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ACUSTICA I

ACUSTICA I. UNIDAD I INTRODUCCION A LA ACUSTICA. 1.1 La acústica y la ingeniería en Comunicaciones y electrónica Relaciones con la Ingeniería Civil Relaciones con la Ingeniería mecánica Relaciones con la Ingeniería Química Relaciones con la Ingeniería Industrial

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ACUSTICA I

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  1. ACUSTICA I UNIDAD I INTRODUCCION A LA ACUSTICA • 1.1 La acústica y la ingeniería en Comunicaciones y electrónica • Relaciones con la Ingeniería Civil • Relaciones con la Ingeniería mecánica • Relaciones con la Ingeniería Química • Relaciones con la Ingeniería Industrial • Relaciones con la Ingeniería Ambiental • Relaciones con la Ingeniería Médica • Relaciones con otras ramas de la Ciencia • 1.2 División de la Acústica para su estudio.

  2. UNIDAD II LAS SEÑALES ACUSTICAS, SU PROPAGACION Y SUS CARACTERISTICAS •  2.1 Introducción a las señales acústicas • 2.2 Las señales acústicas y su propagación • 2.3 Naturaleza del sonido • 2.4 Tonos puros y sonidos complejos • 2.5 Voz, música y ruido • 2.6 Características del Sonido • Reflexión • Refracción • Difracción • Atenuación • Absorción • Efecto Doppler • Interferencia y pulsaciones • 2.7 Resonancia • 2.8 Tipos de Ondas • Transversales • Longitudinales • Periódicas y estacionarias

  3. UNIDAD III VIBRACIONES MECANICAS EN ELEMENTOS ACUSTICOS 3.1 Vibraciones mecánicas en elementos como cuerdas. 3.2 Vibraciones en columnas de aire: tubos abiertos y cerrados. 3.3 Vibraciones en barras y casos particulares de comportamiento. 3.4 Vibraciones en membranas y placas. 3.5 Modos Normales en un recinto rectangular. 3.6 Vibración en tubos de sección variable: cónicos, parabólicos, hiperbólicos y exponenciales. 3.7 Resonadores Acústicos y las analogías electromecanoacústicas. 3.8 Resonadores de Helmholtz

  4. UNIDAD IV ANALISIS DEL SONIDO EN LOS GASES  • 4.1 Análisis de las ondas acústicas en los gases • 4.2 La ecuación de onda en el aire • 4.3 Solución general de la ecuación de onda • Características y parámetros de interés: Densidad de energía, Intensidad acústica, impedancia acústica especifica, velocidad de propagación • 4.5 Representación logarítmica y escalas • 4.6 Niveles Acústicos: • Nivel de potencia sonora • Nivel de intensidad sonora • Nivel de presión sonora

  5. 4.7 Niveles eléctricos: • Nivel de Potencia eléctrica • Nivel de voltaje • Nivel de potencia de audio • El dBm y el V.U. • 4.8 Niveles mecánicos: • Nivel de fuerza vibratoria • Nivel de aceleración vibratoria • Nivel de velocidad vibratoria • 4.9 Otros niveles • Nivel de densidad de energía • Nivel de energía

  6. 4.10 Suma de niveles de presión sonora: nivel de energía • 4.11 Sonido complejo: análisis y síntesis: ruido blanco y ruido rosa • Nivel de banda • Nivel espectral medio • 4.12 Componentes acústicos: masa compliancia, y resistencia acústica.

  7. UNIDAD V EL OIDO HUMANO; ANATOMIA Y FISIOLOGIA.  • 5.1 Anatomía y fisiología del oído. • 5.2 Respuesta en frecuencia del aparato auditivo: • Curvas de Fletcher-Munson. • Umbrales y límites de la audibilidad. • 5.3 Características subjetivas de la audición: • Discriminación, encubrimiento, percepción subjetiva de la intensidad y la frecuencia.

  8. UNIDAD VI EL APARATO FONADOR: ANATOMIA Y FISIOLOGIA 6.1 Anatomía y fisiología del aparato fonador 6.2 La producción de la voz humana: función y articulación. 6.3 Respuesta en frecuencia

  9. UNIDAD VII NTRODUCCION A LA ACUSTICA ARQUITECTONICA 7.1 Introducción. 7.2 Condiciones acústicas deseables en un recinto 7.3 Características acústicas de los materiales de construcción. 7.4 Absorción: coeficiente de absorción de materiales.

