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UNIDAD 2: ACÚSTICACAPÍTULO 4
NIVELES Y PROPAGACIÓN DEL SONIDO
1. Introducción: Conceptos de vibración y onda2. Definición del sonido: Onda sonora3. Caracterización física del sonido
3.1. Velocidad del sonido3.2. Frecuencia, longitud de onda y espectro sonoro
3.2.1. Tono puro: Frecuencia y longitud de onda3.2.2. Sonido armónico: Espectro sonoro3.2.3. Sonido complejo3.2.4. Bandas de frecuencia: Octavas y tercios de octava3.2.5. Algunos ruidos de interés
3.3. Magnitud del sonido3.3.1. Presión, intensidad y potencia sonoras3.3.2. El decibelio: Composición de niveles
4. Percepción del sonido: Sonoridad5. Niveles acústicos: Medición
5.1. La escala de decibelios A5.2. Nivel global5.3. Nivel sonoro equivalente5.4. Niveles percentiles5.5. El Sonómetro
6. Propagación del sonido 6.1. Propagación en espacio libre6.2. Reflexión, transmisión y absorción6.3. Difracción6.4. Reflexión especular y difusión
1. Introducción: Conceptos de vibración y onda
El sonido, como caso particular de una onda acústica, es una onda en la que se propaga una vibración de las partículas del medio. Conviene, pues, introducir los conceptos devibración y onda, aunque solo sea de una forma cualitativa.
En este movimiento, existe una fuerza, llamada recuperadora,que actúa sobre la partícula o el sistema, tratando de llevarlo a su posición de equilibrio cuando éste se separa de ella.
Vibración: Es un movimiento, en general de pequeña amplitud, en el cual se produce un desplazamiento en torno a una determinada
posición media de equilibrio.
Tipos
-Armónica: El desplazamiento varía senoidalmente con el tiempo.
-Periódica: El desplazamiento se repite periódicamente con el tiempo. Las armónicas son un tipo de vibraciones periódicas.
-Compleja: El desplazamiento sigue una variación no periódica con el tiempo.
Onda: Propagación de una determinada magnitud física a través del espacio, generada en un determinado lugar (foco emisor de la
onda). Sea cual sea la magnitud propagada, toda onda propaga energía.
Propiedades físicas básicas de una onda
-Su velocidad de propagación (m/s): Depende del tipo de onda y del medio de propagación
-Su energía (J), potencia(w=J/s) e intensidad(w/m2), transportadas. Suelen ir disminuyendo con el avance de la onda
-Su contenido en frecuencia
Tipos de ondas según el medio de propagación
Ondas mecánicas: Precisan de un medio material para propagarse. Ejemplo: el sonido, ondas producidas en la superficie del agua por el movimiento de un cuerpo, ondas en una cuerda, etc.
Ondas electromagnéticas: No precisan de medio de propagación. Se propagan variaciones de campos eléctricos y magnéticos. Ejemplo: La luz, infrarrojos, UV, ondas de radio, etc.
Tipos de ondas mecánicas según la dirección de variación de la magnitud física que propagan
Ondas longitudinales: La dirección de variación de la magnitud física propagada y la dirección de propagación de la onda coinciden.
Ondas transversales: La dirección de variación de la magnitud física propagada y la dirección de propagación de la onda son perpendiculares.
Tipos de ondas según la variación espacio-temporal
En toda onda, hay variaciones de la magnitud física propagada:
-En el espacio: Variaciones de un punto a otro del espacio.
-En el tiempo: Variaciones de un instante a otro.
Ondas armónicas: Las variaciones son senoidales
Ondas periódicas: Las variaciones son repetitivas, con un tiempo llamado periodo. Las armónicas son un caso particular de ondas periódicasOndas complejas: Las variaciones no son periódicas
2. Definición del sonido: Onda sonora
¿Qué es una onda acústica?Es la propagación (onda) de una vibración en un determinado medio material
¿Qué es el sonido? Es una onda acústica capaz de producir una sensación auditiva
Por tanto: Hay ondas acústicas que no son sonidos (Infrasonidos y Ultrasonidos)
Una misma onda acústica puede ser un sonido para un ser vivo y no para otro
El fenómeno auditivo: El sonido
ACÚSTICA FÍSIOLÓGICA
ACÚSTICA FÍSICA
EFECTO
Receptor
(Percepción por el oído)
CAUSA
Emisor o fuente sonora
(Vibración)
Medio material
(Propagación de la onda)
-Cuerdas vocales
-Instrumento o equipo musical
-Avión, tren, coche, etc.
