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TÉCNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO HIGIENE I MATERIA: HIGENE I PROFESOR: LIC. LUIS FEDERICO ROBIN TÉCNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO HIGIENE I INTRODUCCIÓN La civilización moderna somete al hombre entre otras servidumbres, a la de tener que soportar un ambiente en el que los ruidos y las vibraciones alcanzan niveles a veces alarmantes. Es harto conocido el hecho de que los individuos sometidos a constantes y excesivos ruidos acusan una considerable fatiga nerviosa que repercute en la pérdida de la eficiencia humana, tanto en el trabajo intelectual como en el manual; y como consecuencia lógica de ello disminuye la productividad. Son destacables los esfuerzos realizados por eliminar o al menos reducir, los ruidos en el ambiente laboral, en un intento de paliar sus efectos nocivos, que pueden ir desde perturbaciones auditivas, hasta la ya mencionada fatiga psíquico-nerviosa, modificaciones funcionales, errores y faltas que son, con demasiada frecuencia, motivo de accidentes. 18 UNIDAD I EL RUIDO GENERALIDADES “La organización mundial de la salud (O.M.S.) considera a la salud como el bienestar físico, psíquico y social.” El ruido es un auténtico contaminante que nos ataca en los tres frentes: 1- El estruendo de una explosión puede rompernos el tímpano. 2- Los ruidos nocturnos, que nos impiden descansar, pueden producirnostrastornos psíquicos. 3- El ruido ambiental produce crispación que afecta negativamente a lasrelaciones sociales. Como consecuencia del progreso, debemos manejar máquinas, equipos e instalaciones, cada vez más rápidas, que exigen tiempos de reacción menores. El oído pierde capacidad por efecto de la edad (presbiacusia), deterioro que aumenta aceleradamente cuando, además, el sujeto está sometido a ruidos excesivos. 19 SONIDO Y RUIDO Sonido es la sensación percibida por el órgano auditivo, debida a las diferencias de presión. Producidas por la vibración de un cuerpo. Cuando tal sensación resulta desagradable, se habla entonces de Ruido. Vemos que ambos conceptos son en cierta medida, subjetivos. Un bailarín puede encontrarse en su elemento en una discoteca cuya música ambiental alcanza niveles de 100 dBA. Para él la música será un sonido, y además, agradable. Pero un vecino del mismo edificio, que pretende conciliar el sueño, el “sonido” que le llega -amortiguado hasta 40 dBA - le parecerá un ruido insoportable. AMBIENTE ACÚSTICO Cada persona se desenvuelve en varios ambientes acústicos a lo largo de la jornada y por lo tanto está expuesta a diversos niveles de ruido, que oscilan, normalmente, entre los 10 y los 110 dBA. Nivel de Presión Acústica LpA (dBA) Ambientes – Actividades Aparatos 7 Situaciones Sensación 130 Motor a reacción (a 10 mts.). Sirena de Trasatlántico. Fuegos de artificio. Produce sensación dolorosa 120 Martillo pilón (a 1 mt.). Remachado de cisternas. 110 Motocicleta a escape libre (a 1 mt.). Calderería. Manejo de martillo neumático. Sensación insoportable y necesidad de salir de este ambiente100 Discoteca. Tejeduría mecánica. Sierra circular. Rebabado. Sirena de coche (a 10 mts). 90 Taller mecánico. Imprenta. Sonajero (a 30 cm). Túnel de limpieza de coches. Sensación molesta 80 Interior del metro. Calle ruidosa. Bar animado. Niños jugando. Cadena de montaje 70 Conversación en voz alta. Oficinas. Almacenes. Extractor de humos (a 1 mt.). Tráfico rodado. Ruido de fondo Incómodo para conversar Figura 1. Niveles aproximados de presión acústica para diversos ambientes, actividades, máquinas, situaciones, y sensaciones generales que produce. 20 60 Conversación sosegada. Restaurante. Comercio. Ventilador (a 1 mt.). Lluvia. Interior de coche insonorizado. 50 Aula (ruido de fondo). Calle tranquila. Ronquidos. Oficina (ruido de fondo) Nivel de fondo agradable para la vida social 40 Sala de estar (ruido de fondo). Roce de la ropa. Biblioteca. Mascar chicle. 30 Dormitorio. Frigorífico (a 1 mt.) -/ Nivel de fondo necesario para descansar 20 Estudio de radio. Iglesia antigua vacía. Vuelo de un mosquito (a 2 mts.) 10 Cabina audiométrica. Laboratorio de acústica. Ruido de la respiración. 0 Umbral de audición de un joven sano promedio. Silencio Inquietante -10 Se oye la vida del propio cuerpo. Nivel de presión acústica Lpa (en dBA) Comprensión de la conversación, en función de la distancia entre los interlocutores. Normal Difícil Imposible 70 hasta 1 metro de 1 a 4 metros más de 4 metros 75 hasta 0,7 m. de 0,7 a 2,5 m. más de 2,5 m. 80 hasta 0,5 m. de 0,5 a 1,5 m. más de 1,5 m. 85 hasta 0,3 m. de 0,3 al m. más de 1 m. 90 hasta 0, 15 m. de 0,15 a 0,6m. más de 0,6 m. Figura 3. Estimación del Nivel de ruido aproximado, según el grado de comprensión de una conversación, en función de la distancia entre los interlocutores. DISTINCIÓN ENTRE SONIDO Y RUIDO ¿A qué llamamos sonido? El sonido es producido por una serie de variaciones de presión, en forma de vibraciones, que se propagan en los sólidos, los líquidos y los gases. P. ej: cuando golpeamos un vaso con un objeto metálico; el golpe hace vibrar al vidrio, que a su vez hace vibrar el aire circundante. Esas ondas vibratorias llegan a 21 nuestro oído y son interpretadas como un sonido. Para definir correctamente un sonido, es necesario precisar su nivel de presión acústica, su frecuencia y su duración. ¿Qué es el ruido? Tipo de actividad CRITERIO SUBJETIVO “sonido” (producido por uno mismo) LpA “ruido” producido por otros) LpA Descanso 50 Dba 30 dBA Trabajo mental 70 dBA 50 dBA Trabajo físico 90 dBA 70 dBA Figura 4. Límites máximos orientativos de nivel de presión acústica de sonidos y ruidos para distintas actividades. Según un criterio objetivo, el ruido es todo sonido que puede producir una pérdida de audición, ser nocivo para la salud o interferir gravemente una actividad. Pero según un criterio subjetivo, ruido es todo sonido indeseado, y por lo tanto molesto, desagradable o perturbador. LA INCULTURA DEL RUIDO En las sociedades industrializadas el clima sonoro se ha ido degradando paulatinamente con el desarrollo de las tecnologías. La proliferación de máquinas e instrumentos ruidosos, el aumento del tráfico, el hacinamiento de la población y el escaso respeto al entorno ajeno, invadido por el ruido, que a veces se disfraza de música, hacen que la incomunicación crezca y que los ánimos se crispen. De este modo, se deteriora la convivencia, se menoscaba la salud de las personas y se reduce, en consecuencia, su nivel de calidad de vida. NOCIONES FUNDAMENTALES DE ACÚSTICA Formación del sonido El sonido es producido por una serie de vibraciones que se propagan en los sólidos, los líquidos y los gases. Se necesita pues un medio elástico para que el sonido pueda originarse y transmitirse. Ningún sonido puede ser transmitido en ausencia de materia (en el vacío). Propagación del sonido Un cuerpo al vibrar comprime las moléculas cercanas y crea unas perturbaciones (ondas) que se propagan a determinada velocidad, en función de la densidad y elasticidad del medio; en el aire esta velocidad es de 340 m/seg. 22 Para una fuente de sonido determinada, la propagación tiende a ser esférica u omnidireccional si el sonido que emite es de baja frecuencia, y plana o direccional cuando tal sonido es de alta frecuencia. En la práctica las ondas planas se dan en las tuberías y en las cercanías de fuentes sonoras de gran tamaño, pero, incluso en este caso, a partir de cierta distancia el sonido tiende a propagarse esféricamente. Intensidad acústica (I) La intensidad acústica es la cantidad de energía que, en la unidad de tiempo, atraviesa una unidad de superficie situada perpendicularmente a la dirección de propagación de las ondas sonoras. Se mide en Watios/m2. A medida que una onda sonora se va alejando de su fuente de origen ha de cubrir una mayor superficie, con lo que su intensidad disminuyehasta hacerse imperceptible. La intensidad acústica es la cantidad de energía. Figura 2.2. Propagación de las ondas acústicas, en el campo libre, prevenientes de una fuente puntual omnidireccional. La intensidad acústica se reduce al 25%, cuando duplicamos la distancia a la fuente acústica. DURACIÓN DEL SONIDO El sonido desaparece rápidamente en el tiempo cuando cesa la causa que lo produce (Figura 2.3) pero no así sus efectos. Por ejemplo, el ruido de una explosión (150 dBA.) dura menos de cinco segundos, pero puede producir efectos desastrosos y permanentes sobre los oídos de las personas que han sido alcanzadas por la onda sonora. El ruido de la sirena de un vehículo que circula en la ciudad, de noche a gran velocidad (60 dBA). A 50 mts.). Puede oírse durante unos pocos segundos, pero desvelará a unos cuantos miles de personas. 23 Figura 2.3. El ruido desaparece rápidamente cuando cesa su causa. FRECUENCIA La frecuencia (f) es el número de variaciones de presión de la onda sonora, en un segundo. Se mide en Hercios (Hz) o ciclos por segundo. La frecuencia principal de un sonido es lo que determina su tono característico. Un sonido puede no tener más que una sola frecuencia, tratándose en tal caso de un “sonido puro”. Pero lo más frecuente es que los sonidos que oímos en la práctica y sobre todo los ruidos, sean una amplia mezcla de distintas frecuencias. La frecuencia (f) se mide en Hercios (Hz). LONGITUD DE ONDA Conociendo la velocidad y la frecuencia de un sonido, podemos calcular su longitud de onda mediante la fórmula: Longitud de onda = velocidad del sonido/frecuencia La longitud de onda es la distancia que separa dos estados iguales de una onda sonora. (Figura 2.4). Figura 2.4. Longitud de onda 1. 