Fundamentos de acústica

Abstract

Diapositivas de las clases de Fundamentos de Acústica realizadas en el Instituto Profesional Santo Tomás

Full text

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Fundamentos de
acústica
●Docente
●Ing. Mg. Francisco A. Nocetti
●FA Nocetti (2018)
“Fundamentos de Acústica”
Instituto Profesional Santo
Tomás

Clase 1

3
Nivel de potencia acústica
●
Donde:
●Lw: Nivel de potencia acústica (dB)
●W1: Potencia a estudiar
●W2: Potencia de referencia (1e-12 [W/m²])
Lw=10 log W1
W2[W]

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Presión sonora
●NPS o SPL
●Depende de la potencia y del entorno
●Se puede medir con un sonómetro

5
Suma de Decibeles
●NPSTotal=10log(10L1/10+10L2/10+...10Ln/10)dB
●NPSTotal Corresponde a la suma de los niveles de
presión sonora que se quiere conocer
●Ln es la cantidad de fuentes existentes

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Sonido a campo libre
●Propagación del sonido al aire libre
●NPS = Lw-20log(r)-11
Donde:
●Lw = Nivel de potencia sonora
●R = Distancia a la fuente [m]

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Ley del inverso cuadrado
●Ley que permite explicar por qué el
sonido se hace más débil a medida que
nos alejamos de la fuente sonora

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Tipos de fuente sonora
Onmidireccional
●
Lineal
●
Plana
●
I=W
4r ²[W/m²]
I=W
2∗∗r[W/m²]
I=P
d²[W/m]

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Enmascaramiento
●“Un efecto producido en la
percepción sonora cuando se
escuchan dos sonidos de diferente
intensidad al mismo tiempo. Al
suceder esto, el sonido más débil
resultará inaudible, ya que el cerebro
sólo procesará el ruido enmascarador”
(Bonilla, 2015)

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Efecto Hass
●Efecto de Precedencia o Prioridad
●Descrito por Helmut Hass
●El cerebro procesa el sonido en función del
tiempo de retardo que se demora en llegar a
nosotros
(Duiops, 2009)

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Interpretación
●Menos de 5 ms
El sonido se localiza en función del primer estímulo
●Entre 5 ms y 35 ms
El oyente escucha un único sonido
●Entre 35 ms y 50 ms
El oyente distingue los sonidos, pero los escucha
de una única fuente
●Más de 50 ms
El oyente puede distinguir las fuentes

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Curvas isofónicas
●Curvas de Fletcher-Munson
●Niveles de percepción (Doctor Pro Audio, sf)

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Referencias bibliográficas
●Bonilla, S. (2015) Resumen de enmascaramiento audiométrico, extraído de
http://clinicaaudinsa.com/espanol/documentos/estudiantes/Resumen_Enmascara
miento_audiometrico.pdf
●Duiops (2009) Efecto Hass, extraído de
http://www.duiops.net/hifi/enciclopedia/efecto-hass.htm
●Doctor Pro Audio (sf) Contornos de igual sonoridad, extraído de
http://www.doctorproaudio.com/content.php?144-contornos-igual-sonoridad-loud
ness-contours

Fundamentos de Acústica
Clase 2
Docente: Ing. Mg. Francisco A. Nocetti

Sonómetro
●Instrumento para medir el nivel de presión
sonora [dB]
●Clase 0: se utiliza en laboratorios. Sirve como
referencia.
●Clase 1: empleo en mediciones de precisión en el
terreno.
●Clase 2: utilización en mediciones generales de
campo.
●Clase 3: empleado para realizar reconocimientos.
Mediciones aproximadas.

Ponderaciones de frecuencia
●A: Es la red de ponderación más comúnmente utilizada
para la valoración de daño auditivo e inteligibilidad de la
palabra. Empleada inicialmente para analizar sonidos de
baja intensidad, es hoy, prácticamente, la referencia que
utilizan las leyes y reglamentos contra el ruido producido a
cualquier nivel.
●B: Fue creada para modelar la respuesta del oído humano
a intensidades medias. Sin embargo, en la actualidad es
muy poco empleada. De hecho una gran cantidad de
sonómetros ya no la contemplan.