-Objeto vibrante en general
-Habitualmente el aire (SONIDO AÉREO)
-Cerramientos
-Es el que genera la sensación auditiva en nuestro cerebro
¿Qué es un ruido? ¿Qué diferencia hay entre sonido y ruido?
Es un sonido que produce molestia, es decir, resulta desagradable
-La diferencia entre sonido y ruido es muy subjetiva
-Un mismo sonido puede resultar molesto (ruido) para una persona, pero no para otra (sonido). Por ejemplo: Si oímos música en casa y nos escucha el vecino, la música para nosotros será un sonido, pero para el vecino será un ruido
Por tanto:
¿Cómo se genera una onda acústica o un sonido?
Al golpear al diapasón, las partículas de aire vecinas se ponen en movimiento, empujando también a las de su entorno, regresando después a su posición de equilibrio ya que su movimiento se ve frenado.
Por tanto
-Cada partícula del medio realiza una vibración de desplazamiento muy pequeño en torno a su posición de equilibrio. Es decir, no se propaga materia.
-La onda acústica propaga energía mecánica, llamada energía acústica.
Se genera la propagación de la vibración original del diapasón a lo largo del medio que lo rodea. Esta propagación es la onda acústica.
Una onda acústica conlleva
Una onda de densidad
Cuando las partículas del medio se acumulan, se crea una zona de compresión (mayor densidad), mientras que cuando se separan, se crea una zona de dilatación (menor densidad).
Una onda de presión
Cuando las partículas del medio se acumulan, aumenta la presión respecto de la que había antes de llegar la onda (compresión), mientras que cuando se separan, disminuye la presión respecto de la que había antes de llegar la onda (presión de equilibrio, normalmente la atmosférica).
Por tanto
-Si nos quedamos parados en un punto del espacio, y vemos cómo pasa la onda, observamos que: Varía la presión y la densidad en dicho punto.
-Si detenemos el tiempo, y vemos todos los puntos por los que ha pasado la onda, observamos que: Varía la presión y la densidad de un punto a otro del espacio.
En la onda acústica hay tres variables
-La magnitud que varía (presión y densidad del medio).
-El tiempo
-La posición
La presión sonora
De todas estas magnitudes, lo más utilizado en Acústica Arquitectónica y Ambiental es caracterizar la onda sonora como una onda de presión
P0= Presión en el medio antes de que llegue la onda (presión de equilibrio)
P(x,t) = Presión real en un punto x y un instante t, una vez que ha llegado la onda
PRESION SONORA
p(x,t)= P(x,t)-P0
La presión sonora nos informa de cómo cambia la presión al pasar la onda, respecto de la que había antes de pasar
Su valor es muy pequeño respecto de las presiones habituales
3. Caracterización física del sonido
3.1. Velocidad del sonido
Velocidad de propagación del sonido: Distancia que avanza la onda por unidad de tiempo, medida en una determinada dirección de propagación.
Unidades S.I.: m/s
Depende de:
-Densidad del medio
-Elasticidad del medio
Depende de la presión, humedad, temperatura, etc.
Aire
T=00C, P0=1,5013 105 N/m2
ρ0= 1,293 Kg/m3 c0=330 m/s
( )273/10 Tcc +=
T=200 C ⇒ c=342 m/sSi T ↑ ⇒ c ↑
En sólidos:Velocidades de ondas sonoras a 200C en m/s
-Es mayor que en gases y líquidos, por ser más densos.
-Puede depender mucho de:-Frecuencia del sonido (dispersión)
-Si es onda longitudinal o transversal
-De la homogeneidad del material
3. 2. Frecuencia, longitud de onda y espectro sonoro
3.2.1. Tono puro: Frecuencia y longitud de onda
Un tono puro es un sonido en el cual la presión sonora varía en posición y tiempo senoidalmente
Ejemplo: Sonido emitido por un diapasón
Periodo (T): Duración de una oscilación de un tono puro (s)
Frecuencia de un tono puro
Frecuencia (f): Número de oscilaciones por segundo
(Unidad S.I.: 1/s=Hz Herzio) (Heinrich Hertz 1857-1894)
Posición fija
La frecuencia del sonido suele coincidir con la frecuencia de la vibración mecánica que lo ha generado (frecuencia del diapasón)
La frecuencia de un sonido y de una onda acústica en general, es una magnitud física muy importante pues:
-El oído humano de un adulto normal solo es capaz de detectar ondas acústicas entre 20 y 20000 Hz (SONIDOS).
