PETROLEOS MEXICANOS

MANUALES PARA LA EVALUACION Y EL CONTROL DE AGENTES EN ELAMBIENTE LABORAL

R U I D O

(MN.04.0.01)

Mayo de 1986

I N D I C E

Prólogo ........................................................................................................................................................ 3

Capítulo 1

1. Ruido

1.1 Introducción ................................................................................................................................. 4

1.2 Generalidades sobre física del sonido ......................................................................................... 5

1.3 Unidades de medición ...............................................................................................................19

1.4 Generalidades sobre anatomía y fisiología del oído ..................................................................27

Capítulo 2

2. Bases para la realización de estudios de evaluación

2.1 Recomendaciones generales.....................................................................................................41

2.2 Equipos de medición..................................................................................................................42

2.3 Medidores de nivel de presión sonora .......................................................................................43

2.4 Micrófonos .................................................................................................................................44

2.5 Dosímetros.................................................................................................................................47

2.6 Estrategias de muestreo: procedimientos de medición..............................................................48

Capítulo 3

3. Bases para la selección de alternativas de control

3.1 Enfoque del problema................................................................................................................54

3.2 Control de ruido en la fuente......................................................................................................55

3.3 Control de ruido en el medio de transmisión..............................................................................57

3.4 Protección del receptor ..............................................................................................................75

Capítulo 4

4. Señalización de áreas ruidosas. ....................................................................................................78

Bibliografía .............................................................................................................................................82

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PROLOGO

El desarrollo reciente y en algunos casos inci-piente de la Higiene Industrial y su pobre avancefrente a los logros y la gran experiencia acumula-da en el área de Seguridad Industrial, han propi-ciado errores conceptuales y de criterio, cuandono la completa ignorancia en cuanto a sus obje-tivos, su campo de acción, sus técnicas y proce-dimientos.

Este retraso se debe en parte a las dificul-tades que se presentan al establecer la relacióncausa-efecto entre la exposición continua adeterminados agentes del ambiente laboral y elorigen de enfermedades, cuyas manifestacionessuelen presentarse después de muchos años,aún cuando la actividad laboral ha cesado.

Nuestra legislación laboral, a pesar de suavanzada concepción en cuanto a la protecciónde la salud de los trabajadores, había carecidode los instrumentos que le permitieran instituir ysupervisar aspectos relativos a la Higiene Indus-trial en los centros de trabajo.

Al respecto, la publicación del ReglamentoGeneral de Seguridad e Higiene en el Trabajo, el

5 de junio de 1978 en el "Diario Oficial" de laFederación, y posteriormente la de sus instruc-tivos anexos, constituye además de la emisión deinstrumentos de observancia obligatoria, un im-pulso para que la búsqueda de su cumplimiento,se logre una mejor comprensión del significadode la salud en el trabajo y de la urgencia porimplementar programas integrales que permitansu protección.

El presente manual constituye el primero deuna serie cuya finalidad es servir de guía al per-sonal encargado de los trabajos de reconoci-miento, evaluación y control de diversos agentesen los ambientes laborales de los distintos cen-tros de trabajo de la Institución, que permita launificación respecto a métodos, técnicas y crite-rios que deben ser considerados para lograr suvalidez, confiabilidad y comparatividad. Asimis-mo se trata de establecer ámbitos de responsabi-lidad respecto a la participación de las entidadesque deben fungir en las acciones específicas,considerando la necesidad de conformaciónmultidisciplinaria de equipos con recursos huma-nos y materiales que en nuestra Institución tienensu ubicación administrativa en diversas depen-dencias.

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Capítulo 1

1.- RUIDO

1.1.- INTRODUCCION

El ruido, entendido conforme a la definicióndel instructivo Núm. 11 del Reglamento Generalde Seguridad e Higiene como "los sonidos quepueden ser nocivos para el oído o bien interfierencon actividades propias del ser humano, talescomo el sueño, el descanso, la comunicación osu bienestar", es el agente contaminante máscomún en el ambiente industrial y ha propiciadoun creciente interés mundial. Esto ha obligado aampliar y profundizar los conocimientos sobre talfenómeno y sus efectos, así como sobre las téc-nicas y procedimientos para su evaluación y con-trol.

A medida que se han incorporado nuevosconocimientos sobre las respuestas fisiológicas ypsicológicas del ser humano ante el ruido, se handefinido y depurado los criterios sobre las varia-bles de la exposición que tienen mayor importan-cia y que, por lo tanto, deben ser consideradosen la investigación de este fenómeno. Asimismo,con la incorporación de avances tecnológicos sehan desarrollado equipos de medición cuya preci-sión y funciones satisfacen prácticamente todas

las necesidades de evaluación establecidas con-forme a las variables de los criterios vigentes. Porotro lado, se ha logrado la producción de mate-riales, dispositivos, técnicas y procedimientosque permiten solucionar en forma satisfactoriaprácticamente cualquier problema de exposicióna este agente en el ambiente laboral, lo que afir-ma la viabilidad de la prevención en materia deriesgos de trabajo generados por la producciónde ruido.

Es importante hacer hincapié en que igualque cualquier otro programa racional de preven-ción de riesgos de trabajo, el caso del ruido preci-sa la integración de equipos formados por espe-cialistas de múltiples disciplinas, respetando susámbitos particulares pero coordinando sus es-fuerzos en el mismo sentido, para lo cual esindispensable tener una visión integral del proble-ma y sus posibles soluciones, así como de laparticipación de cada uno de los elementos delequipo.

La finalidad de este manual es presentar enforma resumida aquellos elementos informativosque se consideran indispensables para la identi-ficación, ponderación y solución de los proble-mas relacionados con la exposición al ruido en elambiente industrial, de modo que el personal en-cargado de su atención participe y asuma susresponsabilidades con un respaldo teórico sufi-ciente para avalar sus decisiones.

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1.2.- GENERALIDADES SOBRE FISICA DELSONIDO

1.2.1.-Qué es el sonido y cómo se origina.Concepto de ruido acústico

Cuando se tiene una fuente emisora (motoreléctrico, compresor, equipo de perforación, duc-to transportador de gas, etcétera) en la que hayevolución de energía mediante la generación defuerzas dinámicas cuya acción afecta a un medioelástico, se presenta la vibración mecánica deeste medio.

Así, podemos definir esta vibración mecá-nica como todo movimiento oscilatorio —es decir,repetitivo— proveniente de una fuerza dinámicacíclica que resulta de la conversión de cualquierclase de energía.

Ahora bien, como se trata de un medioelástico, la energía de la fuente traducida en lavibración de este medio se propagará a través deél mediante ondas progresivas, toda vez que porsu característica elástica no hay gran absorciónde dicha energía. Al efectuarse esta propaga-ción, se tienen compresiones y expansiones cícli-cas en forma alternativa a lo largo de la trayecto-ria, con lo que se originan muy pequeñas varia-ciones de presión. Y son precisamente estoscambios de presión los que, si están en el rangoapropiado (rango audible), estimularán el oído yse tendrá la sensación de sonido. Así, el sonidoes simplemente la vibración mecánica audible.

En consecuencia, siempre que se mueva ovibre un objeto en un medio elástico, una peque-ña proporción de la energía involucrada se disipaen el medio circundante en forma de sonido.

En cuanto al ruido, en términos generaleses una señal de interferencia en todo tipo decomunicación; por ello es que se habla de ruidoinformático, ruido eléctrico, ruido eletrónico, etcé-tera. El que nos interesa y constituye el temacentral de este manual es el Ruido Acústico.

Desde luego, el ruido acústico es un soni-do, indeseado por su carácter de interferencia.Su calificación no obstante es meramente subje-tiva, ya que depende del receptor. Pero si todoruido acústico es sonido, no todo sonido es ruidoacústico.

A lo largo de este manual nos referimos alsonido. No importando si se trata de un ruido ode un sonido musical ––lo que varía según laapreciación de cada sujeto— desde el punto devista de la Higiene Industrial dañará lo mismo sireúne las características de magnitud suficientes.

1.2.2.-Cómo se propaga la onda sonora.Magnitudes fundamentales:frecuencia, longitud, amplitud

Siendo el aire el medio elástico de propa-gación del sonido con que más trataremos, consi-deremos qué pasa con una de sus partículasque, aunque pequeña, sea de tamaño suficientepara contener las propiedades físicas del tododel que forma parte.

Cuando una fuerza dinámica (F) de las quehablamos en el apartado anterior obliga a queuna partícula se desplace de su posición deequilibrio (punto 1, figura 1.2-1), al chocar con suvecina —causa que se mueva a una distanciasimilar— que es infinitesimal, mientras que ella"rebota" a su lugar original dada su característicade elasticidad. A su vez, esta segunda partículachoca con una tercera y ésta con una cuarta,etcétera, repitiéndose el mismo evento un ciertonúmero de veces, con lo que el medio se compri-me cada vez más hasta el punto máximo (punto2, figura 1.2-1.), dependiendo de la energía de lafuerza perturbadora y el tiempo que pase antesde que está actúe en sentido inverso. Dado loelástico del medio, ahora se inicia una rarefac-ción (expansión) para volver el contenido energé-tico de la onda al punto de partida (presión cero)en la línea base (punto 1′, figura 1.2-1). Pero en-tonces la fuerza actúa en el sentido inverso, con

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FIG. 1.2-1. Propagación de la onda sonora en un medio elástisco.

DIRECCION DE LA ONDA

LONGITUD

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lo que se refuerza a esta rarefacción hasta lle-gar también a un punto máximo (punto 3, figura1.2-1). En forma similar pero inversa a lo ocurri-do al pasar de 2 a 1', ahora la onda va del punto3 al 1", pero iniciando no una expansión sinouna compresión del medio. Al llegar al punto 1"se termina el ciclo y se inicia otro cuando la fuer-za vuelve actuar en el sentido en que lo hizo ini-cialmente, alcanzándose el segundo máximo decompresión en el punto 2'.

Es muy importante aclarar que ninguna delas partículas sobre las que actúa la perturba-ción se transporta junto con ella, sino que se tra-ta sólo de su energía transmitida.

La velocidad de transmisión del sonidodepende de la elasticidad del medio, pues resul-ta claro que mientras más elástico sea, el tiem-po necesario para que una partícula le transfieramovimiento a la vecina será menor, en tanto quela velocidad de propagación de la perturbaciónserá mayor. Por otro lado, dicha velocidad serámenor mientras mayor sea la densidad del me-dio de propagación.

En el aire a 20 0C y bajo condiciones nor-males, esta velocidad es de aproximadamente344 m/seg. y aumenta con el incremento detemperatura a razón de 60.7 cm/seg. por cada0C adicional. En el agua esta velocidad es apro-ximadamente de 1,500 m/seg y de 5,000 m/segen el acero.

Magnitudes Fundamentales:frecuencia, longitud, amplitud

El número de veces que la fuerza dinámi-ca causa la perturbación binaria (compresión-rarefacción) por cada unidad de tiempo, se co-noce como frecuencia de la perturbación.

Conocidas la velocidad y frecuencia de unsonido, se puede determinar su longitud de on-da, es decir, la distancia física en el aire desdeel vértice de presión de una onda hasta el de lasiguiente (ver figura 1.2-1). En efecto, al seresencialmente constante la velocidad del sonidoa través del aire, el intervalo de tiempo entre doscompresiones sucesivas (o dos rarefaccionessucesivas, esto es dos ciclos completos) estarádefinido por la frecuencia. Lógicamente el pro-

ducto de este tiempo que dura un ciclo comple-to, durante el cual la perturbación está viajandoa una velocidad constante, nos dará una longi-tud: la longitud de onda.

Así tenemos la siguiente relación funda-mental entre estas variables:

λ = CT = C/f ...(1.2-1)

donde:

λ = longitud de onda.

C = velocidad del sonido en el aire.

T = tiempo entre compresiones sucesivas (orarefacciones sucesivas).

f = frecuencia de la perturbación.

Mediante la aplicación de la fórmula (1.2-1) podemos obtener la longitud de onda paracualquier velocidad del sonido y cualquier fre-cuencia de onda. En el caso del sonido en elaire a 20 0C (velocidad igual a 344 m/seg) tene-mos una longitud de onda de casi 17 m parauna frecuencia de 20 Hz, y de sólo poco más de1.5 cm para 20 KHz.

Esto es por lo que toca a las variables re-presentadas en el eje de las abscisas de un sis-temas de coordenadas. Con respecto a la ampli-tud, la localizamos representada en el eje de lasordenadas, y nos habla de cómo varia la presióncon el tiempo, hasta alcanzar un máximo en losdos sentidos. Destacadas de manera sobresa-liente por su importancia, tenemos las magnitu-des de amplítud y frecuencia; la primera serelaciona con la intensidad del fenómeno, mien-tras que la segunda indica el tipo de la fuenteemisora, esto es, la calidad del sonido.

Cualquier fenómeno oscilatorio armónicose puede representar gráficamente como fun-ción armónica de tipo senoidal, igual a la quetenemos en la figura 1.2-1. Una onda de estetipo representa un tono puro, ya que tiene ampli-tud y frecuencia especificas. Pero en la realidad,los fenómenos sonoros se manifiestan por on-das complejas donde se superponen ondas ar-mónicas de diversas amplitudes y frecuencias.

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Los motores de combustión interna sonfuente típica que produce sonido periódico quecontiene muchas armónicas (múltiples) de suvelocidad de rotación. Sin embargo, el sonidode las llantas de un vehículo a alta velocidad yel de una caída de agua es no-periódico. En lapráctica la mayoría de los ruidos consisten enuna mezcla de ambos tipos de señal.

Es de vital importancia el análisis de la se-ñal en cada una de las esferas de medición,análisis y control de sonido, pues por un lado elcontenido de frecuencias de un sonido afecta lasonoridad con que se percibe y, por lo tanto, lamolestia a que da lugar, asi como al mayor omenor enmascaramiento de la comunicaciónoral.

Por otro lado, proveer un medio ambienteacústico adecuado y reducir el sonido en la pro-pia fuente o durante la transmisión del mismo,demandan el conocimiento tanto del espectro deaquélla como de las propiedades de los materia-les absorbentes y de aislamiento, cuya efectivi-dad está en función de la frecuencia. Esta infor-mación es necesaria para un diseño efectivo ysólo se puede obtener a través de un análisis defrecuencia.

1.2.3.-Algunas propiedades acústicasimportantes: potencia, densidadde energía e intensidad sonoras

La potencia sonora es una propiedad físi-ca fundamental de la fuente aislada y un pará-metro absoluto ampliamente usado para la com-paración y clasificación de fuentes sonoras. Esuna medida básica de su salida acústica, perolos niveles de presión sonora* a los que dalugar, varían mucho dependiendo de la distanciay orientación del receptor, de los gradientes detemperatura y velocidad en el medio, de la pre-sencia de cuerpos absorbentes, reflejantes oreverberantes en el ambiente, etcétera.

La densidad de energía sonora es la ener-gía acústica contenida en la unidad de volumendel medio; es un parámetro fundamental decualquier tipo de campo acústico, entendiendocomo tal aquella región del espacio en la queexisten vibraciones sonoras y cuyo tipo será de-finido en función de su comportamiento comoconsecuencia de las características de dichas

*Ver definición 1.3 Unidad de Medición.

vibraciones, así como de las del local y de lafuente.

La intensidad sonora es la energíaacústica que fluye a través del área unitaria enel campo sonoro, por la unidad de tiempo. Des-de luego es cuantitativamente diferente para losdiversos tipos de campo acústico, pues la ener-gía se distribuye de diferente manera en cadauno de ellos. Más adelante, al hablar de la refle-xión sonora, se tratarán en detalle las propie-dades de estos campos.

1.2.4.-Clasificación de las fuentes según sugeometría y tamaño relativo: fuenteplana, fuente puntual,fuente lineal

Fuente Plana

Considere una sección del medio en laforma de un tubo elemental como se ve en lafigura 1.2-2, con un área unitaria en la seccióntransversal y una longitud igual a la distanciaviajada por la onda sonora en un segundo, estoes, numéricamente igual a la velocidad del soni-do (c). Si por medio de paredes duras se obligaa un pistón W (fuente) a radiar toda su potenciadentro del tubo para producir una onda plana, eltubo contendrá una cantidad de energía numéri-camente igual a la salida de potencia de la fuen-te.

Asumiendo que no hay pérdidas, la inten-sidad, esto es, la energía acústica que fluye através del área unitaria en cualquier punto a lolargo del tubo en la unidad de tiempo, es inde-pendiente de la distancia a la fuente y numérica-mente igual a su potencia sonora.

Fuera de los sistemas de ductos raramentese encuentran ondas y fuentes planas en lapráctica normal de la medición de ruido.

Fuente Puntual

Las fuentes sonoras se pueden considerarcomo puntuales si sus dimensiones son peque-ñas en relación con su distancia al receptor. Dehecho muchas fuentes comunes, incluyendo lasplantas industriales, pueden tratarse de estamanera. Como se muestra en la figura 1.2-3,

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FIG. 1.2-3. La propagación de frentes de onda esféricos a partir de una fuente puntual.

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puede considerarse que la fuente puntual idealproduce una serie de frentes de ondas esféricascomo resultado de perturbaciones sucesivas enla propia fuente. Por supuesto, tratándose de unaperturbación senoidal pura (tono puro), la distan-cia entre los frentes de onda que representan laspresiones pico sucesivas, será la longitud deonda. Este hecho es importante al considerar losefectos de las reflexiones dentro del camposonoro.

Como se muestra en la figura 1.2-4, laenergía sonora se dispersa igualmente en todasdirecciones, de modo que al viajar más y más le-jos de la fuente, incide sobre un área esférica ca-da vez mayor.

