ACÚSTICA (I).

1. PRINCIPIOS BÁSCIOS DEL SONIDO.

- 1.1. DEFINICIÓN DE SONIDO: Vibración mecánica que se propaga a través de un medio

material elástico y denso, capaz de producir una sensación auditiva.

- 1.2. GENERACIÓN Y PROPAGACIÓN DEL SONIDO:

- FUENTE SONORA: Es el elemento generador del sonido, cuando entra en vibración se

genera el sonido, que se transmite a las partículas de aire. Las partículas no se mueven

con la perturbación, sino que oscilan alrededor de la posición de equilibrio. Son ondas

LONGITUDINALES, se dan en la misma dirección que la propagación de la onda.

- PRESIÓN SONORA: Forma de expresar cuantitativamente la magnitud de un campo

sonoro. Es la fuerza que ejercen las partículas de aire por unidad de superficie. La

presión sonora se obtiene como suma de la presión atmosférica estática y la presión

asociada a la onda sonora P.

- AMPLITUD DE LA PRESIÓN ASOCIADA A LA ONDA SONORA: El valor máximo de la

oscilación de la onda respecto a , y se representa por la letra P

- 1.3. FRECUENCIA DEL SONIDO (f): El número de oscilaciones por segundo de la presión

sonora P, y se mide en hertzios (Hz).

- 1.4. ESPECTRO FRECUENCIAL: Los sonidos que percibimos constan de múltiples frecuencias

superpuestas. El espectro frecuencial es la representación gráfica de las frecuencias que

integran un sonido y sus niveles de presión sonora.

- 1.5. CLASIFICACIÓN DE LOS SONIDOS.

- 1.5.1. DETERMINISTAS: Se pueden representar mediante una expresión matemática.

- SONIDO PERIODICO SIMPLE (tono puro): Sonido más simple que existe en la

naturaleza. Se compone de una única frecuencia ( ) constante. Su espectro

frecuencial es una sola raya. El sonido de un DIAPASÓN.

- SONIDO PERIODICO COMPLEJO: Sonido caracterizado por una frecuencia

origen, llamada PRIMER ARMÓNICO, y un conjunto finito (o infinito) de

frecuencias múltiples de está, llamadas ARMÓNICOS. El primer armónico es el

que lleva más energía asociada. El sonido de la mayoría de los INSTRUMENTOS

MUSICALES.

- SONIDO TRANSITORIA: Resultado de la brusca liberación de energía bajo la

forma de explosiones o impactos. Es de aparición repentina y tiene una breve

duración. Tienen gran número de componentes frecuenciales que no tienen

relación armónica entre sí, sino que forman un espectro continuo.

- 1.5.2. ALEATORIOS: Formados por muchas frecuencias de valor impredecible. Son los

RUIDOS. No se usa el espectro frecuencial, sino la densidad espectral de potencia, esto

es, la potencia sonora por unidad de frecuencia.

- 1.6. BANDA DE FRECUENCIA.

- SONIDO GRAVE frecuencia BAJA.

- SONIDO AGUDO frecuencia ALTA.

- BANDA DE FRECUENCIAS: conjunto de frecuencias entre un sonido muy grave y otro

muy agudo.

- AUDICIÓN HUMANA: De 20 Hz a 20 KHz

- FRECUENCIAS SUBSONICAS: frecuencias inferiores a 20 Hz.

- FRECUENCIAS ULTRASONICAS: frecuencias superiores a 20 KHz.

- 1.7. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL SONIDO (c): Es función de la elasticidad y de la

densidad del medio, que dependen de la presión atmosférica estática y de la Tª. A 1

atmosfera de presión y 22 , la velocidad de propagación es de 345 m/s.

- 1.8. LONGITUD DE ONDA DEL SONIDO ( ): Es la distancia entre 2 puntos consecutivos del

campo sonoro que están en el mismo estado de vibración en cualquier instante. La viene

dada de la expresión: = La depende del medio. Es inversamente proporcional a la f.

- 1.9. NIVEL DE PRESIÓN SONORA (SPL) “Sound Pressure Level”: Es la manera más habitual de

expresar la magnitud del campo sonoro. Unidad N/ o Pa. Valor a considerar es la diferencia

entre el valor fluctuante de la presión sonora total y su valor de equilibrio . Se utiliza

como valor representativo su promedio temporal, llamado valor eficaz o r.m.s.

- SISTEMA AUDITIVO: No responde linealmente a los estímulos, sino algorítmicamente.

Para tener una sonoridad doble, hay que multiplicar el SPL por un factor de 3,16.

- DECIBELIO (dB): Para representar el SPL se requiere una escala logarítmica. Se

expresa en valores relativos a un valor de referencia, que se trata del SPL al umbral de

audición a 1KHz. Se habla de nivel de presión sonora SPL o . La unidad utilizada es el

decibelio (dB).El uso del decibelio reduce los niveles de presión sonora de 0 - 130 dB.

- 1 dB: mínimo cambio de SPL perceptible.

- 5 dB: cambio de SPL claramente percibido.

- 10 dB: incremento asociado a una sonoridad doble.

- 2. PERCEPCIÓN DEL SONIDO EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA.

