RUIDOS Y VIBRACIONES 1

8/3/2019 RUIDOS Y VIBRACIONES 1

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RUIDOS Y VIBRACIONES

TEMA I


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INTRODUCCION

La civilizacin moderna somete al hombre entreotras servidumbres, a la de tener que soportar un

ambiente en el que los ruidos y las vibracionesalcanzan niveles a veces alarmantes. Son destacables los esfuerzos realizados por

eliminar o al menos reducir los ruidos en el ambientelaboral, en un intento de paliar sus efectos nocivos,

que pueden ir desde perturbaciones auditivas, hastala ya mencionada fatiga psquico-nerviosa,modificaciones funcionales y errores y faltas queson, con demasiada frecuencia, MOTIVO DEACCIDENTES.


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La organizacin mundial de la salud (O.M.S.)considera a la salud como el bienestar fsico,

psquico y social. El ruido es un autntico contaminante que nos ataca

en los tres frentes: El estruendo de una explosin puede rompernos el

tmpano.

Los ruidos nocturnos, que nos impiden descansar,pueden producirnos trastornos psquicos.

El ruido ambiental produce crispacin que afectanegativamente a las relaciones sociales.


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Como consecuencia del progreso, debemos

manejar mquinas, equipos e instalaciones,cada vez ms rpidas, que exigen tiemposde reaccin menores.

El odo pierde capacidad por efecto de la

edad (presbiacusia), deterioro que aumentaaceleradamente cuando, adems, el sujetoest sometido a ruidos excesivos.


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PRESBIACUSIA


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SONIDO Y RUIDO

Sonido es la sensacin percibida por elrgano auditivo, debida a las diferencias depresin producidas por la vibracin de uncuerpo. Cuando tal sensacin resulta

desagradable, se habla entonces de Ruido.


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SONIDO Y RUIDO

Vemos que ambos conceptos son en cierta medida,subjetivos.

Un bailarn puede encontrarse en su elemento enuna discoteca cuya msica ambiental alcanzaniveles de 100 dBA . Para l la msica ser unsonido, y adems, agradable. Pero un vecino del

mismo edificio, que pretende conciliar el sueo, elsonido que le llega -amortiguado hasta 40 dBA- leparecer un ruido insoportable.


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AMBIENTE ACUSTICO

Nivel dePresin

Acstica LpA

(dBA)

Ambientes - ActividadesAparatos 7 Situaciones

Sensacin

130Motor a reaccin (a 10 mts.) . Sirena deTrasatlntico. Fuegos de artificio

120 Martillo piln, (a1 mt.). Remachado-de cisternas

Produce sensacindolorosa

110Motocicleta a escape libre (a 1 mt.). Calderera.Manejo de martillo neumtico

100 Discoteca. Tejedura mecnica. Sierra circular.Rebabado. Sirena de coche (a 10 mts).

Sensacininsoportable y

necesidad de salir de

este ambiente

90Taller mecnico. Imprenta. Sonajero (a 30 cm.).Tnel de limpieza de coches

80Interior del metro. Calle ruidosa. Bar animado.Nios jugando. Cadena de montaje

Sensacinmolesta

70Conversacin en voz alta. Oficinas.Almacenes. Extractor de humos (a 1 mt.).

Ruido defondo


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AMBIENTE ACUSTICO

60Conversacin sosegada. Restaurante. Comercio.Ventilador (a 1 mt.). Lluvia. Interior de coche insonorizado.

para conversar

50

Aula (ruido de fondo). Calle tranquila. Ronquidos.

Oficina (ruido de fondo)

40Sala de estar (ruido de fondo). Roce de la ropa. Biblioteca.Mascar chicle.

Nivel de

fondoagradable

para la vida social

30 Dormitorio. Frigorfico (a 1 mt.) -/

20Estudio de radio. Iglesia antigua vaca. Vuelode un mosquito (a 2 mts.)

10Cabina audiomtrica. Laboratorio de acstica.

