modulo 3 nivel sonoro continuo equivalente

Nivel Sonoro
Continuo
Equivalente
Modulo 3
QUE ES EL SONIDO
Todo el mundo cree saber que es un sonido, pero son relativamente pocos
aquellos que tienen una idea exacta de la naturaleza de este fenómeno físico.
En los libros de acústica se encuentran definiciones diversas del sonido. Por
ejemplo. Leo Beranek, en su libro “Acústica”, dice que hay sonido cuando un
disturbio, que se propaga por un medio elástico, causa una alteración de la
presión o un desplazamiento de las partículas del material, que pueden ser
reconocidos por una persona o por un instrumento.
En el origen de todo sonido hay una vibración mecánica. Todos sabemos que
si queremos hacer sonar una campana, debemos darle un golpe para que
vibre. Esa vibración de la campana se transmitirá luego a las moléculas del aire
que la rodea y allí comienza el fenómeno de la “propagación”, es decir, la
puesta en vibración de otras moléculas cercanas. Así el disturbio que se originó
en la campana al ser golpeada, se alejando de la fuente, propagándose por el
medio elástico, el aire.
Para que exista la propagación del sonido es imprescindible que haya un medio
elástico, que el caso descripto es el aire, pero que también podría ser un
líquido o un sólido, ya que el sonido se propaga a través de estos materiales,
(como ya hemos visto).
Pero sin la presencia de ese medio elástico no puede haber sonido. Si un
astronauta golpeara una campana en la luna, no generaría ningún sonido, ya
que la ausencia de la atmósfera haría que las vibraciones de la campana no
pudieran propagarse.
Sobre la superficie de la Tierra, en cambio, existe una atmósfera
formada por la capa de aire que nos rodea. Este aire está comprimido a una
cierta presión, la presión atmosférica, que a nivel del mar tiene un valor de
100.000 Pascal. (La unidad de presión en el sistema MKS o Técnico es el
“Pascal”, resultante de dividir una fuerza de un Newton aplicad sobre una
superficie de un metro cuadrado).
El decibelio y la escala logarítmica
Antes de explicar cuáles son los conceptos y parámetros que se manejan
habitualmente para determinar la magnitud y realizar la ponderación del ruido
aclararemos brevemente que es una escala logarítmica.
El decibelio (dB) submúltiplo del Belio, llamado así en honor del inventor A. G.
Bell, es una unidad general de medida del nivel de sonido, que expresa la
relación logarítmica entre una magnitud acústica medida y otro valor de esa
magnitud que se toma como referencia.
El nivel (Level = L) seguido del concepto correspondiente, tiene la siguiente
forma:
l
L  10lg endB
l0
El decibelio (dB) no es por lo tanto una unidad de medida absoluta, sino una
variable; es generalmente 10 veces la relación logarítmica entre una cantidad
dada y la que se toma como referencia.
El nivel de ruido de una zona determinada aumenta a medida que se
incrementa el número de fuentes productoras de ruido. Debido a que la escala
de decibelios crece de forma logarítmica, no es posible sumar aritméticamente
los distintos niveles de ruido. Por ejemplo; dos máquinas que producen 60 dBA
cada una, producirán en combinación, 63 dBA y no 120 dBA como podría
parecer.
En otras palabras; pequeñas diferencias en el número de decibelios
representan un aumento importante en la energía de un ruido y por lo tanto de
su agresividad.
Es importante tener en cuenta este hecho, porque decir, por ejemplo, que el
nivel de ruido ha sido reducido de 90 dB a 80 dB, no parece muy importante,
pero significa que dicha reducción tiene el mismo efecto que se produce
cuando, en un taller, se eliminan 9 de 10 máquinas ruidosas iguales existentes.
Veamos por qué.
En un local existe una máquina que emite una determinada cantidad de ruido
continuo. Si colocamos una segunda máquina que emite la misma cantidad de
ruido que la primera, podemos suponer que se duplicará la intensidad sonora
en el ambiente. Si aplicamos la fórmula que define al nivel (L), tendremos:
L2  10lg
2l
l
 10lg  10lg 2  L  3
l0
l0
Es decir que el nivel sonoro no se duplica, sino que aumenta 3 dB.
Si aplicamos la fórmula sucesivamente para 3,4,.....máquinas que emiten el
mismo ruido, los respectivos aumentos del nivel sonoro serán los indicados en
la figura 15.
Número de
máquinas
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nivel resultante
en dB
X
X+3
X+5
X+6
X+7
X+8
X+8,5
X+9
X+9,5
X+10
100
X+20
Figura 15, Incremento del nivel sonoro, a medida que aumenta el número de
fuentes sonoras de igual nivel de potencia acústica.
Presión Sonora (P)
La presencia del sonido produce en el aire pequeñas variaciones de presión
que se superponen a la presión atmosférica. A estas variaciones de presión se
las conoce como “presión sonora”. La presión sonora actúa sobre nuestros
oídos, y produce la sensación de oír.
Nivel de presión sonora (Lp)
Ya hemos dicho que la onda se propaga en el aire en forma de variaciones de
presión. La intensidad de un sonido depende del valor que tenga esa presión
sonora. Un sonido muy débil, apenas audible por el hombre, tiene una presión
sonora del orden de 20 millonésimos de Pascal (0,00002 Pa). A esta
pequeñísima presión sonora se la denomina “Umbral de audición”, porque es el
valor a partir del cual el ser humano es capaz de oír.
En cambio se denomina “Umbral de dolor” a una presión sonora muy elevada,
del orden de 20 Pascal. La relación, entonces entre la máxima y la mínima
presión sonora que el oído puede percibir, es de 1.000.000 de veces. (20
Pascal/20 millonésimos de Pascal.)
Todos los sonidos que oímos tienen presiones sonoras comprometidas
dentro de estos límites.
El nivel de presión sonora o acústica puede medirse con un sonómetro, y su
valor depende de la potencia acústica de la fuente sonora, de la distancia a la
misma, de las condiciones acústicas del local y del ruido de fondo.
Como sería muy complicado expresar las intensidades de los sonidos midiendo
sus presiones sonoras en Pascal, es que se ha adoptado una nueva unidad de
medida que es el “decibel”.
Expresión matemática, que permite calcular el así llamado “nivel de presión
sonora”, expresado en decibeles:
P
N . P. S ( Lp )  20log
P0
Donde:
N.P.S. Nivel de presión sonora, expresado en dB.
P: presión sonora del sonido a medir, expresada en Pa.
Pref: presión sonora de referencia, que se adopta con valor: 0,00002 Pa =
2  10 5 Pa
De esta manera, todos los sonidos comprendidos entre el umbral de
audición y el umbral de dolor, podemos, expresarlos en una escala que va
desde 0 a 120 dB, tal como se muestra en la fig. 16.
20 Pa
2 Pa
0,2 Pa
0,02 Pa
0,002 Pa
0,0002 Pa
0,00002 Pa
120 dB
100 dB
80 dB
60 dB
40 dB
20 dB
0 dB
Ponderación “A”
La percepción del sonido por el oído humano es un complejo proceso, porque
depende del nivel de presión acústica y de la frecuencia del sonido. Dos ruidos
pueden tener un nivel de percepción acústica similar y presentar una
distribución de frecuencias diferentes, siendo tanto más molesto e irritante un
ruido cuanto mayor sea su componente en altas frecuencias.
Para poder establecer los riesgos de lesión auditiva con la mayor precisión
posible, es necesario que la medida del ruido se realice con un equipo
(sonómetro) que lo registre de forma similar a como lo percibe el oído humano,
es decir, que pondere el nivel de presión acústica (Lp) en función de la
frecuencia.
Con este objeto, al sonómetro (aparato que se explicará mas adelante), se le
acoplan unos filtros de medición; designados con las letras A.B,C....Tales filtros
producen una ponderación (reducción o aumento) de la medida, en función de
la frecuencia, que responde a las curvas A,B,C.... de la fig.16.
P
O
N
D
E
R
A
C
I
O
N
+20
+10
D
C
0
-10
A
-20
B
-30
D
-40
-50
(B-C)
A
-60
-70
10
2
5
10 2
FRECUENCIA (Hz)
16000
31,5
PONDERACIÓN A (+-Db)
-39
2
10 3
5
2
10 4
5
2
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
-26 -16
-9
-3
0
+1
+1
-1
-6
FRECUENCIA (HZ)
Figura 17. Curvas de ponderación normalizadas para sonómetros. Ponderación
(aumento o reducción) en dB proporcionada por los filtros A, B, C y D.
Como puede verse en la citada figura, el filtro A produce una atenuación
relativamente importante de los sonidos de baja frecuencia, no modifica el
sonido de alrededor de 1000 Hz, y aumenta algo la medida de los sonidos
entre 2000 y 4000 Hz. Esta es la forma en que funciona el oído humano, que
percibe más débilmente los sonidos de baja frecuencia que los de alta, del
mismo nivel de presión acústica. Es decir que utilizando un filtro que responda
a la curva A, se logra registrar el sonido de forma casi idéntica a como el oído
humano lo percibe.
El nivel de presión acústica ponderado A ( LpA), registrado con un sonómetro
equipado con filtro A, se expresa en decibelios A (dBA).
