FUNDAMENTOS DEL RUIDO

MÓDULO I

4 Asociación Chilena de Seguridad

MÓDULO I

FUNDAMENTOS DEL RUIDO

FUNDAMENTOS FÍSICOS DEL RUIDO

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1.- ¿Qué es el ruido?.

El ruido es una forma de energía mecánica generada por cuerpos que vibran, rotan (equipos, máquinas, herramientas) u otros, la cual se puede propagar a tra-vés de medios elásticos, tales como gases, líquidos y sólidos, siendo el medio de propagación más común el aire, y es el que se considerará en este curso. Esta energía al ingresar al sistema auditivo del ser humano puede causar daño a la audición o diversos trastornos que afectan psicológicamente a las personas, así como al desarrollo de las actividades laborales que realizan.

Para entender que es el ruido, es necesario conocer su naturaleza física, siendo el modelo mas aceptado el que señala que el ruido está conformado por ondas sonoras de distintas frecuencias y amplitudes.

Una onda sonora es una perturbación periódi-ca que viaja por el aire, efectuando sus molé-culas movimientos osci-latorios respecto de su posición de equilibrio, en la misma dirección de propagación, con una característica esencial, transporta energía acús-

tica. Además, estos desplazamientos producen cam-bios en la densidad y presión del aire respecto de la presión atmosférica, a lo largo de la dirección de pro-pagación, formándose zonas de alta y baja presión.

Las ondas sonoras transportan energía acústica cuando se propagan.

Las ondas sonoras son variaciones de presión del aire entorno a la presión

atmosférica.

En la imagen siguiente se muestra un esquema de pro-pagación de una onda sonora o perturbación a través del aire y su evolución en el tiempo, constituyendo este esquema un modelo simplificado de propagación de las ondas sonoras.

MÓDULO I


MODELO DE PROPAGACION DE LAS ONDAS SONORAS

�


7

Los parámetros que caracterizan a una onda sonora son: amplitud, frecuencia, longitud de onda y veloci-dad de propagación. La amplitud (A) de una onda sonora, producto de los desplazamientos máximos longitudinales que realizan las moléculas del medio aire por el cual se propaga, corresponde a las zonas de alta presión (A+) y baja presión (A-) que se indicaron en el modelo anterior.

La frecuencia (f) de una onda sonora es el número de oscilaciones que efectúan las moléculas de aire en de-terminado intervalo de tiempo. El número de oscila-ciones por segundo se denomina Hertz (Hz), y corres-ponde a la unidad con la cual se mide la frecuencia.

La longitud de onda (l) de una onda sonora es la dis-tancia entre dos zonas de alta presión adyacentes o dos zonas de baja presión adyacentes. En la figura si-guiente se observa una representación gráfica de una onda sonora de una sola frecuencia. La velocidad de propagación (c): las ondas sonoras via-jan en un determinado medio a una velocidad cons-tante, que depende de las pro-piedades de dicho medio (gas, líquido y sólido). En el caso del medio aire, la velocidad de propagación de una onda sonora es constante, pero su magnitud puede variar según la temperatura del aire, ver cuadro siguiente.

Velocidad de propagación de las Ondas sonoras en el aire

Temperatura C Velocidad (m/s)

020

331343

La ecuación matemática que relaciona los parámetros de una onda sonora es la siguiente:

c : Velocidad del sonido.l : Longitud de onda.f : Frecuencia.

c = l * f

O

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2.- Propiedades Físicas de las Ondas Sonoras.

La amplitud de las ondas sonoras tienen relación con

la sonoridad de un sonido, es decir, con la sensación de volumen.

La frecuencia de una onda sonora tiene relación con el tono, y el tono es una cualidad perceptiva del sistema auditivo humano, lo cual permite clasificar sonidos en frecuencias bajas, medias y altas.

La energía de una onda sonora es proporcional a su amplitud al cuadrado:

E = k* A2

Con k es una constante de proporcionalidad.

A mayor amplitud de la onda sonora mayor es la cantidad de energía acús-tica que transporta a medida que se

propaga.

3.- Superposición de Ondas Sonoras.

En general, la superposición de ondas sonoras es cuando dos o más ondas sonoras, por ejemplo, de distinta frecuencia y/o amplitud, que se propagan por un mismo medio, se combinan entre ellas, resultando una onda compleja. Por lo tanto, se puede afirmar que en general, una señal de ruido es una onda compleja, conformada por la superposición de ondas sonoras de distinta frecuencia y amplitudes.

Una señal de ruido corresponde a una onda compleja, originada por la com-

binación de ondas sonoras de distintas frecuencias y/o amplitudes.

A continuación, se muestra una representación gráfi-ca de una onda compleja.

EJEMPLO DE UNA ONDA SONORA COMPLEJA


9

4.- Concepto de Presión Sonora.

Una fuente emisora de sonido entrega energía acústi-ca a las moléculas de aire que la rodean, cuya propa-gación longitudinal genera variaciones de presión del aire entorno a la presión atmosférica, denominadas “presión sonora”, su unidad de medida es el pascal (Pa), ver figura siguiente.

Representación de las Variaciones de la Presión Sonora Entorno a la Presión Atmosférica.

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5.- Presión Sonora Eficaz La presión sonora eficaz o valor r.m.s., corresponde a la raíz cuadrática media de las presiones sonoras ins-tantáneas al cuadrado, integradas en un determinado período de tiempo, ésta se representa matemática-mente por la siguiente ecuación:

p : Presión sonora eficaz.T : Período de medición.p(t) : Presión sonora instantánea.

Como la amplitud de una señal de ruido no está bien definida porque constituye una onda compleja, para estos casos la presión sonora se representa por el va-lor cuadrático medio o presión sonora eficaz. Los ins-trumentos de medición de ruido disponen por diseño de un circuito electrónico especial diseñado para me-dir este parámetro.

6.- Nivel de Presión Sonora (NPS)La forma mas simple inventada para cuantificar el rui-do es a través de la escala de nivel de presión sonora (NPS), cuya definición es la siguiente:

NPS = 10 * Log (P1 /P0) 2

P1 : Presión sonora eficaz medida.

P0 : Presión Sonora de referencia de 2 x 10 (Pa), denominado umbral auditivo.

(P1) es proporcional a la energía acústica.2

PRESION SONORA v/s NIVEL DE PRESION SONORA

En el cuadro siguiente se muestra la relación entre distintos valores para la presión sonora y el nivel de presión sonora.

Presión Sonora (mPa) Nivel de Presión Sonora (dB)20.000.000 1202.000.000 100200.000 8020.000 602.000 40200 2020 0

mPa : micropascales.

El nivel de presión sonora de 120 dB se denomina um-bral del dolor, y el nivel de presión sonora de 0 dB se denomina umbral auditivo.

El oído humano es capaz de detectar presiones sono-ras entre 20 mPa ó 2X10 Pa y 20 millones de mPa ó 20 Pa, que representados en escala de nivel correspon-den a 0 dB y 120 dB, respectivamente.

El uso de la escala de nivel de presión sonora permite cuantificar los aportes sonoros globales provenientes de una o varias fuentes emisoras, ubicadas a distintas distancias respecto de un punto específico de medi-ción; además, se utiliza para medir el nivel de ruido

-5

-5


11

que generan distintas fuentes emisoras y en base a este parámetro efectuar una clasificación de ellas en términos del ruido emiten; en la figura siguiente se muestra un cuadro con esta clasificación:

NIVEL DE SONIDO EN dB FUENTE SONORA

140

130

120

110

100

90

85

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Motor de Reacción

Máquina Remachadora

Avión a Hélice

Taladro de rocas

Taller Metalmecánico

Vehiculo pesado

Calle de mucho Tráfico

Automóvil particular

Conversación ordinaria

Radio funcinando con música suave

Conversando en voz baja

Una vivienda urbana tranquila

Murmullo de las hojas

Umbral de la Audición

Volumen

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7.- Suma de Niveles de Presión Sonora

Cuando dos o más fuentes de ruido de distinta emi-sión sonora funcionan simultáneamente, sus aportes sonoros sobre un determinado lugar, se suman en for-ma logarítmica, a través de la siguiente ecuación ma-temática:

NPSt = 10*Log ((10 ) + ...+ (10 )) dB

(NPS1/10)

(NPSn/10)

Existe un método rápido para sumar distintos niveles de presión sonora, para lo cual se utiliza la información que se indica en el siguiente cuadro:

Cuadro Suma de Niveles

Diferencia entre los NPS que se suman

0 a 12 a 34 a 9

10 o +

Cantidad de “dB” a sumaral mayor NPS

+3+2+10

Por ejemplo: ¿Cuánto es 90 dB + 90 dB?

Paso 1: Determinar diferencia entre los valores a su-mar:

90 – 90 = 0

Paso 2: como la diferencia obtenida es cero, se ubica este valor en la primera columna del Cuadro de Suma de Niveles, y se selecciona en la segunda columna, la cantidad correspondiente de decibeles que hay que sumar al mayor NPS, que en este caso es 3 dB, por lo tanto, el nivel de presión sonora total resultantes es de:

NPSt = 90 dB + 3 dB = 93 dB

Resta de Niveles de Presión Sonora

La resta de niveles de presión sonora se aplica cuando se producen disminuciones en el nivel de ruido am-biental de un determinado lugar o para descontar los aportes sonoros del ruido de fondo, entendiéndose por ruido de fondo como el ruido que prevalece en un determinado lugar sin la fuente emisora a medir.

