Probablemente han escuchado “ponderación A” en algún lugar, por ejemplo en la normativa colombiana se habla de expresar los valores de las mediciones en dB(A) (manera de representar la ponderación A en las mediciones de ruido), pero ¿a qué hace referencia esa connotación? ¿Hay acaso más ponderaciones? ¿De dónde surge el concepto de ponderación acústica? En esta entrada de hoy daremos respuesta a dichos interrogantes y otros tantos que puedan surgir.
Lo primero a decir es que existen unas curvas realizadas por Fletcher y Munson en donde se muestra cómo el oído humano percibe la sonoridad de las frecuencias, a estas curvas se les llama Contornos de Igual Sonoridad de Fletcher y Munson o curvas isofónicas. Antes de hablar más sobre ésta gráfica quisiera invitar al lector a realizar un experimento: consiga un generador de tonos puros o cualquier otro elemento o software que genere tonos puros y un parlante, reproduzca la frecuencia de 1000 Hz y establezca un nivel de volumen en el sistema a su gusto, ahora sin variar el nivel comience a reproducir diferentes frecuencias, desde las más bajas audibles hasta frecuencias altas… ¿considera que todas las frecuencias las escuchó con la misma intensidad? Es muy probable que la respuesta sea negativa y ya veremos el porqué.
Figura 1. Curvas isofónicas de Fletcher y Munson
La Figuara 1 ilustra unas líneas sobrepuestas a una rejilla, éstas líneas hacen referencia a las líneas de igual sonoridad y su unidad son los Fonos. La sonoridad se conoce como el cambio subjetivo de intensidad a la que escuchamos una frecuencia determinada, es subjetivo porque en realidad la intensidad del sistema que lo reproduce no varía, sin embargo para nuestra percepción sí hay un cambio de nivel de escucha. Los fonos se establecen según la frecuencia de 1000 Hz, es decir, si en un altavoz reproduce 1k Hz a 50 dB se está hablando entonces de 50 fonos.
La Figura 1 debe ser leída de la siguiente manera: ubiquemos la curva de 40 fonos, es decir, donde 1k Hz está reproduciéndose a 40 dB de presión; ahora siguiendo esa misma línea ubique la frecuencia de 100 Hz, al hacer esto observará que el eje de niveles (el eje Y) marcará entre 52 y 53 dB, esto significa que para escuchar a la misma sonoridad de 1k Hz la frecuencia de 100 Hz es necesario aumentar el nivel del sistema 12 dB más, hasta alcanzar los 52 dB, así lograremos que la percepción de intensidad sea igual.
Estas curvas isofónicas fueron uno de los más grandes aportes a la acústica, dando una idea clara de cómo se comporta el oído a medida que el nivel sonoro del sistema aumenta. En la Figura 1 es posible observar que a medida que los fonos aumentan la respuesta del oído se hace más plana. Si ubicamos la curva de 90 fonos, notaremos que para escuchar los mismos 100 Hz del ejemplo anterior solo es necesario aumentar el sistema entre 2 o 3 dB, muy distante a los 12 dB para compensar la sonoridad en los 40 fonos. Con base en esta manera de responder el oído según los niveles de presión es que surgen las llamadas ponderaciones, las cuales son básicamente 3: ponderación A, equivale a la percepción sonora de las frecuencia en 40 fonos; ponderación B, basada en la percepción sonora a los 70 fonos; ponderación C, extraída de la percepción a 100 fonos. Se usa también a menudo la ponderación Z o sin ponderación, es la respuesta en frecuencia tal cual la captura el sonómetro.
Figura 2. Gráfica representativa de las ponderaciones: dB(A) línea roja, dB(B) línea verde y dB(C) línea azul.
Las ponderaciones fueron creadas principalmente para equiparar las capturas de los sonómetros o equipos de medición con la respuesta humana. Los instrumentos de medición capturan sin ponderar nada, es decir, tal cual es la fuente, como nuestro oído no escucha de tal manera entonces se realizan las restas a las diferentes frecuencias para simular esa condición. Si se compara la Figura 1 con la Figura 2 es apreciable que la resta en nivel realizada en la segunda figura es la misma suma en nivel para equiparar sonoridades. Tiene sentido ¿no?
Con el nacimiento de las ponderaciones en frecuencia han surgido dos situaciones que, para algunos, “no son bien vistas” a la hora de realizar análisis de ruido. La primera situación es representar toda medición de ruido con un único valor global, ya sea este de presión o potencia acústica (ver Figura 3), pero que a fin de cuentas la dificultad es la misma. Cuando en mediciones de maquinaria, ruido ambiental, ruido industrial, residencial o cualquier otro tipo de medición se da un solo valor global como respuesta, se limita el análisis de molestia acústica dependiendo de la frecuencia ya que ocurre exactamente eso, NO se da ninguna información de su comportamiento en frecuencia y éste es importante para determinar planes de acción o predecir la insonorización necesaria de un espacio. Aunque no se debe negar que el manejar un solo valor global tiene un sentido práctico (es más fácil leer, imprimir y distribuir un número a toda una gráfica de frecuencia), las interpretaciones se verán limitadas para un análisis correcto.
Figura 3. Ejemplo de etiqueta de ruido, en este caso potencia acústica.
La segunda situación es la tendencia a medir todo con base en la ponderación A. En teoría, se debiera medir la respuesta del oído según los niveles de emisión de la fuente, así si en 1k Hz la fuente está emitiendo alrededor de 70 dB sería más preciso medir con la ponderación B que con la A, puesto que la respuesta del oído es significativamente distinta. Sin embargo durante la historia de las mediciones y de la acústica en sí se ha optado por la ponderación A como referencia en todo tipo de medición sin importar el objetivo o la emisión de la fuente. La gran mayoría de investigaciones y métodos de cuantificación de molestia en ruido se han realizado con base en la ponderación A; muchas de los protocolos de medición para determinar valores de potencia o intensidad de la fuente también son realizados con base en la ponderación A; las normativas de las ciudades para la restricción y control del ruido también son hechas basadas en la ponderación A. Ésta es una de esas situaciones en la que los críticos o puristas en el tema defienden la idea de cambiar el paradigma de basar todo en los dB(A), pero hay tanto estudio, tanto método, tanta historia y, como si fuera poco, tanto buen resultado considerando solo ésta ponderación que cambiar todo es más difícil que simplemente seguir haciéndolo como se hace.
Hasta aquí la entrada del blog de hoy, se espera que haya quedado claro qué son las ponderaciones y su influencia en las mediciones de ruido o sonido en general.
Fuentes: