PARTE 1ª FUNDAMENTOS DEL RUIDO Y SU CARACTERIZACION

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1 JORNADA SOBRE CRITERIOS ACUSTICOS EN EL DISEÑO DE CENTROS DOCENTES PARTE 1ª FUNDAMENTOS DEL RUIDO Y SU CARACTERIZACION Vitoria, 12 de Mayo de 2.001

2 FUNDAMENTOS DEL SONIDO Descripción física y matemática del sonido Naturaleza ondulatoria del sonido El sonido es una perturbación que se propaga (en forma de onda sonora) a través de un medio elástico produciendo variaciones de presión o vibración de partículas, que pueden ser percibidas bien por el oído humano a bien por instrumentos específicas para tal fin. ágina P 2 de 49

3 Los elementos indispensables para que exista el sonido son: 1.- Fuente sonora 2.- Camino de transmisión 3.- Receptor El número de variaciones de presión por segundo es lo que se llama 'frecuencia' del sonido y se mide en Hercios (Hz). La frecuencia de un sonido produce un tono distintivo. Estas variaciones de presión viajan por cualquier medio elástico desde la fuente emisora hasta los oídos del receptor a una cierta velocidad (c) que en el caso del aire es 344 m/seg. Conociendo la velocidad (c) y la frecuencia de un sonido, podemos calcular la longitud de onda que es la distancia desde un máximo o pico de presión de una onda hasta el siguiente: Longitud de onda Velocidad del sonido = frecuencia (Hz) = c f Así podemos ver que los sonidos de alta frecuencia tienen longitud de onda corta y los de baja frecuencia longitudes de onda larga. ágina P 3 de 49

4 Un sonido de una sola frecuencia se denomina tono puro. En la práctica, los tonos puros se encuentran muy raramente, y la mayoría de los sonidos se componen de diferentes frecuencias. La mayor parte del ruido consiste en una amplia mezcla de frecuencias denominada ruido de banda ancha. Corno se ha indicado anteriormente, es sumamente importante conocer el contenido en frecuencia de un sonido. Usualmente este contenido en frecuencias se agrupa en lo que denominamos 'bandas de frecuencia. Cada banda está compuesta por un número determinado de frecuencias: los extremos y la frecuencia central mediante la cual se designa cada banda están normalizadas. ágina P 4 de 49

5 El valor de la amplitud asignada a cada 'banda es la suma de la amplitud de cada una de las frecuencias que componen la banda. Su representación gráfica se efectúa bien asignando este valor de amplitud a cada frecuencia central y uniendo todas las frecuencias centrales o bien mediante barras que cubre toda la banda con una misma altura. La escala de frecuencia empleada es logarítmica pues es la que se ajusta al comportamiento del oído humano. Las bandas pueden poseer un mayor o menor contenido de frecuencia dependiendo de su 'anchura de banda'. ágina P 5 de 49

6 Cuando se requiere una mayor resolución que la aportada por las bandas de octava, se recurre a las bandas de tercio de octava (1/3 octava) obtenidas al dividir cada banda de octava en tres intervalos, logaritmicamente iguales. El decibelio (db) La segunda cantidad principal que se utiliza para describir un sonido es el tamaño o amplitud de las fluctuaciones de presión. El sonido más débil que puede detectar un oído humano sano tiene una amplitud de 20 millonésimas de Pascal (20 mpa), unas millones de veces menor que la presión atmosférica normal. Un cambio de presión de 20 µpa es pequeñísimo. Sorprendentemente, el oído humano puede tolerar presión sonora más de un millón de veces más alta. Así, si midiéramos el sonido en Pascales, terminaríamos con unas cantidades enormes e inmanejables. Para evitar esto, se utiliza otra escala - EL DECIBELIO. Cantidad medida Nivel en db = 10log10 Cantidad de referencia Un aspecto útil de la escala en decibelios es que da una aproximación mucho mejor a la percepción humana de sonoridad relativa que la escala lineal (Pa). Esto es porque el oído reacciona a un cambio logarítmico de nivel, que corresponde a la escala de decibelios donde db es el mismo cambio relativo en cualquier lugar de la escala. La escala en db es logarítmica y utiliza el umbral auditivo de 20 µpa como nivel de referencia. ágina P 6 de 49

7 Ejemplo: Expresar cada uno su altura en decibelios utilizando como cantidad de referencia 1m. Altura: 1.79 m. Nivel en db=10 log10 (1.79/1)=2,52 db re 1 m. ágina P 7 de 49

8 Presión potencia e intensidad La presión sonora es una magnitud variable de un punto a otra. Debido a esta característica, en ciertas circunstancias es conveniente utilizar como medida de amplitud del sonido otras magnitudes en lugar de la presión. Se pueden utilizar tres magnitudes para definir la amplitud de una onda sonora: Presión (p) expresada en Pascales, Potencia (W) expresada en Vatios e Intensidad(W/m 2 ) expresada en Vatios/metro cuadrado, Las tres magnitudes están relacionadas entre si, según se puede apreciar en el siguiente gráfico referido a una fuente putual. ágina P 8 de 49

9 Relaciones entre las tres magnitudes: 2 p I = ρ c = W 4πr Para una onda plana propagándose en campo libre: 2 siendo ρ = densidad del medio c = velocidad de propagación de la onda sonora r = distancia de la fuente sonora al punto de medida. La potencia acústica de un foco sonoro es constante y sólo depende de las características de la fuente. En cambio, la intensidad y la presión varían inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Cada una de estas magnitudes, a su vez, pueden expresarse en db. Las cantidades de referencia establecidas para medidas de potencia acústica, presión e intensidad son: Wref = W = 1 pw I ref = W / m 2 = 1 pw / m 2 Pref = N/m 2 = 20 µp NOTA. Cuando hablamos de niveles sonoros en db, es importante especificar la cantidad de referencia para poder discernir si hablarnos de potencia, presión o intensidad. ágina P 9 de 49

10 Nivel de intensidad acústica Li = 10log I I ref re10 12 W/m 2 Nivel de presión sonora 2 p p SPL = Lp = 10log = 20log 2 p ref p ref re 20 ìpa Nivel de potencia acústica Lw = 10log W W ref re10 12 W ágina P 10 de 49

11 Propagación del sonido Fuentes puntuales y lineales en campo libre La propagación del sonido en el aire se puede comparar a las ondas de un estanque. Las andas se extienden uniformemente en todas direcciones, disminuyendo en amplitud según se alejan de la fuente. En el caso ideal de que no existan objetos reflectantes u obstáculos en su camino, el sonido proveniente de una fuente puntual se propagará en el aire en forma de ondas esféricas según la relación: 2 p W I = ρ c = 4πr 2 Si expresamos en decibelios la relación entre el nivel de potencia acústica de la fuente y la presión sonora originada en un punto alejado a una distancia r obtendremos: Lw Lp + 20 log r + 11 A partir de esta relación, se puede deducir que cada vez que doblarnos la distancia, el nivel de presión sonora disminuye 6 db. Si el sonido proviene de un fuente lineal (carretera, ferrocarril) se propagará en forma de ondas cilíndricas según la relación I = Si expresamos en decibelios la relación entre el nivel de potencia acústica de la fuente y la presión sonora originada en un punto alejado a una distancia r obtendremos: 2 p W = ρc 2πr Lw Lp + 10 log r + 8 ágina P 11 de 49