24 Los sonidos de baja frecuencia tienen longitudes de onda largas que les permiten bordear mejor los obstáculos, por lo que son difíciles de aislar. (Figura 2.5). Longitud de onda (m.) 10,9 5,44 2,72 1,36 0,68 0,34 0,17 0,08 0,04 Frecuencia (Hz) 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Figura 2.5. Longitudes de onda de un sonido en el aire (V = 340 m/seg.), correspondientes a las frecuencias del espectro audible por el hombre. EL DECIBELIO Y LA ESCALA LOGARÍTMICA Antes de explicar cuáles son los conceptos y parámetros que se manejan habitualmente para determinar la magnitud y realizar la ponderación del ruido, aclararemos brevemente que es la escala logarítmica. El decibelio (dB), submúltiplo del Belio, llamado así en honor a A.G.BELL, es una unidad general de medida del nivel de sonido, que expresa la relación logarítmica entre una magnitud acústica medida y otro valor de esa misma magnitud que se toma como referencia. El nivel (Level=L) seguido del concepto correspondiente, tiene la siguiente forma: L= 10 log I/I0 El decibelio no es por lo tanto una unidad de medida absoluta, sino una variable; es generalmente 10 veces la relación logarítmica entre una cantidad dada y otra que se toma como referente. El nivel de ruido en una zona determinada aumenta a medida que se incrementa el número de fuentes productoras de ruido. Debido a que la escala de decibelios crece de forma logarítmica, no es posible sumar aritméticamente los distintos niveles de ruido. Por ejemplo; dos máquinas que producen 60 dBA. Cada una, producirían en combinación, 63 dBA. Y no 120 dBA. Como podría parecer. En otras palabras; pequeñas diferencias en el número de decibelios representan un aumento importante de la energía de un ruido y por lo tanto su agresividad. Es importante tener en cuenta este hecho, porque decir, por ejemplo, que el nivel de ruido ha sido reducido de 90 decibelios a 80, no parece muy importante, pero significa que dicha reducción tiene el mismo efecto que se produce cuando, en un taller, se eliminan 9 de las 10 máquinas ruidosas iguales existentes. Veamos porqué En un local existe una máquina que emite determinada “cantidad” de ruido continuo. Si colocamos una segunda máquina que emite la misma cantidad de ruido que la primera, podremos suponer que se duplicará la intensidad sonora en el ambiente. Si aplicamos ahora la fórmula que define al nivel, tendremos: 25 L2= 10 log 2.I/I0 L2= 10 log 2 + 10 log I/I0 Es decir que el nivel sonoro no se duplica, sino que se aumenta en 3 dB. Número de Máquinas Nivel resultante en dB 1 X 2 X + 3 3 X + 5 4 X+6 5 X+7 6 X + 8 7 X + 8,5 8 X + 9 9 X + 9,5 10 X+10 100 X + 20 Figura 2.6. Incremento del nivel sonoro, a medida que aumenta el número de fuentes sonoras de igual nivel de potencia acústica. PRESIÓN ACÚSTICA (P) Y NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA (Lp) La presión acústica (P) es la diferencia entre la presión total instantánea en un punto, cuando existe una onda sonora, y la presión estática en ese mismo punto cuando no hay sonido, dicho de otro modo; es la variación de la presión atmosférica en un punto, consecuencia de la propagación a través del aire de una onda sonora. Para que un sonido sea audible, la variación de la presión acústica debe estar comprendida entre 2.10-4 mbar, siendo esta última la presión acústica máxima que el oído humano puede soportar sin que se produzcan daños. Como quiera que la presión acústica tenga un margen muy amplio de variación, en la práctica se utiliza el nivel de presión acústica (Lp). Entre ambas magnitudes existe la siguiente relación logarítmica: Lp = 20 log P = 10 log (P/P0)2 = 10 log P2/P02P0 Siendo Lp = nivel de presión acústica en decibelios (dB). P = presión acústica medida P0 = presión acústica de referencia = 2.10-5 Pascales = 2.10-4 mbar 26 La presión de referencia (2.10-5 Pascales); se corresponde con la menor presión acústica audible, que puede detectar un oído joven y sano a una frecuencia de 1000 Hz. La escala logarítmica le atribuye el valor de 0 dB. El nivel de presión acústica puede medirse con un sonómetro, y su valor depende de la potencia acústica de la fuente sonora, de la distancia a la misma, de las condiciones acústicas del local y del ruido de fondo. PONDERACIÓN "A" La percepción del sonido por el oído humano es un complejo proceso, porque depende del nivel de presión acústica y de la frecuencia del sonido. Dos ruidos pueden tener un nivel de presión acústica similar y presentar una distribución de frecuencias diferente, siendo tanto más molesto e irritante un ruido cuanto mayor sea su componente en altas frecuencias. Para poder establecer los riesgos de lesión auditiva con la mayor precisión posible, es necesario que la medida del ruido se realice con un equipo (sonómetro) que lo registre de forma similar a como lo percibe el oído humano, es decir, que pondere el nivel de presión acústica (Lp) en función de la frecuencia. Con este objeto, al sonómetro se le acoplan unos filtros de medición, designados con las letras A, B, C....Tales filtros producen una ponderación (reducción o aumento) de la medida, en función de la frecuencia, que responde a las curvas A, B, C de la figura 2.7. Figura 2.7. Curvas de ponderación normalizadas para sonómetros. Ponderación (aumento o reducción) en dB proporcionada por los filtros A, B, C, y D. 27 Como puede verse en la citada figura, el filtro “A” produce una atenuación relativamente importante de los sonidos de baja frecuencia, no modifica el sonido de alrededor de 1000 Hz, y aumenta algo la medida de los sonidos entre 2000 y 4000 Hz. Esta es precisamente la forma en que funciona el oído humano, que percibe más débilmente los sonidos de baja frecuencia que los de alta, del mismo nivel de presión acústica. Es decir, que utilizando un filtro que responda a la curva A, se logra registrar el sonido de forma casi idéntica a como el oído humano lo percibe. El Nivel de presión acústica ponderado A (LpA), registrado con un sonómetro equipado con el filtro A, se expresa en decibelios A (dBA.) Estimación del nivel medio correspondiente a diferentes mediciones del nivel de presiónacústica (LpA) El término valor medio de dos magnitudes es entendido habitualmente como la media aritmética. Sin embargo en el ámbito de la evaluación y control del ruido este concepto se refiere al nivel media de energía sonora cuyo proceso de cálculo ilustraremos con un ejemplo. Supongamos que los niveles de presión acústica obtenidos en dos mediciones realizadas en el ambiente de un taller, son de 70 y 90 dBA, respectivamente. La media aritmética de estos valores sería (70+90)/2 = 80 dBA, valor que generalmente está lejos de la media energética real. Una primera aproximación, en la práctica diaria, a la estimación del nivel medio correspondiente a diferentes mediciones del nivel de presión acusica de un clima sonoro que varía aleatoriamente, cando no se dispone de sonómetro integrador, consiste en tomar el mayor nivel medido y descontarle un tercio de la variación de niveles, es decir: Ámbito de la evaluación y control del ruido este concepto se refiere al nivel media de energía sonora. LpA medio = 90 – (90-70)/3 Para obtener el valor medio, a igualdad de energía sonora, de una serie de mediciones del nivel de presión acústica efectuadas en un mismo punto (media temporal) o en diferentes puntos situados en la superficie envolvente de la fuente sonora (media especial), Se utiliza la fórmula de nivel medio de presión: Lp(med)= 10 Log 1/n S 10(Li/10) Fórmula de nivel medio de presión. Lp(med): Nivel de presión acústica media de la medición. Li: Nivel de presión acústica medido. (cada una de las mediciones) n: Cantidad de mediciones. 28 POTENCIA ACÚSTICA (W) Y NIVEL DE POTENCIA ACÚSTICA (LW) La potencia acústica es la cantidad de energía acústica que emite una fuente sonora en la unidad de tiempo. Se mide en watios (W). Esta energía se transmite inmediatamente y se reparte, teóricamente, según una superficie esférica envolvente cada vez mayor, lo que explica la disminución del sonido a medida que nos alejamos de la fuente sonora. La potencia acústica es una característica consustancial a cada fuente sonora, independientemente de cómo y dónde esté situada. Es el criterio idóneo para comparar las características acústicas de diferentes fuentes sonoras. En la figura puede verse la potencia acústica aproximada de algunas fuentes sonoras, en un campo amplísimo que cubre 10.000 millones de picowatios, desde el tic-tac de un reloj pulsera (10-12 watios) hasta el estruendo de un volcán en erupción (10.000 watios). Como la potencia acústica tiene un margen muy amplio de variaciones, que obligaría a manejar cifras con muchos ceros, en la práctica se utiliza el nivel de potencia acústica (Lw). Entre ambas magnitudes, existe la siguiente relación logarítmica: Lw = 10 log W W0 Siendo Lw=Nivel de potencia acústica en dB. W = potencia en watios. W0=potencia acústica de referencia = 10-12 watios (1 picowatio). La potencia acústica de referencia se corresponde con el nivel 0 dB de la escala de decibeles. Figura 2.10. 29 Figura 2.10. Potencia acústica (W) y nivel de potencia acústica ponderado A (LWA), en dBA, tomando como referencia 1 picowatio (10- 12watios). El nivel de potencia acústica ponderado A (LWA) de una fuente sonora, se expresa en decibelios A (dBA.) y puede calcularse a partir de la medición del nivel de presión acústica en dBA. El nivel de potencia acústica LWA, en dBA, es una unidad muy útil para estimar la magnitud del problema del ruido y para comparar diversas fuentes sonoras en lo que se refiere a su agresividad acústica. Este dato debería indicarse en las etiquetas de todos los equipos, aparatos o máquinas potencialmente generadoras de ruido. 