Nociones de acústica
El sonido es cualquier variación de la presión en el aire que puede ser detectada por el oído humano. Por definición, el ruido es un sonido no deseado. Más particularmente, el ruido es un sonido molesto, para distinguirlo de los sonidos agradables. Cuando se dice no deseado conviene tener claro qué es lo que lo hace ser al ruido no deseable, o cuando se dice que es molesto, conviene cuantificar cual es el valor de la molestia, así como a quién molesta, a unos pocos, a muchos, cuánto tiempo, etc.
El número de variaciones de la presión por segundo es lo que se llama frecuencia del sonido, y se mide en Hercios (Hz). Cada frecuencia de un sonido produce un tono distinto.
Se dice que un tono es grave cuando su frecuencia es baja (aproximadamente menor de 250 Hz), y que su tono es agudo cuando su frecuencia es superior a 2.000 Hz. Las frecuencias comprendidas entre ambas se denominan frecuencias medias.
El espectro normal de audición para un adulto joven sano va desde 20 Hz a 20.000 Hz (ó 20 KHz).
El nivel de ruido se mide en decibelios (dB). El dB es una relación entre una cantidad medida y un nivel de referencia acordado. La escala en dB es logarítmica y utiliza 20 m Pa (Umbral auditivo) como nivel de referencia, es decir, 0 dB, de forma que el umbral sonoro del dolor se sitúa alrededor de 130 dB. La razón de usar escalas logarítmicas en acústica se debe al amplio rango de sonidos que el oído humano puede percibir, tanto en amplitud como en frecuencia. Además, el oído responde a los cambios de una forma no lineal, reacciona a un cambio logarítmico de nivel, en toda la escala de audición.
Cuando se requiere información más detallada sobre un sonido complejo, la gama de frecuencia de 20 Hz a 20 KHz se puede dividir en secciones o bandas.
Una octava es una banda de frecuencia donde la más alta es dos veces la frecuencia más baja. Este proceso de división de un sonido complejo se denomina análisis en bandas de frecuencia.
Sonómetros
Los instrumentos utilizados para medir el nivel de ruido se denominan sonómetros y proporcionan una indicación del nivel acústico (promediado en el tiempo) de las ondas sonoras que inciden sobre el micrófono. El nivel del sonido se visualiza normalmente sobre una escala graduada con un indicador de aguja móvil o en un indicador digital.
El oído no es igualmente sensible para todas las frecuencias. Por esta razón, incluso aunque el nivel de presión acústica de dos sonidos pueda ser el mismo, pueden interpretarse como de distinto nivel si uno de ellos presenta una mayor concentración en las frecuencias en que el oído es más sensible. Por esta razón se incorporan en los sonómetros filtros de ponderación en frecuencia que modifican la sensibilidad del sonómetro con respecto a las frecuencias que son menos audibles por el oído. Muchos sonómetros están provistos de diferentes filtros de ponderación sensibilidad-frecuencia.
La escala de ponderación A es la utilizada más frecuentemente. La escala A está internacionalmente normalizada y se ajusta su curva de ponderación a la respuesta del oído humano. Los valores de nivel acústico medidos con esta escala se conocen como dB(A).
Hay otras escalas de ponderación utilizadas menos frecuentemente tales como la escala B, usada para sonidos de intensidad media, la escala C, usada para sonidos altos, y la escala D, usada para medida del ruido de aviones a reacción. Debido a su buen acuerdo con la respuesta subjetiva, la escala A, es la que se suele utilizar para todos los niveles, siendo relativamente poco frecuente el uso de las escalas B, C y D.
Frecuentemente, los sonidos emitidos por las fuentes de ruido fluctúan ampliamente durante un período de tiempo dado. Puede medirse un valor medio del ruido durante dicho período conocido como nivel de presión acústica equivalente Leq. El Leq es el nivel equivalente de ruido continuo que suministrase la misma energía acústica que la del ruido fluctuante medido en el mismo período de tiempo.
Vías de propagación
El ruido puede transmitirse a través de múltiples vías. A través del aire o a través de un medio sólido en el que parte del sonido se reflejará, parte será absorbida, y el resto transmitido a través del objeto. La cantidad de sonido reflejado, absorbido o transmitido depende de las propiedades del objeto, su forma, del espesor y del método de montaje, así como del ángulo de incidencia y de la onda acústica incidente. La propagación del sonido en el aire depende principalmente del tipo de fuentes de ruido, de su distribución en el espacio y de la topografía, así como de las condiciones de la atmósfera en que se realiza la propagación. El nivel de intensidad sonora al alejarse de la fuente de ruido disminuye en 6 dB cada vez que se duplica la distancia a la fuente en un campo libre.
Vibraciones
Se dice que un cuerpo vibra cuando realiza un movimiento oscilante respecto a una posición de referencia. El movimiento puede constar, en la práctica, de un componente a una frecuencia singular, como en un diapasón, o de varios de ellos simultáneos con distintas frecuencias.
Desde que se empezaron a construir máquinas se tienen que aislar y reducir las vibraciones.
Mediante los acelerómetros piezoeléctricos, que convierten el movimiento vibratorio en señal eléctrica, se puede realizar la medida y análisis de las vibraciones.
Aislamiento y acondicionamiento acústico
El aislamiento del sonido consiste en impedir la propagación del mismo por medio de obstáculos más o menos reflectores, en cambio absorción es la disipación de energía en el interior del medio de propagación. Es pues muy importante distinguir entre el aislamiento y acondicionamiento acústico.
