3. EQUIPOS DE MEDIDA.

     3.1. EL SONÓMETRO BÁSICO.

    En este apartado se describen los bloques funcionales de un equipo básico para la medida del nivel de presión sonora. En la Figura 2 se muestran los distintos bloques que integran un medidor genérico: micrófono, preamplificador, red de ponderación en frecuencia (R.P.F.), banco de filtros, amplificador, detector RMS, red de ponderación temporal (Fast/Slow/Impulse), y finalmente un elemento o display que permita la representación de la señal captada. En sucesivos apartados se describen las funciones de cada elemento.

    • Micrófono de medida.

    El micrófono es el elemento transductor, encargado de transformar las variaciones de energía acústica en señal eléctrica. Un micrófono de medida debe presentar una respuesta en frecuencia plana, es decir, debe presentar la misma sensibilidad -relación de transformación de presión acústica en tensión eléctrica- en todo el rango de frecuencias (20 a 20000 Hz).

    Un micrófono de medida se caracteriza normalmente por uno de los tres tipos posibles de respuesta en frecuencia: campo libre, presión e incidencia aleatoria. Al introducir un micrófono dentro de un campo acústico, se produce una alteración de las características del campo debido a la difracción producida sobre el micrófono para frecuencias cuya longitud de onda es comparable al tamaño del mismo. Este efecto es particularmente evidente en frecuencias superiores a 1.000 Hz. Un "Micrófono para Incidencia Normal" presenta una respuesta en frecuencia uniforme cuando apunta hacia la fuente sonora en campo libre, compensando la perturbación que se produce en el campo sonoro. Un "Micrófono de Presión" responde uniformemente a la presión que le llega, sin compensar el efecto de perturbación que produce, y un "Micrófono de Incidencia Aleatoria" presenta una respuesta en frecuencia uniforme en situaciones donde el sonido llega simultáneamente de todos los ángulos de incidencia posibles (campos reverberantes). Para la mayoría de los micrófonos de medida, sus características de respuesta en presión e incidencia aleatoria prácticamente coinciden. Si un micrófono de incidencia aleatoria se utiliza en condiciones de campo libre, el nivel de presión sonora medido será demasiado elevado, mientras que por el contrario, si se utiliza un micrófono de campo libre en condiciones de campo difuso, el SPL será subestimado.

    Muchos equipos de medida existentes en el mercado incorporan la posibilidad de corregir la variación de respuesta de un micrófono al variar el tipo de incidencia (campo libre/random).

    Los micrófonos de medida suelen ser de tipo condensador, que combinan una excelente respuesta en frecuencia con una gran estabilidad y fiabilidad. Estos micrófonos presentan una impedancia de salida demasiado elevada, por lo que se necesita un preamplificador cuya principal misión es adaptar la impedancia del micro a la impedancia habitual de entrada de un equipo de audio (en torno a los 100-150 Ohms). En general, requieren alimentación, que en muchos casos suministra el propio equipo de medida. Existen micrófonos de condensador prepolarizados que no necesitan que se les suministre tensión de alimentación.


    • Banco de filtros.

    Para aplicaciones donde se requiera un análisis en frecuencia de la señal acústica (medidas de aislamiento, potencia acústica, etc.) se deben utilizar equipos que cuenten con un banco de filtros normalizados de 1/1 ó 1/3 de octava. Para las medidas más habituales en acústica (aislamiento acústico, potencia radiada, etc.) es suficiente con una resolución espectral hasta de 1/3 de octava. Para otras aplicaciones (ecualización de salas, etc.), donde se requiera una resolución mayor existen sonómetros y analizadores de espectro en tiempo real con filtros de ancho de banda inferior al tercio de octava (1/12; 1/16 etc.). Las frecuencias centrales de los filtros de 1/3 y 1/1 octava están especificadas en la norma UNE 74-002-78 que concuerda con la ISO 266.1975.

    La siguiente tabla muestra el conjunto de frecuencias centrales para dichas bandas. Las frecuencias preferentes para las medidas con filtros de 1/1 octava están resaltadas en negrilla. Puede observarse como cada fila puede obtenerse a partir de la anterior simplemente multiplicando por 10.

    • La Red de Ponderación en Frecuencia.

    Una vez convertida la señal acústica en señal eléctrica, un detector de sobrecarga se ocupa de generar el correspondiente mensaje de error en caso de que el margen dinámico de la señal captada exceda en margen de funcionamiento de alguna de las etapas posteriores, con lo que la medida resultante no sería correcta.

