Slide 1 : INSTRUMENTOS DE MEDIDA Gerardo León Ch. M.Sc.
Slide 2 : Índice Introducción
Instrumentos de medida
Sonómetro
¿Cómo elegir un sonómetro?
Estudio comparativo
Slide 3 : Introducción El objetivo de esta presentación es describir los equipos de medida de ruido más habituales.
Profundizando principalmente en el sonómetro.
Slide 4 : Instrumentos de medida I Todo equipo utilizado para medir el sonido consta de:
Transductor (micrófono)
Sección de análisis y procesado de señal
Unidad de visualización
Los más habituales son:
Sonómetro
Dosímetro
Analizador de frecuencias
Calibrador 4
Slide 5 : Instrumentos de medida II SONÓMETRO
Instrumento que mide el nivel de presión sonora, en dB, de forma directa. 5
Slide 6 : Instrumentos de medida III DOSÍMETRO
Sonómetro integrador que lleva incorporado un sistema que expresa la “dosis de ruido” acumulada en un tiempo determinado
Son portátiles y se utilizan para medir la exposición al ruido de los trabajadores durante su jornada 6
Slide 7 : Instrumentos de medida IV ANALIZADOR DE FRECUENCIAS
Equipo que analiza simultáneamente toda una banda de frecuencias 7
Slide 8 : CALIBRADOR
Instrumento destinado a asegurar la fiabilidad del sonómetro, actuando como patrón.
Slide 9 : Sonómetro I DEFINICIÓN
Instrumento utilizado para medir el nivel de ruido.
Proporciona una indicación del nivel de presión de las ondas sonoras que inciden sobre el micrófono. 9
Slide 10 : Sonómetro II Teniendo en cuenta que el oído no es igualmente sensible a todas las frecuencias se incorporan filtros de ponderación en frecuencia (ponderación A)
Pueden medir todo tipo de ruido y varios parámetros al mismo tiempo 10
Slide 11 : Sonómetro III COMPONENTES
El esquema básico de un sonómetro es siguiente: 11
Slide 12 : Sonómetro IV Micrófono: Convierte las variaciones de presión de las ondas sonoras en una señal eléctrica 12
Slide 13 : Señal eléctrica generada análoga a la onda sonora. (Relación lineal entre la señal de salida del micrófono y el nivel de presión sonora en el mismo).
El micrófono no debe alterar el campo sonoro en el que se encuentra.
La respuesta en frecuencia debe ser independiente de la señal, (plana).
La sensibilidad no debe cambiar con el tiempo ni con las condiciones ambientales, (estable en el tiempo).
Rango dinámico suficiente.
Estable en el tiempo.
Micrófono Omnidireccional. CARACTERÍSTICAS DEL MICRÓFONO
Slide 14 : Micrófono de Condensador A diferencia de los dinámicos, que se basan en el principio ELECTROMAGNETICO, estos micrófonos se basan en el principio ELECTROESTATICO variables en el tiempo.
Slide 15 : DIRECTIVIDAD DE UN MICRÓFONO MICRÓFONO OMNIDIRECCIONAL Es un micrófono que capta los sonidos que vienen de todas direcciones. Se utiliza, generalmente, para captar sonidos ambientes.
Slide 16 : Micrófono bidireccional
Slide 17 : RESPUESTA EN FRECUENCIA Se mide para ángulo de incidencia de 00
Respuesta plana entre 20 Hz y 12.5 KHz.
Slide 18 : SENSIBILIDAD Indica tensión de salida que entrega el micro por unidad de presión sonora (1 Pa).
Relacionado con tamaño del micrófono.
El micrófono de ½” apto para medir niveles desde 20 dB(A) a 140 dB(A) (Rango Dinámico),
Slide 19 : ESTABILIDAD TEMPERATURA Los gradientes de temperatura crean efectos similares a los de los gradientes de viento, excepto en que los primeros son uniformes en todas direcciones a partir de la fuente.
En un día soleado y sin viento, la temperatura disminuye con la altitud, creando un efecto “sombra” del sonido. En una noche clara, la temperatura puede aumentar con la altitud, “haciendo converger” el sonido en la superficie del suelo.
El rango de temperatura debe responder a -10º C a 50º C, con variaciones de -0.005 dB/oC.
Slide 20 : ESTABILIDAD La velocidad del viento aumenta con la altitud, la cual desviará la trayectoria del sonido para “hacerla converger” en el lado situado a favor del viento y crear una “sombra” en el lado de la fuente que se encuentra en contra del viento. VIENTO A favor del viento, el nivel puede aumentar unos pocos decibelios, dependiendo de la velocidad del viento. Pero midiendo en contra del viento o lateralmente, el nivel puede caer en más de 20 dB, dependiendo de la velocidad del viento y de la distancia.
