Decibelio

Nivel de intensidad del sonido.[1]
200 dB Bomba atómica similar a Hiroshima y Nagasaki
180 dB Explosión del Volcán Krakatoa (a 160 km de distancia). Cohete en despegue
142.2 dB Récord Guiness de ruido en un estadio[2]
140 dB Umbral del dolor. Coche de Fórmula 1
130 dB Avión en despegue
120 dB Motor de avión en marcha. Pirotecnia.
110 dB Concierto. Acto cívico
100 dB Perforadora eléctrica
90 dB Tráfico
80 dB Tren
70 dB Aspiradora
50/60 dB Aglomeración de gente / Lavaplatos
40 dB Conversación
20 dB Biblioteca
10 dB Respiración tranquila
0 dB Umbral de audición

El decibelio (en España) o decibel (América[3] ), con símbolo dB, expresa una razón entre cantidades y no una cantidad. El decibel expresa cuantas veces más o cuantas veces menos, pero no la cantidad exacta. Es una expresión que no es lineal, sino logarítmica. Es una unidad de medida relativa. En audiofrecuencias un cambio de 1 decibel (dB) es apenas (si hay suerte) notado.

Si se tiene dos valores de potencia diferentes: P1 y P2 (o dos voltajes V1 y V2), y se desea saber cuál es el cambio de una con respecto a la otra, se utiliza la siguiente fórmula:

(si lo que se comparan son potencias), o

(si lo que se comparan son voltajes).

Los dB se emplean en acústica, electricidad, telecomunicaciones y otras especialidades para expresar la relación entre dos magnitudes: la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

En la medida de diversas magnitudes se emplea a menudo como magnitud de referencia un valor convenido muy bajo, por ejemplo el umbral mínimo de percepción del sonido en el ser humano (20 micropascales), pero no por ello dejan de ser relativas todas las medidas expresadas en decibelios, aunque el que no se explicite normalmente el valor de referencia le dé apariencia absoluta.

El decibelio es una unidad logarítmica, adimensional y matemáticamente escalar. Es la décima parte de un belio (símbolo B),[4] que es el logaritmo de la relación entre la magnitud estudiada y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio. El belio recibió este nombre en honor de Alexander Graham Bell.

Un belio equivale a 10 decibelios y representa un aumento de potencia de 10 veces sobre la magnitud de referencia. Cero belios es el valor de la magnitud de referencia. Así, dos belios representan un aumento de cien veces en la potencia, tres belios equivalen a un aumento de mil veces y así sucesivamente. Dicho de otra manera, un lavavajillas que emite un ruido de 50 dB no es algo más ruidoso, es 10 veces más ruidoso que uno que emita 40 dB y 100 veces más que uno de 30 dB.

Aplicaciones en acústica

Ejemplo que muestra 10 log10 x, x. Es más fácil de entender y comparar 2 o 3 dígitos que comparar 10 dígitos.

El decibelio es la medida utilizada para expresar el nivel de potencia y el nivel de intensidad del ruido. Se utiliza una escala logarítmica porque la sensibilidad que presenta el oído humano a las variaciones de intensidad sonora sigue una escala aproximadamente logarítmica, no lineal. Por ello el belio (B) y su submúltiplo el decibelio (dB), resultan adecuados para valorar la percepción de los sonidos por un oyente. Se define como la comparación o relación entre dos sonidos porque en los estudios sobre acústica fisiológica se vio que un oyente, al que se le hace escuchar un solo sonido, no puede dar una indicación fiable de su intensidad, mientras que, si se le hace escuchar dos sonidos diferentes, es capaz de distinguir la diferencia de intensidad.

Como el decibelio es una unidad relativa, para las aplicaciones acústicas se asigna el valor de 0 dB al umbral de audición del ser humano, que por convención se estima que equivale a un sonido con una presión de 20 micropascales, algo así como un cambio de la presión atmosférica normal de 1/5 000 000 000. Aun así, el verdadero umbral de audición varía entre distintas personas y para una misma persona, depende de la frecuencia del sonido. Se considera el umbral del dolor para el humano a partir de los 140 dB. Esta suele ser, aproximadamente, la medida máxima considerada en aplicaciones de acústica.

Para el cálculo de la sensación recibida por un oyente, a partir de las unidades físicas medibles de una fuente sonora, se define el nivel de potencia, , en decibelios, y para ello se relaciona la potencia de la fuente del sonido a estudiar con la potencia de otra fuente cuyo sonido esté en el umbral de audición, por la fórmula siguiente:

En donde es la potencia a estudiar, en vatios (variable), es el valor de referencia, igual a y es el logaritmo en base 10 de la relación entre estas dos potencias. Este valor de referencia se aproxima al umbral de audición en el aire. Si es mayor que la potencia de referencia el valor en decibelios es positivo. Y si es menor que la referencia el resultado es negativo. Un aumento en un factor 10 (10 veces) en la potencia con respecto a la referencia significa un aumento de 10 unidades (10 dB) aditivas en la escala logarítmica (intensidad subjetiva). Y que al aumentar al doble (factor 2) la potencia con respecto a significa un aumento aditivo de 3 dB en la escala logarítmica ().

Las ondas de sonido producen un aumento de presión en el aire, luego otra manera de medir físicamente el sonido es en unidades de presión ( pascales). Y puede definirse el nivel de presión, , que también se mide en decibelios.

En donde es la presión del sonido a estudiar, y es el valor de referencia, que para sonido en el aire es igual a , o sea 20 micropascales (20 μPa, donde Pa = pascal, unidad de presión del Sistema Internacional de Unidades). Este valor de referencia se aproxima al umbral de audición en el aire.

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