Este documento presenta los fundamentos del sonido, incluyendo sus propiedades como la altura, intensidad y timbre. Explica que el sonido se propaga a través de ondas y vibraciones, y que las propiedades se definen por la frecuencia, amplitud y armónicos de las ondas. El objetivo es proporcionar conocimientos sobre el sonido y su comportamiento en sistemas de telefonía.

1. SONIDO E IMPEDANCIA
José Ricardo contreras
Sena C.E.E.T.
José Ricardo contreras
Sena C.E.E.T.
jrcotreras@misena.edu.co
Resumen – en este documento deseo
presentar y explicar los fundamentos I. INTRODUCCIÓN
del sonido, magnitudes, cualidades,
tono, intensidad, timbre y impedancia El temario de la presentación es explicar
de xl y xc de la conmutación los fundamentos del sonido y sus
telefónica. derivados en los términos de la
electricidad de la telefonía.
Palabras claves
En los temarios que estamos tocando
Cualidades son para aclarar el tema del sonido en la
Diafonía telefonía, explicando las magnitudes y
Elementos cualidades del sonido.
Inductancia inductiva
Inductancia capacitiva Los temas que se tratan en el informe
Impedancia también abarca la diafonía y sus
Intensidad detriciones los tres elementos, tono
Magnitudes intensidad y timbre.
Ruido
Sonido
Timbre II. OBJETIVO
Tono
El objetivo de esta presentación es poner
Traducción el conocimiento del sonido y sus
cualidades para el funcionamiento de la
Qualities telefonía y como funciona.
Crosstalk
Elements También el comprender la impedancia
Inductive inductance de la inductancia inductiva y capacitiva.
capacitive Inductance
Impedance
Intensity III. SONIDO
Magnitudes
Noise El sonido, en física, es
Sound cualquier fenómeno que involucre la
Stamp propagación en forma de ondas
Tone elásticas (sean audibles o no),
generalmente a través de un fluido (u
otro medio elástico) que esté generando
el movimiento vibratorio de un cuerpo.

2. Tabla 1.
Figura 1 onda sinusoidal; Variación de
frecuencia; Abajo podemos ver las frecuencias
más altas. El eje horizontal representa el
tiempo. Cualidad Característica Rango
Frecuencia de Agudo, medio,
Altura
onda grave
Amplitud de Fuerte, débil o
Intensidad
onda suave
El sonido humanamente audible consiste
en ondas sonoras que producen
oscilaciones de la presión del aire, que
son convertidas en ondas mecánicas en Depende de
el oído humano y percibidas por el las
cerebro. La propagación del sonido es características
Armónicos de
de la fuente
similar en los fluidos, donde el sonido onda o forma
emisora del
toma la forma de fluctuaciones de Timbre de la onda.
sonido (por
presión. En los cuerpos sólidos la Análogo a la
analogía:
propagación del sonido involucra textura
áspero,
variaciones del estado tensional del aterciopelado,
medio. metálico, etc.)
La propagación del sonido
involucra transporte de
energía sin transporte de materia, en Tiempo de
Duración Largo o corto
forma de ondas mecánicas que se vibración
propagan a través de la
materia sólida, líquida o gaseosa. Como
las vibraciones se producen en la misma
dirección en la que se propaga el sonido,
3.2.1 La altura:
se trata de una onda longitudinal.
El sonido es un fenómeno vibratorio
transmitido en forma de ondas. Para que Indica si el sonido es grave, agudo o
se genere un sonido es necesario que medio, y viene determinada por
vibre alguna fuente. Las vibraciones la frecuencia fundamental de las ondas
pueden ser transmitidas a través de sonoras, medida en ciclos por segundo o
diversos medios elásticos, entre los más hercios (Hz).
comunes se encuentran el aire y el agua.
La fonética acústica concentra su interés Vibración lenta = baja frecuencia =
especialmente en los sonidos del habla: sonido grave.
cómo se generan, cómo se perciben, y
cómo se pueden describir gráfica y/o
Vibración rápida = alta frecuencia =
cuantitativamente.
sonido agudo.
