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Adición de decibelios.
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Espectros del sonido.
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Determinación del nivel de presión acústica a partir del espectro.
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Filtros de frecuencia.
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El campo acústico en la industria.
El sonido es una forma de energía física que se propaga en las tres direcciones del espacio a partir del punto de la fuente sonora que lo origina. Es una vibración mecánica que se propaga mediante una onda elástica por un medio físico que podrá ser sólido, líquido o gaseoso. Por tanto, precisa de un medio de propagación, no se propaga en el vacío.
El sonido es tan consustancial con la vida diaria que difícilmente nos detenemos en valorar todas sus facetas. Facilita y proporciona al individuo innumerables funciones: la comunicación social, la agradable experiencia de la audición musical, es incluso útil para el diagnóstico médico, etc.
Sin embargo, el trabajo y desarrollo han obligado a vivir en un entorno en el que el mundo de los sonidos, lejos de proporcionar solamente una utilidad y satisfacción, se vuelve agresivo para el hombre, dando lugar a una clara patología específica.
Cuando los sonidos son desagradables o indeseados se los denomina ruido. El grado de molestia de un ruido no sólo depende de sus cualidades, como por ejemplo su intensidad, sino también de la actitud que se toma ante él. Así por ejemplo para el ingeniero proyectista de un reactor, el rugido de su elevación puede reportarle el placer de la confirmación de sus teorías y serle agradable, pero para quienes habiten al final de la pista de despegue se presenta como una sensación desagradable y perturbadora. Además el sonido no necesita ser fuerte para ser molesto, pues el chirrido de una puerta puede ser tan molesto como un trueno.
Otra parte negativa del sonido es que puede causar daños y destrucciones. Una onda sonora puede romper cristales y desconchar paredes y el caso más desgraciado que es el que nos ocupa, el sonido puede dañar el oído humano.
En este capítulo tratamos el sonido desde un punto físico, en el tema 06.2ª ya se expuso su estudio cuando se trata de aplicarlo a la exploración audiométrica.
El fenómeno básico del sonido está constituido por el movimiento oscilatorio molecular. Este se transmite cuando hay un medio homogéneo elástico que rodea la fuente de energía. No son las moléculas las que se transmiten o viajan, sino que éstas ponen a vibrar a la molécula vecina , por o que es el fenómeno vibratorio el que viaja, a manera de onda, siempre y cuando exista el medio apropiado.
Otro concepto previo a este estudio que se ha de conocer es el de vibración. Se denomina vibración al movimiento regular o irregular, de un objeto o individuo causado por una alteración física, como temblores, movimientos rápidos y espasmódicos de cosas, edificios o personas, causadas por maquinaria, aviones, explosiones, etc.. El sonido es un estado de vibración pendular de partículas del medio en que se propaga, a un lado y otro de su posición de equilibrio (átomos y moléculas). El movimiento pendular de las partículas se transmite a las partículas vecinas y de este modo se propaga y de este modo se propaga un estado de movimiento sin desplazamiento de la masa.
La propagación del sonido en el aire se puede comparar a la de las ondas en el agua. Las ondas se extienden uniformemente en todas las direcciones, disminuyendo en amplitud al alejarse de la fuente qu las origina. En el aire, al doblarse la distancia, la amplitud se reduce a la mitad, lo cual equivale a una caída de 6 dB. Así pues, si se pasa de uno a dos metros de la fuente el nivel de la presión sonora disminuye 6 dB, a 4 m caerá 12 dB, a 8 m 24 dB, y así sucesivamente. Sin embargo, para que esto sea así es necesario que no haya obstáculos o barreras en la trayectoria del sonido que impidan su propagación y produzcan reflexión de la onda. Estas condiciones ideales se conocen por campo libre.
La onda onda es una oscilación que se propaga en un medio (con velocidad finita). Dependiendo de la relación que exista entre el sentido de la oscilación y el de la propagación, hablamos de ondas longitudinales, transversales, de torsión, etc. En el aire el sonido se propaga en forma de ondas longitudinales, es decir, el sentido de la oscilación coincide con el de la propagación de la onda.