-El comportamiento acústico de los materiales y soluciones constructivas depende mucho de la frecuencia.
SONIDOS
INFR
ASO
NID
OS
ME
DIO
S
AG
UD
OS
GR
AV
ES
UL
TR
ASO
NID
OS
0 20 400 20000 f (Hz)1600
Longitud de onda de un tono puro
Longitud de onda (λ): Distancia
entre dos puntos consecutivos que
se encuentren en el mismo estado de vibración en todo instante de tiempo
Tiempo fijo
fccT ==λDistancia recorrida por la onda
en el tiempo de un periodo (T)
Para un tono de una frecuencia determinada, su longitud de onda depende de la velocidad, y por tanto, del medio de propagación
Onda cortaOnda mediaOnda larga
Para un medio determinado
Si la f aumenta, la λ disminuye
Si la f disminuye, la λ aumenta
Ejemplo: Aire (200C, 1 atm)
f=20 Hz ⇒ λ=17,2m
f=20000 Hz ⇒ λ=17,2mm
3.2.2. Sonido armónico: Espectro sonoro
Sonido formado por la superposición de un tono puro primario con una frecuencia determinada (frecuencia fundamental o primer armónico) y un conjunto finito o infinito de tonos con frecuencias múltiplos de esta (armónicos secundarios)
Ejemplo:Sonido emitido por los instrumentos musicales
Sonido formado por el primer armónico (f0) y su tercer armónico (3f0)
Espectro sonoro:Representación gráfica de la presión de cada tono puro frente a su frecuencia
Cada tono puro de los superpuestos tendrá una presión sonora diferente
3.2.3. Sonido complejo
Sonido formado por la superposición de infinitos tonos puros, con frecuencias infinitamente próximas
Ejemplo: Casi la totalidad de los sonidos son sonidos complejos (voz, música, ruido, etc.)
Espectro sonoro: Representación de la presión sonora de cada tono puro en los que se descompone el sonido, frente a su frecuencia correspondiente. Cada sonido tiene su espectro sonoro.
Para analizar un sonido o un ruido es básico conocer su espectro. El espectro del sonido es
como su “firma de identidad”. Al hecho de extraer el espectro de un sonido, se le llama
ANÁLISIS FRECUENCIAL O ESPECTRAL DEL SONIDO
¡¡¡ El comportamiento acústico de los materiales depende del espectro del sonido que incide
sobre ellos¡¡¡
3.2.4. Bandas de frecuencia: Octavas y tercios de octava
A una zona del espectro se le llama BANDA DE FRECUENCIA. Está caracterizada por dos frecuencias
límite (inferior y superior) y una frecuencia central.
Ancho de banda: Diferencia entre las dos frecuencias límite
En Acústica Arquitectónica, para realizar el análisis espectral de un
sonido, el rango audible (20-20000)Hz se suele dividir en bandas de frecuencia.
Se usan dos tipos de bandas:
Bandas de octava
Bandas de tercios de octava
Ancho de banda
fi fc fs
BANDAS DE OCTAVA (1/1)
Una octava es una banda de frecuencias cuya frecuencia superior es el doble de la inferior
Bandas de octava usadas en Acústica Arquitectónica
BANDAS DE TERCIOS DE OCTAVA (1/3)
En ciertas situaciones, el análisis de sonidos y ruidos
en octavas, puede no ser suficiente, ya que se necesita más precisión en el espectro
Se usa un análisis en tercios de octava, pues es un análisis
más preciso
Un banda de tercios de octava es la tercera parte de una banda de octava, es decir, cada octava se
divide en tres bandas de frecuencias
Bandas de octava y tercios de octava usadas en Acústica Arquitectónica (norma ISO 266)
Ejemplos de espectros sonoros en octava y tercios de octava
Dentro cada octava, la presión sonora se
considera la misma
Dentro cada tercio de octava, la presión
sonora se considera la misma
3.2.5. Algunos ruidos de interés
Ruido blanco: Es un ruido patrón, que se caracteriza por un aumento de 3dB en la presión sonora cada vez que aumentamos la banda de octavaRuido rosa: Es un ruido cuyo nivel sonoro es constante en todas las bandas de octava. Es el que se usa en medidas de aislamiento y en laboratorio
Ruido de tráfico: Su presión sonora es más importante en las frecuencias graves que en las agudas
Ruido rosa por bandas de octava
0
20
40
60
80
100
120
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
f(Hz)
Pres
ión
sono
ra
0
20
40
60
80
100
120
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Pres
ión
sono
ra
0
20
40
60
80
100
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63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Pres
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63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Pres
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ra
0
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63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Pres
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63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Pres
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ra
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63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Pres
ión
sono
ra
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63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Pres
ión
sono
ra
3. 3. Magnitud del sonido
3.3.3. Presión, intensidad y potencia sonoras
Para medir lo fuerte o débil que es un sonido, se usan diferentes magnitudes. La primera ya la conocemos, es la PRESIÓN
SONORA, p
A lo largo del tiempo p va variando, es
decir p(t)
UnidadesS.I.
