UNIDAD 2: ACSTICACAPTULO 4

NIVELES Y PROPAGACIN DEL SONIDO

1. Introduccin: Conceptos de vibracin y onda2. Definicin del sonido: Onda sonora3. Caracterizacin fsica del sonido

3.1. Velocidad del sonido3.2. Frecuencia, longitud de onda y espectro sonoro

3.2.1. Tono puro: Frecuencia y longitud de onda3.2.2. Sonido armnico: Espectro sonoro3.2.3. Sonido complejo3.2.4. Bandas de frecuencia: Octavas y tercios de octava3.2.5. Algunos ruidos de inters

3.3. Magnitud del sonido3.3.1. Presin, intensidad y potencia sonoras3.3.2. El decibelio: Composicin de niveles

4. Percepcin del sonido: Sonoridad5. Niveles acsticos: Medicin

5.1. La escala de decibelios A5.2. Nivel global5.3. Nivel sonoro equivalente5.4. Niveles percentiles5.5. El Sonmetro

6. Propagacin del sonido 6.1. Propagacin en espacio libre6.2. Reflexin, transmisin y absorcin6.3. Difraccin6.4. Reflexin especular y difusin

1. Introduccin: Conceptos de vibracin y onda

El sonido, como caso particular de una onda acstica, es una onda en la que se propaga una vibracin de las partculas del medio. Conviene, pues, introducir los conceptos devibracin y onda, aunque solo sea de una forma cualitativa.

En este movimiento, existe una fuerza, llamada recuperadora,que acta sobre la partcula o el sistema, tratando de llevarlo a su posicin de equilibrio cuando ste se separa de ella.

Vibracin: Es un movimiento, en general de pequea amplitud, en el cual se produce un desplazamiento en torno a una determinada

posicin media de equilibrio.

Tipos

-Armnica: El desplazamiento vara senoidalmente con el tiempo.

-Peridica: El desplazamiento se repite peridicamente con el tiempo. Las armnicas son un tipo de vibraciones peridicas.

-Compleja: El desplazamiento sigue una variacin no peridica con el tiempo.

Onda: Propagacin de una determinada magnitud fsica a travs del espacio, generada en un determinado lugar (foco emisor de la

onda). Sea cual sea la magnitud propagada, toda onda propaga energa.

Propiedades fsicas bsicas de una onda

-Su velocidad de propagacin (m/s): Depende del tipo de onda y del medio de propagacin

-Su energa (J), potencia(w=J/s) e intensidad(w/m2), transportadas. Suelen ir disminuyendo con el avance de la onda

-Su contenido en frecuencia

Tipos de ondas segn el medio de propagacin

Ondas mecnicas: Precisan de un medio material para propagarse. Ejemplo: el sonido, ondas producidas en la superficie del agua por el movimiento de un cuerpo, ondas en una cuerda, etc.

Ondas electromagnticas: No precisan de medio de propagacin. Se propagan variaciones de campos elctricos y magnticos. Ejemplo: La luz, infrarrojos, UV, ondas de radio, etc.

Tipos de ondas mecnicas segn la direccin de variacin de la magnitud fsica que propagan

Ondas longitudinales: La direccin de variacin de la magnitud fsica propagada y la direccin de propagacin de la onda coinciden.

Ondas transversales: La direccin de variacin de la magnitud fsica propagada y la direccin de propagacin de la onda son perpendiculares.

Tipos de ondas segn la variacin espacio-temporal

En toda onda, hay variaciones de la magnitud fsica propagada:

-En el espacio: Variaciones de un punto a otro del espacio.

-En el tiempo: Variaciones de un instante a otro.

Ondas armnicas: Las variaciones son senoidales

Ondas peridicas: Las variaciones son repetitivas, con un tiempo llamado periodo. Las armnicas son un caso particular de ondas peridicasOndas complejas: Las variaciones no son peridicas

2. Definicin del sonido: Onda sonora

Qu es una onda acstica?Es la propagacin (onda) de una vibracin en un determinado medio material

Qu es el sonido? Es una onda acstica capaz de producir una sensacin auditiva

Por tanto: Hay ondas acsticas que no son sonidos (Infrasonidos y Ultrasonidos)

Una misma onda acstica puede ser un sonido para un ser vivo y no para otro

El fenmeno auditivo: El sonido

ACSTICA FSIOLGICA

ACSTICA FSICA

EFECTO

Receptor

(Percepcin por el odo)

CAUSA

Emisor o fuente sonora

(Vibracin)

Medio material

(Propagacin de la onda)

-Cuerdas vocales

-Instrumento o equipo musical

-Avin, tren, coche, etc.

