Del sonido al ruido


Diego de Jesús Alamino Ortega
Doctor en Ciencias Físicas. Departamento de Física y Electrónica del Instituto Superior Pedagógico
«Juan Marinello», de Matanzas.
E-mail: filial@mtz.jovenclub.cu

La contaminación sonora se convierte cada día en una de las fuentes contaminantes que más perjudica la vida en las sociedades contemporáneas.

Podemos decir que el hombre está «interconectado» al mundo exterior por medio de los órganos de los sentidos, mediante los cuales recibe de aquel sus informaciones. El tacto, extendido por todo el cuerpo, nos da las sensaciones de calor, frío, dureza, humedad, etc. El gusto y el olfato se excitan por agentes químicos y la visión y la audición por impulsos puramente físicos.

Órgano de la audición
El aparato de la audición, al que limitaremos nuestra atención, se puede dividir en tres partes: oído externo, oído medio y oído interno. El oído externo está a su vez constituido por el pabellón auditivo u oreja, el conducto auditivo, que es un tubo no perfectamente recto, y el tímpano, donde termina esta primera parte del aparato de la audición. El pabellón auditivo en el hombre es de menor importancia que en algunos animales en los que este puede ser incluso móvil, con el propósito de colocarlo en la dirección desde la cual procede el sonido.

El tímpano es una membrana; imagínesela como el cuero de un tambor, pero de unos 65 mm² de área y un grosor de 0,1 mm, que cierra el conducto auditivo externo y que se pone en vibración cuando recibe el sonido; o sea, las variaciones de presión que llegan al oído externo. Las vibraciones del tímpano activan al oído medio y este a su vez al oído interno, que es el encargado de transformar las ondas sonoras en impulsos nerviosos.

Los movimientos de desplazamiento de esta membrana cuando le llegan las ondas sonoras pueden ir desde 0,01 mm, para los sonidos más altos que tolera el oído humano, ¡si se estira más se rompe!, hasta 0,000 000 01 mm, para los sonidos más leves que este puede detectar.

Características del sonido
Todos los que somos capaces de oír tenemos una idea intuitiva de esa sensación provocada por algo que vibra y que llamamos sonido; de este modo solemos hablar de determinadas características de él y decimos que nos agradan o desagradan, que son demasiado altos o bajos, pero ¿es esto suficiente para caracterizar al sonido? Evidentemente, no.

Hay, entre otros, dos elementos importantes para caracterizar al sonido, estos son: la frecuencia y la intensidad. La frecuencia es el número de vibraciones que por segundo experimenta el tímpano al llegarle el sonido. Como es lógico, el tímpano no puede vibrar a todas las frecuencias posibles y en el hombre está limitado a un cierto rango que va, aproximadamente, desde dieciséis veces por segundo hasta veinte mil veces por segundo; o sea, que una vibración que esté fuera de este rango no es audible para un ser humano.

Por ejemplo, existen silbatos para perros que cuando son accionados ninguna persona puede percatarse de su funcionamiento, pero el perro sí lo capta y responde a su llamado. Los sonidos de frecuencias inferiores a la audible por el hombre se les denomina infrasonidos y los que se encuentran por encima de este rango son denominados ultrasonidos.

A la frecuencia del sonido suele llamársele tono o altura, términos que se emplean en el lenguaje ordinario, pues los fabricantes de equipos, como radios, grabadoras, etc., los especifican en sus instrumentos, así como cuando se hacen apreciaciones musicales también oímos mencionarlos. A las mayores frecuencias corresponden los tonos más altos o agudos; y a las menores, los tonos más bajos o graves. De esta forma, si preferimos escuchar la ejecución de un bajista movemos el selector de tono del radio o grabadora hacia los tonos graves. Los niños al hablar lo hacen con sonidos agudos, pues sus cuerdas vocales son capaces de vibrar a frecuencias altas, pero con el transcurso del tiempo la elasticidad de las cuerdas vocales se va perdiendo y por eso las personas mayores emiten sonidos más graves.

La intensidad absoluta del sonido, que pudiera muy bien calcularse, pues en la teoría de los fenómenos ondulatorios está muy claramente definido el término intensidad de una onda, no resulta importante para la audición, ya que nuestro oído no es igualmente sensible a los sonidos de diferentes frecuencias. Para que una onda sonora se escuche, su intensidad debe superar un valor mínimo, llamado umbral de audición. Los sonidos cuya intensidad sea menor que ese umbral, noson perceptibles al oído.  