Estimación del nivel medio correspondiente a diferentes mediciones del
nivel de presión acústica (LpA).
El término valor medio de dos magnitudes es entendido habitualmente como
media aritmética. Sin embargo en el ámbito de la evaluación y control del ruido
este concepto se refiere al nivel medio de energía sonora cuyo proceso de
cálculo ilustraremos con un ejemplo.
Supongamos que los niveles de presión acústica (LpA) obtenidos de dos
mediciones realizadas en el ambiente de un taller son de 70 y 90 dBA,
respectivamente.
La media aritmética de estos valores sería:
70  90
 80dBA
2
Valor que está generalmente lejos de la media energética real.
Una primera aproximación, en la práctica diaria, a la estimación del nivel medio
correspondiente a diferentes mediciones de nivel de presión acústica de un
clima sonoro que varía aleatoriamente, cuando no se dispone de un sonómetro
integrador, consiste en tomar el mayor nivel medido y descontarle un tercio de
la valoración de niveles es decir:
90- 70
 84 dBA
3
Aunque éste no es tampoco su valor real, se aproxima mucho y suele ser
suficiente para una primera aproximación.
LpA medio= 90-
Para obtener el valor medio a igualdad de energía sonora, de una serie de
mediciones del nivel de presión acústica efectuadas en un solo punto (media
temporal) o en diferentes situados en la superficie envolvente de una fuente
Sonora (medida espacial), puede utilizarse la tabla de la figura 18 en la que se
ilustra con un par de ejemplos.
Potencia acústica (W) y nivel de potencia acústica Lw
La potencia acústica es la cantidad de energía acústica que emite una fuente
sonora en la unidad de tiempo. Se mide en watios (W).
Esta energía se transmite inmediatamente y se reparte, teóricamente, según
una superficie esférica envolvente cada vez mayor, lo que explica la
disminución del sonido a medida que nos alejamos de la fuente sonora.
La potencia acústica es una característica consustancial a cada fuente sonora,
independientemente de cómo y dónde este situada: es el criterio idóneo para
comparar las características acústicas de diferentes fuentes sonoras.
Por lo general, estamos continuamente rodeados de varias fuentes sonoras
que emiten ruido simultáneamente, dándose el caso de que la fuente
acústicamente más potente es la que predomina sobre las más débiles. Por lo
tanto, para reducir el ruido, como primera medida debemos actuar siempre
sobre las fuentes sonoras de mayor potencia acústica.
Dif.
A
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puntos
asignados
1.000
800
630
500
400
315
250
170
160
125
Dif.
A
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Puntos
asignados
100
80
63
50
40
32
25
20
16
13
Dif.
A
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Puntos
asignados
10
8
6
5
4
3
3
2
2
1
(A) Diferencia entre el valor máximo y cada uno de los valores considerados.
Ejemplo 1: Hallar el valor medio ente 90 y 70 dBA
(A) = 90 – 90 = 0............................................................................................1.000 puntos
(A) = 90 – 70 = 20 ..........................................................................................+ 10 puntos
1.010 puntos
Promedio 
1. 010
 505puntos 3
2
NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA PROMEDIO = 90 – 3 = 87 dBA
Ejemplo 2: Hallar el nivel medio de la presión acústica de una máquina: Las mediciones
realizadas, según normas, en diversos puntos de su superficie envolvente, arrojan los siguientes
resultados: una medición de 80 dBA,, cinco de 76 dBA, tres de 74 dBA y una de 70 dBA.
(A)
(A)
(A)
(A)
= 80 – 80 = 0.........................................................................................1.000 x 1 = 1.000 puntos
= 80 – 76 = 4 ......................................................................................... 400 x 5 = 2.000 puntos
= 80 – 74 = 6 ......................................................................................... 250 x 3 = 750 puntos
= 80 – 70 = 10 ....................................................................................... 100 x 1 = 100 puntos
10 m.
Promedio 
3.850 puntos
3.850
 385 puntos  4
10
NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA PROMEDIO, EN TODA LA SUPERFICIE
ENVOLVENTE = 80 – 4 = 76 dBA
Figura 18 Tabla para la estimación del nivel medio correspondiente a diferentes
niveles de presión acústica, a partir del valor más alto.
POTENCIA ACUSTICA (w)
TIEMPO
Rodaje
Funcionamiento
Funcionamiento
La figura 19 muestra la evolución de la potencia acústica a lo largo de la vida
útil de una máquina o equipo industrial.
Cuando la fuente sonora es una máquina, equipo o instalación cuyo ruido se
produce por la interacción de diversos elementos o piezas, su potencia acústica
no es constante a lo largo de toda su vida útil, como puede verse en la fig. 19,
una máquina concreta, al comienzo de su vida útil, tiene una determinada
potencia acústica inicial que va disminuyendo a medida que transcurre su
rodaje y se van realizando los ajusten necesarios para su perfecto
funcionamiento. Sin
embargo, a partir de cierto momento, comienzan a
aparecer holguras, desajustes, etc., con lo que aumenta su potencia acústica
hasta sobrepasar el valor inicial.
En la figura 20 puede verse la potencia acústica aproximada de algunas
fuentes sonoras, en un campo amplísimo que cubre 10.000 billones de
picowatios, desde el tic-tac de un reloj de pulsera:
(1012 watios)
Hasta el estruendo de un volcán en erupción (10.000 watios).
Es de destacar que la energía acústica en watios es muy pequeña en
relación, por ejemplo, con la energía lumínica. Como puede observarse en la
fig. 20, la potencia acústica de un avión a reacción es de 100 w, que equivale a
la potencia lumínica de una lámpara doméstica. Sin embargo su agresividad es
elevada: una potencia acústica como la citada (100 w) puede romper el
tímpano de una persona situada a menos de un metro de la fuente sonora.
Como quiera que la potencia acústica tiene un margen muy amplio de
variaciones, que obligaría a manejar cifras con muchos ceros, en la práctica se
utiliza el nivel de potencia acústica (Lw). Entre ambas magnitudes existe la
siguiente relación logarítmica:
Potencia
Nivel de
acústica
potencia
En
Acústica LwA,
watios
en
(W)
dBA
10
220
10
160
1000
150
10
140
10
130
1
120
0,1
110
0,01
100
0,001
90
10
80
10
70
10
60
10
50
10
40
19
30
10
20
10
10
10
0
Fuente sonora
El mundo
Volcán en erupción
Tormenta con truenos
Aviones a reacción
Fuegos de artificio
Motocicleta sin silenciador
Perforadora neumática
20 metros de autovía
automóvil
Trituradora
Extractor
Conversación ordinaria
Radio a poco volumen
Lavadora
Frigorífico
100 relojes
10 relojes
1 reloj
Figura 20 Potencia acústica (W) y Nivel de potencia acústica ponderado A
(LwA) en dBA, tomando como referencia 1 piciwatio (10
watios)
W
Wo
Siendo Lw = nivel de potencia acústica en decibelios (dB).
W = potencia en watios.
Wo = potencia acústica de referncia = 10 watios (1 picowatio)
Lw  10lg
La potencia de acústica de referencia (1 picowatio) se corresponde con el nivel
0 dB de la escala de decibelios.
El nivel de potencia acústica ponderado en A (LwA) de una fuente sonora,
se expresa en decibelios A (dBA) y puede calcularse a partir de la medición
del nivel de presión acústica en dBA.
En la figura 20 se observa el nivel de potencia acústica LwA de varias fuentes
sonoras: Como puede comprobarse, las cifras en dBA son ya mucho más
manejables que las que corresponde a la potencia acústica (W).
El nivel de potencia acústica LwA, en dBA, es una unidad muy útil para estimar
la magnitud del problema del ruido y para comparar diversas fuentes sonoras
en lo que se refiere a su agresividad acústica. Este dato debería indicarse en
las etiquetas de todos los aparatos, equipos o máquinas potencialmente
generadoras de ruido.
Suma de niveles sonoros
Tratándose de magnitudes logarítmicas es evidente, que no se puede sumar en
forma directa. Vale decir que, si una máquina sola produce un nivel sonoro de
70 dB, en un punto del espacio y otra ocasiona otro tanto, juntas no generan
140 dB, en este caso será:
N.P.S.  20log
P
(A)
Pref
P res2  P1  P2 ; como P1  P2
2
2
tenemos que: P res2  2 P 2 ; P res 2  P 2 ; P res P  2 (B)
Reemplazando B en A; P res 20log
Distribuyendo
P 2
P0
P res
 20log 2  20log
 P res 3  70  73 dB
P
 3  N.P.S. (dB) (C)
P0
De la expresión (C) surge que cuando coexisten dos fuentes generadoras de
igual nivel sonoro, el nivel sonoro resultante se incrementará en 3 dB.
Si hemos medido por separado los niveles de presión acústica de dos fuentes
de ruido, el nivel resultante cuando ambas actúan simultáneamente se obtiene
sumando al mayor de los dos valores, la corrección obtenida de la tabla de la
figura 21.