Ruido de la respiracin

Nivel de fondonecesario

paradescansar

0 Umbral de audicin de un joven sano promedio-10 Se oye la vida del propio cuerpo

Silencioinquietante


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ESTIMACION DEL NIVEL DE RUIDO APROXIMADO

Nivel depresin

acstica Lpa

(en dBA)

Comprensin de la conversacin, en funcin de ladistancia entre los interlocutores.

Normal Dificil Imposible70 hasta 1 metro de 1 a 4 metros ms de 4 metros75 hasta 0,7 m. de 0,7 a 2,5 m. ms de 2,5 m.80 hasta 0,5 m . de 0,5 a 1,5 m. ms de 1,5 m.85 hasta 0,3 m. de 0,3 al m. ms de 1 m.90 hasta 0, 15 m. de 0,15 a 0,6 m. ms de 0,6 m.


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A que llamamos sonido?

El sonido es producido por una serie de variaciones de presin, en

forma de vibraciones, que se propagan en los slidos, loslquidos y los gases.

P.ej: cuando golpeamos un vaso con un objeto metlico; el golpehace vibrar al vidrio, que a su vez hace vibrar el airecircundante. Esas ondas vibratorias llegan a nuestro odo y soninterpretadas como un sonido.

Para definir correctamente un sonido, es necesario precisar sunivel de presin acstica, su frecuencia y su duracin.


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Qu es el Ruido?

Tipo de actividad CRITERIO SUBJETIVO

sonido(producido por uno

mismo) LpA

ruidoproducido por otros)

LpADescanso 50 Dba 30 dBATrabajo mental 70 dBA 50 dBA

Trabajo fsico 90 dBA 70 dBA


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LA INCULTURA DEL RUIDO

En las sociedades industrializadas el clima sonoro seha ido degradando paulatinamente con el desarrollo

de las tecnologas. La proliferacin de mquinas einstrumentos ruidosos, el aumento del trfico, elhacinamiento de la poblacin y el escaso respeto alentorno ajeno, invadido por el ruido, que a veces sedisfraza de msica, hacen que la incomunicacin

crezca y que os nimos se crispen. De este modo,se deteriora la convivencia, se menoscaba la saludde las personas y se reduce, en consecuencia, sunivel de calidad de vida.


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NOCIONES FUNDAMENTALES DE

ACUSTICA

El sonido es producido por una serie de

vibraciones que se propagan en los slidos,los lquidos y los gases. Se necesita pues unmedio elstico para que el sonido puedaoriginarse y transmitirse. Ningn sonido

puede ser transmitido en ausencia demateria (en el vaco).


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PROPAGACION DEL SONIDO

Un cuerpo al vibrar comprime las molculas cercanas y creaunas perturbaciones (ondas) que se propagan a

determinada velocidad, en funcin de la densidad yelasticidad del medio; en el aire esta velocidad es de 340m/seg.

Para una fuente de sonido determinada, la propagacintiende a ser esfrica u omnidireccional si el sonido queemite es de baja frecuencia, y plana o direccional cuandotal sonido es de alta frecuencia. En la prctica las ondasplanas se dan en las tuberas y en las cercanas de fuentessonoras de gran tamao, pero, incluso en este caso, apartir de cierta distancia el sonido tiende a propagarseesfricamente.


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INTENSIDAD ACUSTICA

La intensidad acstica es la cantidad de energa que,en la unidad de tiempo, atraviesa una unidad de

superficie situada perpendicularmente a la direccinde propagacin de las ondas sonoras. Se mide enWatios/m2.

A medida que una onda sonora se va alejando de su

fuente de origen ha de cubrir una mayor superficie,con lo que su intensidad disminuye hasta hacerseimperceptible.


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INTENSIDAD ACUSTICA


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DURACION DEL SONIDO

El sonido desaparece rpidamente en el

tiempo cuando cesa la causa que lo producepero no as sus efectos. Por ejemplo, el ruidode una explosin (150 dBA.) dura menos decinco segundos, pero puede producir efectos

desastrosos y permanentes sobre los odosde las personas que han sido alcanzadaspor la onda sonora.


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DURACION DEL SONIDO


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FRECUENCIA

La frecuencia (f) es el nmero de variaciones depresin de la onda sonora, en un segundo. Se mide

en Hercios (Hz) o ciclos por segundo.