12 Tipos de ruido En las diversas situaciones de nuestra vida habitual nos encontramos con todo tipo de ruidos desde los más agradables pasando por los tolerantes hasta los más desagradables e intolerantes, o desde los ruidos sumamente cortos pero de gran intensidad (explosión, sirena, claxon) hasta los ruidos permanentes en el tiempo pero de niveles bajos (aire acondicionado, ordenador... ). A continuación presentamos algunos tipos de ruidos tanto en función del tiempo como en función de la frecuencia que pueden servir para identificarlos. Es imprescindible conocer el tipo de ruido para conseguir combatirlo ópticamente, pues cada una de ellos requiera de un tratamiento específico para caracterizarlo, evaluarlo y controlarlo. ágina P 12 de 49

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15 CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES DE RUIDO El parámetro que define la emisión sonora de una fuente de ruido es su potencia sonora, que se puede complementar con información sobre su directividad y su espectro en frecuencia. Pero para evaluar su impacto en un punto determinado es necesario caracterizar los niveles de presión sonora que era fuente original en el punto (Niveles de inmisión) y su espectro en frecuencia, que no tiene por qué coincidir con el de emisión, ya que se ha podido ver modificado por efecto de los elementos que intervienen durante la propagación. Algunos ejemplos de la caracterización por nivel de diferentes ruidos se presentan en la Figura 2.1, en donde se puede apreciar seis situaciones de nivel sonoro creciente expresado en decibelios. Situación 1: El campo de la noche: Normalmente no se desciende por debajo de 20 dba EL SILENCIO NO EXISTE! Situación -2: El campo de día Situación 3: Oficina ocupada por varios mecanógrafos Situación 4: Tráfico rodado Situación 5: Grupo de música rock Situación-6: Reactor, Nave aeroespacial ágina P 15 de 49

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17 La figura siguiente presenta sin embargo el rango de frecuencia cubierto por determinadas fuentes de ruido. Pero en la caracterización y valoración del impacto de las fuentes de ruido sobre las personas hay que considerar que la sensibilidad del oído no es igual a todos los ruidos y hay que tener en cuenta que la sensación no es líneal con respecto a los niveles en decibelios. Comportamiento del sonido en amplitud 1º.- El sonido se comporta de forma logarítmica en cuanto a amplitud. Cuando hablamos de niveles sonoros vamos a conocer varias reglas básicas del comportamiento del sonido. ágina P 17 de 49

18 1. La suma de dos focos iguales origina un incremento de 3 db. ágina P 18 de 49

19 2. Sin embargo esto no implica que la sensación para el oído humano sea el doble del ruido, sino que necesitaría un incremento de 10 db, es decir 10 veces de ruido, para que la sensación sea el doble. ágina P 19 de 49

20 3. También hay que tener en cuenta que si se emiten simultáneamente dos niveles de ruido por dos fuentes sonoras, siendo una de ellas al menos 10 db superior a la otra, el nivel sonoro resultante es igual al originado por la más grande. ágina P 20 de 49

21 Aparte de estas características de la sensibilidad del oído humano frente a las variaciones de nivel sonoro, hay que tener en cuenta que la sensación recibida por el oído no es igual a todas las frecuencias. El ensayo de audición del hombre cubre el rango de 20 a Hercios, pero dentro de este rango el oído es más sensible a las frecuencias medias y altas que a las bajas. ágina P 21 de 49

22 La respuesta del oído se representa en la siguiente figura, con las denominadas curvas de insonoridad que representan los niveles a cada frecuencia para los que la sensación es la misma (fonos). Por lo tanto para evaluar la molestia que un ruido puede originar en el hombre será necesario considerar su nivel y su frecuencia. Pero existen además otros factores que pueden influir en la molestia, así los ruidos de banda ancha lo son menos que los focos puros. ágina P 22 de 49

23 Pero en cualquier caso, no se puede olvidar el efecto subjetivo, ya que el mismo ruido, con igual nivel y características, puede resultar molesto o no en función de su procedencia (por ejemplo si la genera uno mismo, si está o no producido por algo con lo que nos identificamos, según el estado de ánimo del receptor (por ejemplo dificulta la conversación, el sueño,... etc). ágina P 23 de 49

