Separata Nº12 - Fisica - Ondas Sonoras y Acústica - Carlos Joo - 2012

7/25/2019 Separata N12 - Fisica - Ondas Sonoras y Acstica - Carlos Joo - 2012

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UNIDADN

12:ONDASSONAO

RASYACSTICA

Ondas Sonoras y Acstica

Lic. Carlos E. Joo G.


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LAS ONDAS SONORAS:Propiedades: Rapidez Poe!"ia E I!e!sidad De# So!idoO!das So!oras Esa"io!ariasReso!a!"ia E I!er$ere!"ia

2 Separata N12

TABLA DE CONTENIDOS

ONDAS Y ACSTICA...................................................................................................3

12.1. INTRO!CCI"N A LASONAS SONORAS.........................................................................................................................#

12.1.1. DEFINICIN DELSONIDO Y AUDICIN...................................................................................................................412.1.2. EL OIDO HUMANO...........................................................................................................512.1.3. Capacidad auditiva..........................................................................................................512.1.4. VELOCIDAD DELSONIDO.....................................................................................................................................12.1.5. O!da" "#!#$a"p%$i&dica"..................................................................................................................................'12.1.. (O)ENCIA EIN)ENSIDAD DE SONIDO.............................................................................................................'12.1.*. ONDAS ESFE+ICAS..........................................................................................................,12.1.'. NIVELES SONO+OS........................................................................................................1-12.1.,. EFEC)O DO(LE+...........................................................................................................11

12.1.1-. ONDAS DE CHOUE..................................................................................................1112.2. LA AC$STICA %IN)+ODUCCINALDISE/OA+UI)EC)NICO&.....................................................1'12.2.1. ACUS)ICA0....................................................................................................................1412.2.2. CONCE()OS ACS)ICOS p%$c%pci&! d% a" #!da""#!#$a"................................ ............................................. .....................................................112.2.3. (#t%!cia ac"tica..................................................... .....................................................1*12.2.4. I!t%!"idad ac"tica ..................................................1*12.2.5. Niv% d% p$%"i&! ac"tica......................................1*12.2.. Niv% d% i!t%!"idad ac"tica......................................1'12.2.*. Niv% d% p#t%!cia ac"tica......................................1'12.2.'. C#6p#"ici&! d% !iv%%"........................................1,12.2.,. L%7 d% a di"ta!cia. ..................................................1,12.2.1-. )#!#.........................................................................................................................1,

12.2.11. )i68$%.....................................................................................................................2-12.2.12. S#!#$idad.................................................................................................................2-12.2.13. Niv% d% "#!#$idad.....................................................................................................2-12.2.14. 9!dic%" d% va#$aci&! d% $uid# d% t$:;c#......................................................................2212.2.15. +%%?i&! E I!t%$


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Figura 1: Puedes estimar la distancia de una tormentaaproximndose escuchando cuidadosamente el sonido del

trueno?. Porqu a veces el sonido que le sigue al relmpago esa veces corto, agudo y otras veces un un largo y duraderotrueno?

De todas las ondas mecnicas que se dan en la naturaleza, las masimportantes en nuestra vida diaria son las ondas longitudinales enun medio, usualmente aire, llamadas ondas sonoras.

a ac!stica es la rama de la "#sica y de la tcnica que estudia elsonido en toda la amplitud, ocupndose as# de su producci$n ypropagaci$n, de su registro y reproducci$n, de la naturaleza del

proceso de audici$n, de los instrumentos y aparatos para lamedida, y del proyecto de salas de audici$n que re!nan cualidadesid$neas para una per"ecta audici$n.

12.1. INTRODUCCIN A LAS ONDAS SONORAS.

En la seccin anterior nos dedicamos principalmente al estudio de las ondas mecnicas transversales ( en particular lasvibraciones de una cuerda estirada). Ahora nos ocuparemos de las ondas mecnicas longitudinales, en particular de las ondassonoras.

De todas las ondas mecnicas que se dan en la naturaleza, las mas importantes en nuestra vida diaria son las ondas

longitudinales en un medio, usualmente aire, llamadas ondas sonoras1.

asta ahora hemos descrito las ondas mecnicas primordialmente en t!rminos de desplazamiento, pero por lo general es msapropiado describir a las ondas sonoras en t!rminos de "luctuaciones de presin, sobre todo porque el o#do es sensibleprincipalmente a los cambios de presin. E$aminaremos las relaciones entre el desplazamiento, "luctuacin, presin e intensidad,% los v#nculos entre estas cantidades % la percepcin humana del sonido.

&uando una "uente de sonido o un receptor se mueve en el aire, el receptor podr#a o#r una "recuencia distinta de la emitida por la"uente. 'ste es el e"ecto Doppler, que tiene importantes aplicaciones en medicina % en la tecnolog#a.

1 (comentario ears* +emans%-p./1).



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12.1.1. DEFINICIN DEL SONIDO Y

AUDICIN

0a de"inicin ms general del sonido es que es una onda longitudinal

en un medio. 0o que mas nos interesa en esta seccin son las ondassonoras en el aire, pero el sonido puede viaar por cualquier gas,l#quido o slido.

El sonido se caracteriza por "luctuaciones de presin en un mediocompresible, bien sea gaseoso, l#quido o slido. in embargo, no todaslas "luctuaciones de presin producen la sensacin de audicin cuandoalcanzan al o#do humano. &uando nos re"erimos al sonido audible, estamos hablando de la sensacin detectada por nuestro o#do,que producen las rpidas variaciones de presin en el aire (presin ac2stica) por encima % por debao de un valor esttico. Estevalor esttico nos lo da la presin atmos"!rica.

onido es entonces, el "enmeno "#sico que estimula el sentido del o#do. En losseres humanos, esto ocurre siempre que una vibracin con "recuencia

comprendida entre unos 13 % 45.555 hercios llega al o#do interno. Estasvibraciones llegan al o#do interno transmitidas a trav!s del aire. 0os sonidos con"recuencias superiores a unos 45.555 z se denominan ultrasonidos. 0as ondas

in"rasnicas se sit2an por debao del nivel audiblehumano.

Dos cosas deben e$istir a "in de que se produzca unaonda sonora una "uente mecnica de vibracin % unmedio elstico a trav!s del cual pueda propagar laperturbacin. 0a "uente puede ser un diapasn, unacuerda vibrante o una columna de aire vibrante en untubo de rgano. 0a velocidad con que se propaga elsonido depende en gran medida de las caracter#sticasdel medio elstico, temperatura, presin, densidad, etc.

El sonido es una onda longitudinal en un medio,usualmente el aire, pero el sonido puede viaar por cualquier gas, l#quido o slido.

PROPAGACIN (REPASO)&omo %a mencionramos, un cuerpo en oscilacin pone en movimiento a las mol!culas de aire (del medio) que lo rodean. 'stas, asu vez, transmiten ese movimiento a las mol!culas vecinas % as# sucesivamente. &ada mol!cula de aire entra en oscilacin en tornoa su punto de reposo. Es decir, el desplazamiento que su"re cada mol!cula es peque6o. 7ero el movimiento se propaga a trav!s delmedio.

Entre la "uente sonora (el cuerpo en oscilacin) % el receptor (el ser humano) tenemos entonces una transmisin de energ#a pero noun traslado de materia. 8o son las mol!culas de aire que rodean al cuerpo en oscilacin las que hacen entrar en movimiento alt#mpano, sino las que estn unto al mismo, que "ueron puestas en movimiento a medida que la onda se "ue propagando en elmedio.

,-sica General

Figura 2:Las ballenas pueden comunicarseempleando sonidos que el ser humano no puede

percibir.

Figura 3:Los elefantes utilizan los infrasonidosara comunicarse en randes distancias.

:

Figura 4:Exploracin con ultrasonidosLos ultrasonidos (ecografa), ondas

sonoras con una frecuencia superior a la detectable por el odo humano, se utilizan con

frecuencia en obstetricia para diagnosticar la edad y el crecimiento normal del feto. El

dispositio emisor de ultrasonidos, llamado transductor, se coloca contra la piel del

abdomen de la mu!er embarazada. Las ondas sonoras se refle!an de forma distinta seg"n

entren en contacto con te!idos de densidad y elasticidad diferentes. El patrn de los ecos

es detectado por el transductor y conertido en una imagen mil que se isualiza en un

monitor. Los ultrasonidos se emplean tambi#n en procedimientos que implican la

obtencin de lquido amnitico o te!ido de la placenta. $ambi#n se utilizan para detectar

tumores, lesiones y otras anomalas en el hgado, los ri%ones, los oarios, los o!os y otros

rganos. &ebido a que las ondas de ultrasonido atraiesan con facilidad los te!idos

blandos, pero no el hueso o el gas, esta t#cnica no se puede aplicar en la exploracin de

partes del cuerpo como el cerebro, los pulmones o el intestino.