N/m2=Pa
Otra magnitud es la INTENSIDAD SONORA, I
Unidades S.I.: w/m2
I=Energía transportada por la onda por unidad de tiempo y
unidad de área perpendicular a la dirección de propagación
Potencia sonora de una fuente
Para caracterizar la capacidad de emisión de una fuente de sonido, se suele usar la magnitud POTENCIA
SONORA, W
Cantidad de energía sonora emitida por
la fuente por unidad de tiempo
Unidad S.I.: J/s=w
Ejemplos
Una persona: 0.00001 w (a gritos 0.001 w)
Personas hablando de una ciudad de 6 millones de habitantes.: 60w
Aspiradora: 0.0001w
Coche: 0.001w
Cohete despegando: 100 millones de w
3.3.2. El decibelio: Composición de niveles
En Acústica, para medir un sonido, no se suelen usar las magnitudes anteriores (presión, intensidad y potencia sonoras) directamente con sus unidades en el S.I., sino que se suele usar
una escala logarítmica y unas nuevas “unidades” llamadas DECIBELIOS.
Además, a las magnitudes presión, intensidad y potencia sonoras,medidas en decibelios se les llama NIVEL DE PRESIÓN
SONORA (Lp o SPL), NIVEL DE INTENSIDAD SONORA (LI) y NIVEL DE POTENCIA SONORA (Lw), respectivamente
¿Por qué se usa la escala de decibelios en lugar de las unidades en el S.I.?
Razón 1: Para manejar cantidades más sencillas numéricamente, ya que el rango de sonidos que se pueden percibir es muy amplio
Presión sonora mínima que tiene que tener un sonido para ser oído (umbral de audición)= 0.00002 Pa (10-12 w/m2)
Log (0.00002)=-4.7
Log(10-12)=-12
Presión sonora a partir de la cual un sonido produce dolor (umbral de dolor)= 63.2 Pa, (10w/m2)
Log (63.2)=1.8
Log(10)=1
¿Por qué se usa la escala de decibelios en lugar de las unidades en el S.I.?
Razón 2: El sistema auditivo humano no responde de manera lineal a los estímulos que recibe, sino que lo hace de una formalogarítmica, aproximadamente.
Si la presión acústica de un tono puro de 1000Hz se duplica, la sensación percibida por el oído humano
(y el cerebro), no se duplica. Para duplicar la sensación percibida, habría que multiplicar la presión
acústica por 3.16
Nivel de presión sonora, Lp
p: presión sonora en unidades S.I.
p0: presión sonora de referencia en unidades S.I. elegida como el umbral de audición que es 0.00002=2 10-5 Pa0
log20ppLp =
Ejemplos
Umbral de audición: Lp=20log(2 10-5/2 10-5)=0 dB
Umbral de dolor: Lp=20log(63.2/2 10-5)=130dB
Voz en conversación normal: Lp=20log(0.06325/2 10-5)=70dB
1dB: Mínimo cambio de nivel perceptible
5dB: Cambio de nivel claramente perceptible
10dB: La sensación sonora se duplica
Ejemplos
Nivel medio de presión sonora a 1m de distancia, producido por una persona hablando
Nivel de intensidad sonora, LI
0
log10IILI =
I: Intensidad sonora en unidades S.I.
