Acústica y elementos de protección sonora
Entre las competencias generales del Técnico Superior en Audiología Protésica se encuentran las de medir y evaluar los niveles sonoros en recintos, elaborar informes y mapas de niveles sonoros y recomendar medidas de protección específica contra el ruido. El técnico debe poseer un profundo conocimiento del sonido y del ruido para poder llevar a cabo estas competencias. Este libro contribuye a facilitar dicho conocimiento. Aunque está principalmente dirigido a los estudiantes del Ciclo Formativo también es útil para los profesionales del sector y cualquier persona que se quiera empezar a formarse en este campo. Los contenidos se desarrollan y acompañan de una serie de recursos didácticos como glosarios, ejemplos, actividades..., que facilitan el aprendizaje y el aprovechamiento del libro.
Índice
Acústica y elementos de protección sonora
1. EL COMPORTAMIENTO ELÁSTICO DE LOS MEDIOS MATERIALES.................................. 13 Objetivos.......................................................................................................................................13
Mapa conceptual...........................................................................................................................14 Glosario..........................................................................................................................................14
1.1. Introducción...........................................................................................................................15
1.2. La materia ............................................................................................................................15
1.2.1. Definición...........................................................................................................................15
1.2.2. Origen.................................................................................................................................16
1.2.3. Estados............................................................................................................................... 17
1.2.4. Propiedades.........................................................................................................................24
1.3. Comportamiento elástico de la materia.................................................................................. 26
1.3.1. En sólidos............................................................................................................................26
1.3.2. En fluidos.............................................................................................................................32
1.4. Energía elástica......................................................................................................................32 Resumen....................................................................................................................................... 34
Ejercicios propuestos....................................................................................................................34
Supuesto práctico.........................................................................................................................35
Debate en clase.......................................................................................................................36
Actividades de autoevaluación................................................................................................36
2. MOVIMIENTOS PERIÓDICOS................................................................................................39 Objetivos......................................................................................................................................39
Mapa conceptual........................................................................................................................ 40 Glosario....................................................................................................................................... 40
2.1. Introducción..........................................................................................................................41
2.2. Movimiento circular uniforme................................................................................................42
2.3. Movimiento armónico simple................................................................................................43
2.3.1. Representación de Fresnel del movimiento armónico simple............................... 43
2.3.2. Estudio de algunos sistemas...........................................................................................46
2.3.3. Velocidad y aceleración del movimiento armónico simple................................... 54
2.3.4. Energía del movimiento armónico simple ..................................................................... 54
2.4. Superposición de movimientos armónicos simples......................................................... 56
2.4.1. Movimientos paralelos...................................................................................................56
2.4.2. Movimientos perpendiculares........................................................................................61
2.5. Oscilación amortiguada....................................................................................................63
2.6. Oscilación forzada y resonancia.......................................................................................65 Resumen..................................................................................................................................66
Ejercicios propuestos..............................................................................................................67
Supuesto práctico...................................................................................................................68
Debate en clase......................................................................................................................69
Actividades de autoevaluación.............................................................................................. 69
3. MOVIMIENTO ONDULATORIO ........................................................................................71 Objetivos................................................................................................................................71
Mapa conceptual....................................................................................................................72 Glosario................................................................................................................................. 72
3.1. Introducción.....................................................................................................................73
3.2. Ecuación general del movimiento ondulatorio.................................................................73
3.3. Ondas periódicas y armónicas........................................................................................74
3.4. Tipos de ondas................................................................................................................77
3.4.1. Según la dirección de la vibración ...............................................................................77
3.4.2. Según su propagación..................................................................................................77
3.5. Velocidad de propagación de las ondas...........................................................................78
3.6. Energía de la onda...........................................................................................................79
3.7. Debilitamiento de la onda.................................................................................................80
3.7.1. Amortiguamiento del foco..............................................................................................80
3.7.2. Atenuación por la distancia...........................................................................................82
3.7.3. Absorción por el medio.................................................................................................83
3.8. Superposición de ondas..................................................................................................84
3.8.1. Superposición de ondas de la misma frecuencia angular....................................... 84
