UT 4. RUIDO I: PRINCIPIOS FÍSICOS Y PSICOACÚSTICOS. EFECTOS PATOLÓGICOS DEL RUIDO
Contenido
UT 4. RUIDO I: PRINCIPIOS FÍSICOS Y PSICOACÚSTICOS. EFECTOS PATOLÓGICOS DEL RUIDO 1
4.4. ANATOMÍA Y FISIOLOGIA DEL OÍDO 4
4.6. CÁLCULOS CON DECIBELIOS 8
4.7. EFECTOS PATOLÓGICOS DEL RUIDO 8
Interferencia con Actividades 11
Introducción:
El ruido es el agente físico más común en todas las actividades laborales. Su efecto nocivo más importante es la hipoacusia o sordera profesional.
El ruido suele describirse como sonido molesto, desagradable y no deseado.
El sonido, por su parte, es un fenómeno físico que se puede definir como: Alteración mecánica - vibración - que se propaga, a través de un medio elástico - generalmente aire -, en forma de un movimiento ondulatorio - ondas de presión - audible por el oído humano. En resumen, una vibración audible.
CONTAMINACIÓN ACÚSTICA
Frente a esta acepción coloquial de ruido, en prevención de riesgos profesionales hay que afirmar que cualquier sonido que sobrepase ciertos valores de intensidad es ruido, con independencia del grado de satisfacción o insatisfacción que produzca en el oyente, o su nivel de tolerancia al mismo.
La contaminación acústica frente a otras formas de contaminación como la atribuible a sustancias químicas, se caracteriza por:
Es instantánea, aparece y desaparece con la fuente del ruido
No se transmite a gran distancia, dado que la atenuación de la energía es proporcional al cuadrado de la distancia al origen
Las emisiones de fuentes simultáneas no se acumulan significativamente como ocurre en otras formas de contaminación. Este fenómeno depende de ciertas características del proceso auditivo que se expresan en forma de la Ley de Weber-Fechner (que más adelante estudiaremos)
Los efectos indeseables del ruido dependen:
de la intensidad del sonido,
del tiempo de exposición,
8 horas/día a nivel de presión sonora (NPS) sea superior a 80 dBA es perjudicial.
FÍSICA DEL SONIDO
El sonido es una onda de presión. Es importante destacar que el sonido se transmite como vibración de las partículas de un medio elástico (el aire habitualmente) y por lo tanto, no existe desplazamiento neto de las partículas:. No existe desplazamiento de materia sino de energía.
Las partículas al vibrar crean zonas de rarefacción (unas zonas se hacen más densas y otras menos) originándose la onda sonora por expansión y compresión del aire.
Como cualquier onda, el sonido se cuantifica por una serie de magnitudes físicas básicas:
Frecuencia
La frecuencia es el número de oscilaciones de la onda por unidad de tiempo. Se mide en Hercios, recordamos que 1 Hz = 1 oscilación / segundo = s-1.
Equivale al concepto de tono en música.
Longitud de onda
Es la longitud recorrida por la onda en un ciclo completo (periodo de la onda) Se mide en unidades de longitud (m)
La longitud de onda (λ) y la frecuencia (f) son inversamente proporcionales.
Velocidad de propagación
La velocidad de propagación del sonido en el aire es de 340 m/s en condiciones normales. Depende fundamentalmente de la presión atmosférica y la densidad del aire.
El sonido se propaga en campo libre en forma de ondas longitudinales de presión, de forma similar a las ondas creadas en un estanque al arrojar una piedra, aunque en este caso la propagación es esférica (en los tres ejes espaciales)
Amplitud
La amplitud es la magnitud que mide la 'energía' del sonido. Es equivalente a los conceptos de volumen o sonoridad.
Físicamente esta amplitud se cuantifica en unidades de presión (Pa), aunque en acústica se usa habitualmente una magnitud derivada denominada nivel de presión sonora (NPS) cuya unidad es el decibelio (dB)
Potencia
Es una medida de la energía suministrada por la fuente sonora por unidad de tiempo. Su unidad en el SI el vatio (W = J/s)
Intensidad
Es una medida de la propagación de la onda sonora. La intensidad acústica se define como la potencia distribuida por unidad de superficie a una cierta distancia de la fuente: I = W / S , se mide lógicamente en W/m2
Presión sonora
La presión sonora es la fuerza ejercida por la onda sonora por unidad de superficie. Como se comentó la unidad SI es el Pascal (Pa)
En higiene industrial, se usa la presión sonora como medida de la amplitud del ruido, porque lo que realmente interesa es medir el efecto del ruido sobre el oído humano, cuyo mecanismo básico de recepción del sonido es una membrana (el tímpano) que vibra como consecuencia de la presión ejercida por el sonido. La potencia nos indica la 'energía' de la fuente, la intensidad la 'densidad de potencia' distribuida a una cierta distancia, y la presión el efecto directo de esta energía sobre el receptor.