Estructuras anatómicas del pabellón auricular y el oído interno.

El umbral de audición es diferente para distintas frecuencias y para diferentes personas, por lo que en lugar de la intensidad absoluta se acostumbra a determinar la sensación sonora, nivel del sonido o nivel de intensidad del sonido, que es una magnitud relativa, referida a cierto valor tomado de un modo aproximado al sonido más débil que puede ser percibido.

La unidad resultante de esta consideración es el bel (B), que se define como la sonoridad de un sonido cuya intensidad es diez veces el valor mínimo para producir la sensación que se ha denominado umbral.




Área de audición comprendida entre el umbral de audición
y el umbral de la sensación desagradable.

La designación de esta unidad hace honor al nombre de Alexander Graham Bell. Como el bel resulta ser una unidad grande, se acostumbra comúnmente a reportar los resultados en decibeles (dB); o sea, es la décima parte de un bel. De esta forma el umbral de audición queda en el nivel de 1 dB.

Origen del sonido

Nivel de intensidad (dB)

Umbral de la sensación sonora

1

Susurro de las hojas de los árboles

10

Conversación en voz baja

20

Radio funcionando normal en la casa

40

Automóvil en marcha moderada

50

Conversación ordinaria

65

Calle de mucho tránsito

70

Tren en movimiento

90

Máquina remachadora

95

Concierto de Rock

110

Umbral de sensación desagradable

120

Nivel de intensidad del sonido y el origen de algunos sonidos o ruidos del ambiente común.

El eco
Otra característica del sonido a la que podemos referirnos es su velocidad de propagación; o sea, la distancia que recorre en un intervalo de tiempo dado.
¿No ha observado usted a alguien que se encuentra algo alejado y cuando golpea con un martillo o una mandarria un objeto, cómo el sonido lo percibe mucho después que se ha efectuado el golpe, incluso cuando ya la persona ha levantado la mandarria y se dispone a dar otro golpe?

Efectivamente, la velocidad del sonido en el aire es aproximadamente de 340 m/s; es decir, un sonido que se produce a 170 m de distancia demora en llegar a nosotros medio segundo, lo cual es fácilmente apreciable.

Para que el oído distinga un sonido de otro se necesita que el intervalo de tiempo entre ellos sea mayor que 0,1 s, ya que la sensación acústica perdura casi 0,1 s después de haber desaparecido el estímulo.

Recuerde que algo similar ocurre con la persistencia de la imagen en la retina y que gracias a ese efecto podemos disfrutar del cine, ya que sus 24 cuadros por segundo nos dan la sensación de movimiento. Retornando a la onda sonora, si esta se encuentra con algo que la refleje, como por ejemplo una pared, y regresa al emisor, que puede ser usted mismo, entonces se escucha el eco, pues si el obstáculo que refleja la onda sonora está a más de 17 m, entonces el sonido tardará en ir y regresar más de 0,1 s y usted volverá a oír el sonido que antes emitió.

En la práctica, para detectar obstáculos, manchas de peces o para otros propósitos, las embarcaciones navales están dotadas con equipos que emiten ondas que después captan a manera de eco, precisando la ubicación e incluso la velocidad, si se trata de un objeto en movimiento.

Recientemente, cuando el desastre del submarino Kursk, los operadores del sonar de tres submarinos de la OTAN que a una distancia prudencial monitoreaban los ejercicios militares, casi ensordecieron por el ruido en sus auriculares, provenientes de las explosiones en el submarino ruso.

La velocidad a la que viaja el sonido depende de las características del medio en que se propaga; por ejemplo, en el agua de mar supera grandemente a la del aire, pues en este medio es de aproximadamente 1 500 m/s, o lo que es equivalente a 5 400 km/h; luego, a pesar de no estar muy cerca los submarinos de la OTAN, pudieron percibir casi inmediatamente lo ocurrido en el Kursk.

Como es conocido, los murciélagos se comportan en su vuelo y para su alimentación como si gozaran de buena visión, lo cual logran emitiendo ondas ultrasónicas que se reflejan en los obstáculos y después de rebotar regresan al animal, que las detecta mediante la fina membrana que cubre sus alas, y localiza de esta forma los obstáculos y las presas en la más absoluta oscuridad.

