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1.2
decibelios spl
Instalaciones de Megafonía y Sonorización.
UC0597_2: Montar y mantener instalaciones de megafonía y
sonorización de locales.
Miguel Ángel Asensio Hernández, Profesor de Electrónica de Comunicaciones.
Departamento de Electrónica, I.E.S. Emérita Augusta. 06800 MÉRIDA.
Los dBSPL expresan la cantidad de presión acústica que una onda de sonido ejerce sobre una
superficie, Sound Pressure Level, (Nivel de Presión Sonora). En otras palabras, la amplitud
de la onda.
La intensidad sonora es definida como la potencia ejercida por una onda de sonido en un
área determinada.
Dicho de otro modo, la intensidad expresa cuanta energía ejerce una onda de sonido sobre
un área en una cantidad de tiempo.
En la siguiente fórmula podemos observar la
proporcionalidad entre intensidad y potencia:
P
I=
A
A, representa área o superficie.
Podemos aplicar la fórmula vista anteriormente para calcular decibelios de intensidad
sonora:
I
[dB] = 10·log10 I2
1
La intensidad sonora es igual a la presión acústica elevada al cuadrado:
I = P2
entonces
dB = 10·log10
P22
P21
dB = 10·log10
P2
P1
2
P
dB = 2 · 10 log10 P2
1
Así obtenemos la fórmula para decibelios de presión acústica:
P
dBSPL = 20 log10 P2
1
( El valor de referencia P1 = 20 µPa, que recordemos es el mínimo valor audible: P1 = 2·10-5 Pa )
Las curvas isofónicas y el oído humano.
El oído es un transductor natural, convierte las ondas sonoras en señales eléctricas.
Pero, la sensibilidad del oído varía en función del nivel de captación del sonido. Además, no tiene
una respuesta lineal, por eso medimos la frecuencia en octavas y la intensidad (amplitud) en
decibelios.
Las sensaciones que percibe el oído humano son:
• El Tono
• El Timbre
• La Intensidad
Mientras que el tono y el timbre dependen de los armónicos del sonido, la intensidad está en
función del nivel de presión sonora. Depende, por tanto, de la amplitud de la onda, de la potencia
de la fuente y del medio por el que se transmite.
Ya sabemos que: 20.000Hz equivalen a 120 dBSPL y que 20Hz, equivalen a su vez a 0 dBSPL. Pero
para explicar el comportamiento del oído se usan las curvas isofónicas.
CURVAS ISOFÓNICAS.
INTENSIDAD (dBSPL) ≈ equivalente a fonos.
Entre la curva de los 0 fonos (umbral de audición) y los 120 fonos (umbral del dolor), está toda la zona audible.
Las curvas isofónicas se miden en fonos. Un fono es un decibelio SPL a 1kHz; de esta manera trabajamos
con sensaciones iguales.
Los instrumentos musicales abarcan un espectro sonoro mucho más amplio que la voz humana. El rango de
frecuencias de la voz humana no es igual en el hombre (120Hz – 8kHz), que en la mujer (160Hz – 9kHz).
En audición, las bajas frecuencias excitan residualmente zonas de alta frecuencia provocando lo que se
conoce como enmascaramiento; efecto que hace que algunos sonidos agudos permanezcan ocultos,
enmascarados por los graves, y que no se perciban claramente si no se incrementa su intensidad.
Por otra parte, las altas frecuencias no afectan a las bajas.
Sonido estereofónico.
Llamamos sonido estereofónico a aquel que intenta situar las distintas fuentes de sonido en
localizaciones diferentes para el oído humano.
Al panoramizar las señales entre derecha (right) e izquierda (left), el cerebro percibe este efecto
psicoacústico.
Le estéreo funciona como dos canales R y L independientes, donde cada entrada se balancea
a derecha o izquierda.
El sonido monofónico es distinto ya que en él
una misma señal se envía sobre la izquierda y la
derecha. Así, mientras que en el estéreo hay dos
señales diferentes, en el mono existen dos
iguales.
CURVAS de PONDERACIÓN.
Al analizar las curvas isofónicas descubrimos que la respuesta en frecuencia del oído humano no
es plana y además varía considerablemente con el nivel de presión sonora.
Para modelizar este hecho, se crearon las curvas de ponderación que son una simplificación de la
respuesta en frecuencia del oído a diferentes niveles tomando como referencia las curvas
isofónicas de Fletcher y Munson (1930).
Existen tres curvas de ponderación o compensación en frecuencia correspondientes a los
niveles de 40dB, 70dB y 100dB, conocidas como A, B y C respectivamente.
La curva representada por A se aplica a los sonidos de bajo nivel, los producidos por
debajo de 55dB.
La curva que representa B se aplica a los sonidos de nivel medio, entre 55 y 85dB. Y por
último la curva C se emplea en niveles de sonidos elevados, es decir, por encima de 85dB.
PRÁCTICO:
< 55dB
Escala de ponderación B: valores de respuesta relativa.
(55dB – 85dB)
B (dB)
- 17
-9
-4
-1
0
0
0
-1
f (Hz)
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
Escala de ponderación C: valores de respuesta relativa.
(> 85dB)
B (dB)
-3
-1
0
0
0
0
0
-1
f (Hz)
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
Calcular el nivel sonoro ponderado producido conjuntamente por
dos motores, que emiten una intensidad sonora de 58 y 60 dBSPL
respectivamente, a una frecuencia de 500 Hz.
(Motor 1). 58 dBSPL
P
NSPL = 20 log10 P 1
ref
(Motor 2). 60 dBSPL
donde Pref = 2 · 10−5 umbral de audición.
P1 = Pref · 10
58/20
-5
= 2·10 · 10
2,9
P
NSPL = 20 log10 P 1
ref
= 0,016 Pa
Expresamos el logaritmo como su función exponencial. (su función inversa).
P2 = Pref · 10 60/20 = 2·10-5 · 103 = 0,020 Pa
Pt = P1 + P2 = 0,016 + 0,020 = 0,036 Pa
Ahora expresamos el nivel de presión sonora:
P
0,036
NSPL = 20 log10 P t = 20 log10 2·10-5 = 65 dBSPL
ref
Sobre este resultado aplicaremos la tabla de ponderación [A] de la norma UNE 21.314/75
para 500 Hz, donde vemos que la corrección es de 3,2 dB.
Nsonoro = 65 – 3,2 = 61,8 dBA
Nota: la escala de ponderación A, está pensada como atenuación al
oído cuando tiene que soportar niveles de presión sonora de ruidos
(de forma continuada) hasta 55dB y a las distintas frecuencias. Pero,
el filtro exigido por la Legislación española, definido en la norma
UNE-20464-90, equivale al de la tabla A.
EL SONÓMETRO.
Instrumento que se utiliza para medir el nivel de presión sonora (SPL). Básicamente consta de un
micrófono omnidireccional de muy alta fiabilidad y calidad (que recoge las ondas sonoras de
todas las direcciones con idéntica sensibilidad) y que transforma los niveles de presión sonora en
un voltaje proporcional al nivel captado. Un amplificador y unos filtros ponderados.
La respuesta de los sonómetros responde a la curva de ponderación tipo A, es decir, la
sensibilidad que presenta el oído humano para niveles bajos.
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Miguel Ángel Asensio Hernández, Profesor de Electrónica de Comunicaciones.
Departamento de Electrónica, I.E.S. Emérita Augusta. 06800 MÉRIDA.