Cuando hay un obstáculo en el campo de propagación del sonido una parte del mismo se refleja, otra es absorbida por el obstáculo y el resto se transmite a través de éste. La cantidad que se refleja, absorbe o transmite, depende de las características acústicas del obstáculo, de su tamaño o masa, de su elasticidad, del ángulo de incidencia y de la longitud de onda de la señal. En general, el obstáculo debe de ser mayor de una longitud de onda para afectar al sonido apreciablemente. Las longitudes de onda de sonidos audibles para el ser humano están entre unos 17 metros para los sonidos graves y 17 milímetros sonidos agudos. La longitud de onda depende del medio en la que la perturbación se propaga. Por ejemplo a 10 kHz la longitud de onda es de 3´4 cm., por lo que cualquier pequeño obstáculo, como puede ser el micrófono de medida de un sonómetro, perturbará el campo sonoro. En esta longitud de onda la absorción y aislamiento acústico se logran fácilmente. Pero a 100 Hz dicha longitud es de 3´4 m y el aislamiento acústico se hace mucho más difícil. Este fenómeno puede apreciarse cuando se oye la música de una habitación contigua.
En acústica los obstáculos en un campo acústicos son muy difíciles de eliminar.
La oposición o resistencia que el sonido sufre en su propagación libre dependen de las propiedades de un medio dado por el que se propaga y se conoce como impedancia acústica. El sonido sólo puede transmitirse libremente cuando se propaga por un mismo medio o bien cuando se transmite a otro media que posee la misma impedancia acústica. Es decir que la vibración sonora molecular sonora para pasar libremente a otro medio precisa que este cambio sea a otro medio cuyas moléculas vibren igualmente o de forma muy semejante. Así cuando el sonido, propagándose por un medio gaseoso como el aire, llega a la superficie del agua, la mayor parte del sonido se refleja en la superficie del agua, en tanto que sólo una milésima parte de energía pasa al interior del líquido. Ante una interfase gaseoso-sólida, la parte proporcional que se transmite es todavía menor. A estos conceptos ya recurrimos en el capítulo 04.1ª.03 al explicar la fisiología del oído medio.
En la reflexión, la onda sonora rebota, por lo que su dirección de propagación cambia.
En la absorción, las moléculas son frenadas y su energía se disipa transformándose en calor.
En los últimos capítulos sobre acústica arquitectónica se vuelva a tratar este asunto.
El sonido es una forma de energía física producida por un movimiento ondulatorio en un medio elástico que puede ser detectado por el oído humano. Otra forma de entenderlo es definirlo como toda variación de presión en un medio, aire, agua, etc, que pueda ser detectada por el oído humano.
En el medio natural en el que el hombre se desenvuelve, el sonido es la consecuencia del movimiento de las moléculas del aire que origina una serie de enrarecimientos, sobrepresiones y depresiones, que se formulan dentro las frecuencias audibles. Por ello será posible medir el campo sonoro físicamente.
El aparato más familiar para medir la variación de presión en el aire es el barómetro. Sin embargo, estas variaciones de presión que se producen con el cambio de las condiciones atmosféricas, son excesivamente lentas para que las capte el oído humano y por ello no satisfacen la definición del sonido. Si las variaciones de la presión atmosférica se produjeran con mayor rapidez, por lo menos 20 veces por segundo, se las podría oír y por tanto serían consideradas como sonido.
Cuando el sonido es molesto o inútil se denomina ruido. Es evidente, por lo tanto, la característica subjetiva de esta definición del sonido cuando se convierte en ruido.
El daño que el ruido puede infringir al oído humano no está relacionado con la sensación subjetiva de agrado o de desagrado del sonido, sino que depende de la dosis de energía sonora recibida y de su composición espectral. La energía sonora será toda la que al alcanzar el oído es capaz de estimularlo en el intervalo de frecuencia de 20 a 20 Hz.
