Unidad logarítmica que mide el nivel de presión sonora

El dB SPL (Nivel de Presión Sonora) mide la presión sonora en relación con 20 µPa, el umbral de la audición humana. La escala logarítmica significa que +10 dB = un aumento de presión de 10×, +20 dB = un aumento de presión de 100×, pero solo el doble de la sonoridad percibida debido a la no linealidad de la audición humana.

Ejemplo: Una conversación a 60 dB tiene 1000× más presión que el umbral de audición a 0 dB, pero suena solo 16× más fuerte subjetivamente.

Fuerza física por área ejercida por las ondas sonoras

La presión sonora es la variación instantánea de presión causada por una onda sonora, medida en pascales (Pa). Varía desde 20 µPa (apenas audible) hasta 200 Pa (dolorosamente fuerte). La presión RMS (raíz cuadrada media) se suele informar para sonidos continuos.

Ejemplo: El habla normal crea 0.02 Pa (63 dB). Un concierto de rock alcanza 2 Pa (100 dB), una presión 100× mayor pero solo 6× más fuerte perceptivamente.

Potencia acústica por unidad de área

La intensidad sonora mide el flujo de energía acústica a través de una superficie, en vatios por metro cuadrado. Se relaciona con la presión² y es fundamental en el cálculo de la potencia sonora. El umbral de audición es de 10⁻¹² W/m², mientras que un motor a reacción produce 1 W/m² a corta distancia.

Ejemplo: Un susurro tiene una intensidad de 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). El umbral del dolor es de 1 W/m² (120 dB), un billón de veces más intenso.

Invención del Fonógrafo

Thomas Edison inventa el fonógrafo, permitiendo las primeras grabaciones y reproducciones de sonido, lo que despierta el interés por cuantificar los niveles de audio.

Introducción del Decibelio

Los Laboratorios Bell Telephone introducen el decibelio para medir la pérdida de transmisión en los cables telefónicos. Nombrado en honor a Alexander Graham Bell, se convierte rápidamente en el estándar para la medición de audio.

Curvas de Fletcher-Munson

Harvey Fletcher y Wilden A. Munson publican contornos de igual sonoridad que muestran la sensibilidad auditiva dependiente de la frecuencia, sentando las bases para la ponderación A y la escala de fonios.

Sonómetro

Se desarrolla el primer sonómetro comercial, estandarizando la medición del ruido para aplicaciones industriales y ambientales.

Estandarización de la Escala de Sonios

Stanley Smith Stevens formaliza la escala de sonios (ISO 532), proporcionando una medida lineal de la sonoridad percibida donde duplicar los sonios = duplicar la sonoridad percibida.

Normas de OSHA

La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (OSHA) establece límites de exposición al ruido (85-90 dB TWA), lo que hace que la medición del sonido sea crítica para la seguridad en el lugar de trabajo.

Revisión de ISO 226

Se actualizan los contornos de igual sonoridad basados en investigaciones modernas, refinando las mediciones de fonios y la precisión de la ponderación A en todas las frecuencias.

Estándares de Audio Digital

LUFS (Unidades de Sonoridad relativas a la Escala Completa) se estandarizan para la transmisión y el streaming, reemplazando las mediciones basadas únicamente en picos con una medición de sonoridad basada en la percepción.

• **+3 dB = duplicar la potencia** (apenas perceptible para la mayoría de las personas)
• **+6 dB = duplicar la presión** (ley del inverso del cuadrado, reducir la distancia a la mitad)
• **+10 dB ≈ 2× más fuerte** (la sonoridad percibida se duplica)
• **+20 dB = 10× la presión** (dos décadas en escala logarítmica)
• **60 dB SPL ≈ conversación normal** (a 1 metro de distancia)
• **85 dB = límite de 8 horas de OSHA** (umbral de protección auditiva)
• **120 dB = umbral del dolor** (incomodidad inmediata)

• **Fuentes iguales:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (¡no 160!)
• **Separadas por 10 dB:** 90 dB + 80 dB ≈ 90.4 dB (la fuente más silenciosa apenas importa)
• **Separadas por 20 dB:** 90 dB + 70 dB ≈ 90.04 dB (contribución insignificante)
• **Duplicar fuentes:** N fuentes iguales = original + 10×log₁₀(N) dB
• **10 fuentes iguales de 80 dB = 90 dB en total** (¡no 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = umbral de audición
• **20 dB** = susurro, biblioteca silenciosa
• **60 dB** = conversación normal, oficina
• **85 dB** = tráfico intenso, riesgo auditivo
• **100 dB** = discoteca, motosierra
• **120 dB** = concierto de rock, trueno
• **140 dB** = disparo, motor a reacción cercano
• **194 dB** = máximo teórico en la atmósfera

