Decibelio

Nivel de intensidad del sonido.​ 140 dB Umbral del dolor 130 dB Avión despegando 120 dB Motor de avión en marcha 110 dB Concierto 100 dB Perforadora eléctrica 90 dB Tráfico 80 dB Tren 70 dB Aspiradora 50/60 dB Aglomeración de Gente 40 dB Conversación 20 dB Biblioteca 10 dB Respiración tranquila 0 dB Umbral de la audición

Decibelio es la unidad relativa empleada en acústica y telecomunicaciones para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

El decibelio, cuyo símbolo es dB, es una unidad logarítmica. Es un submúltiplo del belio, de símbolo B, que es el logaritmo de la relación entre la magnitud de interés y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio, la décima parte de un belio. 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, 3 belios equivalen a un aumento de mil veces y así sucesivamente.

Aplicaciones en acústica

El decibelio es la unidad de medida utilizada para el nivel de potencia y el nivel de intensidad del sonido.

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 ha tomado como convención, un umbral de audición de 0 dB equivalente a un sonido con una presión de 20 micropascales, algo así como un aumento de la presión atmosférica normal de 1/5.000.000.000. Aun así, el verdadero umbral de audición varía entre distintas personas y dentro de la misma persona, para distintas frecuencias. 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.

Normalmente una diferencia de 3 decibelios, que representa el doble de señal, es la mínima diferencia apreciable por un oído humano sano. Una diferencia de 3 decibelios es aparentemente el doble de señal aunque la diferencia de sonoridad sea de diez veces.

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, ${L_{W}}$, 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:

${L_{W}}=10\times log{\frac {W_{1}}{W_{0}}}(dB)$

En donde W₁ es la potencia a estudiar, en vatios, y W₀ es el valor de referencia, igual a $10^{-12}\,\!$ vatios. Este valor de referencia se aproxima al umbral de audición en el aire. Notar que si W1 es mayor que la potencia de referencia Wo de una antena ideal isotropica el valor en decibeles es positivo. Y si W1 es menor que la referencia Wo el resultado es negativo. También observar que un aumento de 10 veces de la potencia W1 con respecto a la referencia significa un aumento de 10 db. Y que un aumento de 2 watt en la potencia W1 con respecto a W0 significa un aumento de 3 db.

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, L_P, que también se mide en decibelios.

${L_{P}}=20\times log{\frac {P_{1}}{P_{0}}}(dB)$

En donde P₁ es la presión del sonido a estudiar, y P₀ es el valor de referencia, igual a $2\times 10^{-5}$ Pa. Este valor de referencia se aproxima al umbral de audición en el aire.

Decibelio ponderado

El oído humano no percibe igual las distintas frecuencias y alcanza el máximo de percepción en las medias, de ahí que para aproximar más la unidad a la realidad auditiva, se ponderen las unidades (para ello se utilizan las llamadas curvas isofónicas).

Por este motivo se definió el decibelio A (dBA), una unidad de nivel sonoro medido con un filtro previo que quita parte de las bajas y las muy altas frecuencias. De esta manera, después de la medición se filtra el sonido para conservar solamente las frecuencias más dañinas para el oído, razón por la cual la exposición medida en dBA es un buen indicador del riesgo auditivo.

Hay además otras unidades ponderadas, como dBC, dBD, adecuadas para medir la reacción del oído ante distintos niveles de sonoridad.

Unidades basadas en el decibelio

Como el decibelio es adimensional y relativo, para medir valores absolutos se necesita especificar a qué unidades está referida la medida:

• dB_SPL: Hace referencia al nivel de presión sonora. Es la medida, por ejemplo, usada para referirse a ganancia o atenuación de volumen. Toma como unidad de referencia 20 micropascal.
• dBW: La W indica que el decibelio hace referencia a vatios. Es decir, se toma como referencia 1 W (vatio). Así, a un vatio le corresponden 0 dBW.

Relación entre dBu y dBm

• dBm: Cuando el valor expresado en vatios es muy pequeño, se usa el milivatio (mW). Así, a un mW le corresponden 0 dBm.
• dBu: El dBu expresa el nivel de señal en decibelios y referido a 0,7746 voltios $\left({\sqrt {\frac {3}{5}}}\right)\,\!$. 0,7746 V es la tensión que aplicada a una impedancia de 600 Ω, desarrolla una potencia de 1 mW. Se emplea la referencia de una impedancia de 600 Ω por razones históricas.​

En algunos casos (especialmente en telecomunicaciones), al medir niveles relativos en decibelios, se da un nombre específico a la unidad, dependiendo del tipo de medida.

• dBc: Nivel relativo entre una señal portadora (carrier) y alguno de sus armónicos.
• dBi: Decibel medido con respecto a una antena isotropica
• dBd: Decibel medido con respecto a una antena dipolo

Aplicaciones en telecomunicación

El decibelio es quizá la unidad más utilizada en el campo de las Telecomunicaciones por la simplificación que su naturaleza logarítmica posibilita a la hora de efectuar cálculos con valores de potencia de la señal muy pequeños.
Como relación de potencias que es, la cifra en decibelios no indica nunca el valor absoluto de las dos potencias comparadas, sino la relación entre ellas. A diferencia de lo que ocurre en el sonido, donde siempre se refiere al mismo nivel de referencia, en telecomunicación, el nivel de referencia es cambiante.
Esto permite, por ejemplo, expresar en decibelios la ganancia de un amplificador o la pérdida de un atenuador sin necesidad de referirse a la potencia de entrada que, en cada momento, se les esté aplicando.

La pérdida o ganancia de un dispositivo, expresada en decibelios viene dada por la fórmula:

${dB}=10\times log{\frac {P_{S}}{P_{E}}}$

en donde P_E es la potencia de la señal en la entrada del dispositivo, y P_S la potencia a la salida del mismo.
Si hay ganancia de señal (amplificación) la cifra en decibelios será negativa, mientras que si hay pérdida (atenuación) será positiva.

Para sumar ruidos, o señales en general, es muy importante considerar que no es correcto sumar directamente valores de las fuentes de ruido expresados en decibelios. Así, dos fuentes de ruido de 21 dB no dan 42 dB sino 24 dB.

En este caso se emplea la fórmula:

$10\cdot \log _{10}(10^{\frac {X_{1}}{10}}+10^{\frac {X_{2}}{10}}+...)=dBtotales$

Donde $X_{n}$ son los valores de ruido o señal, expresados en decibelios, a sumar.

$10\cdot \log _{10}\left(antilog\left({\frac {X_{1}}{10}}\right)+antilog\left({\frac {X_{2}}{10}}\right)+...\right)=dBtotales$

Véase también

• Relación señal/ruido
• Neper

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Enlaces externos

• El Decibelio

Límite de audición ( unbral mínimo ) |[0 DBS] Muy silencio ( laboratorio especial ) |[10 DBS] Desierto. Estudio de grabación |[20 DBS] Ruido de fondo en zonas rurales |[30 DBS] Interior biblioteca en silencio |[40 DBS] Conversación en voz baja |[50 DBS] Calle muy tranquila de la cuidad |[60 DBS] Tienda. Calle tráfico ( oficina) |[70 DBS] Tráfico muy intenso ( lavadora) |[80 DBS] Camión circulando por autopista |[90 DBS] Martillito neumático. Textil |[100 DBS] Taller de metal. Carpinteria. |[110 DBS] Motores potentes. Fuegos artificiales |[120 DBS] Avión reactor despegando |[130 DBS]

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