-Objeto vibrante en general

-Habitualmente el aire (SONIDO AREO)

-Cerramientos

-Es el que genera la sensacin auditiva en nuestro cerebro

Qu es un ruido? Qu diferencia hay entre sonido y ruido?

Es un sonido que produce molestia, es decir, resulta desagradable

-La diferencia entre sonido y ruido es muy subjetiva

-Un mismo sonido puede resultar molesto (ruido) para una persona, pero no para otra (sonido). Por ejemplo: Si omos msica en casa y nos escucha el vecino, la msica para nosotros ser un sonido, pero para el vecino ser un ruido

Por tanto:

Cmo se genera una onda acstica o un sonido?

Al golpear al diapasn, las partculas de aire vecinas se ponen en movimiento, empujando tambin a las de su entorno, regresando despus a su posicin de equilibrio ya que su movimiento se ve frenado.

Por tanto

-Cada partcula del medio realiza una vibracin de desplazamiento muy pequeo en torno a su posicin de equilibrio. Es decir, no se propaga materia.

-La onda acstica propaga energa mecnica, llamada energa acstica.

Se genera la propagacin de la vibracin original del diapasn a lo largo del medio que lo rodea. Esta propagacin es la onda acstica.

Una onda acstica conlleva

Una onda de densidad

Cuando las partculas del medio se acumulan, se crea una zona de compresin (mayor densidad), mientras que cuando se separan, se crea una zona de dilatacin (menor densidad).

Una onda de presin

Cuando las partculas del medio se acumulan, aumenta la presin respecto de la que haba antes de llegar la onda (compresin), mientras que cuando se separan, disminuye la presin respecto de la que haba antes de llegar la onda (presin de equilibrio, normalmente la atmosfrica).

Por tanto

-Si nos quedamos parados en un punto del espacio, y vemos cmo pasa la onda, observamos que: Vara la presin y la densidad en dicho punto.

-Si detenemos el tiempo, y vemos todos los puntos por los que ha pasado la onda, observamos que: Vara la presin y la densidad de un punto a otro del espacio.

En la onda acstica hay tres variables

-La magnitud que vara (presin y densidad del medio).

-El tiempo

-La posicin

La presin sonora

De todas estas magnitudes, lo ms utilizado en Acstica Arquitectnica y Ambiental es caracterizar la onda sonora como una onda de presin

P0= Presin en el medio antes de que llegue la onda (presin de equilibrio)

P(x,t) = Presin real en un punto x y un instante t, una vez que ha llegado la onda

PRESION SONORA

p(x,t)= P(x,t)-P0

La presin sonora nos informa de cmo cambia la presin al pasar la onda, respecto de la que haba antes de pasar

Su valor es muy pequeo respecto de las presiones habituales

3. Caracterizacin fsica del sonido

3.1. Velocidad del sonido

Velocidad de propagacin del sonido: Distancia que avanza la onda por unidad de tiempo, medida en una determinada direccin de propagacin.

Unidades S.I.: m/s

Depende de:

-Densidad del medio

-Elasticidad del medio

Depende de la presin, humedad, temperatura, etc.

Aire

T=00C, P0=1,5013 105 N/m20= 1,293 Kg/m3 c0=330 m/s

( )273/10 Tcc +=

T=200 C c=342 m/sSi T c

En slidos:Velocidades de ondas sonoras a 200C en m/s

-Es mayor que en gases y lquidos, por ser ms densos.

-Puede depender mucho de:-Frecuencia del sonido (dispersin)

-Si es onda longitudinal o transversal

-De la homogeneidad del material

3. 2. Frecuencia, longitud de onda y espectro sonoro

3.2.1. Tono puro: Frecuencia y longitud de onda

Un tono puro es un sonido en el cual la presin sonora vara en posicin y tiempo senoidalmente

Ejemplo: Sonido emitido por un diapasn

Periodo (T): Duracin de una oscilacin de un tono puro (s)

Frecuencia de un tono puro

Frecuencia (f): Nmero de oscilaciones por segundo

(Unidad S.I.: 1/s=Hz Herzio) (Heinrich Hertz 1857-1894)

Posicin fija

La frecuencia del sonido suele coincidir con la frecuencia de la vibracin mecnica que lo ha generado (frecuencia del diapasn)

La frecuencia de un sonido y de una onda acstica en general, es una magnitud fsica muy importante pues:

-El odo humano de un adulto normal solo es capaz de detectar ondas acsticas entre 20 y 20000 Hz (SONIDOS).

