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El campo acústico en el medio industrial

Universidad de Córdoba

          
          

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Campo acústico global

     Cuando una fuente sonora emite energía, las ondas sonoras producidas se propagan radialmente en todas las direcciones a partir de ella, y cuando encuentran un obstáculo (superficies), cambian su dirección, es decir, se reflejan.

 

     En la siguiente figura se presenta el fenómeno de la reflexión de las ondas originadas en la fuente sonora real S, sobre una pared plana, siendo S' la fuente sonora imaginaria. Las líneas curvas representan un tren de ondas difundiéndose en las direcciones indicadas por las flechas continuas, mientras que las discontinuas indican el comportamiento de las ondas una vez reflejadas en la pared.

 

     Según se aprecia en esta figura, la reflexión del sonido en una pared parece que lo hace como si procediera de la fuente sonora imaginaria S'. Si la superficie reflectante es completamente impermeable al aire y perfectamente rígida, no habrá pérdida de energía en cada reflexión y la onda reflejada producirá la misma presión acústica en un punto dado, que la que se originaría si la fuente sonora imaginaria tuviese la misma potencia acústica de salida que la fuente sonora real.

 

     No existe, sin embargo, una superficie física que sea un reflector perfecto, sino que o bien se pondrá en movimiento por efecto de la onda incidente, o si tiene estructura porosa, permitirá la propagación de las ondas en el interior del cuerpo material.

 

     Si sucede cualquiera de estos dos procesos, las ondas reflejadas tendrán menos energía que las ondas incidentes, diciéndose que parte de la energía incidente es absorbida por la superficie.

 

     Los materiales absorbentes sonoros son aquellos que reducen el nivel de energía sonora de las múltiples reflexiones que persisten en el tiempo en un local.

     En un recinto con una fuente sonora puntual, si sus paredes laterales, suelo y techo son parcialmente reflectantes, el campo sonoro dentro del recinto estará formado por dos partes:

1º) El sonido directo D que va desde la fuente al observador, siendo el mismo que bajo las condiciones de campo libre.

2º) Los sonidos reflejados R1, R2, . . , que van desde la fuente al receptor después de una o más reflexiones en las superficies.

     De acuerdo con lo expuesto, el campo sonoro se determina a partir, tanto de la potencia acústica de la fuente, así como de las propiedades reflectantes de las superficies del recinto.

     Desde el punto de vista de percepción auditiva, lo más interesante son las características particulares de la audición, como son, por ejemplo, la capacidad del oído para recibir secuencias de impulsos sonoros, y sumar su energía evitando que el intervalo entre los impulsos no exceda de un determinado tiempo.

 

Figura.- Diagrama de llegada de las ondas sonoras directa y reflejadas al observador.

     En la figura se observa cómo llega al receptor primero el sonido directo D, en el gráfico de tiempos, recibiéndose posteriormente en el tiempo las reflexiones R1, R2, etc. Como se ve en este diagrama, el sonido directo llega antes de todas las reflexiones, ya que viaja por el camino más corto, después de un tiempo mínimo de separación entre la señal directa y la primera reflexión, inmediatamente después llegan la segunda, tercera y demás reflexiones.

 

     Si la separación en tiempo entre la llegada de la señal directa y la primera reflexión supera un cierto tiempo, aparecerá el fenómeno del eco, ya que el oído no es capaz de sumar las dos señales, sino que las diferencia, lo que supone un fallo acústico.

 

     La naturaleza del campo sonoro global que rodea a una fuente en un recinto está formado por el campo sonoro directo o libre y por el campo sonoro reverberante. La inmediata vecindad a la fuente sonora se conoce como campo próximo. La dimensión de este campo es difícil de definir, ya que depende de muchos factores, tales como la frecuencia, dimensiones de la fuente y fases de las superficies radiantes.

 

Figura.- Descripción del campo sonoro que rodea a una fuente en un recinto reverberante.

     En la región conocida como campo lejano, el nivel de presión sonora disminuye 6 dB cada vez que la distancia entre la fuente y el punto de observación se duplica, actuando como en el espacio libre.

 

     Si la fuente sonora radia en un recinto reverberante, se crea un campo reverberante, que se superpone al campo lejano creado por la fuente, y que puede hacer desaparecer al mismo, si el recinto es muy reverberante.

 

     El campo reverberante se denomina campo difuso, si cumple las siguientes proposiciones:

1º) Las ondas reflejadas llegan a todos los puntos en el interior del recinto desde diferentes direcciones, siendo todas ellas igualmente probables.

2º) La energía sonora en un punto del espacio se obtiene sumando aritméticamente los valores medios de las energías de todas las reflexiones que pasan a través de dicho punto.

3º) La densidad de energía en un instante de tiempo es la misma en cualquier punto del recinto.

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