24 Estos efectos pueden originar que incluso niveles bajos originen rnolestias elevadas corno pueden ser el goteo de un grifo. No obstante, es evidente que determinados niveles originen una molestia generalizada y en base a este criterio al que establece la legislación. ágina P 24 de 49

25 ESCALAS DE RUIIDO Todos estos elementos son los que hacen difícil caracterizar el ruido originado por un foco de ruido, de forma que sea representativo de la molestia causada y lo que ha motivado la existencia de diversos parámetros, creados en la intención de ajustarse mejor de la sensación recibida por el hombre. La caracterización de( ruido se puede hacer principalmente con dos criterios diferentes: los basados en escalas con ponderación en frecuencia y los basados en análisis espectral del ruido. Escalas con ponderación en frecuencia Basándose en las curvas de isosonoridad del oído humano se definieron una serie de filtros con la pretensión de ponderar la señal recogida por el rnicrófono de acuerdo con la sensibilidad del oído, es decir atenuando las frecuencias bajas, para poder reflejar un nivel sonoro representativo de la sensación de ruido recibida. Con este criterio se han definido varios filtros, siendo los más conocidos los denominados A, B, C y D. Los filtros A, B y C surgieron en la idea de reproducir las curvas de isosonoridad a diferentes niveles, y la curva D con objeto de caracterizar la molestia originada por el ruido de aviones. ágina P 25 de 49

26 De todos estos filtros, el que se ha impuesto y es el habitualmente utilizado es el A, ya que diversos estudios experimentales se han demostrado que, aunque se desarrolló con la idea de caracterizar niveles sonoros bajos, caracteriza adecuadamente la molestia para todos los niveles, por lo que no hay necesidad de emplear otros filtros en función del nivel, con lo que se simplifica la realización de mediciones y se generaliza la caracterización de todos los focos de ruido. Los niveles sonoras efectuados con la ponderación del filtro A se denominan 'decibelio A' (dba) En la siguiente figura se puede ver el efecto que sobre un espectro en frecuencia no ponderado (LINEAL) origina la introducción del filtro A. Las dos últimas columnas indican el valor total en db y en dba. ágina P 26 de 49

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28 PARÁMETROS DESCRIPTORES DEL RUIDO Parámetros basados en la escala A El ruido es un fenómeno variable lo que exige para su caracterización el empleo de parámetros que consideran esta característica, bien reflejándola o bien mediante la obtención de niveles promedio representativos del fenómeno. La medida instantánea del nivel de presión sonora,lpa, permite observar la evaluación del ruido en el tiempo, pero no permite valorar su suceso. Los parámetros basados en la escala A más utilizados para describir un fenómeno son los siguientes: ágina P 28 de 49

29 Leq: Nivel Continuo Equivalente Es el nivel continuo que tiene la misma cantidad de energía sonora sobre un intervalo de tiempo determinado que la variación del nivel sonoro existente durante el intervalo. Otra forma más práctica de expresarlo es la siguiente: T LA 1 10 LAeq = 10 log 10 dt en dba T 0 Debe indicarse siempre el intervalo de tiempo al que corresponde el nivel Leq, por ejemplo LAeq,15 minutos que indicaría el nivel promedio equivalente ponderado A durante un periodo de 15 minutos. ágina P 29 de 49

30 Frecuentemente se presenta la necesidad de obtener el nivel LAeq promedio de un período de tiempo que incluye intervalos con características de ruido diferentes y que se han evaluado independientemente, (por ejemplo una máquina con cielos de funcionamiento diferente). El cálculo del nivel de una serie de intervalos independientes se realiza mediante la expresión: n 1 L Aeq = 10log ti 10 T i = 1 Li 10 en dba Siendo: Li: El valor de Leq representativo de cada uno de los N intervalos que componen el período. ti : duración correspondiente a cada uno de los intervalos. T: La duración del período considerado. Si todos los intervalos del período son de la misma duración la expresión quedará simplificada a: n 1 L Aeq = 10log 10 N i = 1 Li 10 en dba ágina P 30 de 49