Diferencia
entre
mediciones
0
Incremento
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Figura 21 Suma de niveles sonoros
2.6 2.2 1.8 1.5 1.2
1
11
10 y
12
0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
Ejemplo:

Medición de la máquina Nª 1: 86 dBA

Medición de la máquina Nº 2: 80 dBA

Diferencia entre mediciones:
86 – 80 = 6 dBA
Con esta diferencia entramos en la tabla de la figura 21 y vemos que le
corresponde un incremento de 1 dBA
Por lo tanto, el nivel de presión acústica producido por ambas máquinas
(fuente de ruido) en el punto de medición será de 86 +1 = 87 dBA
Mediante la utilización de la figura siguiente y de la expresión:
Rt = Rf + Rm
Rt = Ruido Total
Rf = Ruido de fondo
Rm= Ruido de máquina
PROBLEMAS TIPO:
1.- Supongamos tener un recinto cuyo ruido de fondo es de 78 dB y dentro del
cual tenemos ubicada una máquina. Deseamos saber que nivel de ruido
produce la máquina sola. Para ello habremos medido un nivel de 82 dB,
funcionando la máquina dentro del recinto.
RT = Rf + Rm
;
Rm = Rt – Rf
Rm = 82 dB – 78 dB = 4 dB
Entro por el eje “X” (DIFERENCIA NUMÉRICA ENTRE EL NIVEL TOTAL Y EL
NIVEL MENOR).
2
4
Y obtengo el valor 2, el que debo sumar al valor menor o restar al mayor. Por lo
que:
Rm = 78 dB + 2 dB =
80 dB
2.- ¿En cuanto se incrementará el ruido ambiente de 80 dB al ser introducida
una máquina cuyo ruido es de 84 dB?
RT = Rm + Rf
; Rm - Rf = 84 dB – 80 dB = 4 dB
Entro por la curva (DIFERENCIA NUMÉRICA ENTRE DOS NIVELES QUE
DEBEN SUMARSE)
4
5,2
Obtengo el valor de 5,2 que lo debo sumar al valor menor:
RT = 80 dB + 5,2 dB =
85,2 dB
3.- Supongamos que en un ambiente el ruido de fondo es de 81 dB, si se
introducen dos máquinas, que generan 84 dB y 91 dB respectivamente.
Determinar cual será el ruido total existente en el ambiente.
Rm1 – Rf = 84 dB – 81dB = 3 dB
Entro por la curva (DIFERENCIA NUMÉRICA EN TRE DOS NIVELES QUE
DEBEN SUMARSE)
3
4,8
Y obtengo el valor de 4,8; que debo sumar al valor menor:
Rt parcial = 81 dB + 4,8 dB = 85,5 dB
Ahora:
Rm2 – Rt parcial = 91 dB – 85,5 dB = 5,2 dB
Entro por la curva:
5,2
6,4
Y obtengo el valor 6,4; que debo sumar al valor menor:
RT = 85,5 dB + 6,4 dB =
92,2 dB
4.- En un ambiente hay un ruido total de 85 dB y un ruido de la máquina de 83
dB. ¿Cuál es el ruido de fondo?
RT = Rm + Rf
;
Rf = RT- Rm
Rf = 85 dB – 83 dB = 2 dB
Entro por el eje “Y” (DIFERENCIA NUMÉRICA ENTRE EL NIVEL TOTAL Y EL
NIVEL MAYOR).
2
2,3
Y obtengo el valor 2,3; el que debo restar al valor menor:
Rf = 83 dB – 2,3 dB =
80,7 dB
Realizamos la comprobación:
RT = Rm + Rf
; Rm – Rf = 83 dB – 80,7 dB = 2,3 dB
Entro por la curva (DIFERENCIA NUMÉRICA ENTRE DOS NIVELES QUE
DEBEN SUMARSE)
2,3
2
Y obtengo el valor 2 ; que debo sumar al valor mayor :
RT = 83 dB + 2 dB =
85 dB
Porcentaje de niveles sonoros:
Al referirse al ruido en términos de porcentaje, es preciso aclarar con detalle a
que concepto se aplica, porque los resultados d una u otra interpretación son
completamente distintos. Por ejemplo:
En una oficina hay 70 dBA de un nivel de presión acústica y al objeto de aislar
cierta zona se pretende instalar una mampara acústica . El instalador nos dice
que de esta forma se reducirá el ruido en un 50%. ¿Qué humos de entender?
¿Qué el nivel de presión acústica en la zona aislada bajará hasta 35 dBA?
¿Qué la energía acústica se rebajará a la mitad de su valor? En este último
caso. ¿cuál será el nivel de presión acústica resultante?
Es casi seguro que el instalador se está refiriendo a la energía Acústica. Como
puede comprobarse en la tabla de la Fig. 23, si la energía acústica se reduce a
la mitad de su valor , el nivel de presión acústica sólo habrá disminuido en 3
dBA (de 70 a 67 dBA, con lo que se apreciará simplemente una cierta mejoría
del ambiente sonoro.
Varación de Nivel de
Presión Acústica , en dB
Valor de la Energía
acústica
+10
+3
0
-1
-3
-6
-10
-20
1.000
200
100
80
50
25
10
1
% de incremento o
disminución de la Eneg.
Acústica, respecto del valor
de la referencia
+900%
+100%
-----20%
-50%
-75%
-90%
-99%
Efecto apreciado por un
oído normal
Mucho más ruido
Algo más de ruido
Valor de Referencia
Reducción inapreciable
Cierta Mejoría
Clara mejoría
Notable mejoría
Gran mejoría
Fig. 23 variación del nivel de presión acústica (LpA), en función del valor de la
energía acústica, y efectos apreciados.
Análisis en bandas de octava:
Tanto para establecer los riesgos de lesión auditiva con todo conocimiento de
causa, como para decidir las medidas de atenuación que deben adoptarse, es
necesario conocer no solo el nivel de presión acústica, sino que es preciso
saber, además, como la energía acústica se distribuye en cada uno de los
rangos de frecuencia que componen el sonido o el ruido del problema.
El análisis de frecuencias de un sonido complejo permite dividir la gama de
frecuencias, audibles que va de 20 a 20.000 Hz, en secciones o bandas.
Este análisis se realiza mediante un sonómetro, que mide los niveles de
presión acústica, equipado con unos filtros electrónicos, cada uno de los cuales
no deja pasar más que los sonidos cuyas frecuencias están dentro de la banda
seleccionada previamente y que rechazan todos los demás sonidos. Estas
bandas tienen un ancho de banda de una octava o de un tercio de octava
(Figura 24).
Fig. 24 Descomposición en bandas, de un sonido complejo.
NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA
dB
120
TOTAL
110
100
90
80
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
16000
FRECUENCIA (Hz)
Fig. 25. Niveles de presión acústica para las frecuencias centrales de las
diversas bandas de octava, durante la perforación de una roca, el nivel de
presión acústica total 110 dBA, es la suma logarítmica de los niveles de las
distintas bandas. En este ruido , la frecuencia o banda principal corresponde a
8.000 Hz. (LpA, 8000 Hz = 105 dBA) a la que siguen en importancia las de
16.000 y 4.000 Hz.
Una octava es una banda de frecuencia en la que, la frecuencia mas alta es
dos veces la frecuencia más baja. Por ejemplo, un filtro de octava con una
frecuencia central de 1.000 Hz. Admite frecuencias entre 707 y 1.414 Hz., pero
rechaza todas las demás. El nombre de octava se deriva del hecho de que una
de estas divisiones abarca ocho notas de la escala diatónica musical.
Un tercio de octava cubre una gama en la que la frecuencia más alta es 1,26
veces la frecuencia más baja.
El análisis en bandas de octava permite evaluar, en dBA, los niveles de presión
acústica de cada banda de octava. Los resultados pueden presentarse en
forma de gráfico, como el de la (Figura 25).
Fig. 24 Descomposición en bandas, de un sonido complejo.
NIVEL SONORO CONTINUO EQUIVALENTE
(N.S.C.E.): Es el nivel sonoro medido en dB(A) de un ruido supuesto constante
y continuo durante toda la jornada, cuya energía sonora será igual a la del
ruido variable medido estadísticamente a lo largo de la misma.
Dosis máxima admisible
Ningún trabajador podrá estar expuesto a una dosis superior a 85 dB(A) de
Nivel Sonoro Continuo Equivalente, para una jornada de 8 hs. Y 48 hs.
Semanales.
Por encima de 115 dB(A) no se permitirá ninguna exposición sin protección
individual ininterrumpida mientras dure la agresión sonora. Asimismo en niveles
mayores de 135 dB(A) no se permitirá el trabajo ni aún con el uso obligatorio de
protectores individuales.
Uso de las curvas logarítmicas
Con el fin de evitar el uso del cálculo logarítmico, utilizaremos el gráfico abajo
dispuesto.
Este nos servirá para sumar o restar niveles de intensidades sonoras de
lugares de trabajo y máquinas.
Supongamos que estamos en un local que tiene un ruido de fondo X dBA y
deseamos el ruido total que tenemos si introducimos una máquina de un nivel
de presión determinado; el resultado como anteriormente hemos visto, no será
la suma numérica de ambos sino la suma logarítmica de los mismos.
Para hacer uso del gráfico, en primer término hallamos la diferencia de los
valores, con este valor entramos por la curva y bajando la normal a la abcisa
nos dará el valor que debemos sumar al valor mas bajo.
