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sus proximidades y adoptar la decisión de compra con conocimiento de los riesgos, y por tanto consciente de las protecciones adicionales que va a necesitar en caso de que finalmente se decida por la instalación de una máquina ruidosa. La experiencia muestra que confiar la prevención del riesgo de pérdida de capacidad auditiva inducida por ruido a la utilización de equipos de protección individual es una política poco eficaz y por tanto se debería aplicar sólo en los supuestos en que hay verdadera imposibilidad de eliminar el riesgo por otros medios, y además implantando unos procedimientos muy estrictos para lograr una eficacia preventiva real de los equipos de protección individual.

1.1

Física del fenómeno acústico

Una definición útil de sonido es: “fenómeno físico que provoca las sensaciones propias del sentido humano de la audición”, y un ruido sería “todo sonido peligroso, molesto, inútil o desagradable”. Estas definiciones, que son subjetivas, inducen a interesarse por el tipo de fenómeno capaz de excitar el órgano humano de la audición; con ello se obtienen dos ventajas prácticas: se puede objetivar y cuantificar el fenómeno utilizando los métodos de la l a física clásica y se evita la subjetividad al intentar diferenciar lo molesto de lo agradable y lo útil de lo inútil. En otras palabras: se elimina la diferenciación entre ruido y sonido. En el resto del capítulo ambos conceptos se tratan como equivalentes. A partir del análisis de la anatomía y la fisiología del órgano humano del oído se llega a la conclusión de que el fenómeno citado consiste en perturbaciones (aumentos y disminuciones) de la presión atmosférica alrededor de su valor medio, con una frecuencia relativamente elevada (entre 20 y 20.000 veces por segundo). Este fenómeno implica que el sonido, o el ruido, necesita un soporte material (en nuestro, caso el aire) para existir, en el vacío no puede existir sonido.

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En el ámbito de los riesgos ocasionados por la exposición laboral a ruido no se diferencia entre ruido y sonido

La toma en consideración de las propiedades físicas y termodinámicas del aire lleva a otra conclusión: si en un lugar existe una perturbación de la presión, necesariamente esa misma perturbación se producirá en un lugar situado a una distancia con un cierto retraso, es decir, el sonido se propaga con una velocidad finita. Esta velocidad de propagación depende de la elasticidad y de la densidad del medio. En el caso del aire es de 340 m/s a 20 ºC y es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. Es fácil deducir que esta propagación se refiere a una propagación de energía mecánica en forma de frentes sucesivos de sobrepresiones y enrarecimientos, sin que exista desplazamiento de masas. Este tipo de energía se conoce con el nombre de energía sonora.

El ruido, o sonido, es una propagación de energía mecánica, que se llama energía sonora, en forma de ondas sucesivas de sobrepresión y enrarecimientos

1.2

Magnitudes y unidades acústicas

Las magnitudes características que permiten cuantificar el ruido son la presión sonora y la frecuencia. La presión sonora está relacionada con nuestra percepción de volumen o intensidad del sonido y la frecuencia con la percepción del tono. Presión sonora La presión sonora es la raíz cuadrada del valor cuadrático medio de las variaciones de presión. Es una medida de la amplitud de las variaciones de presión, cuanto mayor sean el aumento y disminución respecto al valor medio mayor será la presión sonora y mayor será la sensación de volumen. En términos matemáticos la presión sonora se define con la ecuación: © ESPRL - Escola Superior de Prevenció de Riscos Laborals