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12.1.2. EL OIDO HUANO

Es el rgano responsable de la audicin % el equilibrio. e divide en treszonas e$terna, media e interna. 0a ma%or parte del o#do interno estrodeada por el hueso temporal.

12.1.!. Capa"#$a$ au$#t#%a

0as ondas sonoras, en realidad cambios en la presin del aire, sontransmitidas a trav!s del canal auditivo e$terno hacia elt#mpano, en el cual se produce una vibracin. Estasvibraciones se comunican al o#do medio mediante la cadenade huesecillos (martillo, %unque % estribo) %, a trav!s de laventana oval, hasta el l#quido del o#do interno. El movimiento

de la endolin"a que se produce al vibrar la cclea, estimula elmovimiento de un grupo de pro%ecciones "inas, similares acabellos, denominadas c!lulas pilosas. El conunto dec!lulas pilosas constitu%e el rgano de &orti. 0as c!lulaspilosas transmiten se6ales directamente al nervio auditivo, elcual lleva la in"ormacin al cerebro. El patrn de respuesta de las c!lulas pilosas a las vibraciones de la ccleacodi"ica la in"ormacin sobre el sonido para que pueda ser interpretada por los centros auditivos del cerebro.

El rango de audicin, igual que el de visin, var#a de unas personas a otras.

El rango m$imo de audicin en el hombre inclu%e "recuencias de sonido desde 13 hasta 45.555 ciclos porsegundo. El menor cambio de tono que puede ser captado por el o#do var#a en "uncin del tono % del volumen.

0os o#dos humanos ms sensibles son capaces de detectar cambios en la "recuencia de vibracin (tono) quecorrespondan al 5,59: de la "recuencia original, en el rango comprendido entre 55 % ;.555 vibraciones porsegundo. El o#do es menos sensible alos cambios de "recuencia si se tratade sonidos de "recuencia o deintensidad baas.

0a sensibilidad del o#do a laintensidad del sonido (volumen)tambi!n var#a con la "recuencia. 0asensibilidad a los cambios de

volumen es ma%or entre los 1.555 %los 9.555 ciclos, de manera que sepueden detectar cambios de undecibelio. Esta sensibilidad es menorcuando se reducen los niveles deintensidad de sonido.

12.1.&. 'ELOCIDAD DEL SONIDO


Figura 5:

Figura 6: partes del odo humano.

Figura 7: Rango auditivo de varias especies.


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Separata N12

0a distancia entre dos compresiones o dos enrarecimientos sucesivos de la onda se denomina longitud de onda.

El producto de la longitud de onda % la "recuencia es igual a la velocidad de propagacin de la onda, que es la mismapara sonidos de cualquier "recuencia (cuando el sonido se propaga por el mismo medio a la misma temperatura). 7oreemplo, la longitud de onda del la situado sobre el do central es de unos del medio.

De acuerdo a la 4? 0e% de 8e@ton, la inercia est asociada con la masa, lo masivoB de un "luido se describe por medio de sudensidad . De modo que

B=

(14.1)

ADICIONAL

Si el fluido es un gas ideal, la rapidez se expresa en trminos de la temperatura T, la masa molar ! la raz"n de

#apa#idades #alor$fi#as de un gas:

%T=

La rapidez de las ondas sonoras en una &arilla s"lida depende de la densidad del material ! el m"dulo de 'oung ':

'

=

Ceneralmente, el sonido se mueve a ma%or velocidad en l#quidos % slidos que en gases. anto en los l#quidos como en los slidos,la densidad tiene el mismo e"ecto que en los gases 0a velocidad del sonido var#a de "orma inversamente proporcional a la ra#zcuadrada de la densidad. 0a velocidad tambi!n var#a de "orma proporcional a la ra#z cuadrada de la elasticidad.

7or eemplo, la velocidad del sonido en agua es de unos 1.55 mFs (a temperaturas ordinarias), 0a velocidad del sonido en el cobrees de unos 9.55 mFs. En el acero, ms elstico, el sonido se desplaza a unos .555 mFs su propagacin es mu% e"iciente. (Encarta// G cd 4 sonido en el agua)

0os cambios de presin a densidad constante no tienen prcticamente ning2n e"ecto sobre la velocidad del sonido. En muchos otrosgases, la velocidad slo depende de su densidad. i las mol!culas son pesadas, se mueven con ms di"icultad, % el sonido avanzams despacio por el medio. 7or eemplo, el sonido avanza ligeramente ms deprisa en aire h2medo que en aire seco, porque elprimero contiene un n2mero ma%or de mol!culas ms ligeras. En la ma%or#a de los gases, la velocidad del sonido tambi!n dependede otro "actor, el calor espec#"ico, que a"ecta a la propagacin de las ondas de sonido.

,-sica General


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7ero la velocidad del sonido s# var#a ante los cambios de temperatura del aire (medio). &uanto ma%or es la temperatura del airema%or es la velocidad de propagacin. 0a velocidad del sonido en el aire aumenta 5,3 mFs por cada 1H & de aumento en latemperatura.

0a velocidad del sonido en el aire es de apro$imadamente 9== mFs a 45H & de temperatura, lo que equivale a unos 1.455 mFh(1.49;,= mFh, para ser precisos). Es decir que necesita unos 9 s para recorrer 1 m. (&omo posible re"erencia recordemos que la

velocidad de la luz es de 955.555 mFs.)

0a rapidez del sonido depende tambi!n de la temperatura del medio, para ondas viaando a trav!s del aire, la relacin entre larapidez de la onda % la temperatura del medio es

C

Tsm C

256107661 +=

, (14.4)donde 991 mFs es la rapidez del sonido en el aire a 5H& % H& , la temperatura en grados &elsius.

7or eemplo, la velocidad del sonido en agua aumenta mucho cuando sube la temperatura. 0a velocidad del sonido en el cobredecrece a medida que aumenta la temperatura (debido a la disminucin de la elasticidad).

()(*LO +-+- : %apidez del sonido en el aire

Tam.in depende la &elo#idad del sonido en el aire de la temperatura del medio:&/00+1m2s345,65T-La temperatura del

aire se mide en grados #ent$grados-

7Cu8l es la &elo#idad del sonido en aire a 1a3 +59C ! 1.3 59C

Material Rapidez de prop. delsonido (m/s) [ atm!

Material Rapidez de prop. delsonido (m/s) [ atm!

Gases Agua(5H&) 1=54

Aire (5H &) 991 Agua(45H&) 1=;4

Aire (45H &) 9== Agua(4H&) 1=/9

Alcohol et#lico (/


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12.1.. O$a* *oo+a* p,+#-$#"a*

Aunque las ondas sonoras se dispersan en "orma tridimensional, simpli"icaremos la situacin para el caso de la propagacin en unadimensin.

i la onda es senoidal, podemos e$presarla usando la ecuacin

1x,t3/5se!1;x


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2

9

2

9

2

2

9

2

21

02

1

2

1==

==

A&

TA

T

A

T

(*s

% (14..)

donde &es la rapidez del sonido en el aire

[ ] 00"os0+0+ 99 t;xsent;xt

txt

tx& ==

=

(14.3)% A es el rea de seccin transversal de aire en movimiento a trav!s de un embolo (unidimensional).

e de"ine intensidad de una onda sonora peridica, o la potencia por unidad de rea. Dividiendo la "rmula anterior por el rea A .

2

9 02

1== &

A

*I s

(14.


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2

1

2

2

2

1

r

r

I

I=

(14.;.c)0a distancia a la que se puede o#r un sonido depende de su intensidad, que es el "luo medio de energ#a por unidad de reaperpendicular a la direccin de propagacin.

En el caso de ondas es"!ricas que se propagan desde una "uente puntual, la intensidad es inversamente proporcional al cuadradode la distancia, suponiendo que no se produzca ninguna p!rdida de energ#a debido a la viscosidad, la conduccin t!rmica u otrose"ectos de absorcin. 7or eemplo, en un medio per"ectamente homog!neo, un sonido ser nueve veces ms intenso a unadistancia de 155 metros que a una distancia de 955 metros.

En la propagacin real del sonido en la atms"era, los cambios de propiedades "#sicas del aire como la temperatura, presin ohumedadproducen la amortiguacin % dispersin de las ondas sonoras, por lo que generalmente la le% del inverso del cuadrado nose puede aplicar a las medidas directas de la intensidad del sonido.

EJEMPLO 12.2. Prob. 34 Wilson Pg. 500

Ca#"(#e #a i!e!sidad de# so!ido e! '(8 $a"or "a.ia #a i!e!sidad de# so!ido?%pta- Aumenta a > &e#es la intensidad ini#ial-

EJEMPLO 12.4. Un sistema acstico blico est a!"sta#o a "n ni$el #e %0 #& ara seresc"c'a#o a 10 m. ()"* ni$el #e intensi#a# +en #&, se ercibe a 50 m-

%

%&

%& ' ( &%

)'* %*log

%*

) %* %* %,* %* + m

=

= = So#("i3!