Por ejemplo, si se mide el ruido de una fuente emiso-ra en presencia de un ruido de fondo contribuyente durante la medición, lo que se obtiene con el instru-mento de medición es el nivel de presión sonora total (NPSt); además, se debe conocer la magnitud del nivel de ruido de fondo (NPSRF); por lo tanto, se puede es-timar el nivel de presión sonora de la fuente emisora (NPSx)

a través de la siguiente ecuación matemática:

NPSx = 10*Log ((10 ) - (10 )) (dB)

(NPSt/10)

(NPS /10)RF


13

Cuadro Resta de Niveles

Diferencia entre los NPS que se restan

+106 a95 a 4

321

Cantidad de “dB” a restaral mayor NPS

0123

aprox. 5aprox. 7

Existe un método rápido para restar distintos niveles de presión sonora, para lo cual se utiliza la información que se indica en el siguiente cuadro:

Por ejemplo, se midió el ruido de un ventilador centrí-fugo, ubicado en un sector con mucho ruido ambien-tal, obteniéndose un NPSt de 94 dB; el ruido de fondo medido una vez que se detuvo el ventilador fue de 92 dB, ¿Cuánto es el nivel de presión sonora que emite el ventilador centrífugo?.

Paso 1: Determinar diferencia entre los valores a res-tar:

94 – 92 = 2

Paso 2: como la diferencia obtenida es 2, se ubica este valor en la primera columna del cuadro de resta de niveles, y se selecciona en la segunda columna, la cantidad correspondiente de decibeles que hay que restar al mayor NPS, que en este caso es de, aproxima-damente, 5 dB, por lo tanto, el nivel de presión sonora del ventilador centrífugo (NPSVC) es de:

NPSVC = 94 dB - 5 dB = 89 dB

8.- Potencia Sonora (W).

La potencia sonora corresponde a la cantidad de ener-gía acústica que produce una fuente emisora en la uni-dad de tiempo, y se expresa de la siguiente manera:

W = E / t

Su unidad de medida es en Watts.

9.- Nivel de Potencia Sonora (dB).

La Potencia Sonora también se expresa en escala de nivel a través de la siguiente ecuación matemática:

NWS = 10 x Log(Wm / W0) dB

Wm : Es la potencia Sonora medida en Watts.

W0 : Es la potencia sonora de referencia de 10 Watts.-12

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POTENCIA SONORA v/s NIVEL DE POTENCIA SONORA

Estos parámetros se utilizan para clasificar las fuentes de ruido en relación con la cantidad de energía acús-tica que producen en la unidad de tiempo, ver cuadro siguiente:

Ejemplo Potencia sonora Nivel de potencia sonoraMotor de aviaciónPrensa de forjadoOrquesta de rock ( amplificada)Orquesta sinfónicaTaladro eléctrico

Calle muy ruidosaVoz gritando

Voz normal

10 KW1 KW

100 W10 W

1 W100 mW

10 mW1 mW

100 mW10 mW

160 dB150 dB140 dB130 dB120 dB110 dB100 dB

90 dB80 dB70 dB

El Nivel de Potencia Sonora y el Nivel de Presión So-nora son dos conceptos acústicos distintos, el primero está relacionado directamente con la cuantificación de la energía acústica que producen las fuentes emiso-ras de ruido, y el segundo, tiene relación directa con la cuantificación de esta energía en algún punto del medio por el cual se está propagando, siendo el medio más común el aire.


15

10.- Radiación Esférica de la Energía Acústica.

Una fuente emisora de ruido puntual genera ondas esféricas que se propagan en esferas concéntricas, y corresponde al modelo tridimensional más simple que permite explicar cómo la energía acústica producida por una fuente de ruido puntual se propaga por el aire, ver figura siguiente.

Este modelo señala que la energía acústica total pro-ducida por una fuente emisora puntual se distribu-ye en forma homogénea en una superficie esférica, la cual crece a medida que se propaga y aleja de la fuente emisora. La energía acústica total se mantiene constante en cada superficie esférica; sin embargo, en zonas localizadas de cada esfera, por ejemplo en una área o casquete esférico de 1 cm , la energía acústica a nivel local disminuye a medida que las superficies esféricas crecen, por lo que las presiones sonoras tam-bién disminuyen; esta disminución de las presiones sonoras permite señalar que el nivel de presión sono-ra disminuye con la distancia respecto de la fuente emisora, si la fuente está ubicada en un campo libre o semi libre.

Un campo libre sonoro corresponde a un espacio abierto o simulación de éste, donde no hay superficies u objetos que alteren la trayectoria de propagación del ruido o sonido, ver figura siguiente.

El nivel de presión sonora disminuye a medida que se está más lejos de la

fuente emisora.

MODELO DE DECAIMIENTO DEL NIVEL DE PRESION SONORA EN CAMPO LIBRE

Donde:

NPS2 = NPS1 – 20 x Log(R2/R1)

R1 : Es la distancia donde se midió el NPS1.

R2 : Es la distancia donde se requiere calcular el NPS2.

NPS1 : Nivel de Presión Sonora a la distancia R1.

NPS2 : Nivel de Presión Sonora a la distancia R2.

Un caso especial es cuando R2 = 2R1, entonces:

NPS2 = NPS1 – 6 dB

2

MÓDULO I


En el caso de recintos cerrados, la propagación de ruido en su interior depende de las características constructivas del recinto y de su volumen, ya que en estos recintos las ondas sonoras se reflejan en todas las superficies interiores del recinto, contribuyendo a formar campos sonoros reverberantes.

11.- Campo Sonoro Reverbe-rante.

Corresponde a un espacio físico en que el nivel de rui-do ambiental no disminuye con la distancia respecto de las fuentes emisoras, manteniéndose espacialmen-te la magnitud de dicho nivel.

Los espacios cerrados son afectados por la reverbera-ción, afectando la calidad acústica del recinto.

La reverberación es causada por las reflexiones múlti-ples del ruido en las paredes, piso y cielo del recinto, construido con materiales de baja capacidad de absor-ción sonora. Las ondas reflejadas forman lo que se co-noce como “eco”, ver figura siguiente.

Un parámetro de medición que permite cuantificar que tan reverberante es un determinado recinto ce-rrado, es el Tiempo de Reverberación (TR60), el cual se define como el tiempo que tarda en atenuarse la energía acústica en 60 dB al interior del recinto, una vez que la fuente emisora se ha apagado abruptamen-te, ver figura siguiente.

El Tiempo de reverberación óptimo para un determi-nado recinto cerrado depende de la frecuencia y del volumen del recinto, el cual se asocia al tipo de activi-dad que se realiza en dicho lugar. En el cuadro siguien-te se observa un ejemplo de tiempos de reverberación óptimos en la frecuencia de 500 Hz para distintos luga-res y volúmenes.

Volumen en m

Iglesias

Salas de concierto

Salas de conferencia

Estudios musicales

Estudios para palabras

100

1,3

1,1

0,45

-

0,2

500

1,5

1,2

0,7

-

0,4

1000

1,6

1,4

0,8

1,0

0,5

5000

1,8

1,6

1,0

1,6

1,0

10000

2,0

1,7

1,2

1,9

1,3

Tiempos de reverberación óptimos (en segundos) para una frecuencia de 500 Hz. en función del volu-men del local y del uso que se vaya a dar al recinto

3

NPS


17

Los tiempos de reverberación excesivos se controlan con materiales absorbentes sonoros, los cuales deben ser seleccionados técnicamente, cuya presencia en el recinto permiten reducir los tiempos de reverberación a valores óptimos o cercanos.

12.- Absorción Sonora.

Todos los materiales de construcción absorben ener-gía acústica cada vez que sobre ellos inciden ondas sonoras; sin embargo, algunos materiales absorben mas energía que otros, característica que se cuantifica a través del “coeficiente de absorción sonora (a)”. En general la capacidad de absorción sonora depende del espesor y densidad del material.

Cuando onda sonora incide sobre una superficie, parte de ella se refleja, otra se transmite a través del mate-rial de dicha superficie y otra parte se absorbe al inte-rior del material, ver figura siguiente.

Se define coeficiente de absorción sonora (a) como el cuociente entre la energía de la onda sonora absorbi-da (Ea) y a energía de la onda sonora incidente (Ei) a una superficie determinada, se expresa matemática-mente a través de siguiente ecuación.

a =Ea

Ei

El coeficiente de absorción sonora (a) de un material varía en función de la frecuencia del ruido y adquiere valores entre 0 y 1.

Los valores de absorción sonora de los materiales son medidos en laboratorios de acústica especializados, y esta información se expresa en tablas o gráficos, ver cuadro siguiente:

La absorción sonora es una herramienta de control de ruido que permite reducir el ruido al interior de un recinto cerrado

asociado a las reflexiones múltiples de las ondas sonoras.

