Nivel de presión sonora (SPL): significado, medición y ejemplos

¿Qué es el nivel de presión sonora (SPL)?

Los sonidos son pequeñas variaciones de la presión del aire que viajan desde una fuente hasta un detector. Viajan por el aire en ondas, que están formadas por regiones de compresión (las moléculas de aire se presionan entre sí) y rarefacción (las moléculas de aire se separan). Por ejemplo, cuando una persona aplaude, la compresión de las moléculas de aire entre sus manos es intensa pero breve. A esto le sigue rápidamente una rarefacción, que alivia esa presión. Estas perturbaciones se propagan hacia el exterior en forma de ondas, a medida que las moléculas de aire chocan con otras moléculas de aire, y el sonido se dispersa.

Cuando se trata de medir la intensidad de una onda sonora, se pueden utilizar dos métricas diferentes. La primera se denomina presión sonora, que es una medida de la desviación de la presión del aire ambiente, que normalmente se mide en pascales (Pa). Pero una métrica más común se denomina nivel de presión sonora. Se trata de una medida logarítmica de la presión efectiva de una onda sonora en relación con un valor de referencia conocido (normalmente 20 micropascales, que es el umbral de la audición humana). Esta cantidad suele abreviarse como SPL, que significa nivel de presión sonora, y se mide en decibelios (dB).

La explicación más simple del SPL es que se trata de una escala logarítmica que se utiliza para medir la intensidad de un sonido en relación con el sonido más bajo que los humanos pueden oír. Una escala logarítmica es una escala no lineal que se ajusta por factores de 10. Debido a que el oído humano es tan sensible y a que podemos detectar una gama tan amplia de desviaciones de la presión del aire, tiene sentido medir el sonido utilizando una escala logarítmica. En términos de factores, el SPL es la forma estándar de medir el volumen de un sonido en la ciencia, la medicina e incluso en la industria musical.

¿Cómo se mide el SPL?

El nivel de presión sonora se mide normalmente con un medidor de nivel de presión sonora. La onda sonora entra en el dispositivo a través de un micrófono y el medidor evalúa la energía sonora comparándola con el valor de referencia de 20 micropascales. A continuación, el volumen de la onda sonora se muestra en unidades de decibeles (dB).

Es importante tener en cuenta que cualquier cambio en la presión del aire se mide en relación con la presión del aire ambiente en el lugar determinado. También es importante tener en cuenta que el nivel de presión sonora (y, por lo tanto, los decibeles) es una escala logarítmica. Por lo tanto, se necesita mucha menos energía sonora para amplificar un sonido de 20 a 30 dB que para amplificar un sonido de 70 a 80 dB.

SPL en diferentes entornos

Como la unidad de decibeles siempre compara los sonidos con el mismo valor de referencia, se puede utilizar como una medida absoluta del volumen de un sonido. A continuación se muestra una tabla de ejemplos que muestra sonidos comunes y su volumen medido en decibeles (dB). Sin embargo, es importante mencionar que la distancia a la que uno se encuentra de la fuente de un sonido ciertamente puede cambiar su volumen.

Fuente de sonido	Volumen en decibeles
Silencio	0 dB
Respiración	10dB
Hojas oxidadas	20dB
Susurro humano	30dB
Refrigerador en funcionamiento	40dB
Lluvia	50dB
Conversación humana	60dB
Tráfico urbano	70dB
Motor del camión	80dB
Secador de pelo	90dB
Helicóptero	100dB
Trombón	110dB
Sirena de policía	120dB
Motor a reacción	130 dB
Fuegos artificiales	140 dB

Ejemplos de niveles de SPL

Para calcular el nivel de presión sonora, se necesita información sobre el cambio de presión del aire que crea una onda sonora. Luego, se debe utilizar la fórmula del nivel de presión sonora. A continuación, se presentan dos ejemplos de dichos cálculos.