Si se acepta que el medio no favorece ladisipación, toda la potencia de salida de la fuentepasa a través de una "escafandra" esférica de ra-dio r. Por lo tanto, la intensidad es la potencia dela fuente dividida entre el área de esta esfera.

Así tenemos:

IW

=4 2πr

Como puede verse, la intensidad es inver-samente proporcional al cuadrado de la distanciaentra la fuente y el receptor; esto es, se atenúaen 6 dB* al doblar la distancia a la fuente.

Fuente Lineal

Tal es el caso de una fuente de radiacióncontinua ″a lo largo de toda la línea" como suce-de, por ejemplo, con un tubo por el que circula unflujo turbulento. Pero también puede tratarse deuna fuente compuesta por un gran número defuentes puntuales que tiene la característica deestar tan cerca una de otra, que sus emisionespueden considerarse como una emanación conti-nua proveniente de una línea imaginaria que lasune.

Las fuentes industriales que se incluyen enesta categoría son aquéllas como las máquinas ybandas transportadoras poco espaciadas entresí.En la figura 1.2-5 se presenta parte de unafuente lineal infinita cuya potencia es constanteen cada longitud unitaria. Como se ve, el frente

de onda se dispersa desde la línea únicamenteen una dirección perpendicular a la de su trayec-toria, así que cualquier punto a la misma distan-cia de la línea en esta dirección, está sobre elmismo frente de onda y por lo tanto tiene las mis-mas propiedades. Como puede apreciarse en lamisma figura, esto origina que los frentes deonda formen superficies cilíndricas concéntricas(considerando sólo la envolvente del cilindro)alrededor de la fuente lineal como eje. En estascondiciones, la energía proveniente de una longi-tud unitaria de la fuente en la unidad de tiempo,pasa através de las superficies de las envolven-tes de los cilindros de la misma longitud, todoslos radios. Por lo tanto, la intensidad a un ciertoradio dado es la potencia emitida por este ele-mento de la fuente dividida entre el área de lasuperficie cilíndrica elemental (de la envolventerespectiva).

Así:

IW

=2 2πr

Queda manifiesto pues, que en este casode las fuentes lineales, la intensidad inversamen-te proporcional a la distancia a la fuente; esto es,se atenúa en 3 dB* cada vez que se dobla estadistancia.

1.2.5.-Seguimiento del sonido generado.Reflexión, campos sonoros enrecintos confinados. Absorción

Una vez generado el sonido, las ondas so-noras se propagarán según la fuente que las ha-ya originado: plana, puntual o lineal. Pero inde-pendientemente de ello, vamos a seguir estasondas en su viaje por la atmósfera**. Si no en-cuentran algún otro obstáculo, seguirán hastaque toda su energía haya sido absorbida por lascapas de aire; pero si llegan a entrar en contactocon alguna superficie, parte de su energía seráreflejada, otra parte será absorbida y otra serátransmitida a través de ella. Adicionalmente, laporción de la onda contigua al obstáculo, peroque no entra en contacto con él, sufrirá una di-fracción o doblez.

*Ver Sección 1.3 Unidad de Medición, para el concepto de decibel (dB).**Como se indicó en la Sección precedente, las ondas planas prácticamente sólo las encontraremos solo dentro de los ductos.

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c

FIG. 1.2-4. La dispersión del sonido a partir de una fuente puntual.

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FIG. 1.2-5. La dispersión del sonido desde una fuente lineal.

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Reflexión: campos sonoros enrecintos confinados

Si la absorción y la transmisión son bajas, ypor lo tanto la mayor parte de la energía sonoraincidente sobre la superficie se refleja, se diceque ésta es acústicamente dura; entonces puedeconsiderarse que refleja el sonido en una formamuy semejante a como lo hace un espejo en elcaso de la luz.

Independientemente de qué tan durasacústicamente sean las superficies, este fenó-meno de la reflexión es muy importante en lasmediciones de sonido, pues la presión sonorainstantánea en algún punto en el campo es de-bida a la radiación directa de la fuente y el sonidoque llega indirectamente después de una o másreflexiones en las superficies, en las que unaparte de su energía, aunque pequeña, es absor-bida. Pero además, los frentes de onda re-flejados y los que llegan directamente de la fuen-te se refuerzan o cancelan uno al otro donde secruzan. Por esto resulta problemático efectuarmediciones de sonido en las inmediaciones desuperficies reflejantes tales como terrenos, cami-nos y fachadas de edificios, acústicamente durostodos ellos.

Según la geometría de la superficie refle-jante, pueden ser muy variados los efectos de lareflexión sonora. En general encontramos super-ficies curvas, rincones en ángulo recto y superfi-cies paralelas.

Superficies curvas. Pueden ser cóncavas oconvexas. En el primer caso se concentraránrayos y en el segundo se dispersarán.

Rincones a 900. El rayo incidente sufriráuna doble reflexión, después de la cual regresarásiguiendo una trayectoria diferente pero paralelaa aquélla con la que incidió.

Superficies paralelas. Estas causan dosimportantes efectos: 1) la formación de ondasestables, lo que ocurre a frecuencias tales queentre las superficies se presente un número ente-ro de medias longitudes de onda, dando lugar auna variación muy grande de la presión sonora y2) el eco confuso debido a la reflexión continua yregular de un pulso desde las superficies parale-las de baja absorción.Campos sonoros en recintos confinados. Al

hablar de la densidad de energía sonora se men-cionaron los campos sonoros y se indicó que sutipo lo definiría su comportamiento, según las ca-racterísticas de las vibraciones sonoras, del localy de la fuente.

Así tenemos el campo cercano y el campolejano; este último formado a su vez por el cam-po libre y el campo reverberante o difuso.

Campo cercano. En cualquier campo sono-ro habrá una región cerca de la fuente de ruidoque constituye una capa límite dentro de la queocurre un decremento abrupto de tipo exponen-cial, de la presión sonora*. Por ello, las dimensio-nes de este campo son de gran importancia en laevaluación del sonido. Al efectuar las medicionesusualmente se evita este campo porque en él nohay una relación sencilla entre la intensidad so-nora y otros parámetros físicos tales como la pre-sión y el desplazamiento de las partículas.

Usualmente sólo se practican medicionesen este campo cuando se requiere informacióndetallada acerca de las características de radia-ción de la fuente con propósitos de investigacióny desarrollo en el laboratorio.

Campo lejano. A continuación del campocercano se tiene la primera de las dos zonas queforman el campo lejano: la del llamado Campolibre, donde, como el término lo sugiere, el sonidose comporta como si estuviera al aire libre en es-pacio abierto, sin superficies reflejantes que inter-fieran en su propagación. En este campo es pre-ponderante el sonido directo que proviene de lafuente.

Estas condiciones de campo libre son lasque se prefieren para efectuar las mediciones,aunque en realidad cualquier obstáculo perturbaesta situación ideal.

En el campo libre se sigue la ley de dismi-nución de que cada vez que se dobla la dis-tancia a la fuente emisora, se disminuye el soni-do en una cantidad fija dada de 6 dB**. Así, si a1 m de la fuente se tiene X cantidad de sonido, a2 m se tendrá X-6, a 4 m disminuirá (X-6) -6 = X-12, etcétera.

La segunda zona de este campo lejano seencuentra más allá de la de campo libre y es unaregión dominada por el sonido reverberante, for-mada por la continua reflexión de las ondassonoras. Efectivamente, cerca de las superficiesde un recinto (piso, techo, muros, etcétera) que

*Ver definición en la Sección 1.3 Unidad de Medición.**Ver Sección 1.3 Unidad de Medición, para el concepto de decibel (dB).

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contiene fuentes de ruido, las ondas sonoras su-fren un incremento debido al efecto de reflexión oreverberación de las mismas. Entonces nos en-contramos en la zona del campo lejano conocidacomo campo reverberante.

Debido a la distribución de las fuentes so-noras y las dimensiones reducidas del recinto, enocasiones este campo reverberante da lugar a lageneración del llamado campo difuso, donde aveces ni siquiera se llegan a dar condiciones decampo libre. En este campo la densidad de ener-gía sonora media tiene el mismo valor en todoslos puntos y la potencia sonora medida por uni-dad de superficie (intensidad sonora) es la mismaen todas direcciones. Por ello es que una formapráctica de detectar la existencia de este campo,es medir el sonido en diferentes puntos al azar.Los valores serán prácticamente iguales, inde-pendientemente de la orientación del micrófono.

Absorción

Como antes se dijo, siempre que una ondasonora alcanza una superficie, una parte de suenergía se absorbe en ella. La absorción es fun-ción de muchos parámetros, incluyendo la rugosi-dad efectiva (relación entre longitud de onda ylas dimensiones de las irregularidades de lasuperficie), la porosidad, la flexibilidad y en algu-nos casos las propiedades de resonancia de lasuperficie.

La mayoría de los mecanismos de absor-ción dependen de la frecuencia, de modo que tie-ne que conocerse el espectro del ruido involucra-do para juzgar su efecto tanto en interiores comoal aire libre. Aquí es donde se resalta la importan-cia de la longitud de onda, esencial para la selec-ción de métodos de control, y destaca el hechode que por cuestiones energéticas, las ondasmás largas __ con mayor contenido de energía __

se propagan con facilidad y son difíciles de con-trolar. lnversamente, las ondas de alta frecuencia(de pequeña longitud de onda), se absorben y/oreflejan con facilidad.De lo anterior se desprende que se pueden usarapropiadamente los materiales absorbentes parareducir los niveles globales en las fábricas oplantas ruidosas, para proveer condiciones acep-

tables en las inmediaciones de maquinaria parti-cularmente ruidosa, absorbiendo el sonido refle-jado en las superficies duras adyacentes.

Como regla debemos considerar que lasbarreras cuyo espesor sea mayor que la longitudde la onda sonora, son las que pueden eficaz-mente fungir como medios de control de la pro-pagación sonora.

Transmisión y difracción

El resto de la energía de la onda sonoraque al incidir con una superficie ha sufrido refle-xión y absorción parciales de su contenido ener-gético, se transmite a través de esta superficie,generando una nueva onda atenuada del otrolado de ella. Así hablamos del coeficiente detransmisión sonora que representa la fracción delsonido incidente, que es transmitido.

Además, es importante considerar aquí loque sucede con la porción de la onda que se en-cuentra en las inmediaciones de la barrera, peroque no ha entrado en contacto con ella. O bien,que pasa a través de ella pero sin contactarla,por medio de una abertura. Esto da origen alfenómeno llamado dífracción.

Otra vez destaca en forma preponderantela importancia de la frecuencia y la longitud deonda relacionada.

En efecto, cuando una onda sonora de bajafrecuencia encuentra una barrera cuyo espesores pequeño en relación a su longitud, esta ondapasa rodeándola casi como si aquélla no existie-ra, formando muy poca sombra (ver figura 1.2-6A). Pero si la longitud de onda es suficientementecorta (alta frecuencia), se forma una sombra no-table (ver figura 1.2-7 A).

Para mayor claridad, consideramos los ca-sos presentados en la figura 1.2-6 para ondas debajas frecuencias y la figura 1.2-7 para las de al-tas frecuencias.

En el caso de la situación en la figura 1.2-6A, se puede considerar el borde de la pared co-mo una fuente de onditas secundarias radiandoen todas direcciones. Estas onditas se combinanpara formar frentes de onda que se dispersan ci-líndricamente en el cuadrante detrás de la pared,en la llamada región de sombra. En el segundo

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FIG. 1.2-6. Efectos de la dirección a bajas frecuencias.

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FIG. 1.2-7. Efectos de la difracción a altas frecuencias.

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caso (figura 1.2-6 B), la abertura llego a ser efec-tivamente una nueva fuente puntual radiando he-misféricamente dentro del espacio detrás de lapared, pero con una intensidad más baja, depen-diendo del tamaño de la abertura.Cuando se tiene una relación grande entre lalongitud de onda y el espesor del obstáculo, ladifracción resultante sigue el modelo de lasfiguras 1.2-6 A y B. Si esta relación es pequeña,se formará una sombra más evidente detrás dela barrera (figura 1.2-7 A), o un haz sonoro através de una abertura (figura 1.2-7 B). Cuando

el ángulo entre el rayo proveniente de la fuente ala parte superior de la barrera es pequeño y lalínea de ahí al receptor también lo es, se tendrála mayor atenuación detrás de la barrera. Prácti-camente esto significa que la barrera deberíaestar tan cerca como fuera posible, ya sea de lafuente o del receptor para tener el máximo efec-to. Aunque en realidad, al medir las fuentes deruido en el campo, siempre se prefieren las situa-ciones de libre obstrucción a menos que sea deinterés directo el efecto de la barrera.

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1.3.- UNIDADES DE MEDICIÓN

Unidades de amplitud.Amplitud pico vs. amplitud eficaz

En la figura 1.3-1 se da atención al elemen-to que caracteriza la magnitud de la onda sonora:su amplitud. Se trata, pues, de medirla en la for-ma más apropiada, de manera que se cuantifiquela energía involucrada en la señal. Una primeraaproximación es la medida de la amplitud pico (APico), es decir, la máxima amplitud que alcanzauna señal acústica, lo que es inexacto, pues noda cuenta de qué tan nutrida es la señal en loque se refiere a la energía. En las figuras 1.3-1A, B y C se tiene el mismo valor de amplitud pico,pero evidentemente es muy diferente el conteni-do energético en ellas. Aunque comparando la Apico con el contenido total de energía de cadaseñal individualmente, es menor la desviación enel caso de una señal armónica senoidal, aunquerara vez se encuentra en la práctica (figuras 1.3-1 C y 1.3-2).

Entonces recurrimos al valor eficaz, que esla raíz cuadrada de la media cuadrática de laamplitud, que sobre todo en el caso de una señalcompleja, representa más verazmente el conteni-do energético. En el caso de una señal armónica,el valor eficaz es de aproximadamente el 70%del valor cero A pico como representativo de laseñal. En la literatura en inglés este valor eficazse representa por las siglas rms (root-mean-square).

Una vez definido lo que habrá de medirse,consideramos las unidades apropiadas para ex-presar estos valores.

Presión sonora-Unidades de presión

Partiendo de la concepción de lo que es elsonido, según se estableció en el subtema 1.2,podemos aprovechar como parámetros para eva-luar la magnitud de la amplitud de la perturbacióndel medio elástico en que se propague la misma,

su intensidad (energía de la onda), el desplaza-miento de las partículas del medio de propagación,la presión generada al desplazarse estas partículas,el choque con otras y el rebote a su lugar, etcétera.Sin embargo, aunque en realidad es la intensidadque queremos medir, esto es muy difícil de hacerdirectamente. Y en cuanto a los otros parámetros,el más empleado es la presión sonora. Así, paraevaluar la magnitud de la onda sonora, empleamosunidades de presión que reflejan en buena manerael contenido energético que es responsable de lageneración de esta presión.

Como es ampliamente conocido, la presiónse expresa como una fuerza actuando sobre unárea unitaria. Esto en el sistema de unidades cgsnos lleva a hablar de dinas/cm2 (bar). En el siste-ma internacional tenemos los newtons/m2 (pas-cal), y que será la unidad que usaremos en estemanual.

Nivel de presión sonora, decibel

Recordemos que prácticamente las ondassonoras transmitidas en medios elásticos estánconstituidas por compresiones y rarefacciones(expansiones o vacío) cíclicas, que redundan enmuy pequeñas variaciones de presión. No obs-tante, la rapidez de cambio de estas presiones esmuy grande. Cuando esta rapidez es muy peque-ña, como en el caso de los cambios de presiónatmosférica, no podemos percibir sonido, todavez que el rango auditivo humano va de 20 a20,000 Hz (o ciclos de cambio/seg.).

Además está comprobado experimental-mente que el oído humano tiene un umbral deaudición (la mínima perturbación de presión quepuede detectar) de 20 µ Pa (a 1,000 Hz), mien-tras que el umbral del dolor en el otro extremo dela escala se tiene aproximadamente a una pre-sión de 100 Pa. Esto significa un rango de pre-siones audibles por el oído humano, sumamentegrande, de más de 1'000,000: 1. Es fácil ver en-tonces lo inaplicable que son las escalas linealespara la medición directa de la presión sonora,

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FIG. 1.3-1. Amplitud pico vs. amplitud eficaz de la señal.

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FIG. 1.3-2. Señal senoidal mostrando varias medidas de la amplitud.

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pues nos llevarían al uso de números enormes einmanejables, amén de que el rango defrecuencia o rapidez de cambio de la presiónhace imposible el uso de medidores de uso tradi-cional como barómetros y manómetros de cual-quier tipo, cuya inercia les confiere una velocidadde respuesta insuficiente.

Y por si todo lo anterior fuera poco, todavíatenemos la peculiaridad de que el oído humanono responde lineal sino logarítmicamente al estí-mulo que recibe.

Por todo lo expuesto, se encontró máspráctico expresar los parámetros acústicos –po-tencial o intensidad acústicas–- como el logaritmode la relación del valor medido, a un valor están-dar de referencia. Al introducir este valor de refe-rencia y comparar con él el valor medido, seintroduce el concepto de NIVEL, que indica quela cantidad en cuestión tiene un cierto nivel porarriba de algún valor de referencia predefinido.Así hablamos de nivel de potencia, nivel de inten-sidad o como veremos más adelante, nivel depresión sonora.

Con esto se reducen los números a propor-ciones manejables y la unidad resultante se llamaBel (por Alaxander Graham Bell), definida comoel logaritmo a la base 10, de la relación de dospotencias o intensidades acústicas.

