La contaminación acústica, los niveles de sonido excesivos o no deseados pueden tener efectos nocivos para la salud humana y la calidad del medio ambiente. Ocurre comúnmente en muchas instalaciones industriales y algunos otros lugares de trabajo. Así como la contaminación acústica asociada al tráfico rodado, ferroviario, aéreo y actividades al aire libre.
Medición y percepción de la sonoridad
Las ondas sonoras son vibraciones de moléculas de aire transportadas desde una fuente de ruido hasta el oído. Por lo general, se describe en términos de volumen (amplitud) y tono (frecuencia) de la onda. El nivel de presión sonora, o SPL, se mide en unidades logarítmicas llamadas decibelios (dB). El oído humano normal puede detectar un tono que va desde 0 dB (umbral de audición) hasta 140 dB. Al mismo tiempo, los sonidos de 120 dB a 140 dB causan dolor.
¿Cuál es el nivel de sonido, por ejemplo, en la biblioteca? Es de unos 35 dB, mientras que dentro de un autobús o tren subterráneo en movimiento es de unos 85. Trabajos de construcciónlos edificios pueden generar hasta 105 dB SPL en la fuente. SPL disminuye con la distancia al sujeto.
La velocidad a la que se transmite la energía del sonido se llama intensidad, proporcional al cuadrado del SPL. Debido a la naturaleza logarítmica de la escala de decibelios, un aumento de 10 puntos representa un aumento de 10 veces en la intensidad del sonido. A los 20, transmite 100 veces más. Y 30dB representa un aumento de 1000x en la intensidad.
Por otro lado, cuando la tensión se duplica, el nivel de volumen del sonido solo aumenta en 3 puntos. Por ejemplo, si un taladro de construcción produce 90 dB de ruido, dos herramientas idénticas trabajando una al lado de la otra generarán 93 dB. Y cuando se combinan dos sonidos que difieren en más de 15 puntos en SPL, los tonos débiles quedan enmascarados (o ahogados) por el sonido fuerte. Por ejemplo, si un taladro funciona a 80 dB en un sitio de construcción junto a una excavadora a 95, el nivel de presión combinado de estas dos fuentes se medirá como 95. No se notará un tono menos intenso del compresor.
La frecuencia de una onda de sonido se expresa en ciclos por segundo, pero el hercio se usa más comúnmente (1 cps=1 Hz). La membrana timpánica humana es un órgano altamente sensible con un amplio rango dinámico, capaz de detectar sonidos en frecuencias que van desde 20 Hz (tono bajo) hasta aproximadamente 20 000 Hz (tono alto). La tonalidad de la voz humana en una conversación normal ocurre en frecuencias de 250 Hz a 2000 Hz.
La medición precisa del nivel de sonido y la descripción científica son diferentes de la mayoría de las nociones y opiniones humanas subjetivas al respecto. Las respuestas humanas individuales al ruido dependen tanto del tono como del volumen. Las personas con audición normal suelen percibir los sonidos de alta frecuencia más fuertes que los sonidos de baja frecuencia de la misma amplitud. Por esta razón, los medidores de ruido electrónicos tienen en cuenta los cambios en el volumen percibido con el tono.
Los filtros de frecuencia en los medidores sirven para hacer coincidir las lecturas con la sensibilidad del oído humano y el volumen relativo de varios sonidos. El llamado filtro ponderado A, por ejemplo, se usa comúnmente para diagnosticar la comunidad circundante. Las mediciones de SPL realizadas con este filtro se expresan en decibelios con ponderación A o dBA.
La mayoría de las personas perciben y describen un aumento de 6-10 dBA en SPL como una "sonoridad" duplicada. Otro sistema, la escala ponderada C (dBS), se usa a veces para niveles de ruido de impacto, como disparos, y tiende a ser más preciso que dBA para la percepción de la intensidad de los sonidos con componentes de baja frecuencia.
Los niveles de ruido tienden a cambiar con el tiempo, por lo que los datos de medición se presentan como promedios para expresar los niveles de sonido generales. Hay varias maneras de hacer esto. Por ejemplo, una serie de mediciones repetidas del nivel de sonido podría informarse como L 90=75 dBA, lo que significa que los valores fueron iguales o superiores a 75 dBA durante el 90 por ciento del tiempo.
Se puede usar otra unidad llamada grados equivalentes de sonido (L eq) para expresar el SPL promedio durante cualquier período de interés, como una jornada laboral de ocho horas.(L eq es un valor logarítmico, no un valor aritmético, por lo que los eventos fuertes dominan el resultado total).