30 UNIDAD II NIVELES SONOROS ÍNDICE DE DIRECTIVIDAD (DI) Y FACTOR DE DIRECTIVIDAD (Q) En general, una fuente sonora no emite la radiación acústica en todas las direcciones por igual, es por tanto conveniente saber en qué dirección emite más energía y en qué magnitud. Para este cometido se utilizan dos parámetros íntimamente relacionados. El índice de directividad (DI) en una determinada dirección, es la diferencia entre el nivel de presión acústica en un punto dado (LpA1) y el nivel promedio que correspondería a ese punto si la fuente sonora fuera omnidireccional (LpA), es decir, si tuviera una radiación esférica uniforme. El índice de directividad se expresa en dBA. DI = LpA1 - LpA (dBA.) El factor de directividad (Q) en una determinada dirección, es el cociente entre la energía acústica emitida a un punto dado A1 y la energía que correspondería a ese punto si la fuente sonora fuera omnidireccional (LpA), en cuyo caso Q = 1. Q = antilog LpA1 - LpA W = antilog DI = 100,1 DI 10 10 DI (dBA) -10 -6 -3 0 3 5 6 8 9 10 13 Q 0,1 0,25 0,5 1 2 3 4 6 8 10 20 Figura 2.11. Factor de directividad Q, en una dirección, en función del índice de directividad DI (DI=10 Log Q). 31 Figura 2.12. En una bocina, el factor de directividad en el cono de salida del sonido puede ser Q=10, mientras que en el lado opuesto puede ser Q=0,25. En realidad Q irá variando progresivamente desde el máximo hasta el mínimo. A medida que nos alejamos de la fuente acústica, los valores de Q tenderán a igualarse (Q=1). En el ejemplo de la figura 2.13, partimos de un equipo de aire acondicionado suspendido del techo, en medio de la sala, cuyo nivel de presión acústica es de 80 dBA. Medidos, por ejemplo, a 2 mts. De distancia. Las máquinas situadas en distintas posiciones del suelo, son fuentes sonoras con idénticas características acústicas que el equipo de aire acondicionado. Las diferencias de valor ilustradas partiendo de 80 dBA. Serían las mismas si se partiera de otra magnitud, por ejemplo 60 dBA. Imaginemos que el fabricante de una máquina específica 75 dBA. De nivel de presión acústica para el punto en el que se situará el operador. Si el comprador instala la máquina en una esquina del local, el nivel soportado por el trabajador será de 84 dBA., a lo que habría añadir el ruido reverberado y el ruido de fondo. Es evidente por tanto la importancia de la situación de la fuente sonora para reducir el ruido en el puesto del operador. 32 Figura 2.13. Factor de directividad Q y aumento del nivel de presión acústica en un punto equidistante, en campo directo, para diversas ubicaciones de la fuente sonora: A- Suspendida en el aire (Q=1). B- Apoyada en el suelo. Es más frecuente. Distribuye el sonido según una semiesfera (Q=2). C- Apoyada en dos planos (Q=4). D- Apoyada en tres planos. Esta posición limita considerablemente la superficie envolvente de fuga del ruido, con lo que se eleva su nivel (Q=8). SUMA DE NIVELES SONOROS Como ya se explicó, anteriormente, la escala en decibelios crece en forma logarítmica, por lo que no es posible sumar aritméticamente los niveles de ruido. Si hemos medido por separado los niveles de presión acústica de dos fuentes de ruido, el nivel resultante cuando ambas actúan simultáneamente se obtiene sumando al mayor de los dos valores, la corrección obtenida de la tabla de la figura 2.14. Diferencia entre mediciones 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 y 12 Incremento 3 2.6 2.2 1.8 1.5 1.2 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 Figura 2.14. Suma de niveles sonoros. Suma de niveles sonoros: Lpt = 10 Log S 10 (Li/10) Para el caso de n Fuentes iguales, el nivel total será: Lpt = Lp + 10 Log n 33 RESTA DE NIVELES SONOROS Cuando medimos, en un punto dado, el ruido que produce una máquina en funcionamiento, estamos midiendo en realidad el ruido que produce esa máquina más el ruido de fondo del lugar donde se halla instalada. Si deseamos conocer el nivel de ruido emitido por la máquina en concreto, deberemos realizar dos mediciones; una del ruido de fondo (con la máquina parada); y otra del “ruido total” (con la máquina en funcionamiento), para realizar luego la resta de los dos valores obtenidos que, como es sabido, tratándose de decibelios, no será una resta aritmética.Esta operación se lleva a cabo utilizando la tabla de la figura. 2.15. Diferencia entre mediciones Lpt - Lpf < 3 3 4 y 5 6 a 9 > 10 Corrección K1 > 3 3 2 1 0 Figura 2.15. Resta de niveles sonoros. Lo podemos calcular más correctamente con la siguiente fórmula: L2 = 10 Log [10 (Lt /10) - 10 (L1 /10)] L1 = nivel de presión sonora de la fuente 1. L2 = nivel de presión sonora de la fuente 2. Lt = nivel de presión sonora de las dos fuentes. ANÁLISIS EN BANDAS DE OCTAVA Tanto para establecer los riesgos de lesión auditiva con todo conocimiento de causa, como para decidir las medidas de atenuación que deben adoptarse, es necesario conocer no sólo el nivel de presión acústica sino que es preciso saber, además, como la energía acústica de distribuye en cada uno de los rangos de frecuencia que componen el sonido o el ruido problema. El análisis de frecuencias de un sonido complejo permite dividir la gama de frecuencias audibles, que va de 20 a 20.000 Hz., en secciones o bandas. Este análisis se realiza mediante un sonómetro, que mide los niveles de presión acústica, equipado con unos filtros electrónicos, cada uno de los cuales no deja pasar más que los sonidos cuyas frecuencias están dentro de la banda seleccionada previamente y que rechazan todos los demás sonidos. Estas bandas tienen un ancho de banda de una octava o de un tercio de octava. Sonómetro, que mide los niveles de presión acústica. 34 Figura 2.17. Descomposición en bandas, de un sonido complejo. El análisis en bandas de octava permite evaluar, en d, los niveles de presión acústica de cada banda de octava. Los resultados pueden presentarse en forma de gráfico, como el de la figura 2.18. Figura 2.18. Niveles de presión acústica para las frecuencias centrales de las diversas bandas de octava, durante la perforación de una roca. El nivel de presión acústica total (110 dBA), es la suma logarítmica de los niveles de las distintas bandas. En este ruido, la frecuencia o banda principal corresponde a 8.000 Hz. (LpA, 8.000 Hz = 105 dBA) a la que siguen en importancia las de 16.000 y 4.000 Hz. 35 ATENUACIÓN DEL SONIDO CON LA DISTANCIA En el aire, en campo libre (sin obstáculos), el sonido va disminuyendo a medida que aumenta la distancia a la fuente sonora, al distribuirse en una mayor superficie, hasta hacerse imperceptible. Cuando la fuente sonora puede considerarse puntual (ventilador, avión lejano…), el nivel de presión acústica disminuye en 6 dBA, cada vez que se duplica la distancia, y en 20 dBA. Cada vez que la distancia se multiplica por 10. Figura 2.19. Atenuación del nivel de presión acústica en dBA, en campo libre, en función de la distancia a la fuente sonora (puntual o lineal). 36 Distancia en mts. Atenuación en dBA Fuente puntual Fuente lineal 1 0 0 2 6 3 3 10 5 4 12 6 5 14 7 6 16 8 7 17 8 8 18 9 9 19 9 10 20 10 100 40 20 ÁREA DE ABSORCIÓN EQUIVALENTE DE UN LOCAL (A) La mayor parte de nuestra vida transcurre dentro de recintos cerrados (casa, taller, oficina, coche...) y en ellos el sonido se comporta de distinta forma que en campo libre, porque al chocar con las paredes y objetos permanece en el interior y aumenta su magnitud. Dicha magnitud está relacionada con el concepto área de absorción equivalente (A) que indica la capacidad de absorción de un sonido que tiene un determinado local. El cálculo aproximado del área de absorción equivalente para ruido aéreo, de un determinado local, puede realizarse mediante la fórmula: α = S . aP En la que A es el área absorción está en Sabines. S = superficie total del local (paredes + suelo + techo) en m2, fácilmente calculable a partir de sus dimensiones. aP = coeficiente de absorción acústica promedio. Figura. 2.21. 37 Tipo de local Área de absorción equivalente (A), en Sabines Cuarto de baño 1 Dormitorio 10 Restaurante 100 Cine 1000 Figura 2.20. Área de absorción equivalente de algunos locales. aP Características del local Ejemplo 0,1 Pequeño, reverberante Cocina 0,2 Grande, irregular Taller 0,3 Con techo y/o suelo absorbente Oficina 0,4 Superficies absorbentes en las 3 direcciones Cine Figura 2.21. Área de absorción equivalente de algunos locales. RELACIÓN ENTRE EL NIVEL DE POTENCIA ACÚSTICA (LWA) Y EL NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA (LpA) Como ya ha quedado patente en páginas anteriores, estos dos conceptos, que deberían figurar en el etiquetado de las máquinas y equipos, son totalmente diferentes y expresan conceptos acústicos distintos. Al expresarse aparentemente en las mismas unidades (dBA) se prestan a confusión y, en la práctica, son habitualmente confundidos. Por este motivo hemos creído necesario dedicar este apartado a matizar aún más qué es lo que expresan ambos conceptos y aclarar cómo se determina el nivel de potencia acústica (LWA), partiendo de la medida del nivel de presión acústica (LpA) en la superficie envolvente de una fuente sonora situada dentro de un local. Es muy importante saber diferenciar cada concepto, ya que por ejemplo (Figura 2.22), una máquina con un LWA = 104 dBA puede ser acústicamente mejor que otra con un LpA = 89 dBA. Lo ideal es conocer ambos datos, ya que son complementarios. Con el fin de aclarar conceptos recordemos que: Formas de determinar el nivel de potencia acústica (LWA). NIVEL DE POTENCIA ACÚSTICA LWA Es una magnitud de energía sonora emitida alrededor de la fuente acústica. Se define como 10 veces el logaritmo decimal del cociente de una potencia dada y la potencia de referencia W0 = 1 picowatio. LWA =10 log W/W0 En algunos países exigen indicar entre paréntesis, después de su valor en dBA, el valor de la potencia acústica en miliwatios. LWA = 104 dBA (25 mw.) 38 Es decir, en el ejemplo, el nivel de potencia acústica ponderado A es de 104 dBA, que equivale a una potencia acústica de 25 mw. Esta conversión se efectúa mediante la fórmula: W = 10 (LW/10) - 9 En la que W es la potencia acústica en miliwatios. Es un valor intrínseco de las fuentes acústicas, que permite