decibelios spl Instalaciones de Megafonía y Sonorización. UC0597_2: Montar y mantener instalaciones de megafonía y sonorización de locales.

Transcripción

1 1.2 decibelios spl Instalaciones de Megafonía y Sonorización. UC0597_2: Montar y mantener instalaciones de megafonía y sonorización de locales. Miguel Ángel Asensio Hernández, Profesor de Electrónica de Comunicaciones. Departamento de Electrónica, I.E.S. Emérita Augusta MÉRIDA.

2 Los db SPL expresan la cantidad de presión acústica que una onda de sonido ejerce sobre una superficie, Sound Pressure Level, (Nivel de Presión Sonora). En otras palabras, la amplitud de la onda. La intensidad sonora es definida como la potencia ejercida por una onda de sonido en un área determinada. Dicho de otro modo, la intensidad expresa cuanta energía ejerce una onda de sonido sobre un área en una cantidad de tiempo. En la siguiente fórmula podemos observar la proporcionalidad entre intensidad y potencia: I = P A A, representa área o superficie.

3 Podemos aplicar la fórmula vista anteriormente para calcular decibelios de intensidad sonora: [db] = 10 log 10 I 2 I1 La intensidad sonora es igual a la presión acústica elevada al cuadrado: I = P 2 entonces db = 10 log 10 P 2 2 P 2 1 db = 10 log 10 P 2 P 1 2 db = 2 10 log 10 P 2 P 1 Así obtenemos la fórmula para decibelios de presión acústica: db SPL = 20 log 10 P 2 P 1 ( El valor de referencia P 1 = 20 µpa, que recordemos es el mínimo valor audible: P 1 = Pa )

4 Las curvas isofónicas y el oído humano. El oído es un transductor natural, convierte las ondas sonoras en señales eléctricas. Pero, la sensibilidad del oído varía en función del nivel de captación del sonido. Además, no tiene una respuesta lineal, por eso medimos la frecuencia en octavas y la intensidad (amplitud) en decibelios. Las sensaciones que percibe el oído humano son: El Tono El Timbre La Intensidad Mientras que el tono y el timbre dependen de los armónicos del sonido, la intensidad está en función del nivel de presión sonora. Depende, por tanto, de la amplitud de la onda, de la potencia de la fuente y del medio por el que se transmite. Ya sabemos que: Hz equivalen a 120 db SPL y que 20Hz, equivalen a su vez a 0 db SPL. Pero para explicar el comportamiento del oído se usan las curvas isofónicas.

5 CURVAS ISOFÓNICAS. INTENSIDAD (db SPL ) equivalente a fonos. Entre la curva de los 0 fonos (umbral de audición) y los 120 fonos (umbral del dolor), está toda la zona audible.

6 Las curvas isofónicas se miden en fonos. Un fono es un decibelio SPL a 1kHz; de esta manera trabajamos con sensaciones iguales. Los instrumentos musicales abarcan un espectro sonoro mucho más amplio que la voz humana. El rango de frecuencias de la voz humana no es igual en el hombre (120Hz 8kHz), que en la mujer (160Hz 9kHz). En audición, las bajas frecuencias excitan residualmente zonas de alta frecuencia provocando lo que se conoce como enmascaramiento; efecto que hace que algunos sonidos agudos permanezcan ocultos, enmascarados por los graves, y que no se perciban claramente si no se incrementa su intensidad. Por otra parte, las altas frecuencias no afectan a las bajas.

7 Sonido estereofónico. Llamamos sonido estereofónico a aquel que intenta situar las distintas fuentes de sonido en localizaciones diferentes para el oído humano. Al panoramizar las señales entre derecha (right) e izquierda (left), el cerebro percibe este efecto psicoacústico.

8 Le estéreo funciona como dos canales R y L independientes, donde cada entrada se balancea a derecha o izquierda. El sonido monofónico es distinto ya que en él una misma señal se envía sobre la izquierda y la derecha. Así, mientras que en el estéreo hay dos señales diferentes, en el mono existen dos iguales.

9 CURVAS de PONDERACIÓN. Al analizar las curvas isofónicas descubrimos que la respuesta en frecuencia del oído humano no es plana y además varía considerablemente con el nivel de presión sonora. Para modelizar este hecho, se crearon las curvas de ponderación que son una simplificación de la respuesta en frecuencia del oído a diferentes niveles tomando como referencia las curvas isofónicas de Fletcher y Munson (1930).

10 Existen tres curvas de ponderación o compensación en frecuencia correspondientes a los niveles de 40dB, 70dB y 100dB, conocidas como A, B y C respectivamente. La curva representada por A se aplica a los sonidos de bajo nivel, los producidos por debajo de 55dB. La curva que representa B se aplica a los sonidos de nivel medio, entre 55 y 85dB. Y por último la curva C se emplea en niveles de sonidos elevados, es decir, por encima de 85dB. PRÁCTICO: < 55dB

11 Escala de ponderación B: valores de respuesta relativa. (55dB 85dB) B (db) f (Hz) 31, Escala de ponderación C: valores de respuesta relativa. (> 85dB) B (db) f (Hz) 31, Calcular el nivel sonoro ponderado producido conjuntamente por dos motores, que emiten una intensidad sonora de 58 y 60 db SPL respectivamente, a una frecuencia de 500 Hz. (Motor 1). 58 db SPL (Motor 2). 60 db SPL N SPL = 20 log 10 P 1 P ref donde P ref = umbral de audición.

12 P 1 = P ref 10 58/20 = ,9 = 0,016 Pa N SPL = 20 log 10 P 1 P ref Expresamos el logaritmo como su función exponencial. (su función inversa). P 2 = P ref 10 60/20 = = 0,020 Pa P t = P 1 + P 2 = 0, ,020 = 0,036 Pa Ahora expresamos el nivel de presión sonora: N SPL = 20 log 10 P t P ref = 20 log 10 0, = 65 db SPL Sobre este resultado aplicaremos la tabla de ponderación [A] de la norma UNE /75 para 500 Hz, donde vemos que la corrección es de 3,2 db. N sonoro = 65 3,2 = 61,8 dba Nota: la escala de ponderación A, está pensada como atenuación al oído cuando tiene que soportar niveles de presión sonora de ruidos (de forma continuada) hasta 55dB y a las distintas frecuencias. Pero, el filtro exigido por la Legislación española, definido en la norma UNE , equivale al de la tabla A.

13 EL SONÓMETRO. Instrumento que se utiliza para medir el nivel de presión sonora (SPL). Básicamente consta de un micrófono omnidireccional de muy alta fiabilidad y calidad (que recoge las ondas sonoras de todas las direcciones con idéntica sensibilidad) y que transforma los niveles de presión sonora en un voltaje proporcional al nivel captado. Un amplificador y unos filtros ponderados. La respuesta de los sonómetros responde a la curva de ponderación tipo A, es decir, la sensibilidad que presenta el oído humano para niveles bajos.

14 decibelios spl Miguel Ángel Asensio Hernández, Profesor de Electrónica de Comunicaciones. Departamento de Electrónica, I.E.S. Emérita Augusta MÉRIDA.