La i!e!sidad a r+@ 19 . es:

( ) ( ) ( )& & (

& % & %

' &&

) r r ) %* (* %,* %*

) ,* %* + m

= =

= La i!e!sidad a r2@ B9 . es:**

( )'

& %&

,* %*%* d- log (. d-

%*

= =

E# !i,e# so!oro a r2@ B9 . es:**

12.1.. NI'ELES SONOROS

,-sica General


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El sonido ms d!bil que puede detectar el o#do humano (a la"recuencia de 1 555 z) corresponde a una intensidad apro$imadade 1514QFm4 (llamado Rumbral auditivoS).

El sonido ms "uerte que puede soportar el o#do corresponde auna intensidad apro$imada de 1 QFm4(llamado Rumbral del dolorS).

0a respuesta del o#do a un sonido de creciente intensidad es ms omenos logar#tmica, % por ello conviene introducir una escalalogar#tmica de intensidad denominada nivel de sonido o sonoridad

9

#oU (1d>Pbell).

Figura 11:i%&'i!er,a#o pro.edio de #os !i,e#es so!oros de# odo &(.a!o*der-I!e!sidad $isio#3


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12.1.13. ONDAS DE CHO4UE

&uando un avin se mueve a velocidad subsnica, las variaciones de presin que se producen en el aire (el ruido) viaan ms rpidoque !l % se dispersan con "acilidad. i el avin viaa ms deprisa que la velocidad del sonido, las variaciones de presin no sepueden dispersar, por lo que permanecen en la parte delantera del avin en "orma de cono. El sonido asociado a estas ondas de

choque se pro%ecta en tierra como una bomba snica.

Figura 12:

0a "igura muestra un "oco movi!ndose originalmente situado en el punto *+que semueve hacia la derecha con velocidad u. despu!s de un tiempo t, la onda emitidadesde *+ habr recorrido una distancia &t. El "oco habr recorrido a su vez una

distancia ut. [ estar en el punto*. de este modo se tiene u

&

ut

&tsen ==

0a onda de choque queda con"inada en un cono que se estrecha cuando ucrece. ede"ine una relacin conocida como el n2mero de Iach

&

ua#deNCmero =**

(&..)

EJEMPLO 12.5. EJEMPLO .%. +/PLEP.4,. en el tiemo t "na$in s"ersnico se enc"entra sobre "n "nto P $olan#o 'acia el

este a "na alt"ra #e 15m. El estami#o snico se oe en el "nto Pc"an#o el a$in est a 22m al este #e #ic'o "nto. (6"l es la$eloci#a# #el a$in s"ersnico-

(respuesta uP3=5 mFs).

,-sica General

Figura 13: avi*n a velocidad macht


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Figura 14:?otos 1A3 ! 1B3: Las t#ni#as de estrios#op$a en #olor ! de um.ragraf$a en .lan#o ! negro, aunEue re#ogen una informa#i"n similar, resaltandetalles #omplementarios- Fna fotograf$a estrios#"pi#a en #olor #on un mi#rosegundo de exposi#i"n 1?oto A3 apreende un instante del disparo de unapistola de #ompeti#i"n del #ali.re-- La onda de #oEue en el aire ! la .ala trans"ni#a an a.andonado la .o#a del #aG"n, seguidas de los gases

propulsores- La onda expansi&a de .o#a es el estampido Eue se o!e #uando se dispara un arma- Ha#ia el lado dere#o de la imagen se apre#ia la #on&e##i"n

trmi#a Eue su.e desde el arma ! la mano del tirador- Fna toma ultrarr8pida de &$deo um.ragr8fi#o 1?oto B3 muestra el disparo de un solo #artu#o de unametralleta A


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12.2. LA ACSTICA (#)t+o$u""#-) al $#*,5o a+6u#t,"t-)#"o)

0os sonidos son vibraciones transmitidas por el aire, quepueden ser percibidas por el o#do humano einterpretadas por el cerebro. 0os sonidos se caracterizan

por su intensidad, por el conunto de sus "recuencias, %las variaciones de ambas en el tiempo. 0as personaspueden interpretar los sonidos como se6ales o ruidos,distinguiendo las primeras como portadoras dein"ormacin 2til, mientras que los ruidos ser#an sonidosindeseables, que perturban por inter"erir con la audicinde las se6ales, por sus intensidades o "recuenciasdesagradables, o por transmitir in"ormacin indeseable.

0os sonidos pueden ser generados por multitud de"uentes, % se e$panden en todas direcciones cuando sedi"unden en campo abierto. in embargo, cuando las"uentes sonoras estn con"inadas dentro de un local, el sonido emitido su"re m2ltiples colisiones % re"le$iones entre los paramentos,

cu%os resultados son de inter!s para el acondicionamiento ac2stico de salas de audicin.

En otras situaciones el sonido puede atravesar los cerramientos de los edi"icios, o in"iltrarse por untas % rendias de los huecos,perdiendo parte de su intensidad. Estos "enmenos son el "undamento de las t!cnicas de aislamiento ac2stico, unto con otrosmecanismos como la transmisin de los ruidos de impacto o vibraciones.

7ara o"recer unos conocimientos bsicos sobre la "#sica del sonido se ha elaborado una recopilacin de las conceptos "undamentalesde la ac2stica en edi"icios, tomando como re"erencia la norma N'ECA, de la cual se transcribe casi todo el Ane$o 1 % datos delane$o 9, % se complementa con otros datos % comentarios del autor, ordenados de modo que se "acilite su comprensin.

ambi!n se o"rece un conunto de eemplos de clculo, basados en situaciones reales, para que el estudiante se "amiliarice con los"enmenos ac2sticos % las le%es que permiten cuanti"icar los resultados.

12.2.1. ACUSTICA7

Ac2stica (ciencia) (del griego akouein,\o#r\), t!rmino empleado en ocasiones para la ciencia que se ocupa del sonidoensu conunto. Ceneralmente suele usarse para re"erirse a la ac2stica arquitectnica, la rama especial de esta ciencia quetrata de la construccin de zonas cerradas, de "orma que se logre una buena audicin de las palabras o la m2sica. (verEncarta acustica-sonidos acustica)

0a ac2stica de edi"icios es un aspecto del estudio del sonido que no se desarroll hasta una !poca relativamentereciente. En el siglo O a.&., el arquitecto romano Kitrubio realiz algunas observaciones pertinentes sobre el tema %aventur hiptesis ingeniosas en relacin con la reverberacin % la inter"erencia. in embargo, el primero en tratar enpro"undidad los aspectos cient#"icos de este tema "ue el "#sico estadounidense Yoseph enr%, en 1;3 % en 1/55 su

compatriota Qallace abine avanz ms en el estudio de la materia.

A. Pro*lemas de dise+oEl dise6o ac2stico tiene que tener en cuenta que, adems de las peculiaridades "isiolgicas del o#do, en la audicin

intervienen tambi!n peculiaridades psicolgicas. 7or eemplo, los sonidos no "amiliares parecen poco naturales. El sonido

producido en una habitacin normal se ve algo modi"icado por las reverberaciones debidas a las paredes % los muebles

por esta razn, un estudio de radio o televisin debe tener un grado de reverberacin moderado para conseguir una

reproduccin natural del sonido. 7ara lograr las meores cualidades ac2sticas, las salas deben dise6arse de "orma que

re"leen el sonido lo su"iciente para proporcionar una calidad natural, sin que introduzcan una reverberacin e$cesiva en

ninguna "recuencia, sin que provoquen ecos no naturales en determinadas "recuencias % sin que produzcan inter"erencias

o distorsiones no deseables.

El tiempo que necesita un sonido para disminuir su intensidad original un milln de veces se denomina tiempo de

reverberacin. Vn tiempo de reverberacin apreciable meora el e"ecto ac2stico, especialmente para la m2sica en un

,-sica General


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auditorio, un sonido intenso debe o#rse liger#simamente durante uno o dos segundos despu!s de que su "uente ha%a

deado de emitirlo. Vase tambinAc2stica (teatro). En una vivienda, es deseable un tiempo de reverberacin ms corto

pero detectable.

'. Materiales7ara modi"icar las reverberaciones, el arquitecto cuenta con dos tipos de materiales para cubrir las super"icies de una

habitacin los que re"lean el sonido % los que lo absorben. 0os materiales blandos como el corcho o el "ieltro absorben la

ma%or parte del sonido que incide sobre ellos, aunque pueden re"lear algunos sonidos de baa "recuencia. 0os materiales

duros como la piedra o los metales re"lean casi todo el sonido que les llega. 0a ac2stica de un auditorio de grandes

dimensiones puede ser mu% distinta cuando est lleno % cuando est vac#o los asientos vac#os re"lean el sonido,

mientras que el p2blico lo absorbe.

