Medio ambiente y transporte

Esta página reúne la teoría del ruido ambiental y en exteriores: los descriptores de evaluación de jornada completa y el ajuste por sonidos impulsivos, la absorción atmosférica, el método general de propagación en exteriores, la exposición al ruido en el trabajo con su balance de incertidumbre, y los métodos de determinación de la potencia acústica. Forma parte de la referencia de teoría.

Cada sección conserva la notación de su propia norma, y cuatro letras se reutilizan entre ellas. Hay que leerlas por sección:

Símbolo	En las secciones de propagación	En las secciones de potencia acústica
$A$	Atenuación por banda de octava, en dB (ISO 9613-2)	Área de absorción equivalente de la sala, en m²
$A_0$	—	Área de absorción de referencia, 1 m²; salvo en el término de aire de ISO 3745, donde $A_0=a(f)r$ es un producto de absorción adimensional
$C_1$, $C_2$	Constantes de pantalla en $D_z$ (ISO 9613-2)	Correcciones meteorológicas (ISO 3745, ISO 3741)
$K$	—	$K_1$ de fondo, $K_2$ de campo reverberante, $K_{\mathrm{I}}$ de ajuste por impulsos, y la $K$ a secas el factor de error de sesgo de los métodos de intensidad; $K_{\mathrm{met}}$ es el factor meteorológico de pantalla de ISO 9613-2

Descriptores ambientales (ISO 1996-1)

El nivel día-tarde-noche $L_{\mathrm{den}}$ (ISO 1996-1:2016, 3.6.4) es un promedio energético sobre las 24 h del día con penalizaciones de +5 dB para la tarde y +10 dB para la noche:

$$L_{\mathrm{den}}=10{\log }_{10}\left\{\frac{1}{24}\left[t_{\mathrm{d}}10^{0,1L_{\mathrm{day}}}+t_{\mathrm{e}}10^{0,1(L_{\mathrm{evening}}+5)}+t_{\mathrm{n}}10^{0,1(L_{\mathrm{night}}+10)}\right]\right\}$$

con duraciones de periodo por defecto $(t_{\mathrm{d}},t_{\mathrm{e}},t_{\mathrm{n}})=(12,4,8)$ h; cada país puede definir los periodos de forma distinta (3.6.4 Nota 1). El nivel día-noche $L_{\mathrm{dn}}$ (3.6.5) prescinde del periodo de tarde:

$$L_{\mathrm{dn}}=10{\log }_{10}\left\{\frac{1}{24}\left[t_{\mathrm{d}}10^{0,1L_{\mathrm{day}}}+t_{\mathrm{n}}10^{0,1(L_{\mathrm{night}}+10)}\right]\right\},(t_{\mathrm{d}},t_{\mathrm{n}})=(15,9)\text{h}$$

Ambos son casos particulares del nivel de evaluación compuesto de día completo (6.5, que generaliza las Fórmulas 5–6), donde cada periodo $i$ aporta su nivel de evaluación $L_i$ más un ajuste $K_i$, ponderado por su fracción del día:

$$L_{\mathrm{R}}=10{\log }_{10}\left[\sum _i\frac{h_i}{24}10^{0,1(L_i+K_i)}\right],\sum _i{h}_i=24\text{h}$$

Los ajustes $K_i$ cubren las penalizaciones horarias (ISO 1996-1 Tabla A.1: tarde 5 dB, noche 10 dB) así como los ajustes por carácter de la fuente (p. ej. penalizaciones tonales), que las evaluaciones TNR/PR de ECMA-418-1 permiten justificar objetivamente.

Qué son las penalizaciones, y qué significa el número. Los +5 y +10 dB no son física: nada del sonido cambia a las 19:00. Codifican un hallazgo de dosis-respuesta, que la misma energía acústica se declara más molesta cuando interrumpe una tarde en casa o el sueño de una noche, así que $L_{\mathrm{den}}$ es un indicador de molestia construido con niveles acústicos y nunca debe leerse como si fuera uno de ellos. En la escala en la que vive, una noche rural anda por los 40 y pico, una calle residencial tranquila por la mitad de los 50 y una fachada de una arteria urbana concurrida por la parte alta de los 60, y la Directiva de ruido ambiental publica los mapas estratégicos en bandas de 5 dB de $L_{\mathrm{den}}$ desde 55 dB hacia arriba. La ponderación decide además dónde merece la pena aplicar una medida correctora: una hora de noche entra con $10\times 8/24$ frente a los $12/24$ del día, así que un decibelio ganado de noche vale unas 6,7 veces un decibelio ganado de día, pero solo cuando la noche ya es lo bastante ruidosa como para importar, y el punto de cruce es aritmético. El término de noche supera al de día cuando el nivel nocturno se pone a menos de unos 8 dB del diurno; en el perfil de abajo la noche está 14,4 dB por debajo del día, así que aporta solo el 12,5 % del total frente al 51,3 % del día, y quitar 3 dB al día mueve el $L_{\mathrm{den}}$ 1,3 dB mientras que quitarle 3 dB a la noche lo mueve 0,3 dB. Conviene mirar el reparto antes de decidir dónde gastar.

Consulta la guía de niveles ambientales para su uso.