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Frecuencia

Ladrillo vistoHormigón terrazoMármolBloques de hormigón pintadosId sin pintarEncluido de yesoVidrio en ventanaParquet de madera sobre hormigónCortinas 340 g/mCortinas 475 g/mFibra de vidrio 50 Kg/mEspesor 25 mm50mmMaqueta de 4 mmmaqueta de 10 mmAgua en piscinaVentana abiertaPersona sentada (m )Sillas de madera (m )Sillón acolchado(m )

125

0.030.010.010.010.360.120.350.040.030.07

0.080.170.020.03

0.0081

0.210.010.19

250

0.030.010.010.050.440.090.250.040.040.31

0.250.500.030.08

0.0081

0.35

500

0.030.020.010.060.310.070.180.070.110.49

0.650.750.060.20

0.0131

0.460.020.28

TABLA DE COEFICIENTES DE ABSORCIÓN SONORA

1000

0.040.020.010.070.290.050.120.060.170.75

0.850.900.150.28

0.0151

0.45

2000

0.050.020.020.090.390.050.070.060.240.70

0.800.850.230.370.02

10.500.020.28

4000

0.070.020.020.080.250.040.040.070.350.60

0.750.800.470.45

0.0251

0.35

222

222

La colchoneta de lana mineral es un material absor-bente sonoro muy utilizado en la construcción (ver foto siguiente), el cual tiene su propia curva de absor-ción sonora.

Colchoneta de lana mineral


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CURVA DE ABSORCIÓN SONORA DE LA COLCHONETA DE LANA MINERAL

Otro material absorbente sonoro existente en el mer-cado nacional corresponde a las planchas de espuma acústica, cuya capacidad de absorción sonora varía se-gún el espesor de la plancha (ver foto siguiente).

Espuma acústica CURVA DE ABSORCIÓN SONORA DE UN TIPO DE ESPUMA ACÚSTICA

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13.- Aislamiento Acústico.

En muchas ocasiones se requiere reducir la propaga-ción del ruido generado por una o varias fuentes emi-soras, lo cual se consigue a través del aislamiento acús-tico. Del punto de vista físico, el aislamiento acústico es la reducción de la energía sonora generada por la(s) fuente(s) emisora(s) y que transmiten directamente al ambiente o entre ambientes.

En la vida cotidiana existen muchas situaciones que presentan una falta de aislamiento acústico de un re-cinto, como el que se muestra en la siguiente figura, por lo que el ruido generado en uno de ellos se trans-mite hacia el otro recinto aportando niveles de ruido que pueden ser dañinos, molestos o inconfortables, etc.. Otra situación frecuente en las grandes ciuda-des es cuando el ruido exterior de la calle, asociado al transito vehicular, ingresa a los departamentos o casas, principalmente, a través de ventanas o puertas con una insuficiente capacidad de aislación acústica.

La reducción de la energía sonora a una fuente emisora de ruido se logra, por ejemplo, a través de un encerra-miento acústico, siendo una de las medidas de control más eficientes, dado que se logra reducir la energía sonora que se propaga el ambiente directo. Por otra parte, el uso de tabiques divisorios acústicos permite

reducir eficientemente la transmisión de ruido entre ambientes contiguos o permite separar un determina-do ambiente, por ejemplo, un salón de uso múltiple para conferencias simultáneas o usos combinados con actividades diferentes.

La aislación acústica es una herramienta de control acústico que permite reducir el ruido al ambiente y/o entre ambien-

tes, a través de la reducción de la energía acústica.

Dependiendo de la cantidad de energía acústica a re-ducir los sistemas de aislamiento acústico se deben diseñar considerando cumplir una alguna exigencia de reducción de ruido específica, por ejemplo cumplir con algún límite establecido en alguna normativa na-cional o internacional, para lo cual, dentro del aspecto conceptual del diseño, se debe considerar el uso de materiales de construcción que posean la capacidad de aislamiento acústico necesario, que permita dar cumplimiento a dicha exigencia de reducción. Las características acústicas de los materiales para el aislamiento acústico se establecen a través de la de-terminación de la siguiente magnitud física: “Perdida de Transmisión (PT).

La perdida de transmisión (PT) se puede obtener a tra-vés del coeficiente de transmisión sonora de los mate-riales “T”, el cual se define como:

T = Et

Ei

donde E es la energía de la onda sonora transmita por un determinado material y E es la energía de la onda sonora incidente a dicho material, ver figura si-guiente.

ti


21

Por lo tanto, la ecuación matemática que permite calcular la pérdida de transmisión es:

PT = 10 * Log (T)

Valores altos de la pérdida de transmisión tienen como significado físico una baja transmisión de energía acús-tica. Por lo tanto, todos los materiales de construcción poseen una determinada capacidad de aislamiento acústico.

Además, la pérdida de transmisión de un determinado material varía en función de la frecuencia; ver ejemplo en cuadro siguiente:

EJEMPLO DE VALORES DE PERDIDADE TRANSMISION DE UN PANEL ACÚSTICO

FRECUENCIA (Hz)

125250500

100020004000

PÉRDIDA DE TRANSMISIÓN (dB)

25.234.128.829.828.830.8

Otras combinaciones de materiales, ya sean muros de hormigón armado, de albañilería estucados, madera u otros, tienen su propia capacidad para aislamiento acústico, es decir, posee su propia tabla con valores de pérdida de transmisión, pero el resultado final depen-

La combinación de materiales absor-bentes sonoros con materiales aislantes sonoros permiten lograr un mejor cum-plimiento de los objetivos de reducción

de ruido específicos.

derá del diseño de control que se elabore en relación a un objetivo de reducción de ruido específico que se requiera lograr.

Por otra parte, la absorción sonora y el aislamiento acústico son propiedades diferentes de los materia-les y con aplicaciones diferentes, sin embargo, por lo general, se aplican en conjunto para lograr un mejor cumplimiento de los objetivos de reducción de ruido específicos.

MÓDULO I


MÓDULO II

EFECTOS BIOLÓGICOS DEL RUIDO


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Introducción Científicamente es reconocido que el ruido tiene efec-tos muy perjudiciales para la salud. Éstos varían desde trastornos puramente fisiológicos, como la conocida pérdida progresiva de la audición, hasta los psicológi-cos, al producir irritabilidad y cansancio que provocan disfunciones en la vida cotidiana, tanto en el rendi-miento laboral como en la relación con los demás.

Además de la pérdida auditiva, la lista descrita de po-sibles consecuencias que se le atribuyen al ruido, es larga: interferencias en la comunicación, perturbación del sueño, estrés, irritabilidad, disminución del rendi-miento y de la concentración, agresividad, cansancio, dolor de cabeza, problemas de estómago, alteración de la presión arterial, alteración del ritmo cardíaco, depresión del sistema inmunológico (baja de defen-sas), alteración de los niveles de segregación endocri-na, vasoconstricción, estados depresivos, etc.

Para simplificar esta amplia gama de signos, síntomas y enfermedades, y dado que algunos de ellos se pro-ducen como consecuencia de la presencia de otros, en líneas generales, los efectos inducidos por el ruido se pueden clasificar en dos grupos:

1. Efectos auditivos que repercuten directamente en el

proceso de la audición.2. Efectos no auditivos, que se manifiestan a nivel psi-cofisiológico y a nivel de comportamiento.

Para conocer como afecta el ruido en el oído, se hará primeramente una descripción básica de la anatomía y fisiología del órgano de la audición.

Breve anatomía y fisiología del oído

El oído humano está formado por tres partes bien di-ferenciadas, denominadas oído externo, oído medio y oído interno (Figura Nº1), en cada uno de ellos se realizan respectivamente un procesamiento acústico, mecánico y eléctrico de la señal sonora, que es codifi-cada a nivel de la corteza auditiva central como sonido o habla.

El oído externo, está formado por el pabellón au-ricular y el conducto auditivo externo (CAE).

• El pabellón auricular cumple la función de canalizar el sonido hacia el conducto auditivo y ayuda a la lo-calización espacial del sonido, función que está más desarrollada en animales como los cérvidos (ciervo), equinos (caballo), felinos (gato) entre otros, y que el hombre suple girando la cabeza.

Figura Nº1: Partes del oído

MÓDULO II


• El conducto auditivo externo comunica el pabellón auricular con la pared lateral del oído medio que co-rresponde a la membrana timpánica o tímpano, la que está protegida por el trayecto sinuoso del CAE, sus glándulas pilosas y glándulas sebáceas que evitan o im-piden la entrada de elementos externos que eventual-mente podrían dañar la membrana timpánica. Ade-más, su forma cilíndrica hace que éste funcione como un resonador acústico aumentando la intensidad del sonido en aproximadamente 6 decibeles.

El oído medio, está conformado por el tímpano, la caja timpánica, la cadena osicular (los huesecillos), una serie de músculos y ligamentos y la trompa de Eus-taquio.

• El tímpano es una membrana semitransparente en forma de cono achatado con el vértice hacia adentro, que separa el conducto auditivo externo de la caja timpánica. Su función es captar las ondas sonoras que ingresan al conducto auditivo y transformarlas en vi-braciones mecánicas amplificadas, que luego serán comunicadas al oído interno a través de la cadena de huesecillos.

• La cadena osicular es un conjunto de tres diminutos huesos: el martillo, el yunque y el estribo. Su función es actuar como palanca entre el tímpano y el oído in-terno. Este juego de palanca permite amplificar, modu-lar y transmitir el sonido como energía mecánica hacia el oído interno a través de una pequeña ventana de-nominada oval que está situada en la pared lateral del

oído interno. Pequeñas fuerzas de energía aplicadas al tímpano generan grandes presiones mecánicas en el estribo, y éste sobre la ventana oval que es la puerta de entrada del sonido al oído interno. Esta presión au-mentada es compensada por la ventana redonda.

