sonido de banda ancha - expertos en acústica y...
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Sonido de
banda ancha Una alarma de marcha atrás más
segura y sin ruidos*
Libro blanco de Brigade
Marzo de 2009
*Definición de “ruido” según el diccionario Webster’s: “cualquier sonido
indeseable o que dificulta que alguien escuche algo”. El sonido de una
alarma de banda ancha, debidamente elegida e instalada, sólo se oye
en la zona de peligro, es decir, donde tiene que oírse.
2.09.2074.whitepaper.ES
2
Índice
Introducción 3
Seguridad: Idoneidad para su función
4
Seguridad: Análisis del árbol de fallos 4
Seguridad: Factores clave
5
Remisiones: 5
Aspectos generales
6
Audibility 6
Reconocimiento: Aspectos generales
6
Sonido localizable 6
Sonido limitado a la zona de peligro
7
¿Cómo se consigue? 8
Efecto neto
9
Efecto neto: Ilustración 10
Alarmas falsas
10
Respuesta 5
Resonancia
10
Las alarmas tonales causan confusión 11
Audibilidad a través de los protectores de oídos
12
Reducción del riesgo de que el sonido de la
alarma quede encubierto 12
Rápida disipación del sonido
12
Menos irritante 12
El fin de las desconexiones intencionadas
12
Problemas de audición: mejor reconocimiento 12
Reducción del riesgo de sufrir daños en los oídos
13
Reducción del riesgo de sufrir un problema cardíaco
a causa de un sobresalto 13
Aspectos técnicos
13
Sonido frente a distancia 14
Psicoacústica
14
Cuestión de la tonalidad 14
Anexo A
15
Glossario 16
3
Introducción
Este artículo expone las ventajas ambientales y de seguridad del sonido de banda ancha aplicado a las alarmas
de marcha atrás. Los motivos para adoptar este sistema como equipamiento estándar en camiones, carretillas
elevadoras y maquinaria móvil son más que evidentes.
Durante el verano de 2007, una compañía tuvo que lamentar víctimas mortales en dos accidentes distintos
relacionados con la marcha atrás. En ambos casos, el camión y la maquinaria móvil implicados estaban
equipados con alarmas tonales de marcha atrás perfectamente funcionales y conformes a la normativa. La
conclusión fue que las víctimas habían desconectado las alarmas tonales. El reconocimiento de la alarma de
marcha atrás como una señal de peligro es un requisito para que se produzca una respuesta apropiada a
dicha alarma. La ausencia de respuesta indica que la señal fue filtrada e interpretada como un ruido de fondo
irrelevante, o bien que el individuo asumió inconscientemente que el sonido procedía de un camión que se
estaba desplazando marcha atrás en otro lugar. Este efecto se pone de relieve debido a los tonos, que viajan a
una mayor distancia que el sonido de banda ancha.
La evaluación de las alarmas de marcha atrás y las investigaciones científicas confirman que el sonido de banda
ancha es muy eficaz para indicar la ubicación de una fuente de sonido. En 2002, el Consejo Estadounidense
para los Ciegos exigió el uso de sonidos localizables argumentando que las alarmas tonales actuales “sirven más
para desorientar a las personas ciegas y con problemas de visión que para ayudarlas”1.
“El ruido daña gravemente la salud humana y afecta a las actividades diarias de las personas en la escuela,
en el trabajo, en el hogar y durante el tiempo de ocio”. El doctor William H. Stewart, exdirector de la Dirección
General Estadounidense de Salud Pública, cita con frecuencia comentarios como éstos: “Considerar el ruido
como una molestia se asemeja a considerar la contaminación urbana como una incomodidad”; “el ruido debe ser
considerado un peligro para la salud de las personas en todas partes”.
En comparación con la alarma tonal convencional de marcha atrás (de banda estrecha), una alarma de marcha
atrás de banda ancha con la misma sonoridad (fonios) avisa al oyente con igual eficacia de la presencia de un
vehículo que se está desplazando marcha atrás pero, a diferencia de la alarma tonal, se oye poco fuera de la
zona de peligro. Esto elimina las quejas a causa de las molestias producidas por el ruido, así como el riesgo de
que la alarma sea ignorada debido a un “exceso de familiaridad”2.
Este artículo presenta la instalación de las alarmas de marcha atrás de banda ancha como parte de un proceso
controlado. Si bien este artículo es aplicable a todos los tipos de alarmas de movimiento, está específicamente
dirigido a las alarmas de marcha atrás.
