NIVELES SONOROSDECIBELESFederico Miyara

Presin SonoraEn primer lugar tenemos lapresin atmosfrica, es decir la presin del aire ambiental en ausencia de sonido. Se mide en una unidad SI (Sistema Internacional) denominadaPascal(1 Pascal es igual a una fuerza de 1 newton actuando sobre una superficie de 1 metro cuadrado, y se abrevia 1 Pa). Esta presin es de alrededor de 100.000 Pa (el valor normalizado es de 101.325 Pa). Podemos luego definir lapresin sonoracomo la diferencia entre la presin instantnea debida al sonido y la presin atmosfrica, y, naturalmente, tambin se mide en Pa. Sin embargo, la presin sonora tiene en general valores muchsimo menores que el correspondiente a la presin atmosfrica. Por ejemplo, los sonidos ms intensos que pueden soportarse sin experimentar un dolor auditivo agudo corresponden a unos 20 Pa, mientras que los apenas audibles estn cerca de 20Pa (Paes la abreviatura de micropascal, es decir una millonsima parte de un pascal). Esta situacin es muy similar a las pequeas ondulaciones que se forman sobre la superficie de una profunda piscina. Otra diferencia importante es que la presin atmosfrica cambia muy lentamente, mientras que la presin sonora lo hace muy rpido, alternando entre valores positivos (presin instantnea mayor que la atmosfrica) y negativos (presin instantnea menor que la atmosfrica) a razn de entre 20 y 20.000 veces por segundo. Esta magnitud se denominafrecuenciay se expresa en ciclos por segundo ohertz(Hz). Para reducir la cantidad de dgitos, las frecuencias mayores que 1.000 Hz se expresan habitualmente enkilohertz(kHz).

Nivel de Presin SonoraEl hecho de que la relacin entre la presin sonora del sonido ms intenso (cuando la sensacin de sonido pasa a ser de dolor auditivo) y la del sonido ms dbil sea de alrededor de 1.000.000 ha llevado a adoptar una escala comprimida denominada escala logartmica. LlamandoPref(presin de referencia a la presin de un tono apenas audible (es decir 20Pa) yPa la presin sonora, podemos definir elnivel de presin sonora(NPS)Lpcomo

Lp = 20 log (P / Pref),

dondelogsignifica el logaritmo decimal (en base 10). La unidad utilizada para expresar el nivel de presin sonora es eldecibel, abreviadodB. El nivel de presin sonora de los sonidos audibles vara entre 0 dB y 120 dB. Los sonidos de ms de 120 dB pueden causar daos auditivos inmediatos e irreversibles, adems de ser bastante dolorosos para la mayora de las personas.

Nivel Sonoro con Ponderacin AEl nivel de presin sonora tiene la ventaja de ser una medida objetiva y bastante cmoda de la intensidad del sonido, pero tiene la desventaja de que est lejos de representar con precisin lo que realmente se percibe. Esto se debe a que la sensibilidad del odo depende fuertemente de la frecuencia. En efecto, mientras que un sonido de 1 kHz y 0 dB ya es audible, es necesario llegar a los 37 dB para poder escuchar un tono de 100 Hz, y lo mismo es vlido para sonidos de ms de 16 kHz.

Cuando esta dependencia de la frecuencia de la sensacin de sonoridad fue descubierta y medida (por Fletcher y Munson, en 1933, ver grfica), se pensaba que utilizando una red defiltrado(oponderacin de frecuencia) adecuada sera posible medir esa sensacin en forma objetiva. Esta red de filtrado tendra que atenuar las bajas y las muy altas frecuencias, dejando las medias casi inalteradas. En otras palabras, tendra que intercalar unos controles de graves y agudos al mnimo antes de realizar la medicin.

Curvas de Fletcher y Munson

Haba sin embargo algunas dificultades para implementar tal instrumento o sistema de medicin. El ms obvio era que el odo se comporta de diferente manera con respecto a la dependencia de la frecuenciapara diferentes niveles fsicos del sonido. Por ejemplo, a muy bajos niveles, slo los sonidos de frecuencias medias son audibles, mientras que a altos niveles, todas las frecuencias se escuchan ms o menos con la misma sonoridad. Por lo tanto pareca razonable disear tres redes de ponderacin de frecuencia correspondientes a niveles de alrededor de 40 dB, 70 dB y 100 dB, llamadas A, B y C respectivamente. Lared de ponderacin A(tambin denominada a vecesred de compensacin A)se aplicara a los sonidos de bajo nivel, la red B a los de nivel medio y la C a los de nivel elevado (ver figura). El resultado de una medicin efectuada con la red de ponderacin A se expresa endecibeles A, abreviadosdBAo algunas vecesdB(A), y anlogamente para las otras.