31 Leq,d: Nivel diario Equivalente Es el nivel de presión acústica continuo equivalente ponderado A, cuando el tiempo de exposición se normaliza a una jornada de trabajo de 8 horas. Si conocemos el nivel LAeq durante un tiempo T, el nivel equivalente diario será: LAeq,d = LAeq,T + 10log(T/8) Si un operario se encuentra sometido a n diferentes tipos de ruido durante las 8 horas de trabajo, con niveles sonoros y tiempos de exposición conocidos, se calculará para cada periodo existente el nivel diario equivalente y se efectuará finalmente la suma de los niveles medidos. LAeq,S: Nivel Semanal Equivalente L Aeqs 5 1 = 10log 10 5 i = 1 L Aeqd, i 10 en dba Este parámetro únicamente se utilizará bajo ciertas condiciones expresadas en el Real Decreto ágina P 31 de 49

32 Combinación de niveles sonoros En muchas situaciones prácticas es necesario determinar el efecto combinado de varias fuentes sonoras. Dado que los niveles sonoros son cantidades logarítmicas, no pueden combinarse simplemente sumándolos o restándolos aritméticamente, sino que la intensidad acústica resultante debe ser determinada tomando antilogaritmos de los niveles medidos, sumando los valores en la escala lineal y formando de nuevo el logaritmo. Con el fin de efectuar estos calculos de una forma sencilla utilizaremos un gráfico que nos permitirá sumar niveles de forma rápida y sencilla. El nivel de presión sonora total no es PTOTAL L LP1+LP2. ágina P 32 de 49

33 En el caso particular de que p1 = p2 nivel de presión sonora total será el nivel de una de los focos incrementado en 3 db. ágina P 33 de 49

34 RELACIÓN ENTRE ESPECTRO Y NIVEL SONORO TOTAL Es evidente la simplificación que supone el empleo de parámetros e índices que mediante un número represente el impacto de un foco. Sin embargo, en determinadas ocasiones esto no es suficiente y es necesario considerar el espectro en frecuencia del ruido. Esto ocurre por ejemplo cuando existe algún fenómeno, habitualmente durante la propagación del sonido, que influye en diferente medida en cada banda del espectro. Estos fenómenos obligan a considerar un análisis por banda de frecuencia, aunque finalmente se pueda expresar el resultado del impacto por un número global expresado por ejemplo en dba. Este proceso exige relacionar el nivel en cada banda de octava (o tercio de octava) con el nivel total, lo que se realiza por adición de los niveles correspondientes a las diferentes bandas del espectro, de acuerdo con el método de adición de decibelios (Figura 1) recomendándose efectuar la adición en orden creciente de valor, especialmente si hay un nivel muy superior al resto. Por ejemplo:si el espectro originado por una fuente sonora, es el que se presenta a continuación, expresado en bandas de octavas, el nivel total se obtendrá de la forma indicada, siendo el nivel total del espectro igual a 85.3 db. ágina P 34 de 49

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36 MEDICION- DEL RUIDO Influencia del Ruido de Fondo Un factor que puede influir en la precisión de las medidas es el nivel de ruido de fondo, comparado con el nivel de sonido que se está midiendo. Obviamente, el ruido de fondo no debe- "enmascarar' el sonido de interés. En la práctica, esto significa que el nivel de sonido debe ser al menos 3 db más alto que el ruido de fondo. Sin embargo, aún puede ser necesaria una corrección para obtener un resultado preciso. El procedimiento para medir el nivel sonoro de una máquina bajo condiciones de ruido de fondo es el siguiente. l.- Medir el nivel de ruido total con la máquina funcionando. 2.- Medir el nivel de ruido de fondo con la máquina parada. 3.- Hallar la diferencia entre las dos medidas. Si es inferior a 3 db, el nivel del ruido de fondo es demasiado alto para una medida precisa. Si está entra 3 y 10 db, será necesaria una corrección. Si la diferencia es superior a 10 db, no es necesaria la corrección. 4.- Para realizar correcciones, se debe utilizar el gráfico anexo. Introducir en el eje horizontal del gráfico el valor de la diferencia, subir verticalmente hasta el corte con la curva y después dirigirse al eje vertical. S.- Restar el valor del eje vertical del nivel de ruido total medido en el punto. El resultado es el nivel sonoro que produciría exclusivamente la fuente sonora si no existiera el ruido de fondo. Si la diferencia es pequeña, menor de 3 db, es difícil efectuar una corrección satisfactoria; por ello, en estos casos, es necesario medir en ausencia de ruido de fondo. ágina P 36 de 49

