UNIDAD 2: ACÚSTICACAPÍTULO 4

NIVELES Y PROPAGACIÓN DEL SONIDO

1. Introducción: Conceptos de vibración y onda2. Definición del sonido: Onda sonora3. Caracterización física del sonido

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

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

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

4. Percepción del sonido: Sonoridad5. Niveles acústicos: Medición

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

6. Propagación del sonido 6.1. Propagación en espacio libre6.2. Reflexión, transmisión y absorción6.3. Difracción6.4. Reflexión especular y difusión

1. Introducción: Conceptos de vibración y onda

El sonido, como caso particular de una onda acústica, es una onda en la que se propaga una vibración de las partículas del medio. Conviene, pues, introducir los conceptos devibración y onda, aunque solo sea de una forma cualitativa.

En este movimiento, existe una fuerza, llamada recuperadora,que actúa sobre la partícula o el sistema, tratando de llevarlo a su posición de equilibrio cuando éste se separa de ella.

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

posición media de equilibrio.

Tipos

-Armónica: El desplazamiento varía senoidalmente con el tiempo.

-Periódica: El desplazamiento se repite periódicamente con el tiempo. Las armónicas son un tipo de vibraciones periódicas.

-Compleja: El desplazamiento sigue una variación no periódica con el tiempo.

Onda: Propagación de una determinada magnitud física a través del espacio, generada en un determinado lugar (foco emisor de la

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

Propiedades físicas básicas de una onda

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

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

-Su contenido en frecuencia

Tipos de ondas según el medio de propagación

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

Ondas electromagnéticas: No precisan de medio de propagación. Se propagan variaciones de campos eléctricos y magnéticos. Ejemplo: La luz, infrarrojos, UV, ondas de radio, etc.

Tipos de ondas mecánicas según la dirección de variación de la magnitud física que propagan

Ondas longitudinales: La dirección de variación de la magnitud física propagada y la dirección de propagación de la onda coinciden.

Ondas transversales: La dirección de variación de la magnitud física propagada y la dirección de propagación de la onda son perpendiculares.

Tipos de ondas según la variación espacio-temporal

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

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

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

Ondas armónicas: Las variaciones son senoidales

Ondas periódicas: Las variaciones son repetitivas, con un tiempo llamado periodo. Las armónicas son un caso particular de ondas periódicasOndas complejas: Las variaciones no son periódicas

2. Definición del sonido: Onda sonora

¿Qué es una onda acústica?Es la propagación (onda) de una vibración en un determinado medio material

¿Qué es el sonido? Es una onda acústica capaz de producir una sensación auditiva

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

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

El fenómeno auditivo: El sonido

ACÚSTICA FÍSIOLÓGICA

ACÚSTICA FÍSICA

EFECTO

Receptor

(Percepción por el oído)

CAUSA

Emisor o fuente sonora

(Vibración)

Medio material

(Propagación de la onda)

-Cuerdas vocales

-Instrumento o equipo musical

-Avión, tren, coche, etc.

-Objeto vibrante en general

-Habitualmente el aire (SONIDO AÉREO)

-Cerramientos

-Es el que genera la sensación auditiva en nuestro cerebro

¿Qué es un ruido? ¿Qué diferencia hay entre sonido y ruido?

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

-La diferencia entre sonido y ruido es muy subjetiva

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

Por tanto:

¿Cómo se genera una onda acústica o un sonido?

Al golpear al diapasón, las partículas de aire vecinas se ponen en movimiento, empujando también a las de su entorno, regresando después a su posición de equilibrio ya que su movimiento se ve frenado.

Por tanto

-Cada partícula del medio realiza una vibración de desplazamiento muy pequeño en torno a su posición de equilibrio. Es decir, no se propaga materia.

-La onda acústica propaga energía mecánica, llamada energía acústica.

Se genera la propagación de la vibración original del diapasón a lo largo del medio que lo rodea. Esta propagación es la onda acústica.

Una onda acústica conlleva

Una onda de densidad

Cuando las partículas del medio se acumulan, se crea una zona de compresión (mayor densidad), mientras que cuando se separan, se crea una zona de dilatación (menor densidad).

Una onda de presión

Cuando las partículas del medio se acumulan, aumenta la presión respecto de la que había antes de llegar la onda (compresión), mientras que cuando se separan, disminuye la presión respecto de la que había antes de llegar la onda (presión de equilibrio, normalmente la atmosférica).

Por tanto

-Si nos quedamos parados en un punto del espacio, y vemos cómo pasa la onda, observamos que: Varía la presión y la densidad en dicho punto.

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

En la onda acústica hay tres variables

-La magnitud que varía (presión y densidad del medio).

-El tiempo

-La posición

La presión sonora

De todas estas magnitudes, lo más utilizado en Acústica Arquitectónica y Ambiental es caracterizar la onda sonora como una onda de presión

P0= Presión en el medio antes de que llegue la onda (presión de equilibrio)

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

PRESION SONORA

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

La presión sonora nos informa de cómo cambia la presión al pasar la onda, respecto de la que había antes de pasar

Su valor es muy pequeño respecto de las presiones habituales

3. Caracterización física del sonido

3.1. Velocidad del sonido

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

Unidades S.I.: m/s

Depende de:

-Densidad del medio

-Elasticidad del medio

Depende de la presión, humedad, temperatura, etc.

Aire

T=00C, P0=1,5013 105 N/m2

ρ0= 1,293 Kg/m3 c0=330 m/s

( )273/10 Tcc +=

T=200 C ⇒ c=342 m/sSi T ↑ ⇒ c ↑

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

-Es mayor que en gases y líquidos, por ser más densos.

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

-Si es onda longitudinal o transversal

-De la homogeneidad del material

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

3.2.1. Tono puro: Frecuencia y longitud de onda

Un tono puro es un sonido en el cual la presión sonora varía en posición y tiempo senoidalmente

Ejemplo: Sonido emitido por un diapasón

Periodo (T): Duración de una oscilación de un tono puro (s)

Frecuencia de un tono puro

Frecuencia (f): Número de oscilaciones por segundo

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

Posición fija

La frecuencia del sonido suele coincidir con la frecuencia de la vibración mecánica que lo ha generado (frecuencia del diapasón)

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

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

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

SONIDOS

INFR

ASO

NID

OS

ME

DIO

S

AG

UD

OS

GR

AV

ES

UL

TR

ASO

NID

OS

0 20 400 20000 f (Hz)1600

Longitud de onda de un tono puro

Longitud de onda (λ): Distancia

entre dos puntos consecutivos que

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

Tiempo fijo

fccT ==λDistancia recorrida por la onda

en el tiempo de un periodo (T)

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

Onda cortaOnda mediaOnda larga

Para un medio determinado

Si la f aumenta, la λ disminuye

Si la f disminuye, la λ aumenta

Ejemplo: Aire (200C, 1 atm)

f=20 Hz ⇒ λ=17,2m

f=20000 Hz ⇒ λ=17,2mm

3.2.2. Sonido armónico: Espectro sonoro

Sonido formado por la superposición de un tono puro primario con una frecuencia determinada (frecuencia fundamental o primer armónico) y un conjunto finito o infinito de tonos con frecuencias múltiplos de esta (armónicos secundarios)

Ejemplo:Sonido emitido por los instrumentos musicales

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

Espectro sonoro:Representación gráfica de la presión de cada tono puro frente a su frecuencia

Cada tono puro de los superpuestos tendrá una presión sonora diferente

3.2.3. Sonido complejo

Sonido formado por la superposición de infinitos tonos puros, con frecuencias infinitamente próximas

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

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

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

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

ANÁLISIS FRECUENCIAL O ESPECTRAL DEL SONIDO

¡¡¡ El comportamiento acústico de los materiales depende del espectro del sonido que incide

sobre ellos¡¡¡

3.2.4. Bandas de frecuencia: Octavas y tercios de octava

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

límite (inferior y superior) y una frecuencia central.