3.8.2. Superposición de ondas de diferente frecuencia angular...................................... 92
3.8.3. Teorema de Fourier......................................................................................................94
3.8.4. Principio de Huygens-Fresnel......................................................................................95
3.8.5. Onda de choque. Onda Mach .....................................................................................96
3.9. Fenómenos fronterizos....................................................................................................97
3.9.1. Difracción.....................................................................................................................97
3.9.2. Ley de Snellius............................................................................................................98
3.9.3. Reflexión ..................................................................................................................99
3.10. Efecto Ballot.................................................................................................................99 Resumen............................................................................................................................... 101
Ejercicios propuestos............................................................................................................101
Supuesto práctico................................................................................................................. 102
Debate en clase.....................................................................................................................103
Actividades de autoevaluación...............................................................................................103
4. SONIDO.............................................................................................................................. 105 Objetivos..................................................................................................................................105
Mapa conceptual..................................................................................................................... 106 Glosario................................................................................................................................... 106
4.1. Introducción.......................................................................................................................107
4.2. ¿Qué es el sonido?............................................................................................................108
4.3. Características del sonido................................................................................................ 109
4.3.1. Frecuencia...................................................................................................................... 109
4.3.2. Periodo........................................................................................................................... 114
4.3.3. Velocidad ........................................................................................................................ 114
4.3.4. Longitud de onda .............................................................................................................115
4.3.5. Efectos atmosféricos........................................................................................................ 116
4.3.6. Timbre...............................................................................................................................117
4.3.7. Impedancia ...................................................................................................................... 117
4.3.8. Admitancia ........................................................................................................................118
4.4. Fuentes de ondas sonoras...................................................................................................119
4.4.1. Planas.............................................................................................................................. 119
4.4.2. Puntuales........................................................................................................... 119
4.4.3. Lineales............................................................................................................................119
4.5. Representación del sonido................................................................................................. 120
4.5.1. Oscilograma..................................................................................................................... 120
4.5.2. Espectrograma .................................................................................................................121
4.5.3. Sonograma...................................................................................................................... 121
4.6. Energía de las ondas sonoras.............................................................................................122
4.6.1. Potencia acústica. Nivel de potencia............................................................................... 122
4.6.2. Intensidad. Nivel de intensidad......................................................................................... 123
4.6.3. Presión. Nivel de presión...................................................................................................123
4.6.4. Composición de niveles.....................................................................................................124
4.7. Infrasonidos y ultrasonidos....................................................................................................124
4.7.1. Infrasonidos....................................................................................................................... 125
4.7.2. Ultrasonidos.................................................................................................................. 126
Resumen................................................................................................................................ 128
Ejercicios propuestos..............................................................................................................129
Supuesto práctico...................................................................................................................129
Debate en clase......................................................................................................................130
Actividades de autoevaluación..................................................................................................130
5. CAPTACIÓN, MEDICIÓN Y REPRODUCCIÓN DE LA ENERGÍA SONORA......................... 133 Objetivos...................................................................................................................................... 133
Mapa conceptual.......................................................................................................................... 134 Glosario........................................................................................................................................ 134
5.1. Introducción............................................................................................................................134
5.2. Captación del sonido: micrófonos......................................................................................... 135
5.2.1. Características de los micrófonos...................................................................................... 135
5.2.2. Tipos de micrófonos........................................................................................................... 138
5.3. Filtros.....................................................................................................................................141
5.3.1. Filtros acústicos................................................................................................................. 141
5.3.2. Curvas de ponderación..................................................................................................... 142
5.4. Medición del sonido: sonómetro........................................................................................... 144
5.4.1. Tipos de sonómetros atendiendo a la precisión......................................................... 145
