Ruido ambiental desde el punto de visa físico. Tercera parte

Curvas de ponderación en frecuencia 


El oído humano no es sensible de la misma manera a las diferentes frecuencias. Así, para un 
mismo nivel de presión sonora, un ruido será tanto más molesto cuanto mayor proporción de 
altas frecuencias contenga. 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 micrófono 
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 realmente recibida. 
Para tener en cuenta esta sensibilidad se introduce en la medida del ruido el concepto de filtros 
de ponderación. Estos filtros actúan de manera que los niveles de presión de cada banda de 
frecuencia son corregidos en función de la frecuencia según unas curvas de ponderación. Con 
este criterio se han definido varios filtros, siendo los más conocidos los denominados A, B, C y 
D. 
El filtro utilizado en el dominio del ruido del transporte es el A, y los niveles de presión sonora 
utilizados se miden en decibelios A, dBA

 LA PROPAGACION DEL SONIDO EN CAMPO LIBRE 

 Atenuación por la distancia. Fuentes sonoras puntuales y lineales. 
En el estudio de la propagación del sonido en campo libre, es decir, en ambientes exteriores, 
es preciso diferenciar dos tipos de fuentes sonoras 
En el caso de las fuentes sonoras puntuales, se considera que toda la potencia de emisión 
sonora está concentrada en un punto. Se suelen considerar como fuentes puntuales aquellas 
máquinas estáticas o actividades que se ubican en una zona relativamente restringida del 
territorio. Dependiendo del detalle del análisis las fuentes puntuales muy próximas pueden 
agruparse y considerarse como una única fuente. 

Para fuentes puntuales, la propagación del sonido en el aire se puede comparar a las ondas de 
un estanque. Las ondas se extienden uniformemente en todas direcciones, disminuyendo en 
amplitud según se alejan de la fuente. 
En el caso ideal 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 
A partir de esta relación, se puede deducir que para un medio homogéneo, cada vez que 
doblamos la distancia, el nivel de presión sonora disminuye 6dB. 
Si el sonido proviene de una fuente lineal, éste se propagará en forma de ondas cilíndricas, 
obteniéndose una diferente relación de variación de la energía en función de la distancia. Una 
infraestructura de transporte (carretera o vía ferroviaria), considerada desde el punto de vista 
acústico, puede asimilarse a una fuente lineal. Este artificio es una simplificación del problema, 
y solamente es válida si se razona en niveles de presión sonora equivalente integrados sobre 
un tiempo superior a la duración del paso de un vehículo. En los estudios de ruido del 
transporte se trabaja normalmente en estas condiciones. 

Atenuación por absorción del aire 

La atenuación de las ondas sonoras en la atmósfera real no sigue exactamente las leyes de la 
divergencia geométrica, ya que el aire no es un gas de densidad homogénea, ni está en 
absoluto reposo. Existe, en consecuencia, una atenuación suplementaria debida a la absorción 
por el aire de parte de la energía acústica que la transforma en calor. 
Esta atenuación depende de la frecuencia del sonido, de la temperatura y de la humedad del 
aire. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la atenuación experimentada. 
Los valores de atenuación del ruido por absorción del aire se obtienen experimentalmente para 
unas ciertas condiciones de temperatura y humedad. En los casos habituales varían de 0,3 
dB(A) a 1 dB(A) por cada 100 de recorrido en el aire, medidos según las diferentes frecuencias. 

Influencia de la temperatura y del viento en la propagación 

Las variaciones de temperatura tienen una neta influencia sobre la densidad del aire, y por lo 
tanto, sobre la velocidad de propagación de las ondas sonoras (c = f(densidad)). 
La temperatura del aire puede decrecer con la altitud (caso más usual), o bien, crecer con ella 
(inversión térmica). Si la temperatura decrece con la altura, los rayos sonoros se curvan con 
pendiente creciente, provocando una zona de sombra alrededor de la fuente. Sin embargo, en 
el caso de inversión térmica, los rayos se curvan hacia el suelo, eliminando la zona de sombra. 
Esta situación de inversión térmica puede provocar un aumento de 5 a 6 dB(A) con relación a la 
situación normal. 