1 Resolución ACB 2002-22 del Consejo Estadounidense para los Ciegos.
2 Estado de Nueva York, informe 03NY036 del Departamento de Sanidad: “A menudo, las personas que trabajan regularmente cerca de alarmas de
marcha atrás se acostumbran a su sonido y se vuelven insensibles a él como señal de advertencia”. http://www.health.state.ny.us/environmental/
investigations/face/03ny036.htm
4
Seguridad: Idoneidad para su función
A continuación se muestra una tabla comparativa entre las alarmas tonales y las alarmas de banda ancha sobre
su eficacia en entornos normales de trabajo:
Tonal and broadband alarm effectiveness compared
Factors Tonal Broadband Sound
Recognition:
Loudness / Audibility An alarm with appropriate
loudness should be installed
Is sound an effective danger warning Depends Yes
Is the danger relevant Depends Yes
Response Unreliable Good
Hard of hearing - audibility Risky Good
Cause confusion Likely Unlikely
Environmental Strident Yes No
Noise complaints Yes No
Health Risk of hearing damage & stress Greater Lower
Figura 1
La evaluación de las cualidades de una alarma de marcha atrás (ver la Figura 1 arriba) muestra que una señal de
banda ancha ofrece una advertencia mejor que una señal tonal en términos de seguridad, salud y entorno.
Seguridad: “Análisis del árbol de fallos”
El “análisis del árbol de fallos” es una herramienta muy útil para revisar las posibles causas de un accidente (ver
abajo). En el Reino Unido, por ejemplo, el juez de instrucción puede llegar a una de las tres conclusiones
siguientes: muerte por causas naturales, muerte accidental (donde ni el fallecido ni una tercera parte fueron la
causa del fallecimiento) o cuasidelito de homicidio. En el árbol de fallos de abajo, las “causas” marcadas en rojo
están relacionadas con la alarma de marcha atrás y, en todos los casos, el riesgo es mayor cuando la alarma es
tonal. El Anexo A contiene un análisis del árbol de fallos completo.
muerte accidental: un suceso que ninguna persona causó ni pudo haber evitado
cuasidelito de
velocidad peligrosa
culpa de la persona fallecida
frenos
neumáticos
ángulos muertos
alarma de marcha atrás no instalada
alarma de marcha atrás defectuosa
volumen insuficiente sobre el ruido ambiental
no se reconoció como señal
de advertencia de un peligro
desconectada
falta de atención por costumbre
se asoció con un vehículo marcha atrás en otro lugar
volumen insuficiente
accidente causado por la marcha atrás
homicidio vehículo peligroso
Azul = Gestión Negro =
Conductor Violeta =
Mantenimiento Verde =
Entorno
alarma de marcha atrás ineficaz causó confusión
se creyó que el peligro estaba en otra parte
no se pudo localizar el peligro con rapidez
volumen excesivo
Rojo = Alarma tonal ubicación peligrosa no se escuchó por sordera en el rango de frecuencia de la alarma
no se escuchó porque la frecuencia de la alarma quedó encubierta por otro sonido
Figura 2
5
Seguridad: Factores clave
Las alarmas de marcha atrás se instalan con objeto de aumentar la seguridad. Su función consiste en alertar a
cualquier persona que se encuentre en la zona de peligro de que el vehículo se está desplazando marcha atrás,
de manera que dicha persona reconozca el peligro y tome las medidas adecuadas para retirarse de la
trayectoria y no resultar dañado. La señal de advertencia debe escucharse en toda la zona de peligro. La zona
de peligro es el área en la que una persona está, o en la que podría entrar, en la trayectoria del vehículo que se
está desplazando marcha atrás. El sonido de la alarma fuera de esta zona de peligro es innecesario y, además, el
“derroche” de sonido es indeseable.
La elección del modelo de alarma de marcha atrás debe basarse en el objetivo de maximizar la seguridad dentro
de la zona de peligro. Para este fin, debe cumplir dos criterios:
1. Reconocimiento.
a. Audibilidad. La alarma debe ser lo suficientemente audible como para alertar a una persona que se
encuentre ocupada con cualquier tarea. La norma ISO-7731 define la audibilidad3 necesaria para las
señales de peligro. Esta norma, dirigida a las alarmas tonales, recomienda más de un tono para que
una alarma sea eficaz4.
b. ¿El sonido es una advertencia de peligro? El requisito principal de la señal de advertencia de una
alarma de marcha atrás consiste en que el patrón de sonido haga que dicha señal sea inequívoca5. La
definición de la norma SAE J994 establece que el patrón sea de entre 0,8 KHz y 1,8 KHz, con una
longitud de los periodos de encendido y apagado en un rango del 20% del otro periodo6.
c. ¿El peligro es relevante? Si el sonido tiene una tasa elevada de alarmas falsas, no se asociará con
un peligro. Las tasas reducidas de alarmas falsas aumentan la seguridad y la aceptación por parte
de los trabajadores y del público en general. “Las alarmas falsas tienen una influencia negativa en la
seguridad”7. Las alarmas falsas se asocian con un vehículo marcha atrás en otro lugar.
2. Respuesta. La alarma debe exigir una respuesta inmediata por parte de las personas que se encuentran en la
zona de peligro. Se produce una respuesta más rápida cuando la dirección de la fuente del sonido (y, por lo tanto,
también la identificación del vehículo que se está desplazando marcha atrás) es localizable de manera instantánea.