5.4.2. Tipos de sonómetros atendiendo al modo de operación...................................... 145
5.5. Reproducción del sonido: altavoces..............................................................................147
5.5.1. Características de los altavoces................................................................................ 147
5.5.2. Tipos de altavoces...................................................................................................... 148
5.6. Caja acústica .................................................................................................................149
5.7. Auriculares......................................................................................................................150 Resumen............................................................................................................................... 150
Ejercicios propuestos.............................................................................................................151
Supuesto práctico...................................................................................................................153
Debate en clase..................................................................................................................... 153
Actividades de autoevaluación.............................................................................................. 154
6. RUIDO Y CONTAMINACIÓN ACÚSTICA..........................................................................157 Objetivos.................................................................................................................................157
Mapa conceptual.................................................................................................................... 158 Glosario................................................................................................................................... 158
6.1. Introducción......................................................................................................................159
6.2. Tipos de ruido ..................................................................................................................160
6.2.1. Según el tiempo de duración....................................................................................... 160
6.2.2. Según el contenido frecuencial ................................................................................... 161
6.3. Índices acústicos.............................................................................................................163
6.3.1. Índice de ruido día-tarde-noche...................................................................................163
6.3.2. Índice de ruido máximo.................................................................................................164
6.3.3. Índice de ruido continuo equivalente............................................................................164
6.3.4. Índice de ruido continuo equivalente corregido ......................................................164
6.3.5.. Índice de ruido continuo equivalente corregido promedio a largo plazo...... 166
6.3.6.. Índice de contaminación acústica...................................................................167
6.3.7. Índices de exposición al ruido en el medio laboral.......................................... 167
6.4. Fuentes de contaminación acústica...........................................................................169
6.4.1. Externas a la edificación..........................................................................................170
6.4.2. Internas a la edificación........................................................................................... 186
6.5. Mapas de ruido y zonificación acústica.......................................................................187
6.6. Exposición laboral al ruido............................................................................................189
6.7. Efectos del ruido .........................................................................................................191
6.7.1. Efectos fisiológicos....................................................................................................191
6.7.2. Efectos psicológicos..................................................................................................192 Resumen.............................................................................................................................193
Ejercicios propuestos...........................................................................................................194
Supuesto práctico............................................................................................................... 196
Debate en clase.................................................................................................................. 196
Actividades de autoevaluación........................................................................................... 197
7. ACÚSTICA DE SALAS.................................................................................................199 Objetivos............................................................................................................................ 199
Mapa conceptual.................................................................................................................200 Glosario...............................................................................................................................200
7.1. Introducción.................................................................................................................200
7.2. Teoría estadística ......................................................................................................201
7.2.1. Fuente sonora .......................................................................................................201
7.2.2. Sucesos en los límites de la sala ......................................................................... 201
7.2.3. Recorrido libre medio.............................................................................................202
7.2.4. Campo sonoro ......................................................................................................203
7.2.5. Reverberación..................................................................................................... 205
7.3. Teoría geométrica....................................................................................................209
7.4. Teoría ondulatoria................................................................................................... 211
7.5. Teoría psicoacústica............................................................................................... 212
7.6. Clasificación de las salas........................................................................................ 213
7.6.1. Salas de audición directa .................................................................................... 214
7.6.2.. Salas para transmisión sonora por medio de sistemas electroacústicos........... 214
7.6.3. Salas que utilizan sistemas de amplificación...................................................... 214
7.6.4. Salas anecoicas.................................................................................................. 215
7.6.5. Salas sonoamortiguadas......................................................................................215
7.6.6. Salas reverberantes............................................................................................. 217 Resumen.........................................................................................................................217
Ejercicios propuestos......................................................................................................218
Supuesto práctico........................................................................................................... 219
Debate en clase............................................................................................................. 219
Actividades de autoevaluación....................................................................................... 220
8. AISLAMIENTO ACÚSTICO........................................................................................ 223 Objetivos......................................................................................................................... 223