- 2.1. RELACIÓN ENTRE SPL Y f: El oído humano no tiene la misma sensibilidad para

todas las frecuencias.

- Para SPL bajos el oído es insensible a BAJAS f.

- Para SPL bajos el oído tiene cierta atenuación a ALTAS f.

- Si aumentan los SPL el oído responde homogéneamente a TODAS las f.

La capacidad de una persona como receptora de sonido es mayor que como emisora.

- 2.2. ENMASCARAMIENTO DEL SONIDO: Si el oído está expuesto a 2 o más tonos puros

de frecuencias distintas, existen posibilidad de que uno de ellos enmascaré a los

demás. Existen 4 posibilidades distintas:

- f (A) > f (B) semejantes SPL enmascaramiento INAPRECIABLE.

- f (A) ligeramente > f (B) semejantes SPL B enmascara parcial/. A.

- f (A) > f (B) SPL (A) < SPL (B) B enmascara TOTALMENTE A.

- f (A) > f (B) SPL (A) > SPL (B) enmascaramiento mínimo.

- 2.3. RED DE PONDERACIÓN A: Por la diferente sensibilidad del oído a las distintas f, la

escala lineal no guarda relación directa con la sonoridad del sonido. La red de

ponderación A hace más representativa de la sonoridad asociada a un sonido

cualquiera. Se representa con y se expresan en dBA o dB(A).

- 2.4. FILTROS PARA ANÁLISIS FRECUENCIAL: Además de SPL y , también

necesitamos conocer información más detallada del contenido energético a distintas f.

Esto es lo que se llama ANÁLISIS FRECUENCIAL DE LA SEÑAL. La banda de 1 octava

incluye todas las f entre una frecuencia dada y frecuencia doble. Las f centrales de las

bandas de octava estandarizadas (ISO 266) en Hz: 16, 31´5, 63, 125, 250, 500, 1.000,

2.000, 4.000, 8.000, 16.000. Las 6 bandas comprendidas entre 125 y 4.000 Hz son las

que normalmente se consideran en la fase de diseño.

- 2.5. SONÓMETRO INTEGRADOR: Realiza medidas del nivel de presión sonora como

resultado de promediar linealmente la presión cuadrática instantánea a lo largo del

tiempo de medida. Esta medida se llama nivel continuo equivalente de presión sonora

y se designa por .

- 2.6. EVALUACIÓN DEL RUIDO DE FONDO EN UN RECINTO. Curvas NC: La evaluación

objetiva del grado de molestia que un determinado ruido ambiental provoca en un

oyente se realiza por comparación de los niveles de ruido existentes en un recinto, con

un conjunto de curvas de referencia denominadas NC.

Las curvas NC son la forma generalizada para establecer los niveles de ruido máximos

recomendables para diferentes tipos de recintos. Considerando las bandas

comprendidas entre 63 Hz y 8 KHz.

- 2.7. CARACTERÍSTICAS DEL MENSAJE ORAL:

- VOCALES: - Emplea mayor tiempo en la emisión 90 ms.

- Constituyen el régimen PERMANENTE del habla.

- Contenido frecuencial BAJAS f.

- SPL + 12 dB que las consonantes.

- Contribución a la inteligibilidad BAJA.

- CONSONANTE: Menor tiempo de emisión 20 ms.

- Constituyen el régimen TRANSITORIO del habla.

- Contenido frecuencial ALTAS f.

- Contribución a la inteligibilidad ALTA determina

comprensión del mensaje oral.

- 2.8. DIRECTIVIDAD DE LA VOZ HUMANA: Cualquier fuente radia más potencia en unas

direcciones que en otras, tienen cierta directividad. La directividad depende de la

frecuencia y aumenta con la misma.

- FACTOR DE DIRECTIVIDAD (Q): expresa la directividad de una fuente sonora

en un pto cualquiera del espacio. Q depende de la relación entre el nivel de

presión sonora producido por la fuente en la dirección considerada y el nivel

que se obtendría si la fuente no fuese directiva. A mayor nivel de presión

sonora en una dirección mayor será el valor de Q en dicha dirección. Voz

humana dirección frontal Q = 2.

- 2.9. PROPAGACIÓN DEL SONIDO EN EL ESPACIO LIBRE: Una fuente sonora genera una

onda que se propaga en todas las direcciones. Un oyente recibe 2 sonidos: el SONIDO

DIRECTO es el que llega directamente desde la fuente sin interferencias; y el SONIDO

INDIRECTO resultado de las distintas reflexiones que sufre la onda al incidir en las

superficies límites del recinto.

- SONIDO DIRECTO: Es el único que llegaría al oyente si estuviese en un espacio

libre. Una fuente sonora omnidireccional irradia energía de manera uniforme

en todas las direcciones (Q = 1).

- PROPAGACIÓN ESFERICA: Es la que a una distancia cualquiera de la fuente, el

SPL será siempre el mismo. La energía sonora disminuye 6 dB cada vez que se

dobla la distancia. Es la LEY CUADRÁTICA INVERSA.

- MENSAJE ORAL: puede oírse de forma satisfactoria a una distancia máxima de

42m en dirección frontal, 30m lateralmente y 17m posterior/.