El denominador de la expresión anterior (δ·V) se conoce con el nombre de
impedancia acústica, que representa la 'resistencia' que un medio ofrece al
desplazamiento de la onda sonora.
ANATOMÍA Y FISIOLOGIA DEL OÍDO
El oído está constituido por tres partes:
Oído Externo: Pabellón auricular y conducto auditivo externo
Oído Medio: Con una cavidad central o caja del tímpano, separada del oído externo por la membrana timpánica, comunicada con la faringe mediante la trompa de Eustaquio y con el oído interno mediante una cadena de pequeños huesos (martillo, yunque y estribo)
Oído Interno: Es un doble órgano neurosensorial que participa en el equilibrio (canales semicirculares, utrículo y sáculo) y en la audición (caracol o cóclea). Contiene un líquido similar al Líquido Cefalorraquídeo del cerebro (endolinfa), y envía sus impulsos nerviosos al mismo a través del nervio estato-acústico.
El oído externo y el medio son los encargados de recoger las ondas sonoras y transmitirlas al oído interno.
El oído medio cumple varias funciones específicas:
Evita la lesión del oído interno por presiones sonoras excesivas, (reflejo de atenuación)
Permite compensar, a través de la trompa de Eustaquio, las variaciones de presión entre el oído y el ambiente.
Por último, y muy importante desde el punto de vista acústico, el sistema 'tímpano-huesecillos-ventana oval' actúa como un acoplador de impedancias entre el exterior (aire) y el interior del oído interno (endolinfa)
La transformación de las ondas de presión acústica en señales nerviosas se produce en la cóclea. La cóclea es un complejo órgano óseo-membranoso alojado en el hueso temporal. Tiene forma de un conducto circular plegado en forma de caracol (de aquí que se use este término como sinónimo de cóclea). Su interior tiene varias membranas que dan origen a dos conductos (rampas) - comunicados en el extremo del caracol - y por los que circula la endolinfa. En la parte central se sitúa un órgano sensorial denominado órgano de Corti que contiene neuronas especializadas con terminaciones sensibles (cilios) que se excitan como consecuencia de las ondas creadas en la endolinfa por los sonidos. Finalmente, dicho órgano transmite las señales hasta el cerebro a través del nervio acústico.
Cabe destacar dos aspectos importantes desde la perspectiva de la higiene industrial y la medicina del trabajo:
Existe un número limitado de neuronas en el órgano de Corti, del orden de unas 24.000. Como las neuronas no se regeneran, cualquier traumatismo acústico que afecte a estas células va a ser definitivo.
En el órgano de Corti, cada célula se especializa en una determinada frecuencia en función de su posición; esto se debe a la frecuencia de resonancia de cada zona de la membrana basilar, donde se apoya este órgano. Por otra parte, la sensibilidad del oído no es igual para todas las frecuencias: somos más sensibles a frecuencias medias (donde se sitúa el espectro sonoro del habla humana) que a las frecuencias graves o agudas.
PSICOACÚSTICA
La respuesta del organismo ante un determinado estímulo es compleja y no sigue una ley lineal; un estímulo sonoro puede provocar diversas respuestas en función de la intensidad, el rango de frecuencias o los estímulos previos a los que ha estado sometido el oído.
La respuesta auditiva no es lineal ni desde el punto de vista de la sensibilidad a diferentes frecuencias, ni en la percepción de la intensidad sonora.
En relación al rango de frecuencias, hay que decir en primer lugar que los sonidos habituales no son sonidos puros, sino que están integrados por una suma de diferentes frecuencias, dando origen a un espectro sonoro complejo que en acústica se conoce con el nombre de timbre.