Un perfil $L_{\mathrm{Aeq}}$ de 24 horas dividido en día, tarde y noche, las penalizaciones de +5/+10 dB y el $L_{\mathrm{den}}$ resultante de 64,3 dB: una fachada de arteria urbana, de lleno dentro del rango que cartografía la Directiva. El día promedia 64,4 dB, la tarde 62,6 dB y la noche 50,0 dB; las penalizaciones suben las líneas de tarde y de noche por encima de sus propios niveles, y aun así el $L_{\mathrm{den}}$ cae a menos de 0,1 dB del día, porque una noche así de tranquila no puede moverlo.

Prominencia de sonidos impulsivos (NT ACOU 112)

Un impulso molesta más allá de su energía, por lo que las evaluaciones ambientales según ISO 1996-2 penalizan los periodos con sonidos impulsivos prominentes; NT ACOU 112:2002 hace objetiva esa penalización. A partir del historial de nivel ponderado A con ponderación temporal F de un único evento, la tasa de crecimiento (dB/s) y la diferencia de nivel (dB) del arranque (que cualifica cuando supera los 10 dB/s, apartados 4.5–4.7) predicen la prominencia percibida (apartado 7, Fórmula 1):

$$P=3{\log }_{10}(\text{tasa de crecimiento})+2{\log }_{10}(\text{diferencia de nivel}),$$

diseñada para alcanzar en torno a 15 en impulsos muy súbitos e intensos.

Las dos entradas de $P$ son geometría sobre esta traza, y por eso el método necesita un historial de nivel y no un nivel. La tasa de crecimiento es la pendiente de la recta ajustada al arranque, en dB/s, y el umbral de cualificación de 10 dB/s es una inclinación sobre este eje; la diferencia de nivel es la altura de ese mismo arranque. Aquí se detectan tres golpes y solo el más empinado y alto determina el ajuste.

El ajuste al nivel del periodo de medición toma el impulso determinante (el de mayor $P$) (apartado 8, Fórmula 2):

$$K_{\mathrm{I}}=1,8(P-5)\text{dB}(P>5;\text{si no, }{K}_{\mathrm{I}}=0),$$

y el nivel de evaluación de la jornada completa combina energéticamente los periodos ajustados (apartado 8, Nota 1):

$$L_{\mathrm{Ar},T}=10{\log }_{10}\left[\frac{1}{T}\sum _N\Delta t_{N}10^{(L_{Aeq,N}+K_{I,N})/10}\right].$$

$K_{\mathrm{I}}$ es exactamente el tipo de ajuste por carácter de la fuente que entra en el nivel de evaluación compuesto de ISO 1996-1 anterior. Los anclajes $P(1000\text{dB/s},30\text{dB})=9+2{\log }_{10}30=11,95$ y $K_{\mathrm{I}}(P=10)=9,0$ dB se reproducen exactamente.

Qué documento citar. ISO ha publicado desde entonces la misma construcción como ISO/PAS 1996-3:2022, así que un informe de campaña puede citar cualquiera de las dos; la prominencia $P$ y el ajuste $K_{\mathrm{I}}$ implementados aquí siguen la formulación de NT ACOU 112 que la PAS reproduce. Lo que exige un ajuste de entrada es ISO 1996-2:2017, la parte de medición: el procedimiento objetivo solo decide de cuánto es el ajuste, y es ISO 1996-1 la que después combina los periodos ajustados en un nivel de evaluación.

Consulta la guía de prominencia de sonidos impulsivos para su uso.

Propagación en exteriores (ISO 9613-1/2)

Absorción atmosférica (ISO 9613-1)

El aire es un medio con pérdidas: un tono en propagación cede energía a la viscosidad de cizalla y a la conducción de calor (pérdidas clásicas y rotacionales, que crecen como $f^2$) y a la relajación vibracional de las moléculas de oxígeno y nitrógeno, cada una un depósito de energía que resuena cerca de una frecuencia de relajación dependiente de la humedad y la temperatura. La ISO 9613-1:1993, Ec. (5) da el coeficiente de atenuación de tono puro $\alpha$ en decibelios por metro:

$$\alpha =8,686f^2[1,84\times 10^{-11}(p_{\mathrm{a}}/p_{\mathrm{r}}{)}^{-1}(T/T_0{)}^{1/2}+(T/T_0{)}^{-5/2}(0,01275\frac{e^{-2239,1/T}}{f_{\mathrm{rO}}+f^2/f_{\mathrm{rO}}}+0,1068\frac{e^{-3352,0/T}}{f_{\mathrm{rN}}+f^2/f_{\mathrm{rN}}})],$$

con las frecuencias de relajación del oxígeno y el nitrógeno $f_{\mathrm{rO}}$, $f_{\mathrm{rN}}$ de la Ec. (3)/(4), las condiciones de referencia $T_0=293,15$ K, $p_{\mathrm{r}}=101,325$ kPa (apartado 4.2) y la concentración molar de vapor de agua $h$ a partir de la humedad relativa (anexo B). A baja frecuencia $\alpha \propto f^2$; cerca de cada frecuencia de relajación el término correspondiente alcanza un máximo y decae, razón por la que $\alpha$ sube dos décadas de 50 Hz a 10 kHz y por la que subir la humedad barre un pico por la banda. La biblioteca reproduce la Tabla 1 con menos del 0,4 % (la propia precisión impresa de la norma), muy dentro de su $\pm 10$ % declarado; pasar exact_midband=True ajusta cada frecuencia a los centros exactos $f_{\mathrm{m}}=1000\cdot 10^{k/10}$ (Nota 5) empleados para calcular esa tabla. El mismo $\alpha$ es la única vía hacia el coeficiente de atenuación de potencia de la ISO 354 $m=\alpha /(10{\log }_{10}e)$, expuesto como air_attenuation_m.