• **Nunca sumes dB aritméticamente** — usa fórmulas de suma logarítmica
• **dBA ≠ dB SPL** — La ponderación A reduce los graves, no es posible una conversión directa
• **Doblar la distancia** ≠ la mitad del nivel (es -6 dB, no -50%)
• **3 dB apenas perceptible,** no 3× más fuerte — la percepción es logarítmica
• **0 dB ≠ silencio** — es el punto de referencia (20 µPa), puede ser negativo
• **fonio ≠ dB** excepto a 1 kHz — igual sonoridad dependiente de la frecuencia

Tres razones hacen que la medición logarítmica sea esencial:

• Percepción humana: Los oídos responden de manera logarítmica —doblar la presión suena como +6 dB, no como 2×
• Compresión del rango: 0-140 dB frente a 20 µPa - 200 Pa (impracticable para el uso diario)
• La multiplicación se convierte en suma: La combinación de fuentes de sonido utiliza una suma simple
• Escalado natural: Los factores de 10 se convierten en pasos iguales (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

La escala logarítmica es contraintuitiva. Evita estos errores:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (¡no 120 dB!) — suma logarítmica
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB de diferencia —resta los valores, luego haz el antilogaritmo
• Doblar la distancia reduce el nivel en 6 dB (no un 50%)
• Reducir la potencia a la mitad = -3 dB (no -50%)
• Un aumento de 3 dB = 2× la potencia (apenas perceptible), 10 dB = 2× la sonoridad (claramente audible)

Ecuaciones básicas para los cálculos del nivel de sonido:

• Presión: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensidad: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Potencia: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Combinación de fuentes iguales: L_total = L + 10×log₁₀(n), donde n = número de fuentes
• Ley de la distancia: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) para fuentes puntuales

No se pueden sumar los decibelios aritméticamente. Usa la suma logarítmica:

• Dos fuentes iguales: L_total = L_single + 3 dB (p. ej., 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Diez fuentes iguales: L_total = L_single + 10 dB
• Niveles diferentes: Convierte a lineal, suma, y vuelve a convertir (complejo)
• Regla general: La suma de fuentes separadas por 10 dB o más apenas aumenta el total (<0.5 dB)
• Ejemplo: máquina de 90 dB + fondo de 70 dB = 90.04 dB (apenas perceptible)

Unidad de nivel de sonoridad referenciada a 1 kHz

Los valores en fonios siguen los contornos de igual sonoridad (ISO 226:2003). Un sonido a N fonios tiene la misma sonoridad percibida que N dB SPL a 1 kHz. A 1 kHz, fonio = dB SPL exactamente. A otras frecuencias, difieren drásticamente debido a la sensibilidad del oído.

• Referencia a 1 kHz: 60 fonios = 60 dB SPL a 1 kHz (por definición)
• 100 Hz: 60 fonios ≈ 70 dB SPL (+10 dB necesarios para una sonoridad igual)
• 50 Hz: 60 fonios ≈ 80 dB SPL (+20 dB necesarios —los graves suenan más silenciosos)
• 4 kHz: 60 fonios ≈ 55 dB SPL (-5 dB —pico de sensibilidad del oído)
• Aplicación: Ecualización de audio, calibración de audífonos, evaluación de la calidad del sonido
• Limitación: Dependiente de la frecuencia; requiere tonos puros o análisis de espectro

Unidad lineal de sonoridad subjetiva

Los sonios cuantifican la sonoridad percibida de manera lineal: 2 sonios suenan el doble de fuerte que 1 sonio. Definido por la ley de potencias de Stevens, 1 sonio = 40 fonios. Doblar los sonios = +10 fonios = +10 dB a 1 kHz.

• 1 sonio = 40 fonios = 40 dB SPL a 1 kHz (definición)
• Doblar: 2 sonios = 50 fonios, 4 sonios = 60 fonios, 8 sonios = 70 fonios
• Ley de Stevens: Sonoridad percibida ∝ (intensidad)^0.3 para sonidos de nivel medio
• Mundo real: Conversación (1 sonio), aspiradora (4 sonios), motosierra (64 sonios)
• Aplicación: Calificaciones de ruido de productos, comparaciones de electrodomésticos, evaluación subjetiva
• Ventaja: Intuitivo —4 sonios suenan literalmente 4× más fuerte que 1 sonio

El audio profesional utiliza ampliamente los dB para los niveles de señal, la mezcla y la masterización:

• 0 dBFS (Escala Completa): Nivel digital máximo antes del recorte (clipping)
• Mezcla: Objetivo de -6 a -3 dBFS de pico, -12 a -9 dBFS RMS para margen de maniobra (headroom)
• Masterización: -14 LUFS (unidades de sonoridad) para streaming, -9 LUFS para radio
• Relación señal-ruido: >90 dB para equipo profesional, >100 dB para audiófilos
• Rango dinámico: Música clásica 60+ dB, música pop 6-12 dB (guerra de sonoridad)
• Acústica de salas: Tiempo de reverberación RT60, puntos de atenuación de -3 dB vs -6 dB

Los límites de exposición al ruido en el lugar de trabajo previenen la pérdida de audición:

• OSHA: 85 dB = nivel de acción de 8 horas TWA (media ponderada en el tiempo)
• 90 dB: 8 horas de exposición máxima sin protección
• 95 dB: 4 horas máximo, 100 dB: 2 horas, 105 dB: 1 hora (regla de la mitad)
• 115 dB: 15 minutos máximo sin protección
• 140 dB: Peligro inmediato —protección auditiva obligatoria
• Dosimetría: Seguimiento de la exposición acumulada mediante dosímetros de ruido

Las regulaciones ambientales protegen la salud pública y la calidad de vida:

• Directrices de la OMS: <55 dB durante el día, <40 dB durante la noche en el exterior
• EPA: Ldn (media día-noche) <70 dB para prevenir la pérdida de audición
• Aeronaves: La FAA requiere contornos de ruido para los aeropuertos (límite de 65 dB DNL)
• Construcción: Los límites locales suelen ser de 80-90 dB en la línea de la propiedad
• Tráfico: Las barreras de ruido de las autopistas tienen como objetivo una reducción de 10-15 dB
• Medición: La ponderación dBA se aproxima a la respuesta humana a la molestia

El diseño acústico requiere un control preciso del nivel de sonido:

• Inteligibilidad del habla: Objetivo de 65-70 dB en el oyente, <35 dB de fondo
• Salas de conciertos: 80-95 dB de pico, 2-2.5s de tiempo de reverberación
• Estudios de grabación: NC 15-20 (curvas de criterio de ruido), <25 dB ambientales
• Aulas: <35 dB de fondo, relación habla-ruido de 15+ dB
• Clasificaciones STC: Clase de Transmisión del Sonido (rendimiento de aislamiento de paredes)
• NRC: Coeficiente de Reducción del Ruido para materiales de absorción

• Usa sonómetros calibrados de Clase 1 o Clase 2 (IEC 61672)
• Calibra antes de cada sesión con un calibrador acústico (94 o 114 dB)
• Coloca el micrófono lejos de superficies reflectantes (altura típica de 1.2-1.5m)
• Usa respuesta lenta (1s) para sonidos estables, rápida (125ms) para sonidos fluctuantes
• Aplica una pantalla antiviento en exteriores (el ruido del viento comienza a 12 mph / 5 m/s)
• Graba durante 15+ minutos para capturar variaciones temporales

• Ponderación A (dBA): Uso general, ruido ambiental, laboral
• Ponderación C (dBC): Mediciones de picos, evaluación de bajas frecuencias
• Ponderación Z (dBZ): Respuesta plana para análisis de espectro completo
• Nunca conviertas dBA ↔ dBC —depende del contenido de frecuencia
• La ponderación A se aproxima al contorno de 40 fonios (sonoridad moderada)
• Usa análisis por bandas de octava para información detallada de la frecuencia

• Siempre especifica: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (nunca solo 'dB')
• Informa de la ponderación temporal: Rápida, Lenta, Impulsiva
• Incluye la distancia, la altura de medición y la orientación
• Anota los niveles de ruido de fondo por separado
• Informa del Leq (nivel continuo equivalente) para sonidos variables
• Incluye la incertidumbre de la medición (típicamente ±1-2 dB)

• 85 dB: Considera la protección para exposiciones prolongadas (>8 horas)
• 90 dB: Protección obligatoria después de 8 horas (OSHA)
• 100 dB: Usa protección después de 2 horas
• 110 dB: Protégete después de 30 minutos, doble protección por encima de 115 dB
• Tapones para los oídos: reducción de 15-30 dB, orejeras: 20-35 dB
• Nunca superes los 140 dB incluso con protección —riesgo de trauma físico

Las ballenas azules producen llamadas de hasta 188 dB SPL bajo el agua, el sonido biológico más fuerte de la Tierra. Estas llamadas de baja frecuencia (15-20 Hz) pueden viajar cientos de millas a través del océano, permitiendo la comunicación entre ballenas a grandes distancias.

La habitación más silenciosa del mundo (Microsoft, Redmond) mide -20.6 dB SPL, más silenciosa que el umbral de audición. Las personas pueden oír los latidos de su propio corazón, la circulación de la sangre e incluso el gorgoteo del estómago. Nadie ha permanecido más de 45 minutos debido a la desorientación.