En la ma%or#a de los casos, la ac2stica de una sala resulta satis"actoria si se logra un balance adecuado entre los

materiales absorbentes % re"lectantes de sonido. Nrecuentemente pueden producirse ecos molestos en una sala cu%o

tiempo de reverberacin general es bueno si el techo, o una pared, tiene "orma cncava % es mu% re"lectante en esos

casos, es posible que el sonido se concentre en un punto determinado % haga que la ac2stica sea mala en esa zona.

Ogualmente, un pasillo estrecho entre dos paredes re"lectantes paralelas puede atrapar el sonido por re"le$iones repetidas

% provocar ecos desagradables, aunque la absorcin general sea su"iciente. ambi!n ha% que prestar atencin a laeliminacin de inter"erencias. 0as inter"erencias se producen por la di"erencia entre las distancias recorridas por el sonido

directo % el sonido re"leado, % produce las llamadas zonas muertas, donde ciertas gamas de "recuencia quedan

eliminadas. 0a reproduccin de sonido captado por micr"onos tambi!n e$ige la eliminacin de ecos e inter"erencias.

C. AislamientoLtro aspecto importante de la ac2stica de una sala es el aislamiento de los sonidos no deseados. Esto se logra sellando

cuidadosamente cualquier rendia que pueda dear pasar el sonido, empleando paredes gruesas % constru%endo varios

tabiques no unidos % separados por cmaras de aire.

7ara evaluar las propiedades ac2sticas de las salas % los materiales, los cient#"icos emplean instrumentos como las

cmaras anecoicas o los medidores de nivel de sonido. 0a cmara anecoica es una habitacin libre de ecos %

reverberaciones, en la que todo el sonido es absorbido por pirmides de "ibra de vidrio colocadas en la super"icie de las

paredes % el techo. Vn medidor de nivel de sonido mide la sensacin sonora o intensidad "isiolgica, que no es

proporcional a la intensidad "#sica ("luo de energ#a por unidad de tiempo). El medidor e$presa el resultado en decibelios(d>), una unidad logar#tmica que se de"ine a partir de cierta intensidad "#sica umbral, O5, de tal "orma que el n2mero de

decibelios de un sonido de intensidad O es nH d> P 15 lg (OFO5). En una vivienda tranquila, un medidor de sonido marcar#a

unos 9; d> una conversacin normal aumentar#a el valor hasta unos una alarma antia!rea puede alcanzar unos

15 d> un avin a reaccin, unos 145 d>. &uando la intensidad "#sica de un sonido se duplica, la sensacin sonora

aumenta en unos 9 d> cuando se cuadruplica, en unos 3 d>,... 0os niveles de volumen, que dependen subetivamente

del o%ente, se miden en unidades llamadas sonios % "onios.

,. Contamina-in a-sti-a!rmino que hace re"erencia al ruido cuando !ste se considera como un contaminante, es decir, un sonido molesto que

puede producir e"ectos "isiolgicos % psicolgicos nocivos para una persona o grupo de personas. 0a causa principal de la

contaminacin ac2stica es la actividad humana el transporte, la construccin de edi"icios % obras p2blicas, la industria,

entre otras. 0os e"ectos producidos por el ruido pueden ser "isiolgicos, como la p!rdida de audicin, % psicolgicos,

como la irritabilidad e$agerada. El ruido se mide en decibelios (d>) los equipos de medida ms utilizados son los

sonmetros. Vn in"orme publicado en 1// por la Vniversidad de Estocolmo para la Lrganizacin Iundial de la alud

(LI), considera los 5 d> como el l#mite superior deseable. Adems, cada pa#s ha desarrollado la legislacin espec#"ica

correspondiente para regular el ruido % los problemas que conlleva.



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1 Separata N12

12.2.2. CONCE/TOS ACSTICOS (p,+",p"#- $, la* o$a* *oo+a*)

A. Onda a-sti-a a0rea

Es una vibracin del aire caracterizada por una sucesin peridica en el tiempo % en el espacio de e$pansiones %

compresiones.

'. Presin a-sti-a

Es la di"erencia entre la presin total instantnea en un punto determinado, en presencia de una onda ac2stica, % la presinesttica en el mismo punto. #mbolo P. Vnidad 7ascal (7a).

C. 1re-$en-ia

Es el n2mero de pulsaciones de una onda ac2stica senoidal ocurridas en un tiempo de un segundo. Es equivalente al inversodel per#odo. #mbolo ". Vnidad herzio (z).

FR+,-+,/0 +,0RT0 $$ , 2: FR+,-+,/0Eise! disi!os .8odos para prod("ir so!ido de (!a $re"(e!"ia deseada* Por ee.p#o+ (! so!ido de ;;9 z p(ede"rearse a#i.e!a!do (! a#a,oz "o! (! os"i#ador si!o!izado a esa $re"(e!"ia* Ta.i8! p(ede i!err(.pirse (! "&orro de aire

.edia!e (!a r(eda de!ada "o! ;; die!es '(e


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G. Amplit$d

0a amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las mol!culas de aire en la onda, que corresponde a laintensidad del enrarecimiento % compresin que la acompa6an. &uanto ma%or es la amplitud de la onda, ms intensamentegolpean las mol!culas el t#mpano % ms "uerte es el sonido percibido. 0a amplitud de una onda de sonido puede e$presarseen unidades absolutas midiendo la distancia de desplazamiento de las mol!culas del aire, o la di"erencia de presionesentre

la compresin % el enrarecimiento, o la energ#a transportada. 7or eemplo, la voz normal presenta una potencia de sonido deapro$imadamente una cienmil!sima de vatio. in embargo, todas esas medidas son mu% di"#ciles de realizar, % la intensidadde los sonidos suele e$presarse comparndolos con un sonido patrn en ese caso, la intensidad se e$presa en decibelios(ver el apartado ensaciones de tonoB ms adelante).

3. O-ta4a

Es el intervalo de "recuencias comprendido entre una "recuencia determinada % otra igual al doble de la anterior.

I. R$ido

Es una mezcla complea de sonidos con "recuencias "undamentales di"erentes. En general, puede considerarse ruidocualquier sonido que inter"iere en alguna actividad humana.

5. Espe-tro de 2re-$en-ias

Es una representacin de la distribucin deenerg#a de un ruido en "uncin de sus "recuenciascomponentes.

6. R$idos *lan-o 7 rosa

on ruidos utilizados para e"ectuar las medidas

normalizadas. e denomina ruido blanco al quecontiene todas las "recuencias con la mismaamplitud. u espectro en tercios de octava es unarecta de pendiente ]9 d>Foctava. i el espectro,en tercios de octava, es un valor constante, sedenomina ruido rosa. ambi!n est normalizadoslos espectros de ruido de tr"ico, de aviones % "errocarriles, descritos en la re"erencia M]5 Espectro de ruidosnormalizados.pd"del Ane$o.

12.2.!. /ot,"#a a"8*t#"a

Es la energ#a emitida en la unidad de tiempo por una "uente determinada. #mbolo Q. Vnidad vatio (Q).

12.2.&. It,*#$a$ a"8*t#"aEs la energ#a que atraviesa, en la unidad de tiempo, la unidad de super"icie perpendicular a la direccin de propagacin delas ondas. #mbolo O. Vnidad vatio por metro cuadrado (QFm4).

Es-ala lo8ar9tmi-aNorma matemtica para simpli"icar el rango de valores de una variable, e$presando una variable ($) con valores e$ponencialen una escala aritm!tica (%) mucho mas reducida, mediante las e$presiones siguientes

" og 8 8 1("

12.2.. N#%,l $, p+,*#- a"8*t#"a.Es la e$presin de la presin ac2stica en una escala logar#tmica 0p, medida en decibelios (d>), mediante la siguienteecuacin

0p P 45 0og (7F7o) (d>)

http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%2FR+Anexos%2FReferencias%2FR+0%20Espectro%20de%20ruidos%20normalizados.pdfhttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%2FR+Anexos%2FReferencias%2FR+0%20Espectro%20de%20ruidos%20normalizados.pdfhttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%2FR+Anexos%2FReferencias%2FR+0%20Espectro%20de%20ruidos%20normalizados.pdfhttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%2FR+Anexos%2FReferencias%2FR+0%20Espectro%20de%20ruidos%20normalizados.pdf


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1/ Separata N12

donde 7 es la presin ac2stica considerada en (7a), % 7o es la presin ac2stica de re"erencia, que se establece en 4.15 -(7a).

NO:A;0a presin de re"erencia de 45 micropascales (45 ^7a) es el valor estndar del umbral de audicion (minimo audible)para tonos puros de 1 Jz en condiciones de laboratorio. El nivel de presin ac2stica o nivel de presin sonora (ound7ressure 0evel o simplemente 70) es medido en decibeles 70, % se especi"ica con 8spl, 87 (8ivel de presin sonora) osimplemente 70, en di"erentes libros de ac2stica.