Ponderaciones de frecuencia
●C: En sus orígenes se creó para modelar la respuesta
del oído ante sonidos de gran intensidad. En la
actualidad, ha ganado prominencia en la evaluación
de ruidos en la comunidad, así como en la evaluación
de sonidos de baja frecuencia en la banda de
frecuencias audibles.
●D: Esta red de compensación tiene su utilidad en el
análisis del ruido provocado por los aviones.
●U: Es una red de ponderación de las más recientes.
Se aplica para medir sonidos audibles en presencia
de ultrasonidos.

Ponderaciones de Tiempo
●S: El instrumento responde lentamente ante los
eventos sonoros. El promediado efectivo de tiempo es
de aproximadamente un segundo.
●F: Brinda una respuesta al estímulo sonoro más
rápida. La constante de tiempo es menor (0.125
segundos) y por tanto, puede reflejar fluctuaciones
poco sensibles a la ponderación anterior.

Ponderaciones de tiempo
●I: Tiene una constante de tiempo muy pequeña. Se
emplea para juzgar cómo influye, en el oído humano,
la intensidad de sonidos de corta duración.
●Peak: Permite cuantificar niveles picos de presión
sonora de extremadamente corta duración (50
microsegundos). Posibilitando la determinación de
riesgo de daño auditivo ante los impulsos.
(Sexto, sf)

Norma vigente en Chile
●Decreto Supremo 38/11
●Artículo 11º.- Las mediciones se efectuarán con
un sonómetro integrador – promediador que
cumpla con las exigencias señaladas para las
clases 1 ó 2, establecidas en la norma IEC
61672/1:2002 “Sonómetros” (“Sound Level
Meters”). Lo anterior se deberá respaldar
mediante la presentación de un Certificado de
Calibración Periódica vigente.

Norma vigente en Chile
●Artículo 12º.- El sonómetro integrador-promediador
deberá contar, además de lo dispuesto en el artículo
anterior, con su respectivo calibrador acústico
específico para cada marca y modelo, el cual cumpla
con las exigencias señaladas para la clase 1 ó 2, en la
norma IEC 60942:2003 “Electroacústica –
Calibradores acústicos”(“Electroacoustics-Sound
calibrators”). Lo anterior se deberá respaldar mediante
la presentación de un Certificado de Calibración
Periódica vigente.

Norma vigente en Chile
●Decreto Supremo 594/99 (PREXOR)
●“[…] sus requerimientos corresponden a los
de un sonómetro integrador de la Clase 2
para un margen de frecuencias de 63 Hz a 8
kHz y un rango de presión acústica de 80 dB a
130 dB.” (ISP, 2012)

Norma vigente en Chile
●Artículo 71: Ruido estable es aquel ruido que presenta
fluctuaciones del nivel de presión sonora instantáneo
inferiores o iguales a 5 dB(A) lento, durante un período de
observación de 1 minuto.
● Ruido fluctuante es aquel ruido que presenta
fluctuaciones del nivel de presión sonora instantáneo
superiores a 5 dB(A) lento, durante un período de
observación de 1 minuto.
● Ruido impulsivo es aquel ruido que presenta impulsos
de energía acústica de duración inferior a 1 segundo a
intervalos superiores a 1 segundo.