3.2 PROPIEDADES
Para que los humanos podamos percibir
un sonido, éste debe estar comprendido
Las cuatro cualidades básicas del sonido entre el rango de audición de 20 y
son la altura, la duración, el timbre o 20.000 Hz. Por debajo de este rango
color y la intensidad, fuerza o potencia. tenemos los infrasonidos y por encima
los ultrasonidos. A esto se le denomina
rango de frecuencia audible. Cuanta más

3. edad se tiene, este rango va reduciéndose
tanto en graves como en agudos. medio
Mezzo Piano (mp)
suave
3.2.2 La intensidad:
Es la cantidad de energía acústica que
contiene un sonido, es decir, lo fuerte o medio
Mezzo Forte (mf)
suave de un sonido. La intensidad viene fuerte
determinada por la potencia, que a su
vez está determinada por la amplitud y
nos permite distinguir si el sonido es Forte (f) fuerte
fuerte o débil.
La intensidad del sonido se divide en
intensidad física e intensidad auditiva, la Fortissimo (ff) muy fuerte
primera esta determinada por la
cantidad de energía que se propaga, en
la unidad de tiempo, a través de la
unidad de área perpendicular a la más fuerte
dirección en que se propaga la onda. Y la forte fortissimo (fff) que
fortissimo
intensidad auditiva que se fundamenta
en la ley psicofísica de Weber-Fechner,
que establece una relación logarítmica
entre la intensidad física del sonido que
es captado, y la intensidad física mínima 3.2.3 El timbre:
audible por el oído humano.
Es la cualidad que confiere al sonido
Los sonidos que percibimos deben los armónicos que acompañan a la
superar el umbral auditivo (0 dB) y no frecuencia fundamental. La voz propia de
llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta cada instrumento que distingue entre los
cualidad la medimos con el sonómetro y sonidos y los ruidos.
los resultados se expresan
Esta cualidad es la que permite
en decibelios (dB) en honor al científico e
distinguir dos sonidos, por ejemplo, entre
inventor Alexander Graham Bell.
la misma nota (tono) con igual intensidad
En música se escriben así: producida por dos instrumentos
musicales distintos. Se define como la
calidad del sonido. Cada cuerpo sonoro
Tabla 2 vibra de una forma distinta. Las
diferencias se dan no solamente por la
naturaleza del cuerpo sonoro (madera,
Nombre Intensidad metal, piel tensada, etc.), sino también
por la manera de hacerlo sonar (golpear,
frotar, rascar).
más suave
Una misma nota suena distinta si la toca
piano pianísimo(PPP) que
pianísimo
una flauta, un violín, una trompeta, etc.
Cada instrumento tiene un timbre que lo
identifica o lo diferencia de los demás.
Con la voz sucede lo mismo. El sonido
Pianissimo (pp) muy suave dado por un hombre, una mujer, un/a
niño/a tienen distinto timbre. El timbre
nos permitirá distinguir si la voz es
Piano (p) suave áspera, dulce, ronca o aterciopelada.
También influye en la variación del
timbre la calidad del material que se

4. utilice. Así pues, el sonido será claro, diafonía es sumamente dañino por
sordo, agradable o molesto. cuanto, además de la perturbación en sí,
supone un riesgo para el secreto de las
3.2.4 La duración: comunicaciones que las empresas
operadoras de telefonía están obligadas a
Es el tiempo durante el cual se mantiene
proteger, por lo que se recomienda por la
un sonido. Podemos escuchar sonidos
UIT que la diferencia entre el nivel de la
largos, cortos, muy cortos, etc.
señal útil y el nivel de la diafonía entre
Los únicos instrumentos acústicos que los diversos pares de un mismo cable no
pueden mantener los sonidos el tiempo debe ser inferior a 58 dB para el 90% de
que quieran, son los de cuerda con arco, las combinaciones de dos circuitos y de
como el violín, y los de viento (utilizando 52 dB para la totalidad de las
la respiración circular o continua); pero combinaciones.
por lo general, los instrumentos de viento
Hay casos en que la diafonía es
dependen de la capacidad pulmonar, y
ininteligible, con lo cual en el circuito
los de cuerda según el cambio del arco
perturbado solo se percibe como ruido.
producido por el ejecutante.