El campo sonoro presenta unas magnitudes que pueden ser medidas, pero se han de diferenciar las magnitudes estrictamente físicas del mismo, de las sensaciones sonoras que el cerebro humano percibe y que son magnitudes puramente subjetivas. Las magnitudes físicas de un sonido pueden medirse en diferentes unidades según se valore su velocidad, potencia, intensidad o presión sonora, como a continuación veremos.
La velocidad de propagación del sonido varia según el medio físico en que lo haga. Dentro de un mismo medio también varía en función de algunas variables físicas siendo la más importante la temperatura.
La velocidad de propagación del sonido en la atmósfera es de 340 metros/segundo, pero esta es la velocidad a 20º centígrados. Esta velocidad varía con la temperatura y así a 0º centígrados la velocidad de sonido en el aire es de 370 metros/segundo.
Si consideramos una fuente sonora puntual en un medio isótropo, la energía sonora generará estados similares de vibración en puntos que se encuentran en la misma distancia de la fuente independientemente de su dirección, originándose una onda esférica y denominándose la fuente omnidireccional.
En el caso en que todos lo puntos de un plano perpendicular a la dirección de propagación se encuentre en el mismo estado de vibración, se dice que la propagación se efectúa por ondas planas.
Pero en la práctica, la propagación del ruido se efectúa por ondas muy complejas y en la mayoría de los casos de forma desconocida. Para valorar la intensidad sonora producida por una fuente en un punto se utiliza el coeficiente de directividad “Q”. Este coeficiente está basado en la característica direccional de la fuente, entendiéndose por fuente direccional la que propaga su energía sonora según direcciones preferenciales. Este coeficiente es muy importante para el control de los niveles de ruido como se expondrá en este tema. Este coeficiente depende por tanto de la fuente sonora y de las características acústicas del contorno y es un factor difícilmente mesurable. Sin embargo, para las estimaciones prácticas se designan distintos valores según la localización de la fuente, lo que determinará la propagación más o menos concentrada de la energía sonora. Según que la fuente sonora pueda radiarse esféricamente en todas las direcciones del espacio, o esté limitada en laguna dirección de su entorno al valor “Q” se le asignan estos valores:
- Q = 1: cuando la propagación del sonido es esférica sin obstáculo en ninguna dirección.
- Q = 2: cuando la propagación está limitada en una dirección por un obstáculo, es hemisférica.
- Q = 4: cuando la propagación está limitada en dos direcciones, en forma de cuarto de esfera.
- Q = 8: cuando la propagación está limitada en tres direcciones, en forma de octavo de esfera.
Es producto de la propia propagación del sonido. La energía provocada por las ondas sonoras genera un movimiento ondulatorio de las partículas del aire, provocando la variación alterna en la presión estática del aire (pequeñas variaciones en la presión atmosférica). La presión atmosférica es la presión del aire sobre la superficie terrestre. La razón de estas variaciones de presión atmosférica es que se producen áreas donde se concentran estas partículas (zonas de concentración) y otras áreas quedan menos saturadas (zonas de rarefacción). Las zonas con mayor concentración de moléculas tienen mayor densidad y las zonas de menor concentración tienen menor densidad.
Cuando estas ondas se encuentran en su camino con el oído la presión que ejercen sobre el mismo no es igual para toda la longitud de onda. Así pues, la presión acústica queda definida como la diferencia de presión instantánea (cuando la onda sonora alcanza al oído) y la presión atmosférica estática.
La presión atmosférica se mide en pascales (Pa). En el SI (Sistema Internacional) 1 pascal es igual a una fuerza de 1 newton actuando sobre una superficie de 1 metro cuadrado. La presión atmosférica se sitúa en torno a los 100.000 Pa (estableciéndose como valor normalizado los 101.325 Pa). Al aplicar una fuerza sinusoidal a las partículas de aire, éstas se comprimen y se expanden alternativamente, lo que se refleja en pequeñas variaciones de la presión atmosférica lo cual se mide en unidades Pascal (1 Pascal = 1 Newton/m2). Además se tiene que 105 Pascal = 1 atmósfera. El mínimo sonido que se puede percibir es de 2x10-5 Pascal.