Una unidad de nivel de sonido llamada valor de ruido diurno-nocturno (DNL o Ldn) tiene en cuenta el hecho de que las personas son más sensibles al tono durante la noche. Entonces, se agregan 10 dBA a los valores de SPL medidos entre las 10 a. m. y las 7 a. m. Por ejemplo, las mediciones de DNL son muy útiles para describir la exposición general al ruido de las aeronaves.
Trabajar con efectos
El ruido es más que una simple molestia. A ciertos niveles y duraciones de exposición, puede causar daño físico al tímpano y a las células ciliadas sensibles en el oído interno, lo que resulta en una pérdida auditiva temporal o permanente.
Por lo general, no ocurre con SPL por debajo de 80 dBA (es mejor mantener los niveles de influencia de ocho horas por debajo de 85). Pero la mayoría de las personas expuestas repetidamente a más de 105 dBA tendrán algún grado de pérdida auditiva permanente. Además, la exposición excesiva al ruido también puede aumentar la presión arterial y la frecuencia cardíaca, causar irritabilidad, ansiedad y fatiga mental e interferir con el sueño, la relajación y la intimidad.
Control de la contaminación acústica
Por lo tanto, es importante mantener el máximo silencio en el lugar de trabajo y en la sociedad. Los reglamentos y leyes sobre el ruido adoptados a nivel local, regional y nacional pueden ser eficaces para mitigar los efectos negativos de la contaminación acústica.
Ambiental yel zumbido industrial está regulado por la ley de seguridad y salud en el trabajo y la ley contra ella. Según estas normas, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional estableció criterios para el ruido industrial para imponer límites a la intensidad de la exposición al sonido y la duración durante la cual se puede permitir esta intensidad.
Si una persona está expuesta a diferentes niveles de ruido en diferentes momentos del día, la exposición total o dosis (D) del ruido se obtiene a partir de la relación,
donde C es el tiempo real y T es el tiempo permitido en cualquier nivel. Usando esta fórmula, la dosis de ruido diaria más posible sería 1, y cualquier exposición por encima de eso sería inaceptable.
Nivel máximo de sonido
Los criterios para el ruido interior se resumen en tres conjuntos de especificaciones que se obtuvieron mediante la recopilación de juicios subjetivos de una gran muestra de personas en diversas situaciones específicas. Estos se han convertido en criterios de ruido (NC) y curvas de tono preferidas (PNC), que establecen límites en el nivel introducido en el entorno. Las curvas NC, desarrolladas en 1957, tienen como objetivo proporcionar un entorno de trabajo o de vida cómodo al especificar el nivel de sonido máximo permitido en bandas de octava en todo el espectro de audio.
Un conjunto completo de 11 curvas define los criterios de ruido para una amplia gama de situaciones. Los gráficos de PNC, desarrollados en 1971, agregan límites al zumbido de baja frecuencia y al silbido de alta frecuencia. Por lo tanto, se prefierenestándar NC más antiguo. Resumidos en las curvas, estos criterios proporcionan objetivos de diseño para niveles de ruido para varias ideas. Parte de la especificación del trabajo o del hábitat es la curva PNC correspondiente. En caso de que el nivel exceda los límites de PNC, se pueden introducir materiales absorbentes de sonido en el medio ambiente según sea necesario para cumplir con los estándares.
Los bajos niveles de ruido se pueden superar con material absorbente adicional, como cortinas pesadas o baldosas para interiores. Donde los niveles bajos de ruido identificable pueden distraer, o donde la privacidad de las conversaciones en las oficinas adyacentes y las áreas de recepción pueden ser importantes, los sonidos no deseados pueden enmascararse. Una pequeña fuente de ruido blanco, como el aire estático, colocada en una habitación puede enmascarar la conversación de las oficinas cercanas sin ser un nivel de sonido letal para los oídos de las personas que trabajan cerca.
Este tipo de dispositivo suele utilizarse en los consultorios de médicos y otros profesionales. Otro método de reducción de ruido es el uso de protectores auditivos, que se colocan sobre los oídos de la misma manera que las orejeras. Mediante el uso de protectores disponibles comercialmente, se puede lograr una reducción de tono en el rango típico de 10 dB a 100 Hz a más de 30 dB para frecuencias superiores a 1000 Hz.
Detectar nivel de sonido
Los límites de ruido exterior también son importantes para la comodidad humana. La construcción de un edificio brindará cierta protección contra los sonidos externos si el edificio cumple con los estándares mínimos y siel nivel de ruido está dentro de los límites aceptables.
Estos límites generalmente se especifican para ciertos períodos del día, como durante el día, la tarde y la noche mientras duerme. Debido a la refracción en la atmósfera causada por la inversión de temperatura durante la noche, se pueden emitir sonidos relativamente fuertes desde una carretera, aeropuerto o vía férrea bastante distante.