Ese $\pm 10$ % no es incondicional. La Tabla 1 está tabulada de 50 Hz a 10 kHz, de −20 a +50 °C y del 10 al 100 % de humedad relativa a una atmósfera, y la exactitud del $\pm 10$ % solo se declara para concentraciones molares de vapor de agua entre el 0,05 % y el 5 % con la temperatura entre 253 y 323 K (apartado 7.1); fuera de esa ventana de humedad se degrada a alrededor del $\pm 20$ % (7.2), y por debajo de $h=0,005$ % a alrededor del $\pm 50$ % (7.3). Como $\alpha$ multiplica a la longitud de camino, ese porcentaje se convierte en un error de nivel que crece con la distancia: el mismo $\pm 20$ % sobre un coeficiente de 30 dB/km es $\pm 0,2$ dB a 30 m y $\pm 6$ dB a un kilómetro, que es la razón por la que la absorción atmosférica suele ser la mayor incertidumbre aislada de una predicción a larga distancia, y por la que una humedad medida vale más que una temperatura medida con esmero: las frecuencias de relajación se mueven con la humedad, así que la atenuación de una banda dada es mucho más sensible a ella. Interpolar la tabla impresa se desaconseja expresamente (apartado 6.4); las ecuaciones, que es lo que evalúa la biblioteca, son la vía prevista.

El coeficiente de ISO 9613-1 para la atmósfera de referencia de 20 °C y 50 % de humedad relativa: la subida en $f^2$ abarca dos décadas de 50 Hz a 10 kHz.

La afirmación sobre la humedad del párrafo anterior, dibujada: cuatro atmósferas, y una dispersión mucho más ancha que el $\pm 10$ % declarado para cualquiera de ellas. A 2 kHz el coeficiente vale 9,9 dB/km en la referencia de 20 °C / 50 % y 45,5 dB/km a esa misma temperatura con un 10 % de humedad: un factor 4,6 debido solo a la humedad, que a lo largo de un kilómetro son 36 dB. Conviene fijarse en el sentido: secar el aire aumenta la atenuación en la zona media, porque la frecuencia de relajación del oxígeno baja con la humedad y arrastra su pico hacia dentro de la banda. La temperatura mueve las curvas mucho menos: 0 °C con 70 % y 20 °C con 50 % se diferencian en 0,02 dB/km a 1 kHz.

Método general de cálculo en exteriores (ISO 9613-2)

La ISO 9613-2:1996 predice el nivel por banda de octava en un receptor bajo propagación a favor del viento, es decir, con un viento flojo soplando de la fuente al receptor, o con la inversión térmica moderada junto al suelo que curva los rayos del mismo modo (apartado 5), como $L_{fT}(DW)=L_W+D_{\mathrm{c}}-A$ (Ec. (3)), donde $D_{\mathrm{c}}$ es la corrección de directividad y $A$ la atenuación por bandas de octava, suma de mecanismos físicos independientes (Ec. (4)):

$$A=A_{\mathrm{div}}+A_{\mathrm{atm}}+A_{\mathrm{gr}}+A_{\mathrm{bar}}+A_{\mathrm{misc}}.$$

Los cuatro términos a su tamaño relativo real, banda a banda, para un recorrido de 200 m sobre suelo poroso con una barrera de 4 m. $A_{\mathrm{div}}$ vale 57 dB en todas las bandas porque es geometría pura. $A_{\mathrm{atm}}$ es nulo a 63 Hz y vale 18,7 dB a 8 kHz, así que es el término que decide hasta dónde llegan las frecuencias altas y ningún otro. $A_{\mathrm{gr}}$ es donde viven las bandas bajas y es negativo a 63 Hz (−4,6 dB: la reflexión en el suelo añade energía en vez de quitarla). $A_{\mathrm{bar}}$ está en su tope de 20 dB de 2 kHz hacia arriba, pero cae a cero a 250 Hz, porque la forma de borde superior resta el efecto del suelo al que renuncia el recorrido apantallado, $A_{\mathrm{bar}}=D_z-A_{\mathrm{gr}}\ge 0$, y 250 Hz es justo donde $A_{\mathrm{gr}}$ alcanza su máximo. Qué término merece la pena afinar depende por completo de la banda y de la geometría.

La biblioteca implementa los cuatro términos generales del apartado 7; el $A_{\mathrm{misc}}$ informativo (vegetación, zonas industriales, edificación) y las reflexiones se dejan a criterio del usuario. La divergencia geométrica es la expansión esférica desde una fuente puntual, $A_{\mathrm{div}}=20{\log }_{10}(d/d_0)+11$ dB con $d_0=1$ m (Ec. (7)): exactamente 51 dB a 100 m, +6 dB por cada duplicación de la distancia. La absorción atmosférica es $A_{\mathrm{atm}}=\alpha d$ (Ec. (8)) con $\alpha$ el coeficiente de la ISO 9613-1 anterior. El efecto del suelo $A_{\mathrm{gr}}=A_{\mathrm{s}}+A_{\mathrm{r}}+A_{\mathrm{m}}$ (Ec. (9)) suma una región fuente, receptor y media, cada una a partir de las funciones $a^{\prime }/b^{\prime }/c^{\prime }/d^{\prime }$ de la Tabla 3 y su factor de suelo $G$ (0 duro, 1 poroso); un $A_{\mathrm{gr}}$ negativo es una ganancia neta por la reflexión en el suelo. Una forma alternativa, solo ponderada A, $A_{\mathrm{gr}}=4,8-(2h_{\mathrm{m}}/d)[17+300/d]\ge 0$ (Ec. (10)) se ofrece para suelo poroso cuando solo importa el nivel ponderado A, acompañada del índice de ángulo sólido $D_{\Omega }$ (Ec. (11)). El apantallamiento por una barrera es la pérdida por inserción debida a la difracción