-El comportamiento acstico de los materiales y soluciones constructivas depende mucho de la frecuencia.

SONIDOS

I

N

F

R

A

S

O

N

I

D

O

S

M

E

D

I

O

S

A

G

U

D

O

S

G

R

A

V

E

S

U

L

T

R

A

S

O

N

I

D

O

S

0 20 400 20000 f (Hz)1600

Longitud de onda de un tono puro

Longitud de onda (): Distancia

entre dos puntos consecutivos que

se encuentren en el mismo estado de vibracin en todo instante de tiempo

Tiempo fijo

fccT ==Distancia recorrida por la onda en el tiempo de un periodo (T)

Para un tono de una frecuencia determinada, su longitud de onda depende de la velocidad, y por tanto, del medio de propagacin

Onda cortaOnda mediaOnda larga

Para un medio determinado

Si la f aumenta, la disminuyeSi la f disminuye, la aumenta

Ejemplo: Aire (200C, 1 atm)

f=20 Hz =17,2mf=20000 Hz =17,2mm

3.2.2. Sonido armnico: Espectro sonoro

Sonido formado por la superposicin de un tono puro primario con una frecuencia determinada (frecuencia fundamental o primer armnico) y un conjunto finito o infinito de tonos con frecuencias mltiplos de esta (armnicos secundarios)

Ejemplo:Sonido emitido por los instrumentos musicales

Sonido formado por el primer armnico (f0) y su tercer armnico (3f0)

Espectro sonoro:Representacin grfica de la presin de cada tono puro frente a su frecuencia

Cada tono puro de los superpuestos tendr una presin sonora diferente

3.2.3. Sonido complejo

Sonido formado por la superposicin de infinitos tonos puros, con frecuencias infinitamente prximas

Ejemplo: Casi la totalidad de los sonidos son sonidos complejos (voz, msica, ruido, etc.)

Espectro sonoro: Representacin de la presin sonora de cada tono puro en los que se descompone el sonido, frente a su frecuencia correspondiente. Cada sonido tiene su espectro sonoro.

Para analizar un sonido o un ruido es bsico conocer su espectro. El espectro del sonido es

como su firma de identidad. Al hecho de extraer el espectro de un sonido, se le llama

ANLISIS FRECUENCIAL O ESPECTRAL DEL SONIDO

El comportamiento acstico de los materiales depende del espectro del sonido que incide

sobre ellos

3.2.4. Bandas de frecuencia: Octavas y tercios de octava

A una zona del espectro se le llama BANDA DE FRECUENCIA. Est caracterizada por dos frecuencias

lmite (inferior y superior) y una frecuencia central.

Ancho de banda: Diferencia entre las dos frecuencias lmite

En Acstica Arquitectnica, para realizar el anlisis espectral de un

sonido, el rango audible (20-20000)Hz se suele dividir en bandas de frecuencia.

Se usan dos tipos de bandas:

Bandas de octava

Bandas de tercios de octava

Ancho de banda

fi fc fs

BANDAS DE OCTAVA (1/1)

Una octava es una banda de frecuencias cuya frecuencia superior es el doble de la inferior

Bandas de octava usadas en Acstica Arquitectnica

BANDAS DE TERCIOS DE OCTAVA (1/3)

En ciertas situaciones, el anlisis de sonidos y ruidos

en octavas, puede no ser suficiente, ya que se necesita ms precisin en el espectro

Se usa un anlisis en tercios de octava, pues es un anlisis

ms preciso

Un banda de tercios de octava es la tercera parte de una banda de octava, es decir, cada octava se

divide en tres bandas de frecuencias

Bandas de octava y tercios de octava usadas en Acstica Arquitectnica (norma ISO 266)