La influencia del viento puede motivar, así mismo, variaciones del orden de 5 dB(A) entre las 
distintas situaciones. En presencia del viento, el sonido, en lugar de propagarse en línea recta, 
se propaga según líneas curvas. 
En el sentido del viento, el sonido se propaga mejor, y los rayos sonoros se curvan hacia el 
suelo. Contra el viento, el sonido se propaga peor que en ausencia del mismo, y los rayos 
sonoros se curvan hacia lo alto, formándose, a partir de una cierta distancia de la fuente 
(normalmente superior a los 200 metros), una zona de sombra. 
La atenuación debida al viento es un fenómeno muy complejo difícil de modelizar, y en los 
casos en que existan en un lugar vientos dominantes característicos es aconsejable realizar 
mediciones directas para la estimación de su efecto sobre la propagación del ruido

El efecto de los obstáculos 

Si no existen obstáculos, el sonido emitido por una fuente se propaga en campo libre por el aire 
hasta alcanzar al receptor sin más atenuación que la debida a la distancia entre ambos y a la 
absorción del aire. 
Si se interpone un obstáculo entre la fuente y el receptor, la propagación del sonido resulta 
modificada. Cuando una onda sonora encuentra un obstáculo sólido, una parte de la energía es 
reflejada por el obstáculo, otra parte es absorbida por el mismo, penetrando en su interior y 
transformándose en vibraciones mecánicas que pueden eventualmente radiar nuevas ondas 
acústicas, y, finalmente, el resto de la energía "bordea" el obstáculo, produciéndose una 
perturbación del campo acústico por efecto de la difracción. 

Ruido ambiental desde el punto de vista físico. Segunda parte

PRESIÓN SONORA 

Una fuente sonora produce una cierta cantidad de energía por unidad de tiempo, esto es una
cierta potencia sonora. Esta es una medida básica de cuanta energía acústica puede producir
una fuente sonora con independencia del contorno. La energía sonora fluye de la fuente al
exterior, aumentando el nivel de presión sonora existente. Cuando medimos el nivel de presión
sonora, éste no sólo dependerá de la potencia radiada y de la distancia radiada respecto de la
fuente, también dependerá de la cantidad de energía absorbida y de la cantidad de energía
transmitida.
Puesto que la presión sonora es una magnitud variable de un punto a otro, 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
Potencia W
Intensidad I

Para el aire a 20º C el producto entre la densidad del aire y la velocidad de propagación del
sonido es de 407 rayls aproximadamente
La presión sonora es la presión que se genera en un punto determinado. El nivel de presión
sonora se mide en dB y determina el nivel de presión que realiza la onda sonora en relación a
un nivel de referencia que es 2·10-5 Pascales en el aire.
Es el parámetro más fácil de medir, se mide con un sonómetro. Su valor depende del punto donde midamos.

INTENSIDAD SONORA 

La intensidad acústica se define como la cantidad de energía sonora transmitida en una
dirección determinada por unidad de área. Para realizar la medida de intensidades se utiliza
actualmente analizadores de doble canal con posibilidad de espectro cruzado y una sonda que
consiste en dos micrófonos separados a corta distancia. Permite determinar la cantidad de
energía sonora que radia una fuente dentro de un ambiente ruidoso. No es posible medirlo con
un sonómetro. El nivel de intensidad sonora se mide en w/m2.

POTENCIA SONORA 

La potencia acústica es la cantidad de energía radiada por una fuente determinada. El nivel de
potencia acústica es la cantidad de energía total radiada en un segundo y se mide en w. La
referencia es 1pw = 10-12 w.
La potencia acústica es un valor intrínseco de la fuente y no depende del lugar donde se halle.
La potencia acústica de un foco sonoro es constante y solo depende de las características de la
fuente. En cambio, la intensidad y la presión varían inversamente proporcional al cuadrado de
la distancia.

Niveles sonoros. El decibelio.

