Introducción
Cuando se dice que un ruido es “fuerte”, normalmente se hace referencia a su nivel sonoro global. Sin embargo, en una evaluación acústica profesional, el nivel por sí solo no siempre proporciona información suficiente. Dos sonidos de 80 dB pueden percibirse de manera muy distinta y propagarse de forma diferente si su contenido frecuencial no es el mismo.
El ruido de baja frecuencia suele percibirse como un zumbido, retumbo o vibración, mientras que el ruido de alta frecuencia puede resultar más agudo, silbante, estridente o penetrante. Estas diferencias se deben principalmente a la frecuencia del sonido y a las correspondientes diferencias de longitud de onda, propagación y atenuación.
Por ello, en maquinaria industrial, edificios, sistemas HVAC, tráfico o mediciones ambientales, es conveniente considerar tanto el nivel global mostrado por el sonómetro como la distribución de energía en frecuencia.
Puntos clave
● La diferencia fundamental entre el ruido de baja y alta frecuencia es la frecuencia de vibración.
● Las bajas frecuencias tienen longitudes de onda mayores y presentan una mayor capacidad de difracción.
● Las altas frecuencias tienen longitudes de onda más cortas y se ven más afectadas por la absorción atmosférica, los obstáculos y las superficies.
● Las paredes, puertas, ventanas y materiales acústicos no atenúan por igual todas las frecuencias; el ruido de baja frecuencia suele ser más difícil de controlar.
● La sensibilidad del oído humano depende de la frecuencia, por lo que dos sonidos con el mismo nivel de presión sonora no tienen por qué percibirse con la misma intensidad.
● Un sonómetro convencional mide el nivel sonoro global, pero para identificar las frecuencias dominantes suele ser necesario realizar un análisis por bandas de octava o de tercio de octava.
¿Qué es el ruido de baja frecuencia?
La frecuencia del sonido se expresa en hercios (Hz) e indica el número de oscilaciones por segundo. El rango auditivo humano suele considerarse aproximadamente entre 20 Hz y 20 kHz, aunque puede variar según la edad, la capacidad auditiva individual y el nivel sonoro.
No existe un único límite universal para definir el “ruido de baja frecuencia”. En una explicación acústica general, aproximadamente 20 a 250 Hz puede considerarse un intervalo de baja frecuencia, aunque diferentes métodos de medición, normas y campos de aplicación pueden utilizar otros criterios.
Fuentes habituales:
● Grandes ventiladores y sistemas de ventilación;
● Compresores de aire;
● Motores diésel y motores eléctricos de gran tamaño;
● Bombas, torres de refrigeración y sistemas de transmisión mecánica;
● Vehículos pesados y tráfico ferroviario;
● Equipos de instalaciones de edificios y vibraciones estructurales;
● Subwoofers y sistemas de sonido de alta potencia.
Las bajas frecuencias suelen percibirse como sonidos graves o retumbantes y, en algunos casos, pueden sentirse también en forma de vibración o presión.
Por debajo de aproximadamente 20 Hz se habla normalmente de infrasonidos. Aunque forman parte de la región de frecuencia muy baja, suelen tratarse como una categoría específica.
¿Qué es el ruido de alta frecuencia?
El ruido de alta frecuencia contiene una proporción importante de energía acústica a frecuencias relativamente elevadas. Tampoco existe un punto de inicio universal.
Como referencia general, pueden considerarse relativamente altas las frecuencias superiores a aproximadamente 2 kHz. El intervalo entre 2 y 20 kHz continúa formando parte del rango audible nominal del ser humano.
Fuentes habituales:
● Rodamientos que giran a alta velocidad;
● Fugas de aire comprimido;
● Silbidos provocados por aire que pasa por aberturas estrechas;
● Equipos de corte y rectificado de alta velocidad;
● Determinados motores, fuentes de alimentación y equipos electrónicos;
● Fricción entre superficies metálicas;
● Alarmas y zumbadores de alta frecuencia.
Estos sonidos suelen percibirse como agudos, silbantes, estridentes o penetrantes.
Por encima de aproximadamente 20 kHz se habla normalmente de ultrasonidos. Los ultrasonidos están fuera del rango auditivo de la mayoría de los adultos y no deben considerarse simplemente como ruido agudo audible.
¿Cuál es la diferencia fundamental entre ambos tipos de ruido?
La diferencia fundamental es la frecuencia, que determina directamente la longitud de onda.