Otra consideración a tomar en cuenta es que, si queremos introducir una
máquina dentro de un ambiente muy ruidoso (diferencia de mas de 6 dB) con
adicionar al ambiente 1 dB se tendrá un valor que no discrepará con la
realidad. Si la diferencia numérica fuese mayor de 13 dB no variará el valor
final, o sea se mantendrá el máximo. (Consideres este punto como repaso de
lo ya visto anteriormente).
Determinación del nivel sonoro continuo equivalente (dBA)
Se determina en función de los niveles y el tiempo de exposición para cada
uno, posteriormente en la tabla 1 buscamos el índice parcial de exposición por
cada nivel de exposición para una semana; luego se adicionan, con este valor
se entra a la tabla 2 y se obtendrá el valor buscado que se contratará con los
valores de la ley.
Las normas oficiales vigentes toman como base el nivel máximo aceptable
para una jornada de 8 hs. Y un máximo de 48 hs. Semanales, 85 dBA.
En cambio cuando los valores son mayores la ley señala la duración de la
exposición máxima (Ley 19587 – Dec. 351 - Anexo V – Capítulo 13 – Tabla 3).
Nivel de Presión Sonora
en dB(A)
90,5
91
92
93
94
96
99
102
105
115
Duración máxima de
exposición en horas por
día
7 horas
6 horas
5 horas
4 horas
3 horas
2 horas
1 hora
30 minutos
15 minutos
1 minuto
Tabla 3
Uso del ABACO Nº 1
ABACO para calcular el Nivel Sonoro Continuo Equivalente
(N.S.C.E.)
N
N
Neq. f
A
t
Neq. f
t
B
El valor obtenido de la medición lo buscamos en la columna N, en la
correspondiente a t ubicamos el tiempo de exposición parcial; unidos estos dos
puntos, la intercepción con la columna central nos determina la dosis de ruido
en f (gráfico A) .
Para cada valor de N.P.S. y su tiempo de exposición, obtendremos una serie
de valores que corresponderán a dosis de ruidos en una jornada de 8 horas,
posteriormente sumando estos valores tenemos la dosis total de ruido
expuesto; cuyo valor ubicamos en f y el otro extremo t en 8 horas, en la misma
columna central sobre la escala Neq. Obtendremos el valor del N.S.C.E.
(gráfico B).
Nivel Medio Continuo Equivalente
Se denomina al nivel promedio de exposición del hombre para una jornada de
trabajo.
Tabla 1
Índice parcial de exposición (Ej) para niveles sonoros entre 80 dBA
y
115 dBA y duración hasta 48 Hs. Por semana.
Duración por
semana
Horas
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
25
30
35
40
44
48
Nivel sonoro en dBA
Minutos
80
10
O menos
12
14
16
18
20
25
30
40
50
60
70
80
90
100
120
5
5
5
5
5
5
5
5
5
10
10
10
85
5
5
5
5
5
5
5
5
10
10
10
10
15
15
20
25
25
30
30
90
5
5
5
5
5
5
5
5
5
10
10
15
15
15
20
20
25
30
35
35
40
50
60
75
85
90
100
95
100
105
110
115
5
5
5
5
5
10
10
10
10
15
15
20
25
25
35
40
45
50
60
65
80
90
105
120
130
165
195
230
265
290
315
5
5
5
5
5
5
10
10
15
15
20
25
25
30
35
40
50
60
75
85
105
125
145
165
185
210
250
290
335
375
415
520
625
730
835
915
1000
10
15
15
20
20
20
25
35
45
55
65
75
85
100
110
130
165
195
230
265
330
395
460
525
595
660
790
920
1050
1190
1320
1650
1980
2310
2640
2900
3160
35
40
50
55
60
70
85
105
140
175
220
245
275
300
345
415
520
625
730
835
1040
1250
1460
1670
1880
2080
2500
2900
3330
3750
4170
5210
6250
7290
8330
9170
10000
110
130
155
175
195
220
275
330
440
550
660
770
880
990
1100
1320
1650
1980
2310
2640
3290
3950
4610
5270
6930
6590
7910
9220
10500
11900
13200
16500
19800
23100
26400
29000
31600
Ejercicios tipo:
1.- Determinar el nivel equivalente, si tengo los siguientes datos:
85
95
100
105
dB -- 20 hs.
dB -- 12 hs.
dB -- 5 hs.
dB -- 7 hs.
Según TABLA 1 15
“
“
80
“
“
105
“
“
460
660
Índice
compuesto
exposición.
de
98 dBA
Según TABLA 2
Significa que el operario estuvo expuesto a 98 dBA en forma continua.
Según TABLA 3
Interpolo obteniéndose alrededor de 1hora, lo que significa que si no se toman
medidas para solucionar el problema, 1 hora por día es lo máximo que puede
trabajar una persona en esa área.
2.- Supongamos que se desea investigar la peligrosidad existente dentro de un
taller en que se han medido diariamente los siguientes niveles:
Nivel 1 = 85 dBA durante 2 horas diarias.
Nivel 2 = 95 dBA durante 3 horas diarias.
Nivel 3 = 87 dBA durante 3 horas diarias.
Nota: El taller trabaja de lunes a viernes 8 hs. diarias y los sábados 4 hs.,
sumando tenemos 44 hs. semanales.
Nivel 1 = de lunes a viernes 10 hs. ; sábado tomamos la mitad de la dosis diaria =
1hs.
Nivel 2 = “
“
“
“
15 hs. ; sábado
“
“
“
“
“
“
“
= 1,5
“
“
“
15 hs. ; sábado
“
“
“
“
“
“
“
= 1,5
hs.
Nivel 3 = “
hs.
Dosis semanal
Nivel 1 = 85 dBA = 11 hs.
Índice Parcial (Ei) Tabla 1 o 4.2
tomamos 12 hs = 10
Nivel 2 = 95 dBA = 16,5 hs.
Nivel 3 = 87 dBA = 16,5 hs.
entre
tomamos 16 hs = 115
tomamos 16 hs = 23 (valor
85
y
90
dBA
Por
interpolación)
Sumando los índices parciales en cada nivel tenemos el índice parcial total:
Ei = 10+115+23=
148
Con el valor del índice entramos en la tabla para sacar el N.S.C.E. (TABLA 2)
Indice parcial Ei = 125
= 91 dBA
Ei = 148 = 91,5 dBA
Indice parcial Ei = 160
= 92 dBA
Respuesta: se obtiene un valor de 91,5 dBA considerándose una situación
peligrosa.
3.- Determinación en forma gráfica.
Datos:
dBA
a) 80
b) 90
c) 93
d) 95
e) 110
Horas
4 hs.
1,5 hs.
1,5 hs.
40 min.
20 min.
Neq
0 (Por ser menor a 85 dB no se considera)
0,2
0,4
0,3
4,5
Neq: Valores obtenidos del ABACO 1
Sumando los valores obtenidos en Neq obtengo: 5,4
Obtenido el resultado de 5,4 para una jornada de 8hs., busco el valor de 5,4 en
f (ABACO 1), me fijo en Neq y me da un valor de 97 dBA.
N
t
Neq
97
f
5,4
4.- Ruido de fondo: Es aquel que está en la planta , generalmente puede ir
variando. A éste ruido se le suman los ruidos que producen cada uno de los
operarios.
Por ejemplo:
Ruido de fondo 90 dBA, se coloca otra máquina que produce 90 dBA, ruido
total: 93 dBA
Cuándo se suman logarítmicamente dos constantes iguales se incrementan 3
dBA , o sea:
90+90 = 93 dBA
91+91 = 94 dBA
5.- Tiempo de exposición al ruido: Supongamos que un operario trabaja de
lunes a sábado (44 hs.) y lo hace expuesto en igual lapso de tiempo a niveles
de presión sonora de :
a) 85 dBA.
b) 95 dBA.
Por lo tanto la exposición semanal será :
a) 5 días x 4 hs. = 20 hs + 2 hs (sábado) = 22 hs.
b) 5 días x 4 hs. = 20 hs + 2 hs (sábado) = 22 hs.
Utilizando la tabla para determinar el índice compuesto de exposición tenemos:
Buscando en la Tabal 1 columna 1 el valor de tiempo de exposición y leemos
en la intersección con el nivel sonoro expuesto, lo que nos da el índice parcial
de exposición:
a+b = 15 + 143 = 158
Obtenido este valor buscando en la Tabla 2
compuesto de exposición y el N.S.C.E.
Ei
158
de relación entre el índice
N.S.C.E.
92
Que según las normas vigentes el tiempo máximo diaria debe ser de 5 horas
Según figura en Tabla 3.
Calcular Gráficamente:
85 dBA
85 dBa
4 hs.
4 hs.
0,2
1,5
92
1,7
1,7
Trabajando en el ABACO 1, obtenido el valor correspondiente a la suma de los
valores obtenidos en Neq. 1,7 para una jornada de 8 hs. busco el valor de 1,7
en f y en la escala de Neq me da 92 dBA.
Cálculo del N.S.C.E. cuando se usan protectores auditivos.