Remisiones:
Factores
Reconocimiento
Sección pertinente
Aspectos generales
Página
6
Reconocimiento: Aspectos generales 6
Problemas de audición: mejor reconocimiento 12
Audibilidad Audibilidad 6
Audibilidad a través de los protectores de oídos 12
Reducción del riesgo de que el sonido de la
alarma quede encubierto
12
¿El sonido es una advertencia de peligro eficaz? Todas
¿El peligro es relevante? Sonido limitado a la zona de peligro 7
Rápida disipación del sonido 12
Resonancia 10
Respuesta Alarmas falsas 10
Sonido localizable 6
Las alarmas tonales causan confusión 11
3 ISO 7731, 4.2.2: Audibilidad
4 ISO 7731, 6.3: Características especiales
5 ISO 11429, 4.2
6 SAE J994, Sección 6.2: Tasa de pulsaciones cíclicas y ciclo de trabajo
7 www.grc.nasa.gov/WWW/RT/2005/RI/RIS-hunter.html
Continúa.....
6
Otros factores:
Seguridad: Otros factores End to Intentional Disconnects
Reducción del riesgo de que el sonido de la
alarma quede encubierto
12
12
Entorno Rápida disipación del sonido 12
Menos irritante 12
Cuestión de la tonalidad 14
Resonancia 10
Salud Introducción 3
Reducción del riesgo de sufrir daños en los oídos
Reducción del riesgo de sufrir un problema cardíaco
a causa de un sobresalto
13
13
Aspectos generales
La señal de advertencia de un peligro debe ser tal que las personas que se encuentren en la zona afectada la
escuchen y reaccionen a ella de la manera deseada. Las personas con problemas de audición y las que usan
casco de seguridad, protectores para los oídos, etc. deben tener especial cuidado. Las características de la
señal deben adecuarse a la situación8.
Audibilidad
Una señal acústica de advertencia “debe ser claramente audible. Debe superarse ampliamente el umbral efectivo
de audibilidad encubierta. En caso de ser relevante, podría evaluarse y tomarse en consideración la posibilidad
de pérdida de audición por parte de la población destinataria. Si se usan protectores para los oídos, debe
conocerse su nivel de atenuación y tomarlo en consideración en la evaluación.9 El nivel de presión acústica
(decibelios) y la sonoridad (fonios) son conceptos distintos. (Ver el glosario.)
Reconocimiento: Aspectos generales
El requisito principal de una señal de advertencia es que el mensaje sea claro e inequívoco y que se reconozca
en la situación concreta del entorno10.
Sonido localizable
En 2002, el Consejo Estadounidense para los Ciegos informó en su congreso anual, celebrado en Houston
(Texas), de que las alarmas convencionales sirven más para confundir a las personas ciegas que para ayudarlas,
y exigió el uso de dispositivos de sonido localizable.
La localización inmediata de una fuente de sonido forma parte del mecanismo de supervivencia de la naturaleza.
Un animal que se encuentre en peligro inminente de ser atacado localiza de inmediato el sonido del depredador
que lo acecha gracias a los sonidos “de banda ancha” que se producen de manera natural, como el chasquido
de una ramita que se rompe o el susurro de las hojas. Estos sonidos revelan con precisión la dirección por la
que se aproxima el peligro, lo que provoca inmediatamente la huida en la dirección opuesta.
En la localización de una fuente de sonido, intervienen simultáneamente tres partes del espectro de sonido que
se escuchan como un único sonido:
1. Bajas frecuencias. En las bajas frecuencias (de aproximadamente 1,5 KHz o inferiores), el cerebro puede
procesar la diferencia temporal entre la llegada de los sonidos a un oído y al otro. Esto se conoce como
Diferencia Interaural de Tiempo (ITD)11. Esta diferencia provoca un “cono de confusión”, tal y como se ilustra en
la Figura 3 más abajo. (Las fuentes sobre la superficie del cono tienen el mismo retardo entre los dos oídos.)
8 ISO 7731, 4.1
9 ISO 7731, 4.2.2.1
10 ISO 11429, 4.2
11 Localización humana, Señales binaurales: http://www.isvr.soton.ac.uk/FDAG/VAP/html/localisation.html
7
øcc
Fuente de sonido
øcc
Cono de confusión Figura 3
2. Medias frecuencias. En las medias frecuencias (de 3 KHz a 5 KHz12), el cerebro siente la diferencia de
intensidad del sonido en cada oído, es decir, el cerebro determina que el oído que recibe una mayor
intensidad de sonido está más cerca de la fuente. Con este rango de frecuencia, podemos determinar si
el sonido está a la izquierda o a la derecha. Esto se conoce como Diferencia Interaural de Nivel (ILD) o
Diferencia Interaural de Intensidad (IID)13.
3. Altas frecuencias. Debido a la forma externa de nuestro oído y a la forma de nuestro cuerpo, las altas
frecuencias (de 5 KHz en adelante) se modifican antes de entrar en el canal auditivo. Este fenómeno adquiere
importancia cuando la longitud de onda del sonido es similar o inferior a la dimensión del oído externo. El uso
del rango de las altas frecuencias ayuda a localizar la fuente de un sonido situada delante o detrás del oyente.
Con una combinación de cada uno de estos rangos de frecuencia, el cerebro puede localizar la dirección de
la fuente de sonido. El sonido de banda ancha se localiza de una forma inmediata y precisa alrededor de los 5
grados.