I0: Intensidad sonora de referencia en unidades S.I. elegida como el umbral de audición que es 10-12 w/m2
p
I
Lpp
pp
IILpI
==
===⇒≈
0
20
2
0
2
log20
log10log10 LI y Lp coinciden. Normalmente se usa Lp porque es más fácil medirlo
Ejemplos
Umbral de audición: LI=10log(10-12/10-12)=0 dB
Umbral de dolor: Lp=10log(10/10-12)=130dB
Ejemplos
Umbral de audición00.0000000000010.00002Susurro humano100.000000000010.0000632Campo tranquilo200.00000000010.0002Area suburbana tranquila (noche)300.0000000010.000632Area urbana tranquila (noche)400.000000010.002Area urbana tranquila (día)500.00000010.00632Conversación normal a 1m600.0000010.02Oficina ocupada700.000010.0632Grito (a 1m)800.00010.2Camión diesel a 15m900.0010.632Martillo neumático1000.012Máquina de remachado1100.16.32Despegue avión120120Umbral de dolor1301063.2FuenteL(dB)I(w/m2)p (Pa)
Nivel de potencia sonora, Lw
0
log10WWLw =
W: Potencia sonora en unidades S.I.
W0: Potencia sonora de referencia en unidades S.I. elegida como el umbral de audición que es 10-12 w
Ejemplos
Composición de niveles: ¿Cómo se suman o restan los decibelios?
80dB+80dB ≠ 160dB 80dB+80dB = 83dB
)log()log()log( yxyx +≠+¿por qué?
El nivel total seráSupongamos que tenemos N fuentes sonoras y cada una provoca en un punto
dado un nivel Li
= ∑
=
N
i
Li
L1
1010log10
dBL 831010log10 1080
1080
=
+=
dBL 5.791010log10 1070
1080
=
−=
Ejemplo (80dB+80dB):
Ejemplo (80dB-70dB):
Composición de niveles iguales
Dos sonidos del mismo nivel se componen
dando un sonido 3dB más alto
4. Percepción del sonido: Sonoridad
Banda de frecuencias audibles 20-20000Hz
Umbral de dolor 130dB
Umbral de audición 0dB
El oído no tiene la misma sensibilidad para todas las frecuencias. Los umbrales de audición varían con la
frecuencia
Sonoridad
Capacidad de un sonido para producir una sensación sonora en nuestro cerebro
Conclusiones importantes1) El oído es mucho más sensible a medias y altas frecuencias que a bajas frecuencias
2) A niveles bajos de presión, el oído es muy insensible a las bajas frecuencias
3) A niveles altos de presión, el oído tiende a responder de una manera más homogénea en todo el rango de frecuencias.
Ejemplos: 1)Un sonido de 20Hz con 70dB tiene la misma sonoridad que otro de 1KHz y 0dB
2) Un sonido de 1KHz con 60dB tiene la misma sonoridad que otro de 52dB a 4KHz y otro de 68dB a 100Hz
5. Niveles acústicos: Medición
5.1. La escala de decibelios A
Este nivel es totalmente físico, y no incorpora los
aspectos fisiológicos asociados con la diferente
sensibilidad del oído a distintas frecuencias, es
decir, no tiene en cuenta la sonoridad del sonido
Hasta ahora, hemos visto que para medir la magnitud de un sonido se usa el nivel de presión sonora Lp en dB
(llamada escala lineal)
Para que la medida realizada sea representativa de la sonoridad
asociada a un sonido cualquiera, los sistemas de medida llevan lo que se
llama una red de ponderación
Redes existentes
A, B, C, D
Una red de ponderación es un sistema de corrección de los niveles de presión sonora por frecuencias mediante unos factores de compensación fijos en
decibelios que dependen de la red usada, a semejanza de lo que hace el oído humano
RED DE PONDERACIÓN A
+14000-18000
+1200001000-3500-9250-16125-2663-3931.5
Corrección (dB)
Banda frecuencia
Ejemplo: A 250Hz
Lp= 50dB
LA (Nivel ponderado A) =50-9=41dBA (decibelio A)
Ejemplo
7079 80 82
96 98 10085
0
20
40
60
80
100
120
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f (Hz)
Niv
el d
e pr
esió
n so
nora
(dB
)
44
6371
79
97 99 9985
0
20
40
60
80
100
120
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Niv
el d
e pr
esió
n so
nora
(dB
A)
9999978579716344dBA
-1110-3-9-16-26Corre.