Al descomponer un sonido complejo en sus frecuencias correspondientes - análisis frecuencial - nos encontramos con varias frecuencias simples y sus amplitudes correspondientes, como las que se muestran en el siguiente gráfico:
La diferencia frente a un analizador de frecuencias electrónico es que el oído asigna a cada frecuencia una corrección – ponderación frecuencial - que hace que algunas frecuencias, como las del habla humana, se resalten y otras se amortigüen (los extremos del espectro sonoro: bajas y altas frecuencias)
Sonoridad y Curvas Isófonas
La sonoridad es la medida subjetiva de la intensidad con la que se percibe un sonido. Depende fundamentalmente, como hemos visto, de la frecuencia y de la intensidad. La sonoridad se mide habitualmente en unas unidades arbitrarias denominadas fonos (o fonios).
Cuando comparamos la presión sonora (medida en Pa o dB) con la sonoridad a diferentes frecuencias obtenemos un diagrama conocido como de curvas isófonas, indican que niveles de presión sonora necesitamos para provocar en el oído una percepción de intensidad sonora equivalente en diferentes frecuencias.
Ley de Weber-Fechner
Estudiando la respuesta del oído a estímulos de diferente intensidad, Weber en 1834 postuló que la respuesta (R) subjetiva del oído a un estímulo (S) es proporcional al cambio fraccional del estímulo:
Es decir, para niveles sonoros elevados se requiere un estímulo grande para que el oído tenga sensación de cambio en la intensidad del sonido, y al contrario para niveles sonoros bajos basta con un pequeño estímulo para que sea percibido como cambio.
El Decibelio
El concepto de decibelio no es de exclusiva aplicación en el ámbito de la acústica, pero su denominación es un reconocimiento a G. Bell (inventor entre otras cosas del teléfono). Además de la acústica se usa frecuentemente en telecomunicaciones, ej: medida de la ganancia de una antena, relación señal- ruido de una línea telefónica, ... etc
Como ejemplo, a efectos ilustrativos y sin que tenga ningún valor práctico, podríamos calcular el nivel de temperatura (NT) en dB tomando como valor de referencia una temperatura media de 1 ºC. En este supuesto, 100 ºC expresados en dB de temperatura serían:
Sirva este ejemplo para ilustrar que el dB no es una unidad acústica, pero cualquier magnitud acústica se puede expresar en dB.
Las magnitudes acústicas potencia, intensidad y presión se suelen medir usando dB, de acuerdo a las siguientes expresiones:
Nivel de potencia sonora
Nivel de intensidad sonora
Nivel de presión sonora
CÁLCULOS CON DECIBELIOS
Los cálculos más habituales que se realizan con decibelios son:
La conversión de magnitudes físicas (potencia, intensidad y presión) a su equivalente en decibelios
La suma y resta
El promedio
EFECTOS PATOLÓGICOS DEL RUIDO
Los efectos patológicos del ruido podemos clasificarlos en dos grupos:
Efectos Auditivos
Agudos
Crónicos
Efectos Extra-Auditivos
Fisiológicos
Psicológicos
Interferencia con Actividades
Efectos Auditivos
Desde el punto de vista fisiopatológico se distinguen dos tipos de sordera: de conducción y neurosensorial (o de percepción). La sordera de conducción es aquella producida por la alteración de la transmisión del sonido al oído interno y que afecta, por tanto, al oído externo y medio; la de percepción, es la originada por lesión del órgano de Corti en el oído interno o de las vías nerviosas de conducción (nervio acústico y otras estructuras nerviosas)
La aparición de lesiones auditivas depende de la intensidad del ruido (su NPS) y de la duración de la exposición. En exposiciones cortas pero intensas se producen efectos agudos, mientras que en exposiciones a largo plazo se producen efectos crónicos, el más importante de los cuales es la hipoacusia crónica laboral.
Efectos Agudos
A partir de exposiciones superiores a 80 dB de NPS, un elevado número de personas manifiestan incomodidad, que se transforma en molestia evidente a partir de 100 dB y una respuesta dolorosa a partir de 120 dB.
En exposiciones superiores a 100 dB durante periodos relativamente cortos (de minutos a horas) como las que se producen en una discoteca o ambiente laboral extremadamente ruidoso, el oído interno desarrolla un mecanismo de
adaptación sensorial, un 'acostumbramiento' al ruido que reduce temporalmente el umbral de audición. Este fenómeno conocido como DTUA (Desplazamiento Temporal del Umbral de Audición) hace que el oído pierda sensibilidad, siendo necesarios niveles de presión sonora más elevados que los habituales para producir una misma respuesta sensorial: es la conocida 'sordera temporal'. Esta sensación de pérdida de audición puede acompañarse de tinnitus (ruidos o 'pitidos') indicando una alteración de las células ciliadas del órgano de Corti.