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siendo p(t): el valor instantáneo de la presión. p: el valor de la presión sonora. Esta definición es la de valor eficaz, o valor rms (raíz cuadrática media), de la teoría clásica del movimiento ondulatorio y es aplicable cualquiera que sea la forma en que la presión varíe. La unidad de medida es el pascal (Pa). La importancia de esta magnitud reside en que la cantidad de energía sonora que atraviesa la unidad de superficie en la unidad de tiempo es directamente proporcional al cuadrado de la presión sonora eficaz, o sea que al medir o citar la presión sonora se está hablando de la cantidad de energía sonora que llega a un lugar (por ejemplo, el oído oíd o de un trabajador). Nivel de presión sonora El oído humano es capaz de percibir aproximadamente presiones sonoras desde un mínimo de 20 micropascales (que es el umbral de audición) hasta 200 pascales (que corresponde al umbral de dolor). Manejar este rango tan amplio resulta incómodo y es habitual habi tual utilizar una escala logarítmica relativa, cuya unidad es el decibelio de cibelio (dB). La definición de esta escala es:

siendo Lp: el valor del nivel de presión sonora, expresado en dB. p: la presión sonora expresada en pascales. p0: un valor constante que vale 20 micropascales (20 10-6 Pa). Con una escala definida de esta manera, el valor mínimo de la sensibilidad auditiva humana corresponde a un nivel de presión sonora de 0 dB y el umbral de dolor (200 Pa) resulta ser de 140 dB. © ESPRL - Escola Superior de Prevenció de Riscos Laborals

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En la tabla se indican valores correspondientes de presión sonora y nivel de presión sonora junto con ejemplos típicos ilustrativos.

La presión sonora y el nivel de presión sonora son dos cantidades relacionadas de forma unívoca, es decir que, conocida una de ellas, la otra se puede calcular utilizando la relación que las liga. De hecho la forma estrictamente correcta de medir la presión sonora sería utilizar una escala lineal de pascales. El uso de una escala logarítmica obedece a razones de facilidad en el manejo de las cifras, y de hecho no es extraño el uso de este tipo de escalas en otras ramas de la ciencia (las telecomunicaciones, por ejemplo). El dB es la unidad de medida de cualquier escala logarítmica y no sólo una unidad de medida del ruido, por ello conviene citar la expresión “Nivel de presión sonora” o “Nivel sonoro” cuando se indican cantidades en dB, en caso contrario pueden ocurrir confusiones lamentables. Nivel de pico En la evaluación de riesgos para la salud de los trabajadores expuestos a ruido también tiene interés la presión de pico que es el valor máximo instantáneo de la sobrepresión o depresión que ocasiona una onda sonora. No se debe confundir el valor de pico con el valor de la presión sonora. El primero es un valor instantáneo de sobrepresión (o depresión) mientras que la presión sonora es un valor promediado.


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La presión de pico es el valor máximo instantáneo de sobrepresión o depresión

No deben confundirse los conceptos de nivel de presión sonora y nivel de pico, aunque ambos se expresen en decibelios

La misma escala logarítmica citada antes también es aplicable para expresar los valores de la presión de pico, en cuyo caso se habla de nivel de pico y su unidad es el dB. La relación es:

siendo Lk: el valor del nivel de presión de pico, pi co, expresado en dB. pk: la presión sonora de pico en pascales. p0: el valor constante que vale 20 micropascales (20  10-6 Pa). Potencia sonora Ya se ha indicado que el sonido es un transporte de energía mecánica a través de un medio elástico, habitualmente el aire. La cantidad de energía sonora que radia una fuente sonora en la unidad de tiempo es la potencia sonora de la fuente y se mide en watts, aunque es normal utilizar una escala logarítmica relativa de nivel de potencia sonora, que se designa con el símbolo Lw y cuya unidad es el dB. La definición es:

siendo Lw: el nivel de potencia sonora en dB.


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siendo p(t): el valor instantáneo de la presión. p: el valor de la presión sonora. Esta definición es la de valor eficaz, o valor rms (raíz cuadrática media), de la teoría clásica del movimiento ondulatorio y es aplicable cualquiera que sea la forma en que la presión varíe. La unidad de medida es el pascal (Pa). La importancia de esta magnitud reside en que la cantidad de energía sonora que atraviesa la unidad de superficie en la unidad de tiempo es directamente proporcional al cuadrado de la presión sonora eficaz, o sea que al medir o citar la presión sonora se está hablando de la cantidad de energía sonora que llega a un lugar (por ejemplo, el oído oíd o de un trabajador). Nivel de presión sonora El oído humano es capaz de percibir aproximadamente presiones sonoras desde un mínimo de 20 micropascales (que es el umbral de audición) hasta 200 pascales (que corresponde al umbral de dolor). Manejar este rango tan amplio resulta incómodo y es habitual habi tual utilizar una escala logarítmica relativa, cuya unidad es el decibelio de cibelio (dB). La definición de esta escala es:

siendo Lp: el valor del nivel de presión sonora, expresado en dB. p: la presión sonora expresada en pascales. p0: un valor constante que vale 20 micropascales (20 10-6 Pa). Con una escala definida de esta manera, el valor mínimo de la sensibilidad auditiva humana corresponde a un nivel de presión sonora de 0 dB y el umbral de dolor (200 Pa) resulta ser de 140 dB. © ESPRL - Escola Superior de Prevenció de Riscos Laborals

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que por tratarse de una escala logarítmica las magnitudes expresadas en dB no son directamente aditivas. La presión sonora resultante de la superposición de dos o más sonidos viene dada por: pT2= ∑pi2 siendo pi: la presión sonora de cada componente. pT: la presión sonora resultante. Teniendo en cuenta que la energía sonora es proporcional al cuadrado de la presión sonora, esta expresión equivale a enunciar que la energía sonora resultante al producirse varios sonidos simultáneamente es la suma de las energías sonoras de cada uno de ellos. La ecuación no es válida para la adición de niveles de pico. No existe ningún procedimiento analítico simple para calcular el nivel de pico resultante al producirse simultáneamente dos ruidos. La ecuación puede escribirse en términos de nivel de presión sonora:

siendo LpT: el nivel sonoro resultante. Lpi: los niveles sonoros de los componentes. También se pueden utilizar gráficos como el adjunto, en el que en función de la diferencia entre dos niveles sonoros a sumar se indica el número de decibelios que hay que añadir al nivel mayor para obtener el nivel del ruido resultante. Por ejemplo, para calcular el nivel que resultará al ubicar en un lugar en el que existe un nivel sonoro de 80 dB una máquina que genera un nivel sonoro de 84 dB, los pasos a seguir son:


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siendo Lpo: el nivel sonoro de la instalación objeto de la medición (dB). LpT: el nivel sonoro total (dB). LpF: el nivel sonoro de fondo (dB). También existen ábacos y tablas para realizar esta operación. En este caso el dato de entrada en el gráfico es la diferencia entre el nivel sonoro total y el nivel sonoro de fondo (el nivel sonoro edido con la máquina parada), y la lectura es el número de dB que deben restarse al nivel total para obtener el nivel sonoro ocasionado por la máquina. Por ejemplo, consideremos que en un puesto de trabajo en el que se maneja una herramienta eléctrica se mide un nivel de 88 dB, y que al parar la herramienta el nivel pasa a ser de 86 dB. La diferencia de niveles es de 2 dB, entrando en el gráfico con este valor se lee una corrección de 4,3 dB, por tanto el nivel sonoro debido a la herramienta es 88 – 4,3 = 83,7 dB

Frecuencia, periodo y longitud de onda


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La frecuencia de un sonido se percibe como el tono. Los sonidos de baja frecuencia se perciben como sonidos graves y los de alta frecuencia como agudos. Físicamente, la frecuencia es el número de veces que la presión sonora alcanza un máximo y un mínimo en la unidad de tiempo. La unidad de medida es el hertzio (Hz) que equivale a una frecuencia de un ciclo por segundo.

La frecuencia es el número de veces que la presión sonora alcanza un máximo y un mínimo en la unidad de tiempo. los sonidos graves son de baja frecuencia y los agudos de alta frecuencia El oído humano es sensible, en sentido amplio, a sonidos de frecuencia comprendida entre 20 y 20.000 Hz. Como es lógico este rango es distinto entre individuos y varía con la edad y las características de cada sujeto. Se ajusta más a la realidad hablar de un rango de frecuencias audibles entre 100 y 5.000 Hz, lo que no implica ninguna limitación para la vida social, ya que el rango habitual de los sonidos generados por la voz humana y otras fuentes naturales está comprendido entre 200 y 3.000 Hz.