Habiendo resultado todavía demasiadogrande el Bel, se tomó su décima parte –el deci-bel– como la unidad de uso general, cuyosímbolo es dB.

Dada la dificultad para medir directamentela intensidad acústica, lo que los equipos sono-métricos miden es la presión sonora expresadaen función de la intensidad correspondiente. Pa-ra ello nos valemos de que la intensidad acús-tica, o sea la potencia que pasa a través de unárea unitaria en el espacio, es proporcional en elcampo lejano, al cuadrado de la presión sonora.

Entonces tendremos:

Nivel de presión sonora*

( )NPS 10 log

P

Po20log

PPo10 10

2

= = ... (1.3-1)

donde.P es la presión sonora media.Po es la presión sonora de referencia, usualmen-te 20 µ Pa.

Con el uso de la escala en decibeles sereduce el rango dinámico de las presiones delsonido de 1: 1'000,000 que tenemos en la escalalineal de presión, a uno de los niveles de presiónsonora más manejables con una escala de sólo0-120, indicando el cero el umbral mínimo (queademás es el valor de referencia) y 120 el umbralaproximado del dolor.

Como los valores caen dentro de un rangofácilmente concebido, y una unidad (undecibel)es aproximadamente el más pequeño valor signi-ficativo, esta es la escala conveniente y con laque es más fácil tratar.

El decibel aplicado a otras propiedades

Cualquier medición se puede expresar endecibeles, independientemente de cuál sean susunidades, en tanto se indique el valor de referen-cia absoluto para la unidad usada en el logaritmode la relación.

Dado el enorme rango de potencia encon-trado en los típicos problemas de sonido, usual-mente también la potencia acústica se mide endecibeles.

El nivel de la potencia acústica se definecomo diez veces el logaritmo a la base 10 de larelación de la potencia de la fuente a la dereferencia (usualmente tomada COMO 10-12

Watts). Matemáticamente hablando:

Nivel de potencia sonora

Np * * 10 logP

Po10 = ... (1.3-2)

donde:P es la potencia emitida.Po es la potencia de referencia (10-12 watts).

Hay varios hechos importantes que debentenerse en mente siempre que se trate concantidades en decibeles, que una vezcabalmente comprendidos, harán que su uso ymanejo no cause más problemas que las másfamiliares cantidades expresadas en forma lineal.

El nivel de cero decibeles no significa unaausencia de sonido; simplemente indica que elnivel en cuestión es igual al de referencia.Uno de los más importantes conceptos quedeben tenerse firmemente asidos es que en vistade que los decibeles son unidades logarítmicas,

* La simbología comúnmente encontrada en la literatura es "SPL"derivada del nombre en inglés (Sound Pressure Level).** La simbología comúnmente encontrada en la literatura es ”LW” derivada del nombre en inglés(Sound Power Level).

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no se pueden usar la adición y sustracciónnormales directamente.

Si por ejemplo tenemos dos fuentessonoras que producen cada una un nivel depresión sonora de 60 dB al medirlasseparadamente, cuando am-bas estén emitiendosimultáneamente no se ten-drán 120 dB. Enrealidad, al tener dos fuentes similares lo que sedobla es la presión cuadrática media.

Esto es:

NPS * 10 logP

Po10

2

2 2=

= +

10 logP

Po10 log10 10

2

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= +

10 logPPo10

2

2 3

Como puede verse, el nuevo nivel depresión sonora al tener las dos fuentes enacción, será igual al nivel anterior (cuando sólose tenía una fuente), adicionado con 3 dB:

Nuevo NPS = Viejo NPS + 3 dB

Como regla práctica resulta entonces queal doblar el número de fuentes, se eleva el NPSen 3 dB; una ulterior duplicación (para tener elcuádruple del número original de fuentes) loeleva en 6 dB y así sucesivamente.

De lo anterior se deduce que se puedenadicionar presiones sonoras de niveles diferentesy de diversas fuentes, reduciendo primero losvalores medidos a las presiones reales,combinándolas después para encontrar la mediacuadrática efectiva, el promedio en el tiempo, ypor fin tomar el logaritmo.

Otra forma de efectuar esta suma consisteen convertir los niveles a unidades de presión yluego a unidades de intensidad, las que se pue-den sumar aritméticamente, para reconvertir des-pués la intensidad resultante a presión y final-mente a niveles de presión sonora en dB.

Lo anterior se puede realizar mediante lasecuaciones:

Np 20 logP

PodB10 = ... (1.3.1)

Ippc

2

= ... (1.3.3)

donde:p es la presión sonora efectiva (raíz cuadrada dela presión cuadrática media).p es la densidad del medio.c es la velocidad del sonido en el medio.

Un tercer método aún más conveniente, porlo práctico, es mediante la tabla 1.3.1 que se usacomo sigue:

Paso 1: Determine la diferencia entre losdos niveles que se van a sumar (Nl y N2).

Paso 2: Encuentre el número (N3) corres-pondiente a esta diferencia en la tabla.

Paso 3: Sume el número (N3) al mayor deN1 y N2 y obtenga el nivel resultante.

NR = (Nl ó N2) + N3

Si se van a sumar más de dos valores, elresultante de los dos primeros debe sumarse altercero; el resultante de los tres al cuarto,etcétera, hasta que se hayan sumado todos losniveles o hasta que la adición de los valores cadavez más pequeños ya no contribuyan signi-ficativamente al total. Por esto es convenientearreglar los valores que se van a sumar, demayor a menor, y entonces tomar los valores dedos en dos.

* Siglas de Nivel de Presión Sonora, usualmente “SPL" en la literatura (Sound Pressure Level).

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TABLA 1.3.PARA COMBINACIÓN DE NIVELES SONOROS

EN dB

Diferencia Numéricaentre los niveles N1 Y

N2

N3: Cantidad a serAñadida al que sea

Mayor entre N1 y N2

0.0a 0.1 3.00.2a 0.3 2.90.4a 0.5 2.80.6a 0.7 2.70.8a 0.9 2.61.0a 1.2 2.51.3a 1.4 2.41.5a 1.6 2.31.7a 1.9 2.22.0a 2.1 2.12.2a 2.4 2.02.5a 2.7 1.92.8a 3.0 1.83.1a 3.3 1.73.4a 3.6 1.63.7a 4.0 1.54.1a 4.3 1.44.4a 4.7 1.34.8a 5.1 1.25.2a 5.6 1.15.7a 6.1 1.06.2a 6.6 0.96.7a 7.2 0.87.3a 7.9 0.78.0a 8.6 0.68.7a 9.6 0.59.7a 10.7 0.4

10.8a 12.2 0.312.3a 14.5 0.214.6a 19.3 0.119.4a ... 0.0

Redes de ponderación de frecuencia,decibeles, A, dB (A)

Debido a que el oído humano tiene diferentesensibilidad para los diversos niveles de presiónsonora a distintas frecuencias –resultando que pa-

ra tener la sensación de igual sonoridad se tieneque aumentar el nivel de presión acústica de unafrecuencia baja al compararla con otra más alta–,ha sido necesario desarrollar filtros electrónicosfijos que ponderan la lectura en el instrumentousado para medir el sonido, llamado sonómetroen forma aproximada a como lo hace el oídohumano (figura 1.3–3).

Los sonómetros ordinarios normalmente es-tán equipados con tres redes de ponderación defrecuencia, es decir, tres de estos filtros denomi-nados A, B y C, aunque otros más modernostraen una cuarta red: la D. Además desde luegose tiene la respuesta lineal, global o plana quepondera todas las frecuencias igualmente (sinfiltro).

Estas cuatro redes de ponderación de fre-cuencia, A, B, C y D, fueron seleccionadasporque son las que más se aproximan a lascaracterísticas de respuesta del oído a los dife-rentes niveles sonoros, y porque se pueden pro-ducir fácilmente con unos cuantos componenteselectrónicos comunes.

La red de ponderación de frecuencia A seaproxima a la respuesta del oído a nivelessonoros bajos, menores de aproximadamente 55dB (referidos a 20 ææ Pa).Actualmente es la quetiene mayor aceptación de todas las redes debi-do a su apego a la realidad en cuanto a la per-cepción auditiva OBJETIVA ,razón por la que lasnormas nacionales e internacionales se indica suuso exclusivo, aun en el caso de los niveles depresión sonora a los superiores a los indicados

La red de ponderación de frecuencia B sesupone diseñada para dar respuesta al oído aniveles entre los 55 y los 85 dB; mientras que la Cse supone lo está para niveles superiores a 85dB.

Estas dos redes B y C son menos con-fiables, ya que sean desarrollado mediante ensa-yos con tonos puros meramente, lo que dista loque dista mucho de la realidad. No obstante, si nose dispusiera de la respuesta lineal (sin filtro), sepuede usar la red C para el análisis de frecuenciaque se vera en detalle en el capítulo 2 de estemanual, en vista de su semejanza.

El uso alternado de estas redes deponderación puede ser útil parar dar una ideaaproximada de cómo se distribuya la energíasonora en las distintas frecuencias .Por ejemplo silos niveles ponderados en las redes A y C son

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FRECUENCIA (Hertz)

FIG. 1.3-3. Características de la respuesta a la frecuencia de los sonómetros.

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aproximadamente iguales, puede razonarse quela mayor parte de la energía sonora está porarriba de los 1,000 Hz, porque ésta es la únicaposición del espectro donde las ponderacionesson similares. Por otro lado, si hay una grandiferencia entre estas lecturas, como se puedeverificar en la figura 1.3-3, la mayor parte de laenergía se encontrará por debajo de los 1,000Hz.

Sin embargo, en los procedimientos decontrol no es suficiente la información suminis-trada por estas redes de ponderación sobre ladistribución de la energía de la señal, por lo quese requiere de un análisis de frecuencias conmayor resolución, esto es, en rangos defrecuencia más estrechos.

En cuanto a la red de ponderación de fre-cuencia D, recientemente se ha desarrolladopara evaluar los niveles de presión sonoracercanos al umbral del dolor, típicos en el casode la aeronáutica. En ella se observa unaponderación enfatizada a las frecuencias cerca-nas a 4 KHz, que son peligrosas para dichosniveles arriba de 130 dB.

Aunque las cuatro redes de ponderación defrecuencia que actualmente existen (A, B, C y D)coinciden en un punto de intersección estanda-rizado a 1,000 Hz, esto es, cualquier lectura delmismo nivel de presión sonora a 1,000 Hz esigual, independientemente de la red de pondera-ción de que se trate, esto no sucede a ningunaotra frecuencia. Por ello al hacer referencia a uncierto valor de decibeles, hay que hacerlatambién a la red de ponderación de frecuenciade que se trate. Esto se hace poniendo la letracorrespondiente entre paréntesis (A, B, C y D) acontinuación del símbolo de decibeles (dB).Entonces se habla de decibeles en la red deponderación de frecuencia A, dB (A); en la B, dB(B); en la C, dB (C); o en la D, dB (D).

Unidades de frecuencia, intensidad sonora,potencia sonora, velocidad ylongitud de onda

La unidad de frecuencia es el ciclo porsegundo (cps) también llamada Hertz (Hz);frecuentemente se recurre a su múltiplo elKilohertz (KHz).El término conocido como periodo es la inversade la frecuencia y por lo tanto, representa eltiempo requerido para que se lleve a cabo unciclo de cambio de presión. Sus unidades son elsegundo y sus submúltiplos, incluyendo el micro-segundo.

La intensidad sonora, se expresa entérminos de energía transmitida a través de unárea (normal a la dirección de propagación delsonido). Por lo tanto sus unidades son joules/m2

seg. También se exprese en términos de un nivel(nivel de intensidad sonora), en decibelesreferidos a 10-12 Watts/m2.

La presión sonora la expresamos en micro-pascales, unidad que es un submúltiplo (millo-nésima parte) del pascal (newtons/m2).

La potencia sonora, o la energía sonoratotal radiada por la fuente en la unidad detiempo, normalmente se expresa en términos dewatts. Pero también en términos de un nivel(nivel de potencia sonora) en decibeles referidosa 10-12 watts.

La velocidad de la onda puede darse enm/seg o pies/seg y la longitud de onda,lógicamente estará dada más comúnmente enmetros, centímetros, pies o pulgadas.

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1.4.- GENERALIDADES SOBRE ANATOMIAY FISIOLOGIA DEL IODO

1.4.1.- Introducción

El sonido es por definición un fenómenoaudible por lo que el conocimiento de las princi-pales estructuras y mecanismos involucrados enla función auditiva resultan de interés indiscutiblepara toda persona relacionada con actividadesde investigación teórica o aplicada en el campode la acústica. Tal es el caso de la evaluación ycontrol del ruido en el ambiente industrial, en elcual este conocimiento adquiere una importanciacapital, dados los efectos del mismo en el órganoauditivo de los trabajadores expuestos.

El conocimiento de las características delsonido como, fenómeno físico y de la audicióncomo fenómeno fisiológico deben ser la basesobre la que se desarrollen las acciones médico-técnicas que constituyen los denominadosprogramas de Conservación Auditiva en Centrosde Trabajo. a

Para fines de este manual se hace untratamiento general de este tema de modo quese obtenga la información indispensable para eldesarrollo de las acciones preventivas de riesgosde trabajo por ruido.

1.4.2.- Clasificación y funcionamiento de lasestructuras del oidor

Para fines didácticos, las estructuras queparticipan en la integración de la función auditivaen el hombre se han divido clásicamente en tresporciones que corresponden desde el punto devista funcional a diversos mecanismos deconducción, amplificación y transducción de lasondas sonoras hasta convertirlas en impulsosnerviosos que son transportados por el VIII parcraneal a la corteza auditiva, situada en el lóbulotemporal, en donde se integra el estímulo en lasensación que conocemos como sonido.

La primera porción del órgano auditivo, co-nocida como oído externo, se encuentra consti-tuida por el pabellón auricular u oreja y el con-

ducto auditivo externo. La función de estaporción, que en conjunto asemeja la forma de unembudo, es exclusivamente la de captar lasondas sonoras presentes en el ambiente circun-dante y conducirlas hasta la membrana timpánicao tímpano, que cierra el conducto en su extremointerno y que forma la primera estructura de lasiguiente porción, denominada oído medio.

El tímpano es una membrana constituidapor dos hojas firmemente adosadas, entre lascuales se inserta el mango del martillo, el primerode tres huesecillos que articulados en cadenadentro de una cavidad ósea de forma aproxima-damente cúbica, constituyen los elementos deloído medio. Los otros huesos de la cadenaosicular son el yunque y el estribo (figura 1.4-1).

Al incidir las ondas sonoras en el tímpano,membrana que se encuentra a tensión por suinserción alrededor del conducto auditivo exter-no, vibra con estas por simpatía y su movimientose transmite primero al martillo, después al yun-que y de éste a su vez al estribo. El resultadofinal de este movimiento se traduce en un meca-nismo de pistón, con la entrada y salida de la pla-tina del estribo a través de un orificio, llamadoventana oval, que se encuentra en la pared inter-na de la cavidad del oído medio (figura 1.4-2).

Como se aprecia, este mecanismo trans-forma la simple conducción aérea de las ondassonoras del oído externo en una transmisiónmecanica, la cual además, debido a la diferenciade la áreas de aproximadamente 30:1 entre eltímpano y la ventana oval y gracias al mecanis-mo de pistón de la cadena osicular, amplifica lafuerza transmitida, aproximadamente tres veces.

En el oído medio existen además disposi-tivos que sirven para proteger al oído interno con-tra los ruidos con gran magnitud y contra lasvariaciones de presión del aire .

Cuando al tímpano llegan sonidos con ele-vado nivel de presión se contraen dos pequeñosmúsculos insertados respectivamente en el mar-tillo y en el estribo, cuyo efecto consiste en limitarla vibración del martillo y en separar la platina delestribo de la ventana oval, con lo cual se tiende aatenuar la transmisión hacia el oído interno.

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FIG. 1.4-1.Esquema anatómico del oido.

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FIG. 1.4.-2. Esquema de movimiento de la cadena osicular.

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Otro dispositivo es la trompa de Eustaquio,que conecta el oído medio con la faringe y tienela función de igualar las presiones entre elambiente exterior y la cavidad del oído medio.

La tercera porción del aparato auditivo es elllamado oído interno, constituido por un órganomuy complejo cuya estructura externa asemeja laforma de un caracol con una espiral de dosvueltas y ¾ alrededor de una columna de hueso(columnela o modiolo) y cuyo interior se encuen-tra dividido en toda su longitud mediante dosmembranas, la basal y la de Reissner, en trescompartimientos (figura 1.4–3) que reciben losnombres de conductos o rampas vestibular,coclear y timpanica. En el vértice o porcióncentral del caracol, el helicotrema, los conductosvestibular y timpánico se unen, por lo que sepuede decir que de hecho forman un mismoconducto. El conducto coclear se encuentracerrado a la altura del helicotrema y de la basedel caracol, por lo que de hecho es un conductoindependiente dentro de otro. Estos conductosse encuentran llenos de líquido.

En su base, el caracol presenta una amplia-ción de su diámetro llamado vestíbulo, la cualcoincide con la ventana oval, cubierta por unadelgada membrana a la que la platina del estribohace vibrar cuando se pone en movimiento, demodo que la fuerza que el estribo ejerce sobredicha membrana se convierte en ondas depresión hidráulica, que recorren los conductosvestibular y timpánico y se transmite al coclear.

Mientras el conducto vestibular se inicia enla ventana oval, el conducto timpánico termina enla ventana redonda, que también se encuentra anivel del vestíbulo, de modo que las ondas depresión que se generan en la ventana ovalterminan en la ventana redonda, también cubier-ta por una delgada membrana.