Curvas de ponderacin A, B y C

Por supuesto, para completar una medicin era necesaria una suerte de recursividad. Primero haba que obtener un valor aproximado para decidir cul de las tres redes haba que utilizar, y luego realizar la medicin con la ponderacin adecuada.

La segunda dificultad importante proviene del hecho de que las curvas de Fletcher y Munson (al igual que las finalmente normalizadas por la ISO,Organizacin Internacional de Normalizacin) son slo promedios estadsticos, con una desviacin estndar (una medida de la dispersin estadstica) bastante grande. Esto significa que los valores obtenidos son aplicables a poblaciones no a individuos especficos. Ms an, son aplicables a poblaciones jvenes y otolgicamente normales, ya que las mediciones se realizaron con personas de dichas caractersticas.

La tercera dificultad tiene que ver con el hecho de que las curvas de Fletcher y Munson fueron obtenidas paratonos puros, es decir sonidos de una sola frecuencia, los cuales son muy raros en la Naturaleza. La mayora de los sonidos de la vida diaria, tales como el ruido ambiente, la msica o la palabra, contienen muchas frecuencias simultneamente. Esta ha sido tal vez la razn principal por la cual la intencin original detrs de las ponderaciones A, B y C fue un fracaso.

Estudios posteriores mostraron que elnivel de sonoridad, es decir la magnitud expresada en una unidad llamadafonque corresponde al nivel de presin sonora (en decibeles sin ponderacin) de un tono de 1 kHz igualmente sonoro, no constitua una autntica escala. Por ejemplo, un sonido de 80 fon no es el doble de sonoro que uno de 40 fon. Se cre as una nueva unidad, elson, que poda medirse usando unanalizador de espectro(instrumento de medicin capaz de separar y medir las frecuencias que componen un sonido o ruido) y algunos clculos ulteriores. Esta escala, denominada simplemente comosonoridad, est mejor correlacionada con la sensacin subjetiva de sonoridad, y por ello la ISO normaliz el procedimiento (en realidad dos procedimientos diferentes segn los datos disponibles) bajo la Norma InternacionalISO 532. En la actualidad existen inclusive instrumentos capaces de realizar automticamente la medicin y los clculos requeridos para entregar en forma directa la medida de la sonoridad enson.

Ponderacin A y Efectos del RuidoDesde luego, lo anterior no resoponde la pregunta de cun molesto o perturbador resultar un ruido dado. Es simplemente una escala para la sensacin de sonoridad. Varios estudios han enfocado esta cuestin, y existen algunas escalas, como la escalanoyque cuantifica la ruidosidad bajo ciertas suposiciones, y por supuesto, en funcin del contenido de frecuencias del ruido a evaluar.

Podemos apreciar, por lo tanto, que no hay disponible en la actualidad ninguna escala que sea capaz de dar cuenta exitosamente de la molestia que ocasionar un ruido a travs de mediciones objetivas, simplemente porque la molestia es una reaccin muy personal y dependiente del contexto.

Por qu, entonces, ha sobrevivido y se ha vuelto tan popular y difundida la escala de ponderacin A?

Es una buena pregunta. La razn principal es que diversos estudios han mostrado una buena correlacin entre el nivel sonoro A y eldao auditivo, as como con lainterferencia a la palabra. Sin otra informacin disponible, el nivel sonoro con ponderacin A es la mejor medida nica disponible para evaluar y justipreciar problemas de ruido y para tomar decisiones en consecuencia. Tambin exhibe una buena correlacin, segn han revelado diversos estudios, con la disposicin de las personas afectadas por contaminacin acstica a protestar en distintos niveles.

Es interesante observar que a pesar de que la escala de decibeles A fue originalmente concebida para medir sonidos de bajo nivel, ha demostrado ser ms adecuada para medir dao auditivo, resultado de la exposicin a ruidos de nivel elevado. Ignoro cmo se descubri esta relacin, pero probablemente se pueda atribuir a la carencia de otros instrumentos de medicin, a la suerte accidental, o al uso consciente de todos los tipos de instrumentos disponibles para superar las circunstanciales fronteras del conocimiento.

Con respecto a su utilizacin en cuestiones legales, por ejemplo en la mayora de las ordenanzas y leyes sobre ruido, es porque proporciona una medida objetiva del sonido de alguna manera relacionada con efectos deletreos para la salud y la tranquilidad, as como la interferencia con diversas actividades. No depende en el juicio subjetivo de la polica ni del agresor ni del agredido acsticamente. Cualquiera en posesin del instrumental adecuado puede medirlo y decir si excede o no un dado lmite de aceptabilidad legal o reglamentario. Esto es importante, an cuando no sea la panacea. Probablemente en el futuro irn surgiendo mediciones ms perfeccionadas y ajustadas a diferentes situaciones.