Las presiones acústicas a las cuales es sensible el oído humano varían en un intervalo enorme.
Así, el umbral inferior de la audición humana, es decir, la presión acústica mínima que provoca
una sensación auditiva, es 2 . 10-5 Pa., y el umbral máximo es de alrededor de 20 Pa.
La manipulación de valores que cubren un campo tan extenso no resulta cómoda, por lo que se
recurre a la utilización de otra escala, logarítmica, y otra unidad, el decibelio.
El comportamiento del oído humano está más cerca de una función logarítmica que de una
lineal. Un oído humano es capaz de percibir y soportar sonidos correspondientes a niveles de
presión sonora entre 0 y 120 dB. Este último nivel de ruido marca aproximadamente el
denominado “umbral del dolor”. A niveles de ruido superiores pueden producirse daños físicos
como rotura del tímpano.
Suma de niveles sonoros
Cuando dos fuentes sonoras radian sonido, ambas contribuyen en el nivel de presión sonora
existente en un punto alejado de dichas fuentes. Si las dos radian la misma cantidad de
energía, en un punto equidistante de ambas fuentes la intensidad sonora será dos veces mayor
que si solamente tuviéramos una fuente radiando. Ya que la intensidad es proporcional al
cuadrado de la presión, entonces al doblar la intensidad produce un incremento de 3 dB en la
presión sonora existente.
Cuando sumamos la contribución de dos o más fuentes, ésta no es igual a la suma numérica
de los valores individuales en dB.
Existe un método gráfico que permite sumar niveles sonoros de dos en dos y que se apoya en
la utilización del ábaco siguiente:
Al sumar dos niveles, primero se halla la diferencia entre ambos, y este valor se introduce en el
eje de las abscisas del gráfico. El valor donde se cruza con la curva es el incremento de dB que
hay que sumar al valor más alto.
Para sumar más de dos de niveles sonoros, se ordenan de menor a mayor y se van sumando
de dos en dos empezando por el menor
Ejemplo: Obtener la suma los niveles siguientes: 65, 60, 72, 65, 62 y 67 dB

1. Se ordenan de menor a mayor: 60, 62, 65, 65, 67, 70

2. Se suman dos a dos

60    ⊕ 62 = 64 (⊕ suma energética)
64    ⊕ 65 = 67,5
67,5 ⊕ 65 = 69,3
69,3 ⊕ 67 = 71
71    ⊕ 70 = 73,5

Resta de niveles sonoros
En algunos casos es necesario restar niveles de ruido.
El método gráfico es similar a la suma; el valor encontrado al cruzar con la gráfica es el que se resta al nivel mayor.
 

La percepción de los sonidos

La percepción subjetiva del sonido depende de múltiples factores. Así por ejemplo, la
intensidad distingue entre sonidos altos y bajos y está relacionada con la intensidad acústica o
con la presión acústica eficaz, y el tono, diferencia los sonidos agudos de los graves y está
relacionado con la frecuencia del sonido (cuanto más agudo es un sonido mayor es su
frecuencia). Otros factores pueden ser el timbre, el ritmo, etc.
Aparecen, pues, dos conceptos esencialmente distintos aunque íntimamente relacionados: por
un lado, la onda sonora o ente físico capaz de producir la sensación de sonido; y por el otro, la
sonoridad o sensación subjetiva producida por ciertas variaciones de presión en el oído.
En general, los sonidos están formados por unión de componentes de distinta frecuencia,
dependiendo su sonoridad de las contribuciones relativas de cada componente, es decir de las
frecuencias presentes y de las intensidades correspondientes. Físicamente, se representan
mediante su espectro de frecuencia.
La sonoridad es una característica subjetiva. Estudios realizados sobre un gran número de
oyentes ha permitido tabular un conjunto de curvas de igual sonoridad (curvas isosónicas) que
indican, para cada nivel de sonoridad, el nivel sonoro de los distintos tonos puros que producen
la misma sensación sonora (se comprueba que la corrección de nivel entre dos frecuencias
distintas para que ofrezcan la misma sonoridad depende del valor de la sonoridad). 

Ruido ambiental desde el punto de vista físico. Primera parte.