El procedimiento para calcular el nivel sonoro continuo equivalente,
cuando se usen protectores auditivos, es el siguiente:
1. Se realiza una medición del ruido, pero con filtros de bandas de octavas
insertados en el equipo de medición.
2. Se corrigen los niveles sonoros de bandas de octavas con los valores
indicados en la Tabla 6.
Nota: Los valores corregidos pueden encontrarse directamente si los niveles de
presión de banda se miden con la red “A” insertada en la línea de medición.
3. Se resta la atenuación del protector auditivo en cada banda de octava, del
nivel de banda corregido en 2.
Los resultados se llaman:
N 63 ; N125 ; etc, hasta N8000 respectivamente.
4. Se calcula el nivel efectivo total (N) mediante la expresión:
Nef = 10 log10 (antilog
N63
N
N
+ antilog 125 + antilog 8000 )
10
10
10
5. Nef, es el nivel efectivo en dB a usarse para el cálculo del N.S. C. E. cuando
se utilizan protectores auditivos.
Tabla 6:
Frecuencia centro
De octava, Hz.
Corrección
dB
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
-26
-16
-9
-3
0
+1
+1
-1
6.- Calcular el N.S.C.E. de un ruido cuya composición espectral en bandas de
octavas es la siguiente:
f (Hz)
N (dB)
63
51
125
54,1
250
54,9
N.S.C.Eq.= 10 log10 (antilog
500
55,7
1000
55,9
2000
57,1
4000
60,6
N63
N
N
 antilog 125 ....antilog n )
10
10
10
51
54,1
54,9
N.S.C.Eq = 10 log10 (antilog  antilog
 antilog

10
10
10
55,7
55,9
57,1
60,6
75,9
 antilog
 antilog
 antilog
 antilog
 antilog
)
10
10
10
10
10
NSCE = 10 Log10 ( antilog5,1  antilog5, 41 antilog5, 49  antilog5, 57 
 antilog5, 59  antilog5, 71 antilog 6, 06  antilog 7, 599) 
8000
75,9
NSCE = 10 Log10 ( antilog5,1  antilog5, 41 antilog5, 49  antilog5, 57 
 antilog5, 59  antilog5, 71 antilog 6, 06  antilog 7, 599)
NSCE = 10log10 (12589254
,  25703957
,  30902954
,  37153522
, 
38904514
,  51286138
,  114815362
,  389045145
, )
NSCE  10Log10 4201807151
,  76, 23dB( A)
Dosis diaria que recibe un trabajador expuesto:
Utilizando la siguiente fórmula:
1
Tl
Tl
NSCE (d.d.)  10 log (T1 .10 1 ..... Tn .10 n )
T
10
10
d.d.= dosis diaria
T = Tiempo de exposición
TL= Tiempo de exposición en el Nivel.
7.- Calcular la dosis diaria que recibe un trabajador expuesto a los siguientes
niveles:
Nivel 1: 105 dB(A)
Nivel 2: 85 dB(A)
Nivel 3: 70 dB(A)
Nivel 4: 75 dB(A)
TOTAL:
Durante 160 min.
“
250 min.
“
30 min.
“
40 min.
480 min.
1
Tl
Tl
NSCE (d.s.)  10 log (T1 .10 1 ..... Tn .10 n )
T
10
10
NSCE (d.d.)  10Log
70
10
105
85
1
(16010
. 10  25010
. 10 
480'
75
10
30.10  40.10 ) 
NSCE (d.s.)  10log
1
(16010
. 10,5  25010
. 8,5  30.107  40.107,5 ) 
480'
NSCE (d.s.)  10 Log(
x
)  100, 3 dB(A)
480'
8.- Para el mismo ejemplo la dosis semanal será:
Nivel 1: 105 dB(A)
Nivel 2: 85 dB(A)
Nivel 3: 70 dB(A)
Nivel 4: 75 dB(A)
durante
durante
durante
durante
14,67 hs.
22,91 hs.
2,75 hs.
3,67 hs.
(160 x 5 + 80) = 880 / 60’ = 14,67
(250 x 5 + 125) = 1375 / 60’ = 22,91
(30 x 5 x 15) = 165 / 60’
= 2,75
(40 x 5 x 20) = 220 / 60´
= 3,67
44 hs.
1
Tl
Tl
NSCE (d.s.)  10 log (T1 .10 1 ..... Tn .10 n )
T
10
10
NSCE (d.s.)  10log
1
(14, 67.1010,5  22, 9110
. 8,5  2, 75.107  3, 67.107,5 ) 
44hs
NSCE (d.s.)  10 Log(
x
)  100, 3 dB(A)
44hs
9.- Selección del protector auditivo
Si la atenuación del protector auditivo elegido es la siguiente:
Datos del elemento de protección personal (EPP)
F (Hz)
A (dB)
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
5
10
15
20
25
30
35
30
Atenuación
Y el ruido tiene la siguiente composición espectral:
Datos Nivel de ruido en la fábrica
F (Hz)
N (dB)
Del Ruido
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
115
110
110
108
100
98
96
90
Se pide evaluar si el protector auditivo elegido es el adecuado para el ruido en
cuestión.
Se construye un cuadro comparativo con los datos del nivel de ruido (N),
atenuación del protector (A); corrección de escala (C) a escala (A) según tabla
Nº6 Dto. 351.
F (Hz)
Nef – Ate
63
110
125
100
250
95
500
88
1000
75
2000
68
4000
61
8000
60
Corrección
C
-26
-16
-9
-3
0
+1
+1
-1
N-A+C
84
84
86
85
75
69
62
N63
N125
N
Nef = 10 Log (antilog
 antilog
....antilog n )
10
10
10
59
Nef = 10 Log(antilog
84
84
86
85
 antilog  antilog  antilog 
10
10
10
10
75
69
62
59
 antilog  antilog  antilog  antilog )  90,9 dB(A
10
10
10
10
Dado el resultado obtenido, 90, 9 dB(A), se puede apreciar que el
protector auditivo elegido no es el adecuado para atenuar el nivel sonoro en
cuestión.
Cálculo del nivel sonoro de ruidos de impacto:
Se considerarán ruidos de impacto a aquellos que tienen un crecimiento casi
instantáneo, una frecuencia de repetición menor de 10 por segundo y un
decrecimiento exponencial.
La exposición a ruidos de impacto no deberá exceder los 115 dB medidos con
el medidor de impulsos en la medición impulsiva con retención de lectura. En
caso de disponer solamente de un medidor de niveles sonoros común, se
usará la red de compensación “A” en respuesta rápida, debiéndose sumar 10
dB a la lectura del instrumento.
Cuando la frecuencia de repetición de los ruidos de impacto sea superior a los
10 por segundo, deberán considerarse como ruidos continuos, aplicándose
para el cálculo lo establecido para el NSCE.
Cálculo para el nivel sonoro de ruidos impulsivos:
Se considerarán ruidos impulsivos aquellos que tienen un crecimiento casi
instantáneo y una duración menor de 50 milisegundos.
Los valores límites para los ruidos impulsivos son los que se indican en el
gráfico Nº 1 que figura en el Dto. reg. 351
Para utilizar este gráfico deben conocerse el total de impactos de una jornada
media de trabajo, la duración aproximada de cada impacto en milisegundos y
el nivel pico de presión sonora del impacto mas intenso registrado
oscilográficamente o con un instrumento capaz de medir valores picos.
MEDICIONES DE RUIDO
¿A Que llamamos sonido?
El sonido tal como lo habíamos definido oportunamente es producido por una
serie de variaciones de presión, en forma de vibraciones, que se propagan en
los sólidos, los líquidos y los gases; hormigón, agua y aire.
¿Qué es el ruido?
Según un criterio objetivo, el ruido es todo sonido que puede producir una
pérdida de audición, ser nocivo para la salud o interferir gravemente en una
actividad, según un criterio subjetivo, ruido es todo sonido indeseado, y por lo
tanto molesto, desagradable o perturbador.
Simplificando, podríamos decir que son sonidos aquellos que uno mismo
produce o con los que está conforme, y ruidos los producidos por otros, que
perturban la actividad que en ese momento estemos realizando.
El sonómetro o Decibelímetro:
El sonómetro es un instrumento diseñado y construido para responder al
sonido de forma parecida a como reacciona el oído humano, y para obtener
medidas objetivas reproducibles del nivel de presión acústica Lp o nivel de
presión sonora NPS, o SPL en inglés. (Fig. 25)
En cuanto a su precisión los sonómetros se clasifican según normas
internacionales en los siguientes tipos:
-
Tipo 0: sonómetro patrón (máxima precisión)
Tipo 1: sonómetro de precisión (gran precisión)
Tipo 2: sonómetro de uso general (precisión media)
Tipo 3: sonómetro de inspección (baja precisión)
Básicamente, un sonómetro consta de los siguientes elementos:
(Fig. 26)
Carcasa
Micrófono
Component
es electronicos
Redes de
Pondera ción
Detector
RMS
Pico
Pantalla
Fig. 26 Esquema elemental de un sonómetro.
Un micrófono que recibe las variaciones de presión sonora y las convierte en
señales eléctricas equivalentes. Es la parte del aparato mas expuesta al
deterioro, por lo que habitualmente va protegido con una bola de espuma de
poliuretano (material ligero de poro abierto, que no dificulta la recepción del
sonido).