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38 Medidas con Sonómetro Según las necesidades de las medidas, algunas veces es suficiente la utilización de un sonómetro para medir y evaluar problemas de ruido. La- selección del tipo de sonómetro depende de las necesidades de precisión que la medida requiera o bien en ocasiones de la disponibilidad del usuario. El sonómetro más económico es el 'tipo 3' que es adecuado para obtener una indicación aproximada de los niveles sonoros pero con una amplia tolerancia. Unicamente es utilizado para determinar si los niveles sonoros en un área son muy altos o muy bajos respecto a un nivel de referencia. En muchas ocasiones la precisión de este sonómetro no es suficiente teniendo que recurrir a sonómetros 'tipo 2' o aún de mayor precisión "tipo 1". En cualquier caso, el son6metro será elegido según las especificaciones de la normativa vigente si esta existe. En caso de ausencia de normativas al respecto, nuestra elección deberá fundamentarse en la precisión que la medida requiera. Usemos un tipo de sonómetro u otro, siempre se debe indicar en el informe de medidas el tipo empleado. Como normas básicas para la manipulación de un sonómetro complementarias a las especificadas que se indican a continuación se debe tener en cuenta que las posiciones de medida deberán ser seleccionadas con cautela de forma que se obtenga un muestreo representativo: por ejemplo si se pretende evaluar la exposición de su trabajador, el micrófono se situará a la altura de la oreja (entre 1.2 y 1.5 m. dependiendo de si está sentado o de pie. En todo caso se evitarán efectuar medidas en zonas próximas a paredes u objetos reflectantes o en zonas muy próximas al foco sonoro. ágina P 38 de 49

39 Asimismo debe procurar evitar las posibles influencias del propio equipo de medida. Una vez, elegido el tipo de sonómetro a utilizar o teniendo conocimiento del tipo de sonómetro de que disponernos, y por tanto sus limitaciones, seleccionaremos los parámetros que influyen en la medida- ágina P 39 de 49

40 Selección de la red de ponderación en frecuencia Generalmente, y a menos que las especificaciones impuestas indiquen otra cosa, la red de ponderación utilizada es la ponderación A. En cualquier caso, en los informes se debe indicar la -red de ponderación utilizada para evitar confusiones. Por ejemplo 'El nivel de presión sonora es de 76 db (A)' Selección de la red de ponderación en tiempo En algunas ocasiones las especificaciones de medida indican si se debe emplear la ponderación en tiempo FAST, SLOW o impulse. Como línea general a seguir, en ruidos continuos la respuesta es prácticamente idéntica estando el sonómetro en FAST o SLOW. En caso de ruidos de tipo impulsivos, cortos, fluctuante,...'etc. el FAST proporciona una respuesta más precisa puesto que el tiempo de promediado es más rápido así como en los casos en que,el quiera muestrear niveles máximos. En cualquier caso, siempre que no se especifica nada al respecto, se sobrentenderá por defecto ponderación en tiempo FAST. ágina P 40 de 49