Las alarmas tonales a menudo crean confusión en el lugar de trabajo. La localización de una fuente de sonido tonal
no es fiable y lleva un preciado tiempo. (Ver la sección “Las alarmas tonales causan confusión” en la página 7.)
Sonido limitado a la zona de peligro
El sonido de banda ancha se localiza dentro de la zona de peligro. Esto tiene dos ventajas principales:
1. Elimina las quejas de ruido de las personas que están fuera de la zona de peligro y que no necesitan oír las
advertencias.
2. Las alarmas tonales que se escuchan muy lejos de la zona de peligro pierden su significado14, lo que provoca
que no se tengan en cuenta, incluso dentro de una zona de peligro. La alarma de banda ancha normalmente
se escucha sólo dentro de la zona de peligro y, por consiguiente, se respeta como una advertencia real.
12 Diversas fuentes ofrecen registros superiores al rango de entre 1,5 kHz y 3 kHz.
13 http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_localization
14 Folleto de Equipamiento Industrial de Toyota, 00698-20036-04 06TMH35158, con referencia a las alarmas tonales: “Los peatones se acostumbran
a la alarma y hacen caso omiso de ella, ya que suena continuamente como una advertencia sin sentido”.
8
Niv
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dB(A
))
¿Cómo se consigue?
1. Nivel de presión acústica
inferior La Figura 4 ilustra una
alarma tonal y una alarma de banda
ancha de 100 dBA cada una. La
alarma tonal concentra toda su
energía en una banda de frecuencia
estrecha. La alarma de banda ancha
difunde su energía a lo largo de
un amplio rango de frecuencia,
normalmente en niveles alrededor
120
100
80
60
40
20
0
0 1000 2000 3000
4000 5000 6000
Alarma tonal
Alarma de banda ancha
Nivel de ruido de fondo
de 10 dB por debajo de la alarma
tonal, si bien la energía sonora total
es similar en ambos casos.
Frecuencia (Hz)
Figura 4
2. Disipación fuera del eje. Mientras que la alarma tonal es, en gran medida, omni-direccional, la alarma de
banda ancha se centra en la zona de peligro. El esquema de la Figura 5, realizado por Hanson Aggregates15,
aparece en diversos estudios dedicados a la reducción del nivel de presión acústica del sonido de banda
ancha fuera del eje posterior. Aunque se produce una disipación insignificante del sonido en la zona de peligro,
sí se produce una reducción considerable (normalmente de alrededor de 10 dBA en un ángulo de 90 grados
respecto del lateral del vehículo) fuera de la zona de peligro. La directividad de una alarma medida en ausencia
de cualquier superficie reflectante será diferente de la directividad de una alarma que está instalada en un
vehículo. Por ejemplo, una alarma de banda ancha de 102 dBA en un espacio abierto, muestra una reducción
de 8 dBA a 90 grados, pero instalada en un vehículo podría mostrar una reducción de 13 dBA o más.
Audible sólo en este lugar 30m
20m 10m
Alarma de marcha atrás de banda ancha
Nivel de sonido detrás de una excavadora
Figura 5
90° 47.7 50.3 53.2
57.9
63.2
66.9
68.9
63.8
Motor apagado
Ruido de fondo bajo
Nivel de ruido en dB(A)
Audible claramente en este lugar 53.9
45°
59.3
55.7
0°
Audible en este lugar
3. Nivel inferior de dBA. Los análisis científicos han revelado que una alarma de marcha atrás de banda
ancha es igualmente eficaz a un nivel de presión acústica 5 dBA inferior que una alarma tonal convencional16
17. Si nos fijamos en la medición de la sonoridad según se detalla en la Figura 6, extraída de la norma ISO-
226:2003, observaremos que una curva desciende a una región de audición más sensible. El descenso de
aproximadamente 3.000 Hz se debe a la resonancia en el canal auditivo, que aumenta la cantidad de sonido
que entra en el oído. La Figura 6 muestra los niveles de presión acústica de una alarma típica de banda ancha
(cuadrado rojo) y de una alarma tonal convencional (línea azul). En el rango de aproximadamente 1 kHz a 4 kHz,
las alarmas tonales funcionan en la frecuencia que es menos audible para el oído humano, mientras que las
alarmas de banda ancha abarcan las regiones de la sensibilidad aumentada del oído y son subjetivamente más
sonoras que una alarma tonal con el mismo nivel de presión acústica total. Una alarma tonal requiere un nivel de
presión acústica aproximadamente 5 dBA superior que una alarma de banda ancha para obtener una sonoridad
igual. Dicho a la inversa, una alarma de banda ancha proporciona la misma sonoridad con 5 dBA menos que una
alarma tonal.
15 Tom Hill, Director Medioambiental, Hanson Aggregates, Whatley Quarry; dibujo con fecha del 15 de julio de 2002.
16 Martin Lever, Director de Sanidad, Seguridad y Medio Ambiente de RMC (Cemex); resultados comprobados de 150 sujetos en el día
de la seguridad de South East Quarries Liaison de 2003.