Componentes eléctricos y electrónicos para amplificar y procesar las
señales, detectar sobrecargas, retener resultados, etc.
Uno o varios filtros (redes) de ponderación de frecuencia.
Un detector para la determinación del valor eficaz y del valor de pico para
ruidos de impacto. Ambos conceptos; valor de pico y valor eficaz se aclaran
mas adelante.
Un visualizador de los resultados, analógico o digital.
Una carcasa de protección equipada con varios mandos y, a veces, con
salidas de señal para conectar el sonómetro a otros aparatos (analizadores de
ruido, registradores, etc).
Filtros de ponderación
Como ya explicaremos mas adelante los riesgos de la lesión auditiva con la
mayor precisión posible, es necesario que el sonómetro registre el ruido de
forma similar a como lo hace el oído humano, es decir que pondere el nivel de
presión sonora en función de la frecuencia. Esta es precisamente la misión de
las redes o filtros de ponderación de los sonómetros. Tales redes producen una
ponderación (reducción o aumento) de la medida, en función de la frecuencia,
que responde a las curvas A, B, C y D de la figura 27.
Como puede verse en la citada figura, la red de ponderación A produce una
atenuación relativamente importante de los sonidos de baja frecuencia, no
modifica la medida del sonido de alrededor de 1000 Hz y aumenta algo la
medida de los sonidos de entre 2000 y 4000 Hz. Esta es precisamente la forma
en que funciona el oído humano, que percibe más débilmente los sonidos de
baja frecuencia que los de alta, del mismo nivel de presión sonora. Es decir,
que utilizando el filtro que responde a la curva A, se logra registrar el sonido de
forma casi idéntica a como el oído humano lo percibe.
Además de las redes de ponderación citadas los sonómetros suelen tener
también una red Lineal (Lin). Esta red no pondera la señal, sino que permite
que pase sin modificaciones.
De lo expuesto se deduce que la red de ponderación A es la que debe
emplearse para realizar las mediciones en el campo de la Higiene industrial.
Las redes B y D no tienen aplicaciones de mayor interés, y la ponderación C se
parece a la ponderación lineal (de 0 dB).
El nivel de presión acústica medido con el sonómetro, se designará siempre
con su magnitud de dB seguida de la letra mayúscula correspondiente al filtro
empleado, por ejemplo dBA.
Fig. 27 .- Filtros de ponderación disponibles en los sonómetros. Las medidas
con ponderación A se corresponden muy bien con la respuesta del oído
humano a los ruidos complejos a todos los niveles de amplitud.
A 1000 Hz coinciden todos los filtros de ponderación en el valor 0 dB.
Valores pico y eficaz:
Valor pico es la medida que corresponde al máximo valor del nivel de presión
acústica de ciertos acontecimientos muy ruidosos, generalmente de corta
duración (explosiones, golpes, impactos...). Se determina para prevenir
accidentes acústicos como la rotura del tímpano.
Designación
Slow (lento)
Fast (rápido)
Impulse (impulso)
Peak (pico)
Símbolo
S
F
I
P
Concepto medido
Valor eficaz
Valor eficaz
Valor eficaz
Valor pico
Cte. de tiempo
1 seg.
125 ms.
35 ms.
< 100us
Figura 28 Constantes de tiempo de los sonómetros, para las distintas
posiciones de medida.
Valor eficaz (R.M.S. = Root Mean Square = Valor medio cuadrático) es una
medida de la energía acústica del ruido. El valor eficaz proporciona una idea
del nivel de presión acústica, promediado a lo largo del tiempo que dure la
medición del ruido.
La mayoría de los sonidos que se necesita medir tienen fluctuaciones de
nivel en el tiempo. Si estas fluctuaciones son rápidas, resultaría imposible
obtener una lectura concreta en la pantalla del sonómetro. Por esta razón se
normalizaron las características de respuesta de los detectores de los
sonómetros y se determinaron unas constantes de tiempo que rigen la reacción
del aparato a los cambios de nivel de ruido.
Estas características o constantes de tiempo se denominan: Fast
(rápido), Slow (lento), Impulse (impulso) y Peak (pico) y se puede seleccionar
en un conmutador que tienen los sonómetros. (Figura 28).
En la posición “Fast” (rápido), cuya constante de tiempo es de 125
milisegundos, el sonómetro presenta en su pantalla el nivel de presión acústica
medido durante ese tiempo, y lo actualiza cada 125 ms., por lo que resulta
difícil lectura.
En la posición “Slow” (lento), cuya constante de tiempo es de 1 segundo,
el sonómetro presenta una lectura del nivel de presión acústica medido durante
ese tiempo, y la actualiza cada segundo siguiente. Esta posición de medida es
la más empleada, ya que ayuda a promediar las fluctuaciones de la plantilla y
facilita la lectura del valor eficaz.
Si el sonido que se va a medir consiste en impulsos aislados o contiene
una alta proporción de ruido de impacto, las respuestas temporales “Fast” y
“Slow” de los sonómetros, no son lo suficientemente cortas para dar una
medida representativa de este tipo de ruidos. Para tales medidas es necesario
que el sonómetro cuente con una característica de respuesta denominada
“Impulse” (Impulso), que tiene una constante de tiempo de 35 ms., es decir, lo
suficientemente corta para permitir la detección y la presentación de los ruidos
de corta duración. En este caso, el sonómetro presenta y retiene en su pantalla
el valor eficaz de presión acústica máximo medido.
Por último, la característica “Peak” (pico), tiene una constante de tiempo
menor de 100 microsegundos que permite medir y retener en la pantalla del
sonómetro el valor máximo (pico) de los ruidos de elevado nivel de presión
acústica y muy corta duración (prácticamente instantáneos).
Sonómetros integradores
Para destacar con precisión los componentes aleatorios de un sonido en
el tiempo, se utilizan los llamados sonómetros integradores, capaces de medir
y calcular automáticamente, los siguientes parámetros:
Nivel sonoro continuo equivalente (LAeq,T)
Es el nivel de presión acústica eficaz ponderado A (en dBA) promediado
durante un tiempo de medida.
Los sonómetros integradores pueden ser de dos clases (Figura 29) , en
unos el NSCE es calculado constantemente y la pantalla presenta el Laeq,T
verdadero desde el inicio de la medición. A medida que pasa el tiempo el valor
se estabiliza, con lo que puede tomarse como representativo de un período
mayor, sin necesidad de prolongar la medición. En otros, la energía se acumula
durante períodos de tiempos fijos, por ejemplo un minuto, y facilitan el valor
correcto una vez transcurrido dicho tiempo.
Fig. 29.- A) Sonómetro que presenta el Laeq,T verdadero en cada
momento.
B) Sonómetro que presenta el Laeq,60 seg., cuando deja de parpadear
la luz, las lecturas obtenidas durante el tiempo de medición no deben tomarse
en consideración, ya que no representan mas que una acumulación que solo
tiene sentido cuando ha transcurrido el tiempo de integración prefijado de un
minuto.
Nivel de exposición sonora SEL
Es el nivel de energía acústica ponderado A (en dBA), de un suceso,
concentrado en un segundo. Es un valor que cuantifica la exposición sonora
acumulada en el tiempo.
SEL = Laeq,T + 10 Log T
Siendo T el tiempo en segundos.
La medida del SEL se utiliza para determinar la energía del ruido de un
suceso o evento completo: coche que pasa, fabricación de una pieza, aplausos
en un concurso. Permite comparar claramente desde el punto de vista acústico
dos fenómenos o eventos. Por ejemplo:
-
Mecanizado de una pieza con herramienta desgastada 110 dBA.
Mecanizado de una pieza con herramientas afiladas 100 dBA.
En la tabla de la figura 30 se exponen los diversos valores de la constante “10
LogT” que facilitan el cálculo del SEL a partir del Laeq,T.
Tiempo
1 seg
2 seg
4 seg
10 seg
1 min
1 hora
8 hs.
40 hs.
2.000 hs.
100000 hs.
Figura : 30
10 Log T
0
3
6
10
18
36
45
52
69
86
Tiempo T
1 día
1 semana
1 mes
1 año
3 años
5 años
20 años
40 años
65 años
100 años
10 Log T
50
58
64
75
79
82
88
91
93
95
Ejemplo1:
¿Cuál será el SEL de un cantante de rock, que durante 40 años ha
estado expuesto a un NSCE (Laeq,T) = 85 dBA?
SEL = Laeq,T + 10 Log 40 años = 85 + 91 = 176 dBA
Ejemplo 2:
¿Cuál será el SEL laboral de un trabajador que durante un año (2000
horas) ha estado sometido a un NSCE (Laeq,T) = 87 dBA.
SEL = Laeq,T + 10 Log 2000 horas = 87 + 69 = 156 dBA
El dosímetro personal de ruido.
La medida de exposición al ruido de los individuos que se mueven en
ambientes acústicos muy diversos durante su jornada laboral, puede obtenerse
utilizando un dosímetro de ruido. Estos aparatos son sonómetros acumuladores
provistos de una red de ponderación A, que proporcionan el valor promedio de
los distintos ruidos medidos durante el tiempo que el aparato ha estado
funcionando.
