Introducción

En la medición de ruido, la acústica ambiental, las pruebas industriales y el análisis acústico, el nivel de presión sonora (Sound Pressure Level, SPL) es una de las magnitudes fundamentales. Los valores en dB que muestra un sonómetro también están normalmente relacionados con la medición de la presión acústica.

Cuando el sonido se propaga por el aire, produce pequeñas variaciones de presión. Estas variaciones se denominan presión acústica. Debido a que el oído humano puede detectar un rango extremadamente amplio de presiones acústicas, expresarlas únicamente en pascales (Pa) resultaría poco práctico. Por este motivo, en acústica se utiliza una escala logarítmica para expresar la presión acústica como un nivel en decibelios (dB).

Comprender el SPL es fundamental para interpretar correctamente las mediciones de un sonómetro, las ponderaciones A y C, las ponderaciones temporales FAST/SLOW y las mediciones de ruido ambiental.

Puntos clave

● SPL significa Sound Pressure Level o nivel de presión sonora y normalmente se expresa en dB;
● El SPL representa la presión acústica medida con respecto a una presión acústica de referencia definida;
● Para el sonido transmitido por el aire se utiliza normalmente una presión de referencia de 20 µPa;
● El SPL utiliza una escala logarítmica, por lo que los valores en dB no deben interpretarse como valores lineales;
● Dos fuentes sonoras iguales y no correlacionadas producen normalmente un aumento de aproximadamente 3 dB;
● La ponderación en frecuencia, la ponderación temporal, la distancia de medición, las reflexiones y las características del instrumento pueden influir en el resultado.

¿Qué es la presión acústica?

La presión acústica es la magnitud física fundamental sobre la que se basa el nivel de presión sonora. Cuando una onda sonora se propaga por el aire, genera pequeñas fluctuaciones de presión con respecto a la presión atmosférica ambiental. Estas variaciones producidas por el sonido se denominan presión acústica.

La presión acústica se expresa en pascales (Pa). En las mediciones acústicas se utiliza normalmente el valor eficaz (RMS) de la presión acústica, en lugar de considerar únicamente un valor máximo instantáneo.

El rango de presión acústica perceptible por el oído humano es extremadamente amplio. Entre un sonido próximo al umbral de audición y un sonido muy intenso capaz de provocar daños auditivos pueden existir diferencias de varios millones de veces en la presión acústica.

Por esta razón, se utiliza una escala logarítmica para convertir la presión acústica en nivel de presión sonora y facilitar la comparación entre valores.

¿Qué es el nivel de presión sonora (SPL)?

El nivel de presión sonora es una magnitud logarítmica que compara el valor eficaz de la presión acústica medida con una presión acústica de referencia definida.

La fórmula habitual es:

Lp = 20 log₁₀ (p / p₀)

donde:

● Lp = nivel de presión sonora en dB;
● p = presión acústica eficaz medida en Pa;
● p₀ = presión acústica de referencia;
● log₁₀ = logaritmo en base 10.

Para las mediciones de sonido en el aire, normalmente se utiliza la siguiente presión acústica de referencia:

p₀ = 20 µPa = 0,00002 Pa

Una presión acústica de 20 µPa se aproxima, bajo determinadas condiciones, al umbral de audición humana alrededor de 1 kHz. Por ello se utiliza como referencia para el nivel de presión sonora en el aire.

Cuando la presión acústica medida es igual a 20 µPa:

SPL = 0 dB

Es importante señalar que 0 dB SPL no significa ausencia total de sonido. Significa que la presión acústica medida es igual a la presión acústica de referencia establecida.

¿Por qué el SPL se expresa en dB?

El oído humano puede percibir un rango extremadamente amplio de presiones acústicas. Si todo este rango se expresara directamente en Pa, los valores serían poco prácticos para su comparación.

Por ejemplo:

● 20 µPa corresponden aproximadamente a 0 dB SPL;
● 0,02 Pa corresponden aproximadamente a 60 dB SPL;
● 2 Pa corresponden aproximadamente a 100 dB SPL;
● 20 Pa corresponden aproximadamente a 120 dB SPL.

La escala de decibelios permite representar este amplio intervalo mediante valores mucho más manejables.