$$D_z=10{\log }_{10}[3+(C_2/\lambda )C_{3}z{K}_{\mathrm{met}}]\text{dB},$$

(Ec. (14)) con $C_2=20$ (o 40 cuando las reflexiones en el suelo se tratan por fuentes imagen), $C_3=1$ para un borde o la Ec. (15) para un borde doble, la diferencia de recorrido $z=d_{\mathrm{ss}}+d_{\mathrm{sr}}-d$ (Ec. (16)/(17)), longitud de onda $\lambda =340/f$ y el factor meteorológico $K_{\mathrm{met}}$ (Ec. (18)); $D_z$ se limita a 20 dB (un borde) o 25 dB (doble). Para una barrera de borde superior, el efecto del suelo del recorrido apantallado se integra en el término de apantallamiento, $A_{\mathrm{bar}}=D_z-A_{\mathrm{gr}}\ge 0$ (Ec. (12), Nota 13); para una barrera lateral $A_{\mathrm{bar}}=D_z$ y se conserva el término del suelo (Ec. (13)). (La norma fija $\lambda =340/f$ dentro del término de apantallamiento en lugar de deducir $c$ de la temperatura, así que la atenuación por barrera es independiente de la temperatura por construcción; el término de absorción atmosférica de más arriba no lo es.) El nivel medio a largo plazo resta la corrección meteorológica $C_{\mathrm{met}}$ (Ec. (6), (21)/(22)).

Dónde se aplica el método, y qué cuenta como barrera. Está definido para las ocho bandas de octava nominales de 63 Hz a 8 kHz y para fuentes puntuales, descomponiendo una fuente extensa en subfuentes puntuales (apartados 4–5), así que una cadena en tercios de octava o una banda de 31,5 Hz quedan fuera. Predice el nivel a favor del viento; a una situación en contra del viento o con viento cruzado solo se llega a través de la corrección a largo plazo $C_{\mathrm{met}}$, nunca evaluando directamente la Ec. (3). La forma de suelo solo ponderada A de la Ec. (10) arrastra dos condiciones propias más: suelo poroso o mayoritariamente poroso, y un sonido que no sea un tono puro. Y un objeto se gana un $D_z$ solo si califica como barrera según el apartado 7.4: una densidad superficial de al menos 10 kg/m², una superficie cerrada y sin huecos grandes, y una dimensión horizontal normal a la línea fuente-receptor mayor que la longitud de onda. De modo que una valla de listones, un seto o un muro por el que el sonido simplemente rodea se modelan como ninguna barrera, no como una barrera débil. Darla por buena vale muchos decibelios de error en la dirección equivocada. Por último, la Tabla 5 da la exactitud por geometría y no como un único rango: en torno a $\pm 1$ dB solo con una altura media fuente-receptor de entre 5 y 30 m a distancias inferiores a 100 m, y en torno a $\pm 3$ dB en cualquier otro caso dentro de 1000 m, sin exactitud declarada más allá de 1000 m, donde el método es una extrapolación.

Exposición al ruido en el trabajo (ISO 9612)

La magnitud en sí, $L_{\mathrm{EX},8h}$, se define a partir de la exposición sonora en Análisis de señal; esta sección trata de medirla en un puesto de trabajo y de acotar su incertidumbre.

La ISO 9612:2009 es el método de ingeniería (clase de exactitud 2) para el nivel diario de exposición al ruido de un trabajador $L_{\mathrm{EX},8h}$, normalizado a una jornada nominal de 8 h. Tres estrategias de medición cambian esfuerzo por representatividad. El método basado en tareas (apartado 9) divide la jornada en tareas, promedia en energía $I\ge 3$ muestras por tarea (Ec. 7) y suma en energía las contribuciones de cada tarea $L_{\mathrm{EX},8h,m}=L_{p,\mathrm{A},\mathrm{eq}T,m}+10{\log }_{10}(T_m/T_0)$ (Ec. 9/10). El método basado en la función (apartado 10) promedia en energía $N\ge 5$ muestras aleatorias sobre un grupo de exposición homogéneo (Ec. 11) y normaliza la duración efectiva de la jornada (Ec. 12); el método de jornada completa (apartado 11) hace la misma aritmética sobre mediciones de jornada completa (Ec. 13).

Dónde va el micrófono. Con un sonómetro, la posición preferente es la de la cabeza del trabajador estando este ausente, en el plano central de la cabeza, en línea con los ojos y con el eje del micrófono paralelo a la dirección de la mirada; y cuando el trabajador tiene que estar presente, de 0,1 m a 0,4 m de la entrada del conducto auditivo externo del lado del oído más expuesto (apartado 12.4). Un exposímetro personal llevado encima monta su micrófono sobre el hombro, al menos a 0,1 m de la entrada del conducto auditivo del lado más expuesto y a unos 0,04 m por encima del hombro, con el micrófono y el cable sujetos para que ni la ropa ni la manipulación puedan falsear un resultado (12.3). Se hace una calibración en campo antes y después de cada serie, y una deriva superior a 0,5 dB descarta la serie (12.2). Esa geometría es lo que compra el $u_3=1,0$ dB de más abajo: no es una propiedad del instrumento sino el precio de la posición, y en los balances por función y de jornada completa suele ser el segundo término más grande tras la dispersión del muestreo, así que una posición tomada a la ligera no solo ensancha el intervalo, sino que anula en silencio la declaración de clase 2.