ApndiceNOTA DEL AUTOR: La tabla siguiente pertenece a laNoise Pollution Clearinghouse, y su utilizacin aqu en versin traducida es gentileza de esa organizacin.

La tabla de decibeles (dB) a continuacin compara algunos sonidos comunes y muestra cmo se clasifican desde el punto de vista del dao potencial para la audicin. El ruido comienza a daar la audicin a niveles de alrededor de 70 dBA. Para el odo, un incremento de 10 dB implica duplicar la sonoridad.

Niveles Sonoros y Respuesta Humana

Sonidos caractersticosNivel de presin sonora [dB]Efecto

Zona de lanzamiento de cohetes(sin proteccin auditiva)180Prdida auditiva irreversible

Operacin en pista de jetsSirena antiarea140Dolorosamente fuerte

Trueno130

Despegue de jets (60 m)Bocina de auto (1 m)120Maximo esfuerzo vocal

Martillo neumticoConcierto de Rock110Extremadamente fuerte

Camin recolectorPetardos100Muy fuerte

Camin pesado (15 m)Trnsito urbano90Muy molestoDao auditivo (8 Hrs)

Reloj Despertador (0,5 m)Secador de cabello80Molesto

Restaurante ruidosoTrnsito por autopistaOficina de negocios70Difcil uso del telfono

Aire acondicionadoConversacin normal60Intrusivo

Trnsito de vehculos livianos(30 m)50Silencio

LvingDormitorioOficina tranquila40

BibliotecaSusurro a 5 m30Muy silencioso

Estudio de radiodifusin20

10Apenas audible

0Umbral auditivo

INTENSIDAD EN DECIBELES (dB) DE DIFERENTES FUENTES DE SONIDOS COMUNES

INTENSIDAD DE SONIDO DE DIFERENTES FUENTES

FUENTES DE SONIDODECIBELES Umbral de audicin0 Susurro, respiracin normal, pisadas suaves10 Rumor de las hojas en el campo al aire libre20 Murmullo, oleaje suave en la costa30 Biblioteca, habitacin en silencio40 Trfico ligero, conversacin normal50 Oficina grande en horario de trabajo60 Conversacin en voz muy alta, gritera, trfico intenso de ciudad70 Timbre, camin pesado movindose80 Aspiradora funcionando, maquinaria de una fbrica trabajando90 Banda de msica rock100 Claxon de un coche, explosin de petardos o cohetes empleados en pirotecnia110 Umbral del dolor120 Martillo neumtico (de aire)130 Avin de reaccin durante el despegue150 Motor de un cohete espacial durante el despegue180

El umbral de audicin representa la cantidad mnima de sonido o de vibraciones por segundo requeridas para que el sonido lo pueda percibir el odo humano. Ese nmero de vibraciones se corresponde con una frecuencia aproximada de 1 kHz (10-12W/m2).

Un sonido de 70 dB produce efectos psicolgicos negativos en tareas que requieren concentracin y atencin, mientras que entre 80 y 90 dB puede producir reacciones de estrs, cansancio y alteracin del sueo.

Los ruidos entre 100 y 110 dB, denominado umbral txico, pueden llegar a ocasionar lesiones del odo medio.

Los ruidos superiores a los 120 dB entran en el denominado umbral del dolor, es decir, son ruidos insoportables que provocan sensacin de dolor en el odo humano. Son sonidos que superan 1 W/m2.

CLASIFICACIN DE LA INTENSIDAD DEL SONIDO EN DECIBELES (dB) EN DIFERENTES ENTORNOS Y AMBIENTES

ENTORNOAMBIENTEDECIBELES (dB) Estudios de radio, televisin y grabacin de sonidoSilencioso0 a 20 reas residenciales de noche, hospitales y conversaciones a noms de 1 m de distanciaPoco ruidoso40 a 80 Trfico intenso en la calleMuy ruidoso80 a 100 Despegue de un avin de reaccin o una nave espacial a 1 m de distanciaInsoportable120 a 180

INTENSIDAD DE SONIDO CORRESPONDIENTE A LA DINMICA O MATIZ SEALADOS EN UNA PARTITURA MUSICAL

La intensidad del sonido de una orquesta abarca entre 40 y 100 decibeles aproximadamente. En la siguiente tabla se muestran las intensidades de sonido correspondientes a la dinmica o matiz de los sonidos sealados en las partituras empleadas para interpretar las obras musicales.

CLASIFICACIN DE LA INTENSIDAD DE LOS SONIDOS EN LAS PARTITURAS MUSICALESINTENSIDAD DE SONIDO EN DECIBELES (dB) pppianissimo (Muy suave)40 ppiano (Suave)50 mpmezzopiano (Medio Suave)60 mfmezzoforte (Medio fuerte)70 fforte (Fuerte)80 fffortissimo (Muy fuerte)90 - 100