Uno de los métodos interesantes de control del ruido es la construcción de barreras acústicas a lo largo de la carretera, separándola de las áreas residenciales adyacentes. La efectividad de tales estructuras está limitada por la difracción del sonido más a bajas frecuencias, que prevalecen en las carreteras y son inherentes a los vehículos grandes. Para que sean efectivos, deben estar lo más cerca posible de la fuente u observador del ruido, maximizando así la difracción requerida para que el sonido llegue al observador. Otro requisito para este tipo de barrera es que también debe limitar la cantidad de niveles de sonido para lograr una reducción significativa del ruido.
Definición y ejemplos
El decibelio (dB) se usa para medir los niveles de sonido, pero también se usa ampliamente en electrónica, señales y comunicaciones. DB - forma logarítmica de describir la tangencia. La relación puede manifestarse como potencia, presión de sonido, voltaje o intensidad, o varias otras cosas. Posteriormente asociamos dB con el teléfono y el sonido (en relación a la sonoridad). Pero primero, para tener una idea de las expresiones logarítmicas, veamos algunos números.
Por ejemplo, podemos suponer que hay dos altavoces,el primero de los cuales reproduce un sonido con una potencia de P 1, y el otro una versión más fuerte del mismo tono con una potencia de P 2, pero todo lo demás (cuán lejos, frecuencia) permanece igual.
La diferencia de decibelios entre ellos se define como
10 log (P 2 / P 1) dB donde log es para base 10.
Si el segundo produce el doble de energía que el primero, la diferencia está en dB
10 registro (P 2 / P 1)=10 registro 2=3 dB,
como se muestra en el gráfico que traza 10 log (P 2 / P 1) vs P 2 / P1. Para continuar con el ejemplo, si el segundo tiene 10 veces la potencia del primero, la diferencia en dB sería:
10 registro (P 2 / P 1)=10 registro 10=10 dB.
Si el segundo tuviera la misma fuerza un millón de veces, la diferencia en dB sería
10 registro (P 2 / P 1)=10 registro 1 000 000=60 dB.
Este ejemplo muestra una característica de las escalas de decibeles que es útil cuando se habla de sonido. Pueden describir relaciones muy grandes usando números de tamaño modesto. Pero debe prestar atención a que el decibelio representa la relación. Es decir, no se dirá cuánta potencia emite ninguno de los altavoces, solo de la diferencia. Y también preste atención al factor 10 en la definición, que significa deci en decibelios.
Presión acústica y dB
La frecuencia se suele medir con micrófonos y estos responden (aproximadamente) proporcionalmente a la presión, s. Ahora el poder de la onda de sonido en otrosen las mismas condiciones es igual al cuadrado de la cabeza. De manera similar, la potencia eléctrica en una resistencia es como el voltaje multiplicado. El logaritmo del cuadrado es solo 2 log x, por lo que al convertir la presión a decibelios, se introduce un factor de 2. Por lo tanto, la diferencia en el grado de presión acústica entre dos niveles de sonidos con p 1 y p 2 es:
20 registro (p 2 / p 1) dB=10 registro (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
¿Qué sucede cuando la potencia del sonido se reduce a la mitad?
El logaritmo de 2 es 0,3, por lo que 1/2 es 0,3. Por lo tanto, si la potencia se reduce 2 veces, el nivel de sonido se reducirá 3 dB. Y si vuelve a realizar esta operación, la acústica disminuirá otros 3 dB.
Tamaño en decibelios
Puede ver arriba que reducir a la mitad la potencia reduce la presión en la raíz 2 y el nivel de sonido en 3 dB.
La primera muestra es ruido blanco (una mezcla de todas las frecuencias audibles). La segunda muestra es el mismo tono con el voltaje reducido por un factor de raíz cuadrada de 2. Su recíproco es aproximadamente 0,7, por lo que 3 dB corresponde a una reducción de voltaje o presión de hasta un 70%. La línea verde muestra la boquilla en función del tiempo. El rojo describe una disminución exponencial continua. Tenga en cuenta que el voltaje cae un 50 % por cada segunda muestra.
Archivos de sonido y animación flash de John Tann y George Hatsidimitris.
¿Qué tan grande es un decibelio?
Ben la siguiente serie, las muestras consecutivas disminuyen solo un punto.
¿Qué ocurre si la diferencia es inferior a un decibelio?
Los niveles de sonido rara vez se dan en decimales. La razón es que aquellos que difieren en menos de 1 dB son difíciles de distinguir.
Y también puedes ver que el último ejemplo es más silencioso que el primero, pero es difícil ver la diferencia entre pares consecutivos. 10log 10 (1,07)=0,3 Por lo tanto, para aumentar el nivel de sonido en 0,3 dB, debe aumentar la potencia en un 7 % o el voltaje en un 3,5 %.