Ancho de banda: Diferencia entre las dos frecuencias límite

En Acústica Arquitectónica, para realizar el análisis espectral de un

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

Se usan dos tipos de bandas:

Bandas de octava

Bandas de tercios de octava

Ancho de banda

fi fc fs

BANDAS DE OCTAVA (1/1)

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

Bandas de octava usadas en Acústica Arquitectónica

BANDAS DE TERCIOS DE OCTAVA (1/3)

En ciertas situaciones, el análisis de sonidos y ruidos

en octavas, puede no ser suficiente, ya que se necesita más precisión en el espectro

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

más preciso

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

divide en tres bandas de frecuencias

Bandas de octava y tercios de octava usadas en Acústica Arquitectónica (norma ISO 266)

Ejemplos de espectros sonoros en octava y tercios de octava

Dentro cada octava, la presión sonora se

considera la misma

Dentro cada tercio de octava, la presión

sonora se considera la misma

3.2.5. Algunos ruidos de interés

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

Ruido de tráfico: Su presión sonora es más importante en las frecuencias graves que en las agudas

Ruido rosa por bandas de octava

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

f(Hz)

Pres

ión

sono

ra

0

20

40

60

80

100

120

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

Pres

ión

sono

ra

0

20

40

60

80

100

120

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

Pres

ión

sono

ra

0

20

40

60

80

100

120

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

Pres

ión

sono

ra

0

20

40

60

80

100

120

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

Pres

ión

sono

ra

0

20

40

60

80

100

120

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

Pres

ión

sono

ra

0

20

40

60

80

100

120

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

Pres

ión

sono

ra

0

20

40

60

80

100

120

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

Pres

ión

sono

ra

3. 3. Magnitud del sonido

3.3.3. Presión, intensidad y potencia sonoras

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

SONORA, p

A lo largo del tiempo p va variando, es

decir p(t)

UnidadesS.I.

N/m2=Pa

Otra magnitud es la INTENSIDAD SONORA, I

Unidades S.I.: w/m2

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

unidad de área perpendicular a la dirección de propagación

Potencia sonora de una fuente

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

SONORA, W

Cantidad de energía sonora emitida por

la fuente por unidad de tiempo

Unidad S.I.: J/s=w

Ejemplos

Una persona: 0.00001 w (a gritos 0.001 w)

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

Aspiradora: 0.0001w

Coche: 0.001w

Cohete despegando: 100 millones de w

3.3.2. El decibelio: Composición de niveles

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

una escala logarítmica y unas nuevas “unidades” llamadas DECIBELIOS.

Además, a las magnitudes presión, intensidad y potencia sonoras,medidas en decibelios se les llama NIVEL DE PRESIÓN

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

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

Razón 1: Para manejar cantidades más sencillas numéricamente, ya que el rango de sonidos que se pueden percibir es muy amplio

Presión sonora mínima que tiene que tener un sonido para ser oído (umbral de audición)= 0.00002 Pa (10-12 w/m2)

Log (0.00002)=-4.7

Log(10-12)=-12

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

Log (63.2)=1.8

Log(10)=1

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

Razón 2: El sistema auditivo humano no responde de manera lineal a los estímulos que recibe, sino que lo hace de una formalogarítmica, aproximadamente.

Si la presión acústica de un tono puro de 1000Hz se duplica, la sensación percibida por el oído humano

(y el cerebro), no se duplica. Para duplicar la sensación percibida, habría que multiplicar la presión

acústica por 3.16

Nivel de presión sonora, Lp

p: presión sonora en unidades S.I.

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

log20ppLp =

Ejemplos

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

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

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

1dB: Mínimo cambio de nivel perceptible

5dB: Cambio de nivel claramente perceptible

10dB: La sensación sonora se duplica

Ejemplos

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

Nivel de intensidad sonora, LI

0

log10IILI =

I: Intensidad sonora en unidades S.I.

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

p

I

Lpp

pp

IILpI

==

===⇒≈

0

20

2

0

2

log20

log10log10 LI y Lp coinciden. Normalmente se usa Lp porque es más fácil medirlo

Ejemplos

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

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

Ejemplos

Umbral de audición00.0000000000010.00002Susurro humano100.000000000010.0000632Campo tranquilo200.00000000010.0002Area suburbana tranquila (noche)300.0000000010.000632Area urbana tranquila (noche)400.000000010.002Area urbana tranquila (día)500.00000010.00632Conversación normal a 1m600.0000010.02Oficina ocupada700.000010.0632Grito (a 1m)800.00010.2Camión diesel a 15m900.0010.632Martillo neumático1000.012Máquina de remachado1100.16.32Despegue avión120120Umbral de dolor1301063.2FuenteL(dB)I(w/m2)p (Pa)

Nivel de potencia sonora, Lw

0

log10WWLw =

W: Potencia sonora en unidades S.I.