compararlas y prever el impacto acústico de un equipo antes de su instalación en un lugar dado. Las magnitudes LWA y LpA son iguales para una fuente omnidireccional. NIVEL DE PRESIÓN ACÚSTICA LpA Es la medida fundamental del ruido en un punto concreto. Se define como 20 veces el logaritmo decimal del cociente de la presión acústica eficaz medida con un sonómetro (empleando el circuito de ponderación de frecuencia A), y la presión de referencia P0= 20 micropascales. Concepto de nivel de presión acústica LpA. LpA = 20 log p/p0 En el ejemplo de la figura 2.22 el nivel de presión acústica ponderado A (LpA) es de 89 dBA en el punto donde está situado el operador. El nivel de presión acústica es función del nivel de potencia acústica de la máquina, de la distancia de medición, de las condiciones acústicas del local, etc. CÁLCULO DEL NIVEL DE POTENCIA ACÚSTICA (LWA) El nivel de potencia acústica LWA, refleja la energía liberada por una fuente sonora (máquina o equipo) en cada instante, y constituye una característica física propia de la fuente, e independiente de su ubicación. Para conocerlo, se puede medir el nivel de presión acústica (LpA) en varios puntos alrededor del equipo y calcularlo posteriormente según la siguiente fórmula: LWA = LpA + 10 log S – K1 – K2 Referencia: LpA = nivel de presión acústica media de toda la superficie envolvente de medición (S) S = superficie envolvente de medición, en m2. K1 = corrección del ruido de fondo. (Figura 2.15). K2 = corrección de la acústica del local, según fórmula 2.23. También podemos expresar esta fórmula de la siguiente manera: LWA = LP real + 10 log S – 10 log (1+4 x S/A) 39 Para la mejor comprensión de estos conceptos, veamos un ejemplo: Supongamos una máquina apoyada en el suelo. Un método sencillo, accesible al usuario, para estimar el nivel de potencia acústica LWA, consiste en medir el nivel de presión acústica LpA enlos cuatro puntos cardinales de una hipotética semiesfera envolvente de 2,5 m de radio y 40 m2 de superficie (Figura 2.24), independientemente de la posición del operador. Ejemplo. Corrección acústica del local de medición: K2 = 10 Log (1+ 4 S/A), en dBA. Fórmula 2.23. Lp(med)= 10 Log 1/n S 10(Li/10) Lp(med) = 10 Log 1/5 ( 10(82/10) + 10(75/10) + 10(72/10) +10(70/10) +10(68/10)) = 72 dBA A = área de absorción equivalente del local, en Sabines. S = superficie envolvente de medición, en m2. Figura 2.24. Posiciones de fácil medición. Supongamos ahora que de las mediciones realizadas hemos obtenido los valores de LpA indicados en la tabla de la figura citada, con un ruido de fondo inferior a 55 dBA. El área de absorción equivalente (A) del local es de 300 Sabines. La corrección del ruido de fondo será: 72 - 55 = 17 dBA Si entramos con este valor en la tabla de la figura 2.15, vemos que K1 = 0 La corrección de la acústica del local será: A/S = 300/40 = 7,5 Entramos con este valor en la tabla de la figura 2.23 y obtenemos un K2 = 2 El nivel de potencia acústica será, según la fórmula [11: LWA = 72 + 10 log 40 - 0 - 2 = 72 + 16 – 2 = 86 dBA 40 Siguiendo con nuestro ejemplo y considerando de qué modo afecta el ruido de esta máquina al operador (figura 2.25), observamos que la diferencia de nivel de presión acústica LpA entre los puntos 1 y 3 (Figura 2.24) es de 5 dBA, lo que hace pensar que la pantalla de visión de la máquina tiene un índice de aislamiento acústico inferior al resto de la carcasa. Si el operador trabajara en la parte posterior de la máquina, estaría expuesto a un LpA del orden de 82 - 5 = 77 dBA. 41 UNIDAD III CONTROL Y REDUCCIÓN DEL RUIDO El ruido es un contaminante físico que nos afecta en todas partes (industria, calle, hogar, etc.) y en múltiples actividades (trabajo, comunicaciones, descanso, etc.). Es por lo tanto difícil discernir el lugar donde se han producido la posible lesión auditiva. Todos somos productores de ruido y, por ello, debemos y podemos contribuir a su reducción, disminuyendo la potencia acústica de las fuentes sonoras. Por otro lado, todos somos consumidores de ruido, está en nuestra mano la posibilidad de reducir nuestra propia exposición, acortando el tiempo de permanencia en ambientes ruidosos y utilizando la protección auditiva. La lucha contra el ruido consiste básicamente en considerarlo como un enemigo al que no hay que dejar nacer, planteándonos continuamente la pregunta ¿Es posible hacerlo con menos ruido?, y actuando en consecuencia. La tabla de la figura 5.1 ofrece, a modo de avance, unas cuantas soluciones generales para la reducción del ruido. Características del ruido. ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO DE UN LOCAL Acondicionar acústicamente un local significa adaptarlo convenientemente, desde el punto de vista sonoro, al objeto de que en él se puedan escuchar los sonidos deseados, el volumen adecuado. Para ello, hay que considerar si la fuente sonora está dentro del local en cuyo caso los elementos que lo componen deberán poseer una capacidad de absorción de sonido adecuada a su utilización, o si la fuente sonora está fuera, en cuyo caso, será necesario que el local cuente con un aislamiento acústico suficiente para que no se perturben las actividades que en él se desarrollan. Generalmente, suelen ser necesarias ambas condiciones, que a veces son antagónicas. Pero vayamos por parte, veamos en primer lugar qué es lo que ocurre cuando un sonido incide sobre un obstáculo. La energía de un sonido (Ei), al incidir sobre un obstáculo, se descompone en tres componentes principales. (Figura. 5.2). - La energía reflejada (Er), que vuelve hacia el mismo lado de donde procede. - La energía disipada (Ed), que se transmite estructuralmente a través del obstáculo y que se convierte en parte, en calor. - La energía transmitida (Et), que atraviesa el obstáculo y pasa al otro lado. 42 Figura 5.2. Coeficiente acústico de los materiales. Ei = Er + Ed + Et * Coeficiente de transmisión ζ . = Et Ei * Coeficiente de reflexión r = Er Ei * Coeficiente de reflexión a = Et_+_Ed=Ea Ei Ei Como puede observarse en la figura 5.2, se considera como absorbida toda la energía que no vuelve al mismo lado en que se encuentra la fuente acústica, incluída la energía transmitida (Energía Absorbida Ea=Et+Ed). Absorción y Aislamiento son dos conceptos opuestos que aclararemos con un ejemplo. Si nos situamos dentro de un bunker de gruesas paredes de hormigón, al ser mucho el aislamiento, no escucharemos ruidos externos o los escucharemos muy atenuados. Sin embargo los ruidos producidos en el interior se verán aumentados y permanecerán en el tiempo, debido a la reverberación de las paredes. Es decir a mucho aislamiento, poca absorción. En campo libre (sin obstáculos) ocurre justo lo contrario; los sonidos que nosotros producimos, desaparecen rápidamente y sin embargo escuchamos los que se han producido a mucha distancia, es decir, poco aislamiento y mucha absorción. La combinación óptima de ambas condiciones (mucho aislamiento y mucha absorción), sólo se consigue en las cámaras anecoicas, en las que se realizan ensayos y pruebas acústicas. Estas cámaras vienen a ser un recinto cuyas pesadas paredes tienen una gran capacidad de aislamiento y que, además están interiormente recubiertas de material absorbente del sonido, con lo que en ellas se consigue un nivel máximo de silencio. Supongamos ahora que estamos en una sala cerrada y sin amueblar. Nuestras voces, debido a la reverberación, permanecerán en el tiempo y dificultarán la comprensión de la conversación. Si abrimos las ventanas, mejorará la absorción de la sala y, como consecuencia, su acústica: siempre que en el exterior el silencio sea mayor que en el interior (cosa poco probable). A medida que se va amueblando y acondicionando la sala, con moqueta, cortinas, tapices, cuadros, muebles, etc., se va mejorando su capacidad de absorción del sonido sin disminuir su aislamiento, hasta conseguir que el tiempo de reverberación sea el apropiado. Ejemplo de absorción y aislamiento. 43 COMPORTAMIENTO ACÚSTICO DE LOS MATERIALES Hemos podido entrever qué es un material absorbente del sonido y qué es un material aislante del sonido, y cómo estos dos conceptos son opuestos pero complementarios, resulta que: - El material absorbente reduce la energía que vuelve al mismo lado de donde procede el sonido, con lo que disminuye el ruido reverberado. - El material aislante impide que el sonido pase a su través, pero refleja casi toda la energía recibida. - El aprovechamiento de ambas propiedades, se consigue superponiendo materiales absorbentes y aislantes adecuados. ABSORCIÓN DEL SONIDO Los materiales absorbentes del sonido tienen por misión captar el ruido para que la cantidad reverberada no sea excesiva. Los más empleados para este cometido son los materiales blandos (fibrosos y de poro abierto), tableros reflexivos, resonadores, etc. La ubicación de este tipo de materiales debe realizarse lo más cerca posible del foco sonoro de los lugares donde se sitúan habitualmente las personas, y en paredes contiguas si es posible. COEFICIENTE DE ABSORCIÓN ACÚSTICA (α) Es el cociente entre la energía absorbida (Ea) y la energía incidente (Ei) por unidad de superficie: α=Ea/Ei Sus valores oscilan entre 0 (nada absorbente) hasta 1 (muy absorbente) y dependen de la clase de material, de su espesor, su situación, de la frecuencia del sonido incidente, del ángulo de incidencia, etc. Un ejemplo para analizar A título de ejemplo en el cuarto de la figura 5.4. Indicamos los coeficientes de absorción acústica de algunos de los materiales que habitualmente nos rodean. 44 Figura 5.4. Coeficientes estimados de absorción acústica (a) 1.- Techo absorbente: 0,7 2.- Rejilla: 0,5 3.- Madera: 0,1 4.- Espejo: 0.03 5.- Metal: 0,03 6.- Alfombra: 0,3 7.- Butaca: 0,6 8.- Persona: 0,3 9.- Lona (cuadro): 0,2 10.- Pared: 0,003 11.-Ventana abierta: 1, Ventana cerrada: 0,05 12.- Cortina: 0,2 13.