El balance de incertidumbre del anexo C es normativo. La incertidumbre típica combinada es $u^2=\sum c_i^2{u}_i^2$ (C.1) y la incertidumbre expandida es $U=ku$ con $k=1,65$ para un intervalo unilateral al 95 % (apartado 14), de modo que el límite superior declarado es $L_{\mathrm{EX},8h}+U$. Los métodos por tareas y por función difieren de forma instructiva: la incertidumbre de muestreo del ruido de la tarea $u_{1a}$ divide la suma de desviaciones al cuadrado entre $I(I-1)$ (el error típico de la media, Ec. C.6), mientras que la incertidumbre de muestreo por función/jornada completa $u_1$ es la desviación típica muestral simple con denominador $N-1$ (Ec. C.12), así que la misma dispersión contribuye más en el método por función (menos muestras, más gruesas). El balance de la tarea (Ec. C.3) añade los coeficientes de sensibilidad $c_{1a}$ (Ec. C.4) y $c_{1b}$ (Ec. C.5) y una incertidumbre opcional de la duración de la tarea $u_{1b}$ (Ec. C.7); el balance por función/jornada completa (Ec. C.9) lee $c_1{u}_1$ de la Tabla C.4 en función de $(N,u_1)$ y suma en cuadratura la incertidumbre del instrumento $u_2$ (Tabla C.5) y la incertidumbre de posición del micrófono $u_3=1,0$ dB. Los niveles de pico $L_{p,\mathrm{Cpeak}}$ se declaran sin incertidumbre: el anexo C no da método para ellos (Tabla C.5, Nota 1). Los tres ejemplos resueltos de los anexos D (tarea, $L_{\mathrm{EX},8h}=84,3$ dB, $U=2,7$ dB), E (función, $88,1$ dB, $3,8$ dB) y F (jornada completa, $90,1$ dB, $3,4$ dB) se reproducen con la precisión impresa de la norma: todos los intermedios del anexo E son exactos dígito a dígito, y su nivel final difiere solo por el redondeo previo que la propia norma aplica al nivel efectivo de la jornada (véase la guía de exposición al ruido en el trabajo).

Lo que compra el balance: la jornada resuelta del anexo D, sus tres contribuciones de tarea, el $L_{\mathrm{EX},8h}$ sumado en energía y la banda hasta $L_{\mathrm{EX},8h}+U$ que el intervalo unilateral al 95 % añade encima. El resultado que se declara es la pareja, no la línea, y con $U=2,7$ dB el límite superior queda 2,7 dB por encima del número, que basta por sí solo para cruzar un valor de acción.

Consulta la guía de Propagación en exteriores y la guía de exposición al ruido en el trabajo para su uso.

Determinación de la potencia acústica (ISO 3744/3745/3746, ISO 3741, ISO 9614-2/3)

El nivel de potencia acústica $L_W=10{\log }_{10}(P/P_0)$ ($P_0=1$ pW) es una magnitud de emisión: a diferencia de un nivel de presión, no depende de la distancia al receptor ni de la sala. Tres familias lo recuperan, y la elección la dicta la sala de la que se disponga. La presión sobre una superficie envolvente en campo libre sobre un plano reflectante supone que la intensidad normal a esa superficie es la presión cuadrática media dividida por $\rho c$: ISO 3744 (ingeniería) e ISO 3746 (inspección), abajo, e ISO 3745 (precisión) cuando la sala es anecoica. La presión en campo difuso convierte la propia absorción de la sala en la calibración: ISO 3741. El barrido de intensidad mide el flujo directamente y no necesita ninguna sala cualificada, al precio de una sonda de dos canales y de los indicadores de campo que la vigilan: ISO 9614-2 (ingeniería) e ISO 9614-3 (precisión).

Las tres vías hacia $L_W$: superficie envolvente de presión, cámara reverberante y barrido de intensidad.

Presión sobre superficie envolvente (ISO 3744/3746)

Sobre un plano reflectante la relación de campo libre es simplemente $L_W={\bar{L}}_p+10{\log }_{10}(S/S_0)$: la presión cuadrática media promediada sobre una superficie envolvente de área $S$, multiplicada por $S$, es la potencia radiada. Dos correcciones restablecen esa idealización. El ruido de fondo no correlacionado suma su valor cuadrático medio al de la fuente, así que con el margen $\Delta L_p=L_{ST}-L_{bg}$ el nivel solo de la fuente se recupera restando $K_1=-10{\log }_{10}(1-10^{-\Delta L_p/10})$ (de $p_{src}^2=p_{ST}^2(1-10^{-\Delta L_p/10})$). El campo reverberante de una sala no anecoica añade una densidad de energía casi uniforme $4P/(Ac)$ al directo $P/(Sc)$, de modo que el nivel superficial supera el valor de campo libre en su cociente, $K_2=10{\log }_{10}(1+4S/A)$, con $A$ el área de absorción equivalente de la sala.