La relación puede expresarse como:
λ = c / f
donde:
● λ es la longitud de onda;
● c es la velocidad del sonido;
● f es la frecuencia.
En un mismo medio, cuanto menor es la frecuencia, mayor es la longitud de onda; cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda.
Por ejemplo, en el aire:
● Un sonido de 100 Hz tiene una longitud de onda de aproximadamente 3,4 m;
● Un sonido de 1 kHz tiene aproximadamente 0,34 m;
● Un sonido de 10 kHz tiene aproximadamente 0,034 m.
Estas diferencias explican gran parte de las variaciones en propagación, difracción, reflexión, absorción y aislamiento acústico.
¿Por qué el ruido de baja frecuencia suele propagarse con mayor facilidad?
Las bajas frecuencias tienen longitudes de onda grandes. Cuando encuentran obstáculos relativamente pequeños en comparación con su longitud de onda, pueden experimentar una difracción significativa.
Esto permite que el sonido de baja frecuencia rodee equipos, esquinas de paredes y otros obstáculos, por lo que puede seguir siendo perceptible incluso sin una línea de visión directa hacia la fuente.
Además, la absorción atmosférica suele afectar más a las frecuencias altas. Por ello, en condiciones similares, los componentes de alta frecuencia tienden a atenuarse más rápidamente al aumentar la distancia.
Esta es una de las razones por las que una fuente de música, tráfico o maquinaria situada a gran distancia puede percibirse principalmente como un retumbo grave después de que gran parte del contenido de alta frecuencia se haya atenuado.
¿Por qué el ruido de baja frecuencia suele ser más difícil de aislar?
El aislamiento acústico depende de factores como la masa, la construcción, la estanqueidad, la combinación de materiales y la frecuencia.
Con una misma pared o cerramiento, normalmente resulta más fácil conseguir una buena atenuación en frecuencias medias y altas que en frecuencias muy bajas.
Además, las bajas frecuencias pueden transmitirse a través de estructuras, conductos, suelos, paredes o cimentaciones de maquinaria. Cuando las vibraciones mecánicas se transmiten a una estructura, puede generarse ruido estructural.
Por ello, el control del ruido de baja frecuencia puede requerir:
● Mejorar el aislamiento de vibraciones;
● Utilizar soportes o bases antivibratorias;
● Aumentar la masa estructural;
● Optimizar paredes o cerramientos acústicos;
● Evitar conexiones rígidas que transmitan vibraciones;
● Reducir la vibración de baja frecuencia directamente en la fuente.
Esta es una de las razones por las que los problemas industriales de baja frecuencia pueden ser más complejos que los relacionados principalmente con frecuencias altas.
¿Cómo se propaga el ruido de alta frecuencia?
Las altas frecuencias tienen longitudes de onda cortas y suelen presentar mayor directividad. También se ven más afectadas por obstáculos, superficies y absorción atmosférica.
Cuando una onda de alta frecuencia encuentra una pared, una carcasa de máquina u otro objeto cuyas dimensiones son grandes en comparación con la longitud de onda, los efectos de reflexión y apantallamiento pueden ser importantes.
Características habituales:
● Mayor directividad;
● Mayor facilidad de bloqueo mediante obstáculos;
● Mayor absorción atmosférica con la distancia;
● Buena absorción mediante muchos materiales porosos;
● Buena eficacia de cerramientos y barreras acústicas.
Por ejemplo, el silbido agudo producido por una fuga de aire comprimido puede ser muy evidente cerca de la fuente, pero suele disminuir más rápidamente con la distancia que un retumbo mecánico de baja frecuencia.
¿Por qué dos sonidos con el mismo nivel en dB pueden percibirse de forma diferente?
La sensibilidad del oído humano depende de la frecuencia.
El oído suele ser más sensible en la región de frecuencias medias y menos sensible a frecuencias muy bajas y a frecuencias próximas al límite superior de audición.
Por este motivo, dos sonidos con el mismo nivel físico de presión sonora pueden producir una sensación de sonoridad diferente.
Un retumbo grave de una máquina y una alarma de frecuencia media o alta pueden tener niveles de presión sonora similares, pero la alarma puede resultar mucho más evidente o molesta.
Esta dependencia de la frecuencia es una de las razones por las que se utilizan ponderaciones frecuenciales en las mediciones acústicas.