17 Informe de las Autoridades de Sanidad y Seguridad del Reino Unido, “Improving the safety of workers” (“Mejorar la seguridad de los
trabajadores”), informe de investigación 358/2001.
9
10
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80
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40
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30
20
10
0
-10
16 31.5 63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
16000
Frecuencia, Hz
Figura 6
Efecto neto
Al sumar estos tres factores, se hace patente el potencial total del sonido de banda ancha para reducir el ruido. Si
se duplica la distancia respecto de la fuente de sonido, el nivel de presión acústica se reduce en 6 dB. El sonido
de banda ancha, que tiene frecuencias más altas, se atenúa más rápidamente con la distancia.
En la Figura 7, los componentes de la alarma de banda ancha son normalmente 10 dB más próximos al ruido de
fondo que en el caso de la alarma tonal. A medida que aumenta la distancia respecto de las alarmas, el nivel de
presión acústica se reduce hasta que el sonido de banda ancha se desvanece en el ruido de fondo, mientras que
el sonido tonal se mantiene normalmente 10 dB más alto. El nivel de presión acústica del sonido de banda ancha
se reduce más rápidamente que el nivel de presión acústica del sonido tonal porque las frecuencias más altas se
atenúan con mayor rapidez.
Nivel alarma tonal próxima a la fuente
alarma broadband próxima a la fuente
dB alarma tonal a distancia
respecto de la fuente
ruido de fondo
alarma broadband a
distancia respecto de la fuente
Hz Frecuencia
Figura 7
Así mismo, debido a que el nivel de sonido de la alarma de banda ancha es normalmente 5 dB inferior para
obtener una sonoridad igual, esto podría dar lugar a una diferencia de 15 dBA. Esto se ilustra en la Figura 8 de
abajo.
10
Efecto neto: Ilustración
A continuación se presenta una ilustración del rango de audibilidad de una alarma tonal y una alarma de banda
ancha con igual nivel de presión acústica, es decir, rangos en los que el sonido de la alarma de banda ancha se
funde con el ruido de fondo (círculo azul), mientras que el sonido de la alarma tonal (círculo exterior) permanece
por encima del ruido de fondo.
1. Círculo exterior negro. Zona de alarma de una alarma tonal.
2. Círculo azul. La zona de alarma de una alarma de banda ancha con el mismo nivel de presión acústica
general que una alarma tonal (sin incluir la característica de directividad). Suponiendo que la alarma tonal
se sitúa 10 dB por encima del ruido de fondo, la zona que abarca la alarma de banda ancha comprende
aproximadamente un 10% de la zona de la alarma tonal.
3. Círculo malva. Indica la zona de alarma de una alarma de banda ancha, incluida la característica de
directividad. Esta zona ocupa menos de la mitad que el círculo azul.
4. Zona roja. La zona de alarma de una alarma de banda ancha con una potencia 5 dBA inferior que la alarma
tonal. Esta área es menor que la zona malva porque, a medida que la distancia respecto de la fuente de
sonido de banda ancha aumenta, su nivel de presión acústica disminuye hasta el nivel del ruido de fondo,
mientras que el sonido de la alarma tonal permanece 15 dB por encima del ruido de fondo.
Zona de alarma de una alarma tonal
Zona de alarma equivalente del sonido de banda ancha con la característica de directividad
Zona de impacto equivalente de la alarma de banda ancha si no tuviera la característica de directividad
Camión/ Maquinaria móvil
Zona de alarma del sonido de banda ancha si es posible utilizar una unidad de potencia 15 dB(A) inferior
Figure 8
Alarmas falsas
Una alarma falsa es una alarma que se escucha fuera de la zona de peligro. “Las alarmas falsas no son de utilidad
para nadie, y sólo sirven para aumentar el nivel de ruido. Con el tiempo, se vuelven menos eficaces, ya que las
personas asocian inconscientemente su nivel de respuesta con la tasa de alarmas falsas”.18 Por ejemplo, las
alarmas que son reales el 90% de las ocasiones producen tasas de respuesta cercanas al 100%, mientras que
las alarmas que son reales únicamente el 10% de las veces provocarán una tasa de respuesta de tan sólo el
10%. Las alarmas falsas son costosas tanto en términos de molestias como de rendimiento19.
La tasa de alarmas falsas en el caso de las alarmas tonales es inaceptablemente elevada.
Resonancia
Una alarma tonal puede resonar contra los paneles de los camiones u otros paneles metálicos. Esta resonancia
aumenta el nivel de ruido, la confusión provocada por la fuente de sonido, las molestias derivadas del ruido
ambiental y la pérdida de respeto en su calidad de alarma.
El nivel de aumento puede ser sorprendente, de 5 dBA20 para un camión de la basura y de más de 20 dBA21
para una carretilla elevadora que trabaje cerca de paneles metálicos.
