Fundamentos de Acústica, Vibraciones y Confort Térmico: Conceptos y Medición

Conceptos Fundamentales del Sonido y Ruido

El ruido se define como un conjunto de sonidos ininteligibles y no coordinados, cuya percepción resulta generalmente desagradable.

Tipos Específicos de Ruido

• Ruido Blanco: Se caracteriza por contener todas las frecuencias con la misma intensidad. Es comúnmente utilizado para la calibración de equipos de audio y acústica.
• Ruido Rosa: Su espectro de frecuencias presenta una intensidad constante por cada tercio de octava. También es empleado en la calibración de aparatos, especialmente en mediciones acústicas.

Características y Propiedades del Sonido

• Duración del Sonido: El sonido persiste mientras la causa que lo produce se mantiene, desapareciendo al cesar esta.
• Sonido Puro o Simple: Se refiere a un sonido que consta de una única frecuencia.
• Sonido Complejo: Compuesto por tonos de diferentes frecuencias y amplitudes.
• Armónico: Una frecuencia que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental.
• Periodo (T): Es el tiempo necesario para que se complete un ciclo completo de una onda sonora.

Parámetros Acústicos Fundamentales

• Impedancia Acústica: Relacionada con la resistencia que un medio ofrece al paso del sonido, influyendo en fenómenos como la propagación en campo libre, acústico o en reverberación.
• Potencia Acústica (W): Representa la energía total que emite una fuente sonora por unidad de tiempo.
• Intensidad Acústica: Es la cantidad de energía sonora que atraviesa una unidad de superficie por unidad de tiempo.
• Presión Acústica: Se define como la energía acústica por unidad de superficie.

Rangos de Frecuencia Auditiva

• Tonos Graves: Corresponden a las primeras cuatro octavas del espectro audible.
• Tonos Medios: Abarcan las octavas quinta, sexta y séptima.
• Tonos Agudos: Comprenden las últimas tres octavas del espectro audible.

Instrumentos de Medición Acústica

La medición y el análisis del sonido requieren de equipos especializados:

• Sonómetro: Es un instrumento diseñado para medir la presión acústica. Está compuesto por un micrófono, un amplificador, un rectificador de señal, filtros de frecuencia y un indicador de pantalla para mostrar los valores.
• Pistómetro: Genera un sonido de nivel y frecuencia estables, utilizado específicamente para la calibración precisa de sonómetros.
• Osciloscopio: Permite visualizar la señal sonora en forma de ondas, facilitando el análisis de sus características temporales y de amplitud.

Fenómenos Acústicos Especiales

Ultrasonido

El ultrasonido se refiere a ondas sonoras con frecuencias superiores al límite de audición humana. Sus aplicaciones son diversas, incluyendo:

• Sistemas de sonar.
• Aparatos quirúrgicos.
• Desengrase de piezas industriales.

Es importante destacar que el ultrasonido no se transmite eficazmente a largas distancias.

Infrasonidos

Los infrasonidos son ondas sonoras con frecuencias inferiores al umbral de audición humana. Pueden originarse de:

• Fuentes artificiales: Como motores de gran tamaño.
• Fuentes naturales: Incluyendo tormentas, terremotos y fenómenos volcánicos.

Vibraciones Mecánicas

Las vibraciones son movimientos oscilatorios que pueden clasificarse según sus características:

• Vibraciones Libres: Aquellas que pueden describirse mediante una fórmula matemática específica, ocurriendo sin una fuerza externa continua.
• Vibraciones No Periódicas: Son el resultado de un choque o impacto, sin un patrón repetitivo.
• Vibraciones Aleatorias: Se caracterizan por parámetros estadísticos, ya que su comportamiento es impredecible en el tiempo.

Normativa y Prevención de Vibraciones

La exposición a vibraciones mecánicas está regulada por diversas normativas para proteger la salud y seguridad:

• RD 1311/2005: Regula la exposición de los trabajadores a vibraciones mecánicas, modificado posteriormente por el RD 330/2009.
• ISO 2631: Establece métodos para la medición y evaluación de la exposición humana a vibraciones de cuerpo entero y mano-brazo.
• Medidas Preventivas: Se complementan con regulaciones sobre maquinaria, como el RD 1435/1992 (sobre máquinas) y el RD 1215/1992 (sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo).

Confort Térmico y Estrés por Calor

Consumo Metabólico

El consumo metabólico se refiere a la cantidad de calor producido por el organismo, representando la energía total generada internamente.

Mecanismos de Intercambio de Calor

El cuerpo humano intercambia calor con su entorno a través de varios mecanismos:

• Convección: Mecanismo mediante el cual la piel gana o cede calor al aire circundante, intercambiando energía cuando las temperaturas de ambos son diferentes.
• Conducción: Proceso por el cual los objetos en contacto directo transmiten calor entre sí cuando están a distinta temperatura.
• Radiación: Mecanismo por el cual dos cuerpos sólidos a diferente temperatura, cercanos pero sin contacto físico, intercambian calor utilizando la radiación electromagnética como soporte.

Trastornos por Hipertermia

La hipertermia, o el aumento excesivo de la temperatura corporal, puede provocar diversos trastornos:

Trastornos Sistémicos:

• Agotamiento por calor.
• Calambres por calor.
• Golpes de calor.

Trastornos en la Piel:

• Erupciones cutáneas.
• Quemaduras.
• Desalinización (pérdida de sales).
• Deshidratación.