Ruido de fuegos artificiales

Cada 5 de noviembre se celebra en Gran Bretaña la “Bonfire Night”, una “noche de fuego” parecida a nuestra verbena de San Juan. El pasado año, aunque se pronosticaban lluvias, mis compañeros James Tingay, Gill Cussons, Justin Barker y Nigel Palmer se aventuraron a medir los niveles de ruidos durante los fuegos artificiales de esa celebración.

“No dictamos reglas acerca de dónde deberían llevarse a cabo las mediciones, simplemente decidimos que debían de ser en el lugar donde se encontraban los espectadores y tenían que representar los niveles de ruido a los que estaban expuestos.” – explica James.
Todas las mediciones se realizaron usando los sonómetros optimus red y green, que fueron calibrados antes de usarse. Todos los instrumentos iban provistos del accesorio de protección anti-viento estándar para reducir los efectos del viento en el micrófono.
Otro dato de interés es que estas mediciones tienen diferentes duraciones y no se sabía el tipo o tamaño de los fuegos de artificio que se iban a usar en cada momento.
Por un lado, James estuvo presente en una celebración de una población pequeña, de unos 500 espectadores. Siempre que visitamos este tipo de eventos suelen ser en localidades pequeñas, aunque Gill sí que fue a un lugar más grande.

Los niveles de ruido
En total hicimos 9 mediciones con duraciones comprendidas entre los 52 segundos y 19 minutos. Algunas de ellas captaban el ruido de diversos fuegos artificiales seguidos (número 5) y otras el de un solo cohete (número 9).
Nuestra meta era obtener una selección representativa de las mediciones y una amplia gama de distintos fuegos artificiales. Este es el resumen de los datos totales.

Medición          Duración hh:mm:ss                 LAeq (dB)     LAFmax (dB)      LCPeak (dB)

Tabla

¿Mucho ruido?
Como se puede ver en la tabla de arriba, la medición más ruidosa en lo que se refiere a Presión Sonora ponderada en C y el LAFmax (nivel sonoro máximo ponderado en A con el promedio de tiempo Fast / rápido) es la número 1, realizada por Gill durante un periodo de 5 minutos.
Aunque ninguna de las mediciones tenía niveles Peak(C) por encima del valor límite de exposición de 140dB(C), los más elevados están en el valor de acción de exposición o por encima, que es 135dB(C) Peak.
Para esta medición, el LAeq total de 96.3 es equivalente a un LEX,8h de 77.1dB(A). Esto no es especialmente representativo, ya que la duración de la medición era bastante corta.
Si observamos la siguiente medición (núm. 2, duración 00:13:49) con un LAeq de 94.5dB, obtenemos un LEX,8h equivalente de 79.1dB(A) que está muy cerca del valor de acción de exposición más bajo.

Si este nivel de ruido hubiera continuado durante una hora, la exposición de una persona habría estado en el valor de acción de exposición alto de 85dB(A) y se habrían necesitado medidas de control del ruido.

Frecuencia y todo lo que conlleva
La causa mayor de la emoción provocada por los fuegos artificiales se debe al impacto audible y físico de las explosiones cuando los fuegos se detonan. La medición número 1, llevada a cabo por Gill, tiene los valores LAFmax y LCPeak más altos, con lo que vamos a examinar esta medición con más detalles.
El nivel más alto en esta medición ocurre en el minuto 20:30:57.25 exactamente (o en 1/16 parte de un segundo en ese momento), con lo que hemos obtenido información detallada con el sonómetro en ese punto.

En todas las mediciones utilizamos sonómetros optimus y los ajustamos para recopilar datos tales como el histograma, o el perfil de ruido, datos a un rango de 1/16 de segundo o de 1/100 segundos con la información de bandas de octava de 1/1 y 1/3 y se guardaron a 1/16 de segundo o a una resolución de 62,5ms.

Podríamos observar datos más detallados con ayuda del software NoiseTools y buscando el momento en el que el LCPeak estaba grabando 137.2dB podríamos obtener la información de bandas de octava de 1/1 y 1/3 de ese mismo instante.
El gráfico de debajo muestra en qué punto ocurrían los niveles más altos de la medición y si lo ampliamos con el software NoiseTools, podemos ver el momento exacto en el que el nivel dB(C) Peak llegó a 137.2.

Debajo se muestran los espectros de banda de octava de 1/1 y 1/3 con el Leq de cada 1/16 de segundo de ese momento:

Espectros de banda de octava 1:1 de la medición del ruido de los fuegos artificiales

Espectros de banda de octava 1:3 de la medición del ruido de los fuegos artificiales

Como se puede observar, la mayor parte de la energía está en las bandas de 125, 250 y 500Hz aunque los datos de la banda de octava 1/1 muestran un peak a 31Hz. Un cálculo rápido muestra que el valor equivalente LAeq en ese momento (usando los datos de bandas de octava 1/1) es 112dB(A). El Leq equivalente no ponderado es 116.4dB(A).

Grabación de audio
Los sonómetros optimus green que usaron Gill y Justin tienen la función de grabar muestras de audio durante una medición. Pueden activarse manual o automáticamente usando los sensores de nivel y de umbral.

En esta aplicación las grabaciones de audio se activaron manualmente. Luego pueden descargarse al programa de software NoiseTools y escucharse y analizarse usando las herramientas incorporadas.
Debajo mostramos un ejemplo de este análisis

Análisis de grabación de audio

Notas y comentarios
Todas las mediciones, aparte de un grupo, se realizaron con una cápsula de micrófono estándar.
El optimus red que usó James contenía un micrófono de alto nivel MV:200EH capaz de grabar niveles de hasta 170dB.

Lo utilizó para comprobar si había algún nivel que pudiera causar sobrecarga al instrumento. Por suerte todos los niveles que medimos se encontraban dentro de los límites de funcionamiento normales de los instrumentos.