  10. 7.5 Transmisión: coeficientes en los materiales, pérdidas de transmisión. 7.6 Aislamiento de ruido externo. 7.7 Tiempo de reverberación. 7.8 Importancia de la palabra. 7.9 Inteligibilidad de la palabra.

  11. UNIDAD VIII RUIDO 8.1 El ruido ambiental 8.2 El ruido y sus efectos en el ser humano. 8.3 El ruido en la comunidad, parámetros importantes. 8.4 El ruido en ambientes laborales.

  12. BIBLIOGRAFÍA 1.- TITULO: ACÚSTICA AUTOR: LEO L. BERANEK EDITORIAL: HISPANO – AMERICANA 2.- TITULO: ACÚSTICA I AUTOR: CARLOS ROSADO RODRIGUEZ EDITORIAL: TRILLAS ( solo copias) 3.- TITULO: FUNDAMENTOS DE ACÚSTICA AUTOR: KINSLER. FREY,COOPENS Y SANDERS EDITORIAL: LIMUSA

  13. 4.- TITULO: AUDIO CYCLOPEDIA AUTOR: HOWAR M. TREMAINE. HOWAR W. SAMS EDITORIAL: MARCOMBO ( 2 tomos ) 5.- TITULO: SONIDO Y AUDICIÓN AUTOR: S.S. STEVEN, WARSHOFSKY F. EDITORIAL: COLECCIÓN CIENTIFICA 6.- TITULO: REPRODUCCIÓN DEL SONIDO Y DE LA IMAGEN AUTOR: ANDRADE DIDIER EDITORIAL: EDITORES TÉCNICOS ASOCIADOS

  14. 7.- TITULO: INGENIERÍA ACÚSTICA AUTOR: RECUERO LÓPEZ MANUEL EDITORIAL: PARANINFO, ESPAÑA 8.- MANUAL DE MEDIDAS ACÚSTICAS Y CONTROL DE RUIDO. AUTOR: CYRIL M. HARRIS EDITORIAL: MC. GRAW HILL ( tercera edición) 9.- TITULO: SONORIZACIÓN Y SISTEMAS ACÚSTICOS AUTOR: MIYARA FEDERICO EDITORIAL: PARANINFO, ESPAÑA. 10.- APUNTES DEL PROFESOR SANTIBÁÑEZ

  15. PRACTICAS A REALIZAR EN EL LABORATORIO Práctica 1.- Identificación del área y equipo de laboratorio de acústica Práctica 2.- Características del sonido ( 2 sesiones ) 2.1.- Velocidad del sonido, interferencia y medición del ruido 2.2.- Características subjetivas del sonido (reflexión, eco, reverberación, intensidad, tóno, timbre, armónica).

  16. Práctica 3.- Vibración en cuerdas (2 sesiones) 3.1.- Comprobación de la frecuencia de resonancia a una tensión constante, considerando su masa y fuerza de tensión. 3.2.- Comprobar los diferentes modos de vibración, a diferentes valores de longitud y tensión constante. Práctica 4.- Vibración en membranas Modos de vibración a diferentes valores de frecuencia en una membrana circular.

  17. Práctica 5.- Vibración en tubos ó columnas de aire (2 sesiones) 5.1.- Identificar los armónicos en un tubo cerrado en un extremo. 5.2.- identificar los armónicos en un tubo abierto. Práctica 6.- Vibración en barras y diapasones (2 sesiones) 6.1.- Medir y calcular la frecuencia de resonancia de un diapason. 6.2.- Medir, comparar y calcular las frecuencias en barras.

  18. Práctica 7.- Medición de ruido (2 sesiones) 7.1.- Normas de medición del ruido en un recinto sonoamortiguado. 7.2.- Análisis del espectro en frecuencia de un ruido dado. Práctica 8.- Audición (2 sesiones) 8.1.- Pruebas audiométricas de oido derecho. 8.2.- Pruebas audiométricas de oido izquierdo.