• La trompa de Eustaquio es un conducto virtual que comunica el oído medio con la rinofaringe, fisiológica-mente permanece cerrada y se abre al tragar o bos-tezar por la función de unos músculos insertos en el paladar, su función es igualar las presiones del interior del oído medio con las del exterior (donde se encuen-tra el sujeto), con esto se logra una mejor movilidad del sistema tímpano osicular en un estado fisiológico normal de audición.

El Oído Interno, se encuentra protegido e incrus-tado en la parte gruesa y petrosa del hueso temporal denominada peñasco. Su comunicación con el exterior son las ventanas oval y redonda, pared lateral del oído interno y que colinda con el oído medio, en tanto que la región interna se relaciona directamente con el ce-rebro por medio del nervio auditivo.

El oído interno comprende 3 partes: el vestíbulo, los canales o conductos semicirculares y el caracol o có-clea.

Figura Nº2: Oído Medio


25

• El vestíbulo tiene en un extremo al caracol y en el otro los canales semicirculares, en el vestíbulo se en-cuentran dos estructuras, el Utrículo y el Sáculo, que cumplen la función de informar al Sistema Nervioso Central de los movimientos lineales horizontales y ver-ticales del cuerpo.

• Los canales semicirculares son tres: anterior, supe-rior y posterior y cumplen la función de informar al sistema nervioso central de los movimientos angulares y de aceleración, en los tres planos del espacio de la cabeza en relación al cuerpo.

• La cóclea o caracol, (llamada así por su forma) es probablemente el sistema mecánico más complejo de todo el organismo, (Figura Nº4). Es un tubo enrollado de dos vueltas y media en espiral, y se divide en tres secciones:

La sección inferior, denominada rampa timpánica, la superior, conocida como rampa vestibular, ambas con-tienen un liquido denominado perilinfa, rico en sodio (Na) y pobre en potasio ( K) y se conectan a través de un pequeño orificio, llamado helicotrema, ubicado ha-cia el vértice (ápex) del caracol.

La cavidad central es la rampa media o coclear y contie-ne líquido endolinfático, rico en potasio (K). La rampa vestibular se comunica con el oído medio a través de la ventana oval, y la rampa timpánica lo hace a través de la ventana redonda.

La rampa media contiene la membrana basilar, una membrana elástica sobre la que se encuentra el órgano de Corti, una estructura que contiene las células sen-soriales del oído interno denominadas células ciliadas, que se comportan como diminutos micrófonos trans-formando las ondas acústicas mecánicas en pulsos eléctricos como respuesta a la vibración (Figura Nº 5).

Existen dos tipos de células ciliadas, las externas que son alrededor de 20.000 y las internas que son alrede-dor de 3500, estas como su nombre lo indica poseen unos cilios que entran en contacto con una membrana llamada tectoria.

Una onda acústica mecánica produce un movimiento físico entre ambas membranas (basilar y tectoria), con lo que se genera un movimiento de inclinación de los cilios de las células sensoriales, se activa un flujo de iones de Sodio - Potasio y se genera un potencial eléc-trico que es transmitido por el nervio auditivo, hacia las áreas auditivas corticales.

Figura Nº3: Oído interno

Figura Nº 4: Sección de la cóclea

MÓDULO II


1. Las ondas sonoras son captadas por el pabellón auri-cular y conducidas a través del conducto auditivo hasta la membrana timpánica o tímpano.

La función del oído externo es solo de conducción del sonido hasta la membra-

na timpánica.

2. La movilización de la membrana timpánica por un sonido produce un desplazamiento de ésta, trasmi-tiendo las vibraciones a través de la cadena de los hue-secillos del oído hacia la ventana oval por medio de la platina del estribo.

La función del oído medio, es conducir el sonido hacia el oído interno y ade-más amplificarlo para permitir que se

transmita de un medio aéreo a un medio líquido sin pérdida de energía.

3. Con el movimiento del sistema tímpano osicu-lar, la platina del estribo se hunde en la ventana oval en el oído interno. Gracias al papel de compensación de la ventana redonda, este movimiento provoca un desplazamiento de los líquidos endolinfáticos del oído interno y de la rampa media, resultando así, excitadas las células ciliadas del órgano de Corti.

4. La energía mecánica transmitida, es capaz de despla-zar o movilizar los cilios de las células ciliadas originan-do un intercambio de iones (Na, K, Ca) y un cambio en el potencial eléctrico que se traduce en la liberación de neurotransmisores en la zona basal de ellas, generan-do el comienzo de la respuesta eléctrica en el nervio auditivo que viajará por la vía auditiva hacia las zonas centrales de la audición (cerebro), en donde se realiza el procesamiento e interpretación del sonido o habla.

Figura Nº 6: Mecanismo de la audición

Figura Nº 5: Órgano de Corti y células ciliadas

Se logra gracias a la diferencia de superficie que existe entre el tímpano y la base del estribo, y la diferencia de longitud que existe entre el martillo y el yunque, junto a la modulación nor-

mal de la Trompa de Eustaquio que permite equiparar las presiones en

forma permanente.

Mecanismo de la audición pe-riférica (desde el órgano de la audición al cerebro).


27

Percepción del sonido

Un oído humano normal sólo puede convertir en sen-sación sonora variaciones de presión que oscilen entre 16 y 20.000 Hz y cuya amplitud supere el denominado umbral de audición:

En relación a la percepción de la frecuencia de un soni-do, está demostrado que a lo largo de la cóclea, las ca-racterísticas físicas de la membrana basilar tales como: grosor, ancho y elasticidad, determinan que la porción más cercana al estribo vibre más con los sonidos agu-dos, y la más lejana con los sonidos graves, determi-nando una distribución por frecuencias a lo largo de la cóclea o caracol conocida como distribución tonotópi-ca, la que se mantiene hasta el cerebro.

Protecciones del oído

El resumen presentado de la estructura anatómica del oído, pone en evidencia la gran complejidad y lo delica-do de las partes que lo componen. Las células ciliadas, por ejemplo, son sensibles a movimientos muy peque-ños, por lo que están fácilmente expuestas a la des-trucción por sobrecarga (especialmente las externas). Es por esta razón, que en el oído existen algunos recur-sos de autoprotección que contribuyen a preservarlo. Se describen a continuación los más importantes.

Figura Nº 8: Transmisión coclear

Figura Nº7: Curvas isofónicas

Y no exceda el de sensación de dolor (aproximada-mente 120 - 130 decibeles). Debido a este gran inter-valo al que resulta sensible el oído, se utilizan escalas logarítmicas para describir los niveles de presión y de intensidad de una onda sonora.

La percepción subjetiva del sonido se caracteriza prin-cipalmente por 2 cualidades: la intensidad y el tono. El tono o altura, diferencia a los sonidos agudos de los graves y equivale a la frecuencia del sonido. En el caso de la intensidad, se habla de sensación so-nora de intensidad o sonoridad, medida subjetiva que permite al oyente ordenar su magnitud sobre una es-cala, de bajo a alto. La sonoridad es una característica subjetiva que no se puede apreciar con un equipo de medición. Estudios realizados sobre un gran número de oyentes norma-les, permitió tabular un conjunto de curvas de igual sonoridad (curvas isofónicas) y determinar que el oído es más sensible a las frecuencias comprendidas entre 2000 y 5000 Hz, decreciendo la sensibilidad para el resto de frecuencias audibles. Además, se sabe que la sensibilidad auditiva es menor en la zona de frecuen-cias bajas.

-5 2(2x10 N/m o “0” decibel)

Umbral de audición

100 500 1000 5000 10000f[Hz]

dB120110100

908070605040302010

0

NPS

Umbral de dolor

MÓDULO II


Protección del oído externo

El conducto auditivo externo (CAE) tiene 2 partes di-ferenciadas. En su tercio exterior posee una cobertura formada por un tejido cutáneo grueso con pelos que bloquean el paso de objetos extraños al interior del conducto, que pudieran perjudicar el tímpano. Ade-más posee glándulas que segregan cerumen, sustan-cia serosa que fija las partículas de polvo y las arrastra hacia el exterior, realizando una labor de limpieza. La porción restante del CAE posee una piel delgada, pero se encuentra ligeramente curvado, dificultando la pe-netración de objetos grandes hacia el tímpano.

Protecciones del oído medio e interno

La Trompa de Eustaquio está destinada a proteger el oído contra variaciones de presión estática o presión atmosférica.

Sistema muscular de los huesecillos: Protegen el oído interno contra las vibraciones sonoras demasia-do intensas. En condiciones normales, el músculo del estribo y el del martillo tienen una acción refleja, si-multánea, pero antagonista. Cuando la intensidad es excesivamente fuerte, ambos músculos se contraen al máximo, inmovilizando totalmente la cadena osicular, con lo cual el sonido no llega a movilizar los líquidos del oído interno, más que por la ventana redonda, dis-minuyendo así la posibilidad de dañar la cóclea. Este mecanismo no alcanza a actuar en el caso de los ruidos de impacto, por la rapidez con que se produce.

Ante un sonido de gran nivel sonoro, el oído interno genera señales nerviosas que el cerebro interpreta, re-enviando señales inhibitorias hacia las células ciliadas externas, lo cual hace que éstas reaccionen con las lla-madas contracciones lentas, que tienden a oponerse a la vibración de la membrana basilar, pero debido a la demora considerable de la respuesta, ello no permite controlar los rápidos ruidos impulsivos, por lo que el oído interno queda desprotegido frente a ellos.