12.2.. N#%,l $, #t,*#$a$ a"8*t#"aEs la e$presin de la intensidad ac2stica en una escala logar#tmica 0i, medida en decibelios (d>), mediante la siguienteecuacin

Li 7 10 log +8o, (dB)Donde l es la intensidad ac2stica considerada en (QFm4), e O5es la intensidad ac2stica de re"erencia, que se establece en15-14(QFm4)

0a intensidad sonora esta relacionada con la presion en pascales a traves de la siguiente ecuacin

+o se conoce como impedancia acustica caracteristica % su unidad en el sistema IJ es el ra7l. u valor surge demultiplicar la densidad del aire (alrededor de 1.4 JgFm9 por la velocidad del sonido, unos 9=5 mFs). Esto da un resultado de=5; ra%l que varia con la temperatura % con la presion. 7ara -ondi-iones normalesalgunos te$tos lo calculan como =5< %otros como =15. 7ara nuestros "ines resultara util como relacion entre la presion % la intensidad.

8LA Algunos te$tos de "isica reservan la letra griega rho minuscula (_) para peso especi"ico % la letra delta minuscula (d)para densidad. En los libros de acustica la letra rho se usa para densidad.

>Por '(e eise! dos ,aria#es para i!di"ar '(e a! $(ere o d8i# es (! so!ido?U!o de e##os ie!e '(e ,er "o! #a os"i#a"i3! de presi3! e! "ada p(!o+ .ie!ras '(e e# oro .ide #a de!sidad de

poe!"ia e!er


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12.2.0. N#%,l $, pot,"#a a"8*t#"aEs la e$presin de la potencia ac2stica en una escala logar#tmica 0@, medida en decibelios (d>), mediante la siguienteecuacin

9 1( log o d0

Donde Q es la potencia ac2stica considerada en (Q), % QLes la potencia ac2stica de re"erencia que se establece en 15-14

(Q).

12.2.. Co9po*#"#- $, #%,l,*.&uando sonidos de "uentes di"erentes coinciden en un punto se suman sus intensidades.

;,omo se suman los niveles de sonido


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20 Separata N12

#i= + =>/> /@?>RT0T+=

E! #a ,oz+ #a ./si"a % e# r(ido+ es raro es"("&ar (! o!o p(ro* U!a !oa .(si"a# "o!ie!e+ ade.4s de #a $re"(e!"ia$(!da.e!a#+ o!os .4s a superior a lapresin de re"erencia 7o.

A continuacin se representan las curvas de igual sonoridad para tonos puros que constitu%en la base para la elaboracin delas curvas de ponderacin.

,-sica General


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Cur&as isof"ni#as de igual sonoridad para tonos puros, Eue #onstitu!en la .ase

para la ela.ora#i"n de las #ur&as de pondera#i"n-

Ni&el de presi"n sonora para distintos ni&eles de &o#esumanas en fun#i"n de sus fre#uen#ias-

... Es-ala ponderada A de ni4eles (d'A).Es la escala de medida de niveles que seestablece mediante el empleo de la curva de

ponderacin A representada, tomada de la 8orma V8E 41-91=-A) se estiman por la siguiente e$presin para cada"recuencia "

L %dA& 3 L %d& 4 p %d&



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22 Separata N12

Talas de ?onderacion 0A, " - dB.

ominal ..............+8acta

Frecuencia.......... Frecuencia .........pdB'0....... pdB',... pdB'-

19 ***************************19*99 ***************-59*; ***************-1;*6*************** 9*912*B ************************12*B ***************-H6*; ***************-11*2 ***************9*91H ***************************1B*=B ***************-BH*5 ****************- =*B ***************9*929 ***************************1*B ***************-B9*B ****************- H*2 ***************9*92B ***************************2B*12 ***************-;;*5 ****************- ;*; ***************9*961*B ************************61*H2 ***************-6*; ****************- 6*9 ***************9*9;9 ***************************6*=1 ***************-6;*H ****************- 2*9 ***************9*9B9 ***************************B9*12 ***************-69*2 ****************- 1*6 ***************9*9H6 ***************************H6*19 ***************-2H*2 ****************- 9*= ***************9*9

=9 ***************************5*;6 ***************-22*B ****************- 9*B ***************9*9199 ***********************199*99 ***************-1*1 ****************- 9*6 ***************9*912B ***********************12B* *****************-1H*1**************** - 9*2 ***************9*91H9 ***********************1B=*B *****************-16*; ****************- 9*1 ***************9*9299 ***********************1*B *****************-19* ******************9*9 ****************9*92B9 ***********************2B1*2 ******************- =*H ******************9*9 ****************9*961B ***********************61H*2****************** - H*H ******************9*9 ****************9*9;99 ***********************6=*1 ******************- ;*= ******************9*9 ****************9*9B99 ***********************B91*2 ******************- 6*2 ******************9*9 ****************9*9H69 ***********************H61*9 ******************- 1* ******************9*9 ****************9*9=99 ***********************5;*6 ******************- 9*= ******************9*9 ****************9*91999 *******************1999*9 *********************9*9 ******************9*9 ****************9*9

12B9 ********************12B ******************** 9*H******************9*9 ****************9*9

1H99 ********************1B=B ******************** 1*9 ****************- 9*1****************9*9

2999 ********************1B ******************** 1*2 ****************-

9*2 ****************9*92B99 ********************2B12 ******************** 1*6 ****************-9*6 ****************9*9

Curva de ponderacin A.

12.2.1&. #"o.7ara la valoracin del ruido de tr"ico de veh#culos automviles es necesario el estudio estad#stico de sus "luctuaciones, %puede realizarse directamente mediante sonmetros integradores.Entre los #ndices ms usados pueden citarse

Ni4el "A que se sobrepasa durante el 15: del tiempo de observacin. Mepresenta el nivel deruido picoB, el que causa ms molestias.

Ni4el "=< o ni4elmedio

nivel sonoro en d>A que se sobrepasa durante el 5: del tiempo de observacin.

,-sica General


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Ni4el ">< nivel sonoro en d>A que se sobrepasa durante el /5: del tiempo de observacin. Es representativo del nivelde ruido de "ondoB.

Ni4el "e# o ni4elsonoro -ontin$o

e#$i4alente

8ivel en d>A de un ruido constante hipot!tico correspondiente a la misma cantidad de energ#a ac2stica queel ruido real considerado en un punto determinado durante un per#odo de tiempo . u e$presin matemticaes"e# ? < "o8 (( ti A.

7ara estimar 0eq con datos de campo se puede usar la hoa de clculo&alculo-0eq-K54.$ls,re"erenciada en el Ane$o.

AANADO* +, rui&$ &e, tr-c$

El r5ido de tr67co 8enerado por 5na 9-a de circ5laci:n; es5na sec5encia de s5


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2' Separata N12

ni9el sonoro e?5i9alente para el per-odo de noc>e %entre las23,00y las7,00>oras&; se8n Re8lattpra=7s1.5co.esl9ctt5torial1pa8inasK20proyectoK20de%&K20ElK20r5idoK20deK20lasK20ci5dadeselK20r5idoK20delK20tra7co.>tue &enen e, rui&$

>ttpra=7s1.5co.esl9ctt5torial1pa8inasK20proyectoK20de%1&K20)ropK207sK20delK20r5ido)arat+a""#-? R,>l,@#- E It,+>,+,"#a*El sonido avanza en l#nea recta cuando se desplaza en un medio de densidad uni"orme. in embargo, igual que la luz, elsonido est sometido a la re"raccin, es decir, la desviacin de las ondas de sonido de su tra%ectoria original (VaseZptica).En las regiones polares, por eemplo, donde el aire situado cerca del suelo es ms "r#o que el de las capas ms altas, unaonda de sonido ascendente que entra en la regin ms caliente, donde el sonido avanza a ms velocidad, se desv#a haciaabao por la re"raccin. 0a e$celente recepcin del sonido a "avor del viento % la mala recepcin en contra del viento tambi!nse deben a la re"raccin. 0a velocidad del aire suele ser ma%or en las alturas que cerca del suelo una onda de sonidoascendente que avanza a "avor del viento se desv#a hacia el suelo, mientras que una onda similar que se mueve en contradel viento se desv#a hacia arriba, por encima de la persona que escucha.El sonido tambi!n se ve a"ectado por la re"le$in, % cumple la le% "undamental de que el ngulo de incidencia es igual alngulo de re"le$in. Vn eco es el resultado de la re"le$in del sonido. El sonarse basa en la re"le$in de los sonidospropagados en agua. Vna bocina es un tubo cnico que "orma un haz de ondas de sonido re"leando algunos de los ra%osdivergentes en los lados del tubo. Vn tubo similar puede recoger ondas de sonido si se dirige el e$tremo ancho hacia la"uente de sonido.El sonido tambi!n e$perimenta di"raccine inter"erencia. i el sonido de una 2nica "uente llega a un o%ente por dostra%ectorias di"erentes por eemplo, una directa % otra re"leada, los dos sonidos pueden re"orzarse sin embargo, si noestn en "ase pueden inter"erir de "orma que el sonido resultante sea menos intenso que el sonido directo sin re"le$in. 0astra%ectorias de inter"erencia son distintas para sonidos de di"erentes "recuencias, con lo que la inter"erencia producedistorsin en sonidos compleos. Dos sonidos de distintas "recuencias pueden combinarse para producir un tercer sonidocu%a "recuencia es igual a la suma o di"erencia de las dos "recuencias originales.

