Introducción
Es habitual afirmar que el ser humano puede oír frecuencias comprendidas entre 20 Hz y 20 kHz. Este intervalo constituye una referencia general, pero no significa que todas las personas puedan percibir todas las frecuencias de ese rango con la misma sensibilidad.
La posibilidad de percibir un sonido depende no solo de su frecuencia, sino también del nivel de presión sonora, la edad, el estado auditivo y las diferencias individuales.
Por esta razón, para evaluar correctamente un sonido o un ruido no basta con determinar su nivel. También es necesario considerar su contenido frecuencial y la sensibilidad del oído humano a las distintas frecuencias.
Puntos clave
● El rango auditivo típico de una persona joven con audición normal es de aproximadamente 20 Hz a 20 kHz;
● Las frecuencias inferiores a unos 20 Hz se denominan generalmente infrasonidos, mientras que las superiores a unos 20 kHz se denominan ultrasonidos;
● La sensibilidad del oído humano varía con la frecuencia y suele ser mayor en la zona comprendida aproximadamente entre 2 y 5 kHz;
● La sensibilidad a las frecuencias altas suele disminuir con la edad;
● La posibilidad de oír una frecuencia también depende de su nivel de presión sonora;
● La ponderación A de los sonómetros está diseñada para aproximarse, hasta cierto punto, a la sensibilidad del oído humano en función de la frecuencia.
¿Cuál es el rango auditivo típico del ser humano?
El sonido es una vibración mecánica que se propaga a través de un medio. Cuando las ondas sonoras llegan al oído, las variaciones de presión acústica se convierten en señales nerviosas que posteriormente son interpretadas por el cerebro.
El número de ciclos de vibración por segundo se denomina frecuencia y se expresa en hercios (Hz).
En una persona joven con audición normal, se utiliza habitualmente como referencia:
● Frecuencia audible mínima: aproximadamente 20 Hz;
● Frecuencia audible máxima: aproximadamente 20.000 Hz, es decir, 20 kHz.
Por tanto, el intervalo comprendido aproximadamente entre 20 Hz y 20 kHz se considera normalmente el rango de sonidos audibles para el ser humano.
Por ejemplo, 50 Hz corresponde a una frecuencia relativamente baja, 1.000 Hz a una frecuencia media y 10.000 Hz a una frecuencia alta.
Sin embargo, 20 Hz y 20 kHz no deben interpretarse como límites absolutos para todas las personas, sino como valores de referencia habituales.
¿Qué es un sonido por debajo de 20 Hz?
Los sonidos con frecuencias inferiores a aproximadamente 20 Hz se denominan generalmente infrasonidos.
Los infrasonidos presentan frecuencias muy bajas y períodos de vibración relativamente largos. En muchos casos, el oído humano no puede percibirlos como un sonido audible convencional. Sin embargo, cuando el nivel de presión sonora es suficientemente elevado, pueden producirse sensaciones de vibración, presión u otros efectos físicos.
Entre las posibles fuentes de infrasonidos se encuentran:
● Grandes máquinas industriales;
● Instalaciones de energía eólica;
● Explosiones e impactos intensos;
● Volcanes y terremotos;
● Grandes motores y equipos de compresión.
Por tanto, que un sonido por debajo de 20 Hz no sea normalmente audible no significa que no exista ni que no pueda ser detectado mediante equipos de medición adecuados.
¿Qué es un sonido por encima de 20 kHz?
Los sonidos con frecuencias superiores a aproximadamente 20 kHz se denominan generalmente ultrasonidos.
La mayoría de los adultos no puede percibir frecuencias por encima de 20 kHz, aunque numerosas especies animales pueden detectar frecuencias considerablemente superiores al límite del oído humano.
Los ultrasonidos se utilizan ampliamente en aplicaciones como:
● Ensayos ultrasónicos;
● Diagnóstico por imagen médica;
● Detección de distancia y posición;
● Ensayos industriales no destructivos;
● Limpieza por ultrasonidos;
● Determinados sistemas de detección y posicionamiento.
Por tanto, la existencia física de una onda sonora y la capacidad humana para oírla son conceptos diferentes.
Además, algunos instrumentos de medición pueden disponer de una respuesta en frecuencia que se extiende más allá del rango audible humano.
¿El oído humano tiene la misma sensibilidad a todas las frecuencias?
No.
Dos sonidos con el mismo nivel físico de presión sonora pueden percibirse con distinta intensidad si tienen frecuencias diferentes.
El oído humano suele presentar una mayor sensibilidad en la zona de frecuencias medias, especialmente entre aproximadamente 2 y 5 kHz. En este intervalo también se encuentran componentes importantes del habla humana.
En cambio, la sensibilidad suele ser menor a frecuencias muy bajas y muy altas.
Por ejemplo, con niveles de presión sonora relativamente bajos:
● Un sonido de 1.000 Hz puede resultar relativamente fácil de percibir;
● Un sonido de baja frecuencia de 30 Hz puede necesitar un nivel de presión sonora superior para resultar claramente audible;
● Una frecuencia próxima al límite superior de audición también puede requerir un nivel más elevado.
El rango auditivo humano no puede considerarse, por tanto, simplemente como una banda fija de frecuencias. La frecuencia y el nivel de presión sonora deben analizarse conjuntamente.
¿Qué relación existe entre la frecuencia y el umbral de audición?
El umbral de audición puede definirse como el nivel mínimo de presión sonora necesario para que una persona comience a percibir un sonido a una frecuencia determinada.
Este umbral cambia en función de la frecuencia.
En determinadas zonas de frecuencias medias, el oído humano puede detectar sonidos con niveles de presión sonora relativamente bajos. Cerca de los límites inferior y superior del rango audible suelen ser necesarios niveles más elevados.
Por ello, una descripción más precisa de la audición debe considerar:
● La frecuencia;
● El nivel de presión sonora;
● El estado auditivo individual.
Esta es la razón por la que las características de la audición humana suelen representarse mediante curvas y no únicamente mediante el intervalo de 20 Hz a 20 kHz.
¿Por qué cambia el rango auditivo con la edad?
La edad es uno de los factores importantes que afectan a la percepción de las frecuencias altas.
Los niños y los adultos jóvenes suelen presentar un rango auditivo más amplio en la zona de altas frecuencias. Con el aumento de la edad, la sensibilidad a estas frecuencias suele disminuir progresivamente.
Por tanto, un límite teórico superior de 20 kHz no significa que todos los adultos puedan percibir un tono de 20 kHz.
En algunas personas, la frecuencia máxima claramente perceptible puede situarse alrededor de 15 kHz, 12 kHz o incluso por debajo.
Otros factores que pueden influir son:
● Exposición prolongada al ruido;
● Diferencias auditivas individuales;
● Estado de salud del oído;
● Entorno laboral;
● Uso prolongado de auriculares a niveles elevados;
● Determinados medicamentos u otros factores.
Por ello, el intervalo de 20 Hz a 20 kHz debe considerarse una referencia general y no el único criterio para determinar la capacidad auditiva de una persona.
¿En qué frecuencias se concentran los sonidos cotidianos?
Aunque el rango auditivo teórico es amplio, muchos sonidos importantes de la vida diaria se concentran principalmente en determinadas zonas del espectro.
Por ejemplo:
● Las grandes máquinas, motores y sistemas de ventilación pueden generar componentes importantes de baja frecuencia;
● El habla humana contiene una gran cantidad de información en frecuencias bajas y medias, mientras que algunos componentes de las consonantes se encuentran en frecuencias más altas;
● La fricción metálica, las alarmas y los avisadores electrónicos pueden contener componentes significativos de frecuencia media y alta;
● Los golpes, impactos y colisiones mecánicas pueden generar sonido de banda ancha en un amplio rango de frecuencias.
El ruido real de un entorno no suele estar formado por una sola frecuencia, sino por muchas frecuencias presentes simultáneamente.
Por esta razón, en el análisis de ruido industrial, ruido ambiental o ruido de maquinaria puede ser necesario realizar un análisis espectral además de medir un nivel sonoro global.
¿Por qué los sonómetros utilizan habitualmente la ponderación A?
Como la sensibilidad del oído humano depende de la frecuencia, un instrumento que aplique exactamente el mismo peso a todas las frecuencias puede ofrecer un valor que no represente adecuadamente la percepción auditiva humana.
Por ello, los sonómetros incorporan diferentes ponderaciones frecuenciales, siendo la ponderación A la más utilizada.
Los resultados obtenidos con ponderación A se expresan habitualmente en dBA.
La ponderación A reduce la contribución de determinadas frecuencias bajas y muy altas, de modo que el resultado global se aproxima, hasta cierto punto, a la sensibilidad del oído humano en función de la frecuencia.
Por este motivo, el dBA se utiliza ampliamente en mediciones de ruido ambiental, ruido laboral y muchas aplicaciones generales de medición sonora.
No obstante, la ponderación A no reproduce completamente la percepción subjetiva en todas las situaciones. El ruido de baja frecuencia, el ruido impulsivo y determinados análisis acústicos especializados pueden requerir otras ponderaciones o análisis espectral.
¿Puede un sonómetro medir sonidos que el ser humano no oye?
Es posible, dependiendo de la respuesta en frecuencia especificada del instrumento.
Un sonómetro utiliza un micrófono y circuitos electrónicos para detectar las variaciones de presión del aire. Su capacidad de medida depende del micrófono, el sensor, la electrónica y la respuesta en frecuencia definida por el fabricante.
Por tanto:
● Una frecuencia que el ser humano no puede oír puede ser detectada por un instrumento;
● Una frecuencia detectada por un instrumento no pertenece necesariamente al rango audible humano;
● Para determinar si un equipo es adecuado para un determinado tipo de sonido, debe comprobarse su respuesta en frecuencia especificada.
Los sonómetros de uso general suelen estar diseñados principalmente para mediciones dentro del rango de frecuencias audibles. Para medir profesionalmente infrasonidos o ultrasonidos suelen ser necesarios sensores y sistemas de medición especializados.
¿Cuál es la diferencia entre frecuencia y decibelios?
La frecuencia y los decibelios describen características diferentes de un sonido.
● La frecuencia (Hz) indica cuántas vibraciones se producen por segundo y está estrechamente relacionada con el tono percibido;
● El nivel de presión sonora (dB) representa la magnitud de las variaciones de presión acústica y se utiliza para cuantificar el nivel sonoro.
Por ejemplo, un sonido podría presentar:
● 100 Hz a 70 dB;
● 1.000 Hz a 70 dB;
● 10.000 Hz a 70 dB.
Aunque los tres tienen el mismo nivel de presión sonora, pueden percibirse de forma muy diferente debido a sus distintas frecuencias.
Por tanto, tanto la frecuencia como el nivel de presión sonora son parámetros importantes para evaluar correctamente un sonido.
FAQ
¿El ser humano puede oír realmente de 20 Hz a 20 kHz?
El intervalo de 20 Hz a 20 kHz es una referencia típica para una persona joven con audición normal, pero no constituye un rango fijo para todas las personas. La edad, el estado auditivo y el nivel de presión sonora influyen en las frecuencias que realmente pueden percibirse.
¿Por qué muchos adultos ya no pueden oír 20 kHz?
La sensibilidad a las frecuencias altas suele disminuir con la edad. Por esta razón, el límite superior real de audición de muchos adultos se encuentra por debajo de 20 kHz.
¿Los sonidos inferiores a 20 Hz son completamente inaudibles?
Generalmente son difíciles de percibir mediante la audición normal. Sin embargo, si su nivel es suficientemente elevado, pueden producir sensaciones de vibración, presión u otros efectos físicos.
¿Son peligrosos los ultrasonidos superiores a 20 kHz?
El riesgo no puede determinarse únicamente a partir de la frecuencia. También deben considerarse el nivel de presión sonora, el tiempo de exposición, las condiciones de propagación y la aplicación concreta.
¿Por qué es más fácil oír un sonido de 1 kHz que uno de unas pocas decenas de hercios?
El oído humano suele ser más sensible a las frecuencias medias que a las frecuencias muy bajas. Por ello, los sonidos de baja frecuencia normalmente necesitan un nivel de presión sonora más elevado para producir una sensación auditiva comparable.
¿Puede un sonómetro medir todo el rango de 20 Hz a 20 kHz?
No necesariamente. La respuesta en frecuencia varía entre diferentes instrumentos y debe comprobarse en las especificaciones técnicas. Para infrasonidos, ultrasonidos o análisis espectral detallado puede ser necesario utilizar equipos especializados.
Conclusión
El rango auditivo humano típico se sitúa aproximadamente entre 20 Hz y 20 kHz, aunque estos valores deben considerarse referencias generales y no límites absolutos. La capacidad auditiva real depende de la frecuencia, el nivel de presión sonora, la edad y el estado auditivo individual.
La sensibilidad del oído no es uniforme en todo el espectro audible. Generalmente es mayor entre aproximadamente 2 y 5 kHz, mientras que las frecuencias cercanas a los límites inferior y superior suelen necesitar niveles de presión sonora más elevados para ser percibidas claramente.
Las frecuencias inferiores a aproximadamente 20 Hz se clasifican como infrasonidos y las superiores a aproximadamente 20 kHz como ultrasonidos. Aunque estén fuera del rango auditivo humano habitual, estas frecuencias existen físicamente y pueden ser detectadas por equipos de medición apropiados.
Comprender el rango auditivo humano constituye una base importante para interpretar correctamente la frecuencia, el nivel de presión sonora, el dBA, la ponderación frecuencial y las mediciones realizadas con sonómetros.