El líquido que se encuentra en el interior delos conductos vestibular y timpánico, denominadoperilinfa, es de composición química diferente alque se encuentra en el interior del conductococlear, llamado endolinfa. Esta diferencia decomposición, así como las diferencias eléctricasresultantes, parecen ser de extrema importanciapara la correcta audición, ya que cuando porruptura de la membrana de Reissner la perilinfa yla endolinfa se mezclan, la audición se debilita.

En el interior del conducto coclear seencuentra un delicado sistema transductor queconvierte las ondas de presión hidráulica enimpulsos nerviosos. Este sistema, que recibe elnombre de órgano de Corti (figura 1.4-4) seencuentra constituido por un grupo de célulasciliadas alineadas sobre la membrana basal ycon sus filamentos en contacto con otramembrana, llamada tectoria.

En el extremo basal, cada célula ciliada secontinúa con una fibra nerviosa, que se une conlas procedentes de las demás para formar unconjunto la porción auditiva del VIII par craneal onervio auditivo que será el que conduzca losimpulsos hasta la corteza auditiva del cerebro, endonde se integrará la sensación de sonido.

El órgano de Corti, además de servir comotransductor, funciona como sistema analizadorde frecuencias en el que las frecuencias audiblesmás altas se localizan en la base del caracol ylas más bajas en el helicotrema. Este análisis esposible gracias a que la membrana basilar, sobrela que descansan las células de Corti, es másangosta y tensa cerca del estribo y más ancha yflexible cerca del helicotrema. En el caracol, lashondas de precisión hidráulica generadas por elmovimiento de pistón del estribo en la ventanaoval, inducen en la membrana basilar una agita-ción que va del extremo más tenso al más suelto.Los tonos altos crean sus mayores crestas endonde la membrana está más tensa y viceversa.Esta ubicación de la cresta es importante porqueello determina qué células de Corti serán lasresponsables del envío de la señal nerviosa a lazona correspondiente de la corteza auditiva delcerebro, en donde se discrimina finalmente eltono, el timbre y la intensidad del sonido y se ledará el significado ideoafectivo que le correspon-de, de acuerdo con la información y experienciaprevias.Aunque no se conoce íntimamente el me-canismo por el cual las células ciliadas del órga-no de Corti ejercen su efecto transductor, resultaclaro de los estudios experimentales en anima-les, que el efecto transductor se debe a que elmovimiento de la membrana basilar hace que loscuerpos de las células de Corti que se encuen-tran apoyadas en ella, sigan su movimiento acer-cándose o alejándose de la membrana tectoria,según sea el caso y con este movimiento los ci-lios de estas células, que se encuentran incluidos

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FIG. 1.4-3. Esquema del caracol desarrollado.

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FIG. 1.4-4. Esquema del órgano de Corti.

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en la masa de la membrana tectoria sufren defor-maciones, que son las responsables de la generaciónde impulsos eléctricos conducidos por las fibras delnervio auditivo. Este fenómeno, descubierto en 1931,recibe el nombre de microfónica coclear, por lasimilitud que tiene con el efecto producido por loscristales transductores de algunos micrófonos, quegeneran electricidad cuando se les tuerce o dobla.

1.4.3.- Efectos de la exposición al ruido

Los efectos producidos en el hombre por accióndel ruido dependen de las características cuantitativasy cualitativas del sonido, tales como su espectro defrecuencias, nivel de presión sonora, periodicidad,duración, distribución a lo largo del día, etcétera, lo queen conjunto se conoce como característica deexposición. Por ejemplo, es un hecho aceptado que aun mismo nivel de presión sonora, las frecuenciasaltas son más lesivas que las frecuencias bajas y quemientras más larga sea la duración de la exposición,mayor será el riesgo potencial.

Existe una variable más de difícil ponderación,cuya influencia en la producción del daño porexposición a un agente determinado es definitiva: lasusceptibilidad personal. Sin embargo, puedeconsiderarse que para fines prácticos, la respuesta dela población general a una exposición determinadasigue un patrón estadístico normal, es decir, el descritográficamente en la campana de Gauss o curva normal(figura 1.4-5) según la cual la inmensa mayoría de laspersonas (aproximadamente el 95%), presenta unpatrón similar de respuestas mientras el resto seencuentra dividido en dos grupos: hipersensibles(2.5%) y resistentes (2.5%). Esta distribución de lasrespuestas ha permitido el establecimiento de criteriossobre tolerancia a la exposición a agentesdeterminados, con un grado aceptable deconfiabilidad.

Los programas médico-técnicos de prevenciónde riesgos, en los que se establece un monitorespermanente del ambiente y de las personasexpuestas, son la mejor alternativa de solución que sepueda dar para evitar la presentación de efectosindeseables en las personas expuestas y para ello esindispensable conocer dichos efectos.

La exposición a sonidos de gran magnitud,a los cuales nos referimos como ruido, tieneefectos en el hombre que incluyen las esferasfísica, psíquica y social, que para fines declasificación se han dividido en efectos auditivosy efectos extra-auditivos.

1.4.3.1.- Efectos auditivos del ruido

Por ruido se entiende toda interferencia enun sistema de información que utiliza el mismotipo de energía que éste. Formalmente se definecomo "cualquier perturbación indeseada en unsistema de señales". Quede asentado pues, queen todos los casos en que se haga mención delruido en este manual, nos estaremos refiriendo aruido acústico.

Con base en lo anterior y por definición, elprimer efecto del ruido en la función auditiva serála interferencia en la comunicación oral o encualquier sistema de señales audibles, comoconsecuencia de un efecto de enmascaramientoproporcional al nivel de presión sonora en lasfrecuencias dominantes de las señales que parael caso de la comunicación oral suele abarcar lasoctavas de 500, 1,000 y 2,000 Hz.

Por lo regular, en tanto no se genere dañoo fatiga auditiva, la duración de la interferenciapor ruido dependerá del efecto de enmascara-miento por presencia de ruido en el ambiente.

El segundo de los efectos auditivos delruido consiste en la lesión anatómica y funcionaldel oído, la cual con base en las característicasdel agente, el tiempo de exposición y el tipo dedaño generado, ha sido clasificado en traumaacústico agudo y trauma acústico crónico.

Trauma acústico agudo

La exposición a ruido de gran magnitud, cortaduración y presentación repentina, como es elcaso de las explosiones, suele producir altera-ciones consistentes en desgarro de la membranatimpánica y/o dislocación o fractura de los hue-sos de la cadena osicular, debido a los propor-cionalmente elevados niveles de presión que

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FIG. 1.4-5. Curva de distribución normal.

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superan la resistencia de las estructuras ana-tómicas y sus mecanismos de seguridad. Estasalteraciones anatómicas se traducen funcion-almente en una disminución permanente de lacapacidad auditiva en las frecuencias bajas, quepor deberse a deficiencias en los mecanismos deconducción del oído medio se clasifican comohipoacusias conductivas.

Si a pesar de la lesión del oído medio sepresenta transmisión del impulso sonoro al oídointerno, es posible que se genere daño al órganode Corti, que se sumará a la deficiencia en eloído medio y producirá un tipo de hipoacusiamixta con disminución de la capacidad auditivaen las frecuencias bajas y altas, respetando enalguna medida las frecuencias intermedias(figura 1.4-6).

El pronóstico de las lesiones conductivaspuras es menos grave que el de las hipoacusiasmixtas, ya que actualmente se cuenta conprocedimientos quirúrgicos que permiten lareconstrucción del oído medio con un gradoaceptable de restitución de la función, la cualademás puede mejorarse mediante la adaptaciónadecuada de un auxiliar auditivo eléctrico queamplifica las ondas sonoras y las hace llegar aloído interno. En cambio la destrucción del órganode Corti es irreversible y la mejoría funcionalmediante adaptación de auxiliares auditivoseléctricos es nula o muy relativa, ya que el dañose encuentra en el mecanismo transductor.

Trauma acústico crónico

Este tipo de patología auditiva por exposi-ción a ruido es el más común en la industria yconsiste en la pérdida paulatina de la capacidadauditiva por destrucción del órgano de Corti,como consecuencia de la acción continuadadurante varios años de elevados niveles depresión sonora ejercidos sobre el aparato auditi-vo (figura 1.4-7).

Antes del establecimiento de la lesiónpermanente del órgano de Corti que caracteriza altrauma acústico crónico, el trabajador expuesto a ruidoindustrial suele presentar una serie de ma-nifestaciones que anteceden en algunos años a lainstalación definitiva de la disminución de la capacidadauditiva. Estas manifestaciones previas han sidoagrupadas en cuatro fases que corresponden aproxi-

madamente a periodos determinados de exposi-ción y que desde luego pueden variar en funciónde las características de ésta y de la suscep-tibilidad personal.

En la fase I o fase de instalación, que suelepresentarse después de tres a cinco años deexposición a ruido industrial intenso, se producencambios temporales del umbral auditivo, carac-terizados por una disminución de la agudezaauditiva en el periodo inmediato posterior a laexposición. Esta disminución de la audición duravarías horas y se recupera espontáneamentedespués de un periodo de no exposición.

En esta fase no existe lesión propiamentedicha, ya que las manifestaciones se deben alfenómeno conocido como fatiga auditiva y porello la recuperación es completa si se elimina laexposición a ruido.

En la fase II o fase de latencia total, ladesviación temporal del umbral auditivo se hacemás evidente y existe ya algún grado de lesiónpermanente del órgano de Corti que involucro lapercepción de las frecuencias altas, fuera de lazona en que se desarrolla la comunicación oral,por lo que el sujeto suele no percatarse de sudeficiencia auditiva, como no sea por la realiza-ción de un examen audiométrico. Esta fase suelepresentarse entre los cinco y los diez años deexposición.

La fase III o de latencia subtotal, que sepresenta por lo general después de diez años deexposición, se caracteriza por una profundizaciónde la hipoacusia y una mayor amplitud defrecuencias afectadas dentro de las que seinvolucro la zona del lenguaje, lo que lógica-mente se manifiesta por dificultad para lacaptación de palabras, sobre todo aquéllas en lasque predominan consonantes con altafrecuencia, como la F, la K y la S.

Es común que durante esta fase semanfiesten zumbidos en oídos que reciben elnombre de acúfenos en chorro de vapor.

En la fase IV o de sordera manifiesta que sepresenta generalmente entre los 15 y 20 años deexposición, se encuentran afectadas por logeneral la mayor parte de las frecuencias de laescala auditiva, pero predominantemente lostonos agudos y en forma característica lafrecuencia de los 4,000 Hz; los acúfenos seexacerban y existe dificultad no sólo para la com-

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FIG. 1.4-6. Audiograma de hipoacusias.

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FIG. 1.4-7. Esquema de la destrucción del órgano de Corti.

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prensión sino también para la expresión oral(figura 1.4-8 y 1.4-9).

Los efectos producidos en las fases II a IV sedeban a la destrucción del órgano de Corti y, por lotanto, las alteraciones auditivas que se presentanen ellas son irreversibles (figura 1.4-7).

Estas manifestaciones suelen ser bilaterales ysimétricas, es decir, que afectan ambos oídos enigual forma, y si no se acompañan de alguna pato-logía concomitante que favorezca su desarrollo, alcesar la exposición no suelen ser progresivas por sísolas.

Efectos extra-auditivos del ruido

Además de los efectos que el ruido produceen la audición, es capaz de producir alteraciones enotras partes del organismo mediante la intervencióndel sistema nervioso, conforme al modo individualde respuesta que tiene su fundamento en carac-terísticas genéticamente determinadas, así como enel aprendizaje y experiencia previos.

Los principales efectos extra-auditivos delruido han sido divididos en tres grupos generales:1 . Manifestaciones neuro-vegetativas, que inclu-

yen modificaciones vasomotoras con dilatacióno constricción arterial, modificaciones de lafrecuencia cardiaca y de la tensión arterial; esti-mulación de glándulas endocrinas (con secre-ción de hormona tiroidea, adrenalina y cortico-

trofina); aumento de peristaltismo intestinal ydilatación pupilar.Cuando se presentan estas manifestacionessuelen ser transitorias y disminuyen al cesarla exposición al ruido, hasta desaparecer.

2. Fatiga física y mental, con efectos adversosen la eficiencia tanto muscular como mentalque se explican como consecuencia delmayor esfuerzo que se debe realizar paralograr la concentración y por el mayordesgaste nervioso producido por la sobreestimulación.

3. Alteraciones de la conducta y la personalidadque pueden agravar estados previos dedeficiente integración o patología subyacentey que pueden variar en grado, desdereacciones psiconeuróticas que ceden contratamiento psiquiátrico de apoyo, hastacuadros neuróticos de más difícil manejo.

En algunas situaciones es difícil definir silas alteraciones conductuales y de la persona-lidad se deben a la exposición al ruido o asituaciones que tienen su origen en deficientesrelaciones sociales en el centro de trabajo,ambiente físico inadecuado, etcétera.

En términos generales se puede afirmarque los efectos extra-auditivos del ruidorepresentan una forma individual de responder alestímulo y por ello las manifestaciones puedenser muy variadas.

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FIG. 1.4-8. Campo de audición según Gglorig, 1956.

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FIG. 1.4-9. Audiograma médico de empleados expuestos a ruido industrial.

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Capítulo 2

2.- BASES PARA LA REALIZACIÓNDE ESTUDIOS DE EVALUACIÓN

2.1.- RECOMENDACIONES GENERALES

Previo al desarrollo de cualquier programade evaluación, es necesario definir sus objetivosy las variables que deben ser cuantificadas, asícomo los procedimientos y estrategias de mues-treo. En esta etapa de planeación del estudio,resulta de máxima importancia, la selección deta-llada de los instrumentos de medición a serempleados.

La selección de los equipos para mediciónsonora debe hacerse teniendo en cuento unaserie de factores relacionados con las caracte-rísticas propias del agente, de la exposición, delmedio de transmisión, el ambiente en que serealizarán las mediciones así como de las fun-ciones y limitaciones de los equipos disponibles.

Así, por ejemplo, los sonidos puedencontener una muy amplia gama de frecuencias(sonido de banda ancha) como en el caso de losmotores de combustión interna, o estarconstituidos por un número reducido de estas(sonido de banda angosta) como en el caso delos sopladores, o de tonos marcadamente altoscomo en motores eléctricos. Por lo que hace alnivel sonoro en función del tiempo de exposición,puede ser constante o intermitente, con fluctua-ciones periódicas y regulares o aleatorias.

Adicionalmente pueden encontrarse seve-ros problemas al medir sonidos impulsivos comolos producidos al pilotear, o por impacto enalgunas operaciones de la industria metal-mecánica.

Desde luego, la selección del equipotambién dependerá de la cantidad y tipo deanálisis que se requiera efectuar. Por ejemplo,una investigación para control de ruido normal-mente requiere mucho menos informacióndetallada que un programa de investigaciónbásica. Los factores que hasta aquí se hanmencionado también influyen decisivamente enla selección de los procedimientos de medicion.

Por otro lado, aunque es muy obvio, esconveniente recalcar que al seleccionar equipopara usarse en el campo, debe tenerse encuenta el que sea verdaderamente portátil. Estoimplica que daba ser fácil de montar y calibrar enel sitio mismo donde se ha de usar, así como serindependiente de un suministro de potencia através de una fuente externa, además de ser depeso razonablemente ligero.

Una vez que se tenga el equipo selec-cionado entre los tipos generales que se descri-ben en los dos subtemas siguientes, es muyrecomendable asegurarse de que el personalque haya de usarlo sea capacitado perfecta-mente y se sigan las instrucciones del fabricantepara su manejo y mantenimiento apropiados.Conviene que el manual de operación que sesuministra con el equipo, se distribuya entro todoel personal involucrado en el desarrollo o supervi-sión de estos estudios de evaluación, traducién-dolo antes al español, cuando ello sea necesario.

Aunque después se entrará en detalles encuanto a los procedimientos de medición, convie-ne desde aquí tener en mente el efecto de lasreflexiones en el observador y en el instrumento.

Es un hecho que la presencia de cualquierobjeto en el campo sonoro tiene algún efectosobre la presión sonora realmente medida en elmicrófono, pues las reflexiones en el primeroalteran el campo local. Por lo tanto, el tipo ymagnitud de la perturbación dependen en muchodel tamaño, forma, proximidad y propiedades delobjeto sobre la reflexión del sonido, así como delángulo de la onda sonora incidente. Si el camposonoro es difuso y se va a medir en una bandoancha, digamos en la escala A, usualmente estoserrores no son serios y la precisión global de lamedición está determinada generalmente por lapropia precisión del instrumento. Pero si sehacen las mediciones cerca de una fuente o enbandas estrechas, por ejemplo al hacer análisisde frecuencias por banda de octava, es posibleincurrir en considerables errores.

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En general, tanto las reflexiones en elcuerpo del instrumento como en el observadorque toma las lecturas, afectan la precisión de lamedición. Abajo de los 1,000 Hz el efecto delaparato puede ser despreciable, pero en cuantoal observador, especialmente si se paradirectamente detrás del sonómetro, puedeocasionar errores significativos en el rango de300 a 1,000 Hz.

Esta posición del sonómetro –entre elobservador y el campo a ser medido– puedeconsiderarse como la peor. Se mejorará laprecisión si el observador se para lejos y a unlado del sonómetro o empleando un cable deextensión, de modo que el micrófono se puedamontar sobre un tripié, lejos del equipo y del quelo opera.

