Metrología De Vibraciones Y Acústica

Metrología, vibración y acústica

Sonido 

  El sonido puede definirse como una

alteración

mecánica,

tal

como un cambio de densidad, de desplazamiento o de velocidad de partículas,

propagado

en

un

medio elástico. Por medio elástico entendemos aquel que tiene la capacidad

de

recuperar

su

tamaño y forma originales cuando cesa la alteración que provocó una

tensión,

compresión.

torsión,

corte

o

Vibración



La vibración es un movimiento oscilatorio.



En su forma más sencilla, una vibración se puede considerar como la oscilación o el movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio.



La posición de equilibrio es la a la que llegará cuando la fuerza que actúa sobre él sea cero. Este tipo de vibración se llama vibración de cuerpo entero, lo que quiere decir que todas las partes del cuerpo se mueven juntas en la misma dirección en cualquier momento.

Vibración 

La importancia de una vibración, desde un punto de vista ergonómico, está dada por dos magnitudes, la intensidad y la frecuencia.



Cualquier estructura física puede ampliar la intensidad de una vibración que reciba otro cuerpo.

Vibración



Cuando medimos el “nivel de ruido” en un punto, en general obtenemos el nivel de presión sonora. En el caso de las vibraciones, lo que mide es la aceleración, la velocidad o el desplazamiento de la vibración.

Vibración 

Igual que en el ruido y, para simplificar

las

unidades,

a

veces se habla de decibelios de aceleración, de velocidad o de desplazamiento. 

Cuando

mayor

es

la

aceleración de una vibración, mayor efecto contrario a la salud o al confort tendrá.



Vibrómetro

Instrumentos de medición 

Un vibrómetro  es un instrumento de medición para la cuantificación de oscilaciones mecánicas en una, dos y tres dimensiones.

Acelerómetro

Se denomina acelerómetro a cualquier instrumento destinado a medir aceleraciones. >Mecánico >Piezoeléctrico >Efecto Hall >De condensador

Vibraciones de cuerpo completo



La exposición a vibraciones de cuerpo completo pueden causar daños físicos permanentes e incluso lesiones en el sistema nervioso, también pueden afectar a la presión sanguínea y al sistema urológico.



Las normas ISO para vibraciones humanas toman como parámetro de medida la aceleración.

Norma ISO 2631 

La

Norma

esencialmente

ISO de

2631 las

trata

vibraciones

transmitidas al conjunto del cuerpo por la superficie de apoyo, que pueden ser los pies o la pelvis. 

Su campo de aplicación se centra en las

vibraciones

cuerpo

humano

transmitidas por

al

superficies

sólidas en un rango de frecuencias entre 1 Hz a 80 Hz, para vibraciones periódicas, aleatorias o no periódicas de espectro de frecuencia continuo.

Acústica

 En acústica se estudian y se miden las propiedades básicas del sonido:

Intensidad: Determinada por la amplitud de la onda Mayor amplitud = más fuerte Menor amplitud = más suave

Tono: Determinado por la frecuencia o número de las vibraciones Mayor altura = más agudo Menor altura = más grave

 Timbre: Determinado por las vibraciones adicionales (sonidos armónicos) que acompañan a la vibración fundamental

Acústica



   La Organización Internacional de Normalización, ISO, tiene establecidas varias normas en el campo estrictamente de acústica

que

incluyen

estándar

para afinado,

aspectos

tales

como: frecuencia

métodos para calcular nivel de

intensidad, magnitudes de referencia para niveles acústicos, etc.

Acústica 

 Para fines de metrología, las mediciones más comunes en acústica son: la magnitud de un

campo

potencia

de

de

sonido

una

y

fuente

la de

sonido. 

 A su vez, una fuente de sonido se caracteriza por su potencia.

Umbrales Umbral Absoluto Es la cantidad mínima de energía física para producir un sensación, la cantidad más pequeña para que nuestros sentidos puedan captarla.

Umbral Diferencial Es la cantidad de cambio o intensidad necesaria para que pueda ser percibida. Una diferencia entre dos estímulos.

Unidades de medida 

Frecuencia (Hz) 

La frecuencia de una onda sonora se define como el numero de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo (segundo). La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el Hercio (Hz). 

El espectro de frecuencias audible varía según cada persona, edad, etc. Sin embrago normalmente se acepta como el intervalos entre 20 Hz y 20 kHz.

Unidades de medida 

Decibelio (dB) 

El decibelio se utiliza para comparar la presión sonora, en el aire, con una presión de referencia. Este nivel de referencia tomado en Acústica, es una aproximación al nivel de presión mínimo que hace que nuestro oído sea capaz de percibirlo.

Decibelimetro



Para fines de medición, la señal acústica se convierte a una señal eléctrica empleando un micrófono condensador o electrostático. En este tipo de micrófono, el diafragma actúa como una de las placas del capacitor y la vibración produce cambios en la capacitancia que a su vez producen cambios de voltaje.

Calibración 

 La

calibración

se

hace

empleando

calibradores de sonido con una fuente generadora de referencia. La IEC tiene establecidas calibración

especificaciones empleando

reciprocidad(29)

basada

la en

para

la

técnica

de

micrófonos

condensadores. 

Esta técnica fue seleccionada por su nivel de incertidumbre y ha sido aprobada a nivel mundial para la realización del patrón primario de referencia en acústica; se viene refinando

por

medio

de

estudios

intercomparaciones a nivel mundial.

e

Incertidumbre 

 La diferencia mínima de presión de sonido que puede percibir el humano es de 1 dB (un decibel). Sin embargo, para muchas aplicaciones sobre todo relacionadas con la determinación de ruidos y en particular en el caso de naves aéreas, los requerimientos de certificación demandan mediciones del orden de 0,1 dB y por ello las referencias primarias de medición deben trabajar con una incertidumbre de alrededor de 0,05 dB.