Hola!!
en el siguiente módulo encontrará mucha información sobre el tema de física básica - sonido. Al finalizar la formación, podrá evaluar sus conocimientos a través del Test interactivo.
Inicie el capítulo con la flecha de abajo a la derecha.
¡Que lo pase bien!
Las ondas sonoras son ondas longitudinales mecánicas. Emitidas desde la fuente sonora, un cuerpo en oscilación, se expanden a través de sólidos, líquidos y gases en forma de variaciones de presión (ondas de presión).
Las frecuencias de 16 a 20 000 Hz son normalmente audibles al oído humano. Las frecuencias más altas se denominan como ultrasonidos, y las frecuencias más bajas como infrasonidos.
Frecuencia de las diferentes gamas sonoras
Se ha de distinguir entre tono, sonido, ruido y estampido.
Un tono (sonido puro) es una onda senoidal.
Un sonido es el resultado de varios tonos superpuestos; varias oscilaciones senoidales se superponen para producir una onda no senoidal. El tono de frecuencia más baja determina el timbre de cómo se percibe todo el sonido, mientras que los demás tonos (sobretonos) crean la impresión del timbre.
Un ruido es una oscilación irregular, una mezcla de un número muy grande de frecuencias de aproximadamente la misma magnitud.
Un estampido es un sonido de sacudida corta y violenta.
Tono, sonido, ruido y estampido
Existe la siguiente relación entre las oscilaciones de la fuente sonora y la forma en la que se percibe el sonido:
Relaciones entre la fuente sonora y la percepción del sonido
Propagación del sonido:
El sonido se propaga en forma de ondas longitudinales mecánicas. La velocidad de fase de estas ondas que indica principalmente la velocidad del sonido c, depende (donde las amplitudes son suficientemente pequeñas) solamente de las propiedades mecánicas del medio, pero no de la frecuencia de la onda.
Presión sonora:
La presión sonora p se usa para indicar las variaciones periódicas de la presión (sobrepresión y subpresión, presión alternativa) que se producen en una onda sonora.
En medios gaseosos, la presión sonora, p, se superpone a la presión que tiene el gas, pG.
Nivel sonoro:
Dos intensidades sonoras o presiones sonoras se comparan indicando el nivel sonoro.
El nivel de intensidad sonora LJ se define como 10 veces el logaritmo decimal del cociente entre dos las intensidades sonoras; el nivel de presión sonora nivel Lp se define como 20 veces el logaritmo del cociente entre las dos presiones sonoras.
Nivel (dB) = 20*log P/ Pref
P: presión sonora medida
Pref: valor de referencia (20 µPa)
» El sonido audible consiste en las fluctuaciones de la presión del aire.
» Las oscilaciones del aire en el rango de 20 Hz a 20.000 Hz son captadas por el oído humano como sonidos.
» El número de oscilaciones por segundo se denomina frecuencia.
» El rango que puede escuchar el oído se denomina el rango de frecuencias de audición.
Si se conocen la velocidad y la frecuencia del
sonido, se puede calcular su longitud de onda.
El sonido viaja en el aire a una velocidad de 344 m/s.
El oído es un sensor de sonido que está adaptado a las necesidades del ser humano en su ambiente.
» El oído humano convierte los cambios de presión en impulsos nerviosos que se envían al cerebro.
» El oído está adaptado especialmente a nuestro medio ambiente. Por consiguiente no es igualmente sensible a todas las frecuencias.
» En un sonómetro se debe tener en cuenta la "respuesta de frecuencia" del oído humano para que el medidor interprete las señales sonoras exactamente de la misma forma que el oído.
La curva "A" corresponde a la sensibilidad del oído humano.
En este contexto, los técnicos hablan de la "curva isofónica".
La curva "C" se utiliza si la señal sonora contiene muchas frecuencias bajas.
El rango de frecuencia en el que funciona un sonómetro según IEC 60651 se extiende desde 31,5 Hz a 8.000 Hz.
Rápida:
Las mediciones se registran durante 1/8 s (125 ms) y el valor calculado se muestra en la pantalla.
Lenta:
Las mediciones se registran cada 1 s (1.000 ms) y el valor calculado se muestra en la pantalla.
La señal sonora se puede evaluar temporalmente como "lenta" (1.000 ms) o "rápida" (125 ms) para satisfacer los requisitos de la fuente sonora.