2.2.- EQUIPOS DE MEDICION

El instrumento básico para evaluar nivelesde presión sonora llamado sonómetro, constainvariablemente y a grandes rasgos, de dospartes generales:1) Un micrófono que capta la vibración

mecánica que transmite el medio elástico(presiones de la onda sonora) y la convierteen señal eléctrica de corriente alterna debajo voltaje, esto es, se trata de untransductor.

2) Un circuito de medición que a semejanza deun multímetro, mediante circuitos electróni-cos y escalaas adecuadamente calibradas,proporciona la lectura del nivel de presiónsonora.

En realidad, la medición más simple delsonido es la del nivel de presión sonora lineal opresión acústica, que es independiente de lafrecuencia y que pasa por alto la variación conel tiempo, ignorando así los dos factores que sesabe afectan la reacción subjetiva al sonido,tanto como el nivel mismo de éste. Es por elloque sólo se usa cuando se están registrandodatos para su posterior análisis en el laboratorioy su notación suele ser dB (Lin). Sin embargo,ponderando la señal en una manera quecorresponda a la respuesta del oído, es posibledescribir, por medio de un solo valor, un nivel depresión más representativo de sus efectossubjetivos. Este valor hace una ponderación delas frecuencias componentes del sonido que se

mide y para distinguirlo es expresa como dB (A),dB (B), dB (C), etcétera (ver subteme 1.3).

Si se requiere el análisis de frecuencia delsonido, se pueden hacer las mediciones en ban-das con un ancho de una octava o un tercio deoctava, dependiendo de la aplicación y la reso-lución deseada. En general, para efectos deevaluación y control de ruido industrial, bastaracon el empleo de la banda de octava.

El ancho de una banda de frecuencia esde una octava cuando su límite superior es eldoblo del inferior y un tercio de octava cuandosu límite superior es la raíz cúbica de dos vecesel límite inferior. Sin embargo, los filtros sedesignan no por los límites superior e inferiorsino por las frecuencias centrales del ancho debanda de que se trate. En cualquier caso, sea elancho de la banda de octava o de una fracciónde octava, la frecuencia central está dada por lamedia geométrica de los límites, esto es, la raízcuadrada del producto de ellos.

Estas mediciones en las diferentes bandasde frecuencia se efectúan mediante filtroselectrónicos que son accesorios que se acoplana los sonómetros, y que constan a grandesrasgos de un reóstato sintonizaba para lasdiversas frecuencias centrales, usualmente de125, 250, 500, 1,000, 2,000, 4,000 y 8,000 Hz,etcétera.

Además se dispone de una amplia varie-dad de sistemas diferentes, algunos de los cua-les consisten de un cierto número de instrumen-tos interconectados para la medición del sonidoy para cubrir la mayoría de las situaciones quepudieran encontrarse en la práctica.

Aunque muy diferentes en detalle y algu-nos muy complicados, cada sistema básicamen-te se integra en la misma forma sencilla en quese indicó para el sonómetro al principio de estecapítulo. Efectivamente, cada sistema esencial-mente consta de un transductor, una sección deanálisis y una unidad de salida.

Transductor

Usualmente es un micrófono, aunquealgunas veces se usan acelerómetros o medi-dores de deformación para ayudar a identificarvibraciones relacionadas con los mecanismosde emisión sonora por fuentes complejas.

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Sección de análisis

Con su amplia variedad de circuitos para de-terminar, ponderar e integrar la señal, esta secciónes la más compleja del sistema. En el caso mássimple sólo pondera el espectro de frecuencias dela señal de entrada de acuerdo a una de las redesestándar, o lo filtra en bandas de 1/3 de octava obandas estrechas. El nivel ponderado en escala Ase puede integrar para dar el nivel sonoro continuoequivalente (simbolizado por Leq en inglés), opuede computarse continuamente un análisis esta-dístico completo.

Sección de salida

A menudo consiste de un medidor calibradocon un tiempo de respuesta estandarizado y ungraficador opcional para obtener un registro per-manente de los niveles medidos. Sin embargo, elrápido desarrollo de la electrónica ha hecho fácil-mente disponibles para incorporarse en estossistemas de medición, las salidas digitales, impre-sores alfanuméricos y desplegados por rayos cató-dicos. Aún más, se puede emplear la minicom-putadora o calculadora programable de escritoriopara almacenar y comparar datos provenientes deestaciones fijas de monitoreo o para realizar cálcu-los complejos como los requeridos para la clasifi-cación del ruido de aeronaves.

2.3.- MEDIDORES DE NIVELDE PRESION SONORA

Como se dijo en el capítulo anterior, el sonó-metro es el instrumento básico de medición sonoray consta de un micrófono, un amplificador con con-trol de volumen calibrado y un indicador. Mide laraíz cuadrada de la media cuadrática (valor eficaz)del nivel de presión sonora en decibeles, que esproporcional a la intensidad o flujo de energíasonora.

Las normas IEC* -651 y ANSI** S 1.4 fijanlos requisitos que deben reunir los sonómetros ylos clasifican en cuatro tipos, conforme a sus ca-racterísticas y aplicaciones.

* IEC = lnternational Electrotechnical Commission.** ANSI = American National Standard Institute.

Tipo 0 Patrón de referencia de laboratorio.Tipo 1 Sonómetros de precisión.Tipo 2 Sonómetros para usos generales.Tipo 3 Sonómetros de reconocimiento.El tipo 2 generalmente mide dentro de los

2 ó 3 dB de los niveles reales, lo que essatisfactorio para la mayoría de nuestrospropósitos. Con el sonómetro tipo 1 o deprecisión, el error se contrae aproximadamentea la mitad, mientras que con el tipo 3,aproximadamente se duplica.

No obstante lo anterior, los erroresanotados pueden reducirse en algún gradomediante una calibración cuidadosa.

Redes de ponderación de frecuencia

Los sonómetros suelen contar con una ovarias de cuatro redes de ponderación, quehacen que la sensibilidad del instrumento varíecon relación a frecuencias e intensidadesespecíficas, en forma similar a como lo hace eloído humano (ver subtema 1.3). Estas redes deponderación entran en operación medianteperillas o botones en los que se indica estafunción con las letras A, B, C y D. La funciónLin, se refiere a respuesta lineal del aparato, esdecir, sin la utilización de redes de ponderaciónde frecuencias.

En los estudios de evaluación y control deruido industrial, por acuerdo internacional, laescala de ponderación utilizada es la A que deacuerdo con la experiencia ha demostrado ser laque más se asemeja a la respuesta del oídohumano normal.

Tiempo de integración

El tiempo de integración o velocidad de res-puesta del indicador es una función de los sonó-metros que permite valorar ambientes con diversascaracterísticas en cuanto a las fluctuaciones delnivel de presión sonora en el tiempo. Los sonidosrelativamente estables, es decir, con fluctuacionesno mayores de 4 dB (A), se miden con respuestarápida (fast), debido a que la inercia de los cir-

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cuitos electrónicos y del indicador, sobre todocuando este es electromecánico, permite unamayor confiabilidad cuando se emplea estafunción en las condiciones indicadas, mientrasque cuando la inestabilidad de los sonidospresentes en un ambiente determinado es muygrande, para evitar errores de aforo, serecomienda utilizar la respuesta lenta (slow), quedisminuye la oscilación de la aguja en losequipos con indicador electromecánico o en losnúmeros en los de indicador digital.

Los sonidos tales como los producidos pormartillo o al pilotear, que duran una fracción desegundo, deben calcularse con un medidorespecial que indique el nivel pico. Hay accesoriospara medir impulsos que se conectan a lossonómetros, pero también hay sonómetrosequipados con un circuito para medir sonidosimpulsivos.

Analizadores de frecuencia

Tanto para la identificación de las fuentesgeneradoras de ruido como para la selección demedidas de control, es sumamente importanteconocer la distribución de la energía sonorasegún la frecuencia. Tal información se proveemediante un analizador del espectro sonoro quepuede ser de funcionamiento autónomo o bienconectarse al sonómetro. El circuito de éste filtrala señal eléctrica del micrófono, de modo quesólo aquéllas dentro de un limitado rango defrecuencia son transmitidas al indicador delinstrumento.

Las frecuencias centrales, así como loslímites inferior y superior de los filtros de bandade octava que más comúnmente se usan, son lasque aparecen en la siguiente tabla:

2.4.- MICROFONOS

Como se mencionó al tratar con losfundamentos teóricos, las características físicasdel sonido se pueden describir por diferentesparámetros, pero la cantidad más prácticamentemedible en el campo es la presión sonora. Porello se han desarrollado los micrófonos con unalto grado de refinamiento.

TABLA 2.3.1

LIMITE FRECUENCIA LIMITEINFERIOR CENTRAL SUPERIOR

22 31.5* 4444 63* 8888 125 177

177 250 355 355 500 710 710 1,000 1,420

1,420 2,000 2,8402,840 4,000 5,6805,680 8,000 11,360

El micrófono seleccionado para una ciertamedición tiene que:1. Operar satisfactoriamente en un amplio ran-

go de condiciones medioambientales, talescomo humedad, temperatura, polución at-mosférica y viento.

2. Llenar exigencias técnicas respecto a larespuesta a la frecuencia, rango dinámico,direccionabilidad y es tabilidad necesariaspara que las mediciones sean precisas yreproducibles.

El que mejor llena todas estas condicioneses el micrófono de condensador, y por lo tanto esel más ampliamente usado. Opera bajo elprincipio de que la capacitancia de dos placaseléctricamente cargadas se altera con laseparación entre ellas. Pues bien, una de estasplacas es un diafragma sumamente ligero que semueve en respuesta a las variaciones de lapresión acústica. El cambio resultante en lacapacitancia se detecta por el cirbuito demedición.

Selección y uso del micrófono apropiado

Cuando se seleccione y use cualquier mi-crófono, debe tenerse en mente el tipo de camposonoro que se va a medir.

La respuesta del micrófono se ve influen-ciada a altas frecuencias por la reflexión y difra-cción originadas por su propia presencia en elcampo sonoro. Por lo tanto, depende hasta ciertogrado de la dirección del sonido que recibe.

* No empleadas regularmente en estudios de evaluación de ruido industrial.

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Existen en la práctica dos tipos principalesde condiciones acústicas: las de campo difuso ylas de campo libre. En el primer caso el sonidoincide sobre el diafragma del micrófono igual-mente desde cualquier dirección. En cambio enel segundo, que es el que usualmente se presen-ta en la mayoría de las mediciones en exterioresy en muchas en interiores, el sonido llega sólodesde una dirección. De aquí que se deba tenerespecial cuidado para asegurar que las carac-terísticas y orientación del micrófono selec-cionado sean apropiadas para el tipo de camposonoro bajo estudio. De otra manera, la respues-ta a las frecuencias altas será deficiente.

Clasificación de los micrófonossegún su respuesta

Usualmente las características del micró-fono se expresan de tres maneras:1. Respuesta de campo libre. Se refiere a la

forma en que el micrófono está diseñadopara compensar la perturbación causada porsu propia presencia en el campo sonoro,siempre que la propagación de la ondasonora sea perpendicular al diafragma.

2. Respuesta a la presión. Esta característicaexpresa la respuesta del micrófono a la fre-cuencia uniforme al campo sonoro, tal comoexiste incluyendo su propia perturbación, ydebería usarse al medir en acopladores, enla calibración de audiómetros, etcétera.

3. Respuesta a la incidencia al azar. En estecaso se mide la capacidad del micrófonopara responder uniformemente a las ondassonoras que llegan simultáneamente desdecualquier dirección y por lo tanto, cuando seinvestiguen campos difusos, se deberán se-leccionar micrófonos cuya eficacia en cuantoa esta característica esté garantizada.

En la figura 2.4-1 se ilustra la orientacióncorrecta y el mocrófono recomdado al efectuarmediciones del sonido en un campo libre, asícomo al hacerlo en un campo difuso. Notese en

la figura que si se usa un micrófono conrespuesta al campo libre, debe apuntarse en ladirección de la fuente de ruido; y si se trata de unmicrófono de respuesta a la presión, deberámantenerse en ángulo recto a la dirección de lapropagación del sonido (incidencia rasante).

En general, mientras menor es el micrófonose obtiene mejor respuesta a la frecuencia ymejor omnidireccionalidad, pero su sensibilidaddisminuye.

Otras consideraciones respectoa los micrófonos

Cuando se monta un micrófono en un so-nómetro, el mismo cuerpo del instrumento obs-truye el sonido proveniente de ciertas direc-ciones, haciendo que la respuesta del primerosea más direccional que la de un micrófono quese monte alejado del instrumento. No obstante,estos efectos se pueden minimizar por elcuidadoso diseño de la forma del sonómetro.

Inevitablemente, muchas mediciones enexteriores se tienen que hacer en condicionesque distan mucho de ser perfectas, muy amenudo con la presencia del viento. Cualquiermicrófono produce turbulencia en una corrientede aire, lo que hace que el diafragma se deflectegenerando una señal espuria superpuesta a laseñal acústica que pretende medirse, dandolugar a serios errores.

No obstante lo anterior, a bajas velocidadesdel viento (menos de 40 km/hr), mediante el usode una pantalla contra viento apropiada se lograuna importante reducción en el ruido inducido poreste agente. Pero al aumentar la velocidad,disminuye continuamente el efecto de la pantalla,por lo que no pueden lograrse medicionesprecisas y ni siquiera debieran intentarse.

Por otro lado existe la circunstancia de que elnivel espectral del ruido debido al viento aumenta aldisminuir la frecuencia, así que las mediciones en lared de ponderación A parecen ser menos afectadasque otras, ya que este "falso ruido" tiende a quedarfuera de ponderación.

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FIG. 2.4-1. Orientación de los micrófonos en el campo sonoro

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2.5.- DOSIMETROS

Introducción

La exposición del personal a un agenteagresivo cualquiera presente en el ambientelaboral, relacionada con el tiempo y comparadacon los criterios de permisibilidad tal exposición,constituye el concepto general de dosis.

En el caso de ruido industrial es necesarioinvestigar la dosis que reciben los trabajadoresdurante su jornada laboral, con miras a procurarla conservación de la audición.

Esta necesidad surge del hecho de que lacapacidad de un ruido dado para lesionar lafunción auditiva no sólo depende de su nivel sinotambién de su duración. Pero en toda la industriano se da un solo caso en que el trabajador seexponga las ocho horas de su turno a un sólonivel de ruido, sino que lo normal es que a lolargo de la jornada estos niveles de ruido, asícomo el tiempo de exposición a cada uno deellos, varían en forma más o menos aleatoria.Así, hay que determinar un valor basado entodos estos niveles individuales, que representeel nivel continuo equivalente en dB (A) quetendría el mismo potencial de lesión auditiva queel nivel variable considerado.

Nivel sonoro continuo equivalente (Leq)

El nivel sonoro continuo equivalente (sim-bolizado por Leq en inglés) es la energía mediaponderada en la red A, del nivel de ruidopromediado a lo largo de todo el periodo demedición. Se puede considerar como el nivel deruido estable continuo que tendría la mismaenergía acústica total ponderada en la red A, queel ruido fluctuante real medido en el mismoperiodo. Está definido como:

Leq 10 log1

T10

o

V Pa(t)

Po= ∫

2

dt ...(2.5.1)

donde:T es el tiempo total de medición.Pa (t) es la presión acústica instantánea ponde-rada en la red (A).

Po es la presión acústica de referencia (20 µ Pa)Debido a la dificultad práctica para el

registro continuo de valores durante periodosprolongados que permitan calcular este nivelsonoro continuo equivalente mediante métodosmanuales, se ha desarrollado un nuevo tipo desonómetro integrador especializado, por mediodel cual se puede determinar directamente ladosis de ruido:el dosímetro.

Dosis de ruido

La dosis de ruido es una medida de laenergía sonora ponderada en la red A recibidapor un trabajador, expresada como una propor-ción de la dosis diaria de ruido permitida, adopta-da internacionalmente como de 90 dB (A) denivel sonoro continuo equivalente (Leq) para unajornada de ocho horas, con reducción a la mitaddel tiempo permisible cada vez que seincremento en 3 dB (A)*.

Dosímetro de ruido

El dosímetro de ruido es un instrumento demedición que proporciona directamente el valor dela relación entre la exposición real y la permisible.Este es un sonómetro especial de uso personal,diseñado para que el usuario lo porte consigo du-rante toda la jornada sin molestia alguna, mientrasautomáticamente se están efectuando las medi-ciones e integraciones que finalmente nos permitanestimar la dosis como una fracción de la máximapermisible.

De otra forma, se tendría que medir el nivelsonoro en cada lugar de trabajo, estimar el tiempoque se permanece expuesto en ese sitio, y al fin su-mar las exposiciones individuales para tener el valorrepresentativo de todo el día de trabajo, lo cual pro-porciona un valor aproximado y con muchas posi-bilidades de error, además de que sólo seria posiblehacerlo cuando el nivel sonoro en cada lugar fueralo suficientemente estable, no así cuando los nive-les varían en forma aleatoria. En cambio al final dela jornada el dosímetro habrá registrado la exposi-ción real de su portador, independientemente dedónde y por cuánto tiempo haya estado expuesto.

* Instructivo Núm. 11 del Reglamento General de Seguridad e Higiene en el Trabajo; Norma 1SO-1999.

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2.6.- ESTRATEGIAS DE MUESTREO:PROCEDIMIENTOS DE MEDICION

Por definición, las actividades de higieneindustrial se desarrollan en las etapas de recono-cimiento, evaluación y control, correspondiendo acada una de ellas procedimientos particulares.