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

Ejemplos

Composición de niveles: ¿Cómo se suman o restan los decibelios?

80dB+80dB ≠ 160dB 80dB+80dB = 83dB

)log()log()log( yxyx +≠+¿por qué?

El nivel total seráSupongamos que tenemos N fuentes sonoras y cada una provoca en un punto

dado un nivel Li

= ∑

=

N

i

Li

L1

1010log10

dBL 831010log10 1080

1080

=

+=

dBL 5.791010log10 1070

1080

=

−=

Ejemplo (80dB+80dB):

Ejemplo (80dB-70dB):

Composición de niveles iguales

Dos sonidos del mismo nivel se componen

dando un sonido 3dB más alto

4. Percepción del sonido: Sonoridad

Banda de frecuencias audibles 20-20000Hz

Umbral de dolor 130dB

Umbral de audición 0dB

El oído no tiene la misma sensibilidad para todas las frecuencias. Los umbrales de audición varían con la

frecuencia

Sonoridad

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

Conclusiones importantes1) El oído es mucho más sensible a medias y altas frecuencias que a bajas frecuencias

2) A niveles bajos de presión, el oído es muy insensible a las bajas frecuencias

3) A niveles altos de presión, el oído tiende a responder de una manera más homogénea en todo el rango de frecuencias.

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

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

5. Niveles acústicos: Medición

5.1. La escala de decibelios A

Este nivel es totalmente físico, y no incorpora los

aspectos fisiológicos asociados con la diferente

sensibilidad del oído a distintas frecuencias, es

decir, no tiene en cuenta la sonoridad del sonido

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

(llamada escala lineal)

Para que la medida realizada sea representativa de la sonoridad

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

llama una red de ponderación

Redes existentes

A, B, C, D

Una red de ponderación es un sistema de corrección de los niveles de presión sonora por frecuencias mediante unos factores de compensación fijos en

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

RED DE PONDERACIÓN A

+14000-18000

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

Corrección (dB)

Banda frecuencia

Ejemplo: A 250Hz

Lp= 50dB

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

Ejemplo

7079 80 82

96 98 10085

0

20

40

60

80

100

120

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

Niv

el d

e pr

esió

n so

nora

(dB

)

44

6371

79

97 99 9985

0

20

40

60

80

100

120

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

Niv

el d

e pr

esió

n so

nora

(dB

A)

9999978579716344dBA

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

10098968582807970dB

800040002000100050025012563f

5. 2. Nivel global

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

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

nivel lo suelen dar los equipos de medida

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

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

Ejemplo

95 93

70 7060 62 60

70

0

20

40

60

80

100

120

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

Niv

el d

e pr

esió

n so

nora

(dB

)

LGLOBAL=97dB

5963637067617769dBA

-1110-3-9-16-26Corrección.

6062607070709395dB

800040002000100050025012563f

6977

61 67 61 63 5970

0

20

40

60

80

100

120

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

f(Hz)

Niv

el d

e pr

esió

n so

nora

(dB

A) OJO: El nivel global en dB no

se puede pasar directamente a dBA; Hay que pasarlo banda a

banda.

LGLOBAL=79dBA

Niveles globales típicos en dBA de algunas fuentes conocidas

5. 3. Nivel sonoro equivalente

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

período de medida determinado en un punto del espacio, se usan diferentes índices o niveles de valoración. El más usado es el

NIVEL SONORO EQUIVALENTE, Leq

Lmax: Nivel máximo en el periodo de

medida

Lmin: Nivel mínimo en el periodo de

medida

Leq: Nivel de un sonido constante en todo el período de medida, que tuviese la misma energía acústica que el sonido

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

5. 4. Niveles percentiles

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

del tiempo, se suelen usar unos índices estadísticos llamados

niveles percentiles (bien en dB como en dBA).

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

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

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

Importante

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

-En bandas de octava y tercios de octava

-En nivel global

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

5.5. El sonómetro

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

-Tipo 0: Máxima precisión

-Tipo 1: Buena precisión (mínimo exigido)

-Tipo 2: Mala precisión

-Sin calificar

Dependiendo de sus prestaciones, pueden ser:

-Convencionales: Miden niveles instantáneos y suelen dar niveles máximo y mínimo en un periodo de medida.