La presión sonora es la presión que genera una fuente sonora en un punto determinado y se corresponde con la fuerza del sonido. Es la suma de las fuerzas ejercidas por el movimiento oscilatorio de las partículas por unidad de superficie.
El nivel de presión sonora, SPL, se define como el nivel de presión que realiza la onda sonora en relación a un nivel de referencia Po, medido en dB. Se mide en dB(A) SPL que determina el nivel de presión que realiza la onda sonora en relación a un nivel de referencia que es 2E-5 Pascal en el aire. En realidad es una medida que relaciona el valor RMS de la presión acústica con el mínimo audible promedio. Determina la intensidad del sonido que genera una presión sonora instantánea, es decir, del sonido que alcanza a una persona en un momento dado y varía entre 0 dB umbral de audición y 120 dB umbral de dolor.
Para medir el nivel de presión sonora no se suele utilizar el Pascal, por el amplio margen que hay entre la sonoridad más intensa y la más débil (entre 20 Pa y 20 μPa). La unidad física de presión sonora en unidades cegesimales es la dina/ cm2, fuerza en dinas por unidad de superficie en cm2.
Normalmente se adopta una escala logarítmica y se utiliza como unidad el decibelio. Como el decibelio es adimensional y relativo, para medir valores absolutos se necesita especificar a que unidades está referida. En el caso del nivel de presión sonora, el dBSPL toma como unidad de referencia 20 μPa. Precisamente, las siglas SPL hacen referencia al nivel de presión sonora en inglés (Sound Pressure Level).
Para medir el nivel de presión sonora se utiliza la fórmula:
en donde: P1 es la presión sonora instantánea.
P0 es la presión de referencia y se toma como referencia la presión sonora en el umbral de audición, que son 20 microPa.
El log es un logaritmo decimal.
Conclusión: el nivel de presión acústica se expresa como 20 veces el logaritmo decimal de la relación entre una presión acústica y una de presión de referencia determinada.
Se define como el valor medio de la energía que cruza una unidad de área perpendicular a la dirección de propagación, situado a variable distancia de la fuente sonora, y unidad de tiempo. Es decir, corresponde a la relación entre la potencia del sonido y la unidad de superficie. habitualmente se mide en watios /cm2.
Así, en el caso de una fuente sonora puntual en propagación esférica, la intensidad sonora en un punto situado a una distancia (r) de una fuente potencia sonora (W) será:
decreciendo la intensidad según el cuadrado de la distancia a la fuente. Es decir que la intensidad del sonido en un punto dado es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de la fuente sonora.
En el caso de una propagación plana, por ejemplo, un pistón vibrante ideal en el que no existen pérdidas sonoras a través de las paredes, la intensidad se mantiene constante independientemente de la distancia del punto a la fuente. En el caso de fuentes direccionales, la intensidad de un punto situado a una distancia ( r ) será:
donde Q es el coeficiente de directividad.
La intensidad sonora en un punto es función de la sobrepresión originada por la onda y las características elásticas del medio:
siendo Pef la presión eficaz; 
es la densidad del medio y V la velocidad de propagación del sonido en el medio. El producto 
se le denomina impedancia acústica del medio.
es la densidad del medio y V la velocidad de propagación del sonido en el medio. El producto se le denomina impedancia acústica del medio. Se ha de recordar aquí que la presión eficaz de la onda de presión es:
La velocidad de propagación depende de las características elástica del medio, siendo independiente de la frecuencia en las ondas longitudinales en el aire:
donde 
es el cociente isoentrópico y "p" es la presión.
es el cociente isoentrópico y "p" es la presión. De la onda de presión interesa conocer una o más de las siguientes magnitudes:
- La intensidad sonora.
- La presión de cada punto.
La intensidad sonora y la presión sonora guardan una relación matemática: la relación de intensidades es proporcional al cuadrado de la relación de presiones. En la práctica conviene más medir el sonido en términos de presión sonora que en términos de intensidad sonora.
- La frecuencia del sonido que es el número de variaciones de presión por segundo. Se mide en ciclos por segundo o hercios. Igualmente interese conocer la distribución espectral sonora de un ruido. La tecnología necesaria para ello es relativamente sencilla, calculando a partir de ella el valor de la intensidad sonora.