Ésta es la razón por la que se prefiere medir a favor del viento la desviación es más pequeña y también el resultado es prudente o conservador.
Slide 21 : PANTALLA ANTIVIENTO Reduce el ruido debido al flujo de aire que pasa por cerca del micrófono.
Protege de golpes al micrófono. Debe poseer un pre-amplificador que acondiciona la señal adaptando impedancias.
Slide 22 : ESCALAS DE PONDERACIÓN
La percepción del sonido por el oído humano es un fenómeno complejo, que depende de la frecuencia y del NPS de la onda sonora, no existiendo linealidad entre ambas variables.
La medida del ruido, debe ser el reflejo de la forma en que el trabajador percibe el ruido.
Esto dio lugar a la obtención de 4 escalas de ponderación denominadas A, B, C, D, que quedan especificadas en la Norma S1.4 de ASA, y han quedado internacionalmente aceptadas a través de la ISO.
Estas escalas se encuentran introducidas en los aparatos de medida (sonómetros) para corregir sus lecturas adaptándolas a la respuesta del oído. Filtros y Rectificador
Realizan las ponderaciones necesarias para compensar la diferencia de sensibilidad del oído a las distintas frecuencias.
Slide 23 : La escala A está pensada como atenuación al oído cuando soporta NPS bajos (<55dB) a las distintas frecuencias.
La escala B representa la atenuación para niveles intermedios (55-85 dB).
C para altos (>85 dB).
La D está pensada para muy altos NPS.
Slide 24 : COEFICIENTES DE CORRECCIÓN DE PONDERACIÓN A, B, C OPCION:
LIN no modifica la señal, pasa sin modificar.
Slide 25 : DIFERENCIA ENTRE dB y dB(A)
Slide 26 : Todo detector RMS tiene una respuesta temporal determinada. Para equipos de medidas acústicas, están normalizadas tres tipos de respuestas: Fast (F). Respuesta rápida. Se utiliza para las medidas de ruido fluctuante. La constante de tiempo para este tipo de respuesta es de 125 ms.
Slow (S). Respuesta lenta. Se utiliza para medir ruidos que no fluctúan rápidamente. La constante de tiempo es de 1 s. Detector RMS
Slide 27 : Impulse (I). Respuesta Impulsiva. Se utiliza únicamente para medir ruidos impulsivos, con una constante de tiempo de 35 ms.
Pico (P). Valor instantáneo, con tiempo menor a 100 uS.
Slide 28 : Sonómetro V Convertidor: Obtiene el valor de la señal integrando la señal para amplios periodos de tiempo de forma que la lectura sea significativa, cuando los niveles de ruido son fluctuantes
Indicador: Muestra la señal de salida una vez atravesadas las etapas de procesado 28 Amplificador: Amplifica la señal recibida lo suficiente para permitir la medida de los niveles bajos
Slide 29 : SONÓMETROS ANALIZADORES DE FRECUENCIA EN TIEMPO REAL Analiza la señal espectral en tiempo real (simultáneamente en todas las frecuencias).
Slide 30 : SONÓMETRO ANALIZADOR MEDIANTE FFT Consigue mayor resolución en frecuencia.
Calcula el espectro mediante la Transformada Rápida de Fourier.
La resolución en frecuencia es constante (en de porcentual).
Slide 31 : ESPECTRO DE UN RUIDO DE MOTOR A 1/96 OCTAVA.
Slide 32 : Sonómetro VI TIPOS DE SONÓMETOS
En función de la precisión buscada y del uso que se le vaya a dar al instrumento se distinguen 4 tipos:
Tipo 0: sirve como referencia y se utiliza en laboratorios. (Máxima precisión)
Tipo 1: se emplea en mediciones de precisión en el terreno. (Gran precisión).
Tipo 2: se emplea en mediciones generales de campo. (Precisión media)
Tipo 3: Utilizado en reconocimientos y mediciones aproximadas. (Baja precisión) 32
Slide 33 : CALIBRADOR ACÚSTICO Es necesario para calibrar el sonómetro antes y después de la medición.
Genera una señal patrón conocida de tono puro de 94 dB(A) a 1000 Hz.
La precisión debe ser mayor o igual al del sonómetro.
Slide 34 : NORMATIVAS SONÓMETROS: UNE-EN-60651
SONÓMETROS INTEGRADORES: UNE-EN-60804
FILTROS DE OCTAVA Y FRACCIÓN: IEC 225 Ó UNE-EN 61260
CALIBRADORES ACÚSTICOS: UNE-EN-20942 TIPO: 0, 1, 2.
Slide 35 : ¿Cómo elegir un buen sonómetro? I Importante tener claro el presupuesto, el objetivo y el entorno de las mediciones además de los siguientes indicadores técnicos:
Tipo del Instrumento
0,1,2 o 3 según la precisión.