Mapa conceptual............................................................................................................ 224 Glosario.......................................................................................................................... 224
8.1. Introducción..............................................................................................................225
8.2. Aislamiento acústico................................................................................................ 227
8.2.1. Aislamiento de paredes........................................................................................227
8.2.2. Aislamiento de ventanas......................................................................................234
8.3. Material absorbente acústico................................................................................ 235
8.3.1. Medida del coeficiente de absorción del material absorbente........................... 235
8.3.2. Tipos de materiales absorbentes...................................................................... 237
8.3.3. Coeficiente de reducción del sonido ...................................................................239
8.4. Equipos de protección individual ............................................................................. 240
8.4.1. Protectores pasivos................................................................................................241
8.4.2. Protectores no pasivos........................................................................................... 242 Resumen............................................................................................................................ 243
Ejercicios propuestos.....................................................................................................244
Supuesto práctico..................................................................................................... 245
Debate en clase..............................................................................................................245
Actividades de autoevaluación.......................................................................................246
9. PSICOACÚSTICA..................................................................................................... 249
Objetivos......................................................................................................................... 249
Mapa conceptual.............................................................................................................. 250 Glosario............................................................................................................................ 250
9.1. Introducción................................................................................................................251
9.2. Percepción de la intensidad ......................................................................................251
9.2.1. Área de audición. Rango dinámico........................................................................ 251
9.2.2. Alteraciones del umbral de audición...................................................................... 254
9.2.3. Discriminación de intensidad ................................................................................. 256
9.2.4. Percepción de la sonoridad..................................................................................... 258
9.2.5. Enmascaramiento.................................................................................................... 260
9.3. Percepción de la frecuencia .................................................................................... 263
9.3.1. Filtros auditivos........................................................................................................ 263
9.3.2. Discriminación de frecuencias..................................................................................267
9.3.3. Selectividad de frecuencias en el nervio ................................................................. 269
9.4. Percepción temporal ................................................................................................... 270
9.4.1. Resolución e integración temporal............................................................................ 270
9.4.2. Localización de los sonidos....................................................................................... 271
9.4.3. Efecto de precedencia............................................................................................... 272
9.4.4. La ilusión del ventrílocuo............................................................................................ 273 Resumen.............................................................................................................................. 273
Ejercicios propuestos............................................................................................................274
Supuesto práctico................................................................................................................ 274
Debate en clase....................................................................................................................275
Actividades de autoevaluación.......................................................................................... 275
10. FISIOLOGÍA AUDITIVA............................................................................................... 277 Objetivos..............................................................................................................................277
Mapa conceptual................................................................................................................. 278 Glosario............................................................................................................................... 278
10.1. Introducción................................................................................................................279
10.2. Fisiología del oído externo.........................................................................................279
10.2.1. Pabellón auricular....................................................................................................279
10.2.2. Conducto auditivo externo...................................................................................... 280
10.3. Fisiología del oído medio........................................................................................... 281
10.3.1. El tímpano............................................................................................................... 281
10.3.2. Cadena osicular .................................................................................................... 282
10.3.3. Músculos................................................................................................................ 282
10.3.4. Trompa de Eustaquio.............................................................................................. 283
10.4. Fisiología del oído interno.......................................................................................... 283
10.4.1. Mecánica coclear..................................................................................................... 284
10.4.2. Micromecánica coclear.............................................................................................285
10.4.3. Transducción........................................................................................................... 286
10.5. Fisiología de la vía auditiva........................................................................................ 286
10.6. Fisiología de la corteza auditiva................................................................................. 287 Resumen............................................................................................................................. 288
Ejercicios propuestos...........................................................................................................289
Supuesto práctico............................................................................................................... 289
Debate en clase...................................................................................................................290
Actividades de autoevaluación........................................................................................... 290