  19. UNIDAD I  INTRODUCCION A LA ACUSTICA OBJETIVO: EL ESTUDIANTE SE ENTERARÁ DE LA IMPORTANCIA DE LA ACÚSTICA Y DE SUS INTERRELACIONES CON LAS ESPECIALIDADES DE INGENIERIA Y CON OTRAS RAMAS DE LA CIENCIA. 

  20. DIVISION DE LA ACUSTICA PARA SU ESTUDIO  1. - Infra-Acústica Su análisis se efectúa hasta los 20 Hz del espectro en frecuencia. Esta enfocada a: a) Sismología y prospección b) Vibraciones sonoras a muy baja frecuencia.

  21. 2. - Acústica Audible. Su análisis se efectúa desde los 20 Hz hasta los 20 khz del espectro en frecuencia. Esta enfocada a: a) Todas las ramas de la ciencia b) Esta referida al comportamiento del ser humano (psicoacústica) c) Comportamiento de animales d) Comportamiento de materiales.

  22. 3. - Ultra-Acústica Su análisis se efectúa desde los 20 Khz hasta los Mhz del espectro en frecuencia. Esta enfocada a: a) Soluciones de problemas hacia el ser humano. b) Vibraciones sonoras longitudinales y transversales en alta frecuencia. 

  23. INFRA-ACUSTICA Sismología y Prospección Prospección Exploración del subsuelo mediante el estudio de los signos observables en la superficie, como yacimientos de petróleo, y minerales. Ejemplo: Prospección del petróleo (búsqueda) Esta búsqueda se realiza mediante los siguientes métodos:

  24. Gravimétrico.- Variaciones de campo gravitacional Magnetométrico.- Variaciones de campo magnético terrestre. Sísmicos.- Son provocados en determinada área, cerca del pozo de exploración. Se colocan sismodetectores en la superficie cerca del pozo de exploración, que van conectados a un preamplificador, cuya ganancia es de aproximadamente de 100 dB y se conecta a un sismógrafo de 24 canales.

  25. ACUSTICA AUDIBLE La podemos dividir en 3 ramas muy importantes de la ingeniería: - Construcción: Acústica Arquitectónica 2. - Ruido Ambiental: Psicoacústica 3. - Electroacústica: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

  26. ACUSTICA ARQUITECTONICA (Ingeniería Civil) CRIETRIOS PARA UNA BUENA AUDICION EN UNA SALA DE CONCIERTOS. - Intimidad acústica Esta relacionado al intervalo en tiempo entre el sonido directo y el sonido indirecto de la primera reflexión. A mayor intervalo el sonido es menos intimo. 2. – Vividez Esta relacionada al tiempo de reverberación (tiempo para que la intensidad decaiga 60dB o 10-6 de su intensidad original, para frecuencias medias y altas.

  27. 3. – Claridad Esta relacionada con la sonoridad del sonido directo. 4. - Otros términos Difusión, liberación de ruido, de eco, de la distorsión tonal, uniformidad de la sala y otros. Todo sonido tiene un nivel de intensidad para una buena audición en los diferentes recintos, donde se calcula mediante la siguiente formula: NI = 10 log I / Io; Donde se define la intensidad en el aire como:

  28. Donde: NI = Nivel de intensidad I = Intensidad acústica P = Presión sonora = Densidad del medio C = Velocidad del sonido Donde C = 331.5 + 0.707 (temperatura)

  29. Así también se requiere equipo electrónico generador de sonido, y conocer, como calcular sus ganancias en voltajes, corrientes, potencias y rango dinámico, según las siguientes formulas: RD = 20 log Vsal / Vruido; Rango dinámico Gv = 20 log Vsal / Vent; Ganancia en voltaje Gw = 10 log Wsal / Went; Ganancia en potencia Gi = 20 log i sal / i ent; Ganancia en corriente

  30. Conceptos importantes que debemos manejar en estos criterios son: Reverberación.- La permanencia del sonido después de haber dejado de ser emitido por la fuente sonora Tiempo de reverberación.- Es el tiempo que tarda la señal en atenuarse 60 dB ó de su intensidad original Factores principales que hay que tener en cuenta en el tratamiento acústico de una sala son cuatro: 1. - Destino de la sala 2. - Volumen de la sala 3. - Superficie y naturaleza de las paredes 4. - Tipo de mobiliario y numero de componentes