12.!. ACONDICIONAIENTO ACSTICO

Es una vibracin del aire caracterizada por una sucesin peridica en el tiempo % en el espacio de e$pansiones %compresiones.

12.!.1. Co,>#"#,t, $, a;*o+"#-.0as super"icies de un recinto re"lean slo parcialmente el sonido que incide sobre ellas el resto es absorbido. eg2n el tipode material o recubrimiento de una pared, !sta podr absorber ms o menos el sonido, lo cual lleva a de"inir el coe"iciente deabsorcin sonora, abreviado con la letra griega (al"a), como el cociente entre la energ#a absorbida % la energ#a incidente

**

((

in#idente

a.sor&ida

in#idente

a.sor&ida ==

Melacin entre la energ#a ac2stica absorbida por un material % la energ#a ac2stica incidente sobre dicho material, por unidadde super"icie. El coe"iciente de absorcin suele ser di"erente para cada "recuencia de sonido.

us valores estn comprendidos entre 5 (correspondiente a un material totalmente re"lectante) % 1 (caso de absorcin total).El valor de est directamente relacionado con las propiedades "#sicas del material % var#a con la "recuencia.

El coe"iciente de absorcin tiene una gran importancia para el comportamiento ac2stico de un ambiente, % por esa razn sehan medido % tabulado los coe"icientes de absorcin para varios materiales % obetos. En general, los materiales duros, comoel hormign o el mrmol, son mu% re"lectores % por lo tanto poco absorbentes del sonido, % en cambio los materiales blandos% porosos, como la lana de vidrio, son poco re"lectores % por consiguiente mu% absorbentes.

0os materiales porosos % blandos permiten la penetracin de las ondas sonoras causando una gran absorcin, mientras quelas super"icies con acabados no porosos (cemento, vidrio, hormign, terrazo, etc) generalmente absorben menos del :,sobre todo a baas "recuencias.

En la siguiente tabla se recogen algunos de los valores de para varios materiales t#picos de construccin, obetos %personas (%a que las personas tambi!n absorben el sonido). e proporcionan para varias "recuencias, %a que depende

,-sica General
http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/Archivos%20complementarios/Calidad%20del%20aire.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/Archivos%20complementarios/Calidad%20del%20aire.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(7)%20El%20ruido%20de%20las%20ciudades/el%20ruido%20del%20trafico.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(7)%20El%20ruido%20de%20las%20ciudades/el%20ruido%20del%20trafico.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(7)%20El%20ruido%20de%20las%20ciudades/el%20ruido%20del%20trafico.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/Archivos%20complementarios/Calidad%20del%20aire.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/Archivos%20complementarios/Calidad%20del%20aire.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(7)%20El%20ruido%20de%20las%20ciudades/el%20ruido%20del%20trafico.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(7)%20El%20ruido%20de%20las%20ciudades/el%20ruido%20del%20trafico.htmhttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(7)%20El%20ruido%20de%20las%20ciudades/el%20ruido%20del%20trafico.htm


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bastante de la "recuencia. En general la absorcin aumenta con la "recuencia, debido a que para "recuencias altas la longitudde onda es peque6a % entonces las irregularidades de la super"icie o el propio espesor del material son ms comparablescon la longitud de onda. En algunos casos, sin embargo, alg2n "enmeno de resonancia entre el material % la pared puedemeorar la absorcin en baas "recuencias.

@aterial

Frecuencia

125 25( 5(( 1((( 2((( 4(((

e!a!a aiera 1 1 1 1 1 1

idrio 9+96 9+92 9+92 9+91 9+95 9+9;

Ventana de vidrio ordinaria 0.0! 0.0"! 0.0#$ 0.0#" 0.0% 0.0&

or.i


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2 Separata N12

Esp(.a de po#i(rea!o Vo!a"0 6B .. 9+11 9+1; 9+6H 9+=2 9+9 9+5

Esp(.a de po#i(rea!o Vo!a"0 B9 .. 9+1B 9+2B 9+B9 9+; 9+2 9+

Esp(.a de po#i(rea!o Vo!a"0 5B .. 9+15 9+;; 9+ 1+96 1+99 1+96

Esp(.a de po#i(rea!o So!e0 6B .. 9+9H 9+29 9+;B 9+51 9+B 9+=

Esp(.a de po#i(rea!o So!e0 B9 .. 9+95 9+62 9+52 9+== 9+5 1+91

Esp(.a de po#i(rea!o So!e0 5B .. 9+16 9+B6 9+9 1+95 1+95 1+99

La!a de ,idrio $ie#ro 1;


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A. :iempo de re4er*era-in.iempo en el que la presin ac2stica se reduce a la mil!sima parte de su valor inicial (tiempo que tarda en reducirse el nivelde presin en 35 d>) una vez cesada la emisin de la "uente sonora. En general es "uncin de la "recuencia. El tiempo dereverberacin , medido en segundos (s), puede calcularse con cierta apro$imacin mediante la siguiente e$presin, dondeK es el volumen del local (m9) % A es la absorcin del local (m4)

T #.!;3 ('A) %s&

'. Resonadores.Dispositivos absorbentes de accin pre"erente en bandas estrechas de "recuencia alrededor de una "recuencia de resonancia"r, para la cual la absorcin es m$ima.

C. Materiales porosos.Iateriales absorbentes de estructura alveolar, granular, "ibrosa, etc., que act2an por degradacin de la energ#a mecnica encalor, debida al rozamiento del aire con las super"icies del material. u coe"iciente de absorcin crece con la "recuencia.

,. Campo li*re 7 re4er*erante.&uando una se6al se emite en campo libredisminu%e el nivel de intensidad sonora en "uncinde la distancia, a razn de -3 d> cada vez que lamisma se duplica. &uando la se6al se emite en unlocal cerrado se produce un nivel sonorohomog!neo debido a las m2ltiples re"le$iones delsonido, denominado -ampo re4er*erante. En laprctica, ambos campos se superponen,predominando el nivel de intensidad del campodirecto a corta distancia, % el nivel reverberante ama%or distancia. En el siguiente gr"ico se muestraun eemplo de la rpida disminucin del nivelac2stico del campo libre a corta distancia, % latransicin al nivel ac2stico constante del camporeverberante a distancias superiores.

Di"6i!uci&! d% !iv% ac"tic# "%! a di"ta!cia= %!

#ca%" c%$$ad#" i!= .@= @$G% a%$= A$cBit%ctu$a ac#u"tic".

12.!.&. AISLAIENTO ACSTICO

A. Aislamiento a-sti-o espe-92i-o de $n elemento -onstr$-ti4o(a).Es la reduccin de la intensidad ac2stica cuando un sonido atraviesa un elemento constructivo, % su valor es "usin de la"recuencia. El aislamiento ac2stico espec#"ico a se mide en decibelios (d>) % se puede estimar mediante la siguientee$presin, donde "i es el nivel de intensidad ac2stica Ii incidente, % "t es el nivel de intensidad ac2stica It transmitida

a ? < "o8 (Ii/It) ? " i @ "t (d>)

'. Aislamiento a-sti-o *r$to de $n lo-al respe-to a otro (,).Es equivalente al aislamiento ac2stico espec#"ico del elemento separador de los dos locales. e de"ine mediante la siguientee$presin, donde " es el nivel de intensidad ac2stica en el local emisor, % "& es el nivel de intensidad ac2stica en el local

receptor, ? " @ "& (d>)

C. Aislamiento a-sti-o normalizado a r$ido a0reo (R).Aislamiento de un elemento constructivo medido en laboratorio seg2n la 8orma V8E )



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2/ Separata N12

De la ecuacin se deduce que es posible una reduccin del nivel ac2stico "& del local receptor sin variar el aislamiento R delcerramiento, disminu%endo la super"icie S com2n o aumentando la absorcin A del local receptor.

E. Aislamiento a-sti-o en d'A.Es la e$presin global en (d'A) del aislamiento ac2stico normalizado R. 0os valores del aislamiento proporcionado por loscerramientos se estiman mediante ensa%o.