Efectos auditivos por efectos del ruido

Deterioro temporal de la audición

Cuando una persona está sometida a ruidos intensos durante un período relativamente corto de tiempo, experimenta un descenso transitorio de su capacidad auditiva. En este caso no hay lesión orgánica, sino que existe un proceso de fatiga en el funcionamiento de las células ciliadas, disminuyendo así la transmisión del impulso sonoro.

La audición se recupera por completo luego de un pe-ríodo de descanso auditivo (horas), dependiendo de la intensidad y duración de la exposición a ruido.

Este es el primer efecto de la exposición a ruidos de alta intensidad, y si bien suele ser reversible (a menos que el ruido sea repentino y de alto nivel), la reitera-ción continuada de tales exposiciones provoca que la recuperación, sea cada vez más lenta y parcial, ocasio-nando desplazamientos permanentes del umbral au-ditivo.

De este fenómeno es consciente cualquier persona que, por ejemplo, después de haber estado en una dis-coteca, experimenta durante un tiempo la sensación de tener los oídos tapados (abombamiento transitorio de la sensación auditiva) y con presencia de zumbidos.


29

Trauma acústico

El trauma acústico es otro de los efectos producidos por la exposición a ruido; sin embargo, se debe dife-renciar de la sordera profesional, pérdida auditiva oca-sionada por una exposición prolongada a ruido.

El daño auditivo en el trauma acústico se produce por una exposición única a un estímulo sonoro de alta in-tensidad, generalmente sobre 140 decibeles por un tiempo menor a 0.2 segundos. Suele ocurrir en perso-nas expuestas a situaciones especiales como explosio-nes fortuitas, mineros, militares.

La sintomatología clínica se manifiesta de manera in-mediata después del impacto sonoro con la presencia de tinnitus (zumbidos o “pitos” en el oído) e hipoacu-sia, la que puede evolucionar hacia la recuperación o mantenerse constante.

En el examen audiométrico aparece una hipoacusia del tipo sensorial (que afecta al órgano de Corti) o mixta, cuando además se afecta el oído medio (tímpano o ca-dena osicular). Puede afectar a ambos oídos o a uno de ellos dependiendo de las características de la expo-sición.

Sordera profesional

La Hipoacusia inducida por el ruido o sordera profe-sional, se define como la disminución de la capacidad auditiva de tipo sensorioneural (afecta al oído interno), que se caracteriza por ser generalmente bilateral, si-métrica, permanente, de instalación lenta y progresiva a lo largo de muchos años, como resultado de exposi-ción a ruido intenso, continuo o intermitente.

Como todas las hipoacusias senso-rioneurales, se trata de una afec-

ción irreversible, pero a diferencia de éstas, la hipoacusia por exposi-ción a ruido, puede ser prevenida.

El daño dentro de la cóclea tiende a ocurrir inicialmen-te y en mayor proporción en el segmento que detecta sonidos en el rango de 3000 a 4000 Hz. Este daño pro-gresaría linealmente dentro de los 10 primeros años de exposición, experimentando la mayoría de las veces, una pérdida auditiva importante durante los primeros años. Las siguientes frecuencias que se ven afectadas a la audiometría, son las de 6000 Hz y posteriormente las de 8000 Hz y 2000 Hz, aunque de manera más len-ta. (Figura Nº 10).

Anatómicamente se describe que las células ciliadas externas son más susceptibles al daño por ruido que las internas. La pérdida temporal de la audición que ocurre en una primera fase, se correlaciona con un enlentecimiento de la función de los cilios, lo que se traduce en una escasa respuesta al estímulo sonoro. El daño permanente, se asocia con la fusión y pérdida de los cilios adyacentes. Y cuando la exposición es más prolongada, el daño se manifiesta en la pérdida de los cilios y con esto, la muerte de las células ciliadas.

Figura Nº 9: Imagen de trauma acústico.

Frecuencias HZ

MÓDULO II


En el trabajador con daño auditivo por ruido, el período inicial se caracteriza por la presencia de tinnitus (acúfenos) sobre todo al final de la jornada laboral, fatiga física y psíquica, junto a malestar gene-ral. La duración de este período es va-

riable. El déficit auditivo al principio no afecta las frecuencias conversacionales, por lo que la persona no se da cuenta de la disminución de su audición, ya que al abandonar el ambiente ruidoso, cesan los síntomas descritos. En esta etapa se

podrían adoptar medidas de protección y producir una estabilización de la lesión.

En etapas posteriores, comienzan a aparecer síntomas subjetivos, el trabajador nota que su audición no es normal, eleva el volumen de la televisión o los equipos de música y suele comentar que no entiende las con-versaciones cuando existe ruido de fondo.

Existen factores que van a determinar la aparición de hipoacusia por exposición a ruido, además de la inten-sidad del mismo, influye el tiempo diario y años de ex-posición en conjunto con sus características. Además, la susceptibilidad individual se acepta como riesgo aunque es difícil demostrarlo.

“No existe ninguna terapia quirúrgica ni médica, que haya demostrado efec-tividad en forma confiable para el tra-tamiento de la Sordera Profesional. Es por esto, que lo más importante conti-núan siendo las técnicas de prevención que eviten la aparición de los síntomas. Resulta fundamental su detección pre-coz, a través de programas de pesquisa orientados a los trabajadores en riesgo, permitiendo la instauración de medidas efectivas en forma oportuna y eficiente”.

Efectos no auditivos del ruido

El ruido es uno de los pocos estímulos que desde el nacimiento provoca un reflejo de defensa y que por su presencia puede producir efectos psicológicos que se acompañan normalmente de síntomas físicos como:

• Dificultad en la comunicación• Perturbación del reposo y descanso• Alteraciones del sueño nocturno• Disminución de la capacidad de concentración• Malestar, ansiedad, estrés.

Los efectos psicofisiológicos del ruido en el puesto de trabajo, están en relación directa con la actividad del sujeto y, más concretamente con las características de la tarea a realizar y con las condiciones bajo las que debe ejecutarse, la actitud del sujeto y el momento de la jornada, entre otros.

Figura Nº 10: Evolución de la sordera profesional


31

Interferencia en la Comunicación de la palabra

El proceso de comunicación depende de una variedad de factores que conviene señalar: • Factores físicos inherentes al propio sonido, como la intensidad, las frecuencias y la duración.• Condiciones acústicas del local.• Distancia entre los interlocutores, así como la pre-sencia o no del canal visual en el mismo momento del acto verbal• Uso de protectores auditivos• Audición del trabajador• Uso por parte del hablante de señales verbales efec-tivas, es decir, hechas con una buena articulación, es-fuerzo adecuado, etc.• Conocimiento y familiaridad del mensaje• Motivaciones de los sujetos (expectativas, fatiga, es-trés).

La presencia de ruido de fondo puede dificultar la com-presión del mensaje oral, lo cual repercute en la propia seguridad del trabajador y en el proceso productivo. La comunicación en ambientes ruidosos aumenta la carga de trabajo tanto para la persona que emite el mensaje verbal (quien debe elevar la voz), como para quien lo recibe (debe forzar la atención para compren-der el mensaje), esto se produce por la dificultad de mantener una conversación en presencia de ruido.

En grupos laborales que requieren del uso de la voz o se comunican en presencia de ruido de fondo (por ejemplo, los profesores, operadores de call center), se encuentran frecuentemente alteraciones o disfuncio-nes del aparato fonatorio por un esfuerzo excesivo por alzar la voz.

Efectos sobre el sueño

El ruido interfiere en la función recuperadora del sue-ño. Tiene por tanto, efectos negativos sobre la salud y el bienestar, afecta la calidad del sueño; sin embargo, todavía es difícil estimar las repercusiones que la per-turbación del sueño mediante el ruido, puede tener a largo plazo en la eficacia de los trabajadores.

Ruido y estrés profesional

La presencia inesperada de un ruido de fuerte intensi-dad puede causar distracciones o movimientos bruscos que incrementan la inseguridad en el trabajo, ocasio-nando ansiedad, taquicardia, cambios en la respira-ción, ocasionando sensación de estrés.Así mismo, en condiciones reales de trabajo, el ruido está asociado a otras molestias o factores de carga y estrés. Por lo que se debe descartar otras causas de las condiciones del trabajador (problemas ergonómicos, psicosociales u organizacionales.

Alteraciones en órganos distintos a la audición

si bien no están cuantificadas, las relaciones causa- efecto, pueden ser considerados como origen de pro-blemas de salud.

Figura Nº 11: Efectos del ruido sobre el cuerpo humano.

MÓDULO II


Molestias

El ruido lleva implícito un fuerte componente subjeti-vo. Un mismo sonido puede ser considerado un ele-mento molesto para unas personas mientras que por otras no. Esto depende de las características del recep-tor y del momento que se produce el ruido. Algunos factores que pueden influir:

• Hora del día: Es sabido que el ruido es más molesto de noche que de día.• Durante la actividad de la persona, el receptor notará menos ruido si está concentrado o distraído en alguna actividad mientras se produzca el ruido.• Según los antecedentes socioculturales: una misma música puede ser considerada como un sonido o como un ruido en función de los antecedentes culturales del que lo escuche o de los recuerdos que le traiga.• Según la familiaridad: Una persona puede acostum-brarse al ruido del la música, al ruido del aire acondi-cionado, al ruido del tren, etc. Se puede dar el caso de no sentirlo habitualmente e, incluso, puede necesitar un ruido para poder dormirse.• Según la naturaleza del ruido: Un ruido continuo es más molesto que el ruido intermitente.• Según la intensidad y la frecuencia del sonido: debi-do a la sensibilidad del oído, se percibe más molesto los ruidos de frecuencias agudas.• Frente a ruidos de igual nivel, es más molesto aquel en el cual no se identifica la fuente o la dirección de la cual proviene el ruido.

