El sonido es energía que se propaga a través de un medio.
Las características del medio definen su velocidad, las pérdidas por
transmisión e incluso su dirección. En este post se explica brevemente el efecto
de la temperatura y humedad en la transmisión del sonido.
La velocidad del sonido queda determinada por las
características del aire, principalmente por su temperatura. Solemos decir que
el sonido viaja a 343 m/s (equivalente a 1234 km/h), sin embargo, esto es
cierto sólo cuando la temperatura del aire es 20°C.
Se considera que la velocidad del sonido
varía en 0.6 m/s por cada grado centígrado. A 0°C el sonido viaja a 331
m/s, o sea, 4% más lento que a 20°C. Con la siguiente expresión se puede obtener
fácilmente la velocidad del sonido en función de la temperatura.
c = 331 + (T*0.6)
En donde c es la velocidad del sonido y T
es la temperatura en °C. Se parte de la velocidad a 0°C y por cada grado de
incremento se suman 0.6 m/s.
Por otro lado, la temperatura no siempre es
homogénea. Por ejemplo, en un recital al aire libre puede suceder que en el
suelo hayan 25°C mientras que por encima de la multitud el aire se enfríe hasta
20°C. Este gradiente de temperatura tiene efectos sobre la propagación del
sonido.
Debido a que el sonido se desplaza más
rápido en el aire caliente que en el aire frío, la variación de temperatura
genera una curvatura en la propagación.
Además de la famosa ley inversa del
cuadrado (atenuación de -6 dB por duplicación de distancia), hay otros factores
que generan atenuación. El aire se puede considerar como un filtro pasa-bajos,
es decir, absorbe altas frecuencias. Esta absorción depende en mayor medida de
la humedad relativa del ambiente.
La atenuación generada por el aire a 30m de distancia en
función de la humedad y de la frecuencia. Cada línea representa un rango de
frecuencias, desde 10kHz hasta 2kHz. Se puede observar que a medida que
disminuye la frecuencia la atenuación también disminuye, es decir, hay menos
pérdidas por absorción. Además, se observa que la atenuación aumenta a medida
que se reduce la humedad relativa.
Por ejemplo, un ambiente seco (20% de humedad) genera una
atenuación de -9 dB a 30m de la fuente para frecuencias en el rango de los
10kHz. Esos -9 dB se deben sumar a la atenuación que generan 30m de distancia
por la ley del cuadrado inverso ( 20*log(1/30) = -29,5 dB). Por lo tanto, a 30m
de distancia de la fuente y con 20% de humedad, la atenuación será de -38,5 dB
para frecuencias cercanas a los 10kHz.
Estos factores sumados pueden traer efectos inesperados
en instalaciones de sonido para, por ejemplo, festivales de jornadas completas.
La calibración se realiza de día con determinadas condiciones atmosféricas y
para cuando llega la noche la temperatura desciende, aumenta la humedad y las
condiciones cambian. Puede suceder que los demorados pierdan sincronía o que
sea necesaria otra ecualización para obtener cobertura plana en frecuencia y
homogénea.
Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon
http://www.equaphon-university.net