El aislamiento acústico consiste en conseguir que la energía que atraviesa una barrera sea lo más baja posible, lo que supone el instalar materiales que tengan una impedancia lo más diferente posible a la del medio que conduce el sonido. Así, si la transmisión se realiza a través del aire, las barreras deberán ser de materiales densos y pesados. El aislamiento de un elemento constructivo es función de sus propiedades mecánicas y de la denominada Ley de Masas, por la cual al aumentar de masa al doble, supone un incremento de 6 dB(A) en el aislamiento acústico.
Cuando las ondas sonoras entran en contacto directo con la estructura del edificio, transmitiendo la excitación a esta, se habla de ruido estructural o de impacto. Estos serán ruidos generados por el impacto entre sólidos tales como la caída de objetos al suelo, pisadas, etc.
El acondicionamiento acústico se debe tener muy en cuenta en la construcción y restauración de Iglesias, Teatros, Auditorios, Bibliotecas, etc., en definitiva en todo tipo de recintos donde se va necesitar de una buena inteligibilidad de la palabra o una buena audición de la música para su normal funcionamiento.
Cada local tiene unas características acústicas diferentes y particulares. Una de estas características es el Tiempo de Reverberación que se mide en segundos. El tiempo de reverberación es el tiempo que se requiere en un espacio cerrado, para un sonido de una frecuencia o banda de frecuencia determinada, para que el nivel de presión sonora dentro de él decrezca 60 dB, después de haber cesado la fuente.
Los materiales en acústica se pueden usar para reducir el tiempo de reverberación de un recinto o bien se usan como barrera para reducir la intensidad del sonido que viaja de un punto a otro. En cuanto al primer tipo de estos materiales están los materiales absorbentes. Tal vez los más importantes de estos materiales sean los materiales porosos, que están constituidos por una estructura sólida dentro de la cual existen una serie de cavidades o poros intercomunicados entre sí y con el exterior. Entre los materiales porosos están las lanas de roca, espumas de poliestireno, moquetas, etc.
Pantallas acústicas
Para evitar la transmisión de las ondas sonoras en campo libre, se puede intercalar un apantallamiento entre el emisor y el receptor.
Existen muchas variantes de apantallamientos, plantaciones vegetales, pantallas acústicas propiamente dichas, etc.
Silenciadores
Para atenuar la propagación de las ondas sonoras que acompañan un flujo de aire o gas en movimiento sin impedir el paso de estos, se utilizan silenciadores. Estos suelen estar formados principalmente por un material absorbente que disipa la energía acústica transmitida a través del silenciador juntamente con el flujo del fluido o en los silenciadores en los que la atenuación se debe principalmente a la geometría interna del silenciador, es decir, a las formas y volúmenes de los recintos interiores.
Normativas
La necesidad de proteger a los ocupantes de los edificios de las molestias físicas y psíquicas que ocasionan los ruidos ha llevado a dictar La Norma Básica de la Edificación (NBE-CA-88) que establece las condiciones mínimas exigibles a los edificios para mantener en ellos un nivel acústico aceptable, así como la promulgación de las Ordenanzas Municipales para la protección del medio ambiente y confort de los ciudadanos contra las perturbaciones por ruidos y vibraciones generadas por actividades molestas, máquinas y equipos.
El Real Decreto 1316/1989 trata la protección de los trabajadores frente a los riesgos derivados de la exposición al ruido durante el trabajo.
El objeto primordial del citado R.D. es la protección de los trabajadores frente a los riesgos derivados de su exposición al ruido durante el trabajo, y particularmente para la audición. Es obligación del Empresario reducir al nivel más bajo técnica y razonablemente posible los riesgos derivados de la exposición al ruido, habida cuenta del progreso técnico y de las disponibilidades de control del ruido.
Se deberá evaluar la exposición de los trabajos al ruido con el objeto de determinar si superan los límites fijados, comprendiendo la evaluación de los puestos de trabajo existentes en la fecha de promulgación de la norma, o la de los existentes que hayan sufrido modificaciones que supongan una variación significativa en la exposición de los trabajadores al ruido, y evaluaciones periódicas, como máximos anuales.
Medidas preventivas
En los puestos de trabajo en los que el nivel diario equivalente supere 80 dB(A) deberán adoptarse las siguientes medidas:
- Proporcionar a cada trabajador una información, y cuando proceda, una formación adecuada con relación a la evaluación de su exposición al ruido y los riesgos potenciales para su audición, las medidas preventivas adoptadas, con especificación de las que tengan que ser llevadas a cabo por los propios trabajadores, y los resultados.
- Realizar un control médico inicial de la función auditiva de los trabajadores, así como posteriores controles periódicos, como mínimo quinquenales.
- Proporcionar protectores auditivos a todos los trabajadores expuestos.
En los puestos de trabajo en los que el nivel diario equivalente supere 85 dB(A) se adoptarán las medidas preventivas indicadas anteriormente, con las siguientes modificaciones: - El control médico periódico de la función auditiva de los trabajadores deberá realizarse, como mínimo, cada tres años.
- Deberán suministrase protectores auditivos a todos los trabajadores expuestos.
En los puestos de trabajo en los que el nivel diario equivalente o nivel de pico superen 90 dB(A) ó 140 dB, respectivamente, se analizarán los motivos por los que se superan tales límites y se desarrollará un programa de medidas técnicas destinado a disminuir la exposición de los trabajadores al ruido. De todo ello se informará a los trabajadores afectados, así como a los órganos internos competentes en seguridad e higiene.
En los puestos de trabajo en los cuales no resulte técnica y razonablemente posible reducir el nivel diario equivalente o el nivel de pico por debajo de los límites mencionados, se deberán adoptar provisionalmente, mientras no esté desarrollado el plan de medidas correctoras, las medidas preventivas indicadas para los puestos de trabajo de 80 dB(A), con las modificaciones establecidas por la norma.