Nivel de intensidad sonora y sonoridad. El ruido

            El oído humano es capaz de percibir intensidades y presiones sonoras de muy diferente rango. La intensidad más baja que se puede percibir es Io=10-12 Wm-2 y la amplitud de presión sonora más baja es po=2,0·10-5 Pa.

         El nivel de intensidad sonora L de una intensidad I se mide en decibelios, dB, y se define

donde d es la densidad del aire y v es la velocidad del sonido.

         Si se sustituyen I e I0  en la expresión del nivel de intensidad sonora, se tiene:

Esta magnitud recibe el nombre de nivel de presión sonora, cuyo acrónimo en inglés es SPL. Se puede observar que la magnitud nivel de intensidad sonora coincide con el nivel de presión sonora.

Sonoridad

         Es la característica subjetiva del sonido que representa la sensación sonora para un mismo oyente.

         La sonoridad depende de la intensidad y de la frecuencia del sonido.

Nivel de sonoridad de n tonos de un sonido

         Es la sensación sonora equivalente a la de un sonido puro de frecuencia de 1000 Hz que incide sobre el oyente en forma de onda plana libre y cuyo nivel de intensidad o presión es n decibelios superior al nivel de intensidad Io o de presión po de referencia.

            La imagen adjunta muestra las curvas de igual sonoridad, isofónicas,  en un diagrama frecuencia-nivel de intensidad sonora. Estas curvas fueron elaboradas por los físicos norteamericanos Fletcher y Munson en 1933, realizando medidas estadísticas de audición en una población.   El diagrama permite determinar el nivel de sonoridad de un sonido a partir de la frecuencia y del nivel de intensidad sonora del mismo.

         Un sonido de  frecuencia f y nivel de intensidad sonora L está representado por un punto en la gráfica. Ese punto pertenecerá a una curva isofónica 10·n representada o  a otra interpolada entre dos contiguas. Un vez determinada la curva isofónica a la que pertenece el punto, se puede expresar que el sonido produce la misma sensación sonora estadísticamente que un sonido de frecuencia 1000 Hz y nivel de intensidad sonora 10·n o el valor interpolado.

            Un sonido de frecuencia de 100 Hz y nivel de intensidad sonora L=60 dB, representado por un punto de color azul en la imagen anterior, tiene en promedio estadístico en la población la misma sensación sonora equivalente que un sonido de frecuencia 1000 Hz y nivel de intensidad sonora L=40 dB, representado por un color verde, luego el nivel de sonoridad de ese sonido será de 40 dB(A).

        Un sonido de frecuencia f=70 Hz y nivel de intensidad sonora de 80 dB presenta la misma sensación sonora que un sonido de frecuencia f=1000 Hz y un nivel de intensidad sonora de 70 dB, luego su nivel de sonoridad será 70 dB(A).

Observaciones sobre las curvas de igual sonoridad

•            Las frecuencias para las que el oído tiene mayor sensibilidad están entre los 500 Hz y 500 Hz y, en especial, entre los 2.000 Hz y 3.000 Hz.

•             Las frecuencias audibles con niveles de intensidades iguales o inferiores a 10 dB están entre los 400 Hz y 6.000 Hz.

•             En la zona de bajas frecuencias los sonidos requieren mayores niveles de intensidad para ser oídos.

•           Para sonidos con niveles de intensidad sonora a partir de 90 dB, los niveles de intensidad sonora y los niveles de sonoridad son muy parecidos, aunque difiriendo un poco a partir de la frecuencia de 1000 Hz.

•          Para la frecuencia de 10.000 Hz hay una pérdida de sensibilidad de 10 dB, los niveles de sonoridad son 10 dB superiores a los niveles de intensidad sonora.

Curva A de ponderación

         Dado que el oído no tiene la misma sensación sonora para todas las frecuencias, se han creado unas curvas de ponderación; A, B y C,  que corrigen  respectivamente los valores de los niveles de intensidad sonora según los rangos de frecuencias bajas, medias o altas y que se aplican en los sonómetros. La curva de ponderación A resulta adecuada para niveles de ruido bajos como los que encontramos en ambiente interior y que habitualmente se encuentran entre 25 y 40 decibelios.

         El valor corregido del nivel de intensidad sonora con la curva de ponderación A  se expresa en dB(A) o dBA.

         Así un sonido de frecuencia de 100 Hz nivel de intensidad sonora L=70 dB,  el nivel de intensidad sonora corregido con la curva A estándar de ponderación será:

LA=L+(-19)=70-19=51 dBA

Se ha estimado el valor de variación del nivel de intensidad  o presión sonora de  -19 dB para una frecuencia f=100 Hz en la gráfica.

         La legislación actual se refiere a esta curva A estándar de corrección pero debería sustituirse por las curvas B o C estándares de ponderación, para la legislación sobre el ruido en ambientes laborables de altas intensidades sonoras.

         Una función de ajuste de la variación del nivel de intensidad sonora para obtener el nivel de intensidad sonora con ponderación A, en dBA, es

DLdB→dBA = 1,6717(log f)3 - 25,693 (log f)2 + 115,65 (log f) - 160,44

         Donde log(f) es el logaritmo decimal de la frecuencia sonora. Así para f=100, DL=-19 dB, tomando las dos primeras cifras después de redondear.

Curvas B y C estándares de ponderación

         Las curvas B y C estándares de ponderación se muestran a continuación.

Efectos del ruido

         Si los ruidos exceden de 80 dBA y la exposición al ruido se prolonga durante meses, se origina la sordera neurosensorial, en la que se produce un daño irreversible de las células auditivas del oído interno.

         Hay una disminución de la percepción acústica con la edad, denominada presbiacústica, que se inicia a los 25 años y que es más acusada en los hombres que en las mujeres.

         Entre los efectos que genera el ruido, se pueden citar los siguientes:

Fisiológico: hipertensión arterial.

Psicológicos:

Estrés.

Predisposición a la violencia.

Disminución de la concentración.

Afectación del crecimiento y aprendizaje de los niños.

 Problemas de aprendizaje en niños nacidos de mujeres embarazadas expuestas a altos niveles  de ruido.

Perturbación del sueño: el nivel deseable de ruido de fono para proteger el sueño es de 35 dB.

Molestias acústicas: a partir de ruido de 68 dBA, el 28% de los europeos introdujeron aislamientos acústicos en sus casas por las molestias producidas por el ruido exterior.

Interferencia en la comunicación: a partir de niveles de ruido exterior superiores a los 70 dBA, el 75% de las personas tienen que cerrar las ventanas para poder entenderse.

Deterioro permanente de la audición: a partir de los 80 dBA aparece fatiga auditiva y aumento del umbral de percepción, requiriendo mayor nivel de intensidad sonora para una misma frecuencia.

Alteración del equilibrio ecológico por afección a los animales.

Sordera profesional: para niveles superiores a 85 dBA durante 8 horas diarias aparece la sordera profesional.