    En caso de no existir error, la medida seguiría su curso. La primera etapa que nos encontramos después del detector de sobrecarga es la red de ponderación en frecuencia. En esta etapa la señal pasa a través de un filtro cuya respuesta en frecuencia varía de forma análoga a la sensibilidad del oído humano, simulando los contornos o curvas de igual sonoridad. De esta forma se busca que el nivel de presión sonora medido refleje en cierta manera el nivel subjetivo percibido. Los equipos de medida suelen presentar cuatro características de ponderación, recogidas en las normas internacionales:

    - Ley A: La más utilizada ya que es la que mejor refleja la respuesta del oído humano para niveles habituales de ruido. Corresponde con el inverso de la curva isofónica de 40 fonos. Se utiliza para determinar el grado de molestia subjetiva que produce un ruido. La siguiente tabla muestra los valores que hay que añadirle a una medida realizada en dB para obtener el correspondiente valor en dBA.

    - Ley B: Sigue aproximadamente el inverso de la curva de 70 fonos. Es la menos utilizada de las cuatro.

    - Ley C: Se ajusta al inverso de la curva de 100 fonos. Utilizada en la ponderación de niveles de pico.

    - Ley D: Es la curva de ponderación utilizada para determinar el impacto del ruido para niveles muy altos (aeropuertos).

    Además, los equipos de medida suelen incluir una red de respuesta lineal (plana) -opción LIN- que permite la posibilidad de dejar pasar la señal sin modificación.

    Tanto la Ley de Protección Contra la Contaminación Acústica como el Real Decreto 1316, especifican que los niveles de ruido deberán medirse en "dBA". Este término se refiere a que en el sonómetro de medida se debe seleccionar esta ley de ponderación y como resultado, la medida vendrá expresada en "decibelios A", haciendo referencia a la red de ponderación utilizada. En el caso de medir ruidos de elevado nivel, debe utilizarse la "Ley D" y el resultado de la medida vendría expresado en "dBD".

    Para describir el efecto de la ponderación con Ley A, se incluye a continuación una gráfica que permite comparar una medida realizada en dB y una segunda medida obtenida en dBA.

    Se puede observar claramente como las barras de la zona izquierda de la gráfica, correspondientes a las bajas frecuencias, son sensiblemente inferiores en los resultados expresados en dBA (barras rojas). El oído humano para estos niveles de ruido se comporta de forma análoga, atenuando (debido a su menos sensibilidad) las bajas frecuencias. Las frecuencias medias permanecen inalteradas prácticamente.


    • Detector RMS.

    Todo detector RMS tiene una respuesta temporal determinada. Para equipos de medidas acústicas, están normalizadas tres tipos de respuestas:

    a) Fast. Respuesta rápida. Se utiliza para las medidas de ruido fluctuante. La constante de tiempo para este tipo de respuesta es de 125 ms.

    b) Slow. Respuesta lenta. Se utiliza para medir ruidos que no fluctúan rápidamente. La constante de tiempo es de 1 s.

    c) Impulse. Respuesta Impulsiva. Se utiliza únicamente para medir ruidos impulsivos, con una constante de tiempo de 35 ms.

    Medir un ruido con variaciones rápidas con una constante de ponderación slow supondría evaluar un nivel de presión sonora inferior al que realmente se está percibiendo. Este es quizás uno de los aspectos que no está recogido adecuadamente en la actual ley de protección acústica, ya que en su Anexo II, en la clasificación de ruidos, define el Ruido Continuo Fluctuante como aquél que medido con una respuesta lenta muestra variaciones de (+/-) 6 dB. Técnicamente, ruidos con variaciones rápidas deben ser medidos con respuesta rápida.


    • Calibración.

    Antes de proceder a medir conviene asegurar que los niveles de presión medidos por el sonómetro son correctos. Para ello se utiliza un calibrador acústico o pistófono que se aplica directamente sobre el micrófono del equipo de medida. El pistófono proporciona una señal de nivel de presión sonora conocido (nivel de referencia). En general, los pistófonos suelen proporcionar un tono puro, de frecuencia 1 kHz. Con un SPL de 94 dB (1 Pa).

    Para garantizar que los pistófonos emiten la señal requerida o que el equipo mide adecuadamente en todo el margen de frecuencias, debe enviarse periódicamente el equipo a un laboratorio certificado para la realización de calibraciones acústicas. En España, la entidad certificadora de laboratorios es ENAC (Entidad Nacional de Certificación). Cuando se solicita una medición acústica debe solicitarse que los equipos utilizados estén dentro de un programa de calibración externa, lo que garantizará que las medidas se realizan adecuadamente.

    El número del certificado de calibración deberá figurar en los informes resultantes de las medidas.