En el caso de la exposición laboral a ruido,la etapa de reconocimiento se refiere a la iden-tificación sensorial de áreas de trabajo en las quese presentan sonidos cuyas características resul-ten subjetivamente agresivas, y/o en las cualesse hayan identrficado trastornos en la salud delos trabajadores atribuibles a este fenómeno.

Lógicamente, la simple valoración subje-tiva de las características del ruido y la forma deexposición a éste no son suficientes para sus-tentar técnicamente la posibilidad o no de quedicha exposición sea capaz de generar daño, porlo cual, es necesario efectuar una medición ins-trumental y una comparación entre los valoresencontrados y los patrones de aceptabilidad es-tablecidos. Este tipo de estudios son los que co-rresponden a la etapa de evaluación y su desa-rrollo debe realizarse siguiendo una serie de pro-cedimientos normalizados, los cuales se resumena continuación.

Estrategia de muestreos en locales cerrados osemicerrados

En las áreas de trabajo con niveles sonorosuniformes como en las casas de bombas y decompresoras, así como en algunos talleres, elprimer paso sería determinar el nivel promediomediante la realización de un cierto número demediciones en dB (A), con un simple sonómetroportátil. Los puntos de medición deben distribuir-se imparcialmente alrededor del local en formaconveniente según sus dimensiones. Si se obtie-nen indicaciones de que se trata de un ambientesonoro evidenternente inaceptable (NPS igual omayor de 90 dB (A) ), se procederá a investigarel espectro de ruido en términos de bandas deoctava (de 125 a 8,000 Hz), en el sitio mismodonde se encuentre la fuente emisora.

Para el procedimiento de medición, cálcu-los e informe, se transcriben a continuación los

aspectos más importantes de la norma oficial me-xicana NOM-C-102-1976, "Medición en Campodel Nivel de Presión Acúsdca o del Nivel Sonoroen el Ambiente de un Claustro".

Procedimientos

Se debe escoger un número suficiente depuntos de medición, de una manera aleatoria, detal modo que nunca sean menos de seis, a fre-cuencias inferiores de 500 Hz, o en medicionescon curvas de ponderación, y nunca menos detres, a frecuencias superiores a 500 Hz. Los pun-tos de medición deben estar localizados de formatal que cubran la totalidad del espacio físico amedir, pero no deben estar más cerca de 1.5 mde las paredes o de 1.0 m del piso.

Si se trata de determinar el espectro deniveles de presión acústica por bandas de octa-va, deben emplearse los filtros correspondientescentrados en las frecuencias de 125, 250, 1,000,2,000 y 4,000 Hz*. Debe tomarse un númerosuficiente de mediciones en cada punto y paracada banda de frecuencia, nunca menor decinco. El proceso total de medición no debe tenerduración menor de quince minutos.

Expresión de los resultados, cálculos

En el caso de que las variaciones en cadapunto sean menores de ± 10 dB pueden prome-diarse de acuerdo a la fórmula siguiente:

Ñ 10 log antilog

n

N110

i 1

n= ∑

=...(2.6.1)

donde:Ñ = nivel promedioN = nivel medido en cada punto.n = número de puntos medidos.

Resultados

En el caso de que las mediciones en cadapunto arrojen variaciones superiores a ± 10 dB,debe tomarse un punto vecino y repetir la medi-

* Se recomienda utilizar también los filtros centrados en 500 y 8,000 Hz.

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ción. Si las variaciones de punto a puntomenores de ± 10 dB, puede obtenerse elpromedio general de todo el claustro y se le llamanivel ambiente promedio, por medio de la fórmula(2.6.1). En el caso de que las variaciones delnivel de punto a punto sean mayores de ± 10 dB,es conveniente no efectuar un promedio sinorealizar un mapa de curvas isonivel.

Informe

El informe de los resultados debe contenerlo siguiente:

Croquis del claustro de medición, indicandola posición de los puntos de medición.

Lapso de mediciones.Sistema usado para las mediciones.Descripción del instrumental.Gráficas obtenidas y su interpretación.

Curvas isonivel (Mapas de ruido)

Estas permiten una mejor visualización delos modos en que se distribuye el ruido, haciendoresaltar las zonas de niveles peligrosos en lasque haya que tomar medidas para el control deeste agente.

Consisten en un croquis de una precisiónaceptable, donde se incluyen las posicionesrelativas de las fuentes y demás elementos deinterés. Sobre este croquis se anotan los nivelesde ruido medidos en dB (A) en un númerosuficiente de posiciones, teniendo en mente quea mayor número de puntos de medida, se tendrámayor exactitud. Finalmente se unen los puntosde igual nivel con una línea continua,obteniéndose así las curvas de isonivel (verfigura 2.6-1).

Cabe notar que la mencionada normaNOM-C-102 encuentra su aplicación primaria enla evaluación de la presión sonora que permitedeterminar el espectro del ruido ambiente, que esla base para la determinación de las propiedadesreflectivas, transmisivas y absortivas de losmateriales acústicos usados en la construcción.No obstante, es útil para determinar este mismoespectro con otros fines; los relacionados con la

protección de la función auditiva de los trabaja-dores mediante el abatimiento de estos nivelespor algunos de los métodos de control en aten-ción a la fuente o a los medios de transmisión delruido, según se verá en el Capítulo 3 de estemanual, lo que justifica la medición en lasoctavas de 500 y 8,000 Hz.

Sin embargo, cuando se trata de hacermediciones con el fin específico de dar protec-ción auditiva a los trabajadores, debe procurarseefectuar las mediciones en los puntos en los quelos trabajadores se exponen, colocando el micró-fono en la posición más aproximada a la queguardan los oídos de éstos.

Estrategia de muestreo en exteriores

En forma similar al caso anterior se proce-derá a levantar las curvas de isonivel, para locual será conveniente usar el plano de locali-zación de las instalaciones o su equivalente, yorganizar una red de mediciones bajo el criteriogeneral de un mínimo de un punto de mediciónpor cada 4 m2 u 8 m2. En los puntos en que sedetecten niveles sonoros de 90 dB (A) o más sehará el análisis de frecuencias por banda deoctava. Este servirá para que en los casosnecesarios se tomen las medidas de controlpertinentes, en cuanto a la fuente y los mediosde transmisión del ruido. Pero para efectos de laprotección auditiva de los trabajadores, lasmediciones deberán realizarse en la posiciónnormal de su oído para medir lo que efectiva-mente constituye la exposición de éstos al ruido.

Independientemente de que se trate de unespacio cerrado o abierto, siempre se estará encuanto al procedimiento, a lo que se indique enlas Normas Oficiales Mexicanas vigentes.

Estrategia de muestreo y procedimientode medición para evaluar dosis de ruido

En la generalidad de los casos se tratará dedeterminar la dosis que reciben los trabajadores enla categoría o categorías que se encuentren enestudio; excepcionalmente se determinará en casospersonales particulares especiales.

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En cualquier caso, se trata de llegar a unconocimiento lo más exacto posible de la exposi-ción real de los trabajadores durante el desem-peño de sus labores. Así pues se procederá,después de tener debidamente calibrado elsonómetro, a efectuar mediciones del nivelsonoro A en los sitios mismos donde el personalse exponga, colocando el micrófono del instru-mento en una posición tal que esa lo másaproximada posible a la que mantiene el propiooído del individuo expuesto, lo que entre parén-tesis, se logra mucho mejor mediante el empleode un dosímetro personal como se indicó en lasección correspondiente de este manual. En loscasos en que el nivel sonoro sea de 90 dB (A) omás, se efectuará el análisis de frecuencia porbanda de octava, mismo que se ponderará segúnlas Curvas de Valoración del Ruido de la figura2.6-2, para tratar el riesgo de lesión que el ruidoimplique.

Este sencillo método consiste en ubicar enel diagrama de curvas, los niveles correspondien-tes a cada banda. Se ve entonces qué curva devaloración queda inmediatamente por encima delespectograma, y se asigna al ruido total el valorcorrespondiente a este curva (78 dB en elejemplo). Esto es, se considera como si el ruidofuera de un tono puro de 500 Hz, con un nivel depresión de 78 dB.

Con este valor y el auxilio de la tabla 2.6.1,encontramos el nivel sonoro A equivalente, queserá el que finalmente se considere para elefecto del potencial de daño auditivo. De estamanera se toma en consideración la respuestadel oído humano a la frecuencia, puesto que esdiferente el efecto de la exposición a ruido defrecuencias diferentes con un mismo nivel depresión durante el mismo tiempo.

Como antes se asentó, no basta con saberel nivel sonoro sino también el tiempo que dura laexposición en cada caso. Para ello se tienen dosalternativas: 1) cronometrar cada una de lasexposiciones a los diferentes niveles sonorosdurante todo el turno; 2) estimar el tiempo totalde exposición a cada nivel, cuando se trate deuna rutina fija y niveles sonoros razonablementeestables.

Desde luego, es necesario proceder en laprimera forma cuando no se cuenta con antece-

TABLA 2.6.1

AJUSTES DE PONDERACION DE FRECUENCIA (A)

Hz CORRECCION

125 -16.1250 -8.6500 -3.2

1,000 02,000 +1.24,000 +1.08,000 -1.1

dentes, y después podrá hacerlo subsecuente-mente con el segundo método, en la inteligenciade que si hubiera algún cambio en la rutina,condiciones de operación o el proceso mismo,habría que recurrir al primer método para tener elantecedente. Cuando las nuevas condicionesestuviesen a régimen constante, se podría volveral segundo método, si así se deseara.

La forma de correlacionar estos dosparámetros –nivel sonoro y tiempo de exposiciónpara obtener el valor de Neq– se encuentradescrita o ilustrada en el Anexo 2 del Instructivo11 del Reglamento General de Seguridad eHigiene en el Trabajo de la Secretaría delTrabajo y Previsión Social, "Relativo a lasCondiciones de Seguridad o Higiene en losCentros de Trabajo donde se Genere Ruido".

Para pronta referencia, a continuación setranscriben todas las partes pertinentes de esteinstructivo:

l. DISPOSICIONES GENERALES

6. Los patrones deberán llevar, conservar,mantener actualizado y exhibir a las autoridadescorrespondientes el registro de los niveles deruido, con las horas y las fechas en que sepractiquen los muestreos respectivos, a fin deadoptar las medidas de seguridad que seannecesarias para no rebasar los niveles máximospermisibles de ruido a que se refiere el presenteinstructivo.

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FIG. 2.6.2. Curvas de valoración del ruido y su modo de empleo.

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Il. DEL RECONOCIMIENTO

8. Para llevar a cabo el reconocimiento, lospatrones deberán:a) Identificar las fuentes emisoras.b) Delimitar las zonas donde existe el riesgo

de exposición.c) Conocer las características del ruido en cuanto

a magnitud y componentes de frecuencia.

Iil. DE LA EVALUACION

9. Para efectuar la evaluación el patróndeberá muestrear y cuantificar periódicamentelos niveles de ruido, aplicando los métodos indi-cados en el Anexo 2 del presente Instructivo... ylos instrumentos de medición que señalen en lasNormas Oficiales Mexicanas relativas (NOM-AA-54, de futura publicación en el Diario Oficial)*.

10. El Nivel Sonoro Continuo Equivalente(Neq) se calculará aplicando cualquier de losmétodos indicados en el Anexo 2.

Anexo 2

2. METODO DE CALCULO MATEMATICO

Se define matemáticamente al Nivel SonoroContinuo Equivalente como:

( )Neq = 10 log

Pefi

Po

2

(1)

donde:

Po = presión de referencia = 2 x 10-5 N/m2

Pefi = presión acústica eficaz en el tiempo i

( )Neq = antilog

NSi

10 ti 10 log t

i 1

N

=∑

− (6)

Nsi = nivel sonoro durante el tiempo iti = tiempo de exposición del periodo i

2.1. Ejemplo. Para el Neq de un trabajador quese ha expuesto a los subsecuentes NivelesSonoros, en los tiempos especificados, seprocede como sigue:

EXPOSICION NS dB (A) Tiempo de Exposición t

1 114 10 min.(1/6 hora)2 105 45 min.(3/4 hora)3 92 300 min.(5 horas)

Aplicando la ecuación (6) se tiene:

Neq = ant i log114

10

1

6 ant i log

105

10

3

4 ant i log• + • +

( )92

10 5 10 log 5.916 =

−

[ ]= × + × + × −10 log 4.186 10 2.37 10 7.92 10 7.7210 10 9

( )= × − = − =10 log 7.348 10 7.72 108.66 7.72 100.94 dB (A)"10

Como puede verse en el ejemplo prece-dente, se trata de reducir las exposiciones com-binadas a diferentes niveles y tiempos a unaexposición durante el mismo tiempo total, a unsolo nivel equivalente. Así el trabajador de lailustración que estuvo expuesto al ruido duranteun total de cinco horas con 55 minutos a nivelesde 92, 105 y 114 dB (A), se expuso al mismopotencial de daño auditivo que si hubiera estadolas mismas cinco horas con 55 minutos en unmedio ambiente laboral con un nivel sonoro de100.94 dB (A)".

En el Capítulo 3 de este manual sobre lasbases para la selección de alternativas decontrol, se tratará con el manejo de estos y otrosdatos en el proceso del control del ruido paraconservar la función auditiva de los trabajadoresexpuestos.

* Información tomada de otra fuente, no del Instructivo Núm. 11 mismo.

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Capítulo 3

3. BASES PARA LA SELECCIONDE ALTERNATIVAS DE CONTROL

3.1.- ENFOQUE DEL PROBLEMA

Una vez que se han efectuado las medi-ciones pertinentes según el Capítulo 2 de estemanual, en primer lugar se podrá estar segurode la existencia o no de un problema real, yespecialmente si es o no de una magnitud talque pueda llevar hasta un daño auditivo a lostrabajadores expuestos. En segundo lugar, sepodrá basar cualquier acción subsecuente en lainformación objetiva que se tiene a la mano.

Efectivamente, aunque el nivel del ruido,sus características y el criterio empleado a suevaluación difieren de un medio ambiente a otro,las razones básicas para controlarlo general-mente son similares, así como los métodos dellevar a cabo este control.

En cuanto a las razones básicas para te-ner un control efectivo del ruido industrial, estánen relación directa con sus posibles efectosdañinos sobre la salud de los trabajadores por lasobre-estimulación de sus órganos auditivos, laposible proliferación de accidentes y hasta ladisminución en la eficiencia del trabajo. Esto esasí porque el ruido puede ser causa principal ocontribuir a uno o más de los siguientes efectosindeseables:

a) Dañar la audición cuando el nivel de ruidoes consistentemente alto o de naturalezaimpulsiva.

b) Obstaculizar la seguridad por no oír bien lasalarmas.

c) Interferir con la eficiencia como resultadodirecto de la pérdida de comunicación entrelos trabajadores que laboran en equipo oque de otra forma tienen interacción.

d) Interferir con la eficiencia a causa de lafatiga y/o pérdida de concentración detrabajadores expuestos.

e) Sin llegar a ser lesivo, ser molesto en ungrado considerable.

Para llegar a constituir un problema por pro-ducir cualesquiera de estos efectos, el ruido industrialinvolucra invariablemente los tres eslabones de lacadena:1. Fuente(s) del ruido.2. Medio(s) de transmisión de este agente.3. Receptor(es) o personal expuesto.

Aunque es obvio, por lo antes dicho, que qui-tando cualquiera de estos eslabones, parcial ototalmente se disminuirá o eliminará el problemacausado por el ruido. No obstante, para lograr elcontrol efectivo y permanente, a menudo es nece-sario atender a estos tres elementos simultá-neamente, pues rara vez se da el caso de que seobtengan resultados verdaderamente satisfactoriosatendiendo a sólo uno de ellos. Además, desdeluego, habrá que considerar la influencia del medioambiente socio-politico-económico en el que seenmarcan estos problemas.

No obstante, la práctica general ha sido la dedesatender el origen mismo del problema: la fuentegeneradora del ruido. Se recurre entonces a lapráctica relativamente simple de proteger al recep-tor únicamente, pero ello está destinado al fracasoen la mayor parte de los casos porque, entre otrosfactores, el trabajador no es debidamente educadoen el uso apropiado del equipo de protecciónauditiva.

Por otra parte, el control en el medio detransmisión implica fuertes erogaciones por su ele-vado costo, a pesar de lo cual en muchas ocasio-nes es de un efecto muy limitado.

En cambio, frecuentemente se excluye apriori la posibilidad de control en la fuente misma,dando por sentado que nunca puede hacerse algoal respecto. Pero muchas veces puede lograrse unbuen control, que además facilitará la intervencióny efectividad en los otros dos eslabones de lacadena. Por esto es conveniente –por sistema–iniciar el ataque del problema en la fuente misma.Una vez logrado todo lo que se pueda lograr,pasar a dar atención al medio de transmisión, yfinalmente, ya agotadas las posibilidades, protegerdirectamente a los receptores.

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3.2.- CONTROL DE RUIDO EN LA FUENTE

Partimos del principio de que detrás detodo ruido siempre hay una fuerza dinámica queejerce su acción excitadora en forma cíclica opor impactos, en forma periódica o esporádica.

Esta fuerza dinámica puede ser de muyvariada índole: mecánica, eléctrica magnética,aerodinámico, hidráulica, etcétera. Lógicamente,el control del ruido en la fuente se reduce alataque de esta fuerza de excitación. Por su-puesto, es conveniente y deseable que se hagacon carácter de preventivo (aunque casi siempreresulta ser correctivo).

Para disminuir el efecto de tal fuerza deexcitación se tienen tres principales frentes deataque:1. Reducción de la amplitud de la fuerza

dinámica.2. Reducción de la respuesta del sistema a tal

fuerza.3. Cambios de procedimientos operativos.