Ejemplos de espectros sonoros en octava y tercios de octava

Dentro cada octava, la presin sonora se

considera la misma

Dentro cada tercio de octava, la presin

sonora se considera la misma

3.2.5. Algunos ruidos de inters

Ruido blanco: Es un ruido patrn, que se caracteriza por un aumento de 3dB en la presin sonora cada vez que aumentamos la banda de octavaRuido rosa: Es un ruido cuyo nivel sonoro es constante en todas las bandas de octava. Es el que se usa en medidas de aislamiento y en laboratorio

Ruido de trfico: Su presin sonora es ms importante en las frecuencias graves que en las agudas

Ruido rosa por bandas de octava

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

P

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

3. 3. Magnitud del sonido

3.3.3. Presin, intensidad y potencia sonoras

Para medir lo fuerte o dbil que es un sonido, se usan diferentes magnitudes. La primera ya la conocemos, es la PRESIN

SONORA, p

A lo largo del tiempo p va variando, es

decir p(t)

UnidadesS.I.

N/m2=Pa

Otra magnitud es la INTENSIDAD SONORA, I

Unidades S.I.: w/m2

I=Energa transportada por la onda por unidad de tiempo y

unidad de rea perpendicular a la direccin de propagacin

Potencia sonora de una fuente

Para caracterizar la capacidad de emisin de una fuente de sonido, se suele usar la magnitud POTENCIA

SONORA, W

Cantidad de energa sonora emitida por

la fuente por unidad de tiempo

Unidad S.I.: J/s=w

Ejemplos

Una persona: 0.00001 w (a gritos 0.001 w)

Personas hablando de una ciudad de 6 millones de habitantes.: 60w

Aspiradora: 0.0001w

Coche: 0.001w

Cohete despegando: 100 millones de w

3.3.2. El decibelio: Composicin de niveles

En Acstica, para medir un sonido, no se suelen usar las magnitudes anteriores (presin, intensidad y potencia sonoras) directamente con sus unidades en el S.I., sino que se suele usar

una escala logartmica y unas nuevas unidades llamadas DECIBELIOS.

Adems, a las magnitudes presin, intensidad y potencia sonoras,medidas en decibelios se les llama NIVEL DE PRESIN

SONORA (Lp o SPL), NIVEL DE INTENSIDAD SONORA (LI) y NIVEL DE POTENCIA SONORA (Lw), respectivamente

Por qu se usa la escala de decibelios en lugar de las unidades en el S.I.?

Razn 1: Para manejar cantidades ms sencillas numricamente, ya que el rango de sonidos que se pueden percibir es muy amplio

Presin sonora mnima que tiene que tener un sonido para ser odo (umbral de audicin)= 0.00002 Pa (10-12 w/m2)

Log (0.00002)=-4.7

Log(10-12)=-12

Presin sonora a partir de la cual un sonido produce dolor (umbral de dolor)= 63.2 Pa, (10w/m2)

Log (63.2)=1.8

Log(10)=1

Por qu se usa la escala de decibelios en lugar de las unidades en el S.I.?

Razn 2: El sistema auditivo humano no responde de manera lineal a los estmulos que recibe, sino que lo hace de una formalogartmica, aproximadamente.

Si la presin acstica de un tono puro de 1000Hz se duplica, la sensacin percibida por el odo humano

(y el cerebro), no se duplica. Para duplicar la sensacin percibida, habra que multiplicar la presin

acstica por 3.16

Nivel de presin sonora, Lp

p: presin sonora en unidades S.I.

p0: presin sonora de referencia en unidades S.I. elegida como el umbral de audicin que es 0.00002=2 10-5 Pa0

log20ppLp =

Ejemplos

Umbral de audicin: Lp=20log(2 10-5/2 10-5)=0 dB

Umbral de dolor: Lp=20log(63.2/2 10-5)=130dB

Voz en conversacin normal: Lp=20log(0.06325/2 10-5)=70dB

1dB: Mnimo cambio de nivel perceptible

5dB: Cambio de nivel claramente perceptible

10dB: La sensacin sonora se duplica

Ejemplos

Nivel medio de presin sonora a 1m de distancia, producido por una persona hablando

Nivel de intensidad sonora, LI

0

log10IILI =

I: Intensidad sonora en unidades S.I.

