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Medición y fórmula del nivel de presión sonora

Publicado el 16 marzo, 2022

Sonar

¿Quién no se ha despertado temprano en la mañana con la sirena de la policía o de una ambulancia, o con un vecino motivado cortando el césped? ¡Estos sonidos son fuertes! Tan ruidosos que pueden viajar distancias significativas e incluso atravesar paredes. ¿Qué es el sonido y cómo se mide su intensidad?

El sonido es una perturbación en un medio. Para esta lección, usaremos el aire como ese medio. Cuando algo perturba el aire, comprime las moléculas de aire en esa región. A medida que la energía se propaga hacia el exterior, se forma una onda longitudinal u onda de compresión con regiones de alta y baja presión. Cuanto mayor sea la perturbación en el aire, más fuerte será el sonido.


La campana que suena produce ondas de sonido
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sonar

Cálculo de la intensidad del sonido

La presión es una fuerza ejercida sobre un área (F/A) y tiene la unidad SI (métrica) Pascal (Pa). La presión más pequeña que se puede reconocer en un tímpano humano es de 20 micropascales (µPa). Una hoja susurrante tiene aproximadamente un 32% más de presión de sonido. El nivel de presión sonora (SPL) es la relación entre el sonido que se mide y un estándar, que suele ser el umbral de audición humana de 20 µPa.


Ecuación del nivel de presión sonora
ecuación_spl
  • El log 10 es la operación matemática logarítmica. Se encuentra en la mayoría de las calculadoras científicas.
  • ρ es la presión sonora para la que estamos calculando el nivel de presión sonora.
  • ρ ref es el umbral de la presión auditiva humana (2 µPa, que es 2 x 10 -5 Pa).

El nivel de presión sonora se mide en decibelios (dB) , que es un tributo a Alexander Graham Bell. El umbral del oído humano es de 0 dB, y el susurro de las hojas que tratamos anteriormente es de 10 dB. El molesto vecino rompiendo su pared con un martillo neumático son +/-100 dB. ¡Buena suerte durmiendo! Usar este sistema para calificar la intensidad del sonido es mucho más conveniente porque el valor de decibelios es un valor mucho más manejable en comparación con el valor de presión de sonido muy pequeño.

Medición de niveles de sonido

Los niveles de presión del sonido son importantes porque pueden advertir a las personas sobre las intensidades del sonido que pueden causar pérdida de audición. Los niveles de presión sonora también se pueden utilizar en la industria. Por ejemplo, los fabricantes de automóviles diseñan sus motores para que tengan un nivel de presión de sonido específico en función de los comentarios de los clientes. Demasiado ruido de motor dentro del coche es desagradable por lo que funcionan minimizando el ruido del motor.

Hay varios dispositivos que se pueden comprar que miden los niveles de presión del sonido. De hecho, existen aplicaciones para teléfonos inteligentes que se pueden usar para medir los valores del nivel de presión sonora. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés) ofrecen una aplicación gratuita NIOSH Sound Level Meter. Utiliza el micrófono del teléfono celular o un complemento de micrófono externo para detectar ondas sonoras, y el programa instalado en el teléfono calcula el nivel de decibelios. No se garantiza que esta configuración sea totalmente precisa, pero brinda un buen punto de partida para realizar una investigación de los niveles de ruido.


aplicación de nivel de sonido
aplicación

El límite legal de ruido en el lugar de trabajo es de 85 a 90 decibelios de exposición continua al ruido en una jornada laboral de 8 horas. Cualquier nivel de ruido que supere este nivel debe ser abordado por los empleadores. Esto puede incluir proporcionar equipo de protección auditiva, como tapones para los oídos. ¡Tal vez su vecino necesita algo de educación sobre este tema!

Resumen de la lección

El sonido es una onda longitudinal o de compresión generada por algo que perturba el aire. La presión se mide en la unidad SI Pascales (Pa), que es la fuerza ejercida sobre un área específica. La presión mínima detectada por el tímpano humano es de 20 µPa. Dado que las presiones de sonido en pascales son tan pequeñas, es más conveniente usar otro cálculo que genere números más manejables. Este cálculo es el nivel de presión sonora y viene dado por la ecuación

Resumen_SPL

El umbral del oído humano es de 0 dB, mientras que el ruido de un martillo neumático es de aproximadamente 100 dB.

Hay varios dispositivos que se pueden comprar para determinar los niveles de presión del sonido. De hecho, el CDC ha proporcionado una aplicación gratuita para estimar los niveles de presión sonora. Dado que demasiada intensidad de ruido puede dañar la audición, las leyes federales limitan la cantidad de ruido a la que un empleado puede estar expuesto durante un período de 8 horas aproximadamente igual a 85-90 dB.

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