Ruido y accidentes

El ruido constituye un factor de riesgo para la seguri-dad, en razón de los efectos que produce sobre la aten-ción de las personas y sobre la posibilidad que éstas tienen de percibir señales de alarma.

Ruido y eficacia, efectos sobre el rendi-miento

Se ha demostrado que el ruido puede afectar adversa-mente el rendimiento de quehaceres asociados al inte-lecto y tareas complejas: leer, atención, memorización y resolución de problemas.

El ruido puede producir aumento de errores en el tra-bajo y algunos accidentes pueden ser un indicador de fallas en el rendimiento.

PARÁMETROS DE MEDICION

33

MÓDULO III

PARÁMETROS DE MEDICIÓN

MÓDULO III

Asociación Chilena de Seguridad34

Existen muchas formas de medir el ruido en un deter-minado ambiente o lugar de evaluación, pero el pará-metro mas utilizado es a través del “Nivel de Presión Sonora (NPS)”, el cual fue definido en el módulo 1, “Fundamentos Físicos”, del presente curso.

Antes de efectuar una medición de ruido, hay que co-nocer con anticipación como es el comportamiento temporal del ruido a medir, con el objeto de determi-nar que parámetros de medición se requieren utilizar para su cuantificación. El comportamiento temporal del ruido corresponde a la variación del nivel de pre-sión sonora en función del tiempo, la cual está de-terminada, principalmente, por las características de emisión sonora de las fuentes de ruido existentes en el lugar de evaluación.

Dependiendo de cómo son las variaciones del nivel de presión sonora, el ruido a medir puede tener un com-portamiento temporal de tipo estable o fluctuante o impulsivo. A continuación se definen los tipos de ruido señalados.

a) Ruido estable: es aquel ruido que presenta fluctuaciones del nivel de presión sonora inferiores a 5 dB(A), lento, en un período de 1 minuto (Art. 71º DS Nº 594/99), ver figura siguiente.

b) Ruido fluctuante: es aquel ruido que presen-ta fluctuaciones del nivel de presión sonora superiores a 5 dB(A), lento, en un período de 1 minuto (Art. 71º DS Nº 594/99), ver figura siguiente.

c) Ruido impulsivo: es aquel ruido que presenta impulsos de energía acústica de duración menor a 1 segundo a intervalos superiores a 1 segundo (Art. 71º DS Nº 594/99), ver figura siguiente.


35

Otra forma de interpretar los diferentes tipos de ruido es la siguiente:

• EL ruido estable no presenta variaciones signifi-cativas del nivel de presión sonora en función del tiem-po, por lo que se puede cuantificar a través de un solo valor del nivel de presión sonora, que no cambia en el tiempo. Este tipo de ruido es generado por fuentes de emisión sonora continua tales como: motores eléctri-cos, ventiladores, compresores, etc.

• El ruido fluctuante se c a -racteriza por tener variacio-nes significativas del nivel de presión sonora, es de-cir, está cambiando todo el tiempo, aumentando y disminuyendo, sin pre-sentar una tendencia a estabilización, por lo tan-to, no se puede cuantificar con un solo nivel de presión sonora como en el caso del ruido estable. Este tipo de ruido es ge-nerado por fuentes de emisión tales como: tránsito vehicular, procesos productivos relacionados con el rubro metalmecánico, procesos de perforación en la minería, etc..

• El ruido impulsivo se analizará más adelante como un caso especial de ruido, dado que tiene un comportamiento como fenómeno físico diferente al del ruido estable y fluctuante.

Parámetros de Medición para Ruidos Estable y Fluctuante.

Para medir un ruido fluctuante se utiliza un parámetro

acústico denominado “Nivel de Presión Sono-ra Continuo Equivalente (NPSeq, en dB), el cual corresponde a un nivel de presión sonora con-tinuo y equivalente al del ruido fluctuante, medido en un mismo periodo, valor que contiene la misma ener-gía acústica que la del ruido fluctuante, ver línea color rojo de la figura siguiente:

El nivel de presión sonora continuo equivalente de un ruido fluctuante co-rresponde a un nivel de presión sonora continuo y equivalente al del ruido fluc-

tuante, medido en un mismo periodo de tiempo y contiene la misma energía

acústica que la del ruido fluctuante.

La ecuación matemática que permite obtener el NPSeq a partir de distintos niveles de presión sonora, con sus respectivos tiempos de presencia en el período de me-dición, es la siguiente:

MÓDULO III


t1 : Es el tiempo total de presencia del NPS1 en el pe-riodo de medición.

tn : Es el tiempo total de presencia del n-ésimo NPS (NPSn) en el periodo de medición, (con n = 1, 2, 3,....etc).

Además de medir el NPSeq para un ruido fluctuante, también es aconsejable medir los niveles de presión sonora más alto y más bajo presentes en el periodo de medición, lo cual entrega información respecto del ran-go de variación del ruido que se está midiendo; esto se consigue con la obtención del Nivel de Presión Sonora Máximo (NPSmax) y Nivel de Presión Sonora mínimo (NPSmin), que se definen a continuación:

a) Nivel de Presión Sonora máximo(NPSmax): corresponde al mayor NPS presente en el período de medición.

b) Nivel de Presión Sonora mínimo (NPSmin): corresponde al menor NPS presente en el período de medición.

En la figura siguiente están representados gráficamen-te estos parámetros descritos.

El nivel de presión sonora máximo (NPSmax) corresponde al mayor NPS en el

período de medición.

El nivel de presión sonora mínimo (NPSmin) corresponde al menor NPS en el

período de medición.

En la realidad un ruido estable también presenta varia-ciones pero mucho menores a las del ruido fluctuante, por lo tanto, este tipo de ruido también se puede cuan-tificar con el Nivel de Presión Sonora Continuo Equiva-lente (NPSeq).

En la práctica estos parámetros se utilizan para me-dir el ruido global o total generado por una o varias fuentes emisoras, a una distancia determinada de la(s) fuente(s) emisora(s), como también para cuantificar el nivel de ruido ambiental. Al medir el ruido en dB, se está considerando una medición global del ruido real existente en el lugar de medición.

La medición global del NPSeq o NPS, en dB, corresponde a una medición del nivel

de ruido real existente en el lugar de medición.


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“Curva de Ponderación A”

En un ambiente de ruido, lo que percibe el oído hu-mano no es el ruido real existente, sino que una parte de él, debido a que el oído humano normal tiene su propia capacidad de respuesta en frecuencia para el ruido, la cual fue estudiada a través de las curvas de igual audibilidad en el módulo 2 del presente curso; re-cordemos que el oído humano normal es menos sensi-ble para ruido de frecuencias bajas y más sensible para ruidos de frecuencias altas (2000 hz a 4000 Hz). Para la cuantificación global del ruido en un ambiente sonoro, que además, entregue información del nivel de ruido que perciben las personas estando expuesta en dicho ambiente, se debe incluir en la medición la capacidad de respuesta en frecuencias del oído huma-no normal, lo cual se logra con el uso de un filtro elec-trónico llamado “Filtro de Ponderación A”, el cual fue creado a partir de la curva de 40 fones, perteneciente a la familia de Curvas de Igual Audibilidad. Por lo tanto, las mediciones del nivel de presión sonora o del nivel de presión sonora continuo equivalente efectuadas con la ponderación A, tienen por unidad el dB(A).

La medición global del NPSeq o NPS, en dB(A), corresponde a una medición del

nivel de ruido percibido por las personas o trabajadores en el lugar de medición.

En la figura siguiente se muestra una tabla y un gráfico de los valores que conforman la curva de ponderación A.

Por ejemplo, si se necesita cuantificar globalmente, a 1 m, el nivel de ruido proveniente de una fuente emi-sora específica, y que a su vez, corresponda al nivel de ruido percibido por una persona con audición normal, estando en el lugar de medición, ésta se debe realizar midiendo el NPSeq en dB(A) durante un determinado período.

Los parámetros de medición vistos, también se utili-zan para medir la exposición ocupacional a ruido de trabajadores expuestos en su lugar de trabajo, lo cual se consigue a través de la medición personal del Nivel de Presión Sonora continuo equivalente, en dB(A), a nivel de la audición del trabajador, durante un período representativo de su actividad laboral. Este parámetro entrega información de la energía acústica promedio que recibe el trabajador en su jornada laboral.

MÓDULO III


Dosis de Ruido Diaria (DRD)

Este parámetro permite determinar si la energía acústi-ca recibida por un trabajador al estar expuesto a ruido en su lugar de trabajo, sin protección de su audición, le puede o no generar una condición de riesgo de pérdida auditiva. Es parámetro adquiere relevancia para expo-siciones a ruido a niveles de presión sonora mayores a 80 dB(A), y la condición de riesgo señalada depende directamente del tiempo de exposición a dicho niveles de presión sonora.

La Dosis de Ruido Diaria (DRD) se obtiene a través de la siguiente ecuación matemática:

La Dosis de Ruido Diaria permite deter-minar si la energía acústica recibida por un trabajador al estar expuesto a ruido en su lugar de trabajo, sin protección de

su audición, le puede no generar una condición de riesgo de pérdida auditiva.