18 Bliss et al, 1995.
19 Edworthy Judy, Hellier Elizabeth; “Auditory warnings in noisy environments” (“Advertencias auditivas en ambientes ruidosos”)
20 Geoff Leventhall: “Noise Measurements on Garbage Truck and Back-Up Alarms” (“Mediciones de ruido en camiones de basura y las alarmas de marcha atrás”)
21 Tony Gardner: estudio sobre la exposición a los ruidos de la fábrica Ibstock Bricks Lodge Lane Factory, 2004
11
t
Las alarmas tonales causan confusión
Mientras que la fuente del sonido de banda ancha es localizable, es preocupante la confusión que causan las
alarmas tonales en relación con la fuente de sonido.
Este problema es consecuencia del fenómeno acústico de las ondas estacionarias. Una alarma tonal típica de
marcha atrás tiene una frecuencia de alrededor de 1,25 kHz con una longitud de onda de aproximadamente
11 pulgadas. Al emitir un tono, su altavoz oscila a una tasa constante (frecuencia) para producir el sonido.
Comprime el aire que se encuentra delante del altavoz y luego enrarece el aire. Estas compresiones y
rarefacciones afectan de manera similar al tímpano, y de esa manera escuchamos el sonido. Cuando una alarma
tonal emite un pitido, el oído siente estas compresiones y rarefacciones bien directamente o bien a través de una
o más reflexiones. Cuando la distancia entre dos rutas de la trayectoria del sonido de la alarma es un múltiplo
de la longitud de onda de la alarma, las compresiones se combinan y se intensifican, y en el caso de una buena
reflexión, esto puede aumentar la presión acústica hasta los 3 dBA (ver la Figura 9 de abajo). De manera similar,
si la diferencia entre las rutas es la mitad de la longitud de onda, la compresión y la rarefacción pueden anularse
mutuamente en el caso de una buena reflexión, y entonces no se oirá ningún sonido. “Las reflexiones de estas
ondas sonoras sobre el suelo o la difracción en los laterales de los vehículos tienen el efecto de reducirlas, o
incluso anularlas, antes de llegar al oyente. En espacios de menos de unas pocas pulgadas, Laroche y Lefebvre
hallaron variaciones en el nivel de presión acústica (en obras) de más de 15 dB22 detrás de los vehículos”.23
+
La superposición de dos ondas transversales idénticas
en fase produce una onda de amplitud aumentada.
+
La superposición de dos ondas longitudinales idénticas
en fase produce una onda de intensidad aumentada.
Figura 9
Si bien la banda de frecuencia estrecha de una alarma tonal de marcha atrás no permite sentir la sutil diferencia
de intensidad necesaria para localizar una fuente de sonido24, a menudo se producen diferencias de intensidad
mucho mayores debido a las reflexiones. El oyente asume que el mayor nivel de presión acústica en un oído se
debe a que se encuentra más cerca de la fuente de sonido, pero puede deberse a las diferencias de presión de
las ondas estacionarias.
Y lo que es más: a medida que el oyente gira la cabeza hacia la supuesta fuente de sonido, el nivel de presión
acústica varía en estos pocos centímetros sin relación con la dirección de la fuente de sonido, lo que agrava la
confusión. Esto no es posible en el caso de una alarma de banda ancha, porque la banda ancha de frecuencia
tiene longitudes de onda que oscilan entre menos de 2 pulgadas y más de 17 pulgadas. Aunque un análisis de
la frecuencia mostrará variaciones de intensidad debido a las ondas estacionarias, el nivel de presión acústica
general permanece constante.
22 Laroche, C., y L. Lefebvre: “Determination of optimal acoustic features for reverse alarms: Field measurements and the design of a sound
propagation model” (“Determinación de las características acústicas óptimas para las alarmas de marcha atrás: Mediciones de campo y diseño de
un modelo de propagación del sonido”). Ergonomics, 41:1203–1221 (1998).
23 Alice H Suter: “Construction Noise: Exposure, Effects, and the Potential for Remediation; A Review and Analysis” (“Ruidos en la construcción:
Exposición, efectos y posibilidades de remediarlo; Revisión y análisis”). Revista AIHA (63), noviembre/diciembre de 2002. Es posible consultar
este artículo de Suter en http://www.cdc.gov/elcosh/docs/d0100/d000054/d000054.html.
24 Ver la sección “Sonido localizable, 2. Medias frecuencias”.
12
Parte dañada Cóclea
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B(A
)
80
Audibilidad a través de los protectores de oídos
Las bajas frecuencias penetran más rápidamente en los objetos sólidos. Cuando se pone música alta en un
edificio o en un coche con las ventanillas y las puertas cerradas, el sonido que se oye es un bum-bum de
baja frecuencia. Las bajas frecuencias pueden viajar a través del cuerpo y pueden escucharse a través de
los protectores para los oídos. Las sirenas de niebla usan bajas frecuencias porque su sonido viaja largas
distancias, rodea esquinas y penetra en objetos sólidos, como ventanas, paredes, etc.
Los protectores para los oídos atenúan mejor unas frecuencias que otras. Es más probable que una alarma de
banda ancha, con su amplio rango de bajas frecuencias, sea audible a través de los protectores para los oídos
que una alarma tonal.
Reducción del riesgo de que el sonido de la alarma quede encubierto
Las alarmas tonales quedan fácilmente encubiertas por ruidos de fondo de frecuencia similar. Una banda de
frecuencia ancha elimina este riesgo.