Los dosímetros personales de ruido son portátiles y habitualmente se
colocan en un bolsillo del operario cuya dosis de ruido se desea medir.
El micrófono captador, conectado al aparato mediante un cable, debe
colocarse lo mas cerca que sea posible del oído del operario. Figura 31.
Fig. 31 Dosímetro situado en el bolsillo de la camisa del operario. El
micrófono del dosímetro está sujeto en la orejera de protección.
La lectura que proporcionan los dosímetros es precisamente la dosis de
ruido o “cantidad” de ruido que soporta un trabajador, expresada como un
porcentaje de la dosis máxima permitida que tiene un valor del 100%.
Las dosis máximas permitidas (o valores límite umbral) se han
establecido para dar una idea al os higienistas, acerca de cual es el nivel de
ruido, en función del tiempo de exposición, por debajo del cual la mayor parte
de los trabajadores expuestos no sufrirán daño en su capacidad auditiva.
Estos valores están obtenidos estadísticamente y son solo orientativos,
es decir, no garantizan que con su cumplimiento se vayan a evitar lesiones
auditivas en el 100 % de los trabajadores expuestos, ya que el daño auditivo
depende – además del nivel de ruido y del tiempo de exposición – de la
sensibilidad del individuo.
No son, por lo tanto, de obligado cumplimiento, pero su uso es muy
aconsejable. El gráfico de la figura 32, muestras las dosis máximas permitidas
de ruido, según distintos criterios.
Fig. 32. Dosis máximas permitidas de ruido, según distintos criterios.
1.- O.S.H.A. 2.- A.C.G.I.H. 3.- ISO 1999
4.- Suecia. Austria
La buena práctica higiénica aconseja mantener los niveles de ruido tan
bajo como sea posible, y no tomar como objetivo de la lucha contra el ruido tan
solo el mantenerlo por debajo de las dosis máximas permisibles.
De acuerdo al tiempo de exposición y los valores límites obtenidos, se
deberán realizar evaluaciones y controles periódicos.
Recomendaciones para realizar mediciones sonoras:
Durante las mediciones de ruido, si este es muy elevado, la comunicación entre
las personas que intervienen se hace muy difícil, y si es pequeño los
comentarios que se efectúa elevan el nivel sonoro y desvirtúan las mediciones.
Por lo tanto , conviene celebrar una reunión previa, con las personas afectadas,
para determinar todos los detalles y evitar interferencias posteriores que
puedan crear situaciones tensas. (Lo recomendable es que durante la medición
el personal no se encuentre presente). Antes de la medición conviene
determinar el método operativo siguiendo los siguientes pasos:
-
Recopilar con antelación la mayor documentación posible sobre el objetivo
de la medición, personas implicadas, planos del lugar, características de las
máquinas, normativas a emplear, etc.
-
Solicitar la colaboración de las personas en las mediciones , determinar los
lugares y condiciones de la medición, estimar el tipo de ruido y su nivel,
elegir el equipo de medida apropiado, concretar el tipo de informe de
medida a emitir, clarificar dudas, etc.
-
Comprobar que los instrumentos tienen las baterías cargadas y llevar
consigo baterías de repuesto.
-
Calibrar el equipo al comienza y al final de la medición (Fig. 33).
-
Comenzar las medidas en la escala más alta del sonómetro.
-
Decidir que red de ponderación se va a emplear. Normalmente la “A”.
-
Seleccionar la respuesta del detector correcta. Normalmente para impactos,
“Peack”, para ruido estable “Slow”, para ruido variable, “Slow” “Laeq” o
“SEL”, según convenga o disponga. Análisis de bandas.
-
Medir en el lugar adecuado y a la altura del pabellón de la oreja del
operario. Alejar curiosos, comprobar todos los datos necesarios.
-
Realizar un informe de medida bien documentados.
EL OÍDO HUMANO
El oído es el intermediario entre la señal física objetiva, constituida por la
presión acústica y el elaborador de la sensación subjetiva, que es el cerebro.
Su estudio nos permitirá comprender una serie de fenómenos relacionados con
la audición, sus limitaciones y propiedades. Además el control de los ruidos
está dirigido en gran parte a la conservación de la audición.
Anatomía:
A los fines de estudio el oído humano se divide en: oído externo, medio e
interno.
El oído externo:
Comprende el pabellón, y el conducto auditivo de unos 3 cm de longitud y 0,7
cm de diámetro. Su construcción es cartilaginosa.
El oído medio:
Se trata de una cavidad de 2 cm3 de volumen excavada en el hueso temporal,
Limita con el oído externo por medio del tímpano y con el oído interno mediante
las ventanas oval y redonda. En su interior se encuentra una cadena de
huesesillos (martillo, yunque y estribo) con sus correspondientes músculos y
ligamentos. El martillo se apoya en el tímpano y estribo en la ventana oval. En
la parte inferior se encuentra un conducto muy delgado que comunica con la
boca, llamado trompa de Eustaquio.
El oído interno:
Consiste en un caracol o cóclea, excavado en el hueso temporal de unos 35
mm de longitud y 4 mm de diámetro en la parte más ancha junto a la ventana
oval. En la parte más angosta su diámetro es de 0,5 mm.
La cavidad del caracol está dividida en tres sectores:
1) El conducto vestibular que comienza en la ventana oval.
2) El conducto del tímpano que termina en la ventana redonda. Ambos
conductos están comunicados por el heliotrema, orificio que se encuentra
en la parte mas angosta del caracol.
3) En el tercer sector separado de los anteriores por la membrana basilar, está
alejado el órgano de “Corti” el cual es el órgano sensitivo del oído.
Las tres partes (sectores) del caracol están llenos de líquido. El órgano de Corti
está formado por más de 30.000 células auditivas pilosas, colocadas en cuatro
hileras. En las bases de estas células se encuentran los terminales nerviosos
que se dirigen al cerebro.
En el oído interno también encontramos tres conductores semi-circulares
orientados en tres direcciones distintas.
Fisiología:
El oído funciona como un transductor transformando energía mecánica en
potenciales eléctricos.
Las ondas sonoras llegan al tímpano a través del conducto auditivo (Figura 34).
El tímpano reacciona a la diferencia de presiones existentes entre el conducto
auditivo y la cavidad del oído medio (cuya presión es igual a la atmosférica,
gracias a la Trompa de Eustaquio que comunica al oído medio con la faringe) y
comienza a vibrar.
La vibración del tímpano se transmite, por medio de una cadena de huesecillos
(martillo, yunque y estribo) y a través de la ventana oval, a la cóclea o caracol
situada en el oído interno.
El caracol es el auténtico órgano de la audición, está dividido longitudinalmente
en dos partes por la membrana basilar (Figura 35).
Las vibraciones procedentes de la ventana oval se transmiten al fluido que
llena el caracol y ponen en movimiento diferentes parte de la membrana basilar
en cuya cara superior se encuentran miles de células pilosas muy sensibles
(células ciliadas), de naturaleza variada – cada grupo de células es excitado
por un tono determinado – que actúan como captores sensoriales que, a
través del nervio acústico, envían al cerebro los impulsos recibidos, donde son
analizados e interpretados como sonidos.
Fig.-35 Corte transversal de una espiral del caracol (diámetro aproximado =
1,5 mm)
Figura 36.- Representación esquemática del campo auditivo humano.
Rango de la audición humana:
El umbral de audibilidad es la presión sonora mínima que produce la
sensación de audición.
Estudios estadísticos demuestran que ésta es de 0,0002 uB.
El nivel superior es el del “daño”, el cual no está bien determinado ya
que su experimentación es imposible, pero se sabe que:




a 110 dB se siente incomodidad
a 132 dB se siente cosquilleo
a 140 dB se siente dolor
a 150 / 160 daño inmediato
El espectro auditivo de las frecuencias es de 18 a 18000 ciclos/seg.
El hombre no oye igual en todas las frecuencias.
Si llevamos a un gráfico la sensación de fuerza de un sonido en función
de la frecuencia (curvas de igual sonoridad) veremos que el oído humano oye
poco los graves y muy bien los sonidos comprendidos entre los 500 y 5000
ciclos/seg.
Su audición también disminuye para las frecuencias superiores, pero no
tanto como en el caso de las graves.
Es de hacer notar que la máxima sensibilidad auditiva coincide con el
espectro de la voz humana. Es que el oído se ha desarrollado de modo de
captar la palabra con máxima sensibilidad.
La sensibilidad del oído varía con la edad, el umbral de audibilidad
aumenta con la edad del individuo, lo que se denomina Presbiacucia.
La audición óptima o normal estaría dada por la curva del o en el gráfico
de curvas de igual sonoridad. (Figura 37)
Problemas debido a la exposición humana a la Presión sonora:
Existen tres tipos de efectos sobre la persona:
1) Encubrimiento.
2) Sicológicos.
3) Fisiológicos.
Fig. 37
El ruido de encubrimiento impide que el oído registre otros sonidos, tales
como la conversación y las señales de peligro, esto incrementa el riesgo de
accidentes.