Texp: Tiempo de exposición para un determinado ni-vel de presión sonora.

Tp: Tiempo permitido, establecidos en el DS N° 594 para distintos niveles de presión sonora entre 80 dB(A) y 115 dB(A).

El ruido impulsivo: Un caso especial de ruido es el llamado ruido impulsivo, ya que es una perturbación sonora con un comportamiento físico diferente a la de los ruidos estable y fluctuante, debido a que cada im-pulso sonoro consiste en un pulso de presión sonora

por sobre la presión atmosférica, llamado “presión sonora peak”, que alcanza su magnitud máxima en tiempos mucho menores a los que alcanza la pre-sión sonora de cualquier ruido no impulsivo. El ruido impulsivo se caracteriza por un rápido crecimiento del pulso sonoro hasta alcanzar la presión sonora peak,

“llamado Tiempo de Ataque”, y que adquie-re valores en el orden de los milisegundos, dependien-do del tipo de fuente emisora que lo genere, para lue-go, decrecer exponencialmente a la condición de ruido

ambiental, durante un período llamado “Tiempo de Decaimiento”. Este tipo de ruido es gene-rado principalmente por fuentes emisoras asociadas a golpes entre metal con metal, objetos que chocan, martilleos, disparos con armas de fuego, explosiones, etc.. En la figura siguiente se muestra esquematizado un ejemplo de este tipo de ruido y los principales as-pectos físicos que lo caracterizan.


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El ruido impulsivo concentra su energía acústica cuando se alcanza la presión sonora peak; se cuantifica a través del

parámetro de medición Nivel de Presión Sonora peak.

La medición de este parámetro no es sencilla, ya que primero que todo se debe identificar el tipo de fuente emisora que lo genera, ya que si su generación está asociada a disparos o explosiones la instrumentación convencional no sirve, ya que por lo general exceden el valor límite de 140 dB(C)peak establecido en el Decreto Supremo Nº 594, y para ello, se requiere de instrumen-tación especial; si no se supera el valor límite señalado se puede utilizar la instrumentación convencional para registrar este parámetro.

Análisis de Frecuencia del Ruido.

Como se señaló en el módulo1, el ruido está constitui-do por la superposición de ondas sonoras de distintas frecuencias y amplitudes, pertenecientes al rango au-dible de 20 Hz a 20000 Hz.

En la práctica, cuando se mide el nivel de presión so-nora a una fuente emisora de ruido, el valor que se ob-tiene no especifica información respecto a como está constituido, para conocer esta información, hay que descomponer el ruido a través de un proceso llamado

“Análisis de Frecuencia”; este proceso actúa sobre el ruido real existente en el lugar de medición.

Se define análisis de frecuencia como el proceso que permite determinar la distribución de niveles de pre-sión sonora en función de las frecuencias que com-ponen el ruido, en el rango entre 20 Hz y 20000 Hz. Existen varios sistemas de análisis de frecuencia, pero

el más simple y utilizado es el sistema llamado “Aná-lisis de Frecuencia de Banda de Octava”, el cual está conformado por 11 bandas de frecuencias, y cada una de ellas se identifica por una frecuencia

central (fc) (16 Hz, 31.5 Hz, 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz, 8000 Hz y 16000 Hz). Por otra parte, cada banda de octava es un intervalo de frecuencias delimitado por dos frecuencias indivi-duales, llamadas frecuencias inferior y superior de la

banda (fi y fs), las cuales determinan el ancho de la banda a través de la diferencia aritmética entre ellas; además, estas frecuencias tienen que estar en la razón de que la frecuencia superior es el doble de la inferior. Por lo tanto, los requerimientos de diseño de un dis-positivo analizador de banda octava se resumen de la siguiente manera:

Otra cualidad de este tipo de ruido es que concentra, prácticamente toda su energía acústica en el valor que alcanza la presión sonora peak. Para cuantificar este tipo de ruido se utiliza el parámetro de medición lla-mado “Nivel de Presión Sonora Peak” (NPSpeak), el cual se define de la siguiente forma:

MÓDULO III


fc : Frecuencia central de la banda de octava, corres-ponde a la media geométrica de las frecuencias infe-rior y superior de cada banda de octava.

fi : Frecuencia inferior de la banda de octava.

fs : frecuencia superior de la banda de octava.

AB : Ancho de banda de octava.

Existe continuidad en este proceso de análisis, ya que la frecuencia superior de una banda corresponde a la frecuencia inferior de la banda siguiente, y así suce-sivamente hasta completarse el barrido del rango de frecuencias audibles.

En el cuadro siguiente se muestra el detalle de las fre-cuencias inferior, central y superior de cada una de las bandas de octava.

Cada una de las bandas de octava es un tipo de filtro electrónico especial cuya característica funcional es que deja pasar solo aquellos niveles de presión sonora cuyas frecuencias están comprendidas dentro del an-cho de la banda que se está midiendo, la cual tiene asociada una determinada frecuencia central de banda de octava. Dicho de otra forma, los niveles de presión sonora registrados dentro de cada banda de octava se suman logarítmicamente, cuyo valor resultante se aso-cia a la frecuencia central correspondiente a la banda medida. Por lo tanto, se obtienen 11 datos del nivel de presión sonora en función de las frecuencias de banda de octava, los que se pueden presentar en tablas o grá-ficos, ver figuras siguientes.

Ejemplo de Gráfico en Frecuencias de Banda de Octava


41

El análisis de banda de octava se realiza sobre el ruido real existente en el lugar

de medición.

El conocer el comportamiento en fre-cuencia del ruido es fundamental para el control en su origen, en el medio de transmisión o a nivel de del receptor.

Si el ruido es de tipo fluctuante, se puede medir el nivel de presión sonora continuo equivalente en función de las frecuencias de banda de octava.

El análisis de frecuencia de banda de octava entrega información de cómo

la energía de un ruido se distribuye en relación con las frecuencias del rango audible, a través de la obtención de la distribución de los niveles de presión

sonora en función de las frecuencias de banda de octava.

MÓDULO IV


MÓDULO IV

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE RUIDO


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La normativa legal vigente en Chile, asociada a la evalua-ción de exposición ocupacional a ruido, D.S. Nº594/99 del MINSAL Título IV, párrafo 3º, de los Agentes Físi-cos – El Ruido, establece lo siguiente: “las mediciones de ruido estable, ruido fluctuante y ruido impulsivo se efectuarán con un sonómetro integrador o con un dosímetro que cumpla las exigencia señaladas para los tipo 0, 1 ó 2, establecidas en las normas IEC 651-1979, IEC 804 - 1985, y ANSI S. 1.4-1983”.

El sonómetro se puede utilizar para evaluar la exposición ocupacional a ruido

de tipo estable. El dosímetro de ruido se utiliza para evaluar cualquier tipo de

exposición ocupacional a ruido.

Señalado lo anterior, el presente módulo describe, en términos generales, los instrumentos de medición de ruido asociados al ámbito ocupacional, correspondien-tes a: sonómetros y dosímetros, equipos que de mane-ra objetiva y reproducible, miden la presión sonora en un punto de un campo sonoro y que están diseñados para responder, aproximadamente, de la misma mane-ra que el oído humano.

Una excepción a lo anterior corresponde a la exposi-ción ocupacional cuya fuente de ruido está acoplada directamente al oído, como por ejemplo la exposición que presenta el personal operador telefónico u otro puesto de trabajo que en su actividad utilice audífo-nos o auriculares, en este caso las mediciones respec-tivas deberán desarrollarse utilizando un simulador de cabeza y torso, HATS, o un sistema con micrófonos en miniatura situados al interior del conducto auditivo del trabajador a evaluar.

El sonómetro se utiliza en la caracterización espectral o análisis en frecuencia de las fuentes de ruido.

Aunque difieren en detalles, un sistema básico para la medición de ruido, consiste en un micrófono, una sec-ción de procesamiento y una unidad de lectura.

Sonómetro

El sonómetro es un instrumento de medición destina-do a mediciones objetivas y repetitivas de la presión sonora; como esta se cuantifica en una escala logarít-mica, diremos que es un medidor de nivel de presión sonora.

Un sonómetro básico está constituido, al menos, por los bloques que se integran en la siguiente Figura:

Dosímetro

Micrófono

MÓDULO IV


Figura nº1. Bloques que constituyen un sonómetro básico.

El micrófono es un elemento que convierte la señal so-nora en una señal eléctrica equivalente. El tipo de mi-crófono más adecuado para sonómetros es el de con-densador, el cual combina precisión con estabilidad. La señal eléctrica producida por el micrófono es muy pe-queña y debe ser amplificada por un preamplificador antes de ser procesada.

La señal entregada por el micrófono y acondicionada por el preamplificador, posteriormente, pasa a una red de ponderación en frecuencia y/o filtros.

La no-linealidad del oído humano expresado en forma de la curvas isofónicas ha llevado a la introducción en los instrumentos de medición de unos filtros o redes de ponderación en frecuencia cuyo objetivo es obte-ner una respuesta en frecuencia similar a la del oído humano. Las curvas internacionalmente aceptadas se denominan, A y C, correspondientes a las isofónicas de 40 y 100 fonos. Además de una o más de éstas redes de ponderación, los sonómetros usualmente tienen también una red “LINEAL”. Esto no pondera la señal, sino que la deja pasar sin modificarla.