La frecuencia principal de un sonido es lo quedetermina su tono caracterstico.

Un sonido puede no tener ms que una sola

frecuencia, tratndose en tal caso de un sonidopuro. Pero lo ms frecuente es que los sonidos que

omos en la prctica y sobre todo los ruidos, seanuna amplia mezcla de distintas frecuencias.


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LONGITUD DE ONDA

Conociendo la velocidad y la frecuencia de un

sonido, podemos calcular su longitud deonda mediante la formula:

Longitud de onda = velocidad delsonido/frecuencia

La longitud de onda es la distancia que separados estados iguales de una onda sonora


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LONGITUD DE ONDA


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Los sonidos de baja frecuencia tienen longitudes deonda largas que les permiten bordear mejor los

obstculos, por lo que son difciles de aislar.

LONGITUD DE ONDA (M) 10,9 5,44 2,72 1,36 0,68 0,34 0,17 0,08 0,04

FRECUENCIA (HZ) 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000


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EL DECIBELIO Y LA ESCALA

LOGARITMICA

El decibelio ( dB), submltiplo del Belio, llamado as en honor aA.G.BELL, es una unidad general de medida del nivel desonido, que expresa la relacin logartmica entre unamagnitud acstica medida y otro valor de esa mismamagnitud que se toma como referencia.

El nivel (Level=L) seguido del concepto correspondiente, tiene lasiguiente forma:

IL = 10 lgI0

En dB


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En un local existe una mquina que emite determinada cantidad de

ruido continuo. Si colocamos una segunda mquina que emite lamisma cantidad de ruido que la primera, podremos suponer que seduplicar la intensidad sonora en el ambiente. Si aplicamos ahora laformula que define al nivel, tendremos:

2.IL2 = 10 lg I0


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IL2 = 10 lg

I0+ 10 log 2 = L + 3


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.Nmero deMquinas

Nivel resultanteen dB

1 X2 X + 33 X + 54 X+65 X+76 X + 8

7 X + 8,58 X + 99 X + 9,510 X+10100 X + 20


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PRESION ACUSTICA (P) Y NIVEL DE

PRESION ACUSTICA (Lp)

La presin acstica (P) es la diferencia entre lapresin total instantnea en un punto,cuando existe una onda sonora, y la presinesttica en ese mismo punto cuando no haysonido, dicho de otro modo; es la variacin

de la presin atmosfrica en un punto,consecuencia de la propagacin a travs delaire de una onda sonora.


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Para que un sonido sea audible, la variacin dela presin acstica debe estar comprendidaentre 2.10-4 mbar, siendo esta ltima lapresin acstica mxima que el odohumano puede soportar sin que se

produzcan daos.


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Como quiera que la presin acstica tiene un margenmuy amplio de variacin, en la prctica se utiliza el

nivel de presin acustica (Lp). Entre ambasmagnitudes existe la siguiente relacin logartmica:

PLp = 20 log

P0= 10 log (P/P0)

2 10 log P


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La presin de referencia (2.10-5 Pascales);

se corresponde con la menor presinacstica audible, que puede detectar unodo joven y sano a una frecuencia de1000 Hz. La escala logartmica le atribuyeel valor de 0 dB.


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El nivel de presin acstica puede medirse

con un sonmetro, y su valor depende dela potencia acstica de la fuente sonora,de la distancia a la misma, de lascondiciones acsticas del local y del ruidode fondo.


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PONDERACION A

La percepcin del sonido por el odo humanoes un complejo proceso, porque depende del

nivel de presin acstica y de la frecuenciadel sonido. Dos ruidos pueden tener un nivelde presin acstica similar y presentar unadistribucin de frecuencias diferente, siendo

tanto ms molesto e irritante un ruido cuantomayor sea su componente en altasfrecuencias.


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PONDERACION A

Para poder establecer los riesgos de lesinauditiva con la mayor precisin posible, esnecesario que la medida del ruido se realicecon un equipo (sonmetro) que lo registre deforma similar a como lo percibe el odo

humano, es decir, que pondere el nivel depresin acstica (Lp) en funcin de lafrecuencia.