- Suelo mármol: 0,03 Supongamos que tenemos dos salas de idénticas dimensiones y distribución. En la primera de ellas (parte izquierda de la figura 5.6), el techo es de escayola y el suelo de madera; para estas condiciones, estimamos un coeficiente de absorción acústica promedio de α=0,1. La segunda sala (parte derecha de la figura 5.6) tiene el techo recubierto de paneles absorbentes del sonido y el suelo es de moqueta; para este caso estimamos un coeficiente de absorción acústica promedio de α=0,5. Supongamos ahora que en ambas salas se emite un sonido con una energía acústica de valor 100 que, al cabo de 0,1 segundos, ha “rebotado” 10 veces contra el suelo y el techo de los citados locales. En el primer caso en cada reflexión el sonido perderá un 10% de energía (α=0,1) y al cabo de 10 reflexiones su valor será del 36% de la energía inicial, lo que supone una reducción de unos 5 dBA del sonido original. En el segundo caso en cada reflexión el sonido perderá un 50% de energía (α=0,5) y al cabo de las 10 reflexiones su valor será menor del 1% de la energía inicial, lo que supone una reducción de más de 20 dBA del sonido original. Es decir, prácticamente no se oirá el ruido reverberante. 45 Figura 5.6. Absorción de la energía acústica, en función del coeficiente α. Disminución de la energía con cada reflexión, para α=0,1p Reflexión nº Disminución de la energía con cada reflexión, para α=0,5p 100 -10 = 90 1 100 – 50 = 50 90 – 9 = 81 2 50 – 25 = 25 81 – 8 = 73 3 25 – 13 = 12 73 – 7 = 66 4 12 – 6 = 6 = 66 – 6= 60 5 6 – 3 = 3 60 – 6 = 54 6 3 – 3 = 3 54 – 5 = 49 7 2 – 1 = 1 49 – 5 = 44 8 1 – 0,5 = 0,5 44 – 4 = 40 9 40 – 4 = 36 10 Figura 5.7. Representación gráfica del tiempo de reverberación (Tr) de un local. CARACTERÍSTICAS DE ABSORCIÓN DE UN LOCAL Las condiciones de confort acústico de un local, vienen definidas por dos parámetros que le son propios: 46 - Su área de absorción equivalente. - Su tiempo de reverberación. El área de absorción equivalente (A) de un local, es el área, en m2, de una superficie perfectamente absorbente (α=1) cuya absorción equivale a la absorción total del local. Para calcularla, se suman los productos de cada área del local por su correspondiente coeficiente de absorción acústica. A = A1α1+ A2α2+ A3α3+ …+ Anan = Sabines El Sabine es la unidad de absorción del sonido. Equivale a la absorción producida por una superficie de 1m2 perfectamente absorbente (α=1). Por ejemplo, una ventana abierta de 1m2 de superficie. El área de absorción equivalente es uno de los parámetros que determinan el campo difuso de un local. TIEMPO DE REVERBERACIÓN (Tr) Es el tiempo, expresado en segundos, necesario para que el nivel de presión acústica disminuya 60 dBA, una vez que la fuente sonora ha cesado de emitir. (Figura 5.7). La fórmula más sencilla para calcular el tiempo de reverberación es la de Sabine: Tr = 0,16 V/A V = Volumen del local en m3. A = Área de absorción equivalente en Sabines. El tiempo de reverberación es un parámetro fundamental, en el campo de la acústica de los locales, que determina su comportamiento más o menos ruidoso ante un sonido. En la figura 5.8, se exponen los tiempos de reverberación orientativos, para locales de hasta 100 m3 de volumen. Para locales más grandes, se añade a cada clasificación 0,1 segundos cada vez que se duplica el volumen. (Figura 5.9). Tipo de Local Tiempo de reverberación (Tr) Local Reverberante Local Intermedio Local Absorbente > 1 segundo 0,4 a 1 segundo < 0,4 segundos Figura 5.8. Volumen (m3) DTr(segundos) Volumen (m 3) DTr(segundos) 200 0,1 6000 0,6 400 0,2 12000 0,7 800 0,3 24000 0,8 Figura 5.9. Incremento del tiempo de reverberación para los valores indicados en la figura 5.8., en función del 47 1600 0,4 50000 0,9 3000 0,5 100000 1,0 volumen del local. Cálculo del Incremento del tiempo de reverberación mediante fórmula: DTr ={[Ln(Vol/99,93)]/0,6877}x0,1 Donde: Ln: Logaritmo natural. Vol: Volumen del local. Clase de material Espesor mm. αm Valores de α, para distintas frecuencias en Hz 125 250 500 1000 2000 4000 Agua quieta → 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 Alfombra 0,20 0,05 0,05 0,20 0,25 0,30 0,30 Caucho 0,07 0,04 0,04 0,07 0,11 0,06 0,04 Corcho 20 0,30 0,10 0,20 0,30 0,30 0,30 0,30 Cortina ligera 0,20 0,04 0,10 0,20 0,20 0,20 0,25 Cortina pesada 0,38 0,10 0,20 0,40 0,45 0,50 0,50 Espuma de poliuretano 50 0,60 0,35 0,40 0,60 0,60 0,70 0,70 Fibra de vidrio 30 0,65 0,30 0,45 0,65 0,70 0,70 0,70 Fibra de vidrio 50 0,75 0,35 0,60 0,75 0,85 0,80 0,75 Goma espuma 6 0,05 0,05 0,10 0,30 Hormigón → 0,02 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 Madera en el suelo 15 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 Puerta de madera 0,15 0,30 0,30 0,10 0,10 0,05 Ladrillo enlucido → 0,02 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 Ladrillo sin enlucir 0,04 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 Moqueta sobre hormigón 0,20 0,09 0,10 0,10 0,20 0,30 0,30 Moqueta sobre fieltro 0,35 0,20 0,20 0,35 0,40 0,40 0,40 Recubrimientos plásticos 0,03 0,02 0,02 0,04 0,03 0,02 0,02 Terrazos → 0,02 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 Ventana abierta 1 1 1 1 1 1 1 Figura 5.4. Coeficiente de absorción acústica en función de la frecuencia del sonido y del espesor del material absorbente. 48 Vidrio 0,04 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 Yeso 0,03 0,01 0,02 0,03 0,03 0,03 0,04 Styropor 0,35 0,05 0,10 0,20 0,40 0,70 0,60 Panel P.A. → 0,90 0,5 0,85 0,85 0,9 0,95 0,95 Panel P. V. – PVC 40 0,70 0,15 0,45 0,65 0,75 0,85 1 Panel P. V. – PVC 80 → 0,90 0,35 0,75 0,95 0,95 1 1 Rejillas 0,50 * Persona sentada 0,30 0,20 0,25 0,40 0,40 0,40 0,40 * Butaca vacía 0,30 0,10 0,30 0,40 αm = Coeficiente de absorción acústica; media de los valores de a para 250, 500, 1000 y 2000 Hz. * Sabines por unidad AISLAMIENTO ACÚSTICO Los materiales aislantes del ruido tienen por objeto disminuir la energía sonora transmitida (Et), de un sonido que incide sobre ellos. Son, por consiguiente, materiales que han de interponerse entre el foco emisor y las personas o la zona que se desea aislar. Se trata de conseguir que la energía acústica que los atraviesa, sea lo más baja posible. Este tipo de materiales deben ser pesados y, si es posible, flexibles (plomo, hormigón, acero, vidrio, etc.) Materiales aislantes del ruido. ÍNDICE DE AISLAMIENTO ACÚSTICO (R) El índice de aislamiento acústico a ruido aéreo es una medida de la reducción de la energía acústica que consigue un determinado material cuando, lo atraviesa el ruido. Se expresa en dBA y es función de las características del material, de su espesor, de la frecuencia del sonido, de su ángulo de incidencia, etc. R = 10 log 1/τ = 10 log Ei/Et Siendo: τ = Coeficiente de transmisión. Ei = Energía acústica incidente. Et = Energía acústica transmitida. Expresando el concepto de forma muy simple, podríamos decir que 1 m2 del mismo material aísla más cuanto mayores sean su espesor y la frecuencia principal del ruido incidente. Sin embargo, para ciertas frecuencias críticas, estas condiciones 49 pueden no cumplirse. El aislamiento acústico de los ruidos es uno de los problemas más complejos y delicados que pueden darse en este campo de la lucha contra el ruido. La mayoría de las veces requiere la intervención de expertos, al objeto de encontrar soluciones razonables. Clases de ruidos a considerar a- Ruidos aéreos: son los que se propagan por el aire. Al incidir sobre un obstáculo, las ondas sonoras lo someten a una vibración que se transmite, a través de la estructura del material, al otro lado. Para aislarlos se requiere de material pesado. b- Ruidos de impacto: son los ruidos producidos por un impacto entre dos materiales u objetos. El receptor del impacto se convierte en un generador de ruido aéreo estructural. Para evitar esta clase de ruido, el material aislante que se interponga debe ser blando y ligero, al objeto de que la energía depercusión se transforme en una deformación elástica del material, y no en energía sonora. (Ej. Alfombras o moqueta que amortigüen el impacto de los tacones). c- Vibraciones: se producen cuando un cuerpo en movimiento actúa sobre un elemento, al que transmite su “agitación”. Para su reducción deben utilizarse materiales elásticos adecuados. Las máquinas, tuberías, etc., transmiten vibraciones a sus apoyos (Figura 5.15), que deben amortiguarse mediante soportes elásticos cuya frecuencia natural sea de 3 a 5 veces menor que la frecuencia forzada por los elementos en movimiento. De esta manera se aísla la energía que, de otro modo, se transmitiría de un elemento a otro, hasta hacer entrar en resonancia a un sistema situado relativamente lejos. De ahí también la conveniencia de romper la continuidad de ciertas estructuras, mediante acoplamientos elásticos, al objeto de cortar la transmisión de las vibraciones (aislarlas). Figura 5.15. El grupo motor ventilador, fijado rígidamente a la tubería, aumenta el nivel de ruido y lo transmite a puntos distantes. 50 ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE AISLAMIENTO ACÚSTICO Como primera aproximación a la estimación del índice de aislamiento acústico (R), ofrecemos la tabla de la figura 5.17. El índice de aislamiento acústico de un material homogéneo puede estimarse mediante la fórmula: R = 15 Log m Siendo m la masa por unidad de superficie del material (Kg/m2). Figura 5.18. De esta manera podemos obtener un índice de aislamiento acústico (R) al que podríamos llamar “medio” y que corresponde a la frecuencia de 1000 Hz; para frecuencias mayores se suman al índice así obtenido 3 dBA por cada octava de frecuencia. Para frecuencias menores se restan 3 dBA por cada octava. Figura 5.17. Índices orientativos de aislamiento acústico (R), en dBA 1.- Suelo-techo: 50 2.- Rejilla: 10 3.- Madera: 15 4.- Pared simple: 30 5.