El sonido más fuerte de la historia registrada: 310 dB SPL en la fuente, oído a 3,000 millas de distancia. La onda de presión dio la vuelta a la Tierra 4 veces. Los marineros a 40 millas de distancia sufrieron rupturas de tímpanos. Tal intensidad no puede existir en la atmósfera normal, crea ondas de choque.

194 dB SPL es el máximo teórico en la atmósfera terrestre a nivel del mar; más allá de esto, se crea una onda de choque (explosión), no una onda sonora. A 194 dB, la rarefacción es igual al vacío (0 Pa), por lo que el sonido se vuelve discontinuo.

Los perros oyen entre 67 y 45,000 Hz (frente a los humanos 20-20,000 Hz) y detectan sonidos 4 veces más lejos. Su sensibilidad auditiva alcanza su punto máximo alrededor de los 8 kHz, 10 dB más sensibles que los humanos. Es por eso que funcionan los silbatos para perros: 23-54 kHz, inaudibles para los humanos.

Los cines tienen como objetivo una media de 85 dB SPL (Leq) con picos de 105 dB (especificación de Dolby). Esto es 20 dB más fuerte que la visualización en casa. La respuesta extendida de baja frecuencia: los subwoofers de 20 Hz permiten explosiones e impactos realistas; los sistemas domésticos suelen cortar a 40-50 Hz.

La ponderación dBA aplica un peso dependiente de la frecuencia que atenúa las bajas frecuencias. Un tono de 100 Hz a 80 dB SPL mide ~70 dBA (ponderación de -10 dB), mientras que un tono de 1 kHz a 80 dB SPL mide 80 dBA (sin ponderación). Sin conocer el espectro de frecuencias, la conversión es imposible. Necesitarías un análisis FFT y aplicar la curva de ponderación A inversa.

+3 dB = duplicar la potencia o la intensidad, pero solo un aumento de presión de 1.4×. La percepción humana sigue una respuesta logarítmica: un aumento de 10 dB suena aproximadamente 2× más fuerte. 3 dB es el cambio más pequeño que la mayoría de la gente detecta en condiciones controladas; en entornos reales, se necesitan 5+ dB.

No se pueden sumar los decibelios aritméticamente. Para niveles iguales: L_total = L + 3 dB. Para niveles diferentes: convierte a lineal (10^(dB/10)), suma, y vuelve a convertir (10×log₁₀). Ejemplo: 80 dB + 80 dB = 83 dB (no 160 dB!). Regla general: una fuente 10 dB o más silenciosa contribuye con <0.5 dB al total.

dB SPL: Nivel de presión sonora no ponderado. dBA: Ponderado A (se aproxima a la audición humana, atenúa los graves). dBC: Ponderado C (casi plano, filtrado mínimo). Usa dBA para el ruido general, ambiental, laboral. Usa dBC para mediciones de picos y evaluación de bajas frecuencias. Miden el mismo sonido de manera diferente —no hay conversión directa.

El sonido sigue la ley del inverso del cuadrado: doblar la distancia reduce la intensidad a ¼ (no a ½). En dB: cada duplicación de la distancia = -6 dB. Ejemplo: 90 dB a 1m se convierte en 84 dB a 2m, 78 dB a 4m, 72 dB a 8m. Esto supone una fuente puntual en campo libre —las habitaciones tienen reflexiones que lo complican.

¡Sí! 0 dB SPL es el punto de referencia (20 µPa), no el silencio. Los dB negativos significan más silencioso que la referencia. Ejemplo: -10 dB SPL = 6.3 µPa. Las cámaras anecoicas miden hasta -20 dB. Sin embargo, el ruido térmico (movimiento molecular) establece un límite absoluto alrededor de -23 dB a temperatura ambiente.

Precisión y calibración. Los medidores de Clase 1 cumplen la norma IEC 61672 (±0.7 dB, 10 Hz-20 kHz). Los medidores baratos: error de ±2-5 dB, mala respuesta a bajas/altas frecuencias, sin calibración. El uso profesional requiere una calibración trazable, registro de datos, análisis por octavas y durabilidad. El cumplimiento legal/OSHA exige equipos certificados.

A 1 kHz: fonio = dB SPL exactamente (por definición). A otras frecuencias: divergen debido a la sensibilidad del oído. Ejemplo: 60 fonios requieren 60 dB a 1 kHz, pero 70 dB a 100 Hz (+10 dB) y 55 dB a 4 kHz (-5 dB). El fonio tiene en cuenta los contornos de igual sonoridad, mientras que el dB no.