VIBRACIONES Y RUIDO EN MÁQUINAS

[pic 1]

ÍNDICE

1.        Introducción        2

2.        Conceptualización del sonido desde la definición de energía.        2

3.        La energía sonora o energía acústica.        2

4.        El sonido y sus cualidades        3

4.1. El tono        3

4.2. Duración.        3

4.3. Timbre        4

4.4. Volumen o intensidad.        4

5.        Confort        5

5.1. Confort psicológico.        6

5.2. Confort físico.        6

5.3. Confort sociológico.        6

5.4. Confort tecnológico.        6

6.        Ruido        7

6.1. Tipos de ruido        7

6.2. Efectos del ruido en la salud        7

6.2.1. Pérdida de atención, de concentración y de rendimiento.        8

6.2.2. Trastornos del sueño.        8

6.2.3. Estrés, manifestaciones y consecuencias.        8

6.2.4. Alteraciones en otros órganos.        8

6.2.5. Efectos psicológicos.        8

6.2.6. Efectos mentales.        8

7.        Calidad del sonido        9

8.        Medición de la calidad del sonido.        9

8.1. Métricas objetivas        9

8.1.1. Nivel de presión sonora        9

8.1.2. FFT (Transformada rápida de Fourier).        10

8.1.3. Zwicker LOUDNESS.        10

9.        Aplicaciones de la calidad del sonido        12

9.1. Vehículos.        12

9.2. Aeronaves.        12

9.3. Electrodomésticos.        12

ANEXO I. NORMATIVA TÉCNICA SOBRE RUIDO Y VIBRACIONES.        13

ANEXO II. ISO532/R        15

1. Introducción

En este trabajo vamos a describir los conceptos relacionados con la percepción del sonido. Para ello, comenzaremos definiendo el sonido y otros aspectos como el ruido y la influencia de estos fenómenos en el oído humano.

Conocer cuál es la respuesta ante el sonido y su influencia en el confort es posible estudiarlo a través de métricas sonoras.

1. Conceptualización del sonido desde la definición de energía.

La energía se define como la capacidad de un cuerpo o sistema para realizar trabajo.

Existen diferentes tipos de energía:

• Energía Mecánica.
• Energía Potencial.
• Energía Cinética.
• Energía Química.
• Energía Calórica.
• Energía Eléctrica.
• Energía Nuclear.
• Energía Solar.
• Energía Geotérmica.
• Energía Eólica.
• Energía Hidráulica.

Las energías externas alteran nuestros sentidos. Tales energías están constituidas por vibraciones, reacciones químicas y fenómenos físicos, y en cada caso emiten señales particulares. En la medida en que cada una de las energías externas impresiona el órgano sensorial correspondiente, se tiene una conversión de la forma de señal originaria, a la forma eléctrica. Genéricamente los órganos sensoriales se denominan transductores primarios. Para diferenciar los estímulos o señales (energías externas) conforme a su modalidad, frecuencia o tipo, se ha establecido la siguiente clasificación.

• Afenones: los que estimulan el tacto
• Fonones: Los que estimulan el oído
• Fotones: Los que inciden en el órgano de la vista, dando lugar a la sensación de luz y color
• Geusones: Los que afectan el gusto
• Osmones: Los que afectan el olfato
• Termones y Rigones: Los que se relacionan con el calor y el frío respectivamente.

[pic 2]

1. La energía sonora o energía acústica.

Es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas).

1. El sonido y sus cualidades

El sonido es una señal de presión propagada en algún medio. El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que puedan existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las cuatro cualidades que caracterizan todo sonido y que son la intensidad, el tono, duración y el timbre. Aun cuando todas ellas se refieren al sonido fisiológico, están relacionadas con diferentes propiedades de las ondas sonoras. En base a los anteriores parámetros conocidos para las ondas, se derivan algunas definiciones formales específicas para la descripción del sonido, entre las principales se tienen:

4.1. El tono

El tono o altura permite diferenciar, a través de la frecuencia, sonidos graves o bajos de agudos o altos.

[pic 3]

Imagen 1. Sonidos graves y agudos

Un sonido es grave si su frecuencia es inferior a 1.000 Hz y agudo si su frecuencia es superior a 1.000 Hz. El oído humano detecta los sonidos de frecuencias comprendidas entre 20 y 20.000 Hz, aunque puede variar con la persona y la edad. Los sonidos de frecuencia inferior al umbral que detecta una persona (v < 20 Hz) se llaman infrasonidos. Por otro lado, los sonidos de frecuencia superior al límite máximo de audición humana (v > 20.000 Hz) se llaman ultrasonidos. La velocidad del sonido es constante para cualquier frecuencia, por lo tanto, la longitud de onda, λ de los sonidos agudos es menor que la de los graves, ya que:

v = λ f

v= velocidad del sonido

f= frecuencia

4.2. Duración.

La duración es una cualidad del sonido que posee gran importancia musical, debido a que determina el ritmo, uno de los elementos básicos de la música. La duración de una sensación sonora depende directamente de la duración del movimiento vibratorio que origina el sonido, aunque en algunos casos la sensación persiste después del cesar el estímulo.

[pic 4]

Imagen 2. Sonido largo y corto.

4.3. Timbre

 Esta cualidad permite distinguir dos sonidos de igual intensidad y tono producidos por dos focos diferentes. Dos violines, por ejemplo, de diferente fabricación producen diferente timbre aún tocando la misma nota. El timbre se relaciona con el hecho de que un sonido casi nunca es puro, o sea, casi nunca corresponde a una onda sonora dada, sino que suele haber una frecuencia fundamental a la que pertenece la mayor parte de la energía de ese sonido y otras frecuencias que llevan su cantidad de energía y responden a otra frecuencia y son llamadas armónicas las cuales se superponen a la onda correspondiente a la frecuencia fundamental.

Físicamente, el timbre es la cualidad que confieren al sonido los armónicos que acompañan a la frecuencia fundamental. Estos armónicos generan variaciones en la onda base.

[pic 5]

        Imagen 3. Ondas de timbre.

4.4. Volumen o intensidad.

Cualidad derivada de la amplitud de la onda sonora que encarna el sonido y determina su intensidad, describe el sonido en términos de sonoridad y debilidad.

La intensidad del sonido percibido, o propiedad que hace que éste se capte como fuerte o como débil, está relacionada con la intensidad de la onda sonora correspondiente, también llamada intensidad acústica. La intensidad acústica es una magnitud que da idea de la cantidad de energía que está fluyendo por el medio como consecuencia de la propagación de la onda.

Se define como la energía que atraviesa por segundo una superficie unidad dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación. Equivale a una potencia por unidad de superficie y se expresa en W/m2. La intensidad de una onda sonora es proporcional al cuadrado de su frecuencia y al cuadrado de su amplitud y disminuye con la distancia al foco.

La magnitud de la sensación sonora depende de la intensidad acústica, pero también depende de la sensibilidad del oído. El intervalo de intensidades acústicas que va desde el umbral de audibilidad, o valor mínimo perceptible, hasta el umbral del dolor.

...