Esto sucede cuando la naturaleza de las
señales transmitidas por ambos circuitos
3.3 diafonía: son distintas, por ejemplo: analógica en
uno y digital en el otro o cuando se
En Telecomunicación, se dice que entre utiliza la multiplexación por división de
dos circuitos existe diafonía, denominada frecuencia y no coinciden las portadoras
en inglés Crosstalk (XT), cuando parte de de los sistemas de transmisión
las señales presentes en uno de ellos, empleados en cada uno de los circuitos.
considerado perturbador, aparece en el De hecho, en la época en que este tipo de
otro, considerado perturbado. multiplexación era ampliamente
La diafonía, en el caso de cables de pares utilizado, se recurría a disponer de varias
trenzados se presenta generalmente versiones de un mismo sistema con las
debido a acoplamientos magnéticos entre portadoras desplazadas 1 o 2 kHz uno
los elementos que componen los circuitos respecto a otro, con lo cual la diafonía
perturbador y perturbado o como era siempre ininteligible.
consecuencia de desequilibrios En el caso de señales digitales en ambos
de admitancia entre los hilos de ambos circuitos, el objetivo es que la diafonía se
circuitos. mantenga dentro de unos límites tales
La diafonía se mide como que no pueda ser reconocida como señal
la atenuación existente entre el circuito útil por el extremo receptor.
perturbador y el perturbado, por lo que
también se denomina atenuación de
diafonía.
3.3.3 Telediafonía y paradiafonía:
3.3.2 Inteligibilidad de la diafonía:
Para la medida de la diafonía se envía
Atendiendo a cómo son percibidas las por el circuito perturbador una señal de
señales perturbadoras, generadas en un un nivel conocido, y se mide el nivel
circuito como consecuencias de la recibido en el circuito perturbado. No
diafonía, esta puede ser inteligible o no obstante, dependiendo de que la medida
inteligible. Como el mismo término la hagamos en el mismo extremo desde el
indica, diafonía inteligible es aquella en que estamos enviando la señal o en el
que en el circuito perturbado se oye y se extremo distante tendremos dos valores
entiende la conversación que se cursa distintos. Así llegamos a los conceptos de
por el circuito perturbador. Este tipo de paradiafonía o diafonía de extremo

5. cercano y telediafoníao diafonía de
extremo lejano.
3.3.3.1 Telediafonía:
Figura 2.- Disposición de elementos para la
medida de telediafonía
La disposición de elementos para la
medida de la paradiafonía o diafonía de
extremo cercano, denominada en inglés
Near end crosstalk (NEXT), se muestra
en la Figura 2, en la cual aparecen
ambos circuitos terminados en su
impedancia característica Zc en el
extremo distante, mientras que en el
extremo cercano el emisor se halla
conectado en el Circuito 1 y el medidor
La disposición de elementos para la en el Circuito 2.
medida de la telediafonía o diafonía de A la medida de la relación en decibelios
extremo lejano, denominada en inglés entre las señales emitida y recibida,
Fax end crosstalk (FEXT), se muestra en obtenida con esta disposición de los
la Figura 1, donde vemos como en el instrumentos de medida, es a lo que se
Circuito 1tenemos un generador, que denomina atenuación de paradiafonía
envía una señal de nivel V1, en un (αp), cuyo valor es igual a:
extremo, mientras que el otro extremo
está terminado con una impedancia Zc
igual a la impedancia característica del db
circuito.
El Circuito 2, está cargado en el extremo La Paradiafonía de suma de potencia
emisor con Zc y en el extremo distante
(PSNEXT) mide el efecto acumulativo de
tenemos un medidor de nivel (R) en el
NEXT de todos los pares de hilos del
que mediremos un cierto nivel de señal cable. PSNEXT se computa para cada
V2 correspondiente a la diafonía.
par de hilos por los efectos de NEXT de
A la relación en decibelios existente entre los otros tres pares. El efecto combinado
V1 y V2 es a lo que se denomina de la diafonía proveniente de múltiples
atenuación de telediafonía (αt) y su valor
fuentes simultáneas de transmisión
es igual a: puede ser muy perjudicial para la señal.