Rápida disipación del sonido
El amplio espectro de frecuencia del sonido de banda ancha permite un nivel de presión acústica general inferior
para obtener la misma sonoridad. Si bien sus bajas frecuencias viajan más lejos, son más benignas. Las altas
frecuencias, que son menos soportables, se absorben más rápidamente por aire y por tierra y, en consecuencia,
el nivel de presión acústica general se reduce con mayor rapidez a mayor distancia respecto de la fuente.
Menos irritante
Las alarmas tonales son estridentes e irritantes. Las alarmas de banda ancha son inocuas para el medio
ambiente. (Ver las secciones “Aspectos técnicos”, “Psicoacústica” y “Cuestión de la tonalidad” más abajo.)
El fin de las desconexiones intencionadas
El sabotaje de las alarmas tonales da lugar al aumento de los peligros y de los costes de reparación. Las alarmas
de banda ancha rara vez sufren sabotajes.
Problemas de audición: mejor reconocimiento
La cóclea (el oído interno) es una larga cadena de receptores similar a una cinta de teleimpresora. Cada
receptor recibe dentro de una banda de frecuencia estrecha. Los problemas de audición afectan sólo a
aquellos receptores que están dañados. La Figura 10 de abajo muestra un caso en el que las frecuencias de los
receptores dañados se alinean con las frecuencias de la alarma tonal. Como consecuencia, la alarma tonal no se
escucha. Por el contrario, todas las demás frecuencias de la alarma de banda ancha sí se escuchan.
120
100
X X X
60
40
Alarma tonal
Alarma de banda ancha
Nivel de ruido de fondo
20
0
0 2000 4000 6000
8000 10,000 12,000
Frecuencia (Hz)
Figura 10
Niv
el d
e po
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ia d
B(A
)
Reducción del riesgo de sufrir daños en los oídos
Un alto contenido de bajas frecuencias con un nivel de presión acústica similar al de una alarma tonal reduce el
riesgo de sufrir daños en los oídos.
Reducción del riesgo de sufrir un problema cardíaco a causa de un sobresalto
La norma ISO-7731 establece lo siguiente: “Las reacciones causadas por el miedo (por ejemplo, más de 30 dB
en 0,5 segundos) pueden estar provocadas por un nivel de presión acústica demasiado elevado”. Estas reacciones
pueden retrasar, o incluso impedir, que la persona escape del peligro por haberse quedado “paralizada”.
Resulta improbable sufrir un shock o un sobresalto si se usan alarmas de banda ancha debido a su menor nivel
de presión acústica y al ancho de banda multi-frecuencias.
Aspectos técnicos
Mediciones iguales del nivel de presión acústica y análisis espectral
Una lectura de la presión acústica tomada de un medidor del nivel de presión acústica (según las normas ANSI
S1.4 o IEC 60651, especificaciones para los sonómetros) ofrece un promedio de la presión acústica en cada
banda de frecuencia y presenta una única cifra consolidada, ponderada de acuerdo con la configuración del
aparato.
Es norma de la industria medir el nivel de presión acústica usando el coeficiente de ponderación “A” (dBA), que
ajusta el nivel de presión acústica medido a la respuesta del oído humano.
La gráfica de la Figura 11 de abajo muestra los niveles de presión acústica que pueden esperarse de una alarma
tonal (centrada en 1.250 Hz) y de una alarma de banda ancha. Por definición, el contenido de frecuencias de
la banda ancha es mucho mayor que el de la alarma tonal, pero tiene un nivel de presión acústica inferior. Estos
niveles de presión acústica pueden medirse utilizando un sonómetro (y un set de filtros) según las normas ANSI
S1.4 y S1.11 (o IEC 60651 y 61260) establecidas para el rango de un tercio de octava.
Si bien el espectro de banda ancha muestra niveles de presión acústica inferiores en cada banda de un tercio de
octava, su efecto conjunto equivale a la alarma tonal, de 100 dBA a 1 metro.
120
100
80
60 Alarma tonal
Alarma de banda ancha
40 Nivel de ruido de fondo
20
0
0 2000 4000 6000
8000 10,000 12,000
Frecuencia (Hz)
Figura 11
13
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Sonido frente a distancia
En un espacio esférico tridimensional abierto, el sonido se disipa desde una fuente puntual de acuerdo con la ley
del cuadrado inverso. La reducción en dB en comparación con 1 metro desde la fuente de sonido se calcula del
siguiente modo:
SPL (nivel de presión acústica) = 20 log [ 1/r]
donde “r” es la distancia del oyente respecto de la fuente. Esto da lugar a la conocida reducción de 6 dB cada
vez que se duplica la distancia respecto de la fuente. No obstante, la mayoría de las fuentes de sonido no son
“fuentes puntuales ideales” y, por lo tanto, tienen una distribución del sonido no ideal en todas direcciones.