Ninguna de las dos correcciones es incondicional, y las dos condicionan el resultado. Para $K_1$, el apartado 8.2.3 de ISO 3744 pone una escalera sobre el margen: por encima de 15 dB la corrección se toma como cero, entre 6 y 15 dB se aplica la fórmula, y por debajo de 6 dB se limita al valor que alcanza en 6 dB, 1,3 dB, y la potencia declarada pasa a ser una cota superior en lugar de una determinación. (ISO 3746 usa la misma forma con umbrales ponderados A más gruesos: 10 dB, 3 dB y un tope de 3 dB.) La respuesta honrada a un margen de 2 dB es una hora del día más tranquila o una superficie de medición más cerca de la fuente, no una corrección mayor. En cuanto a $K_2$, puede despreciarse por debajo de 0,5 dB, y el método de ingeniería solo es válido mientras $K_{2\mathrm{A}}\le 4$ dB (7 dB para el método de inspección de ISO 3746, apartado 4.3), así que una sala que devuelve 6 dB no es una corrección que aplicar sino una sala que rechazar. Y conviene leer con cuidado el sentido de $K_2$: crece con $4S/A$, así que agrandar la superficie de medición empeora la corrección de sala, que es lo contrario de la intuición con la que llega la mayoría de los operadores.

La superficie se construye sobre la caja de referencia, el paralelepípedo recto más pequeño que encierra justo a la fuente, con lados $l_1$, $l_2$ y $l_3$; sobre un plano reflectante la dimensión característica es $d_0=\sqrt{(l_1/2{)}^2+(l_2/2{)}^2+l_3^2}$ (apartado 7.1). Una superficie semiesférica necesita un radio $r\ge 2d_0$, de al menos 1 m (0,5 m en productos pequeños) y como mucho 16 m (7.2.3); una superficie en caja necesita una distancia de medición $d\ge 0,25$ m, preferiblemente 1 m (7.2.4), y esa $d$ es la de las fórmulas de abajo. El área es entonces la forma cerrada de la geometría: una semiesfera $S=2\pi r^2$ sobre un plano reflectante (dividida entre dos y entre cuatro para dos y tres planos), una caja de un plano $S=4(ab+bc+ca)$ con $a=0,5l_1+d$, $b=0,5l_2+d$, $c=l_3+d$. Las posiciones de micrófono son normativas y no libres: el anexo B tabula coordenadas de área igual sobre la semiesfera, la Tabla B.1 para fuentes que puedan emitir tonos discretos y la Tabla B.2 para las de banda ancha, de las que el grado de ingeniería usa 10 posiciones clave sobre un plano reflectante (5 sobre dos, 3 sobre tres), y el método de inspección toma un subconjunto reducido. measurement_positions() las devuelve escaladas al radio elegido, y plot_microphone_positions() dibuja el conjunto antes de medir nada. ISO 3746 (inspección) comparte las matemáticas con criterios más laxos. La incertidumbre expandida es $U=2\sqrt{{\sigma }_{\mathrm{R}0}^2+{\sigma }_{\mathrm{omc}}^2}$.

Grado de precisión en cámaras anecoicas (ISO 3745)

ISO 3745:2012 es el hermano de grado 1 (precisión): una cámara anecoica o semianecoica cualificada elimina el campo reverberante, así que no hay término $K_2$ y las correcciones pasan a ser meteorológicas. El nivel de potencia es $L_W={\bar{L}}_p+10{\log }_{10}(S/S_0)+C_1+C_2+C_3$ (Ec. 14/15) sobre una esfera completa $S=4\pi r^2$ o una semiesfera $S=2\pi r^2$, con la corrección por ruido de fondo $K_{1i}=-10{\log }_{10}(1-10^{-0,1\Delta L_{pi}})$ aplicada por posición de micrófono antes del promedio energético (Ec. 11); no hace falta corrección por encima de un margen de 15 dB, y por debajo de 10 dB (250 Hz – 5 kHz) o 6 dB (bandas extremas) la corrección se satura y el resultado se marca como cota superior (apartado 9.4.2). Los términos meteorológicos son $C_1=-10{\log }_{10}(p_{\mathrm{s}}/p_{\mathrm{s}0})+5{\log }_{10}[(273+\theta )/{\theta }_0]$ y $C_2=-10{\log }_{10}(p_{\mathrm{s}}/p_{\mathrm{s}0})+15{\log }_{10}[(273+\theta )/{\theta }_1]$ con ${\theta }_0=314$ K, ${\theta }_1=296$ K: en la referencia de 23 °C / 101,325 kPa, $C_2=0$ exactamente y $C_1=-0,128$ dB; y $C_3=A_0(1,0053-0,0012A_0{)}^{1,6}$ con $A_0=a(f)r$ restituye la absorción del aire de ISO 9613-1 sobre el radio de medición. Las disposiciones de micrófonos de los Anexos D/E están incorporadas como tablas de coordenadas exactas dígito a dígito (40 posiciones de igual área; el juego espejo 21–40 se añade cuando la dispersión del SPL por banda supera $N_{\mathrm{M}}/2$, apartado 9.3.2), y las mismas posiciones dan el índice de directividad $D{I}_i=L_{pi}-{\bar{L}}_p$ (Ec. 21). El ejemplo de incertidumbre del apartado 10.5, $U=2\sqrt{0,5^2+2,0^2}=4,12$ dB, se reproduce, junto con los valores de ${\sigma }_{\mathrm{R}0}$ por banda de las Tablas 2/3.