En la actualidad, la certificación
TIA/EIA-568-c exige esta prueba de
PSNEXT
db 3.4 Ruido
3.3.3.2 paradiafonía: Sensación auditiva inarticulada
generalmente desagradable. En el medio
Figura 3.- Disposición de elementos para la ambiente, se define como todo lo molesto
para el oído. Desde ese punto de vista, la
medida de paradiafonía. más excelsa música puede ser calificada
como ruido por aquella persona que en
cierto momento desee o no oírla.
En el ámbito de la comunicación sonora,
se define como ruido todo sonido no
deseado que interfiere en la

6. comunicación entre las personas o en tensión y la propia impedancia se
sus actividades. describen con números complejos o
Cuando se utiliza la expresión ruido funciones del análisis armónico. Su
como sinónimo de contaminación módulo (a veces impropiamente llamado
acústica, se está haciendo referencia a impedancia) establece la relación entre
un ruido (sonido), con una intensidad los valores máximos o los valores eficaces
alta (o una suma de intensidades), que de la tensión y de la corriente. La parte
puede resultar incluso perjudicial para la real de la impedancia es la resistencia y
salud humana. Contra el ruido excesivo su parte imaginaria es la reactancia. El
se usan tapones para los oídos y orejeras concepto de impedancia generaliza la ley
(cascos para las orejas, los cuales de Ohm en el estudio de circuitos en
contienen una electrónica que disminuye corriente alterna (AC).El término fue
los dB de los ruidos exteriores, acuñado por Oliver Heaviside en 1886.
disminuyéndolos o haciendo que su En general, la solución para las
audición sea más agradable), para así corrientes y las tensiones de un circuito
evitar la pérdida de audición (que, si no formado por resistencias, condensadores
se controla, puede provocar la sordera). e inductancias y sin ningún componente
Algunos efectos del ruido sobre la salud: de comportamiento no lineal, son
1 soluciones de ecuaciones diferenciales.
Enfermedades fisiológicas: Se Pero, cuando todos los generadores de
pueden producir en el trabajo o tensión y de corriente tienen la misma
ambientes sonoros en torno a los 100 frecuencia constante y sus amplitudes
decibelios, algunas tan importantes son constantes, las soluciones en estado
como la pérdida parcial o total de la estacionario (cuando todos los
audición. fenómenos transitorios han
Enfermedades psíquicas: desaparecido) son sinusoidales y todas
Producidas por exceso de ruido, se las tensiones y corrientes tienen la
pueden citar el estrés, las alteraciones misma frecuencia que los generadores y
del sueño, disminución de la atención, amplitud constante. La fase, sin
depresión, falta de rendimiento o embargo, se verá afectada por la parte
agresividad. compleja (reactancia) de la impedancia.
Enfermedades sociológicas: El formalismo de las impedancias
Alteraciones en la comunicación, el consiste en unas pocas reglas que
rendimiento, etc. permiten calcular circuitos que
El estudio del ruido, la vibración y la contienen elementos resistivos,
severidad en un sistema se denomina inductivos o capacitivos de manera
NVH. Estos estudios van orientados a similar al cálculo de circuitos resistivos
medir y modificar los parámetros que le en corriente continua. Esas reglas sólo
dan nombre y que se dan en vehículos a son válidas en los casos siguientes:
motor, de forma más detallada, en Si estamos en régimen
coches y camiones. permanente con corriente alterna
Por el contrario los ruidos son también sinusoidal. Es decir, que todos los
sonidos simples o complejos pero generadores de tensión y de corriente
disarmónicos y de muy alta intensidad, son sinusoidales y de la misma
generando intolerancia o dolor al oído y frecuencia, y que todos los fenómenos
una sensación de displacer al individuo. transitorios que pueden ocurrir al
comienzo de la conexión se han
IV. IMPEDANCIA atenuado y desaparecido completamente.
Si todos los componentes son
lineales. Es decir, componentes o
La impedancia es una magnitud que circuitos en los cuales la amplitud (o el
establece la relación (cociente) entre la valor eficaz) de la corriente es
tensión y la intensidad de corriente. estrictamente proporcional a la tensión
Tiene especial importancia si la corriente aplicada. Se excluyen los componentes
varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la no lineales como los diodos. Si el circuito

7. contiene inductancias con núcleo 4.2 Cálculo de circuitos con las
ferromagnético (que no son lineales), los impedancias:
resultados de los cálculos sólo podrán
ser aproximados y eso, a condición de Con lo que se ha explicado arriba, se
respetar la zona de trabajo de las pueden calcular circuitos que contienen
inductancias. impedancias de la misma manera que se
Cuando todos los generadores no tienen calculan circuitos con resistencias en
la misma frecuencia o si las señales no corriente continua.
