Lunes, 26 Noviembre 2012 10:02

Frecuencia y ponderación de escala de frecuencias

En la definición más general, Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.  La unidad estándar es el Hertz [Hz], es decir, una oscilación por segundo. En acústica, el evento oscilante o suceso periódico es una vibración de un medio portador de sonido, y la frecuencia es igual al número de picos de onda que pasan por unidad de tiempo.

El oído humano no es igual de sensible a los sonidos para todas las frecuencias; algunas frecuencias se perciben de forma diferente, por ejemplo más fuerte que otras. Esto tiene dos efectos importantes. En primer lugar, las mediciones de sonido debe tener esto en cuenta, lo que requiere algún tipo de corrección de la sensibilidad. En segundo lugar, cambiando las frecuencias del sonido emitido por un objeto, la impresión global del sonido se puede alterar. Esto se utiliza en ingeniería de sonido, y también en el diseño de silenciadores.

- Ponderación de la escala de frecuencias

El objetivo de la ponderación de la escala de frecuencias es ajustar los niveles de presión sonora a la respuesta en frecuencia (promedio) del oído humano. La escala más utilizada, en particular en la medición de los sonidos fuertes, es la escala de ponderación A.

Para medir los niveles de ruido, se puede usar un medidor de nivel de presión sonora que directamente mide decibelios ponderados (un circuito eléctrico hace que el medidor tenga la misma sensibilidad al sonido en diferentes frecuencias que el oído humano medio), o utilizar los factores de corrección estandarizados para ajustar los niveles de medición absolutos de nivel de presión sonora a la ponderación A. El nivel de presión sonora global ponderado A se puede calcular por la combinación de los niveles de banda de octava corregidos de acuerdo con:

LPA = 10 × log10 (Σ 10LpA/10)

Ejemplo de ponderación A

Niveles de ruido 05

LPA = 10 × log10 (Σ 10LpA/10)=105.5 dBA

- Frecuencia pico

Para la reducción de la intensidad del ruido, es importante conocer el valor de la frecuencia pico, que es la frecuencia a la cual se tiene el nivel máximo de potencia sonora.  El método de Strouhal proporciona una forma sencilla de encontrar esta frecuencia:

s = número de Strouhal 
w = velocidad  (m / s)
d = diámetro  (m)

Sin embargo, normalmente la frecuencia de pico no está dentro del intervalo de cálculo de Strouhal, con lo que otros componentes también tienen gran importancia. La fórmula de Strouhal muestra algo importante, y es que el pico de frecuencia aumenta a medida que disminuye el diámetro.

Los silenciadores suelen utilizar tubos difusores con perforaciones pequeñas, lo que hace que, además de lograr una reducción de ruido, cambie la frecuencia pico a valores más altos, que son mucho más fáciles de atenuar que las frecuencias más bajas.

Frecuencia y ponderación de escala de frecuencias 02

Distribuciones en frecuencia del nivel de presión sonora emitido por un extremo de la tubería abierta (izquierda) y un difusor radial (derecha). Para un flujo de masa idéntica, la comparación muestra claramente una significativa reducción del ruido y un desplazamiento de la frecuencia pico a los valores más altos cuando se utiliza el tubo difusor radial.


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