Por tanto, el decibelio constituye una representación logarítmica. En el caso del SPL, expresa la relación logarítmica entre la presión acústica medida y la presión acústica de referencia especificada.

¿Qué relación existe entre la presión acústica y los dB?

Como el SPL se calcula mediante una escala logarítmica, la relación entre la presión acústica y los decibelios no es lineal.

Para la amplitud de presión acústica:

● Multiplicarla aproximadamente por 1,414 aumenta el SPL unos 3 dB;
● Duplicarla aumenta el SPL aproximadamente 6 dB;
● Multiplicarla por 10 aumenta el SPL 20 dB;
● Multiplicarla por 100 aumenta el SPL 40 dB.

Es importante distinguir entre duplicar la amplitud de la presión acústica y combinar dos fuentes sonoras iguales.

Si la amplitud de presión acústica se duplica, el SPL aumenta aproximadamente 6 dB. Sin embargo, cuando funcionan simultáneamente dos fuentes con el mismo nivel y no correlacionadas entre sí, sus energías acústicas medias se suman y el nivel total aumenta normalmente solo unos 3 dB.

Por esta razón, los valores en dB de varias fuentes de ruido no pueden sumarse de forma aritmética.

¿Cuáles son los niveles de presión sonora habituales?

Los niveles reales dependen de factores como la distancia de medición, el entorno acústico y el ruido de fondo. Los siguientes valores son únicamente orientativos.

Estos valores no deben interpretarse como límites reglamentarios de ruido ni como criterios de exposición laboral. Las evaluaciones de conformidad deben realizarse de acuerdo con la normativa, los estándares y los procedimientos de medición aplicables.

¿Qué relación existe entre el SPL y un sonómetro?

Un sonómetro mide las variaciones de presión producidas por el sonido y procesa la señal resultante para mostrar un nivel en decibelios.

El proceso básico puede representarse de la siguiente forma:

Sonido → Micrófono → Señal eléctrica → Procesamiento de señal → Ponderación en frecuencia/temporal → Lectura en dB

El micrófono convierte las variaciones de presión del aire en una señal eléctrica. Posteriormente, el instrumento amplifica, filtra, procesa y pondera esta señal antes de calcular el nivel mostrado.

Dependiendo de la configuración del instrumento, pueden aparecer diferentes indicaciones:

● dB SPL: nivel de presión sonora;
● dB(A): nivel con ponderación frecuencial A;
● dB(C): nivel con ponderación frecuencial C;
● FAST: ponderación temporal rápida;
● SLOW: ponderación temporal lenta.

Por tanto, una lectura como «65 dB» por sí sola no describe completamente una medición profesional. También deben especificarse la ponderación frecuencial, la ponderación temporal, la posición de medición y las demás condiciones del ensayo.

¿Cuál es la diferencia entre SPL, dB y dB(A)?

Estos conceptos están relacionados, pero no tienen exactamente el mismo significado.

SPL identifica el nivel de presión sonora como magnitud acústica.

dB significa decibelio y es una unidad logarítmica utilizada para expresar el SPL y otras magnitudes basadas en relaciones. Como el dB no se utiliza exclusivamente en acústica, en aplicaciones técnicas es importante identificar claramente la magnitud y el valor de referencia.

dB(A) indica un nivel sonoro al que se ha aplicado la ponderación frecuencial A. Esta ponderación modifica la contribución de las distintas frecuencias mediante una respuesta normalizada y se utiliza ampliamente en evaluaciones de ruido relacionadas con la percepción auditiva humana y el ruido ambiental.

En resumen, SPL identifica la magnitud acústica, dB es la unidad logarítmica y dB(A) especifica además que se ha aplicado la ponderación A.

¿Por qué puede variar el SPL de una misma fuente sonora?

El nivel de presión sonora no es necesariamente un valor fijo de una fuente. Un mismo equipo puede producir resultados diferentes dependiendo de las condiciones de medición.

● Distancia de medición: en un campo aproximadamente libre, el SPL suele disminuir al aumentar la distancia a una fuente puntual. En condiciones ideales, duplicar la distancia reduce el nivel aproximadamente 6 dB.
● Dirección de medición: algunas fuentes presentan una directividad considerable y generan diferentes niveles según la dirección.
● Reflexiones: paredes, suelos, techos, máquinas y otros objetos grandes pueden reflejar las ondas sonoras y modificar el campo acústico.
● Ruido de fondo: cuando el nivel de la fuente se aproxima al ruido ambiental, el sonómetro mide el campo acústico combinado.
● Ponderación en frecuencia: las ponderaciones A, C y otras responden de forma diferente a las distintas frecuencias.
● Ponderación temporal: FAST y SLOW responden a distinta velocidad ante las variaciones del nivel sonoro.
● Características del instrumento: la respuesta en frecuencia del micrófono, el rango dinámico, el rango de linealidad, la clase del instrumento y su estado de calibración pueden afectar al resultado.

Para comparar mediciones de SPL, conviene mantener constantes la posición, la distancia, la configuración del instrumento y las condiciones acústicas.

¿Qué debe tenerse en cuenta al medir el SPL?

Para obtener resultados fiables y reproducibles, las condiciones de medición deben mantenerse lo más consistentes posible.

● Seleccionar la ponderación frecuencial adecuada, como A o C, según el objetivo de la medición;
● Elegir FAST o SLOW en función de las características temporales del ruido;
● Situar el micrófono en la posición, altura, orientación y distancia especificadas;
● Evitar en lo posible apantallamientos y reflexiones innecesarias provocadas por el operador, paredes u objetos de gran tamaño;
● Comprobar el rango del instrumento, el estado del micrófono y la batería antes de realizar la medición;
● Para mediciones que requieran mayor precisión, realizar las comprobaciones necesarias antes y después de la medición mediante un calibrador acústico;
● Registrar la distancia, las condiciones ambientales, la ponderación frecuencial, la ponderación temporal y la hora de medición para facilitar la comparación y la trazabilidad;
● En mediciones reglamentarias, de ruido laboral o ensayos formales, seguir los requisitos aplicables relativos a la clase del instrumento y al procedimiento de medición.

FAQ

¿Cuál es la unidad del SPL?
El nivel de presión sonora normalmente se expresa en decibelios (dB). Para el sonido en el aire se utiliza generalmente una presión acústica de referencia de 20 µPa.

¿0 dB SPL significa silencio absoluto?
No. 0 dB SPL significa que la presión acústica medida es igual a la presión de referencia de 20 µPa. No significa que la presión acústica sea cero.

¿Cuánto aumenta el SPL si se duplica la presión acústica?
Cuando se duplica la amplitud de la presión acústica, el SPL aumenta aproximadamente 6 dB.

¿Dos fuentes de ruido idénticas duplican el valor en dB?
No. Dos fuentes de igual nivel y no correlacionadas producen normalmente un nivel combinado aproximadamente 3 dB superior al de una sola fuente. Por ejemplo, dos fuentes independientes de 70 dB producen aproximadamente 73 dB, no 140 dB.

¿SPL y dB(A) son lo mismo?
No exactamente. SPL se refiere al nivel de presión sonora, mientras que dB(A) indica específicamente que se ha aplicado la ponderación frecuencial A.

¿Por qué cambia el SPL con la distancia de medición?
La presión acústica suele disminuir a medida que el sonido se aleja de su fuente. En un campo aproximadamente libre, duplicar la distancia respecto a una fuente puntual suele reducir el SPL unos 6 dB. Las reflexiones, la directividad de la fuente y las condiciones del entorno pueden modificar este comportamiento.

Conclusión

El nivel de presión sonora (SPL) es una de las magnitudes fundamentales de la medición acústica. Expresa la presión acústica medida con respecto a una presión de referencia definida y normalmente se indica en decibelios. Para el sonido transmitido por el aire se utiliza habitualmente una presión de referencia de 20 µPa.

Comprender el carácter logarítmico del SPL es esencial: duplicar la amplitud de la presión acústica aumenta el nivel aproximadamente 6 dB, mientras que combinar dos fuentes iguales y no correlacionadas produce normalmente un incremento de aproximadamente 3 dB.

En las mediciones reales, el SPL también depende de la distancia, el entorno acústico, las ponderaciones frecuencial y temporal y las prestaciones del instrumento. Por ello, una medición profesional no debe registrar únicamente el valor en dB, sino también la posición de medición, la configuración del instrumento y las condiciones relevantes del ensayo.