8o obstante, puede decirse que el aislamiento ac2stico proporcionado por particiones simples constituidas por mampuestoso materiales homog!neos es "uncin casi e$clusiva de su masa s$per2i-ial, siendo aplicables las ecuaciones siguientesque determinan el aislamiento R (d>A) de cerramientos ligeros o pesados, en "uncin de la masa por unidad de super"icie m(JgFm4)m B (=< 68/m&) R? . ("o8 m) & (d>A)m D (=< 68/m&) R ? .= ("o8 m) @ F.= (d>A)0as particiones pre"abricadas constituidas por elementos blandos a la "le$in ("recuencia de coincidencia "c W 4.555 z),como "ibras o virutas aglomeradas, cartn %eso, etc., no responden a las ecuaciones anteriores. u aislamiento esgeneralmente superior, dependiendo en gran medida del dise6o % realizacin, por lo que sus propiedades ac2sticas sedeterminarn % garantizarn mediante ensa%o.

1. Aislamiento de elementos mltiples.0a dependencia entre el aislamiento % la masa, % la necesidad de obtener valores de aislamiento cada vez ms e$igentes,

hacen preciso utilizar sistemas % medios apropiados que garanticen el aislamiento e$igido sin que la masa crezcadesproporcionadamente respecto al mismo.0a solucin ms usual es la de "raccionar el elemento en dos o ms hoas separadas entre s#, si bien, puesto que en laprctica no se puede conseguir totalmente la separacin, la vibracin de una de las hoas se transmitir a las otras en ma%oro menor grado.

G. Aislamiento de elementos% 4entanas 7 p$ertas.El aislamiento ac2stico M de 4entanas, a "alta de ensa%os o"iciales o de los realizados por los "abricantes, se puede estimarseg2n la estanqueidad de la carpinter#a % el espesor nominal del vidrio&arpinter#a sin clasi"icar R ? & (d>A)&arpinter#a clase A-1 % cualquier vidrio R B = (d>A)&arpinter#a clase A-4 o A-9 R ? . "o8 e C4 (d>A)

donde ees el espesor nominal del vidrio en mmKidrio simple e P espesorDoble vidrio con cmara X1mm e P Iedia de espesoresDoble vidrio con cmara W1mm e P uma de espesoresKidrio laminado e P Espesor total

C4es el coe"iciente adicional en "uncin del tipo de carpinter#a % vidrioEstanqueidad de carpinter#a A-4 A-9Kidrio simple o doble 1=. d>A 1/. d>AKidrio laminado 1A 44. d>A

En el caso de p$ertas simplesse puede estimar por la siguiente e$presin, en "uncin de la masa super"icial m, en JgFm4

&on untas de estanqueidad R ? . ("o8 m) d>Ain untas de estanqueidad R ? . ("o8 m) d>A

3. Aisla-in A-sti-a desde $na perspe-ti4a pr-ti-aAislar ac2sticamente un recinto signi"ica impedir que los sonidos generados dentro del mismo trasciendan hacia el e$terior%, rec#procamente, que los ruidos e$ternos se perciban desde su interior.0a aislacin ac2stica (o aislacin sonora) es mu% importante en todo lo que ten- ga que ver con sonido pro"esional. i elrecinto es una sala de concierto o de espect- culos en la cual se eecuta o propala m2sica a alto nivel sonoro, es precisoevitar que los sonidos trasciendan convirti!ndose en ruidos molestos al vecindario. i se trata de una sala de grabacin oun estudio radio"nico, cualquier ruido proveniente del e$terior contaminar el sonido que se desea di"undir o grabar, endesmedro de su calidad, lo cual tambi!n debe evitarse.

7ara catalogar la aislacin sonora de di"erentes materiales % estructuras se usan dos parmetros la p0rdida de

,-sica General


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transmisin, P:, % la -lase de transmisin sonora, S:C (Estados Vnidos), o el 9ndi-e de red$--in a-sti-a, RH(Europa % Argentina).

0a p0rdida de transmisin, P:, es un parmetro e$presado en d' que dependede la "recuencia e indica en cuntose aten2a la energa sonora incidente al atravesar el tabique. As#, una p!rdida de transmisin de F< d' signi"ica que laenerg#a sonora que pasa al otro lado es F< d' menor que la incidente.

Lbs!rvese que se est hablando de la energa sonora, que no es lo mismo que lapresin sonora. i un tabique tieneP: ? F< d', % del lado de la "uente ha% un nivel de presin sonora de >< d', no es vlido a"irmar que del otro lado ha%>< d' F< d', es decir =< d'. 7uede haber menos o ms de =< d', seg2n las circunstancias. 7or e1emplo, si el ladoreceptor es mu% reverberante, habr ms de =< d' % si el tabique es mu% pe- que6o, por eemplo una peque6aventanilla en el medio de una pared mu% gruesa, entonces del lado receptor habr probablemente menos de =< d'.i bien el anlisis detallado no es mu% compleo, escapa al obeto de este libro.

0a -lase de transmisin sonora (en ingl!s, sound transmission class), S:C, es una especie de valor promedio de lap!rdida de transmisin a varias "recuencias. Es un valor 2nico que permite evaluar rpidamente la calidad de la aislacinsonora que o"rece un tabique, especialmente en lo re"erido a la privacidad de la palabra. As#, un valor de S:C in"eriora &= implica que la voz normal se entiende per"ectamente, % un valor superior a F= implica que la voz alta casi no sepercibe. El #ndice de reduccin sonora R es la versin europea, tambi!n usada en la Argentina (puede di"erir hasta en

d').

En la :a*la si8$iente se detallan los valores de P: a varias "recuencias % de S:C, correspondientes a variosmateriales % estructuras. e han considerado los materiales % estructuras actuando en condiciones casi ideales. 8o seha tenido en cuenta, por consiguiente, la denominada transmisin por 2lan-os, es decir el sonido que se "iltra a trav!sde "isuras, intersticios o untas mal selladas, o que se propaga por la estructura en "orma de vibraciones, o que setransmite por tuber#as de ventilacin o aire acondicionado, o por los ca6os de distribucin de energ#a el!ctrica. En todopro%ecto de aislacin ac2stica deben tenerse en cuenta todos estos detalles, %a que de lo contrario se corre el riesgo deinvertir grandes sumas de dinero sin lograr los resultados esperados. Es importante saber que el intersticio debao deuna puerta puede llegar a empeorar la atenuacin de una pared en &< d' ms. 7ueden utilizarse burletesperimetrales en las puertas % masilla con silicona (es decir, no endurecible) en toda "isura, grieta o1unta.

7or 2ltimo, debe advertirse que la in"ormacin brindada en este cap#tulo se ha incluido a t#tulo in"ormativo, siendo

conveniente obtener una opinin especializada antes de encarar un pro%ecto que involucre grandes inversiones, %a quees mu% "cil cometer errores que luego se pagarn, a la larga o a la corta, mu% caro.

Tala P8rdida de ra!s.isi3! de di,ersos .aeria#es e! $(!"i3! de #a $re"(e!"ia+ % "#asede ra!s.isi3! so!ora se


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#0 Separata N12

idrio #a.i!ado H ..0 6B 2H 2 62 6B 6B ;6

idrio 6..0 aire B9 ..0 ,idrio 6 ..0 6= 1= 2H 6= ;6 ;= 6B

idrio 6..0 aire 199 ..0 ,idrio H ..0 ;B 2 6B ;; ;H ;5 B9

P(era .adera .a"iza 2;

I. Aislamiento 8lo*al de elementos miJtos (aG).En el campo de la edi"icacin es normal la presencia de elementos "ormados por elementos constructivos di"erentes,caracterizados por aislamientos espec#"icos mu% distintos entre s#, como las "achadas con cerramiento % ventanas.El aislamiento ac2stico global aG de un elemento mi$to puede calcularse considerando las reas Si (m4) de cada elementoconstructivo i, % sus correspondientes aislamientos espec#"icos ai (d>), mediante la siguiente e$presin

0a segunda e$presin es el caso ms sencillo de una "achada con cerramiento % ventana, de reas S- % S4 % deaislamientos a- % a4 respectivamente. 7ara "acilitar las operaciones de esta complea ecuacin se puede utilizar la hoa declculoAislamiento acstico de cerramientos!V"#$%ls, re"erenciada en el Ane$o.A t#tulo de eemplo, para una "achada cu%a parte ciega tiene un aislamiento ac P =5 d> % con una ventana de aislamiento avP 4 d> % un rea del 4: de la "achada, se obtiene un aislamiento global aC P 95.3 d>A.7ara los casos habituales se comprueba que el aislamiento global de un elemento constructivo mi$to es, como m$imo, 15d> ma%or que el del elemento constructivo ms d!bil desde el punto de vista ac2stico. 7ara meorar el aislamiento ac2sticode "achadas suele ser pre"erible meorar el aislamiento de las ventanas "rente al de las partes ciegas.En cualquier caso, es preciso resaltar el problema que generan las holguras % rendias de las carpinter#as, %a que puedencausar disminuciones del aislamiento del orden de 9 a d>, cu%o 2nico tratamiento son las bandas de estanqueidad % losresaltes.Ogual de importante es la disminucin de aislamiento que se produce a causa de las rendias que aparecen en cerramientoscon persianas enrollables e$teriores, ci"rado en d>, % cu%o re"uerzo debe hacerse minimizando estas rendias, colocandobandas de estanqueidad, re"orzando la estructura de la caa % a6adiendo un tratamiento absorbente en el interior.Nota a-laratoria para KaL 7 KRL la 8orma &A-;; prescribe el aislamiento ac2stico de los elementos separadores comoAislamiento acstico normali&ado a ruido areo R (d>A), pero aplica el s#mbolo de Aislamiento ac2stico espec#"ico aB (d>)para el clculo del aislamiento global aG.in embargo, en la "icha usti"icativa de la 8orma se calcula a- % a4 mediante el procedimiento de clculo delaislamiento normalizado R, por lo que se podr#an estimarequivalentes a e"ectos de cumplir la 8orma.

