Infrasonido y ultrasonido

Onda sonora. Decibelios. Contaminación acústica

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Infrasonido

Un infrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por debajo del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20 Hz).

Este es utilizado por animales para comunicarse entre sí. Un claro ejemplo es el elefante, que utiliza el infrasonido para comunicarse a grandes distancias (sonidos de 100 dB SPL [Nivel de Presión de Sonido] a unos pocos kilómetros a la redonda) sin problema alguno. La clave de que estos animales puedan oír a dichas distancias es la separación de sus oídos, ya que esta es directamente proporcional a la frecuencia de onda que pueden captar (en diferencia con los animales de cabezas pequeñas). Recientemente, se ha demostrado que los elefantes registran el infrasonido no sólo con sus oídos, sino también al sentir las vibraciones producidas por ellos mismos mediante sus patas, ya que sus uñas actúan como sensores conductores de sonidos de baja frecuencia.

La principal aplicación de los infrasonidos es la detección de objetos. Esto se hace debido a la escasa absorción de estas ondas en el medio, a diferencia de los ultrasonidos. Por ejemplo una onda plana de 10 Hz se absorbe cuatro veces menos que una onda de 1000 Hz en el agua. El inconveniente es que los objetos a detectar deben ser bastante grandes ya que, a tales frecuencias, la longitud de la onda es muy grande lo cual limita el mínimo diámetro del objeto. Como ejemplo diremos que un infrasonido de 10 Hz tiene una longitud de onda de 34 m en el aire, luego los objetos a detectar deben tener un tamaño del orden de 20 m en el aire y 100 m en el agua.

Por su parte depredadores como los tigres utilizarían estas frecuencias presentes en sus rugidos como un complemento de sus tácticas de caza, no para ubicar a sus posibles presas sino por el efecto paralizante que puede llegar a tener el infrasonido.

Curiosos fenómenos ligados a los infrasonidos

Los infrasonidos pueden alcanzar largas distancias atravesando obstáculos sólidos. Pueden ser oídos por algunos animales con el oído adaptado a percibir frecuencias distintas a las del humano. Por ejemplo, los elefantes pueden oír 15 Hz a 2 Km. de distancia, también tigres y ballenas usarían infrasonidos para comunicarse.

Los infrasonidos también son producidos por el ser humano, como el corazón, que produce infrasonidos en torno a los 20 Hz.

Los infrasonidos aunque no son conscientemente perceptibles pueden provocar estados de ansiedad, tristeza, temblores en ocasiones por imperceptibles desplazamientos de aire.

Características de los infrasonidos:

Emisión en forma de ondas esféricas.

Son difíciles de concentrar.

Menor absorción que a altas frecuencias, aunque ésta dependerá de la temperatura del gas en el que viajan, el peso molecular del mismo y la dirección del viento.

Los emisores existentes suelen ser de mala calidad.

Debido a una menor atenuación, los infrasonidos pueden llegar más lejos que las demás ondas. Esto es utilizado para la detección de grandes objetos a grandes distancias como montañas o el fondo marino.

Ultrasonido

Los ultrasonidos son aquellas ondas sonoras cuya frecuencia es superior al margen de audición humano, es decir, 20 Khz. aproximadamente. Las frecuencias utilizadas en la práctica pueden llegar, incluso, a los giga hertzios. En cuanto a las longitudes de onda, éstas son del orden de centímetros para frecuencias bajas y del orden de micras para altas frecuencias.

Algunos animales como los delfines y los murciélagos lo utilizan de forma parecida al radar en su orientación. A este fenómeno se lo conoce como ecolocalización. Se trata de que las ondas emitidas por estos animales son tan altas que “rebotan” fácilmente en todos los objetos alrededor de ellos, esto hace que creen una “imagen” y se orienten en donde se encuentran.

Historia de los ultrasonidos

En el año 1883, Galton investigó los límites de la audición humana, fijando la frecuencia máxima a la que podía oír una persona. Llegó a la conclusión de que los sonidos con frecuencias inaudibles por el ser humano, presentaban fenómenos de propagación similares al resto de las ondas sonoras, aunque con una absorción mucho mayor por parte del aire.

A partir de entonces, se empezó a investigar en temas relacionados con la generación de ultrasonidos:

Los hermanos Curie descubrieron la piezoelectricidad en 1880. Fueron Lippmann y Voigt en la década de los 80 del siglo XIX quienes experimentaron con el llamado efecto piezoeléctrico inverso, aplicable realmente a la generación de ultrasonidos, como veremos.

Joule en 1847 y Pierce en 1928 descubrieron el efecto magnetoestrictivo, directo e inverso.