Micrófono suministrado
Es importante porque determina el rango de frecuencias que se podrán analizar. Habrá que tener en cuenta la sensibilidad, la capacitancia, la banda de frecuencias y el ruido inherente. 35
Slide 36 : ¿Cómo elegir un buen sonómetro? II Parámetros de medida
Determina los tipos de mediciones que se pueden hacer. Los parámetros determinan dos tipos de ponderaciones:
Ponderaciones de frecuencia (A,B,C,D)
Ponderaciones de tiempo (S,F,I,P)
Funciones especializadas
Estas funciones dependen del diseño de cada equipo y ofrecen la posibilidad de realizar un estudio más completo del paisaje sonoro que se analiza. 36
Slide 37 : ¿Cómo elegir un buen sonómetro? III Salidas auxiliares
El equipo debe contar con salida de corriente continua y de alterna. Por esta última se conecta el DAT, un registro de la señal que permitirá su análisis posteriormente.
Capacidad de almacenamiento
Además de disponer de grabadores DAT, o en ausencia de ellos, el equipo puede disponer de otro sistemas de almacenamiento de datos.
Interfaz
Debe ser sencillo y claro 37
Slide 38 : ¿Cómo elegir un buen sonómetro? IV Software opcional
Los equipos pueden incluir programas informáticos que permitan realizar análisis más complejos de las señales.
Control de medición
Puede ser manual o programable (importante en mediciones de ruidos con largos intervalos de tiempo).
Accesorios opcionales
Programas de análisis, calibradores, juegos de
filtros etc... 38
Slide 39 : Estudio Comparativo I Comparación de los distintos sonómetros existentes en el mercado según los criterios:
Ponderación en frecuencia
Respuesta temporal
Rango de medidas, dB(A)
Precisión
De todas las compañías del sector el estudio se centrará en las siguientes:
CEL
QUEST
TWLIGHT
ARRAKIS
CESVA 39
Slide 40 : Estudio Comparativo II 40 Cel-440 Quest 1900-2900 Tes-1352A Arrakis
SC-20C Cesva
SC-160
Slide 41 : Estudio Comparativo III Equipo 1: CEL-440 Sonómetro integrador
Características Principales
Ponderación en frecuencia =A/B/C
Respuesta temporal=S/F
Rango de medidas (dBA)=20-140
Precisión=Tipo 1/Tipo2
Otros datos de interés
Registro almacenamiento DATA y software para conexión a PC
Cronómetro de control de medidas
Interfaz sencillo 41
Slide 42 : Estudio Comparativo IV Equipo 2: QUEST 1900-2900 Sonómetro integrador programable
Características Principales
Ponderación en frecuencia = A y C
Respuesta temporal= F,S y P
Rango de medidas (dBA)= 30-120
Precisión=Tipo 1/ Tipo2 (1900-2900)
Otros datos de interés
Registro almacenamiento para 10 estudios distintos programable
Venta y alquiler
Interfaz sencillo
Batería alcalina 42
Slide 43 : Estudio Comparativo V Equipo 3: TES-1352A (Twilight) Sonómetro integrador programable
Características Principales
Ponderación en frecuencia =A y C
Respuesta temporal=S y F
Rango de medidas (dBA)=30-130
Precisión=Tipo 1
Otros datos de interés
Trabaja en la banda de 31Hz-8kHz
Interfaz sencillo y bateria de litio Ligero
Reloj y calendario para programar medidas
Temperatura 5-40ºC y humedad 90%
Interfaz para unión a PC RS-232 43
Slide 44 : Estudio Comparativo VI Equipo 4: SC-20C (Arrakis) Sonómetro integrador
Características Principales
Ponderación en frecuencia =A y C
Respuesta temporal=P, F y S
Rango de medidas (dBA)=23-130
Precisión=Tipo 1
Otros datos de interés
Diseñado para múltiples tareas
No programable pero reloj de control
Software de comunicación con PC (memoria 120 mediciones)
Interfaz de usuario sencillo
Interfaz RS-232C y batería de litio 44
Slide 45 : Estudio Comparativo VII Equipo 5:SC-160 (Cesva) Sonómetro integrador y analizador frecuencial
Características Principales
Ponderación en frecuencia =A, C y Z
Respuesta temporal=S y F
Rango de medidas (dBA)=30-130
Precisión= Tipo 2
Otros datos de interés
Micrófono extraíble pero no programable
Trabaja en la banda de 30Hz-16kHz
Batería de litio o alcalina
Programa adicional para calculo de datos estadísticos
Registro de almacenamiento 45
Slide 46 : 46 Estudio Comparativo VIIITabla Resumen