12.&. EE/LOS DE CLCULO

&omo aplicacin prctica de los conceptos "undamentales del sonido, se ha desarrollado una serie de eemplos de clculo utilizandolas ecuaciones de la 8>A-&A-;;. e ha procurado mostrar eemplos simpli"icados, representativos del comportamiento del sonidoen casos normales de urbanismo % edi"icacin.

e advierte que se trata de una estimacin apro$imada a lo que ocurre en el mundo real, porque se han aplicado algunasecuaciones emp#ricas, no se ha considerado todas la variables % se han ignorados algunos "enmenos colaterales.

12.&.1. N#%,l,* a"8*t#"o*

1. ?otencia acCsticaS(po!


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2. /ntensidad acCsticaSi #a poe!"ia so!ora se di$(!de e! odas dire""io!es+ a 1 . de disa!"ia ara,iesa e# 4rea de (!a es$era de

s(per$i"ie S@ ;r2@ 12*BH .2+ % #a i!e!sidad a"/si"a ser4:

/ ?=@ 19-6X 7 12*BH .2@ 7.$6 1('5m2@ 5*H195pX7.2

3. ivel de intensidad acCsticaSe "a#"(#a .edia!e #a epresi3! si


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#2 Separata N12

Lp6@ L6 p$0 @ 59 1*2 @ 71.2 dB0

Por /#i.o+ ap#i"a!do #a "o.posi"i3! de !i,e#es de# aparado a!erior se oie!e (! !i,e# "o.p(eso po!derado

p4 1( log 1( pi1(@ 19 #o< 19 Lp27190 19 Lp671900Lp;@ 71.3 dB0.

Para si.p#i$i"ar+ ##a.a.os nivel acCstico dB0a# !i,e# de i!e!sidad a"/si"a po!derado AW*

7. Gndices de valoraci*n del Ruido de TrH)icoPara #a ,a#ora"i3! de# r(ido de r4$i"o ( oras $(e!es so!oras p(ede rea#izarse (! es(dio esadsi"o de s(s$#("(a"io!es* E# ivel e& o nivel sonoro continuo e&uivalentees (!o de #os !di"es .4s (sados+ "o! #aepresi3!: Le'@ 19 Lo< iZ19Li71907T0 dA+ do!de i es e# ie.po de oser,a"i3! d(ra!e e# "(a# e# !i,e#

so!oro es Li 2+B dA*

Co.o ee.p#o+ si e! (! periodo T0 de 19 .i!(os e# !i,e# de r(idos a(.e!a pa(#ai!a.e!e desde B9 dA&asa 59 dA+ % se .ide! #os !i,e#es .edios Li0 de "ada .i!(o i0+ a# $i!a# de #as .edi"io!es res(#ar4 (!Ni,e# e'(i,a#e!e e& 63.3dA*

N

.edida

ivel

i dB0

I!e!sidad

19Li719

S(.a

iZ19Li719

Jedia

iZ19Li71907T

ivel

e& dB01 51 12B=6 12B=6 12B=6 51.(

2 53 1B2H 62B;1 1H259 52.1

6 55 61H22= H;1H;5 216==2 53.3

; 57 B911=5 11;2=6; 2=B59= 54.6B 5$ 5;62= 1651H2 6=5;62 55.$

H 61 12B=2B 61H9=5 B62H=1 57.3

5 63 1B2H2 B116B9 5;1H21 5#.7

= 65 61H225= =6B6H25 19;;296 6(.2 67 B911=52 166HBB99 1;=B9BH 61.7

19 6$ 5;62=2 2169=5=2 2169=5= 63.3

Ade.4s+ si e# !i,e# a"/si"o a(.e!ara &asa 59 dA "o.o e# ee.p#o % ,o#,iera a des"e!der &asa B9 dA+ "o!(!a


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12.&.2. A#*la9#,to a"8*t#"o

#. 0islamiento acCstico ruto de un local respecto a otro dB0Si dos &aia"io!es es4! separadas por (! ai'(e ( oro e#e.e!o separador+ % se .ide e# !i,e# a"/si"o L1@5BdA de# #o"a# "o! (!a $(e!e de so!ido % e# !i,e# L2 @ ;9 dA de# #o"a# re"epor+ se p(ede "a#"(#ar e#

ais#a.ie!o a"/si"o r(o de #os dos #o"a#es .edia!e #a si


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#' Separata N12

1(. Reducci*n del nivel acCstico del local receptorCada ipo de "erra.ie!o ie!e (! ais#a.ie!o a"/si"o !or.a#izado RW dA0+ de ,a#or "o!sa!e %a '(edepe!de de #as "ara"ersi"as "o!sr("i,as de# e#e.e!o separador* Por a!o+ de# ee.p#o a!erior se p(ededespear e# !i,e# a"/si"o de# #o"a# re"epor L2+ "o!sidera!do R "o!sa!e*

L2@ L1) R 19 #o< S7A0 dA2@ 5B ) ;2 19 Lo< 122.40 @5B ) ;2 E 7@ ;9 dA

Si #a s(per$i"ie S de# e#e.e!o separador se dis.i!(%e a #a .iad =J =2 6m2+ es e,ide!e '(e se red("ir4 e#!i,e# a"/si"o re"iido L2Q*

2J@ L1) R 19 Lo< SQ7A0 @ 5B ) ;2 19 Lo< 672*;0 @ 5B ) ;2 E 4@ 65dB0

Si #a asor"i3! A de #as s(per$i"ies i!eriores de# #o"a# re"epor se .(#ip#i"a por ;+ .eora!do @9*12+ res(#a'(e 0J #( m2 8 (.12 $.6 m2* Res(#a! .(% i!eresa!e '(e a.i8! se red("e e# !i,e# a"/si"o re"iido L2QQ*

2JJ@ L1) R 19 #o< S7AQ0 @ 5B ) ;2 19 #o< 127 $.60 @ 5B ) ;2 E 1@ 34 dB0E! res(.e!+ '(e e# !i,e# a"/si"o re"iido L2se p(ede reduce en 3 dB0"ada ,ez '(e se red(z"a a #a mitad lasuper)icie =de# e#e.e!o separador+ o "ada ,ez '(e se dupli&ue la asorci*n 0a"/si"a de# #o"a#*

11. 0islamiento acCstico dB0 de elementos constructivos simplesLos ,a#ores de# ais#a.ie!o propor"io!ado por #os "erra.ie!os es $(!"i3! "asi e"#(si,a de s( .asa+ sie!doap#i"a#es #as e"(a"io!es si


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Esa!'(eidad de "arpi!era A-2 A-6

idrio si.p#e o do#e 1;*B dA 1*B dA

idrio #a.i!ado 15*B dA 22*B dA

E! e# "aso de puertas simplesse p(ede esi.ar por #a si


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# Separata N12

E! #a pr4"i"a+ "o!o"ido L!+ e# !i,e# dire"a.e!e .edido L se podr4 red("ir e! 6 dA "ada ,ez '(e se d(p#i"a#a asor"i3! A de# re"i!o e! .2*

Co.o ee.p#o+ si se "o!o"e e# ais#a.ie!o a# r(ido a8reo R@ ;B dA de# $orado+ e# !i,e# de r(ido de i.pa"o sepodr4 deer.i!ar .edia!e #a si


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AQ@ 1H 9*96 1H 9*H9 ;= 9*96 @ 9*;= *H 1*;; @ 11.52 m2

16. Tiempo de revereraci*nE! e# ee.p#o a!erior+ e# ie.po de re,erera"i3! p(ede "a#"(#arse "o! "iera aproi.a"i3! "o! #a $3r.(#a deSai!e+ .edia!e #a si


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#/ Separata N12

Separata Nº12 - Fisica - Ondas Sonoras y Acústica - Carlos Joo - 2012

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