41 Elección del parámetro descriptor del ruido Cada tipo de ruido a medir necesita un tratamiento específico y un parámetro diferente para caracterizarlo. A continuación exponemos algunas de las situaciones más habituales con las que nos podemos encontrar y los parámetros acústicos utilizados en cada caso. a) El caso más simple se presenta cuando tenemos un ruido continuo y totalmente identificado por encima del ruido de fondo: el parámetro utilizado en la medida será el LAeq, y el tiempo de promediado necesario para obtener un índice aceptable puede ser relativamente corto; por ejemplo, en muchas normativas se utilizan niveles Leq de 1 min. b) Otras veces, aunque el ruido fluctúe, es posible hacerlo estacionario aumentando el tiempo de promediado: por ejemplo una carretera con tráfico fluido. En estos casos se utilizan Leq de 10, 20, 30 min. o incluso mayores según cada caso. A veces este valor Leq es complementado con niveles máximos dependiendo del tipo de ruido o normativa. c) En caso de que el ruido sea totalmente aleatorio o que existan interferencias de otros focos :ajenos al que queramos medir y por tanto sea imposible utilizar Leq, debemos recurrir a niveles de presión sonora instantáneos (SPL). d) En el caso de que existan diversos focos emitiendo simultáneamente, muchas veces los niveles percentiles pueden ayudar en la evaluación e identificación de los focos. d) Cuando lo que queremos medir son ruidos impulsivos (prensas, martillos de forja, explosiones... ) la respuesta en frecuencia FAST del sonómetro no es adecuada para las medidas, excepto si se efectúa un promediado en tiempo muy largo. En estos casos se utiliza el detector impulso que determina el nivel medio en un período corto de tiempo. e) Cuando las especificaciones de la medida así lo exigen se utilizará el detector pico (PEAK) que determina el nivel máximo absoluto durante el tiempo de observación. f) En ocasiones un valor global en db(a) no resulta suficiente para identificar el problema y debamos recurrir a una definición del nada en frecuencia. ágina P 41 de 49

42 g) A veces una solución cómoda, sencilla y barata como dotar al sonómetro con un juego de filtros puede ser suficiente. En este caso, los niveles en cada banda se obtienen en el display sucesivamen te. Ayudan a la identificación, por ejemplo, de tonos puros. Análisis en laboratorio Algunas ocasiones no resulta suficiente una medida efectuada con sonómetro para evaluar el problema, sino que se requiere de información más detallada para conocer la distribución de las diferentes frecuencias al nivel global y en base a esto facilitar el diseño de soluciones de control de ruido. Para estos casos se requiere de otro tipo de equipamiento: analizadores espectrales. ágina P 42 de 49

43 EQUIPAMIENTO DE MEDIDA EL SONOMETRO Un sonómetro es un instrumento de medida destinado a las medidas objetivas y repetitivas de la presión sonora; como ésta se valora de forma logarítmica, diremos que es un medidor de nivel de presión sonora. Por su precisión, los sonómetros se clasifican en sonómetros patrones (tipo 0), de precisión (tipo 1), de uso general (tipo 2) ó de inspección (tipo 3). Estas clasificaciones se realizan de acuerdo con normativas nacionales e internacionales añadiéndose calificativos que indican otras capacidades de medida (sonómetros integradores, analizadores, de impulsos, etc.). Las normas en vigor más importantes son en Europa la IEC-651 para sonómetros y la IEC-804 para sonómetros integradores. ágina P 43 de 49

44 Todo sonómetro responde al menos al diagrama de bloques de la fig. 1 y comprende: - Un micrófono que convierte las variaciones de presión sonora en variaciones equivalentes de señal eléctrica. - Una o varias redes de ponderación que hacen que la respuesta en frecuencia del instrumento sea semejante a la del oído humano. - Un detector que convierte la señal alterna en continua. - Una ponderación temporal que determina la velocidad de respuesta del sonómetro frente a variaciones de presión sonora. - Un indicador analógico o digital. ágina P 44 de 49