Cuando se requiere información más detallada sobre un ruido complejo, orientada a una identificación mas especializada de una fuente de ruido o el desarrollo de medidas de control, el rango de frecuencia de 20 Hz a 20 KHz se puede dividir en secciones o bandas. Esto se

efectúa a través de filtros electrónicos los cuales, re-chazan todo el sonido con frecuencias fuera de la ban-da seleccionada. Estas bandas usualmente tienen un ancho de banda normalizado de 1/1 o 1/3 de octava.

Los filtros electrónicos representan una unidad inde-pendiente del sonómetro, ya sea de 1/1 octava ó 1/3 de octava, según sea el detalle del análisis, no obstan-te, los sonómetros de ultima generación traen incor-porado filtros digitales, que miden de manera simul-tanea, analizador en tiempo real, todas las bandas de 1/1 ó 1/3 octava asociadas al ámbito ocupacional. Ver Figura Nº2.

Figura Nº2. Sonómetro con filtro de banda de oc-tava independiente y sonómetro con analizador de frecuencia en tiempo real integrado y pantalla anti-viento en micrófono.


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Después que la señal ha sido ponderada y/o dividida en bandas de frecuencia, la señal resultante es amplifi-cada, y se determina el valor Root Mean Square (RMS) con un detector RMS. El RMS es un valor promedio ma-temático especial y es de importancia en las medicio-nes de sonido porque está relacionado directamente con la cantidad de energía del sonido que está siendo medido.

Los sonómetros fueron inicialmente desarrollados en la década de los años 30 con un marcador de esfera y aguja o puntero. Una aguja que se movía sobre una es-cala calibrada de un medidor indicaba el nivel sonoro en decibeles. Dependiendo de las características del sonido que se esté midiendo, las fluctuaciones podían ser tan rápidas que hacían difícil determinar la posi-ción media de la aguja. Una medición del nivel sonoro obtenida de esta manera se denominaba nivel sono-ro rápido (Fast o F). Para reducir la variabilidad en las mediciones, se incorporó una amortiguación eléctrica; con esto, la medición se denominó nivel sonoro lento (Slow o S).

No obstante lo anterior, si el ruido a medir consistía de impulsos aislados o contenía una alta proporción de ruido de impacto, los tiempos de respuesta “F” y “S” del sonómetro no eran lo suficientemente cortos para dar una medición representativa de la respuesta humana.

Para tales mediciones, los sonómetros incorporaron la característica Impulsiva (Impulsive o I). Dicha caracte-

rística es lo suficientemente corta para permitir la de-tección y visualización de ruidos transientes, tomando en consideración la percepción humana de sonidos impulsivos. Aunque la sonoridad al percibir un sonido de corta duración es menor que la de un sonido continuo y estable, el riesgo de daño a la audición no se reduce necesariamente. Por esta razón, algunos sonómetros incluyeron un circuito para medir el valor peak de un sonido, independientemente de su duración.

En acústica se han normalizado tres tiempos de res-puesta del detector, constantes de tiempo o pondera-ciones temporales exponenciales, las que se conocen como: Fast (rápido), Slow (lento) e Impulsive (impulsi-vo). Sus nombres indican la velocidad con que el sonó-metro responde a las fluctuaciones del ruido.

Las constantes de tiempo son: • Fast(rápido) = 125 ms.• Slow (lento) = 1 s• Impulsive (impulsivo) = 35 ms

La característica peak, cuando existe, permite al sonó-metro o dosímetro indicar el peak absoluto de la señal acústica. Dicha característica se ocupa en la evaluación de la exposición sonora a ruido de tipo impulsivo, se-gún lo indica el D.S. 594/99.

Los sonómetros integradores o promediadores, Figura Nº3, tienen la capacidad de medir el nivel de presión sonora continuo equivalente, NPSeq, para un intervalo de tiempo especifico. En rigor, para determinar este NPSeq, los sonómetros integradores deberían calcu-lar la integral de tiempo del cuadrado de la señal de presión sonora con ponderación de frecuencia y sin ponderación temporal exponencial, no obstante, la mayoría de los sonómetros y dosímetros lo calculan, a través de los niveles de presión sonora instantáneos con ponderación temporal exponencial.

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Es así como, el articulo 73 del DS. 594/99 especifica que para evaluar la exposición a ruido estable o fluc-tuante se debe medir el Nivel de Presión Sonora Con-tinuo Equivalente (NPSeq o Leq), el que se expresará en decibeles ponderados “A”, con respuesta lenta, es decir en dB(A) lento.

El sonómetro a utilizar para evaluar la exposición a ruido debe ser a lo menos

del Tipo 2.

Figura Nº3. Sonómetro integrador.

La lectura es la última etapa del sonómetro y es la que muestra el nivel sonoro en decibeles (dB), u otros como el dB(A), que significa que el nivel sonoro medido ha sido ponderado con el filtro A. La señal también puede estar disponible en salidas AC o DC, para la conexión de instrumentos externos para un procesamiento pos-terior.

Por la precisión que deben cumplir en relación a los va-lores que son capaces de medir, los sonómetros se cla-sifican en tipo: 0, 1, 2 y 3. El sonómetro Tipo 0 se utiliza generalmente en laboratorios especializados y sirve como patrón de referencia. El Tipo 1 está destinado, especialmente, para uso en laboratorio y para uso en terreno, cuando el campo sonoro se puede especificar y/o medir con precisión; la exactitud de las mediciones que puede suministrar este instrumento generalmente no se logra en condiciones de uso común. El Tipo 2 es adecuado para uso general en terreno. El Tipo 3, está destinado, principalmente, al estudio del ruido en te-rreno, es decir, cuando se quiere saber si se ha sobre-pasado de forma significativa un nivel límite de ruido.


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Calibradores

Un complemento indispensable de los instrumentos de medición señalados corresponde al calibrador, en-tendiéndose como tal a una fuente sonora portátil que puede producir un nivel de presión sonora conocido y estable. El calibrador permite comprobar la sensibili-dad global de un instrumento de medición (sonómetro o dosímetro) y así asegurar mediciones exactas y preci-sas. Los calibradores pueden ser del tipo altavoz o del tipo pistófono. Ver Figura Nº5.

La calibración de un equipo se efectúa colocando el calibrador acústico portátil, tal como un calibrador so-noro o un pistófono, directamente sobre el micrófono del instrumento de medición y chequear o ajustar la lectura del sistema indicador al nivel de presión sonora del calibrador en uso.

Los dosímetros permiten conocer el nivel de presión sonora y la dosis de ruido dia-ria del puesto de trabajo en evaluación.

Figura Nº5 : Calibrador del tipo altavoz y pistófono con barómetro y termómetro incorporado.

Dosímetro

El dosímetro trabaja como un pequeño sonómetro integrador, ya que registra el nivel de presión sonora continuo equivalente con ponderación A y compara este con el establecido por la normativa de referencia según tiempo de exposición, permitiendo así calcular la dosis de ruido que presenta un trabajador.

El dosímetro se ha diseñado pequeño y liviano para que lo pueda portar el trabajador a evaluar, el cuer-po del dosímetro se puede colocar al interior de un bolsillo de la chaqueta o en el cinturón del trabajador, mientras que el micrófono se debe situar en el hombro asociado al oído más expuesto al ruido, a una distancia aproximada de 10 cm del conducto de este último. Ver Figura Nº4.

Los dosímetros que se comercializan actualmente, traen incorporado una memoria digital, que permite descargar al computador el histograma de las medi-ciones, con el fin de poder efectuar un mayor y mejor análisis de la exposición sonora.

Figura Nº4. Dosímetros de Ruido.

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El calibrador del tipo altavoz produce un nivel de pre-sión sonora nominal en una cavidad pequeña median-te un pequeño altavoz. En algunos calibradores, el ni-vel de presión sonora es corregido automáticamente para las variaciones de la presión atmosférica y la tem-peratura del aire. Para estos calibradores especiales no es necesario aplicar las correcciones de presión at-mosférica (véase las instrucciones del fabricante). A di-ferencia del pistófono, que habitualmente aporta una señal de frecuencia única y un solo nivel de presión sonora, algunos calibradores del tipo altavoz aportan señales precisas para un rango amplio de frecuencias por ejemplo, de 31.5 Hz a 16 000 Hz, y de niveles de presión sonora; por ejemplo, 94, 104 y 114 dB.

El pistófono debe su nombre a que la presión sonora se produce mediante dos pequeños pistones arrastrados por un motor eléctrico, entrega nominalmente 124 dB a una frecuencia de 250 Hz. El nivel de presión sonora exacto de cada pistófono viene indicado en su carta de calibración y debe corregirse considerando la presión atmosférica local; para lo cual se suministra un baró-metro calibrado en dB.

La calibración de los instrumentos de medición de ruido (sonómetros – dosí-

metros es fundamental para la confiabili-dad de las mediciones efectuadas.

Otro accesorio

El viento que sopla a través del micrófono produce una gran cantidad de ruido de fondo, similar al ruido que se puede escuchar cuando el viento sopla en la oreja. Para reducir este ruido, siempre se debería utilizar so-bre el micrófono una pantalla especial contra viento y polvo consistente en una esfera de esponja porosa. Esto también protege al micrófono contra el polvo, la suciedad y la lluvia, y ayuda a protegerlo de daños me-cánicos

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