El sonido consiste en pequeñísimas fluctuaciones de presión en el aire ambiente.
Como el oído humano tiene un rango dinámico extremadamente grande, no sería adecuado indicar los valores de presión.
Por consiguiente, se da preferencia a una representación logarítmica.
La variable de medición calculada es un número cómodo, el decibelio = dB
El decibelio no es una unidad de medida absoluta (tal como el °C), sino una relación. Un valor medido se expresa comparándolo con un valor de referencia (valor de referencia sonora = 20 µPa).
El "rango de medición" (rango dinámico) del oído humano se extiende desde 0 dB a unos 140 dB.
Para proteger la salud, las personas deben llevar protección auditiva cuando se exponen a un nivel sonoro (continuo) >80 dB.
¡Los valores en dB no se pueden sumar o restar directamente!
Se pueden usar para los cálculos gráficos auxiliares que utilizan valores de nivel sonoro.
Valores límite recomendados |
||||
Recinto |
Efectos en la salud |
LA equiv. |
Tiempo |
LA max. |
Exterior habitable |
Malestar fuerte, día y anochecer |
55 |
16 |
- |
Interior de viviendas Dormitorios |
Inerferencia en la comunicación verbal, dia y anochecer |
35 30 |
16 8 |
45 |
Fuera de los dormitorios |
Pertubación del sueño, |
45 |
8 |
60 |
Aulas de escolar y |
Interferencia en la comunicación, |
35 |
Durante la clase |
- |
Dormitorios de preescolar, |
Perturbación del sueño |
30 |
Horas de descanso |
45 |
Salas de hospitales, |
Perturbación del sueño, noche |
30 |
8 |
40 |
Zonas industriales, comerciales |
Daños al oído |
70 |
24 |
110 |
Clase 0 | Clase 1 | Clase 2 | Clase 3 |
+/- 0,4 dB | +/- 0,7 dB | +/- 1,0 dB | +/- 1,5dB |
Las clases de precisión de los sonómetros están normalizadas internacionalmente en IEC 60651.
La temperatura de utilización es -10... +50°C. A los dispositivos que se utilizan en el rango de 0...40 °C se les asigna el código L. Ejemplo: Clase 2L
Un sonómetro se debe recalibrar cuando se mueve a un lugar diferente o hay un cambio de temperatura. Se dispone de calibradores sonoros especiales para esta finalidad.
Info: testo 815 y testo 816 = clase 2 (+/-1,0 dB)
Un sonómetro se debe colocar a un ángulo de cero grados con la fuente del ruido. En otras palabras, el micrófono se apunta directamente a la fuente de ruido. | Para evitar interferencias debidas al sonido reflejado por el cuerpo, el medidor se debe mantener al menos a 30 cm del cuerpo de la persona que hace la medición. |
El campo sonoro en la proximidad inmediata (0 - 2 m) del campo sonoro se denomina campo próximo. Las mediciones en el campo próximo pueden dar lugar a errores de medición.
El campo de sonido reverberante es el rango en el que las reflexiones (por ejemplo, por una pared) pueden producir mediciones incorrectas.
Las condiciones de medición en campo libre son las ideales. Aquí no se producen errores de medición por reflexiones y eco. Las mediciones se deben realizar en campo libre.
Un sonómetro debe ser diseñado de tal forma que responda a las frecuencias como el oído humano, y muestre nivel sonoro en dB.
A este fin, las ondas sonoras que son recibidas por el micrófono pasan a un filtro de evaluación de frecuencia a través de un preamplificador. Este filtro de evaluación garantiza que el dispositivo mida las ondas sonoras de la misma forma que las percibe el oído humano.
La señal llega a un detector de valor eficaz a través de otro amplificador. Este determina el valor eficaz (el valor de la tensión CC de la potencia equivalente) de la señal de corriente alterna para enviarla a la pantalla del medidor a través del controlador de pantalla correspondiente.
Un circuito especial permite dos constantes de tiempo, "lenta" y "rápida". Las propiedades que debe tener un sonómetro están estipuladas en la directiva internacional IEC 651.
Uno de los elementos más importantes de un sonómetro es el filtro de evaluación de frecuencia. Este filtro garantiza que el sonómetro se comporte acústicamente igual que el oído humano.