El rango habitual de los sonidos generados por la voz humana y otras fuentes naturales está comprend comprendido ido entre 200 y 3.000 hz

El periodo es el tiempo que tarda en producirse un ciclo completo de variación de presión sonora. Equivale al inverso de la frecuencia: T = 1/f El periodo se mide en segundos. Los periodos de los sonidos audibles varían entre 0,05 ms y 50 ms La longitud de onda de un sonido es la distancia recorrida por un ciclo durante su duración, es decir:


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siendo λ la longitud de onda (m). f: la frecuencia (Hz). c: la velocidad de propagación (= 340 m/s). T: el periodo (s). Las longitudes de onda de los sonidos audibles varían entre 17 mm y 17 metros. Como se puede comprobar, las tres magnitudes están relacionadas entre sí de forma unívoca y el uso de una u otra magnitud es una cuestión de comodidad. Por ejemplo, es cómodo hablar de frecuencia cuando nos interesamos por la “altura tonal” de un instrumento (a mayor frecuencia mayor altura), pero si el interés es hacia el comportamiento de un ruido cuando incide sobre una superficie es más cómodo hablar de longitudes de onda, ya que en las superficies grandes con respecto a la longitud de onda, el sonido se refleja siguiendo las leyes clásicas de la reflexión y se crea una zona de “sombra acústica”, en cambio si la longitud de onda es mayor que las dimensiones de la superficie apenas hay reflexión y no se crea una zona de sombra.

El tamaño relativo entre la longitud de onda y una superfici superficie e determina la medida en que la onda se reflejará en la superficie

Bandas de frecuencia El margen de frecuencias audibles (20 Hz a 20 kHz) se divide en bandas. Una banda es un intervalo de frecuencias definido por una frecuencia inferior y una frecuencia superior.


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En acústica es habitual utilizar bandas proporcionales en las que la frecuencia superior es proporcional a la frecuencia inferior. La más utilizada es la banda de octava en la que la frecuencia superior es el doble de la inferior. También es frecuente utilizar bandas de 1/3 de octava que se obtienen al dividir una banda de octava en tres partes, en consecuencia la relación entre la frecuencia superior e inferior de una banda de tercio de octava será Una banda proporcional se identifica por su frecuencia central que es la media geométrica de las frecuencias límites. En el caso de las bandas de octava las relaciones entre las frecuencias inferior, superior y central son:

siendo fi, fs y fc las frecuencias inferior, superior y central de la banda de octava respectivamente. Y para las bandas de 1/3 1/ 3 de octava estas relaciones son:

Internacionalmente se han normalizado las bandas de octava y 1/3 de octava cuyos valores concretos se indican en la tabla. Escala de ponderación A El nivel sonoro de un ruido en términos de presión sonora no se corresponde con la sensación de audición. Así un ruido con componentes de baja frecuencia importantes causa una sensación de menor intensidad que otro ruido del mismo nivel pero con componentes agudas. Por ejemplo, para que un ruido generado por un transformador de potencia (frecuencia fundamental de 100 Hz) se oiga igual de fuerte que el ruido de una reactancia de un tubo fluorescente (frecuencia fundamental de 600 Hz) debe tener un nivel de unos 15 dB superior.


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El oído humano no tiene una espuesta igual a todas las frecuenciass audibles. para tener en cuenta este hecho se frecuencia definió la escala a de ponderación