  31. RUIDO AMBIENTAL Psicoacústica: Norma OSHA (Ocupational Safety and HealthAct) Exposición permisible al ruido (ruido estable), se observa en la siguiente tabla, así como los valores ponderados o filtros que están en función a la respuesta auditiva. dBA Filtros dBB dB acústicos con filtro A, B, ó C Ponderados dBc

  32. Tabla de exposición permisible al ruido estable. Norma OSHA

  33. El oído puede percibir presiones tan bajas como 2 x y soportar presiones de que corresponden a un rango dinámico de 140 dB. Dosificación diaria D = Dosificación diaria > 1 Es dañino para la salud Se calcula con la siguiente formula:

  34. Cn = tiempo total de exposición a un nivel de ruido especificado Tn = tiempo total de exposición permitido a éste nivel si D > 1 es dañino para el ser humano. Problema 1.1.- Una persona registra los siguientes niveles: Manejando la tabla anterior y aplicando la formula de dosificación nos da lo siguiente: Db t (hrs) 96 1 101 ½ D = 1/3.5 + 0.5/1.75 + 2/4.7 + 2/7 94 2 D = 1.28 91 2

  35. Exposición permitida a ruido Por impacto NPS (dB) Impacto/día 140 100 130 1,000 120 10,000 110 100,000

  36. ELECTRO ACUSTICA Nuestra sociedad moderna lejos de olvidar la música, ofrece medios considerables de composición, registro y difusión de ella, gracias a la electrónica Transductores Amplificadores Electro Acústica Almacenadores de señal Procesadores de señal

  37. Micrófonos Altavoces Fonocaptores Transductores Cabezas Magnéticas Rayo Láser Otros: sonido por ionización de moléculas Clase A, B, AB Rango dinámico Respuesta en frecuencia Amplificadores Distorsión Distribución por intermodulación Rel.S/R, Zent., Zsal.

  38. Discos Cintas Almacenadores de señal CD DAT DCC Minidisco Ecualizadores Compresores Procesadores Expánsores De señal Unidades de reverberación Retrasadores digitales Mezcladoras Flangers.- pulsaciones con retardo.

  39. ULTRA ACUSTICA Los generadores de ultrasonido son fundados en la piezoelectricidad ó magnetosfricción. El ultrasonido se propaga mejor en el agua que en el aire por reflexiones. Enseguida se dan algunas propiedades del agua y del aire: Agua Aire Z = (MKS); Z = 415 rayls (MKS); 1 rayls=1 pascal C = 1500 m/seg. C = 340 m/seg. Presenta menor absorción Presenta mayor absorción En el agua es importante la refracción Presenta ruido ambiente como olas, lluvia, barcos

  40. En el agua se realiza rastreo por eco, que causa enmascaramiento de las señales. Se realiza la transmisión subacuática, que envuelve a menudo pulsos que son enviados y luego recibidos. También se aplica el ultrasonido para medir la profundidad del mar. Para el aire y materiales son vibraciones de niveles de presión sonora.

  41. Otras ramas de aplicación del ultrasonido son las siguientes: 1) Ultrasonografía.- Reflexion y refracción de 1 a 20 MHz. 2) Sistema de rastreo por efecto doppler 3) Pruebas Ultrasónicas.- Ultrasonografía en pequeño Ingeniería 4) Tratamiento del cancer.- Resonancia Médica 5) Cirugía Ultrasónica.- Calentamiento 6) Tratamiento de la artritis 7) Corte ultrasónico del hueso.- De 20 a 50 MHz.

  42. 1. - Pruebas no destructivas.- Rectificación de piezas 2. - Limpieza Ultrasónica.- Para quitar grasa en materiales 3. - Perforación Ultrasónica.- Par a zonas de difícil acceso 4. - Medición Industrial de espesores y detección de burbujas, grietas y otras. 5. - Soldadura de piezas metálicas Ingeniería Industrial

  43. 1. - Emúlsificación.- Mezclas químicas 2. - Desgasificación de líquidos y métales fundidos 3. - Disipación de la niebla y coagulación de aerosoles 4. - Activación de reacciones químicas, ruptura de macromoléculas, aceleración de electrólisis. Ingeniería Química

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