son sinusoidales, se puede descomponer
el cálculo en varias etapas en cada una 4.2.1Leyes de Kirchhoff:
de las cuales se puede utilizar el
formalismo de impedancias Las Leyes de Kirchoff se aplican de la
misma manera: "la suma de las
4.1 definición: Sea un componente corrientes que llegan a un nodo es cero"
electrónico o eléctrico o un circuito y "la suma de todas las tensiones
alimentado por una corriente sinusoidal. alrededor de una malla es cero". Esta
Si la tensión a sus extremidades es, la vez, tanto las corrientes como las
impedancia del circuito o del componente tensiones, son, en general, complejas.
se define como un número complejo
cuyo módulo es el cociente y cuyo 4.2.2 Generalización de la ley de Ohm:
argumento es.
La tensión entre las extremidades de una
impedancia es igual al producto de la
corriente por la impedancia:
O sea Tanto la impedancia como la corriente y
la tensión son, en general, complejas.
Tomando en cuanta que la ley de ohm es
V=IR
Es la oposición total (Resistencia,
Reactancia inductiva, Reactancia
4.2.3 Impedancias en serie o en
capacitiva) sobre la corriente
paralelo:
Como las tensiones y las corrientes son
sinusoidales, se pueden utilizar los
Las impedancias se tratan como las
valores pico (amplitudes), los valores
resistencias con la ley de Ohm. La
eficaces, los valores pico a pico o los
impedancia es igual a su suma:
valores medios. Pero hay que cuidar de
Serie
ser uniforme y no mezclar los tipos. El
La impedancia de varias impedancias en
resultado de los cálculos será del mismo
paralelo es igual al inverso de la suma de
tipo que el utilizado para los generadores
los inversos:
de tensión o de corriente.
Paralelo
La impedancia puede representarse como 4.2.4Interpretación de los resultados:
la suma de una parte real y una parte
imaginaria: El resultado de corriente es,
generalmente, un número complejo. Ese
número complejo se interpreta de
Es la parte resistiva o real de la manera siguiente:
impedancia y es la El módulo indica el valor de la tensión o
parte reactiva o reactancia de la de la corriente calculada. Si los valores
impedancia. utilizados para los generadores eran los
valores pico, el resultado también será
un valor pico. Si los valores eran valores
eficaces, el resultado también será un
valor eficaz.

8. El argumento de ese número complejo da José Ricardo Contreras: aprendiz en el Centro
de Electricidad, Electrónica y
el desfase con respecto al generador
telecomunicaciones SENA bogota.2011
utilizado como referencia de fase. Si el
argumento es positivo la tensión o la
corriente calculadas estarán en avance
de fase.
4.3 reactancia inductiva: La reactancia
inductiva es la oposición o resistencia
que ofrecen al flujo de la corriente por un
circuito eléctrico cerrado las bobinas o
enrollados hechos con alambre de cobre,
ampliamente utilizados en motores
eléctricos, transformadores de tensión o
voltaje y otros dispositivos. Esta
reactancia representa una “carga
inductiva” para el circuito de corriente
alterna donde se encuentra conectada.
Los motores de corriente alterna
constituyen cargas inductivas cuando
funcionan conectados a un circuito
eléctrico.
4.4 reactancia capacitiva: La reactancia
capacitiva es la oposición o resistencia
que ofrecen al flujo de la corriente
eléctrica los capacitores o
condensadores. Esta reactancia
representa una “carga capacitiva” para el
circuito de corriente alterna donde se
encuentra conectada. En la foto de la
derecha podemos ver varios capacitores
(o condensadores) y filtros conectados en
la placa de un circuito electrónico en
función de cargas capacitivas.
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los objetivos logrados es entender y
explicar en los términos mas sencillos y
concretos posibles, el funcionamiento y
cualidades del sonido y sus funciones,
también el funcionamiento y como se
aplica le impedancia y sus derivados el xl
y xc.