10098968582807970dB
800040002000100050025012563f
5. 2. Nivel global
Se denomina NIVEL GLOBAL O NIVEL PASO TODO (LAP) , a la suma de
los niveles en bandas de octava o tercios de octava, Li, que componen el sonido.Este
nivel lo suelen dar los equipos de medida
Sabemos que un sonido complejo se puede analizar en bandas de octava o bandas de
tercios de octava. En cada banda tendremos un nivel diferente Li
Ejemplo
95 93
70 7060 62 60
70
0
20
40
60
80
100
120
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)
Niv
el d
e pr
esió
n so
nora
(dB
)
LGLOBAL=97dB
5963637067617769dBA
-1110-3-9-16-26Corrección.
6062607070709395dB
800040002000100050025012563f
6977
61 67 61 63 5970
0
20
40
60
80
100
120
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
f(Hz)
Niv
el d
e pr
esió
n so
nora
(dB
A) OJO: El nivel global en dB no
se puede pasar directamente a dBA; Hay que pasarlo banda a
banda.
LGLOBAL=79dBA
Niveles globales típicos en dBA de algunas fuentes conocidas
5. 3. Nivel sonoro equivalente
Para valorar lo que ha ocurrido acústicamente a lo largo de un
período de medida determinado en un punto del espacio, se usan diferentes índices o niveles de valoración. El más usado es el
NIVEL SONORO EQUIVALENTE, Leq
Lmax: Nivel máximo en el periodo de
medida
Lmin: Nivel mínimo en el periodo de
medida
Leq: Nivel de un sonido constante en todo el período de medida, que tuviese la misma energía acústica que el sonido
que estamos valorando (es como una media a lo largo del periodo de medida)
5. 4. Niveles percentiles
Para tener una idea de las fluctuaciones de sonido a lo largo
del tiempo, se suelen usar unos índices estadísticos llamados
niveles percentiles (bien en dB como en dBA).
El nivel percentil n, Ln, es el nivel que se sobrepasa durante el n% del periodo de medida
Se suelen usar los percentiles L1, L5, L10, L50, L90, L95 y L99
Por ejemplo, si el tiempo de medida son 10 minutos, y L90=80dBA y L10=90dBA, quiere decir que durante 9 minutos hemos tenido niveles superiores a 80dBA, y que durante 1 minuto hemos tenido niveles superiores a 90dBA. O dicho de otro modo, que durante 8 minutos los niveles han estado entre 80 y 90dBA, lo cual indica un gran nivel de ruido durante mucho tiempo
Importante
Todos estos índices (nivel Leq, Lmin, Lmax, Ln) admiten ser evaluados:
-En bandas de octava y tercios de octava
-En nivel global
-En escala no ponderada (dB) y escala ponderada A (dBA)
5.5. El sonómetro
Dependiendo de la sensibilidad y precisión,, se dividen en:
-Tipo 0: Máxima precisión
-Tipo 1: Buena precisión (mínimo exigido)
-Tipo 2: Mala precisión
-Sin calificar
Dependiendo de sus prestaciones, pueden ser:
-Convencionales: Miden niveles instantáneos y suelen dar niveles máximo y mínimo en un periodo de medida.
-Integradores: Miden niveles instantáneos, y calculan el Leq y los niveles máximo y mínimo en un periodo de medida.
-Analizadores: Hacen análisis en frecuencia del sonido en octavas y/o tercios de octava de los niveles medidos.
-Analizadores en tiempo real:. Hacen análisis en frecuencia, a lo largo de todo el proceso de medida y recogen la historia temporal del sonido.
