dos vías con woofers de 12, 15 o 30 pulgadas y un controlador de frecuencias altas adjunto a una bocina con este rango. Los años 80's también presenciaron el inicio de las compañías enfocadas en el mercado del refuerzo sonoro. Los años 90's fueron testigos de la introducción de los "Line array", en los cuales arreglos verticales largos de altavoces con una pequeña vitrina eran usados para incrementar la eficiencia y proveer dispersión y respuesta de frecuencia uniforme. Este periodo también estuvo marcado por la introducción de contenedores de altavoces de plástico moldeado económico montados en trípodes. Muchos de estos se caracterizan por sus amplificadores de potencia incorporados, los cuales los hicieron prácticos para uso no profesional en cuanto a instalación y operación exitosa. La calidad del sonido disponible en estos simples "altavoces alimentados" varía extensamente dependiendo de la implementación.30 |
Muchos sistemas de altavoces para refuerzo sonoro incorporan circuitos de protección, los cuales previenen daño por exceso de potencia o error de operación. Los resistores de coeficiente de temperatura positivos, bulbos de luz especializados en limitación de corriente e interruptores eran usados solos o en combinación para reducir fallos.31 Durante el mismo periodo, la industria del refuerzo de sonido profesional hizo que los conectores Speakon NL4 y NL8 de la marca Neutrik se convirtieran en los conectores estándar de entrada, reemplazando a los jacks (conector hembra)de una pulgada, conectores XLR y a los conectores de múltiples clavijas de la empresa Cannon, los cuales están limitados a un máximo de 15 amperes de corriente. Los conectores XLR son aún el estándar en conectores de entrada en vitrinas de altavoces activos.32 |
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