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PONDERACION A

Con este objeto, al sonmetro se le acoplanunos filtros de medicin, designados con lasletras A, B, C....Tales filtros producen unaponderacin (reduccin o aumento) de lamedida, en funcin de la frecuencia, que

responde a las curvas A, B, C de la figura.FIG 2.7


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PONDERACION A


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PONDERACION A

Como puede verse en la citada figura, el filtroA produce una atenuacin relativamente

importante de los sonidos de bajafrecuencia, no modifica el sonido dealrededor de 1000 Hz, y aumenta algo la

medida de los sonidos entre 2000 y 4000Hz..


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PONDERACION A

Esta es precisamente la forma en que funciona elodo humano, que percibe ms debilmente lossonidos de baja frecuencia que los de alta, delmismo nivel de presin acstica. Es decir, queutilizando un filtro que responda a la curva A, se

logra registrar el sonido de forma casi idntica acomo el odo humano lo percibe.

El Nivel de presin acstica ponderado A (LpA),registrado con un sonmetro equipado con el filtro

A, se expresa en decibelios A (dBA.)


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ESTIMACION DEL NIVEL MEDIOCORRESPONDIENTE A DIFERENTES MEDICIONES

DEL NIVEL DE PRESION ACUSTICA (LpA)

El trmino valor medio de dos magnitudes es entendidohabitualmente como la media aritmtica. Sin embargo en

el mbito de la evaluacin y control del ruido esteconcepto se refiere al nivel media de energa sonora cuyoproceso de calculo ilustraremos con un ejemplo.

Supongamos que los niveles de presin acstica obtenidos

en dos mediciones realizadas en el ambiente de un taller,son de 70 y 90 dBA, respectivamente.


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La media aritmtica de estos valores sera (70+90)/2 = 80dBA, valor que generalmente est lejos de la media

energtica real.Una primera aproximacin, en la prctica diaria, a la

estimacin del nivel medio correspondiente a diferentesmediciones del nivel de presin acusica de un climasonoro que vara aleatoriamente, cando no se dispone de

sonmetro integrador, consiste en tomar el mayor nivelmedido y descontarle un tercio de la variacin de niveles,es decir:


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LpA medio= 90 (90-70)/2 = 84 dBA


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Para obtener el valor medio, a igualdad de energasonora, de una serie de mediciones del nivel depresin acstica efectuadas en un mismo punto(media temporal) o en diferentes puntos situadosen la superficie envolvente de la fuente sonora

(media especial) , puede utilizarse la tabla de lafigura 2.8


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POTENCIA ACUSTICA (W) Y NIVEL DE

POTENCIA ACUSTICA (LW)

La potencia acstica es la cantidad de energaacstica que emite una fuente sonora en launidad de tiempo. Se mide en watios (W).

Esta energa se transmite inmediatamente y sereparte, tericamente, segn una superficie

esfrica envolvente cada vez mayor, lo queexplica la disminuci0n del sonido a medidaque nos alejamos de la fuente sonora.


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La potencia acstica es una caractersticaconsustancial a cada fuente sonora,independientemente de cmo y donde estsituada.

Es el criterio idneo para comparar las

caractersticas acsticas de diferentesfuentes sonoras.


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En la figura puede verse la potencia acsticaaproximada de algunas fuentes sonoras, enun campo amplsimo que cubre 10.000millones de picowatios, desde el tic-tac de unreloj pulsera (10-12 watios) hasta el

estruendo de un volcn en erupcin (10.000watios).


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Como la potencia acstica tiene un margenmuy amplio de variaciones, que obligara amanejar cifras con muchos ceros, en laprctica se utiliza el nivel de potenciaacstica (Lw). Entre ambas magnitudes,

existe la siguiente relacin logartmica:W

LW = 10 lg W0


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Siendo LW=Nivel de potencia acstica en dB

W = potencia en watios

W0=potencia acstica de referencia = 10-12 watios

(1 picowatio).

La potencia acstica de referencia se corresponde conel nivel 0 dB de la escala de decibeles.

WLW = 10 lg

W0


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El nivel de potencia acstica ponderado

A (LWA) de una fuente sonora, seexpresa en decibelios A (dBA.) y puedecalcularse a partir de la medicin delnivel de presin acstica en dBA.