Sonómetro integrador, analizador en tiempo real en octavas y tercios de octavas,
con medición de Leq y percentiles. Tipo 1
NA-27
Equipo de aislamiento acústico
Sonómetro tipo 1 analizador
Fuente omnidireccional
Tripodes
6. Propagación del sonido
6.1. Propagación en el espacio libre
Espacio libre: La onda no encuentra obstáculos ni sufre atenuación
Consideremos una fuente puntual que emite por igual en todas las direcciones (omnidireccional) con una potencia W (onda esférica). Su intensidad a una distancia R es
24 RW
SWI
π== Ley del inverso de la
distancia
Conclusión
Si la distancia aumenta, la intensidad de la onda disminuye; Por ejemplo, si la distancia aumenta el doble, la intensidad se reduce a la
cuarta parte
Relación del nivel sonoro en dos puntos a
distancias R1 y R2 de la fuente
100
210
11 log20
4log10
4log10log10 R
IW
IRW
IIL −===
ππ
200
220
22 log20
4log10
4log10log10 R
IW
IRW
IIL −===
ππ
1
221 log20
RRLL =−
2
112 log20
RRLL +=Restando
El nivel sonoro disminuye 6dBSi se duplica la distancia
(R2=2R1)dBLLL 6
21log20 112 −=+=
En general las fuentes no son ni puntuales ni omnidireccionales, sino que emiten con niveles de
potencia diferentes en cada dirección y en cada frecuencia Niveles de presión sonora de un orador en
el espacio libre, en la banda de 2kHz
6.2. Reflexión, transmisión y absorción
Cuando una onda sonora llega a un obstáculo, su energía acústica Ei se
divide en tres:
REFLEXIÓN: Una onda de energía Er que vuelve al medio original
TRANSMISION: Una onda que cruza el obstáculo y aparece al otro lado, con energía Et
Conservación de la energíaABSORCION: Parte de la energía,
Ea, es retenida dentro del obstáculo y convertida en calor por rozamiento
atri EEEE ++=
Coeficiente de reflexión
Coeficiente de transmisión
Coeficiente de absorción
i
t
EEt =
i
a
EE
=αi
r
EEr =
1=++ αtrEl valor de estos coeficientes
depende de dos factores importantes:
1) Las características físicas y geométricas del obstáculo (composición del material, detalle constructivo, densidad,
dimensiones del material, etc.)
2) La frecuencia del sonido incidente
En un obstáculo pesado (más peso por unidad de área), la reflexión es mucho más importante que en un obstáculo
ligero. La transmisión y absorción son menos importantes en un obstáculo pesado que en uno ligero
6.3. Difracción: Sombras acústicas
Es la habilidad del sonido para rodear un obstáculo
Si el sonido no se difractara, detrás del obstáculo se produciría una sombra
acústica similar a la sombra óptica. Sin embargo, la sombra acústica es menor
que la sombra óptica.
¿Por qué ocurre la difracción?Por que los límites del obstáculo
se convierten en emisores de nuevas ondas (ondas difractadas)
Conclusión
La difracción es más fuerte a bajas frecuencias (sonidos graves) que a altas.
Es decir, en las sombras acústicas los sonidos graves se perciben de forma más importante que los agudos (A este efecto se le llama coloración del sonido por difracción)
Por tanto, la existencia de un obstáculo entre la fuente y el receptor atenúa las componentes de alta frecuencia (agudos),
pero no así las de baja frecuencia (graves), que siguen percibiéndose, a menos que las dimensiones del obstáculo
sean muy grandes
Ejemplos de sobras acústicas: Perjudiciales y beneficiosas
Zona bajo un palco en la que se produce una sombra acústica
mayor para altas que para bajas frecuencias: Malo para la calidad musical y la inteligibilidad de la palabra para las personas bajo el
palco
Barreras para ruido de tráfico en urbanizaciones: Deben hacerse
suficientemente altas y largas como para evitar al máximo la difracción de las bajas
frecuencias
Perjudicial
Beneficiosa
6.4. Reflexión especular y Difusión
La reflexión de una superficie grande, pesada y de un material no poroso puede ser de dos tipos:
Reflexión especular
Reflexión difusa (o Difusión)
Reflexión especular: Es la que cumple la Ley de Snell (El ángulo del rayo incidente es igual al ángulo del rayo reflejado)
Se produce si:
Las irregularidades y la textura de la superficie son mucho más pequeñas que la longitud de onda del sonido incidente (superficie lisa)
Reflexión especular en superficie curva
Reflexión especular en una superficie convexa: Dispersa
el sonido
Reflexión especular en una superficie cóncava:
Concentra el sonidoReflexión especular en
una superficie plana
Efecto creado por superficies cóncavas: Focalización
Focalización del sonido (no deseado)
Reflexión difusa: Es la que no cumple la Ley de Snell. El sonido es reflejado en todas las direcciones
Para que se produzca
Las irregularidades y la textura de la superficie deben ser del orden de la longitud de onda del sonido
incidente (superficie rugosa)
Efecto producido sobre el sonido por diferentes materiales
La energía reflejada es mínima
La energía reflejada es mucho mayor y se
concentra en una dirección
La energía reflejada es elevada y se reparte uniformemente en
todas las direcciones
Techo muy difusor de artesonado; Izquierda: sala Herkulessaal de Munich; Derecha: Sala Beetthovenhalle de Bonn
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