Como es fácil imaginar, el atender al con-trol del ruido desde la fuente misma donde segenera, requiere de la acción coordinada de losque intervienen en las fases de diseño de equi-po y proceso, fabricación, compra, instalación ymantenimiento de las propias fuentes.

3.2.1.-Reducción de la amplitudde la fuerza dinámica

a) Reducción de los impactosy/o fuerzas impulsivas

En este renglón desgraciadamente setienen grandes limitaciones, pues por lo generalestas fuerzas se encuentran en los procesos deproducción –como es lo típico en la industriametal-mecánica por ejemplo–, por lo que no sepueden reducir en la fuente misma sin alterar laefectividad de tales procesos, teniendo entoncesnormalmente que recurrir a modificar o controlarla respuesta del sistema a estas fuerzas, en vezde reducirlas. Sin embargo, en casos como elque se ilustra en la operación de piloteo, porejemplo, es posible modificar las fuerzas deimpacto mediante una selección adecuada delequipo cuya cantidad de movimiento (masa x

velocidad) esté mayormente determinada por lamasa y no por la velocidad del impacto. Estoresulta obvio del hecho de que, siendo la fuerzael producto de una masa por una aceleración ysiendo ésta última el cambio de velocidad en launidad de tiempo, mientras mayor sea lavelocidad del elemento impactante produciráuna fuerza mayor, pues en el momento delimpacto se tendrá una velocidad cero y así, unaaceleración y por lo tanto una fuerza, mayor omenor, según sea la velocidad –mayor o menor–un instante antes del golpe.

b) Reducción de movimientos inerciales

El caso se presenta en diversos equiposdonde existe transformación de momento rota-cional en translatorio, como son los compresoresalternativos o reciprocantes, motores de com-bustión interna, cortadoras, etcétera. Estos mo-vimientos rectilíneos dan lugar a fuerzas iner-ciales siendo más críticos, desde este punto devista, los verticales que los horizontales.

Una vez instalado el equipo, es muy difícilreducir las fuerzas inerciales, ya que sólo se pue-den controlar mediante el rediseño a través de ladistribución de las masas. Pero más bien se tratade tomar en cuenta el criterio de previsión del ruidodesde antes de que el equipo esté operando, estoes, desde su selección, procurando evitar las altasvelocidades de las partes dinámicas como son lospistones y émbolos, y sustituir las fuerzas detrabajo necesarias, por masas mayores.

c) Reducción de fuerzas eléctricas, magnéticas

Los equipos eléctricos industriales (moto-res, transformadores) emiten ruido y vibracióntípicamente a la frecuencia síncrona de 60 Hz ysus armónicos (múltiplos).

Aunque dichas frecuencias son intrínsecas aesos equipos, su excesiva amplitud es la señal ine-quívoca de operación deficiente atribuible al malmantenimiento. Por ejemplo, el aislamiento eléctri-co deteriorado en devanados de motor, el desba-lance eléctrico provocado por holguras desigualesentre rotor y estator (entrehierro), el aceite inade-cuado en el caso de los transformadores, el controlfuera de sincronía de motores de corriente directa,

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etcétera, son algunas de las causas de ruidosprovocados por fuentes de naturaleza electrom-agnética.

Para poder discriminar entre un problemaeléctrico y uno mecánico en forma práctica, esrecomendable observar el nivel de ruido y/ovibración global, a la vez que se corta el sumi-nistro de corriente. Si se observa una disminu-ción de dichas señales en forma instantánea, esobvio que el problema es básicamente de natu-raleza eléctrica.

Desde luego, el medio de disminuir los efec-tos de estos problemas es, sobresalientemente unbuen mantenimiento eléctrico.

d) Reducción de rozamientos o fricciones

Cuando se tiene un peso en contacto conuna superficie sobre la cual se quiere deslizar,mediante la aplicación de una fuerza, se generaotra en sentido contrario, que es la fuerza defricción o rozamiento, la cual está en función delpeso mismo de que se trate y del llamadocoeficiente de fricción.

Esta fuerza va en continuo aumento hastaalcanzar su valor máximo, justo en el momento que seinicia el desplazamiento; hasta entonces se habla defricción estática. Pero a partir de este punto disminuye,mientras la que la originó sigue aumentando.Entonces se habla de la fricción dinámica.

En cualquier problemática de mantenimientose combinan condiciones de fricción estática y diná-mica para dar un desgaste acelerado, acompañadopor emisiones sonoras normalmente de altasfrecuencias, aunque los roces de partes dinámicascon los estatores provocan bajas frecuencias.

Evidentemente la lubricación adecuada dis-minuye el coeficiente de fricción, tratándose de unquehacer típicamente de mantenimiento. Pero lasobre-lubricación inadecuada puede causar proble-mas de fricción interna de tipo hidráulico, lo que estan perjudicial como la falta de lubricación misma.

e) Compensación dinámica

La mayoría de los problemas mecánicos son

atribuibles al mantenimiento inadecuado, resultandoen fuentes potenciales de ruido. El renglón de lacompensación dinámica se aplica típicamente en elcaso de equipos rotatorios.

En general los problemas de desbalanceo,desalineación, defectos de transmisión por bandas,flechas vencidas, holguras mecánicas y la inade-cuada lubricación de chumaceras, son fuentes deruido de bajas frecuencias. Mientras que el desgas-te y daños en engranes y baleros lo son de altasfrecuencias.

f) Reducción y aislamiento de vibraciones dediversas fuentes

Se aplica básicamente en el caso de fuerzasinerciales en maquinaria alternativa y turbomaqui-naria pesada, como la descrita en el inciso (b).

En efecto, en ocasiones debido a lainstalación inadecuada por falta de bases inerciales(cimientos flotantes) tratándose de estos equipos,surge una transmisión de vibraciones que puedeexcitar grandes superficies contiguas, originando laemisión de ruido.

Es indispensable proveer dichos equipos conbases adecuadas para que se obtenga unaabsorción de energía vibratorio en el lechoabsorbente del cimiento.

Un repaso rápido de la información contenidaen los incisos (a) a (f) nos lleva a decir que de unamanera general, al atender a la reducción de laamplitud de la fuerza dinámica que está originandoproblemas de ruido, se debería atacar primero en lafase del diseño, después en la instalación ypermanentemente en el mantenimiento.

3.2.2.-Reducción de la respuestadel sistema a las fuerzasdinámicas de excitación

La respuesta típica a ciertas fuerzas de exci-tación depende de la masa, material y geometría delos cuerpos contiguos a la fuentes de excitación. Así,cuando hay superficies grandes en contacto con dichafuerza se propicia la generación de on-das sonoras,por lo que hay que evitar este tipo de superficies.

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Por otro lado, algunas partes pasivas de losequipos industriales, tales como las carcazas, losestatores, diversas cajas y otras partes, sonelementos propicios para la generación de ruido,particularmente si surge el fenómeno deresonancia.

Tal fenómeno se manifiesta cuando coin-cide cierta frecuencia de excitación con algunade las frecuencias naturales del sistema, esto es,las frecuencias a las que al sistema le gustebailar y baila. La manifestación entonces consis-te en una desmesurada amplificación de ruido ovibración que únicamente se limita por la capaci-dad de amortiguamiento interno del cuerporesonante.

Lógicamente pues, el problema de reso-nancia se resuelve alejando entre sí las frecuen-cias natural y de excitación, lo que usualmentese hace alterando la primera mediante la modifi-cación de la masa y la rigidez del sistema.

3.2.3.-Cambios en el procedimientooperacional

Como último recurso de control en lafuente, Podemos implementar medidas técnico-administrativas dependiendo de la producción, encuanto a la programación de horarios y tipos deproducción de la maquinaria ruidosa. Esto, claro,sólo es posible en equipos que no están some-tidos al régimen de operación continua las 24horas del día.

También, dicho sea de paso, si deseamoscontrolar la dosis de ruido recibidas por lostrabajadores expuestos, podemos ajustar elprograma de producción combinando diferenteslapsos de exposición.

3.3.- CONTROL DE RUIDO EN EL MEDIODE TRANSMISION

Este constituye la ingeniería de control deruido propiamente dicha.

El denominador común de cualquier siste-ma de control de ruido en el ambiente es la re-ducción de la energía sonora transmitida. Esto sepuede lograr mediante algunos de los siguentes

seis recursos:

a) Planeación de la construcción. El conoci-miento de las características de generación de ruidopor los equipos a instalarse en una planta en pro-yecto, debe ser factor importantísimo a ser conside-rado para la planeación del local desde el punto devista acústico, ya que de esta manera se evitandesde su origen muchos de los problemas cuyasolución posterior suele resultar extremadamentecostosa y de limitada eficacia.

b) Emplazamiento. Se refiere a la seleccióndel sitio de instalación y la orientación que debedársela a una fuente, teniendo en cuenta la ubica-ción del receptor, de modo que la distancia efectivaentre ambos sea la óptima.

c) Deflexión. La fácil reflexión o deflexiónde las ondas sonoras de alta frecuencia facilitaque mediante la colocación de sencillos dispositi-vos reflejantes, puedan ser orientadas de maneraque no incidan en el órgano auditivo del personalque opera cerca de la fuente generadora.

d) Cerramientos. Son de una utilidad muyrelativa dado su elevado costo y su laboriosaconstrucción, pues deben ser totalmente herméti-cos para que haya un efectivo control de las on-das de baja frecuencia que escapan fácilmentepor cualquier abertura.

Además, su aplicación se encuentra muylimitada en muchos casos por los problemas decalor y humedad que generan y que puedendañar al equipo.

e) Absorción. Esto es de gran utilidad parael control de las ondas de alta y baja frecuencia.

f) Combinación de impedancias. Halla suaplicación en el control de ruido producido porfuerzas aerodinámicas; se trata de los extensa-mente usados silenciadores.

Después de hablar en términos muy genera-les de estos recursos, veamos cómo se aplican prá-cticamente en los siguientes 21 criterios y recomen-daciones para el control del ruido en las instala-ciones industriales.

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Criterios y recomendaciones parael control del ruido en instalacionesindustriales

1. Los cambios rápidos de movimiento y/odirección provocan frecuencias acústicasmás altas.

Los cambios rápidos originan altas frecuen-cias dominantes, que dependen de la fuerza,presión o velocidad de dichos cambios. Porejemplo, un choque sónico tarda aproximada-mente el tiempo necesario para que el aviónrecorra una distancia igual a su longitud, lo quehace en aproximadamente 250 milisegundos. Encambio, un disparo con arma de fuego dura delorden de 1 milisegundo.

Las frecuencias dominantes son de 4 Hz y1,000 Hz respectivamente (figura 3.3-1).

2. Las repeticiones de fuerzas dinámicas másrápidas originan frecuencias más altas;las más lentes, más bajas.

Si se analiza el ruido proveniente de un parde engranes con pequeño número de dientes,las frecuencias dominantes serán menores queen el caso de mayor número de dientes, según larelación:

Z1 X rpm1 = Z2 X rpm2

donde:

Z = número de dientes.rpm = revoluciones por minuto del engraneZ X rpm = frecuencia del engranaje (figura 3.3-2).

3. Las bajas frecuencias se filtran fácilmentepor las rendijas y aberturas.

Hay muchos equipos industriales queoperan a relativamente escasas revoluciones porminuto y que emiten preponderantemente nivelesde ruido a bajas frecuencias (se considerancomo tales las comprendidas entre 100 y 800 Hz

aproximadamente). Tales equipos son por ejemplolos motores de combustión interna, los compresores–particularmente los reciprocantes– y en ganeral,todos los empleados en el manejo de fluidos,cuando se trata de equipo poco revolucionado.

Las bajas frecuencias originadas en estoscasos vencen cualquier rendija, abertura, etcétera,en un cerramiento acústico. Y como los equiposmencionados requieren de fluidos de operación queimplican conexiones de tuberías, ductos, entradasde aire, escape de gases, resulta que los materialesy sus espesores no son tan críticos para el diseñode las casetas de insonorización, como lo es eltomar en cuenta las entradas y salidas que debenproveerse con ductos y tuberías atenuadosacústicamente (figura 3.3-3).

4. Las altas frecuencias son de naturalezadireccional y pueden ser fácilmente reflejadas,lo que no sucede con las bajas frecuencias.

Se puede aprovechar esta característica delas ondas de alta frecuencia para dirigirlas lejos delreceptor, hacia espacios de mayor absorción.

Cuando el análisis de frecuencias muestraque predominan las altas, no es necesario construircerramientos acústicos herméticos y de granespesor, como en el caso de las bajas frecuencias.Son suficientes las mamparas deflectorasapropiadas que proporcionen la llamada sombraacústica (figura 3.3-4).

El aislamiento acústico de una máquinaque emita altas frecuencias y requiera de la pre-sencia cercana de un operador, puede proveersemediante una pantalla transparente hacia eloperario y los demás lados pueden encerrarse yforrar con un material acústico absorbente.

5. Cerca de la fuente las altas frecuenciasprovocan un mayor grado de molestia que lasbajos frecuencias, a las mismas distancia yamplitud.

El oído humano es más sensible a las altasfrecuencias, por lo que para producir el mismogrado de molestias, el ruido de baja frecuenciadebe tener mayor nivel sonoro que el de alta fre-

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* Ver bibliografía

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* Ver bibliografía

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* Ver bibliografía

FIG. 3.3-3*

1.- Compresor sin aislar2.- Aire de ventilación.3.- Gases sin escape.4.- Cubierta aislante acústica.5.- Entrada de aire a la máquina.

6.- Doble pared aislada con canales de atenuación sonora. 7.- Panel bien ajustado. 8.- Entrada aire compresión. 9.- Compartimiento del motor.10.- Compartimiento del compresor.

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* Ver bibliografía

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cuencia. En ocasiones, por ello, es recomendablebajar las frecuencias de las fuentes cercanas deruido.

En todo caso, la evaluación de las emisionessonoras de la fuente cercana debe revelarnos si lasfrecuencias dominantes son altas o bajas. En el pri-mer caso, al ser más molesto el ruido, habrá quecontrolarlo. En el segundo, dado que estas frecuen-cias son de difícil control, si están dentro de un nivelsonoro razonable, podrá hacerse caso omiso de ellas.

Como muestra la ilustración, dos trenes pue-den producir la misma energía sonora. Sin embar-go, las frecuencias dominantes de pasajeros sonmás altas que las del de carga y por lo tanto sonmás molestas (figura 3.3-5).

6. Lejos de la fuente las bajas frecuencias provo-can un mayor grado de molestia que las altasfrecuencias, a las mismas distancia y amplitud.

Las altas frecuencias se atenúan en el aire yotras medios absorbentes, mucho más cerca de lafuente que las bajas frecuencias. A veces es prác-tico elevar las frecuencias dominantes de una fuen-te para que se atenúen y absorban con mayor faci-lidad. Este método es más económico en ocasio-nes, ya que la absorción de ruido de bajas frecuen-cias requiere de materiales aislantes de grandesdimensiones y espesores. Por ejemplo, en la ilustra-ción se ve que con sólo aumentar el número de as-pas a un ventilador, se aumenta la frecuencia delruido que emite, el que es absorbido cerca de lafuente, y por lo tanto se acorta el radio de accióndel ruido molesto (figura 3.3-6).

7. En general, las fuentes de ruido deben estar lomás lejos posible de las superficies de reflexión.

El alejar las fuentes de ruido de las superficiesreflejantes es sumamente efectivo para los casos enque se tengan altas frecuencias dominantes, pero enel caso de las bajas, este principio es prácticamenteinoperante.

8. El manejo de materiales y uso de herramien-tas como fuentes de ruido.

Los procedimientos del uso de las herramien-tas y el manejo ruidoso de materiales deben con-

templarse dentro de un programa de control deruido, particularmente porque dependen casi ex-clusivamente de los trabajadores. Si existe op-ción de sustituir procedimientos ruidosos, sesugiere emplear métodos que involucren bajasvelocidades de desplazamiento de las masas.

9. El ruido propagado por las estructuras(particularmente metálicas y especialmentede acero) vence largas distancias.

Dado que la velocidad del sonido esfunción directa del medio en que se propaga,concretamente su elasticidad, la velocidad en elacero es sumamente alta, por lo que los ruidostransportados por las estructuras se propagan amucha distancia. La maquinaria y equipo quegeneran vibraciones causan problemas de ruidoproducido en las estructuras homogéneas conpoco amortiguamiento interno, obteniéndose unefecto de amplificación, particularmente en su-perficies grandes al entrar en contacto con ellas,por lo que es de la máxima importancia evitar elCORTO-CIRCUITO mecánico de las fuentes deexcitación (equipos y maquinaria) con dichasestructuras.

Esto demanda un cuidadoso aislamientoantivibratorio y cimentación adecuada para evitarla propagación de vibraciones en las estructuras.

El caso más crítico se tiene cuando se ins-talan equipos industriales en lo alto, en cuyo ca-so se recomienda verificar el cálculo estructural ylas frecuencias naturales de la estructura paraprever problemas de resonancia antes de proce-der a la construcción.

Sin embargo, si ya se encuentran las insta-laciones y se detecta resonancia estructural, sepuede proceder de dos maneras:

1. Alterar la frecuencia de excitación y/o cambiarde posición la fuente excitadora.

2. Alterar la frecuencia natural de la estructura,bien sea elevándola mediante la rigidación(apuntalando la estructura) o disminuyéndolamediante el aumento de la masa estructural(figura 3.3-7).