Sonido producido por la lluvia

Imaginemos que un manómetro de presión acústica registra las fluctuaciones de la presión atmosférica provocadas por una lluvia moderada y que éstas son de 0,00634 pascales. Para calcular el nivel de presión acústica, se utilizaría la siguiente fórmula:

{eq}SPL = 20*log (\frac{p}{p0}) {/eq}

{eq}SPL = 20*log (\frac{0,00634}{0,00002}) {/eq}

{eq}SPL = 20*log (317) {/eq}

{eq}SPL = 20*2,5 {/eq}

{eq}Nivel de presión sonora = 50 dB {/eq}

Sonido producido por una sirena de policía

Ahora, imaginemos que se utiliza el mismo manómetro para medir las fluctuaciones de la presión del aire provocadas por una sirena de policía, un sonido mucho más fuerte. El cambio en la presión del aire resulta ser de unos 20 pascales. Para calcular este nuevo nivel de presión sonora, se utilizaría la siguiente fórmula:

{eq}SPL = 20*log (\frac{p}{p0}) {/eq}

{eq}SPL = 20*log (\frac{20}{0.00002}) {/eq}

{eq}SPL = 20*log (1.000.000) {/eq}

{eq}SPL = 20*6 {/eq}

Nivel de presión sonora (SPL) = 120 dB

Comparando los dos cálculos anteriores, uno se hace una idea de por qué se necesita una escala logarítmica. El cambio en la presión atmosférica desde un sonido moderado (lluvia) a un sonido fuerte (una sirena de policía) es enorme; la sirena de policía es cientos de millones de veces más fuerte, en términos de desviación de la presión atmosférica. Pero utilizando una escala logarítmica, ambos sonidos se muestran claramente en relación con el mismo punto de referencia, siendo la sirena de policía ligeramente más del doble de la cantidad de decibeles.

Importancia de la medición del nivel de presión sonora

Conocer el nivel de presión sonora en diferentes entornos puede resultar beneficioso. Los pelos pequeños del oído pueden dañarse a 70 db. Es importante estar familiarizado con el nivel de presión sonora en diferentes entornos porque, con el tiempo, los ruidos superiores a 70 db pueden contribuir a la pérdida de audición.

Resumen de la lección

Cuando se trata de medir la intensidad de una onda sonora, se pueden utilizar dos métricas diferentes. La primera se denomina presión sonora, que es una medida de la desviación de la presión del aire ambiente, que normalmente se mide en pascales (Pa). Pero una métrica más común se denomina nivel de presión sonora. Se trata de una medida logarítmica de la presión efectiva de una onda sonora en relación con un valor de referencia conocido (normalmente 20 micropascales o 0 dB, que es el umbral de la audición humana). Esto significa que cualquier duplicación de decibelios crea un sonido que es 10 veces más fuerte que el original. La cantidad se suele abreviar como SPL, que significa nivel de presión sonora, y se mide en decibelios (dB). SPL es la forma estándar de medir el volumen de un sonido en la ciencia, la medicina e incluso la industria musical.

El nivel de presión sonora se mide más comúnmente utilizando unidades de decibelios (dB), llamadas así por Alexander Graham Bell. Un decibelio es igual a una décima parte de un belio (B). La ecuación utilizada para calcular el nivel de presión sonora es la siguiente: {eq}SPL = 20*log (\frac{p}{p0}) {/eq}. En esta ecuación, SPL representa el nivel de presión sonora, p representa la presión sonora y p0 es la presión sonora de referencia de 0,00002 pascales, que es aproximadamente el umbral de la audición humana. Con un medidor de nivel de presión sonora, se puede medir el volumen de una variedad de sonidos en unidades de decibelios. El susurro de las hojas, por ejemplo, tiene un volumen de 20 dB. La lluvia moderada tiene un volumen de 50 dB. Una sirena de policía tiene un volumen de aproximadamente 120 dB.