EL SONIDO: INTERPRETACIÓN DE DATOS

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Conceptos básicos y necesarios para entender la información de las hojas de especificaciones.

Autor: Víctor K. Martínez D
Ingeniero Electromecánico

Introducción:

Como es de saberse el sonido es una manifestación física mediante la cual, las vibraciones que producen los cuerpos materiales se transmiten a través de un medio donde se propagan en forma de ondas hasta que llega a nuestros oídos. 

Estas vibraciones pueden ser provocadas por nuestra voz, un golpe o cualquier objeto. En nuestro sectores, los sonidos más comunes son aquellos provocadas por las maquinarias y / o herramientas que se usan para completar nuestras tareas.  

Para la suerte de los que nos vemos involucrados en el uso de maquinarias y herramientas, podemos contar con informaciones que nos suministran los fabricantes donde se comparten datos sobre los niveles de ruido que estos producen, lo que nos permite poder tomar las medidas de lugar para mitigar los riesgos a la salud que puede producir esta situación. 

El problema radica es que si no sabemos interpretar de forma adecuada esta información, no sabremos cómo gestionar esos riesgos. Con el presente documento, estaremos tratando de explicar los conceptos básicos para interpretar estos datos y poder tomar las medidas correctas para salvaguardar la salud de nuestros colaboradores. 

Ondas sonoras. Medidas y comportamiento:

Las ondas sonoras irradian desde su fuente de ruido hacia el exterior, cubriendo una extensa área mientras que su intensidad (fuerza) va disminuyendo.

Mientras se duplica la distancia que las ondas viajan, su intensidad se reduce a la mita. Tal y como lo mostramos en el siguiente recuadro de ejemplo:

Las ondas sonoras se miden a través de micrófonos. Estos micrófonos producen señales eléctricas (voltajes) proporcionales a la presión que ejerce las ondas sonoras al momento en que los impacta o tocan. Esta presión nos permite conocer la intensidad o amplitud de la onda. Las únicas  propiedades del sonido que pueden ser medidas con técnicas ordinarias de ingeniería son: Amplitud y Frecuencia.

Términos:

El nivel de presión de sonido o fuerza del sonido, es medido en la unidad Decibeles (dB). Los decibeles miden la presión que causa el sonido sobre la superficie de nuestro oído (timpano). 

Los decibeles son escalas logarítmicas. Esto ayuda a poder medir la presión del sonido (amplitud) a través de todo el rango que nos interesa medir. Ejemplo: 80 dB equivalen a una presión de sonido 3×10-5 PSI.

El oído humano puede soportar rangos de sonido que van desde 20dB [3×10-8 PSI] hasta 120dB [3×10-3 PSI]. Como ilustración, significa que puede ir desde un simple silbido hasta el ruido de una discoteca, respectivamente.

Podemos afirmar entonces que el oído humano puede soportar, sin causar daños permanentes, niveles de presión del sonido 100,000 veces mayores al menor nivel de presión que puede detectar. 

Entre los 80 a 90dB puede mostrar cierta intolerancia al sonido. Por encima de los 120dB, se puede catalogar como ruido, y puede no ser soportable para el humano.

Dada la naturaleza logarítmica de la escala, la diferencia en dB indica la presión (fuerza) entre dos niveles de sonidos medidos.  La escala NO-lineal puede ser un inconveniente al inicio, pero la tabla a continuación nos muestra la relación que debemos aprende


A continuación la figura 1 ilustra un ejemplo donde salen las relaciones mostradas.

Figura 1

Volumen:

Nuestro oído no solo utiliza el nivel de presión del sonido para determinar el volumen o nivel de ruido. El poder juzgar el nivel de ruido es una operación compleja, ya que nuestro órgano auditivo o, más bien, nuestro sentido de audición es sensible  a la frecuencia del sonido.

Los sonidos con rango de frecuencias entre 5k a 10k Hz son los más fáciles de escuchar. Los de frecuencias por debajo de estos, son más difíciles de escuchar.  La pérdida de audición por exposición al ruido es igualmente sensible a la frecuencia.

En la figura 2 mostramos un ejemplo de como la selectividad del oído humano a la frecuencia influye en el nivel de presión del sonido, teniendo que ajustar la intensidad del sonido para poder ser escuchado a diferentes frecuencias.

Podemos ver en la gráfica que para que los tres sonidos tengan la misma intensidad, para la frecuencia de 50Hz debe ser 19dB más fuerte que para una frecuencia de 5kHz. Esto es una relación de nivel de presión de casi 10: 1, según lo explicado más arriba.

Ponderación – A. Medidas en dB(A):

La medida en dB(A) consiste en un sistema estandarizado (internacional) compuesto por una red de filtros tipo “A” que permite medir el volumen, filtrando la señal que llega a los micrófonos para reducir la intensidad (fuerza) de las señales de baja frecuencia y dar una mayor ponderación (peso) a las señales de frecuencia que se encuentran en el rango de 5kHz a 10kHz.

El resultado de estos ajustes, es una magnitud total de decibeles, corregidos y aproximados a la sensibilidad del oído humano. La figura 3 muestra estos ajustes.

Figura 3

Tomando en cuenta lo anterior, y considerando los valores de sonidos del ejemplo ilustrado en la figura 2, los valores en dB y dB(A) de los mismos serian:

Una de las razones de mayor peso para utilizar las escalas de ponderación “A”, es debido a que muchas de las instituciones que velan por la seguridad y salud laboral, miden los tiempos de exposición a diferentes niveles de sonido en esta escala. 

Un ejemplo de esto es lo que establece la regulación 1910 de la Administración Para la Seguridad y Salud Ocupacional de Estados Unidos (OSHA, por sus siglas en ingles), en sus artículos 1910.95 cuando el análisis  son determinados por Bandas Octavas el equivalente de presión del sonido dB(A) puede determinarse por la siguiente tabla. Figura 4:

Figura 4

Aprovechamos para mostrar la figura 5, la tabla de exposición al ruido va en función de los niveles de dB(A) y el tiempo en que las personas serán expuestas a ese nivel de ruido

Niveles de banda octava:

Para los fines de ingeniería a menudo se necesita un mayor detalle de la descripción de la distribución de la frecuencia del sonido. Las medidas son hechas con filtros que subdividen los sonidos a través del rango de las bandas estandarizadas de frecuencia.

A continuación la figura 5 donde se muestra las bandas octavas de frecuencia

figura 5

Conclusiones:

La manera adecuada de poder determinar el nivel de ruido que realiza una maquina o herramienta es a través de mediciones realizadas con los dispositivos calibrados para tal fin. Esta información debe ser usada para tomar medidas de forma que los niveles de ruidos estén dentro de los rangos adecuados para no afectar el personal o al medio ambiente.

No podemos considerar solo el nivel de presión (dB) para medir el ruido, debemos de saber a qué frecuencia se está generando ese ruido.

Para los fines de evaluación de seguridad y salud laboral, es más favorable tomar la medida de ponderación dB(A), ya que esta considera la frecuencia de ruido. Igualmente los datos de horas de exposición para este nivel de ruido están estandarizados internacionalmente. 

La comparación entre ruidos debe hacerse sobre la base de las relación de nivel de presión entre cada uno. 

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