Representación esquemática de un sonómetro
Cuando se determina el valor medio de procesos sonoros que fluctúan en el tiempo, se lleva a cabo una evaluación que depende del nivel. Para esta finalidad se utilizan sonómetros integradores especiales.
Hay una directiva importante para evaluar las inmisiones:
La Ley de ruido (Ley 37/2003).
La gestión del ruido ambiental es competencia da las Comunidades Autónomas. La Administración Central solamente puede establecer legislación de carácter básico, fijando las condiciones mínimas y armonizado los procesos.
Desde el año 2003 existe una Ley del Ruido de carácter nacional que va a ser desarrollada mediante un Reglamento, actualmente en preparación. A falta de este desarrollo reglamentario, la Ley del Ruido no establece indicadores ni límites en cuanto a en los niveles de ruido permitidos.
Muchas de las Comunidades Autónomas han desarrollado su propia legislación en la materia, existiendo entre ellas una gran diversidad en cuanto a indices y valores límite.
Valores límite de inmisión - Estado Español
Valores límite de inmisión - Comunidad de Cataluña
Inmisión recomendada o valores límite
Por consiguiente, el nivel debe ser inferior a 55 dB (A) en oficinas.
Los niveles varían en salas de máquinas y puestos de trabajo.
Dependiendo del entorno y de la actividad, aplican los siguientes valores de forma aproximada:
Las propiedades que debe satisfacer un sonómetro están estipuladas en la directiva internacional IEC 61672 (sustituye a las IEC 651).
Esta norma describe:
El sonido tiene la incómoda propiedad de ser reflejado por paredes, techos y el cuerpo del usuario. Se pueden producir errores de medición si el dispositivo no se usa de forma experta. Por consiguiente, es necesario respetar ciertos requisitos cuando se utilizan los sonómetros.
Cálculos con dB
Un incremento de nivel de 20 dB significa que la presión sonora se ha incrementado, en realidad, diez veces. A la inversa, esto significa que si se miden por separado dos fuentes de ruido y se ha de determinar luego el nivel conjunto, no podemos simplemente sumar los dos valores individuales de dB (porque la escala es logarítmica).
Ejemplo:
Máquina 1: 62 dB
Máquina 2: 65 dB
Nivel conjunto: 62 dB + 65 dB = 127 dB à INCORRECTO
Debido a la estructura logarítmica de la escala de dB, los valores han de ser combinados mediante un proceso bastante más complicado. Para sumar niveles (calcular el nivel conjunto), se aplica la siguiente fórmula en general
L = 10* lg (10 0.1*11 + 10 0,1*12+...... 10 0.1*ln)
Usando nuestro ejemplo de cálculo, esto produciría lo siguiente:
L = 10* lg (10 0.1*62 + 10 0.1*65)
L = 66,76 dB à CORRECTO
Esto también significa que dos máquinas que generen cada una el mismo nivel de ruido (digamos 60 dB por máquina) juntas, producen un nivel combinado de 63 dB. Por otra parte, doblar la presión sonora (por ejemplo de 2.000 µPa a 4.000 µPa) produce un incremento de nivel de 6 dB (en este caso, de 40 dB a 46 dB).
Cómo se realizan las mediciones
Testo suministra aparatos para las condiciones de trabajo diarias, sean para sistemas de acondicionamiento del aire y calefacción, ruido de discotecas, medición de ruido de máquinas o el ruido de incineradoras.
Medición del ruido en protección medioambiental:
Las tareas de medición que se presentan típicamente en el trabajo de protección medioambiental están sujetas a requisitos muy especiales.
Evaluación del ruido en el puesto de trabajo:
Las leyes y directivas sobre la seguridad profesional piden la evaluación de los riesgos sanitarios causados por la exposición al ruido laboral.
Los dispositivos miden todos los parámetros que están establecidos para los controles según UVV-Lärn o la nueva directiva de la UE.
Siempre que se superen los valores límite y se requieran medidas de protección auditiva, las mediciones en bandas de octava indican los componentes de la frecuencia y ayudan a seleccionar las medidas de reducción de ruido adecuadas.
Mediciones de comprobación en el comercio y la industria para comprobar los valores objetivo / las directivas laborales.
Los dispositivos de clase 3 son adecuados para las mediciones de comprobación en el comercio y la industria.
Los dispositivos de clase 2 o mejor deben utilizarse para mediciones comparativas o para las mediciones necesarias para la preparación de informes técnicos.