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.