-Integradores: Miden niveles instantáneos, y calculan el Leq y los niveles máximo y mínimo en un periodo de medida.

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

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

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

con medición de Leq y percentiles. Tipo 1

NA-27

Equipo de aislamiento acústico

Sonómetro tipo 1 analizador

Fuente omnidireccional

Tripodes

6. Propagación del sonido

6.1. Propagación en el espacio libre

Espacio libre: La onda no encuentra obstáculos ni sufre atenuación

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

24 RW

SWI

π== Ley del inverso de la

distancia

Conclusión

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

cuarta parte

Relación del nivel sonoro en dos puntos a

distancias R1 y R2 de la fuente

100

210

11 log20

4log10

4log10log10 R

IW

IRW

IIL −===

ππ

200

220

22 log20

4log10

4log10log10 R

IW

IRW

IIL −===

ππ

1

221 log20

RRLL =−

2

112 log20

RRLL +=Restando

El nivel sonoro disminuye 6dBSi se duplica la distancia

(R2=2R1)dBLLL 6

21log20 112 −=+=

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

potencia diferentes en cada dirección y en cada frecuencia Niveles de presión sonora de un orador en

el espacio libre, en la banda de 2kHz

6.2. Reflexión, transmisión y absorción

Cuando una onda sonora llega a un obstáculo, su energía acústica Ei se

divide en tres:

REFLEXIÓN: Una onda de energía Er que vuelve al medio original

TRANSMISION: Una onda que cruza el obstáculo y aparece al otro lado, con energía Et

Conservación de la energíaABSORCION: Parte de la energía,

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

atri EEEE ++=

Coeficiente de reflexión

Coeficiente de transmisión

Coeficiente de absorción

i

t

EEt =

i

a

EE

=αi

r

EEr =

1=++ αtrEl valor de estos coeficientes

depende de dos factores importantes:

1) Las características físicas y geométricas del obstáculo (composición del material, detalle constructivo, densidad,

dimensiones del material, etc.)

2) La frecuencia del sonido incidente

En un obstáculo pesado (más peso por unidad de área), la reflexión es mucho más importante que en un obstáculo

ligero. La transmisión y absorción son menos importantes en un obstáculo pesado que en uno ligero

6.3. Difracción: Sombras acústicas

Es la habilidad del sonido para rodear un obstáculo

Si el sonido no se difractara, detrás del obstáculo se produciría una sombra

acústica similar a la sombra óptica. Sin embargo, la sombra acústica es menor

que la sombra óptica.

¿Por qué ocurre la difracción?Por que los límites del obstáculo

se convierten en emisores de nuevas ondas (ondas difractadas)

Conclusión

La difracción es más fuerte a bajas frecuencias (sonidos graves) que a altas.

Es decir, en las sombras acústicas los sonidos graves se perciben de forma más importante que los agudos (A este efecto se le llama coloración del sonido por difracción)

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

pero no así las de baja frecuencia (graves), que siguen percibiéndose, a menos que las dimensiones del obstáculo

sean muy grandes

Ejemplos de sobras acústicas: Perjudiciales y beneficiosas

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

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

palco

Barreras para ruido de tráfico en urbanizaciones: Deben hacerse

suficientemente altas y largas como para evitar al máximo la difracción de las bajas

frecuencias

Perjudicial

Beneficiosa

6.4. Reflexión especular y Difusión

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

Reflexión especular

Reflexión difusa (o Difusión)

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

Se produce si:

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

Reflexión especular en superficie curva

Reflexión especular en una superficie convexa: Dispersa

el sonido

Reflexión especular en una superficie cóncava:

Concentra el sonidoReflexión especular en

una superficie plana

Efecto creado por superficies cóncavas: Focalización

Focalización del sonido (no deseado)

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

Para que se produzca

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

incidente (superficie rugosa)

Efecto producido sobre el sonido por diferentes materiales

La energía reflejada es mínima

La energía reflejada es mucho mayor y se

concentra en una dirección

La energía reflejada es elevada y se reparte uniformemente en

todas las direcciones

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