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¿Qué es el sonido?

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Todas las máquinas generan sonido y vibración. El sonido es una forma de energía que se propaga en forma de ondas longitudinales a través del aire, que es un medio elástico. La onda sonora ocasiona pequeñas variaciones en la presión del aire ambiente, lo que puede registrarse mediante un instrumento sensible a la presión (por ejemplo, un micrófono).

¿Qué son la potencia del sonido y la presión del sonido?

Una fuente de sonido irradia potencia acústica y esto se traduce en una fluctuación de la presión acústica en el aire. La causa de esto es la potencia acústica y el efecto es la presión acústica. Considere la siguiente analogía: un calentador eléctrico irradia calor en una habitación y se produce un cambio de temperatura. El cambio de temperatura de la habitación es obviamente dependiente de la propia habitación. Pero, para la misma potencia eléctrica absorbida, el calentador irradia la misma energía, algo casi independiente del entorno. La relación entre la potencia acústica y la presión acústica es similar. Lo que escuchamos es la presión acústica, pero esta presión está causada por la potencia acústica de la fuente sonora. La potencia acústica se expresa en vatios. El nivel de potencia acústica se expresa en decibelios (dB), es decir, en una escala logarítmica (escala dB) con respecto a un valor de referencia que está normalizado:


LW = nivel de potencia acústica (dB)
W = potencia acústica real (W)
W0 = potencia acústica de referencia (10-12 W)

La presión acústica se expresa en Pa. El nivel de presión acústica se expresa igualmente en decibelios (dB), es decir, en una escala logarítmica (escala dB) con respecto a un valor de referencia que está normalizado:

Lp = nivel de presión acústica (dB)
p = presión acústica real (Pa)
p0 = presión acústica de referencia (20 x 10-6 Pa)

La presión acústica que observamos depende de la distancia a la fuente y del entorno acústico en el que se propaga la onda sonora. La propagación de ruido en interiores, por lo tanto, depende del tamaño de la sala y de la absorción del sonido de las superficies. Por consiguiente, el ruido emitido por una máquina no puede cuantificarse exclusivamente por la medición de la presión acústica. La potencia acústica es más o menos independiente del entorno, mientras que la presión acústica no lo es.

Por lo tanto, la información sobre el nivel de presión acústica debe complementarse siempre con información adicional: la distancia de la posición de medición desde la fuente acústica (por ejemplo, especificada conforme a una norma determinada) y la constante de la sala en la que se realizó la medición. De lo contrario, se supone que la sala no tiene límites (es decir, es un campo abierto). En una sala sin límites, no hay paredes que reflejen las ondas sonoras ni que influyan por tanto en la medición.

¿Qué es la absorción del sonido?

Cuando las ondas sonoras entran en contacto con una superficie, una parte de las ondas se refleja y otra parte la absorbe el material de la superficie. Por lo tanto, la presión acústica en un momento dado siempre se compone en parte del sonido que genera la fuente acústica y en parte del sonido que se refleja de las superficies circundantes (después de uno o más reflejos). La eficacia de una superficie para absorber el sonido depende del material del que se compone. Esto normalmente se expresa como un factor de absorción (entre 0 y 1, siendo 0 completamente reflectante y 1 completamente absorbente).

¿Qué es la constante de la sala y cómo se calcula?

El impacto de una sala en la propagación de las ondas sonoras viene determinado por la constante de la sala. La constante de una sala que tiene varias superficies, paredes y otras superficies interiores puede calcularse teniendo en cuenta los tamaños y las características de absorción de las diferentes superficies. La ecuación que se aplica es:

Reverberación

La constante de la sala también se puede determinar mediante el tiempo de reverberación medido. El tiempo de reverberación T se define como el tiempo que tarda la presión acústica en disminuir 60 dB cuando la fuente acústica se ha apagado. Los coeficientes de absorción para diferentes materiales de superficie son dependientes de la frecuencia y son, por tanto, el tiempo de reverberación derivado y la constante de la sala. El factor de absorción medio de la sala se calcula de la siguiente manera:

V = volumen de la sala (m3)
T = tiempo de reverberación (s)

La constante de la sala K se obtiene de la expresión:

A = superficie total de la sala (m2)

¿Cuál es la relación entre el nivel de potencia acústica y nivel de presión acústica?