- Longitud de onda: la velocidad del sonido es de 1224 Km/h, si bien en los estudios científicos se expresa como 340 m/s. Conocidas la velocidad y la frecuencia de un sonido se puede determinar su longitud de onda, es decir, la distancia física en el aire desde el vértice de presión de una onda al de la siguiente. Longitud de onda = Velocidad/Frecuencia. Así a 20 Hz es de 17 n y a 20 KHz una onda tiene solo 1´7 cm de longitud.
El oído humano es capaz de detectar variaciones de presión de tan sólo 10-5 New/m² que provocan desplazamientos de la membrana tectoria incluso inferiores a 1 diámetro atómico y sin embargo es capaz de soportar sobrepresiones de un millón de veces mayores. Por ello, como arriba se expuso, se ha recurrido al empleo de una escala logarítmica adaptándose como unidad el belio y su derivado el dB. El belio nació para expresar el valor relativo de una energía (E) con respecto a otra (Eo), definiéndose el belio como:
en su caso el dB se definiría como: una unidad relativa y logarítmica que sirve para determinar la relación existente entre dos valores de una cantidad física (potencia, fuerza, tensión, intensidad…). Es logarítmica porque para su cálculo se emplea la operación matemática del logarítmo, y es relativa porque relaciona dosnmagnitudes, al contrario de las unidades absolutas como los kilogramos, metros o segundos, que no miden relación alguna.
Cuando las magnitudes expresan dB se denominan niveles. En acústica se utilizan con frecuencia los niveles siguientes:
Nivel de potencia:
adoptándose como potencia de referencia:
luego:
Nivel de intensidad:
tomando como valor de referencia para la intensidad del valor:
Nivel de presión.
Al ser el dB una unidad de energía relativa, su aplicación en acústica debería quedar limitada en principio a las magnitudes potencia e intensidad. Como la intensidad acústica está directamente relacionada con el cuadrado de la presión eficaz, el nivel de presión se define como:
adoptándose el valor Po = 2 ∙ New/ m² que es la mínima presión acústica media que un oído sano es capaz de percibir a la frecuencia de 1000 Hz. Con gran frecuencia interesa calcular el nivel en un punto cuando este es el resultado de la actuación simultánea de varias fuentes sonoras. Conociendo el nivel originado por cada una de ellas, ¿cómo se suman?. Los niveles sonoros no se pueden sumar de forma aritmética como si fueran objetos o litros de agua. Esta cuestión se resolvería teniendo en cuenta que lo que se suman son las presiones de cada punto, pero al utilizar dB no se los puede sumar directamente ya que hay que tener en cuenta su naturaleza logarítmica, es decir, que los niveles en dB representan una referencia y para poder sumarlos hay que utilizar la siguiente expresión:
siendo Lp suma el nivel sonoro resultante y Lpi cada uno de los niveles a sumar.
Para el caso de ondas sonoras, cada una de las cuales provoca en un punto determinado un nivel de presión L1 y L2, el nivel resultante será:
para comodidad de aplicación esta ecuación se puede poner en la forma:
ecuación que está representa en la figura de la izquierda, donde en ordenadas aparece el número de dB que hay que añadir al mayor nivel individual, en función de la diferencia de los niveles parciales L2 - L1.
El cálculo se puede realizar también con este gráfico de la izquierda mediante el procedimiento siguiente: 1) Mídanse los niveles de las máquinas 1 y 2.
2) Hállese la diferencia entre los dos niveles.
3) Éntrese en el eje horizontal del gráfico con la diferencia obtenida en 2), súbase hasta encontrar la curva y váyase después horizontalmente hasta el eje vertical.
4) Súmese el valor encontrado en el eje vertical al nivel de la máquina más ruidosa. El resultado corresponde a la suma de los niveles de ruido de las dos máquinas.
En muchos casos se presenta en acústica un interés por conocer la contribución de los distintos tonos puros o bandas de frecuencia en la composición del sonido, para ello se recurre a la técnica denominada análisis espectral del sonido que se realiza mediante un proceso que cuantifica las diversas intensidades de cada frecuencia.