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El nivel de potencia acstica LWA, en

dBA, es una unidad muy til paraestimar la magnitud del problema delruido y para comparar diversas fuentessonoras en lo que se refiere a suagresividad acstica. Este dato deberaindicarse en las etiquetas de todos losequipos, aparatos o mquinas

potencialmente generadoras de ruido.


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INDICE DE DIRECTIVIDAD (DI) Y

FACTOR DE DIRECTIVIDAD (Q)

En general, una fuente sonora no emite laradiacin acstica en todas las direccionespor igual, es por tanto conveniente saber enqu direccin emite mas energa y en qumagnitud. Para este cometido se utilizan dos

parmetros ntimamente relacionados.


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El ndice de directividad (DI) en unadeterminada direccin, es la diferencia entreel nivel de presin acstica en un punto dado(LpA1) y el nivel promedio quecorrespondera a ese punto si la fuente

sonora fuera omnidireccional (LpA), es decir,si tuviera una radiacin esfrica uniforme.


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El ndice de directividad se expresa en dBA.

DI = LPa1 - LPA (dBA.)


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El factor de directividad (Q) en unadeterminada direccin, es el cociente entrela energa acstica emitida a un punto dadoA1 y la energa que correspondera a esepunto si la fuente sonora fuera

omnidireccional (LPA) , en cuyo caso Q = 1.


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L pA1 - L pAW DI= antilog10

= antilog10

=100,1 DI


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FACTOR DE DIRECTIVIDAD (Q) En el ejemplo de la figura 2.13, partimos de un

equipo de aire acondicionado suspendido del

techo, en medio de la sala, cuyo nivel de presinacstica es de 80 dBA. Medidos, por ejemplo, a 2mts. De distancia. Las mquinas situadas endistintas posiciones del suelo, son fuentes sonoras

con idnticas caractersticas acsticas que elequipo de aire acondicionado. Las diferencias devalor ilustradas partiendo de 80 dBA. Seran lasmismas si se partiera de otra magnitud, por ejemplo

60 dBA.


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FACTOR DE DIRECTIVIDAD (Q) Imaginemos que el fabricante de una mquina

especfica 75 dBA. De nivel de presin acstica

para el punto en el que se situar el operador. Si elcomprador instala la mquina en una esquina dellocal, el nivel soportado por el trabajador ser de 84dBA. , a lo que habra aadir el ruido reverberado y

el ruido de fondo. Es evidente por tanto laimportancia de la situacin de la fuente sonora parareducir el ruido en el puesto del operador.


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SUMA DE NIVELES SONOROS

Como ya se explic, anteriormente, la escala endecibelios crece en forma logartmica, por lo que no

es posible sumar aritmticamente los niveles deruido.

Si hemos medido por separado los niveles depresin acstica de dos fuentes de ruido, el nivel

resultante cuando ambas actan simultneamentese obtiene sumando al mayor de los dos valores, lacorreccin obtenida de la tabla de la fig. 2.14.


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SUMA DE NIVELES SONOROS

Diferencia

entre

mediciones

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 y

12

Incremento 3 2.6 2.2 1.8 1.5 1.2 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3

Fig. 2.14. Suma de niveles sonoros.


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RESTA DE NIVELES SONOROS.

Cuando medimos, en un punto dado, el ruidoque produce una mquina enfuncionamiento, estamos midiendo enrealidad el ruido que produce esa mquinams el ruido de fondo del lugar donde se

halla instalada.


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Si deseamos conocer el nivel de ruido emitido por lamquina en concreto, deberemos realizar dos

mediciones; una del ruido de fondo (con la mquinaparada); y otra del ruido total (con la mquina en

funcionamiento), para realizar luego la resta de losdos valores obtenidos que, como es sabido,

tratndose de decibelios, no ser una restaaritmtica. Esta operacin se lleva a cabo utilizandola tabla de la figura 2.15.


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Diferencia entre

mediciones Lpt - Lpf< 3 3 4 y 5 6 a 9 > 10

Correccin K1 > 3 3 2 1 0

Fig. 2.15 Resta de niveles sonoros

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