Bajo algunas condiciones particulares, la relación entre el nivel de potencia acústica y el nivel de presión acústica se puede expresar de una forma sencilla. Si el sonido se emite desde un punto como fuente acústica en el interior de una sala sin ningún tipo de superficies reflectantes o al aire libre, donde no hay paredes cerca de la fuente acústica, el sonido se distribuye uniformemente en todas direcciones y la intensidad acústica medida será la misma en cualquier punto a la misma distancia de la fuente acústica. En consecuencia, la intensidad es constante en todos los puntos sobre una superficie esférica alrededor de la fuente acústica.

Cuando la distancia a la fuente se duplica, entonces la superficie esférica a esa distancia se habrá cuadruplicado. A partir de esto, podemos deducir que el nivel de presión acústica disminuye en 6 dB cada vez que se duplica la distancia a la fuente acústica. Sin embargo, esto no será así si la sala tiene paredes reflectantes y duras. Si este es el caso, se debe tener en cuenta el sonido reflejado por las paredes.

Lp = nivel de presión acústica (dB)
Lw = nivel de potencia acústica (dB)
Q = factor de dirección
r = distancia a la fuente acústica

Para Q, se pueden utilizar los valores empíricos (para las otras posiciones de la fuente acústica, se debe estimar el valor de Q):
Q=1 Si la fuente acústica está suspendida en medio de una habitación grande.
Q=2 Si la fuente acústica está situada cerca del centro de una pared reflectante y dura.
Q=4 Si la fuente acústica está situada cerca de la intersección de dos paredes.
Q=8 Si la fuente acústica está situada cerca de una esquina (en la intersección de tres paredes).

Si la fuente acústica está situada en una sala donde las superficies limítrofes no absorben todo el sonido, el nivel de presión acústica aumentará debido al efecto de reverberación. Este aumento es inversamente proporcional a constante de la sala:

En la proximidad de la fuente de alimentación, el nivel de presión acústica disminuye en 6 dB cada vez que se duplica la distancia. Sin embargo, a mayores distancias de la fuente, el nivel de presión acústica está dominado por el sonido reflejado y, por lo tanto, la reducción es mínima al aumentar la distancia. Las máquinas que transmiten el sonido a través de sus cuerpos o bastidores no se comportan como fuentes puntuales si el oyente está a una distancia desde el centro de la máquina que es menor de 2 a 3 veces la mayor dimensión de la máquina.

¿Cómo podemos medir el sonido?

medición del sonido que produce una instalación de compresores

El oído humano distingue el sonido a diferentes frecuencias con distinta eficacia de percepción. Las frecuencias bajas o muy altas se perciben menos intensamente que las frecuencias en torno a 1000-2000 Hz. Los distintos filtros normalizados ajustan los niveles medidos en las frecuencias altas y bajas para emular la capacidad del oído humano para escuchar sonidos. Al medir el ruido industrial y ocupacional, se suele utilizar el filtro A y el nivel del sonido se expresa en dB(A).

¿Qué sucede cuando interactúan varias fuentes acústicas?

Cuando más de una fuente acústica emite sonido hacia un receptor común, aumenta la presión acústica. Sin embargo, como los niveles acústicos se definen de forma logarítmica, no se pueden añadir simplemente de manera algebraica. Cuando hay más de dos fuentes acústicas activas, primero se agregan dos juntas y la siguiente se añade a la suma de las primeras, y así sucesivamente. Recuerde que, cuando se deben añadir dos fuentes acústicas con los mismos niveles, el resultado es un aumento de 3 dB.

El sonido de fondo es un caso especial, que requiere sustracción. El sonido de fondo se trata como una fuente acústica independiente y el valor se deduce del nivel acústico medido.

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