Esta técnica se basa en que los sonidos complejos pueden ser considerados como una composición de un cierto número de tonos puros. En el caso del ruido industrial y contaminante de las ciudades están compuestos por un amplísimo número de frecuencias dando lugar a espectros continuos.
Cuando la señal acústica es relativamente simple, la obtención del espectro de frecuencia podría abordarse por métodos matemáticos. En la práctica el ruido es sumamente complejo, siendo preciso recurrir a analizadores de frecuencia que permiten medir el nivel de presión sonora por intervalos de frecuencia. Estos instrumentos permiten determina el contenido energético de un sonido en función de la frecuencia.
Anchos de banda. Idealmente el espectro del ruido debería reflejar la distribución de niveles para cada frecuencia, sin embargo por cuestiones técnicas y de comodidad operativa, el análisis se realiza con intervalos de frecuencias denominados bandas.
Cuando se desea tener más detalles de una señal compleja, la gama de frecuencia de 20 Hz a 20 kHz se divide en secciones de una octava o de un tercio de octava. Estos ser realiza con filtros electrónicos que procesan la señal aportada por el micrófono, rechazando todas las señales cuyas frecuencias caen fuera de la banda seleccionada. Por ejemplo, un filtro de octava con una frecuencia central de 1 kHz permite la medida de los sonidos comprendidos en la gama de 707 Hz a 1410 Hz, y rechaza todos los demás. Este proceso, en el que la señal se estudia en diversas bandas de frecuencia, se conoce como análisis de frecuencia.
Para señales analógicas, el ancho de banda es la anchura medida en hercios del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante una herramienta denominada análisis de Fourier, o transformada de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango. Viene determinado por el ancho de banda comprendido entre dos frecuencias: f1 y f2.
Los analizadores más comunes utilizan filtros de octava, que permiten determinar el nivel de presión originado por todos los tonos puros que integran este intervalo. Para el análisis más preciso de la señal pueden utilizarse filtros de tercios de octava, semioctava o incluso bandas más estrechas.
La octava es el intervalo que separa dos sonidos cuyas frecuencias fundamentales tienen una relación de dos a uno.
El número de octavas entre dos frecuencias puede calcularse mediante el uso de logaritmos en base 2. Así, por ejemplo, si el rango de frecuencias audibles por el oído humano es de 20 Hz a 20.000 Hz, el número de octavas que abarca este rango es de:
El espectro audible lo conforman las audiofrecuencias, es decir, toda la gama de frecuencias que pueden ser percibidas por el oído humano.
Un oído sano y joven es sensible a las frecuencias comprendidas entre los 20 Hz y los 20000 kHz. No obstante, este margen varía según cada persona y se altera con la edad. Este rango equivale aproximadamente a diez octavas completas (210=1024).
Las presiones acústicas de cada banda se suman como si fuesen espectros distintos. Para calcular el nivel global se aplicaran sucesivamente las reglas de sumación de decibelios.
Parece que debería ser relativamente sencillo realizar un circuito electrónico cuya sensibilidad con la frecuencia siguiera la misma ley de audición de las frecuencia que el oído humano. Recordar que el oído humano no tiene la misma sensibilidad a todas las frecuencias (Tema 6). Esto se ha hecho, obteniéndose como resultados los correspondientes a tres tipos de filtros de características diferentes que se han normalizado internacionalmente.
Para ello se han utilizado filtros que son redes que permiten o detienen el paso de un determinado grupo de frecuencias. Una de sus principales característica es su frecuencia de corte, que delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no pasan por el filtro. Para la medición del ruido se incorporan en los aparatos de medida unos filtros normalizados que han dado como resultado los sistemas de ponderación designados con las letras A, B, C, D, y D. Son filtros continuos.