- Pared doble: 40 6. Ventana abierta: 0 - Ventana cerrada: 20 Materiales D Fc Agua 1000 Aire 1,3 Acero 7800 1200 Aluminio 2700 1300 Caucho 1100 85000 Cobre 8900 Corcho 250 18000 51 Contrachapado 500 2200 Hormigón 2300 1800 Ladrillo macizo 2000 4000 Latón 8400 Madera 600 8000 Plexiglass 1150 Plomo 11000 8000 PVC 1400 40000 Poliestireno expandido 14 14000 Policarbonato 1270 Vidrio 2500 1200 Yeso 1200 4000 Aglomerado 780 d = Densidad en Kg/m3. Fc = Frecuencia crítica para un espesor de 1 cm, en Hz. Pc = Pérdida de aislamiento para la frecuencia crítica. La masa m se puede calcular mediante la fórmula: m = d x e 1000 El índice de aislamiento acústico de un material homogéneo puede estimarse mediante la fórmula: R = 15 Log m Siendo m la masa por unidad de superficie del material (Kg/m2). Ejemplo Se desea aislar una máquina, encerrándola en una cabina de chapa de acero provista de un visor de plástico transparente (policloruro de vinilo). Se desea que el conjunto proporcione un índice de aislamiento acústico R = 20 dBA. - Estimar el espesor que han de tener los materiales usados. - Partimos de la fórmula R = 15 log m. despejando tenemos que: 52 log m = R/15 ; m = antilog R/15 . m = antilog 20/15 m = antilog 1,3; m = 25 kg/m2 El espesor de la chapa deberá ser: e = m x 1000/7800 (mm) = 25 x 1000/3800 = 3,2 mm Y el espesor del plástico del visor: e = m x 1000/1400 = 25 x 1000/1400 = 18 mm CARACTERÍSTICAS AISLANTES DE UN LOCAL Las características aislantes de un local no suelen ser uniformes, es decir, que el techo, el suelo y las cuatro paredes no tienen habitualmente la misma capacidad aislante del sonido; normalmente por uno de estos elementos llegará más ruido al interior. Por lo tanto, el tratamiento acústico que debe recibir cada elemento no es el mismo; lógicamente, debe prestarse más atención a aquél que tenga menos capacidad aislante y que esté expuesto a más ruido. AISLAMIENTO ACÚSTICO BRUTO (Db) Es la diferencia entre el nivel de presión acústica del espacio en el que se encuentra la fuente de ruido (LpA1) y el del local en el que se encuentra el receptor (LpA2). Db = LpA1 – LpA2 = R – 10 log S/A2 Db = R – 10 Log S + 10 Log A2 Siendo: R = Índice de aislamiento acústico de la pared separadora, en m2. A2 = Área de absorción equivalente del local receptor, en Sabines. Puentes acústicos En la práctica se producen con cierta frecuencia puentes acústicos a través de los techos falsos colgantes de escayola cuando el tabique no llena hasta el techo. Las separaciones dobles (parantes, tabiques, acristalamientos…) del mismo material, conviene que tengan distinto espesor, al objeto de evitar la coincidencia de 53 sus frecuencias críticas y con ella la pérdida de aislamiento. Otra clase de puente acústico la constituyen los sistemas de ventilación, por cuyos conductos llegan en la mayoría de los casos, ruidos y/o conversaciones procedentes de otros locales. También los focos y luminarias empotrados en los techos falsos constituyen con frecuencia puentes acústicos. AISLAMIENTOS ACÚSTICOS EN PAREDES MIXTAS Los elementos constructivos están constituidos por materiales diversos, por ejemplo, una pared de ladrillo, enlucida, con ventanas de vidrio. En casos como éste, el aislamiento global de la pared dependerá, fundamentalmente del material que tenga el índice de aislamiento R más bajo y de la relación de su superficie con la superficie total de la pared. Para ilustrar el concepto, vamos a estimar el índice de aislamiento acústico R de las paredes mixtas que pueden observarse en la figura 5.17. Ir S2/S R1 – R2 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 6 5 5 4 4 3 3 2 1 1 8 7 7 6 5 4 3 2 1 1 10 9 9 8 7 5 4 2 2 1 12 11 10 9 7 6 4 3 2 1 16 14 12 10 8 6 4 3 2 2 20 16 14 11 9 7 5 3 3 2 25 18 15 12 9 7 5 4 3 2 30 20 16 12 9 7 5 4 3 2 35 20 17 13 10 8 6 5 4 3 40 21 17 14 10 8 6 5 4 3 45 21 17 15 11 9 7 6 5 4 a1- Pared 5 (Con la ventana cerrada) Se trata de un tabique doble con un R1=40dBA y una superficie S1=11 m2, en el que hay una ventana cerrada con un R2=20 dBA y una superficie S2=1m2. Vamos a calcular cuál será el índice de aislamiento acústico R global de esa pared. S = S1 + S2 = 11 + 1 = 12 M2 R1-R2= 40 – 20 = 20 dBA S2/S= 1/12 = 0,08 54 Con estos valores entramos en la tabla 5.22 y obtenemos un Ir = 10 dBA Este valor se suma al índice de aislamiento acústico más bajo, en este caso R2 (el de la ventana cerrada), con lo que obtenemos el índice de aislamiento acústico global de la pared mixta. Rglobal = R2 + Ir = 20 + 10 = 30 dBA a2- Pared 5 (con la ventana abierta) Veamos que ocurre en el caso de que la ventana esté abierta. Los datos de la pared serán los mismos (R1=40dBA; y S1=11m2). Pero el índice de aislamiento acústico de la ventana será muy distinto (R2=0) y su superficie la misma (S2=1m2). R1 – R2 = 40 – 0 = 40 S2/S = 1/12 = 0,08 Extrapolando estos valores en la tabla de la figura 5.22 obtenemos un Ir = 11 dBA Sumamos este valor al índice de aislamiento acústico más bajo y tenemos: Rglobal = R2 + Ir = 0 + 11 = 11 dBA Vemos que el aislamiento acústico ha caído en picado, respecto del caso anterior (ventana cerrada). Es decir, que el hecho de que la pared sea doble y de que su R1 sea elevado, cuenta poco si en ella existe algún elemento con un R2 bajo. b- Supongamos ahora que el área de absorción equivalente (A) de la sala es de 10 Sabines y que en el exterior existe un nivel de presión acústica de 80 dBA. ¿Cuál será el nivel del ruido de inmisión que llegará a la sala, con la ventana cerrada y con la ventana abierta? De la fórmula de aislamiento bruto Db Db = R – 10 Log S + 10 Log A2 b1- Con la ventana cerrada: LpA2 = LpA1 – R + 10 log S – 10 log A LpA2 = 80 – 30 + 10 log 12 – 10 log 10 = 50 + 11 – 10 = 51 dBA b2- Con la ventana abierta LpA2 = 80 – 11 + 10 log 12 – 10 log 10 = 69 + 11 – 10 = 70 dBA En este segundo caso, el ruido proveniente del exterior no permitirá mantener una conversación normal y obligaría a poner la televisión (por ejemplo) a un volumen mínimo de 80 dBA (combatirel ruido con el ruido). 55 CONTROL DEL RUIDO Ejemplos prácticos El término "control del ruido" se utiliza para designar el conjunto de técnicas y métodos tendentes a reducirlo hasta niveles inocuos para el hombre. El presente apartado es un resumen de métodos de reducción del ruido, que se han aplicado en la práctica con resultados satisfactorios. Una gran parte del ruido puede ser atenuado o eliminado. La lucha contra el ruido no es necesariamente cara. Como veremos, en muchos casos pueden ser eficaces ciertas medidas preventivas sencillas. Sin embargo, por lo común, es más barato comprar una máquina insonorizada que adoptar medidas reductoras del ruido después de la compra, aún teniendo en cuenta que una máquina silenciosa puede tener un precio más alto. Antes de exponer los ejemplos concretos de reducción, repasaremos una serie de conceptos que constituyen las directrices básicas de la lucha contra el ruido. FASE DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN En las fases de proyecto y construcción de las máquinas y equipos, es donde existen más posibilidades de atenuación sonora. Con muy poco esfuerzo adicional pueden construirse máquinas menos ruidosas. Más posibilidades de atenuación sonora. Compra En el momento de comprar maquinaria y equipo, deben tenerse en cuenta sus características acústicas, exigir este dato al fabricante y adquirir aquéllas que sean menos ruidosas. Selección de métodos Para reducir el ruido, a veces basta con hacer trabajar la imaginación. Una operación ruidosa puede ser sustituida por otra más silenciosa, e incluso eliminada. Por ejemplo; contratar el suministro de hormigón premezclado, en vez de prepararlo en el tajo. Distribución en planta Al realizar la distribución en planta de los diversos equipos, deberán considerarse sus características acústicas para determinar su mejor emplazamiento. Una máquina ruidosa puede ser situada de modo que moleste a muy pocas personas y, a veces, a nadie. Recuérdese la ley de a distancia. 56 Fundaciones Las vibraciones de una máquina se transmiten a su asiento, lo que aumenta el ruido. Una sólida fundación, el empleo de amortiguadores de vibraciones, el asentamiento sobre arena, corcho, etc., puede reducir considerablemente el ruido. Reducción del ruido. Apantallamiento El ruido puede ser atenuado aislando la fuente sonora por medio de pantallas constituidas por planchas o paneles, preferentemente revestidos de un material absorbente sonoro (el techo y los muros del entorno pueden servir a veces como pantallas). Sin embargo, es preciso asegurarse de que las condiciones necesarias para el buen funcionamiento de la máquina no serán afectadas por las pantallas ni por cualquier otro aislamiento acústico. Choques El golpe de un cuerpo sobre otro, como por ejemplo, cuando caen piezas sobre una chapa, es causa de ruido. El revestimiento de las superficies resonantes con madera, caucho u otros materiales similares, reduce el ruido y, a veces, el desgaste. Mantenimiento de las máquinas Las máquinas usadas y mal conservadas emiten un ruido más intenso; por consiguiente, deberán mantenerse en buen estado de conservación y engrase, y se cuidará de que se efectúen las revisiones diarias y periódicas que sean necesarias. Conocer el espectro Conociendo el espectro de un ruido, en dBA, que emite una máquina, para las frecuencias centrales de bandas de octava, podremos decidir cuál es el tratamiento acústico apropiado para reducirlo hasta un nivel razonable y compatible con la tarea a realizar, prestando especial atención a las frecuencias más molestas. En la figura 5.23 se presentan cuatro soluciones para la reducción del ruido generado por una máquina. 