45 Redes de Ponderación La señal entregada por el micrófono y acondicionada por el preamplificador pasa por una serie de circuitos amplificadores para acomodar el rango de lectura con los niveles a medir y se lleva a una red de ponderación. La alinealidad del oido humano expresado en forma de las curvas isofónicas ha llevado a la introducción en los equipos para la medida del sonido de unos filtros de ponderación en frecuencia cuyo objeto es obtener instrumentos cuya respuesta en frecuencia sea semejante a la del oído humano. Las curvas internacionalmente aceptadas se denominan A, B y C, y sigue aproximadamente las isofónicas de 40, 70 y 100 fonos. La denominan db(a), db(b) o db(c) las medidas tomadas con estos filtros. La utilización teórica de estas curvas, sería la curva A para niveles bajos, la curva B para niveles medios y la curva C para niveles altos. Sin embargo en la actualidad, ágina P 45 de 49

46 la única que se emplea es la A, por su sencillez de uso y la buena correlación que muestra entre los valores medidos y la molestia o peligrosidad de la señal sonora. La ponderación D está normalizada para medida de ruido de aviones y enfatiza las señales entre 1 y 10 KHz. ágina P 46 de 49

47 Detector e integrador La señal eléctrica, haya pasado una red de ponderación o siga con su contenido en frecuencia invariable (posición que lo denomina lineal), es una señal alterna, variable con el tiempo, la cual debemos convertir en una señal continua proporcional a uno de estos parámetros.. Nivel pico: Es la máxima amplitud instantánea de la señal. Se utiliza para valorar señales de muy corta duración como impactos (generados por choque de dos superficies) o impulsos (variaciones bruscas de presión generadas directamente en el aire como la explosión de un globo).. Nivel pico a pico: Distancia entre las máximas amplitudes positiva y negativa. No se usa en acústica.. Nivel medio: Promedio numérico de la señal. No se usa en acústica.. Nivel eficaz (RMS = Root Mean Square): Es una medida de la energía transportada por la señal. Cuando se habla de niveles de presión sonora, siempre nos referimos a valores eficaces salvo que se indique otra cosa. En acústica se han normalizado tres tiempos de integración, constantes de tiempo o ponderaciones temporales, que de las tres formas se las conoce y son las características Fast (rápido), Slow (lento) e Impulse (impulso). Sus nombre indican la ágina P 47 de 49

48 velocidad con que el sonómetro sigue las fluctuaciones del ruido y corresponde a unos tiempos de integración de 250 ms, 2 s y 35 ms respectivamente. En el informe haremos constar la ponderación temporal utilizada en las medidas. Otro parámetro indicador del nivel de presión sonora es el nivel sonoro continuo equivalente ó Leq, que representa el nivel que manteniéndose constante durante el tiempo de medida tiene el mismo contenido energético que el nivel variable observado; a veces se interpreta como un cálculo del valor eficaz cuyo tiempo de integración se extiende al tiempo de medida. De cualquier forma el Leq es una medida real de la energía de la señal durante el tiempo de medida. CALIBRADORES Antes de iniciar las medidas, es importante calibrar conjuntamente el micrófono y el instrumento de medida; así comprobaremos el funcionamiento de todo el sistema y aseguraremos la precisión de la medida. Es recomendable verificar la calibración después de las medidas. ágina P 48 de 49

49 Para proceder a una calibración acústica, debemos insertar el micrófono en el calibrador, conectar éste y ajustar la lectura del sistema indicador a la presión sonora del calibrador usado. El pistófono que debe su nombre a que la presión sonora se produce mediante dos pequeños pistones arrastrados por un motor eléctrico, entrega nominalmente 124 db a 250 Hz. El nivel de presión sonora exacto de cada pistófono viene indicado en su carta de calibración y debe corregirse con la presión atmosférica local; a este fin se suministra un barómetro calibrado en db. El calibrador sonoro opera con un altavoz miniatura y produce 94 db (1 Pa) a Hz. ágina P 49 de 49