El sistema A se aproxima a las curvas de igual sonoridad en los NSP bajos. El sistema B a los medios y el C a los altos. Pero, sien embargo, sólo el A se ha impuesto en la práctica, porque ni el B ni el C han dado buena correlación con las pruebas subjetivas. Finalmente, se ha introducido otro sistema de ponderación de características especiales, la ponderación D, para la medida del ruido de los aviones a reacción. Una razón de que las ponderaciones B y C no dieran los resultados esperados, es que las curvas de igual sonoridad se basan en experimentos con tonos puros, y la mayor parte de los sonidos no son tonos puros, sino señales muy complejas.
El aparato de medida se comporta como si efectuara un espectro de frecuencia de ruido eliminando la parte prefijada para cada banda y efectuando la composición del ruido corregido. En los niveles así calculados no corresponden a ninguna realidad física, sin embargo, su utilización es debida a que estas mediciones se ajustan mejor a la respuesta del oído a distintas frecuencias e intensidades.
Existe una tabla que muestra las atenuaciones normalizadas para estos filtros. (Ver al final del capítulo)
Si se considera un campo acústico originado por una fuente sonora puntual, la intensidad sonora en general será la suma de las intensidades asociadas a las ondas de presión que directamente proceden de la fuente, componente directa, más las que proceden de las ondas reflejadas en los distintos obstáculos, componente reverberante. Cuando el campo de presiones es solamente debido a las ondas directas se denomina campo libre o direccional. Al alejarse de la fuente pueden cobrar importancia las ondas reflejadas frente a las ondas directas.
Así como la componente directa depende de la potencia acústica de la fuente, de la distancia y de la directividad, la componente reverberante depende de las características acústicas del local, por lo tanto es constante.
La transición entre el campo acústico direccional y el campo difuso se efectúa aproximadamente a una distancia de la fuente:
donde “a” es el coeficiente de absorción de las superficies existentes; S es el área de las mismas y Q es el factor de directividad.
Un campo libre ideal sería aquel que carecería totalmente de la participación de ondas reflejas. Por ello si se desean realizar medidas acústicas en un campo libre habría que efectuarlas al aire libre o en una cámara anecóica.
Contrariamente, un campo difuso ideal sería aquel en el que la componente reverberante influyera de tal forma que en todos los puntos se presentara al mismo nivel de presión. En la figura de la izquierda se representan las componentes directa y reverberante. En la práctica las fuentes no son puntuales, ni los locales puramente reverberantes. La propagación del sonido se efectúa por ondas sumamente complejas, tanto por las características de la fuente como por las interferencias que se efectúan. No obstante, se pueden dar unas reglas prácticas con objeto de diferenciar los distintos campos acústicos que se pueden presentar en la práctica. As tenemos:
Campo próximo: la zona de inmediata vecindad a la fuente sonora. En este campo el sonido no cumple la ley del cuadrado inverso y la velocidad de las partículas no está en fase con la presión sonoradimensión de este campo acústico es difícil de definir ya que depende de muchos factores, tales como la frecuencia, dimensiones de la fuente y fases de las superficies radiantes. Se ha intentado determinar como el situado en las cercanías de la fuente, a distancias menores de la longitud de onda más pequeña emitida por la máquina o del doble de la dimensión de la máquina. En este campo se pueden encontrar variaciones considerables de nivel de presión al realizar pequeños cambios de posición en el punto de determinación de dicho nivel sonoro.
Campo reverberante: también denominado campo reflejado o campo de sonido reverberante. Como anteriormente se ha indicado, las reflexiones en las superficies o paredes de los sonidos procedentes de la fuente, pueden originar, en puntos cercanos a aquellas, señales de tanta intensidad como la directa, estableciéndose el campo reverberante, donde el nivel sonoro es prácticamente independiente de la distancia. No obstante, pueden encontrarse diferencias estimables de nivel aún en pequeños cambios de posición por efectos de interferencias.
Campo libre: en el espacio limitado entre el campo próximo y el campo reverberante el nivel de presión está producido casi exclusivamente por una propagación directa, por ello se puede considerar una propagación esférica y por tanto se podrá constatar la disminución de 6 dB al doblar la distancia a la fuente. En los locales sumamente reverberantes o pequeños puede darse la solapación entre el campo próximo y el reverberante, no pudendo estableciéndose un campo libre.