1. EL FENÓMENO FÍSICO 
1.1. Las ondas sonoras
Un sonido es un fenómeno físico que consiste en la alteración mecánica de las partículas de un
medio elástico, producida por un elemento en vibración, que es capaz de provocar una
sensación auditiva. Las vibraciones se transmiten en el medio, generalmente el aire, en forma
de ondas sonoras, se introducen por el pabellón del oído haciendo vibrar la membrana del
tímpano, de ahí pasa al oído medio, oído interno y excita las terminales del nervio acústico que
transporta al cerebro los impulsos neuronales que finalmente generan la sensación sonora.
En el aire, que es el medio al que habitualmente nos referiremos, el fenómeno se propaga por
la puesta en vibración de las moléculas de aire situadas en la proximidad del elemento vibrante,
que a su vez transmiten el movimiento a las moléculas vecinas, y así sucesivamente. La
vibración de las moléculas de aire provoca una variación de la presión atmosférica, es decir, el
paso de una onda sonora produce una onda de presión que se propaga por el aire. La
velocidad de propagación en este medio, en condiciones normales de temperatura y presión,
es de aproximadamente 340 m/s.
Esta variación de la presión se denomina presión acústica o presión sonora, y se define
como la diferencia en un instante dado entre la presión instantánea y la presión atmosférica. La
presión acústica varía muy bruscamente con el tiempo; estas variaciones bruscas son
percibidas por el oído humano, creando la sensación auditiva (Gráfico 1.1).
Las ondas sonoras se atenúan con la distancia y pueden ser absorbidas o reflejadas por los
obstáculos que encuentran a su paso.

1.2. El movimiento ondulatorio

El movimiento ondulatorio se caracteriza por la propagación de movimiento o energía a través
de un medio. Si la dirección del movimiento de las partículas es paralela a la dirección de
propagación el movimiento ondulatorio es longitudinal; si la dirección del movimiento es
perpendicular, el movimiento es transversal.
En la propagación de un movimiento ondulatorio se define por frente de onda al lugar
geométrico de todos los puntos del medio que están en el mismo estado de vibración, los
cuales se hallan formando una superficie. Cuando las perturbaciones se propagan en todas las
direcciones a partir de un foco puntual diremos que la propagación se realiza por ondas
esféricas.
En los frentes de onda planos, todos los puntos están en las mismas condiciones de vibración
en un instante t y se propagan en la misma dirección.

El movimiento queda definido por una serie de magnitudes:

- Magnitudes de espacio (elongación, amplitud, ciclo o vibración)
- Magnitudes de tiempo (periodo, fase y tiempo)
- Magnitudes que relacionan espacio y tiempo (frecuencia) onda sinusoidal

AMPLITUD (A)
Es el valor máximo del movimiento de una onda (A).

PERIODO (T)
El periodo es el tiempo transcurrido por un punto que alcanza sucesivamente la misma
posición. El periodo depende de las características iniciales de la perturbación. LONGITUD DE ONDA (λ)

La distancia entre dos puntos consecutivos en el mismo estado de vibración se denomina
longitud de onda (λ);

La velocidad de propagación v es la distancia recorrida por la onda por unidad de tiempo. Si
consideramos un ciclo completo, el tiempo será T y la distancia recorrida λ:

V = λ /T

FRECUENCIA (f)
El número de perturbaciones -pulsaciones- por segundo se llama frecuencia del sonido y se
mide en herzios (Hz). Las frecuencias más bajas se corresponden con lo que habitualmente
llamamos sonidos “graves”; las frecuencias más altas se corresponden con lo que llamamos
“agudos”

 f= 1 / T

ESPECTRO DE FRECUENCIAS

Los ruidos se pueden descomponer en una superposición de sonidos puros de frecuencias
diferentes. La repartición de la energía sonora en función de cada una de estas frecuencias
define el espectro de frecuencias de ruido. El conocimiento del espectro permite establecer si el
ruido contiene frecuencias bajas (graves), medias o altas (agudas). Este es un fenómeno
importante de la investigación, ya que el oído humano reacciona de manera diferente según las
frecuencias, y la propagación del ruido en el aire y a través de los obstáculos depende
asimismo del espectro de frecuencias del ruido.
El dominio audible de frecuencias se sitúa aproximadamente en el intervalo 20-20.000 Hz. Para
realizar un análisis de frecuencias- análisis espectral- se descompone este intervalo en bandas,
y se determina el nivel de presión sonora correspondiente a cada una de las bandas. Estas
bandas pueden ser:

-De ancho constante
Δf=k

-De ancho proporcional a la frecuencia central.
Δf / fc = k

Este último tipo de repartición es el más utilizado en la práctica, y es el que corresponde al
análisis por filtros de octava y por filtros de tercio de octava.
Cada octava y tercio de octava se denomina por el valor de su frecuencia central en Hz. Las
frecuencias centrales del espectro se articulan alrededor del valor 1000 Hz.
La anchura de los filtros de octava es

f2 - f1 = 0,707 fc , siendo f2 = 2 f1

f1, f2 son las frecuencias extremas de cada banda.

La anchura de los filtros de tercio de octava es

 f2 - f1 = 0,232 fc , siendo f2 = raíz cúbica de 2 f1

El análisis espectral realizado en tercios de octava es más fino que en octavas. Los niveles
obtenidos para una octava son superiores a los obtenidos para un tercio de octava, ya que
cada uno de los primeros resulta de la suma energética de los niveles de los tres tercios de
octava que contienen.

El ruido ambienta en la comunicacion

1. El ruido es cualquier factor que interfiere, o crea una situación confusa en la comunicación.
Se presenta de dos maneras:

Interno: cuando el receptor no está prestando atención;

externo: cuando el mensaje es distorsionado por sonidos del ambiente

la consecuencia mas clara del ruido se presenta cuando el mensaje llega de una forma incorrecta .

El hambre, la fatiga o el malestar físico también se consideran forma de ruido por que también impiden una comunicación satisfactoria.

2. RUIDOS DE ORIGEN FÍSICO :esta clase de ruido se refiere al lugar el ambiente o la distancia entre los interlocutores .

3. RUIDOS DE TIPO PSICOLÓGICO se refieren a:

cualquier tipo de emoción como el temor o la inseguridad o sentimientos que influyen en la interpretación de un mensaje y pueden distorsionar su sentido original.

la sordera del oyente

la distracción del receptor.

4. RUIDOS DE ORIGEN TÉCNICO :
son:

las palabras utilizadas que no tienen el mismo significado para el emisor o receptor.

fallas de impresión o letra.

Problemas de tartamudez .

Desconocimiento del tema .

5. La presencia de un ruido de fondo hace que un determinado número de sílabas no se entienda, para conseguir la claridad del mensaje y evitar un posible esfuerzo de nuestra voz es necesario conocer la siguiente información pero primero tengamos en cuenta que :

El nivel sonoro que producimos al hablar es de 55-65 dB a una distancia de 1 m con un tono de voz normal; si se eleva la voz, el nivel aumenta hasta 65-75 dB; si se grita, los niveles alcanzan 75-85 dB.

6. Niveles de ruido ambiental que permiten una conversación aceptable a la distancia y niveles de voz indicados Distancia interlocutores(m) Ruido ambiental (dB) voz normal voz alta voz muy alta gritando 0,15 76 82 88 94 0,3 70 76 82 88 0,6 64 70 76 82 0,9 60 66 72 78 1,2 58 64 70 76 1,5 56 62 68 74 1,8 54 60 66 72 3,6 48 54 60 66

7. Enfermedades cardiovasculares : hipertensión, cambios en la composición química de la sangre. Se han mencionado aumentos de hasta el 20% o el 30% en el riesgo de ataques al corazón en personas sometidas a más de 65 decibelios en periodo diurno.

Trastornos del sistema inmune responsable de la respuesta a las infecciones y a los tumores.

pérdida de capacidad auditiva

Trastornos del sueño

Cansancio crónico

8. Trastornos psicofísicos como ansiedad, manía, depresión, irritabilidad, neurosis o psicosis.

Cambios de conducta comportamientos antisociales como hostilidad, intolerancia, agresividad, aislamiento social.