I0: Intensidad sonora de referencia en unidades S.I. elegida como el umbral de audicin que es 10-12 w/m2

p

I

Lpp

pp

IILpI

==

===

0

20

2

0

2

log20

log10log10 LI y Lp coinciden. Normalmente se usa Lp porque es ms fcil medirlo

Ejemplos

Umbral de audicin: LI=10log(10-12/10-12)=0 dB

Umbral de dolor: Lp=10log(10/10-12)=130dB

Ejemplos

Umbral de audicin00.0000000000010.00002Susurro humano100.000000000010.0000632Campo tranquilo200.00000000010.0002Area suburbana tranquila (noche)300.0000000010.000632Area urbana tranquila (noche)400.000000010.002Area urbana tranquila (da)500.00000010.00632Conversacin normal a 1m600.0000010.02Oficina ocupada700.000010.0632Grito (a 1m)800.00010.2Camin diesel a 15m900.0010.632Martillo neumtico1000.012Mquina de remachado1100.16.32Despegue avin120120Umbral de dolor1301063.2FuenteL(dB)I(w/m2)p (Pa)

Nivel de potencia sonora, Lw

0

log10WWLw =

W: Potencia sonora en unidades S.I.

W0: Potencia sonora de referencia en unidades S.I. elegida como el umbral de audicin que es 10-12 w

Ejemplos

Composicin de niveles: Cmo se suman o restan los decibelios?

80dB+80dB 160dB 80dB+80dB = 83dB

)log()log()log( yxyx ++por qu?El nivel total ser

Supongamos que tenemos N fuentes sonoras y cada una provoca en un punto

dado un nivel Li

=

=

N

i

Li

L1

1010log10

dBL 831010log10 1080

1080

=

+=

dBL 5.791010log10 1070

1080

=

=

Ejemplo (80dB+80dB):

Ejemplo (80dB-70dB):

Composicin de niveles iguales

Dos sonidos del mismo nivel se componen

dando un sonido 3dB ms alto

4. Percepcin del sonido: Sonoridad

Banda de frecuencias audibles 20-20000Hz

Umbral de dolor 130dB

Umbral de audicin 0dB

El odo no tiene la misma sensibilidad para todas las frecuencias. Los umbrales de audicin varan con la

frecuencia

Sonoridad

Capacidad de un sonido para producir una sensacin sonora en nuestro cerebro

Conclusiones importantes1) El odo es mucho ms sensible a medias y altas frecuencias que a bajas frecuencias

2) A niveles bajos de presin, el odo es muy insensible a las bajas frecuencias

3) A niveles altos de presin, el odo tiende a responder de una manera ms homognea en todo el rango de frecuencias.

Ejemplos: 1)Un sonido de 20Hz con 70dB tiene la misma sonoridad que otro de 1KHz y 0dB

2) Un sonido de 1KHz con 60dB tiene la misma sonoridad que otro de 52dB a 4KHz y otro de 68dB a 100Hz

5. Niveles acsticos: Medicin

5.1. La escala de decibelios A

Este nivel es totalmente fsico, y no incorpora los

aspectos fisiolgicos asociados con la diferente

sensibilidad del odo a distintas frecuencias, es

decir, no tiene en cuenta la sonoridad del sonido

Hasta ahora, hemos visto que para medir la magnitud de un sonido se usa el nivel de presin sonora Lp en dB

(llamada escala lineal)

Para que la medida realizada sea representativa de la sonoridad

asociada a un sonido cualquiera, los sistemas de medida llevan lo que se

llama una red de ponderacin

Redes existentes

A, B, C, D

Una red de ponderacin es un sistema de correccin de los niveles de presin sonora por frecuencias mediante unos factores de compensacin fijos en

decibelios que dependen de la red usada, a semejanza de lo que hace el odo humano

RED DE PONDERACIN A

+14000-18000

+1200001000-3500-9250-16125-2663-3931.5

Correccin (dB)

Banda frecuencia

Ejemplo: A 250Hz

Lp= 50dB

LA (Nivel ponderado A) =50-9=41dBA (decibelio A)

Ejemplo

7079 80 82

96 98 10085

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f (Hz)

N

i

v

e

l

d

e

p

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

(

d

B

)

44

6371

79

97 99 9985

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

N

i

v

e

l

d

e

p

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

(

d

B

A

)

9999978579716344dBA

-1110-3-9-16-26Corre.