¿Qué relación tienen las ponderaciones A, C y Z con la frecuencia?
Los sonómetros pueden aplicar distintas ponderaciones según el objetivo de la medición.
La ponderación A (dBA) aproxima la sensibilidad del oído humano en muchas situaciones habituales. Atenúa de forma significativa las bajas frecuencias y se utiliza ampliamente en evaluaciones ambientales, ocupacionales y generales del ruido.
La ponderación C (dBC) atenúa mucho menos las bajas frecuencias que la ponderación A. Puede ser útil para ruidos con fuerte contenido de baja frecuencia, niveles sonoros elevados o determinadas mediciones de picos.
La ponderación Z (dBZ) ofrece una respuesta prácticamente plana dentro del rango de funcionamiento especificado del instrumento.
Cuando una fuente contiene una cantidad importante de energía de baja frecuencia, un único valor dBA puede no describir completamente sus características espectrales. La ponderación adecuada debe elegirse según el objetivo y el método de medición.
¿Puede determinarse si un ruido es de baja o alta frecuencia solo con el valor en dB?
Normalmente, no.
Una lectura de 75 dBA indica un nivel global ponderado A de aproximadamente 75 dBA, pero no revela si la energía acústica está concentrada principalmente en 100 Hz, 1 kHz u 8 kHz.
Dos ruidos con espectros completamente distintos pueden producir niveles globales muy similares.
Para una comprobación general del nivel sonoro, una medición convencional puede ser suficiente. Sin embargo, la identificación de fuentes, el diagnóstico de maquinaria o el diseño de medidas de reducción del ruido suelen requerir un análisis frecuencial adicional.
¿Cómo puede determinarse qué frecuencias contiene un ruido?
El análisis acústico profesional utiliza con frecuencia bandas de octava o de tercio de octava. El espectro se divide en varias bandas y se mide el nivel de presión sonora en cada una de ellas.
Frecuencias centrales habituales:
● 63 Hz;
● 125 Hz;
● 250 Hz;
● 500 Hz;
● 1 kHz;
● 2 kHz;
● 4 kHz;
● 8 kHz.
Si las bandas de 63 Hz y 125 Hz presentan niveles claramente superiores, probablemente existe una fuerte componente de baja frecuencia.
Si predominan 4 kHz u 8 kHz, puede existir una componente importante de alta frecuencia.
El análisis de tercio de octava proporciona una resolución mayor y se utiliza habitualmente en diagnóstico de maquinaria, acústica de edificios y análisis profesional de ruido ambiental.
¿Cómo influye la frecuencia en la posición de medición?
La posición de medición es especialmente importante.
Las bajas frecuencias tienen grandes longitudes de onda y pueden verse fuertemente afectadas en interiores por las dimensiones del recinto, las reflexiones y las ondas estacionarias. Un cambio relativamente pequeño de posición puede modificar de forma apreciable el resultado.
Las altas frecuencias son más direccionales y pueden quedar bloqueadas con facilidad por personas, máquinas u otros obstáculos. Si el operador o una carcasa bloquean el micrófono, los componentes de alta frecuencia pueden verse especialmente afectados.
Buenas prácticas:
● Evitar bloquear el micrófono con el cuerpo;
● Mantener la posición y altura de medición especificadas;
● Evitar una proximidad innecesaria a paredes o superficies reflectantes, salvo cuando el método lo requiera;
● Considerar varios puntos de medición para el ruido de baja frecuencia en interiores;
● Mantener una orientación y posición consistentes al medir fuentes de alta frecuencia direccionales.
¿Qué es más perjudicial: el ruido de baja o de alta frecuencia?
No puede determinarse únicamente a partir de la frecuencia.
Los efectos del ruido dependen de varios factores:
● Nivel de presión sonora;
● Duración de la exposición;
● Contenido frecuencial;
● Presencia de ruido impulsivo o picos;
● Continuidad del sonido;
● Entorno de trabajo o de vida;
● Diferencias individuales.
Los niveles elevados de frecuencia media y alta pueden afectar significativamente a la audición, mientras que un ruido persistente de baja frecuencia puede causar molestias importantes, sensación de vibración o retumbo.
Por tanto, una evaluación profesional debe considerar conjuntamente el nivel sonoro, el espectro y las condiciones de exposición.
¿Cómo cambian las medidas de control según la frecuencia?
Una estrategia eficaz de reducción del ruido suele comenzar identificando las frecuencias dominantes.