Tipos de ruido más comunes
●Ruido blanco: Plano, todas las frecuencias a la
misma potencia
●Ruido rosa (1/f): Su densidad espectral de
potencia decae 3dB por octava
●Ruido marrón (1/f²): Su densidad espectral de
potencia decae 6dB por octava
(Wikipedia, 2017)

Directividad
●Fenómeno de las ondas sonoras que expresa
el NPS en función del ángulo de radiación.
●El índice de directividad se expresa como DI y
se calcula mediante la ecuación:
Donde:
●DI = Índice de directividad
●F = Frecuencia emitida
●Q = Factor de directividad
DI (f)=10 logQ(f)

Factor de directividad
●Relación entre la intensidad de una fuente en
una dirección y de la intensidad una fuente en
todas las direcciones con igual potencia.
Donde:
●Q = Factor de directividad
●Iφ = Intensidad sonora [W/m²]
●I0 = Intensidad de referencia (1e-12)
Q=Iφ
I0

Directividad
●Reemplazando la ecuación del ‘factor de
directividad’ en la del ‘índice de directividad’
●
DI (f)=10 log Iφ
I0(f)

Casos
●Q = 1

Casos
●Q = 2

Casos
●Q = 4

Casos
●Q = 8

Atenuación por distancia
●Para fuente puntual:
L = Lw – 20log(d)-11+DI
●Para fuentes lineales:
L = Lw – 20log(d)-8+DI
Donde:
●L = NPS de la fuente
●Lw = Nivel de potencia sonora
●D = Distancia [m]
●DI = Índice de directividad

Sonido en recintos
●Sonido directo: El sonido que llega a mayor
amplitud que el reflejado.
●Sonido reflejado (reverb): Las reflexiones llegan
con mayor amplitud.
●Distancia crítica: Distancia en la cueal son
iguales los NPS de los dos anteriores.

Tiempo de Reverberación
●Tiempo que tarda en hacerse inaudible el
sonido en una sala

Coeficiente de Absorción
●Cociente entre la energía absorbida y la
energía incidente por una superficie o sustancia
●Escala de 0 y 1, se expresa como α y se mide
en Sabine.

Sonoridad
●Se designa por G
●La pueden encontrar como Strenght Factor
●Grado de amplificación producido por la sala
●Es la diferencia entre el NPS producido por una
fuente omnidireccional y el NPS de la misma
fuente a campo abierto medido a 10 [m]
●Se recomienda que en una sala vacía debe
estar entre 4 y 5,5 dB

Claridad
●Claridad de la voz (C50): Relación entre la
energía que llega al receptor en los primeros 50
[ms] a partir del sonido directo y la energía que
llega pasados 50 [ms]. Es la media aritmética
entre las bandas de 500 [Hz] a 4 [kHz].

Claridad
●Claridad Musical (C80): Relación entre la
energía que llega al receptor en los primeros 80
[ms] a partir del sonido directo y la energía que
llega pasados 80 [ms]. Es la media aritmética
entre las bandas de 500 [Hz] a 2 [kHz].

Rango dinámico
●Diferencia entre NPS más alto y más bajo
percibido.
●Permite distinguir más fácilmente el
instrumento que está sonando en cada
momento.
●Puede ser afectado por el tipo de música.
●(Geekland, 2018)

Rango dinámico

Efecto Doppler
●Es un aparente cambio de frecuencia de una
fuente en movimiento desde el punto de vista
del observador. (Vix, sf)

Referencias Bibliográficas
● Geekland (2018). ¿Qué es el rango dinámico de un audio y que ventajas
proporciona?, Recuperado de
https://geekland.eu/que-es-el-rango-dinamico-audio-ventajas/
● Vix (sf). ¿Qué es el efecto Doppler?, Recuperado de
https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/3669/que-es-el-efecto-doppler
● Sexto, LF (sf). ¿Cómo elegir un sonómetri?, Recuperado de
https://www.fceia.unr.edu.ar/acustica/biblio/sonometr.htm
● Wikipedia (2017). Ruido de color, Recuperado de
https://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_de_color
● ISP (2012). Protocolo para la medición del ruido impulsivo en los lugares
de trabajo, recuperado de
http://www.achs.cl/portal/Empresas/DocumentosMinsal/5-%20Ruido%20(Pr
exor)/2-%20Normativa/Protocolo%20para%20la%20medici%C3%B3n%20d
el%20ruido%20impulsivo%20en%20los%20lugares%20de%20trabajo.pdf