10098968582807970dB

800040002000100050025012563f

5. 2. Nivel global

Se denomina NIVEL GLOBAL O NIVEL PASO TODO (LAP) , a la suma de

los niveles en bandas de octava o tercios de octava, Li, que componen el sonido.Este

nivel lo suelen dar los equipos de medida

Sabemos que un sonido complejo se puede analizar en bandas de octava o bandas de

tercios de octava. En cada banda tendremos un nivel diferente Li

Ejemplo

95 93

70 7060 62 60

70

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

N

i

v

e

l

d

e

p

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

(

d

B

)

LGLOBAL=97dB

5963637067617769dBA

-1110-3-9-16-26Correccin.

6062607070709395dB

800040002000100050025012563f

6977

61 67 61 63 5970

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f(Hz)

N

i

v

e

l

d

e

p

r

e

s

i

n

s

o

n

o

r

a

(

d

B

A

)

OJO: El nivel global en dB no se puede pasar directamente a dBA; Hay que pasarlo banda a

banda.

LGLOBAL=79dBA

Niveles globales tpicos en dBA de algunas fuentes conocidas

5. 3. Nivel sonoro equivalente

Para valorar lo que ha ocurrido acsticamente a lo largo de un

perodo de medida determinado en un punto del espacio, se usan diferentes ndices o niveles de valoracin. El ms usado es el

NIVEL SONORO EQUIVALENTE, Leq

Lmax: Nivel mximo en el periodo de

medida

Lmin: Nivel mnimo en el periodo de

medida

Leq: Nivel de un sonido constante en todo el perodo de medida, que tuviese la misma energa acstica que el sonido

que estamos valorando (es como una media a lo largo del periodo de medida)

5. 4. Niveles percentiles

Para tener una idea de las fluctuaciones de sonido a lo largo

del tiempo, se suelen usar unos ndices estadsticos llamados

niveles percentiles (bien en dB como en dBA).

El nivel percentil n, Ln, es el nivel que se sobrepasa durante el n% del periodo de medida

Se suelen usar los percentiles L1, L5, L10, L50, L90, L95 y L99

Por ejemplo, si el tiempo de medida son 10 minutos, y L90=80dBA y L10=90dBA, quiere decir que durante 9 minutos hemos tenido niveles superiores a 80dBA, y que durante 1 minuto hemos tenido niveles superiores a 90dBA. O dicho de otro modo, que durante 8 minutos los niveles han estado entre 80 y 90dBA, lo cual indica un gran nivel de ruido durante mucho tiempo

Importante

Todos estos ndices (nivel Leq, Lmin, Lmax, Ln) admiten ser evaluados:

-En bandas de octava y tercios de octava

-En nivel global

-En escala no ponderada (dB) y escala ponderada A (dBA)

5.5. El sonmetro

Dependiendo de la sensibilidad y precisin,, se dividen en:

-Tipo 0: Mxima precisin

-Tipo 1: Buena precisin (mnimo exigido)

-Tipo 2: Mala precisin

-Sin calificar

Dependiendo de sus prestaciones, pueden ser:

-Convencionales: Miden niveles instantneos y suelen dar niveles mximo y mnimo en un periodo de medida.

-Integradores: Miden niveles instantneos, y calculan el Leq y los niveles mximo y mnimo en un periodo de medida.

-Analizadores: Hacen anlisis en frecuencia del sonido en octavas y/o tercios de octava de los niveles medidos.

-Analizadores en tiempo real:. Hacen anlisis en frecuencia, a lo largo de todo el proceso de medida y recogen la historia temporal del sonido.

Sonmetro integrador, analizador en tiempo real en octavas y tercios de octavas,

con medicin de Leq y percentiles. Tipo 1

NA-27

Equipo de aislamiento acstico

Sonmetro tipo 1 analizador

Fuente omnidireccional

Tripodes

6. Propagacin del sonido

6.1. Propagacin en el espacio libre

Espacio libre: La onda no encuentra obstculos ni sufre atenuacin

Consideremos una fuente puntual que emite por igual en todas las direcciones (omnidireccional) con una potencia W (onda esfrica). Su intensidad a una distancia R es