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* Ver bibliografía

65

*Ver bibliografía

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*Ver bibliografía

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10. El ruido propagado por la estructura(vibraciones) requiere de áreas grandespara convertirse en ondas sonoras deconsiderable magnitud.

Deben evitarse los cortos-circuitos entre losductos o tuberías y grandes superficies: esto sepuede lograr mediante la inserción de elementoselásticos que amortigüen la transmisión. Es parti-cularmente importante no permitir que se filtrenlas bajas frecuencias por algunos accesorios, yaque se podría fácilmente involucrar la eficacia decimientos flotantes y de casetas de insonorización.

11. El propiciar que se igualen las presionesalrededor de elementos de equipo mecá-nico industrial evita que es formen cajasde resonancia.

En toda clase de elementos de proteccióntales como tapas, guardas, etcétera, así comodispositivos de transporte ruidoso de piezas, hayque evitar que se formen cajas acústicas quefungen como amplificadores de ondas sonorasdebido a la diferencia de presiones de uno y otrolado.

Las superficies pequeñas, perforadas y conposibilidad de igualar las presiones de aire deambos lados, reducen los niveles de ruidoemitidos por las fuentes cercanas. Siempre serecomiendan superficies de malla de alambre,láminas perforadas, etcétera, que tienen todaslas ventajas de las guardas de lámina entera,pero además evitan la resonancia y las emisio-nes secundarias de ruido (figura 3.3-8).

12. Las estructuras amortiguadas atenúan el ruido.

Si se agregan capas de materiales con altoamortiguamiento interno como la masilla bitumi-nosa u otros meteriales que sean plásticos, sereducen considerablemente los tiempos de rever-beración.

13. Las resonancias a altas frecuencias secontrolan fácilmente.

Las resonancias transferidas a altas fre-cuencias mediante la rigidización de las superficiesemisoras de ruido, se atenúan más fácil-mente conabsorbentes (figura 3.3-9).

14. La adecuada selección de elementosaisladores de vibraciones atenúan el ruido.

La transimisibilidad del ruido y/o vibración esel factor que nos indica qué porción de la fuerzadinámica de la fuente de excitación se transmite asus alrededores, pero el aislamiento antivibratorioincorrecto puede amplificar las vibraciones y origi-nar problemas mecánicos en la máquina, así comola transmisión de vibraciones en la estructuraadyacente.

La selección de los elementos aislantes delas vibraciones depende de las frecuencias domi-nantes de excitación (normalmente las rpm de lamáquina), el peso de la máquina y rigidez de losapoyos, así como de la frecuencia natural del sistema.

Los equipos ligeros en apoyos rígidos tienenaltas frecuencias resonantes; las máquinas pesa-das en apoyos blandos tienen bajas frecuencias.

Para disminuir la transmisión del ruido y lasvibraciones, se deben tener siempre las frecuen-cias dominantes de la fuente excitadora (normal-mente las correspondientes a las rpm) por arriba dela frecuencia natural de resonancia. En casocontrario, siendo menores las frecuencias domi-nantes que las naturales, no hay aislamiento sinoque todo se transmite, y al acercarse a una relaciónde estas frecuencias de 1:1, se va observando unaamplificación súbita (fenómeno de resonancia) en elcaso de los materiales con bajo amortiguamientointerno, que desaparece al aumentar cada vez másla frecuencia excitante y disminuir constantementela transmisibilidad. Esto sucede típicamentedurante el arranque y paro del equipo.

Esta elevación súbita de la transmisibilidad ala llamada frecuencia crítica, no se presenta con losmateriales de alto amortiguamiento interno.

Por esta condición se recomiendanaislamientos con alto amortiguamiento interno talescomo el corcho, neopreno, caucho, etcétera, paraequipos que tienen que pasar muy seguido por el

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* Ver bibliografía

69

FIG. 3.3-9 *. 1.- Resonancia de baja frecuencia.2.- La aplicación de material absorbente no es muy efectiva.3.- Un retículado rígido de resonancia de frecuencias más altas.4.- El material absorbente en áreas pequeñas es muy efectivo.

* Ver bibliografía

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rango de frecuencias críticas de resonancia, alsometerse a múltiples arranques y paros. Encambio, para los equipos que operan bajorégimen continuo las 24 horas del día, son másefectivos los resortes (figura 3.3-10).

15. El aislamiento acústico de paredes sen-cillas depende de la densidad superficial.

El aislamiento de muros y paredes, asícomo de mamparas y paneles, depende de ladensidad superficial. Cuando el ruido se encuen-tra una pared la excita para que vibre y emita unnuevo ruido del otro lado, cuya amplitud depen-derá del peso del muro por unidad de área (den-sidad superficial). Generalmente, la capacidad deaislamiento acústico aumenta a medida que seeleva la frecuencia del ruido, así como alaumentar el espesor de la pared. En la ilustraciónse muestra que para obtener un aislamiento de26 dB para un ruido de frecuencia dominante de500 Hz, se necesita una densidad superficial de10 kg/m2 (figura 3.3-11).

16. Las paredes sencillas tienen zonas depobre aislamiento acústico.

Esto obedece simplemente a un fenómenode resonancia que da lugar a una REGION DECOINCIDENCIA.

Efectivamente, el efecto de resonancia semanifiesta mediante el fenómeno de coincidenciade ciertas frecuencias de las ondas sonoras y lafrecuencia natural de los muros.

Por ello, al diseñar un cerramiento o divi-sión acústica, además de analizar las frecuenciasde la fuente, se deben consultar las gráficassuministradas por el fabricante del material ais-lante, donde se muestran las frecuencias enHertz en las abscisas y el espesor del muro enmm en las ordenadas, indicando la frecuencia decoincidencia. Con esto se podrá predecir la efec-tividad del aislamiento.

17. La rigidez y el peso favorecen el efectoaislante de las paredes gruesas.

18. Las capas gruesas y porosas de aislantesacústicos son absorbentes efectivos enamplios rangos de frecuencias.

Las capas gruesas y porosas son aislantesefectivos de ruido, tanto a bajas como altasfrecuencias. Debido a las burbujas de aire queencierran, son excelentes los materiales talescomo la fibra de vidrio, hule espume, aserrín ymetales sintetizados.

De la figura 3.3-12 puede concluirse que,tratándose de bajas frecuencias, son muy signi-ficativos los espesores de los diversos materialesabsorbentes, mientras que para las altas fre-cuencias, prácticamente NO IMPORTA el espe-sor, lo cual hay que tomar muy en cuenta a lahora de presupuestar los dispositivos de control,pariticularmente aquéllos con los que se deberánrecubrir grandes superficies.

19. Los paneles suspendidos en forma de bas-tidor con espacio Intermedio son relativa-mente efectivos para alelar bajas frecuen-cias en recintos ruidosos.

20. Para las altas frecuencias hay que combi-nar el carácter reflexivo de amas ondas,con su absorción en techos y plafones(figura 3.3-13).

21. Control de ruido en instalaciones y apara-tos para manejo de fluidos (hidráulicos,neumáticos, ventilación, etcétera).

21.1 Los cambios en el área transversal enductos reducen la transmisión de ruido.

Los silenciadores reactivos son eficaces enrangos de frecuencias angostos. Para reducir bajasfrecuencias en el escape de los gases se recomiendaeste tipo de silenciador, en que la relación dediámetros de entrada y salida con respecto al de lacámara determina el nivel de abatimiento del ruido,mientras la longitud de la cámara es responsable delrango de frecuencias atenuadas.

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* Ver bibliografía

1

f fo

2

f = fo 3

f > fo

72

*Ver bibliografía

73

*Ver bibliografía

74

FIG.3.3-13.

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Usualmente se combinan varios silenciadores enserie, con cuerpos perforados para mejorar elflujo de los gases, disminuyendo las pérdidas depresión (figura 3.3-14).

La efectividad del silenciador se contraponeal requerimiento de la mínima caída de presión.Si se ha de terminado que hay que controlar elruido, hay que consultar con operación en cuantoa las posibles repercusiones de la caída depresión.

21.2 La cavitación y el golpe de ariete sonnotables fuentes de ruido.

En el manejo de fluidos ocurren con fre-cuencia dos de las anomalías de operación quegeneran altos niveles de presión sonora.a) Cavitación. Es un fenómeno típico en equi-

pos rotatorios (bombas, por ejemplo) dondesurge la evaporación local del fluido detrabajo, generando muchos y muy frecuenteschoques por cambio de presión sobre elimpulsor de la bomba. Además del deterioromecánico de equipo (se pica el impulsor), seemiten ruidos de muy altas frecuencias.

b) Golpe de ariete. Provoca ruidos impulsivos yvibraciones transitorias destructivas cuandose obstruye abruptamente el paso al líquidoque por ser prácticamente incomprensible,genera una onda elástica de choque, aun abajas velocidades del fluido. La solución sonel diseño y operación adecuados.

21.3 La turbulencia en el fluido es causa de ruido.

En general, toda clase de elementos decierre y de paso, así como la tubería, deben serdiseñados e instalados, evitando amontonamien-to de accesorios y desviaciones brucas. Particu-larmente deben evitarse las frecuencias innece-sarias, así como el efecto de cavitación (figura3.3-15).

3.4.- PROTECCION DEL RECEPTOR

Son tres las principales herramientas paraproporcionar una eficaz protección al receptor,después de haber agotado las posibilidades decontrol en la fuente y en el medio de transmisióndel ruido:

a) Equipo de protección auditiva personal.

b) Educación y relaciones humanas.

c) Control de tiempos de exposición.

En el análisis de frecuencia del ruido a que seexponen los trabajadores a lo largo de su jornada,se seleccionará el equipo de protección personalauditiva que dé la atenuación requerida, según lascurvas de atenuación proporcionadas por los fabri-cantes. Se calculará la nueva dosis a que quedasujeto el personal con estos equipos, determinandoasí el tiempo que pueda permanecer en esa rutina.

Para estos cálculos se seguirán las instruc-ciones del Instructivo II del Reglamento General deSeguridad e Higiene en el Trabajo de la Secretaríadel Trabajo y Previnsión Social.

Pero la educación se destaca como el ele-mento crucial como complemento de las técnicasde control de ruido, para que verdaderamente seanefectivas. Sobre todo es particularmente importantepara el debido empleo de los medios de protecciónauditiva personal, ya que la experiencia muestramuy baja efectividad independientemente deldispositivo que se trate, si la implementación de suuso no va acompamñada de apropiadas campañasde concientización.

Por causas similares, tampoco ha tenido granéxito el recurso administrativo de control de tiemposde exposición con el propósito de abatir las dosisde ruido.

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FIG. 3.3-14*. D1D2.- Estos diámetros determinan el nivel de atenuación. L.- La longitud de la cámara determina las frecuencias atenuadas.

*Ver bibliografía.

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* Ver bibliografía.

78

Capítulo 4

SEÑALIZACIONDE AREAS RUIDOSAS

El Instructivo Núm. 11 del Reglamento deSeguridad e Higiene en el Trabajo establece(Artículo 8, incisos b y d), la obligación patronalde "delimitar las zonas donde exista riesgo deexposición a ruido" y "señalar con avisos deSeguridad las zonas de exposición en las áreas

FUENTE: Protección de los trabajadores contra el ruido ylas vibraciones en los lugares de trabajo,Repertorio de recomendaciones prácticas, OIT,Ginebra, Suiza, 1977, p. 75.

de trabajo. Dichos avisos deberán ser colocadosen lugares visibles y ajustarse, en general, a laNorma Oficial Mexicana correspondiente".

En virtud de que a la fecha no se hapublicado ninguna Norma Oficial Mexicana sobreseñalación de áreas ruidosas, a continuación semuestran tres tipos de carteles sugeridos por laOrganización Internacional del Trabajo.

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TIPO: De obligación.

TEMA: Usar el equipo de protección auricular enlugares cerrados y ruidosos o equiporuidoso, con 90 dB y más.

TEXTO: Zona ruidosa, usar protección auricular.Calada en blanco.

FORMA Y COLOR: Rectangular vertical, símbolocalado en blanco, en círculo azul con fondoblanco. Texto calado en blanco.

MATERIAL Y TAMAÑO: En lámina de acero de40 x 60 cm.

COMENTARIO PARA SU APLICACION: En zonade 90 dB y más, indicando al trabajador lanecesidad de usar equipo de protecciónauricular. Se colocará en límite exterior dela zona para indicar la necesidad de tomarmedidas de protección personal.

JUSTIFICACION:Después de agotar las dife-rentes medidas técnicas de prevención, asícomo reducir el tiempo de exposición, a finde que el trabajador no se exponga a unnivel acústico continuo igual o superior a 90dB se recurrirá a medios de protecciónpersonal.

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TIPO: De advertencia.

TEMA: Prevenir al trabajador de la existencia deuna zona ruidosa de 85 dB.

TEXTO: Area ruidosa. No permanecer muchotiempo dentro de ella. En negro.

FORMA Y COLOR: Rectangular vertical. Imagencalada en negro, triángulo amarillo, conborde negro y fondo blanco.

MATERIAL Y TAMAÑO: En lámina de acero de45 x 60 cm.

COMENTARIO PARA SU APLICACION: En zonasde 85 dB y menos de 90 dB advertir al tra-bajador el riesgo que corre al permanecerdurante un tiempo prolongado dentro deesta área. Se colocará en el límite exteriorde la zona.

JUSTIFICACION: Delimitar las áreas riesgosas.

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TIPO: De prohibición.

TEMA: Prohibir al trabajador que penetre en unazona que tenga 140 dB y más.

TEXTO: Area ruidosa, no rebasar esta señal.Calada en blanco.

FORMA Y COLOR: Rectangular verdcal. El sím-bolo en negro y la figura humana delineadaen negro, círculo y franja diagonal en rojo.

MATERIAL Y TAMAÑO: En lámina de acero de45 x 60 cm.

COMENTARIO PARA SU APLICACION: En zonasruidosas de 140 dB y más, indicará altrabajador que no debe rebasar los límitesde las áreas. Se colocará en el límite deesa zona para que no se ingrese en ella.

JUSTIFICACION: Delimitar las áreas riesgosas.

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BIBLIOGRAFIA

1.-Anticaglia, Joseph R.; "Physiology of Hearing",en The Industrial Environment, ist Evaluationand Control. pp 309-320 U.S. Departament ofHealth, Education, and Welfare. NationalInstitute for Occupational Safety and Health.Washington, D.C. (1973).

2.- Arbetarskyddsfonden (Swedish WorkersProtection Fund); Noise Control, principles andpractice. Bruel and Kjaer, 1st. Edition, 1st.lmpression. Naerum, Denmark (1982)

3.-Bell, A.; "Ruido" en Enciclopedia de Medicina,Higiene y Seguridad en el Trabajo. pp 1352-1353. Oficina Internacional del Trabajo,Ministerio del Trabajo. Madrid (1974)

4.-Berger, E. H.; Monografías, Técnicas sobreTemas Relacionados con la Audición y suProtección. EAR. Log. (1983)

5.-Bostford, J. H.; "Noise Measurement andAcceptability Criteria" en "The IndustrialEnvironment, ist Evaluation and Control", pp321-332 U.S. Department of Health, Educationand Welfare. National Institute forOccupational Safety and Health Washington,D.C. (1973)

6.-Contrato Colectivo de Trabajo de PetróleosMexicanos. Cláusula 76-Bis.

7.-Hassall, J.R. and Zaveri, K.M.; Phil AcousticNoise Measurements. Bruel and Kjaer, 1st.Edition, 1st. lmpression Naerum, Denmark(1982)

8.-Hickish, D.E.; "Ruido, Control" en"Enciclopedia de Medicina, Higiene ySeguridad en el Trabajo", pp 1354-1357Oficina Internacional del Trabajo, Ministerio delTrabajo, Madrid (1974)

9.-Higiene del Medio. Tomo III, pp 930-933,Dirección Nacional de Higiene, Ministerio deSalud Pública,

* FUENTE: Noise Control, principles and practice Bruel εtKjaer, 1st.Edition, 1st. lmpression, Naerum, Denmark(1982).

La Habana (1976)10.- Instructivo Núm. 11 del Reglamento General de

Seguridad e Higiene en el Trabajo, S.T.P.S., 8de abril de 1985.

11.- Michael, P. L.; "Physics of Sound" en "TheIndustrial Environment, ist Evaluation andControl", pp 299-308 U.S. Departament ofHealth, Education, and Welfare. NationalInstituto for Ocupational Safety and Health.Washington, D.C. (1973)

12.- Murrell, K.F.H.; "Ergonomics". Man in hisWorking Environment. Chapter Thirteen.Environmental Factors II Noise, pp 283-300.Chapman and Hall. London (1979)

13.- Norma ANSI S3. 19-1974; "Method for theMeasurement of Real-Ear Protection ofHearsing Protectors and Physical Attenuationof Earumffs".

14.- Norma ISO 1999-1975 (E); "Acoustic-Assessment of Ocupational Noise Exposurefor Hearing Conservation Purposes.

15.- Norma Oficial Mexicana DGN AA-40-1976;"Clasificación de Ruido"

16.- Norma Oficial Mexicana NOM AA-47-1977;"Sonómetros para Usos Generales"

17.- Norma Oficial Mexicana NOM AA-59-1978;"Acústica-Sonómetros de Precisión"

18.- Norma Oficial Mexicana NOM C-92-1975;"Terminologia de Materiales AislantesAcústicos"

19.- Norma Oficial Mexicana NOM C-102;"Medición en Campo del Nivel de PresiónAcústica o del Nivel Sonoro en el Ambientede un Claustro"

20.- Norma Oficial Mexicana NOM-J-149-1972;"Terminología Empleada en Electroacústica"

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