Cámara reverberante (ISO 3741)

En un campo difuso cualificado la densidad de energía estacionaria $w=4P/(Ac)$ liga la potencia a la absorción de la sala, dando $L_W={\bar{L}}_p+10{\log }_{10}(A/A_0)-6$ más correcciones de orden superior, con $A=(55,26/c)(V/T_{60})$ y $c=20,05\sqrt{273+\theta }$. La corrección de Waterhouse $10{\log }_{10}(1+Sc/(8Vf))$ compensa la energía extra almacenada en la capa límite que los micrófonos del interior no captan ($Sc/(8Vf)=S\lambda /(8V)$, así que se desvanece al subir la frecuencia); el término $4,34A/S$ es la corrección del aire por recorrido libre medio, y $C_1$, $C_2$ llevan el resultado a las condiciones meteorológicas de referencia (23 °C, 101,325 kPa). El método de comparación resta una fuente de referencia de potencia conocida medida en la misma sala, $L_W=L_{W(\text{RSS})}+({\bar{L}}_p-{\bar{L}}_{p,\text{RSS}}+C_2)$, de modo que los términos de área de absorción, Waterhouse y $C_1$ se cancelan y la sala no necesita caracterizarse.

Barrido de intensidad (ISO 9614-2)

La intensidad acústica es el flujo neto de energía $\vec{I}=\overline{p\vec{u}}$, así que por el teorema de la divergencia la potencia que atraviesa una superficie cerrada es $P={\sum }_i⟨I_{\mathrm{n},i}⟩S_i$. Una fuente estacionaria fuera de la superficie aporta flujo neto nulo (su energía entra y sale), y por eso la intensidad rechaza el ruido de fondo estacionario, pero aún puede llevar el $P$ de una banda a negativo, en cuyo caso esa banda es no determinable.

Qué están juzgando los indicadores. La superficie se divide en al menos cuatro segmentos contiguos (apartado 8.2) y cada uno se barre de forma continua siguiendo líneas paralelas cuya separación media no supere la distancia media de ese segmento a la superficie de la fuente, manteniendo el eje de la sonda normal a la superficie durante todo el barrido (8.1). Un barrido manual se hace a 0,1-0,5 m/s (de 0 a 1 m/s si es mecánico) y dura al menos 20 s por segmento; el segmento queda al menos a 200 mm de una superficie vibrante extensa, o a 100 mm de una pequeña y compacta (8.2). El grado de ingeniería toma dos barridos por segmento siguiendo trayectorias ortogonales y registra cada uno por separado (8.3.1), y es la concordancia entre esos dos la que comprueba el criterio de repetibilidad de la Tabla 2, que es la razón por la que una banda que falla suele ser un problema de barrido y no del instrumento. Dos comprobaciones son de campo y no de cálculo: un paravientos siempre que no pueda descartarse un flujo medio superior a 4 m/s (5.3), y el ensayo de inversión de la sonda del apartado 6.2.2, girarla 180° y comprobar que las dos intensidades indicadas tienen signos opuestos y difieren menos de 1,5 dB en la banda de nivel máximo, o el ajuste de fase no ha sobrevivido al entorno.

Después hay dos indicadores de campo normativos que controlan la validez: el indicador superficial presión-intensidad $F_{pI}={\bar{L}}_p-L_W+10{\log }_{10}(S/S_0)$ (reactividad) y el indicador de potencia parcial negativa $F_{+/-}=10{\log }_{10}({\sum }_i|P_i|/|{\sum }_i{P}_i|)$ (recirculación), junto con la capacidad dinámica de la sonda $L_{\mathrm{d}}={\delta }_{pI0}-K$ ($K=10$ dB grado 2, 7 dB grado 3), que debe superar $F_{pI}$. Una banda obtiene el grado de ingeniería cuando $L_{\mathrm{d}}>F_{pI}$, $F_{+/-}\le 3$ dB y los dos barridos repetidos coinciden dentro del límite de la Tabla 2.

Esos mismos dos indicadores llevan tres juegos de nombres a lo largo de la familia ISO 9614: la ISO 9614-1 los llama $F_2$ (presión-intensidad), $F_3$ (potencia parcial negativa) y $F_4$ (no uniformidad del campo); la Parte 2 escribe $F_{pI}$ y $F_{+/-}$; la Parte 3 escribe $F_{pIn}$ y $F_{\mathrm{S}}$. Cada subsección de aquí usa los símbolos de su propia parte. La nomenclatura de $F_2$ a $F_4$ es la que se emplea en Intensidad acústica.

La condición de validez como imagen en lugar de como desigualdad, dibujada aquí en la nomenclatura de ISO 9614-1, con $F_2$ para lo que la Parte 2 llama $F_{pI}$. El indicador de reactividad sube hacia baja frecuencia y cruza la línea de capacidad dinámica en 125 Hz: esa banda falla, y ningún promediado la rescatará, porque la causa es el campo junto a la superficie y no el analizador. Que $F_3$ supere a $F_2$ en esa misma banda delata intensidad parcial entrante, y las barras de $F_4$ fijan cuántas posiciones necesita la superficie.