Para ruido principalmente de alta frecuencia:
● Añadir materiales absorbentes;
● Instalar barreras acústicas;
● Utilizar cerramientos acústicos;
● Sellar fugas de aire comprimido o de flujo;
● Optimizar carcasas y tratamientos absorbentes.
Para ruido principalmente de baja frecuencia:
● Identificar fuentes de vibración;
● Aplicar aislamiento vibratorio;
● Corregir desequilibrios y resonancias mecánicas;
● Reducir la transmisión estructural;
● Aumentar la masa de la estructura;
● Modificar resonancias o reducir la excitación.
Instalar materiales acústicos sin conocer la frecuencia dominante puede reducir las componentes agudas y dejar prácticamente sin cambios el retumbo de baja frecuencia.
Por ello, normalmente es más eficaz medir primero, analizar el espectro y seleccionar después la solución adecuada.
Principales diferencias entre ruido de baja y alta frecuencia
● Frecuencia: baja en un caso y alta en el otro.
● Longitud de onda: grande a bajas frecuencias y pequeña a altas frecuencias.
● Propagación: las bajas frecuencias se difractan con mayor facilidad y pueden mantenerse a mayor distancia; las altas frecuencias se atenúan más por el aire y los obstáculos.
● Directividad: generalmente menor a bajas frecuencias y mayor a altas frecuencias.
● Aislamiento: las bajas frecuencias suelen ser más difíciles de reducir mediante estructuras ligeras.
● Absorción: los materiales porosos convencionales suelen ser más eficaces en frecuencias medias y altas.
● Percepción: las bajas frecuencias suelen asociarse con zumbidos, retumbos y vibraciones; las altas con silbidos y sonidos agudos.
● Medición: el nivel global no identifica el contenido frecuencial; puede ser necesario un análisis por bandas de octava o tercio de octava.
FAQ
● ¿Qué rango suele considerarse ruido de baja frecuencia?
No existe una definición universal. En acústica general, aproximadamente 20 a 250 Hz suele utilizarse como referencia.
● ¿Qué rango suele considerarse de alta frecuencia?
Tampoco existe un único límite. Las frecuencias de varios kilohercios, por ejemplo superiores a unos 2 kHz, pueden considerarse relativamente altas dentro del rango audible.
● ¿Los sonidos por debajo de 20 Hz son ruido de baja frecuencia?
Por debajo de aproximadamente 20 Hz se habla normalmente de infrasonidos. Se encuentran en la región de frecuencia muy baja, pero suelen estudiarse por separado.
● ¿Un sonómetro convencional puede medir la frecuencia?
Un sonómetro básico mide principalmente el nivel de presión sonora. Para identificar frecuencias dominantes se requiere análisis por bandas de octava, tercio de octava u otro tipo de análisis espectral.
● ¿Por qué el ruido de baja frecuencia sigue percibiéndose con puertas y ventanas cerradas?
Las grandes longitudes de onda y el aislamiento limitado de algunas estructuras ligeras a bajas frecuencias permiten que parte del sonido siga transmitiéndose. También puede existir transmisión estructural.
● ¿El dBA representa completamente el ruido de baja frecuencia?
No. La ponderación A reduce de forma importante la contribución de las bajas frecuencias. Es adecuada para muchas evaluaciones relacionadas con la percepción humana, pero no describe el espectro completo.
Conclusión
La diferencia fundamental entre ruido de baja y alta frecuencia es la frecuencia, que determina la longitud de onda y condiciona la propagación, difracción, absorción, aislamiento acústico y percepción humana.
Las bajas frecuencias tienen longitudes de onda grandes, rodean obstáculos con mayor facilidad y pueden transmitirse a través de rutas estructurales complejas. Las altas frecuencias poseen longitudes de onda más cortas, mayor directividad y se ven más afectadas por la absorción del aire, los obstáculos y los materiales acústicos convencionales.
En una medición profesional, un valor en decibelios proporciona solo una parte de la información. Para identificar fuentes de maquinaria, analizar un retumbo grave o un silbido agudo y desarrollar medidas de control eficaces, la ponderación frecuencial y el análisis por bandas de octava o tercio de octava aportan información esencial.
Comprender “cuánto ruido hay” y “en qué frecuencias se concentra la energía acústica” son dos cuestiones diferentes pero complementarias. Una evaluación acústica completa debe considerar ambas.