La tasa de absorción del sonido depende de muchos otros factores, incluido el contenido de frecuencias. El
aire absorbe el sonido más rápidamente (es decir, más rápidamente por cada vez que se duplica la distancia)
en los rangos de frecuencias más altas. Todas las condiciones atmosféricas (humedad, temperatura, dirección y
velocidad del viento, etc.) afectan a la velocidad del sonido. La tasa de absorción del sonido por las estructuras
físicas entre la fuente y el oyente (edificios, verjas, árboles, etc.) también depende de la frecuencia.
Psicoacústica
La percepción del sonido es muy subjetiva. Lo que para una persona es música puede ser ruido para otra. En
la banda de 1 KHz a 4 KHz, la sensibilidad es mayor y, por lo tanto, los sonidos parecen tener mayor sonoridad
(este concepto constituye la base del sistema de ponderación “A”). El ruido de las alarmas tonales resulta
molesto para todos los oídos, incluso en entornos con un elevado nivel de ruido ambiental.
Cuestión de la tonalidad
La cuestión de la tonalidad es tan importante para la Administración Federal de Aviación (FAA) que ha incluido
disposiciones sobre la presencia de “tonos” en el ruido de los aviones en la Normativa Federal sobre el Nivel
de Ruido de los Aviones. (Título 15, La aeronáutica y el espacio, Capítulo 1, parte 36.803: Evaluación y cálculo
del ruido.) La FAA “penaliza” el contenido tonal en casi 7 dBA. En otras palabras, el ruido de los aviones que
contiene tonos se considera igualmente molesto que un ruido 7 dBA más alto pero sin tonos.
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15
muerte accidental: un suceso que ninguna persona causó ni pudo haber evitado
poca disciplina
velocidad peligrosa
error de mando falta de formación
persona inapropiada para el trabajo
drogas
error del conductor
falta de concentración
cansancio estrés
exceso de demanda de atención
peligro mal valorado
caso omiso de la advertencia: deliberado
culpa de la persona fallecida acción refleja inadecuada
frenos
conducta inapropiada: distracción
mantenimiento no realizado
uso de un iPod o similares
juegos/bromas
causas naturales
suicidio
enfermedad profesional
sin determinar
otras causas
accidente causado
por la marcha atrás
cuasidelito de
homicidio
máquina inapropiada para el trabajo
mantenimiento no realizado
neumáticos
wrong tyres for job
máquina inapropiada para el trabajo/lugar
ángulos muertos
vehículo peligroso
falta de visibilidad adecuada o de ayuda
alarma de marcha atrás no instalada
desconexión intencionada
alarma de marcha atrás defectuosa
mantenimiento no realizado
causó irritación a los vecinos
causó irritación al conductor
Azul = Gestión Negro =
Conductor Violeta =
Mantenimiento Verde =
Entorno
Rojo = Alarma tonal
alarma de marcha atrás ineficaz
volumen insuficiente sobre el ruido ambiental
no se reconoció como señal de advertencia de un peligro
desconectada
falta de atención por costumbre
se creyó que el peligro estaba en otra parte
se asoció con un vehículo marcha atrás en otro lugar
volumen insuficiente
causó confusión no se pudo localizar el peligro con rapidez
volumen excesivo
no se escuchó por sordera en el rango de frecuencia de la alarma
ubicación peligrosa
no se escuchó porque la frecuencia de la alarma quedó encubierta por otro sonido
Glosario
Sonoridad La sonoridad percibida de un sonido (fonios) es una función variable no
lineal de su nivel de presión acústica y de su frecuencia (ver la Figura 6).
Nivel de
presión acústic El nivel de presión acústica se mide en decibelios. No se debe confundir con la
sonoridad.
Decibelio (dB) El decibelio es una escala logarítmica utilizada para indicar un cambio en la
fuerza relativa de una onda acústica. Se trata de una unidad estandarizada
que expresa la razón entre la presión acústica y la presión de referencia.
dBA Corresponde al nivel de presión acústica ponderado según la escala “A”.
Frecuencia Medida del número de veces por segundo que se repite una vibración
sonora, expresada en hertzios (Hz). Los sonidos de alta frecuencia se
atenúan rápidamente y viajan distancias cortas, mientras que los sonidos
de baja frecuencia se atenúan lentamente y viajan largas distancias (por
ejemplo, las sirenas de niebla).
Atenuación La reducción del nivel de presión acústica con la distancia.
Sonido tonal Se trata de un sonido cuya presión varía sinusoidalmente a lo largo del
tiempo. También hace referencia a un tono bien diferenciado, como el que se
produce cuando se golpea ligeramente un diapasón. El tono alto es una alta
frecuencia; el tono bajo es una baja frecuencia.
Sonido de
banda anch Se trata de un sonido cuya energía acústica se distribuye a lo largo de un
rango de frecuencia muy amplio. El espectro es, en gran medida, liso y
continuo, salvo en los extremos.
Fonio Medida de la sonoridad percibida.
Localizabilidad Grado de precisión de la localización direccional de una fuente de sonido
por parte de un oyente.
Localisation Confinement a sound-pattern within, or restriction to, a locality.
Localización Limitación de un patrón de sonido dentro de una ubicación, o restricción a
dicha ubicación.
Directividad Medida de cómo una fuente irradia el sonido en distintas direcciones.
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