Los efectos sicológicos o emocionales se manifiestan por el fastidio que puede
causar un ruido continuo, la falta de descanso por sueño interrumpido, etc.; lo
cual reduce la capacidad de trabajo y la eficiencia de la persona.
El principal efecto fisiológico es el daño al oído interno. Los ruidos de impacto
del orden de los 120 dB pueden provocar traumas inmediatos. En cambio
niveles superiores a los 90 dB provocan la pérdida de sensibilidad auditiva si
persisten durante las 8 horas diarias a lo largo de varios años.
El oído humano es sensible a la fatiga. Si el operario trabaja en un ambiente
ruidoso, al final de la jornada tendrá sus oídos fatigados; si al principio de la
jornada siguiente el oído no ha reposado lo suficiente recibirá una nueva dosis
de sobrecarga. Esto repetido durante varios años genera un trauma acústico, o
sea la disminución de la sensibilidad auditiva.
La evolución del trauma acústico sigue las siguientes etapas:
1)
2)
3)
4)
Células ciliadas externas afectadas.
Células ciliadas internas afectadas.
Células ciliadas de sostén afectadas.
Destrucción de las fibras nerviosas.
Síntomas:
1) Hipoacusia: bilateral y equilibrada. Comienza en la frecuencia de
4000 ciclos/seg.
2) Algiacúsia: sensibilidad excesiva a los ruidos intensos.
3) Zumbidos: (Acúfenos) Las células ciliadas afectadas mandan señales
al cerebro que éste interpreta como sonidos.
4) Vértigo y pérdida del equilibrio.
5) Dilatación de las pupilas, aumento del ritmo cardíaco.
También las frecuencias fuera del rango de la audición humana pueden
provocar trastornos a las personas.
El uso de las frecuencias ultrasónicas por encima de los 20000 ciclos/seg.
Otros efectos del ruido
Las lesiones auditivas y la consecuente pérdida de la audición, no son los
únicos efectos del ruido sobre el organismo. Como sistema de alerta que es, el
oído está relacionado con numerosos órganos, por lo que puede desencadenar
efectos adversos
sobre ellos. De este modo, la exposición al ruido puede afectar al sistema
circulatorio (taquicardia, aumento de la presión sanguínea) disminuir la
actividad de los órganos digestivos y acelerar el metabolismo y el ritmo
respiratorio, provocar trastornos del sueño, aumento de la tensión muscular,
irritabilidad, fatiga psíquica, etc.
Todos estos trastornos disminuyen la capacidad de alerta del individuo y
pueden ser en consecuencia como ya antes se expresó causa de accidentes.
Reconocimiento médico de la función auditiva:
Hemos visto hasta ahora cómo la exposición frecuente a elevados niveles de
ruido produce un deterioro progresivo de las células pilosas, acompañado de
una pérdida de capacidad auditiva que puede llegar a la sordera. Mencionamos
que en las primeras fases, estas lesiones cursan sin producir síntomas de
alarma previos.
¿Cómo podemos entonces detectar esta degeneración, a tiempo de ponerle
remedio?
Este es precisamente el objeto de los exámenes audiométricos del oído.
(Figura 38)
Audiometría:
Es un examen de la agudeza auditiva, que se lleva a cabo con la ayuda
de un aparato denominado audiómetro.
El audiómetro, a través de unos auriculares, envía al sujeto en estudio
unos sonidos puros de distinta frecuencia e intensidades crecientes. El sujeto,
situado en una
habitación silenciosa o preferentemente en una cabina insonorizada, va
indicando si oye o no tales señales.
Durante el examen se emiten las frecuencias 125, 250, 500, 1000, 2000,
3000, 4000, 6000 y 8000 Hz., buscando sucesivamente el umbral de
audibilidad para cada una de ellas. Se emite primero el tono de 1000 Hz y si el
sujeto ha oído la señal, oprime el pulsador, con lo que enciende la luz o hace
una señal con la mano. El operador sabe entonces que el sujeto ha oído la
señal y la vuelve a emitir pero ésta vez a un nivel menor, si la vuelve a oír se
repite el proceso hasta que deje de percibir la señal.
El operador tiene graduado el control de volumen en dB, de modo, que
con simplemente observar el dial, sabe cuantos dB mínimos necesitó el sujeto
para oír a esta frecuencia, o sea cual es el umbral correspondiente a esa
frecuencia.
Este proceso se efectúa por separado para ambos oídos y para cada
frecuencia.
En la figura 39 podemos observar un estudio audiométrico en donde se
refleja claramente el siguiente diagnostico:
Diagnóstico: Umbral de audición disminuido en unos 20 dB en el oído
izquierdo.
Recomendaciones: Utilizar protección auditiva en ambientes ruidosos
superiores a 85 dBA.
A modo de ejemplo se presentan en la figura 40 otros estudios
audiométricos para comparar.
Protección auditiva personal
La utilización de protección auditiva personal debe ser considerada una medida
de urgencia para preservar la salud de los trabajadores, en tanto se consigue
reducir el ruido en origen e impedir su propagación, hasta alcanzar niveles
seguros.
Es preciso insistir en que los protectores auditivos deben ser el último recurso.
Antes deben adoptarse todas las medidas técnicas razonablemente posibles
para reducir el ruido en su origen e impedir su propagación.
La selección de los protectores auditivos debe realizarse con cuidado, en
función de las necesidades de atenuación requeridas en cada caso, teniendo
en cuenta que deben utilizarse protectores homologados según la norma
vigente.
Existen en el mercado multitud de modelos que presentan diversa capacidad
de atenuación del ruido de las distintas frecuencias y que pueden englobarse
en los tres grandes grupos indicados en la figura abajo descripta.
Su función consiste básicamente en atenuar las ondas sonoras que llegan al
tímpano, por lo que es preciso que sean capaces de conseguir un buen
cerramiento del canal auditivo. Tal como lo muestra la figura que ilustra.
Tapones auditivos
Son elementos protectores que obturan el canal auditivo. Los más corrientes
son los de guata antirruido, que el propio usuario forma un tapón troncocónico
que luego se introduce en el oído, y los tapones de plástico esponjoso.
Estos tapones son desechables, por lo que su uso resulta muy higiénico, sin
más que tomar la precaución de tener las manos limpias en el momento de
manipularlos e introducirlos en el canal auditivo.
Orejeras
Se denomina así a los protectores compuestos por un arnés flexible que rodea
la cabeza del sujeto, en cuyos extremos se sujetan dos copas con el borde
almohadillado que envuelven el pabellón auditivo por completo.
El interior de las copas está revestido de un material poroso absorbente del
ruido.
La carcasa de la copa y sus almohadillas de cierre, aíslan al oído de las ondas
sonoras, y el material poroso que reviste interiormente a las copas absorbe y
amortigua parte del ruido que llega al pabellón auditivo.
Aquí aparecen ya dos conceptos; aislamiento y absorción que se explicarán
más adelante.
Cascos:
Son equipos que además de cubrir los pabellones auditivos, envuelven gran
parte de la cabeza y reducen la sensación que se transmite el tímpano a través
de los huesos de la cabeza. Se utilizan para ciertos trabajos específicos,
cuando el nivel sonoro es muy elevado.
Selección de protectores auditivos:
La atenuación del ruido conseguida por un protector auditivo es distinta para
cada frecuencia (ver gráfico). Como consecuencia, para la correcta elección de
un protector es necesario, en primer lugar, conocer el espectro de frecuencias
del ruido contra el que nos queremos proteger (análisis de frecuencias en
bandas de octava).
En segundo lugar es preciso estudiar las gráficas de atenuación de los posibles
protectores, al efecto de seleccionar aquél que ofrezca mayor atenuación en
las frecuencias que nos interesan.
Pero....¡cuidado!, la capacidad de atenuación de un protector auditivo
homologado puede presentarse según gráficas distintas; en las gráficas que
exponemos se muestran dos. La gráfica “A” representa la atenuación media
obtenida en laboratorio para la muestra de personas sobre las que se haya
ensayado el protector, siendo éste nuevo, instalado sobre sujetos que
permanecen quietos, con la boca cerrada, etc., es decir en condiciones ideales.
Esta gráfica representa los resultados obtenidos para el 50 % de los individuos
que componen la muestra y es la más utilizada comercialmente.
Pero las condiciones de utilización en la práctica son distintas de las de
laboratorio; el protector puede no ser nuevo, sobre todo en el caso de las
orejeras; el sujeto que lo utiliza no permanece quieto, se desplaza, se agacha,
habla, etc.. De ahí que sea mas prudente seleccionar los protectores según la
gráfica “B” de la citada figura, según la cual los valores de atenuación son
menores que los de la gráfica “A”.
Para obtener la gráfica “B”, a los valores medios obtenidos en laboratorio se le
ha descontado dos veces la desviación típica, con lo que se obtienen los
valores de atenuación mínimos de ese protector para un 97 % de los
trabajadores expuestos aproximadamente.
Algunos protectores indican, en sus características, un factor de atenuación
global de X dB, que restado del nivel de presión acústica del ruido contra el que
nos queremos proteger, nos da una aproximación grosera del nivel de ruido
que va a soportar el trabajador cuando tenga puesto el protector, (no se trata
de un valor exacto lo que no garantiza el éxito del protector).