Barrido de intensidad de precisión (ISO 9614-3)

ISO 9614-3:2002 eleva el método de barrido al grado de precisión con una maquinaria de indicadores más estricta. Las potencias parciales $P_i=I_{\mathrm{n},i}{S}_i$ (Ec. 5) se suman como antes, pero la validez descansa ahora en los indicadores presión-intensidad con y sin signo $F_{pIn}={\bar{L}}_p-L_{I\mathrm{n}}$ (Ecs. B.3/B.6, los F2/F3 de ISO 9614-1) y en la no uniformidad normalizada de la intensidad $F_{\mathrm{S}}$ (Ec. B.8), a través de cinco criterios de aceptación (Anexo C): repetibilidad del barrido $|L_{I\mathrm{n}}(1)-L_{I\mathrm{n}}(2)|\le s/2$ (C.1), capacidad dinámica $L_{\mathrm{d}}={\delta }_{pI0}-K\ge F_{pIn}(\text{con signo})$ con el factor de error de sesgo de precisión $K=10$ dB (C.2), $F_{pIn}(\text{con signo})-F_{pIn}(\text{sin signo})\le 3$ dB (C.3), $F_{\mathrm{S}}\le 2$ (C.4) y la convergencia de densidad de barrido $0,83\le F_{\mathrm{S}}(1)/F_{\mathrm{S}}(2)\le 1,2$ (C.5). La Ec. 10 normaliza el resultado a las condiciones meteorológicas de referencia, $L_{W0}=L_W-15{\log }_{10}[(B/101325)\cdot 296,15/(273,15+\theta )]$. Las bandas con potencia neta negativa son no determinables (apartado 9.2) y se marcan. Una intensidad normal uniforme recupera la potencia exactamente (100 µW sobre 3,75 m² → 80,0 dB re 1 pW), con independencia de cómo se segmente la superficie.

Consulta la guía de potencia acústica para la elección de método, y las guías de métodos de presión, cámara reverberante y barrido de intensidad para su uso.

Referencias

• Attenborough, K. y Van Renterghem, T. (2021). Predicting outdoor sound (2.ª ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780429470806La impedancia del suelo y los efectos meteorológicos que subyacen a los términos de efecto del suelo y de barrera.
• Fahy, F. J. (1995). Sound intensity (2.ª ed.). E&FN Spon. https://doi.org/10.4324/9780203475386ISBN 978-0-419-19810-9. La física de la intensidad que sustenta los métodos de barrido: la intensidad activa y el presupuesto de error p-p.
• International Organization for Standardization. (1993). Acoustics — Attenuation of sound during propagation outdoors — Part 1: Calculation of the absorption of sound by the atmosphere (ISO 9613-1:1993). El coeficiente de atenuación de tono puro y su física de relajación.
• International Organization for Standardization. (1993). Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources using sound intensity — Part 1: Measurement at discrete points (ISO 9614-1:1993). Los indicadores de campo y el criterio de capacidad dinámica compartidos por los métodos de barrido de intensidad.
• International Organization for Standardization. (1996). Acoustics — Attenuation of sound during propagation outdoors — Part 2: General method of calculation (ISO 9613-2:1996). La cadena de atenuación (divergencia, aire, suelo, barrera) de la sección del método general. Revisada en 2024; el método de 1996 es el implementado.
• International Organization for Standardization. (2009). Acoustics — Determination of occupational noise exposure — Engineering method (ISO 9612:2009). Las tres estrategias de medición y el balance de incertidumbre del Anexo C de la sección laboral.
• International Organization for Standardization. (2010). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane (ISO 3744:2010). El método de superficie envolvente con sus correcciones de ruido de fondo y de campo reverberante.
• International Organization for Standardization. (2010). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Precision methods for reverberation test rooms (ISO 3741:2010). El método de campo difuso con la corrección de Waterhouse y el método de comparación.
• International Organization for Standardization. (2012). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Precision methods for anechoic rooms and hemi-anechoic rooms (ISO 3745:2012). El método de precisión en cámara anecoica con sus correcciones meteorológicas y sus mallas de micrófonos.
• International Organization for Standardization. (2016). Acoustics — Description, measurement and assessment of environmental noise — Part 1: Basic quantities and assessment procedures (ISO 1996-1:2016). El nivel de evaluación compuesto y los ajustes de la Tabla A.1 de la sección de descriptores.
• International Organization for Standardization. (2017). Acoustics — Description, measurement and assessment of environmental noise — Part 2: Determination of sound pressure levels (ISO 1996-2:2017). La norma de medición que exige de entrada un ajuste por sonidos impulsivos prominentes; el procedimiento objetivo solo decide de cuánto es.
• International Organization for Standardization. (2022). Acoustics — Description, measurement and assessment of environmental noise — Part 3: Objective method for the measurement of prominence of impulsive sounds and for adjustment of LAeq (ISO/PAS 1996-3:2022). El sucesor ISO construido sobre la prominencia de la NT ACOU 112.
• Maekawa, Z. (1968). Noise reduction by screens. Applied Acoustics, 1(3), 157-173. https://doi.org/10.1016/0003-682X(68)90020-0El ábaco de atenuación de pantallas del que descienden las fórmulas de pérdida por inserción de barreras.
• Nordtest. (2002). Acoustics: Prominence of impulsive sounds and for adjustment of LAeq (NT ACOU 112:2002). La prominencia por tasa de crecimiento y el ajuste del LAeq de la sección de sonidos impulsivos.
• Salomons, E. M. (2001). Computational atmospheric acoustics. Kluwer Academic Publishers. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0660-6ISBN 978-1-4020-0390-5. La teoría ondulatoria de la propagación en exteriores que sustenta las aproximaciones de ingeniería de la sección de ISO 9613-2.