24 RW

SWI ==

Ley del inverso de la distancia

Conclusin

Si la distancia aumenta, la intensidad de la onda disminuye; Por ejemplo, si la distancia aumenta el doble, la intensidad se reduce a la

cuarta parte

Relacin del nivel sonoro en dos puntos a

distancias R1 y R2 de la fuente

100

210

11 log204

log104

log10log10 RI

WIR

WIIL ===

200

220

22 log204

log104

log10log10 RI

WIR

WIIL ===

1

221 log20 R

RLL =2

112 log20 R

RLL +=Restando

El nivel sonoro disminuye 6dBSi se duplica la distancia

(R2=2R1)dBLLL 6

21log20 112 =+=

En general las fuentes no son ni puntuales ni omnidireccionales, sino que emiten con niveles de

potencia diferentes en cada direccin y en cada frecuencia Niveles de presin sonora de un orador en

el espacio libre, en la banda de 2kHz

6.2. Reflexin, transmisin y absorcin

Cuando una onda sonora llega a un obstculo, su energa acstica Ei se

divide en tres:

REFLEXIN: Una onda de energa Er que vuelve al medio original

TRANSMISION: Una onda que cruza el obstculo y aparece al otro lado, con energa Et

Conservacin de la energaABSORCION: Parte de la energa,

Ea, es retenida dentro del obstculo y convertida en calor por rozamiento

atri EEEE ++=

Coeficiente de reflexin

Coeficiente de transmisin

Coeficiente de absorcin

i

t

EEt =

i

a

EE=

i

r

EEr =

1=++ trEl valor de estos coeficientes

depende de dos factores importantes:

1) Las caractersticas fsicas y geomtricas del obstculo (composicin del material, detalle constructivo, densidad,

dimensiones del material, etc.)

2) La frecuencia del sonido incidente

En un obstculo pesado (ms peso por unidad de rea), la reflexin es mucho ms importante que en un obstculo

ligero. La transmisin y absorcin son menos importantes en un obstculo pesado que en uno ligero

6.3. Difraccin: Sombras acsticas

Es la habilidad del sonido para rodear un obstculo

Si el sonido no se difractara, detrs del obstculo se producira una sombra

acstica similar a la sombra ptica. Sin embargo, la sombra acstica es menor

que la sombra ptica.

Por qu ocurre la difraccin?Por que los lmites del obstculo

se convierten en emisores de nuevas ondas (ondas difractadas)

Conclusin

La difraccin es ms fuerte a bajas frecuencias (sonidos graves) que a altas.

Es decir, en las sombras acsticas los sonidos graves se perciben de forma ms importante que los agudos (A este efecto se le llama coloracin del sonido por difraccin)

Por tanto, la existencia de un obstculo entre la fuente y el receptor atena las componentes de alta frecuencia (agudos),

pero no as las de baja frecuencia (graves), que siguen percibindose, a menos que las dimensiones del obstculo

sean muy grandes

Ejemplos de sobras acsticas: Perjudiciales y beneficiosas

Zona bajo un palco en la que se produce una sombra acstica

mayor para altas que para bajas frecuencias: Malo para la calidad musical y la inteligibilidad de la palabra para las personas bajo el

palco

Barreras para ruido de trfico en urbanizaciones: Deben hacerse

suficientemente altas y largas como para evitar al mximo la difraccin de las bajas

frecuencias

Perjudicial

Beneficiosa

6.4. Reflexin especular y Difusin

La reflexin de una superficie grande, pesada y de un material no poroso puede ser de dos tipos:

Reflexin especular

Reflexin difusa (o Difusin)

Reflexin especular: Es la que cumple la Ley de Snell (El ngulo del rayo incidente es igual al ngulo del rayo reflejado)

Se produce si:

Las irregularidades y la textura de la superficie son mucho ms pequeas que la longitud de onda del sonido incidente (superficie lisa)

Reflexin especular en superficie curva

Reflexin especular en una superficie convexa: Dispersa

el sonido

Reflexin especular en una superficie cncava:

Concentra el sonidoReflexin especular en

una superficie plana

Efecto creado por superficies cncavas: Focalizacin

Focalizacin del sonido (no deseado)

Reflexin difusa: Es la que no cumple la Ley de Snell. El sonido es reflejado en todas las direcciones

Para que se produzca

Las irregularidades y la textura de la superficie deben ser del orden de la longitud de onda del sonido

incidente (superficie rugosa)

Efecto producido sobre el sonido por diferentes materiales

La energa reflejada es mnima

La energa reflejada es mucho mayor y se

concentra en una direccin

La energa reflejada es elevada y se reparte uniformemente en

todas las direcciones

Techo muy difusor de artesonado; Izquierda: sala Herkulessaal de Munich; Derecha: Sala Beetthovenhalle de Bonn