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Esta falta de linealidad en la respuesta del oído humano llevó a definir unas escalas de ponderación, que no son más que redes electrónicas incorporadas en los instrumentos de medida que modifican la señal captada por el micrófono de forma similar a como lo hace el oído humano. De todas las escalas propuestas, la denominada “escala A” es prácticamente la única que se usa, ya que experimentalmente se ha podido comprobar que los niveles sonoros medidos utilizando esta escala se correlacionan bastante bien con las pérdidas auditivas inducidas por ruido. También es muy frecuente que los instrumentos de medida dispongan de otra escala, llamada C, que equivale en la práctica a la medida sin ponderación (lineal). Los valores de las escalas A y C se indican en la tabla y el gráfico (norma UNE EN 61672:2005) Cuando en una medición se utiliza una escala de ponderación, que es la forma más habitual de medir, el nivel sonoro se llama “nivel de presión sonora con ponderación A”, el símbolo es LA y la unidad es el dB(A), o bien “nivel de presión sonora con ponderación C”, con símbolo LC y unidad dB(C). Análisis espectral Aunque para la evaluación de la exposición laboral a ruido es suficiente con conocer el nivel de presión sonora expresado en dBA y el tiempo de exposición, en ocasiones es necesario disponer de información sobre la característica tonal del ruido. Esta información se presenta en forma de tablas o gráficos en los que se indica el nivel sonoro en cada una de las bandas de octava o de tercio de octava. Esta presentación recibe el nombre de espectro sonoro o espectro del ruido. rui do.


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El nivel sonoro de una banda es una medida de la cantidad de energía sonora contenida en las ondas cuya frecuencia está incluida en la banda. Lógicamente la suma logarítmica de los niveles de todas las bandas es el nivel sonoro total. Cálculo del nivel sonoro a partir del espectro Si sólo se dispone de los datos del espectro sonoro, es decir, de los niveles de presión sonora correspondientes a un conjunto de bandas de octava o de tercio de octava, es posible calcular los niveles globales de presión sonora siguiendo los procedimientos siguientes: a. Para calcular el nivel sonoro sin ponderación basta con sumar logarítmicamente los niveles de todas las bandas. b. Para calcular el nivel sonoro con ponderación A, en primer lugar hay que aplicar en cada banda la corrección de la curva de ponderación A correspondiente a la frecuencia central de la banda. Esta corrección se realiza añadiendo algebraicamente al valor del nivel sonoro el valor dado por la curva de ponderación. Los valores corregidos se suman logarítmicamente para obtener el valor del nivel sonoro ponderado A. La relación existente entre los niveles sonoros ponderados y sin ponderar se indica en la tabla, en la que se presentan los niveles en bandas de octava


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del ruido emitido por una torre de refrigeración y los correspondientes niveles globales.

Nótese que la relación entre el nivel sonoro expresado en dB y en dB(A) depende de la característica tonal del ruido en cuestión; así, en un ruido con


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predominio de frecuencias bajas, como el del ejemplo, el nivel sonoro con ponderación A puede ser varios dB inferior al nivel sin ponderación, mientras que en un ruido con predominio de frecuencias agudas (una turbina de alta velocidad) el nivel ponderado A puede ser superior al nivel sin ponderación. La ponderación A da un resultado comparable con la percepción humana, mientras que la medida sin ponderación es estrictamente física.

Puesto que la ponderación C coincide prácticamente con los valores sin ponderar, es habitual identificar el nivel sonoro sin ponderación como nivel C (Símbolo LC y unidad el dB(C)). Tipos de ruido Atendiendo a la forma de presentación temporal los ruidos se clasifican en: •

Continuos

•

Intermitentes

•

Variables

•

De impacto o impulsivos.


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Un ruido es continuo si su nivel es prácticamente constante a lo largo del tiempo. Como ejemplo puede citarse el ruido producido por un ventilador. Un ruido es intermitente si el nivel sonoro varía en escalones bien definidos, de duración relativamente larga. Se puede considerar como una serie de ruidos continuos de diferente nivel sonoro. Un ejemplo puede ser el ruido de una sierra de cinta o una máquina herramienta en el que se distinguen claramente las fases de ruido correspondientes al funcionamiento en vacío y durante el trabajo.


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Un ruido es variable si el nivel sonoro varía de forma continua en el tiempo sin seguir un patrón definido. Es el caso de un taller de reparaciones mecánicas. Un ruido es de impacto si el nivel sonoro presenta picos de alta intensidad y muy corta duración. El ejemplo típico es el ruido de las prensas de corte.


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