57 Figura 5.23. Métodos de atenuación sonora. Una máquina, en buenas condiciones, emite un ruido de X dBA de nivel de presión acústica, medido en el punto “P”. La atenuación conseguida para las distintas frecuencias centrales de bandas de octava en ese mismo punto “P” se indica, aproximadamente, en los gráficos de la derecha. Como puede comprobarse, la reducción del ruido es distinta para cada clase de solución técnica de atenuación sonora. Máquinas-herramienta En la figura 5.24 pueden verse varios tipos de medidas de control del ruido en máquinas-herramienta. El problema se solucionó utilizando dos eslingas, que evitaban que los flejes se curvaran, con lo que se eliminó la necesidad de realizar tan ruidosa operación. (Figura 5.25). 58 Figura 5.24. Medidas de control del ruido en máquinas- herramientas. Figura 5.25. Además de la reducción del ruido, ciertas soluciones sencillas pueden producir, incluso, beneficios económicos. 59 Aprovechamiento de la directividad El aspirador de una máquina tomaba el aire junto al trabajador que la manejaba. Girando simplemente el ventilador para que la toma tuviera lugar por el otro lado, se consiguió reducir la exposición del operario en 6 dBA. (Figura 5. 26). Figura 5.26. Aprovechamiento de la directividad para reducir la exposición al ruido. DI= 10 log 2/0,5 = 10 log 4 10 - 0,6 = 6 dBA Aislamiento acústico del operador - La automatización permite llevar a cabo el control remoto de máquinas y procesos, desde un puesto de mando acústicamente aislado. (Figura 5. 27). En estos casos debe tenerse en cuenta: - Que la cabina esté construida con un material de capacidad aislante adecuada y revestida interiormente de material absorbente del sonido. - Que las puertas y ventanas tengan la misma m (peso/m2) que las paredes y el techo de la cabina. - Que la máquina esté aislada del suelo mediante soportes, para que no transmita sus vibraciones a la cabina a través del suelo común. También se podría aislar del suelo a la cabina. La sala de control necesitará ventilación adecuada y, posiblemente, aire acondicionado en áreas calientes. De otra manera, existe el peligro de que las 60 puertas sean abiertas frecuentemente para mejorar la ventilación, con la consiguiente pérdida de aislamiento. Encerramiento parcial de una remachadora En la remachadora de alta velocidad que muestra la figura 5.28-A, el sonido viaja directamente desde la máquina a los oídos del operario. La figura 5.28-13 muestra la solución adoptada para reducir la exposición al ruido. La máquina ha sido encerrada en el interior de una cubierta revestida interiormente con un material absorbente del sonido. En la parte frontal de la cubierta, se ha colocado un vidrio de seguridad. Cuando el ruido se dirige hacia los oídos del operario, el vidrio lo refleja hacia las paredes revestidas de material absorbente. De esta manera se reduce el nivel de ruido al que está expuesto el operador, pero además, también se reduce el ruido que la máquina aportaba al resto de la planta. Sierras Circulares Cuando se lleva a cabo el corte de madera, plásticos rígidos, metales, etc., se producen elevados niveles sonoros en el puesto de trabajo, que pueden alcanzar valores de 100 a 115 dBA. El ruido puede originarse por vibración y resonancia de la hoja, y por radiación del material que se corta. Aparece también, en ocasiones, un ruido importante debido a la excitación aerodinámica del aire que rodea la hoja. La resonancia de la hoja puede reducirse si se coloca, a cada lado de la misma, un disco de algunos milímetros de espesor, de un material viscoelástico que cubra por lo menos un 30% de la superficie de la hoja, comprimido a su vez por otro disco metálico del mismo diámetro que el anterior, formando una especie de sándwich. (Figura 5. 29). La radiación del material se puede reducir algo, si se mejora la sujeción. En ocasiones, lo aconsejable es un cerramiento que reduzca la emisión sonora de la hoja y la del material. 61 ¿QUÉ PRODUCE RUIDO? FORMA DE REDUCIR EL RUIDO - Aparatos electrónicos; megafonía, radio, televisión, etc. - Golpes, alarmas, sirenas. - Caídas. - Escapes de aire comprimido. - Reverberación. - Chirridos. - Vibraciones. - Velocidad excesiva.- Envejecimiento de equipos. - Tubos de escape. - Circuitos de fluidos. - Desequilibrado, ventiladores, transp. neumáticos. - Varios. Ocupar aparatos más silenciador por ej. Electrodomésticos. - Disminuir el volumen. - Reducir potencia, utilizar rampas. - Reducir altura, utilizar silenciadores. - Reparar fugas, utilizar silenciadores. - Mejorar la absorción del local. - Engrasar, afiliar. - Utilizar amortiguadores, sujetar. - Disminuir velocidad. - Mantenimiento. - Silenciadores. - Evitar resonancias y turbulencias. - Equilibrar. - Parar, encerrar, apantallar, alejarse, protegerse, comprar silencio, disminuir el tiempo de exposición, aprovechar la directividad. Identificar el ruido y usar el sentido común. Figura 5.27. Aislamiento acústico del operador. 62 Figura 5.28. Encerramiento parcial de una remachadora. Figura 5.29. Reducción del ruido producido por las sierras circulares. Figura 5.30. Reducción del ruido conseguida mediante la instalación de un panel sándwich en una rampa de transporte de piezas. 63 NIVEL SONORO CONTINUO. EQUIVALENTE Y DOSIS Para ciertos análisis de sonidos puede prescindirse de su comportamiento real mediante idealizaciones que simplifiquen su estudio pero que permitan mantener acotadas las variaciones de los parámetros sujetos a estudio. Tal es el caso de emplear filtros de bandas de frecuencias para conocer el espectro del sonido en cuestión. La escala en dB(A) es otro ejemplo. En este sentido para prever el riesgo de hipoacusia por ruidos no impulsivos, puede reemplazarse la evolución real de los ruidos por otro ficticio con un nivel constante con la condición de mantener la misma energía sonora durante el lapso de estudio o permanencia. Por supuesto que esta simplificación hará perder propiedades del ruido real como por ejemplo (y obviamente) su verdadera evolución temporal, pero cuando solo se quiere determinar la agresión sobre el sistema auditivo, esa pérdida no es significativa. Esto se hace dentro del marco del llamado "Principio de Igual Energía" que postula que el riesgo de hipoacusia está dado por la dosis de ruido recibida es decir, por la acumulación de energía sonora a lo largo del tiempo de agresión. Así se ha definido el índice llamado Nivel sonoro continuo equivalente (NSCE) que es el resultado de reemplazar a la evolución temporal del nivel sonoro real expresado en dB(A), por un valor promedio que conserve la misma dosis. Supóngase que durante el tiempo t, el nivel sonoro se mantiene en un valor Lt expresado en dB(A), durante el tiempo t2en un valor L2, etc. todo lo cual se registra a lo largo de un tiempo t. Para calcular la energía sonora total que ha estado presente durante ese tiempo t, se debe sumar la energía correspondiente a cada intervalo t,. El valor medio de esa sumatoria dado por la expresión (A) es lo que define al NSCE. En la que: A modo de ejemplo, sea el caso muy simplificado de un ruido que está caracterizado en la tabla 5 para una jornada de 8 h. Aplicando la definición anterior se llega a: NSCE = 10 Log (10 8,5 x 1 + 10 9,5 x 5 + 10 9,5 x 2)/(1+5+2) = =10 Log (14550978860/8) = 91,5 dBA Entonces, si un ruido tiene durante 8 h un nivel sonoro constante de 91,5 dB(A), la energía recibida en el mismo lapso (dosis) es la misma que la que corresponde al sonido original de la tabla, por lo que ambos representarían el mismo riesgo de hipoacusia. En realidad esta conclusión es válida para dosis consideradas durante 64 tiempos prolongados de exposición. Las estadísticas sobre riesgo de hipoacusia por ruidos consideran exposiciones durante tiempos del orden de 20 años. TABLA PARA CÁLCULO DE NSCE Durante t¡ Con un nivel L¡ 1 h 85 dB(A) 5 h 90 dB(A) 2 h 95 dB(A) Tabla 5. Tabla para cálculo de NSCE. Una información equivalente se logra directamente mediante el cálculo o la medición de la dosis (D) de energía sonora recibida. Esta se define como la relación entre los tiempos a los que se está expuesto a cada nivel sonoro y los permitidos para esos mismos niveles: Donde para cada i = 1, 2, ... n, Ti, es el tiempo en que estuvo presente el nivel sonoro N¡ para el cual está permitido un tiempo máximo t¡. Surge inmediatamente que este valor debe ser menor que la unidad para que la dosis sea menor que el máximo permitido (NSCE = 85 dB(A) ó D = 1). La expresión que permite calcular el tiempo máximo permitido para cada uno de los denominadores es la siguiente: ti = 8 x 10 (85-Li/10) Dando el resultado en horas y fracción decimal. Por extensión, si se conoce el NSCE total, la expresión (16) permite calcular el tiempo total t permitido reemplazando N¡ por NSCE. Este valor corresponde a los dados en la Tabla 3 del Anexo V del Decreto 351/79. Inversamente, dado el tiempo t se puede calcular el NSCE máximo permitido para esa exposición para no superar al equivalente permitido de 85 dB(A) durante 8 h (apartado 2 del mismo anexo): NSCE = 85 – 10 Log (t/8) Aplicando la definición (15) al caso de los datos de la Tabla 5, [se reproducen en la Tabla 6, con el agregado de una tercera columna con valores obtenidos mediante la expresión (16)], se obtiene lo siguiente: D = 1/25 + 5/8 + 2/2,5 = 0,04 + 0,625 + 0,8 = 1,465 > 1 Dado que NSCE y D son dos formas de expresar lo mismo, ambos pueden relacionarse mediante la expresión: NSCE = 85 + 10log(D) dB(A) 65 Dosis máxima admitida Nm = 85 dB(A) NSCE en dB(A) q = 5 86 8:00 90 4:01 95 2:01 100 1:00 1O5 0:30 110 0:15 115 0:08 Tiempos máximos permitidos valores de q y NSCE. Nota: valores redondeados al minuto. El significado de este parámetro válido solo para la interpretación desnivel sonoro continuo equivalente con q = 5 es que su valor representa un sonido tal que durante 1 segundo contiene la misma energía que el sonido verdadero durante el lapso t. Básicamente es un NSCE normalizado a un lapso to. PROTECCIÓN AUDITIVA Para conocer la condición de las personas en un ambiente ruidoso cuando usan protectores auditivos personales, debe calcularse el nivel sonoro (NSCE) en el conducto auditivo a partir de lo medido en el lugar y la atenuación del protector. A ese resultado se aplican las conclusiones del Decreto 351/79 (Artículo 91 y apartado 11 del Anexo V, en particular su punto 7). La curva de atenuación se obtiene por mediciones del umbral de audición de 10 personas otológicamente normales, en condiciones de laboratorio de acuerdo con norma19, con y sin el protector, en 3 oportunidades diferentes. Se efectúan las diferencias de los umbrales, de manera que se obtienen 30 datos para cada una de las 9 bandas de frecuencias, con lo que se aplica un tratamiento estadístico del que resulta un valor medio y un desvío estándar para cada banda. Estos dos conjuntos de datos deben obtenerse en un Organismo Oficial (Decreto 351/79, Artículo 91) y suministrarse por el proveedor al usuario en forma gráfica o tabular. Los datos de la Tabla 9 siguientes corresponden a un elemento real. En la figura 16 se muestran curvas típicas de atenuación (intervalos de más/menos un desvío estándar respecto de la atenuación media para cada frecuencia) de protectores auditivos obtenidos por mediciones en condiciones de norma. (Artículo 91 y apartado 11 del Anexo V, en particular su punto 7). 