Efectos Crónicos
La exposición laboral a NPS superiores a 80 dB durante la jornada laboral (8 horas) se comporta como una repetición reiterada de DTUAs, que finalmente con el paso de los años conduce a una lesión irreversible del oído interno. En este caso, ya no existe periodo de recuperación, por lo que se habla de un Desplazamiento Permanente del Umbral de Audición (DPUA) siendo este el mecanismo fisiopatológico de la sordera o hipoacusia laboral, que es por tanto una forma de sordera perceptiva.
Tomando en consideración el NPS y el tiempo diario de exposición al ruido podemos considerar equivalentes:
80 dB durante 8 horas
90 dB durante 4 horas
100 dB durante 1 hora
El diagnóstico de hipoacusia laboral se realiza a través de la historia laboral y la exploración audiométrica, que se caracteriza por:
Sordera habitualmente bilateral
Afectación inicial en frecuencias iguales o superiores a 4 kHz
Disminución del umbral de audición en 30 dB o superior en las frecuencias de 1, 2 y 4 kHz (estándar ISO 8253:1989)
Evolución gradual con una historia de prolongada exposición (años)
Detención del proceso cuando el trabajador es retirado de la exposición
Obsérvese que en la evolución de la hipoacusia laboral la afectación es muy importante en el rango de 500 Hz a 3 kHz que son las denominadas frecuencias conversacionales (del habla humana)
La exploración audiométrica debe descartar otras hipoacusias similares como la presbiacusia (sordera atribuible al envejecimiento) o la socioacusia (sordera derivada de la exposición fuentes de ruido habituales de la vida cotidiana: ruido de tráfico, audición musical a volumen elevado , ...)
Asimismo, hay que considerar el efecto de algunas sustancias o fármacos que agravan la hipoacusia. Ejemplo de estos ototóxicos son: algunos antiinflamatorios del grupo de los salicilatos (aspirina), algunos antibióticos como la estreptomicina y otros varios elementos o compuestos como metales pesados o disolventes.
Efectos Extra-Auditivos
Efectos Fisiológicos
La respuesta del organismo ante el ruido es indistinguible de la respuesta general ante cualquier agente agresor. La defensa biológica es muy compleja e implica principalmente la activación del sistema neurovegetativo (sistema nervioso que regula el funcionamiento 'automático' del organismo) y al endocrino (secreción de hormonas de control)
La exposición al ruido se relaciona con alteraciones fisiológicas temporales, que se manifiestan durante el tiempo que la persona está expuesta al ruido, tales como:
Elevación de la presión arterial
Aumento de la frecuencia cardíaca y respiratoria
Alteraciones de la composición sanguínea (hormonas, colesterol, glucosa, ...)
Depresión del sistema inmune (reducción de linfocitos circulantes)
Disminución de la actividad digestiva
Efectos sobre el órgano del equilibrio (nistagmo)
... otras respuestas inespecíficas
En los estudios realizados no se ha demostrado que estas alteraciones tengan consecuencias permanentes sobre la salud, ya que son auto limitadas a la exposición y desaparecen en poco tiempo, sin que se hayan detectado secuelas.
Efectos Psicológicos
El ruido puede producir modificaciones del comportamiento como agresividad, ansiedad y disminución de la atención.
Además de estos efectos psicológicos, se ha observado que los trabajadores expuestos a ruidos intensos durante el día pueden tener dificultades a la hora de conciliar el sueño. El insomnio interviene negativamente en el rendimiento laboral, las relaciones interpersonales e incrementa la adicción a ansiolíticos, hipnóticos y otros neurolépticos.
Otros efectos detectados son: cefaleas, disminución del apetito (anorexia) y alteraciones de la libido.
Interferencia con Actividades
La presencia de determinados niveles de ruido afecta a la realización del trabajo: dificulta la concentración, disminuye la atención y actúa como elemento de distracción, disminuyendo el rendimiento.
Se ha señalado que todos estos hechos podrían contribuir a aumentar el número de accidentes de trabajo en puestos de trabajo determinados.
La interferencia con el desarrollo de las tareas depende de:
Dificultad de la tarea y complejidad
Duración de la tarea
Características del ruido (nivel, composición espectral y tipo de ruido)
Predisposición individual y estado del sujeto
La presencia de niveles de ruido elevados dificulta la comunicación hablada con los compañeros u otras personas, repercutiendo negativamente en el trabajo realizado.
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