A lo largo del siglo XX, se han producido grandes avances en el estudio de los ultrasonidos, especialmente en lo relacionado con aplicaciones. Concretamente, Langevin lo empleó durante la primera guerra mundial para sondeos subacuáticos, realizando un sencillo procesado de las ondas y sus ecos. Richardson y Fessenden, en la década de los años 10 idearon un método para localizar icebergs, con un procedimiento similar al utilizado hoy en día (método de impulsos, lo veremos). Mulhauser y Firestone, entre 1933 y 1942 aplicaron los ultrasonidos a la industria y a la inspección de materiales.

Decibelio

Decibelio es la unidad relativa empleada en acústica y telecomunicaciones para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

El decibelio, cuyo símbolo es dB, es una unidad logarítmica. Es un submúltiplo del belio, de símbolo B, que es el logaritmo de la relación entre la magnitud de interés y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio, la décima parte de un belio. El belio recibió este nombre en honor de Alexander Graham Bell.

Un belio equivale a 10 decibelios y representa un aumento de potencia de 10 veces sobre la magnitud de referencia. Cero belios es el valor de la magnitud de referencia. Así, dos belios representan un aumento de cien veces en la potencia, 3 belios equivalen a un aumento de mil veces y así sucesivamente.

Se utiliza una escala logarítmica porque la sensibilidad que presenta el oído humano a las variaciones de intensidad sonora sigue una escala aproximadamente logarítmica, no lineal. Por ello el belio (B) y su submúltiplo el decibelio (dB), resultan adecuados para valorar la percepción de los sonidos por un oyente. Se define como la comparación o relación entre dos sonidos porque en los estudios sobre acústica fisiológica se vio que un oyente, al que se le hace escuchar un solo sonido, no puede dar una indicación fiable de su intensidad, mientras que, si se le hace escuchar dos sonidos diferentes, es capaz de distinguir la diferencia de intensidad.

Nivel de intensidad del sonido

140 dB Umbral del dolor

130 dB Avión despegando

120 dB Motor de avión en marcha

110 dB Concierto

100 dB Perforadora eléctrica

90 dB Tráfico

80 dB Tren

70 dB Aspiradora

50/60 dB Aglomeración de Gente

40 dB Conversación

20 dB Biblioteca

10 dB Respiración tranquila

0 dB Umbral de audición

Contaminación Acústica

1º ¿Qué es?

Se llama contaminación acústica (o contaminación auditiva) al exceso de sonido que altera las condiciones normales del ambiente en una determinada zona. Si bien el ruido no se acumula, traslada o mantiene en el tiempo como las otras contaminaciones, también puede causar grandes daños en la calidad de vida de las personas si no se controla adecuadamente. El término contaminación acústica hace referencia al ruido (entendido como sonido excesivo y molesto), provocado por las actividades humanas (tráfico, industrias, locales de ocio, aviones, etc.), que produce efectos negativos sobre la salud auditiva, física y mental de las personas.

2º ¿Cómo se produce?

La principal causa de contaminación acústica es la humana, el cual especialmente se deriva en el transporte, la construcción de edificios, la cercanía a un aeropuerto o a una línea de trenes, o la industria.

Pero también existe un tipo determinado de contaminación acústica que puede llegar a afectar gravemente, e incluso la propia convivencia en una comunidad de vecinos: la música alta.

3º Problemas de la contaminación acústica

Uno de los problemas de la contaminación acústica es que no siempre es fácil evaluar los peligros asociados con niveles de ruido no excesivamente intensos, pues en estos casos las lesiones se producen después de una exposición prolongada. Además, el ruido no afecta a todas las personas por igual, pues no depende de las características físicas del mismo, sino también del estado físico y psíquico de cada persona en el momento de la audición. La pérdida de audición inducida por el ruido es irreversible por la incapacidad de regeneración de las células ciliares de la audición. La sordera podría aparecer en casos de soportar niveles superiores a 90 db y de forma continuada.

4º Soluciones a la contaminación acústica

En el hogar.

Deberíamos procurar que los equipos de música, radios y televisores de nuestra casa funcionen con un volumen moderado. Tampoco deberíamos poner en funcionamiento electrodomésticos ruidos, como lavadoras y lavavajillas, durante las horas de descanso.

Al conducir.

Deberíamos procurar que nuestro vehículo no provoque ruidos que excedan lo permitido y mantener el coche en buen estado.

En el trabajo.

Hay muchas soluciones efectivas: sustituir las maquinas por otras menos ruidosas, amortiguación de las vibraciones mediante paneles y soportes antivibratorios, aislar acústicamente los aparatos ruidosos, ubicar los aparatos ruidos en los lugares que creen un menor perjuicio,