66 Parámetro Banda de frecuencias [Hz] 125 250 500 1000 2000 3000 4000 6000 8000 Media 12,2 22,4 31,1 34,6 35,0 41,7 42,9 37,1 32,3 Desvío 2,2 12,7 4,1 3,6 2,4 4,2 2,7 3,7 3,1 Tabla 9. Atenuación de un protector auditivo. El desvío estándar es una indicación de la dispersión de valores individuales de atenuación, y para asegurar que se contempla a todos los casos (en realidad al 97%) se debería considerar que la atenuación es igual al valor medio menos dos veces el desvío estándar. Bajo esta hipótesis, el cálculo del NSCE en dB(A) en el canal auditivo debería efectuarse siguiendo los siguientes pasos: Desvío estándar. I. Restar dos veces el desvío estándar de la primerabanda de frecuencias del valor medio de atenuación para la misma banda. Repetirlo para cada una de las bandas. II. Restar cada uno de esos resultados del correspondiente nivel del espectro del ruido (las de 3 000 y 6 000 Hz no se emplean). III. Sumar (con su signo) a cada resultado, el valor relativo de la curva de compensación A (Tabla I). 19 Norma IRAM 4 060: "Protectores auditivos - Método Subjetivo para la Medición de la Atenuación Sonora".IV. Calcular el equivalente en la escala A del nuevo espectro así corregido; El NSCE resultante es el que debe evaluarse. Como ejemplo, sea el espectro siguiente al que le corresponde un valor de 98 dBA): Banda de frecuencias: 125 250 500 1000 2000 4000 Hz Nivel sonoro: 86 87 91 95 90 85 dB Y el protector auditivo de la Tabla 9 que se emplea en el lugar donde se registra ese espectro. La aplicación de los pasos a este ejemplo son (se obvian las bandas de 3 000, 6 000 y 8 000 Hz): Tablas I. Atenuación media: 12,2 22,4 31,1 34,6 35,0 42,9 dB -2x desvío: 4,4 5,4 8,2 7,2 4,8 5,4 dB Atenuación “real” 7,8 17,0 22,9 27,4 30,2 37,5 dB I. La suma energética de la última línea: 71 dB(A) es el resultado final. Sobre este valor debería aplicarse los efectos del ruido. 67 II. Espectro: 86 87 91 95 90 85 dB Atenuación: 7,8 17,0 22,9 27,4 30,2 37,5 dB Espectro en oído 78,2 70 68,1 67,6 59,8 47,5 dB III. Espectro: 78,2 70 68,1 67,6 59,8 47,5 dB Perfil A: -16,1 -8,6 -3,2 0 +1,2 +1,0 dB Espectro en dB(A): 62,1 61,4 64,9 67,6 61,0 48,5 Es muy importante destacar que si bien ésta debería ser la forma de tratamiento de los datos de atenuación de protectores, el Decreto 351/79, no se contempla el desvío estándar. De esta forma, el cálculo del NSCE en este caso comienza desde el punto II del listado dado que se siguió. Si no se hubiera tenido en cuenta el punto I, (es decir el desvío estándar) se llegaría al valor final de 65 dBA), 6 dB(A) menor que el anterior (cálculo que queda a cargo del lector). Representa una "atenuación adicional gratuita" por el solo hecho de un manejo diferente de los datos del protector. 68 UNIDAD IV FISIOLOGÍA DE LA AUDICIÓN FISIOLOGÍA DE LA AUDICIÓN El sonido o energía acústica se crea cuando el equilibrio del aire es perturbado mecánicamente. Las variaciones de la presión del aire que se crean, se propagan desde la fuente en forma de onda. Cuando la energía vibratoria incide sobre el oído, es registrada por el cerebro por intermedio de los tres principales componentes del aparato auditivo: a- Oído externo. b- Oído medio. c- Oído interno. Oído externo El oído externo comprende el pabellón y el conducto auditivo de unos 3 cm. de longitud y 0,7 cm. de diámetro que comienza en el pabellón y termina en el tímpano. Está formado de tal manera que las ondas sonoras que inciden sobre él son recogidas y propagadas a través del aire que se encuentra dentro del conducto auditivo y actúan sobre la membrana timpánica, haciéndola vibrar. La propagación sonora dentro del mismo, es exclusivamente aérea. Oído medio El oído medio está limitado por el tímpano en uno de sus extremos, y por las Ventana Oval y Redonda en el otro; consta de una pequeña cavidad de unos 2 cm3 de volumen, dentro de la que se encuentran tres pequeños huesos, conocidos respectivamente como el Martillo, Yunque y Estribo. El Martillo se encuentra pegado al Tímpano y junto con el Yunque forman una palanca que actúa sobre el Estribo el cual se encuentra pegado a la Ventana Oval en la pared que separa los Oído Medio e Interno. Debido a que el área de la Ventana Oval es mucho menor que la del Tímpano, la presión ejercida sobre el Oído Interno es considerablemente mayor que la que recibe el Tímpano. (El Oído Medio se puede asemejar a un mecanismo transformador elevador, con una relación de 20 a 1). El Oído Medio se comunica con la Cavidad Bucal mediante un conducto denominado Trompa de Eustaquio, cuya función es equilibrar las presiones estáticas del aire que puedan aparecer sobre el Tímpano. 69 También posee dos músculos, uno que actúa sobre el Tímpano y el otro sobre el Estribo. Estos conforman un dispositivo protector, y reducen la sensibilidad del oído cuando éste es estimulado a la acción refleja por sonidos intensos. El Oído Medio, por lo tanto, transmite la energía sonora en el aire hacia el fluido del Oído Interno, a través de la membrana de la Ventana Oval. Oído interno El Oído Interno está formado por un conjunto de pequeños tubos y cámaras ubicados en el hueso Temporal; también se lo llama Laberinto. El órgano cuya función está ligada en primer lugar con la Audición es el Caracol o Cóclea, (una cavidad en forma de espiral similar al caparazón de un caracol) que desenrollándola tiene una longitud de 35 mm aproximadamente, y en su primera vuelta un diámetro de 3 mm. En su parte media la Cóclea está dividida mediante la Partición Coclear de una consistencia en parte ósea y en parte gelatinosa; sobre esta última se encuentra la Membrana Basilar que contiene al órgano de Corti o terminación del Nervio Auditivo. Dicha membrana se extiende hasta casi la cima del Espiral, pero dejando una pequeña abertura en el extremo llamada Helicotrema. La Cóclea se encuentra llena de líquido, la parte superior (Conducto Vestibular) comienza la Membrana Oval, mientras el conducto inferior se cierra en la Ventana Redonda, que deflexiona para aliviar la presión. Cuando el Estribo ejerce sobre la Membrana Oval un pulso de presión lentamente aplicado, el fluido se desplaza a través del Helicotrema, hacia el pasaje inferior (Conducto del Tímpano). Características. 70 Sobre la Membrana Basilar, se encuentra el órgano de Corti, compuesto por aproximadamente treinta mil células auditivas pilosas (filetes nerviosos) altamente sensitivas, llamadas Células Ciliares. La deformación (ver gráfico) dobla las crestas de las Células Ciliares, estimulando los terminales nerviosos en sus bases. De tal forma, el espectro de energía sonora es convertido en el órgano de Corti en potenciales de acción en el Nervio Auditivo (la vibración de naturaleza mecánica se transforma en señales nerviosas de naturaleza electroquímica) transmitiendo el estímulo hacia el centro auditivo del cerebro. La reacción de la Membrana Basilar, varía con la frecuencia de la energía sonora incidente, produciendo cada tono la máxima vibración en una porción diferente de la membrana. Los sonidos de frecuencia elevada, producen una reacción que no se extiende demasiado de la Ventana Oval, pero a medida que las frecuencias se reducen, el área de máximo desplazamiento se aleja en forma progresiva desde el extremo de la ventana. 71 SENSIBILIDAD DEL OÍDO El sonido se desplaza en ondas y es la frecuencia del mismo la que determina la velocidad a la cual vibran el Tímpano y los otros componentes del sistema auditivo, mientras que el nivel de presión del sonido afecta la magnitud de la oscilación. El cerebro, entonces, registra estos movimientos como lo que comúnmente llamamos tono y sonoridad. Sonoridad es la sensación subjetiva de fuerza del sonido, la magnitud física equivalente es el nivel sonoro (se dice que el sonido posee mayor sonoridad cuando se percibe como más fuerte). 72 En realidad, solamente escuchamos una pequeña porción de todos los sonidos a los cuales estamos expuestos; no podemos escuchar sonidos muy débiles, ni tampoco ondas sonoras por arriba o por debajo de ciertos límites. Estos límites o umbrales varían de persona a persona, pero genéricamente hablando, el rango de las frecuencias audibles varía entre 20 Hz. a 20.000 Hz. La sonoridad tiene un límite inferior que es el umbral de audición, y un límite superior más difícil de definir llamado umbral de la sensación desagradable, que es donde la sensación auditiva se convierte en molestia. El umbral de la sensación desagradable es aproximadamente el mismo, a través de todo el rango de las frecuencias audibles. Las curvas de los dos umbrales y el rango