Contaminación sonora
Una vez realizada esta incursión en aspectos conceptuales e interesantes relacionados con el sonido, pasaremos a ocuparnos de algo relacionado con este fenómeno físico que inquieta tanto al ciudadano común, como a amplios sectores de especialistas y a las propias autoridades gubernamentales: la contaminación sonora, provocada por el efecto del ruido ambiental. Pero, ¿qué es el ruido? Este no es más que un sonido complejo, producto de una mezcla de diferentes frecuencias sin relación armónica, o cualquier sonido que resulte no deseado.

Los extraordinarios avances obtenidos por la humanidad, de los que nos sentimos tan orgullosos por las innumerables ventajas que nos han aportado, al no prestársele atención a su desarrollo armónico, han creado problemas ambientales verdaderamente dramáticos, como son: el «efecto invernadero», el agujero en la capa de ozono, las lluvias ácidas, la desertificación, la contaminación de las ciudades por la emanación indiscriminada de gases a la atmósfera, que hace que en algunas megalópolis resulte dañino respirar y reine la incertidumbre ante qué hacer con los desechos, de todo tipo, que en buena parte son tóxicos.
Unamos a los ya citados acuciantes problemas el de la contaminación sonora, de la cual somos víctimas y, por qué no, también victimarios. Somos víctimas cuando vivimos cerca de una calle de mucho tránsito y para poder oír el radio o la televisión tenemos que añadir unos cuantos decibeles al ruido ambiental, que puede ya estar elevado al no usar los propietarios de los vehículos el sistema de silenciamiento adecuado.
 


La explosión demográfica en las grandes urbes contemporáneas, con una filosofía consumista, aceleró el proceso de contaminación sonora que sufre la humanidad, con mayor incidencia
desde el pasado siglo.

Se convierte en victimario quien en una discoteca o en una fiesta casera emplea potentes equipos de audio, al hacer que nuestros tímpanos estén en los límites dentro de los cuales pueden vibrar, prácticamente llegando al umbral doloroso o desagradable.

Por encima de 80 dB y con una exposición continuada se pueden producir lesiones que afectan la capacidad de oír. Por eso algunos trabajadores de industrias con altos niveles de sonido, que deben permanecer durante ocho horas diarias expuestos al ruido, padecen de sordera profesional. Esto evidencia la mayor peligrosidad de la exposición al sonido sistemático que a los intermitentes. También se consideran más agresivos los sonidos agudos que los graves.

El oído, al igual que otros órganos, envejece, y el sometimiento a las condiciones antes citadas produce un envejecimiento prematuro de este órgano; o sea, una persona de 40 años puede tener un oído con una edad que se corresponda con los 60 años.

En un informe publicado en 1995 por la Universidad de Estocolmo para la Organización Mundial para la Salud, se consideran 50 dB como el límite superior deseable. En Cuba, la Ley 81 del Medio Ambiente, aprobada el 11 de julio de 1997, en su capítulo III, se pronuncia acerca de ruidos, vibraciones y otros factores físicos, que pueden afectar al medio ambiente.  


La vida nocturna del siglo xxi también agrede con su carga sonora,
que sobrepasa en muchas ocasiones los límites dentro de los cuales
puede vibrar el tímpano humano.

En los últimos tiempos se reporta un incremento del número de casos con problemas auditivos causado por la proliferación del uso de auriculares, que colocan la fuente del sonido muy cercana al órgano de la audición, amén del alto volumen con que suele escucharse la música con estos dispositivos, como una vía de aislarse del medio sonoro circundante.

La contaminación sonora no solo conduce a la sordera, sino que produce alteraciones del sistema nervioso y es causa de un grupo de enfermedades psicosomáticas; o sea, padecimientos tales como dolores de cabeza, malas digestiones, irritabilidad, estrés, etc., cuyo origen puede achacarse a la exposición a altos niveles de intensidad del sonido.
Finalmente, se considera que la contaminación sonora es una de las fuentes más importantes de contaminación de los tiempos actuales, y algunos autores reportan que en el mundo occidental, por el efecto de las industrias y el tránsito, cada año se incrementa el nivel promedio de intensidad del sonido en 1 dB.