AURICULARES EMISORES DE RUIDO
BLANCO PARA CANINOS
WHITE NOISE EMITTING HEADPHONES FOR CANINES
Antonio Alexandro López Molina
Universidad Politecnica de Chiapas
Francisco Ronaldo Tovar Pérez
Universidad Politecnica de Chiapas
Christian Roberto Ibáñez Nangüelú
Universidad Politecnica de Chiapas
Francisco Javier Nandayapa Vargas
Clinica Veterinaria Nandayapa
pág. 3798
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i3.11590
Auriculares emisores de ruido blanco para caninos
Antonio Alexandro López Molina1
203309@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0009-0009-2308-9857
Universidad Politécnica de Chiapas
México
Francisco Ronaldo Tovar Pérez
203316@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0009-0009-2893-4722
Universidad Politécnica de Chiapas
México
Christian Roberto Ibáñez Nangüelú
cribn@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-8304-2892
Universidad Politécnica de Chiapas
México
Francisco Javier Nandayapa Vargas
cribn@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0009-0004-7049-279X
Clínica Veterinaria Nandayapa
México
RESUMEN
Los perros cuentan con una audición superior a la humana, esto respecto al espectro de frecuencias que
su sistema auditivo les permite percibir, por lo tanto, detectan sonidos que son imperceptibles para el
oído humano y reaccionan de diferente manera a ruidos con altas frecuencias. Las personas que poseen
perros son conscientes del daño que la exposición a ruidos fuertes provoca en sus mascotas,
principalmente el estrés que ruidos como la detonación de fuegos artificiales les provoca. En la búsqueda
de un método para contrarrestar los efectos del estrés provocados por ambientes ruidosos, surge la
propuesta de emitir ruido blanco. El ruido blanco ha demostrado tener efectos relajantes tanto en
humanos como en animales por lo que se presenta la idea de desarrollar un dispositivo capaz de emitir
ruido blanco para mantener tranquilos a perros domésticos durante eventos estresantes, el dispositivo
consta de un diseño auricular y un control por medio de un servidor web, que permite a los dueños
manipular las características del ruido a generar por los auriculares.
Palabras clave: perros, audición, ruido blanco, estrés, auriculares
1
Autor Principal
Correspondencia: 203309@ib.upchiapas.edu.mx
pág. 3799
White noise emitting headphones for canines
ABSTRACT
Dogs have superior hearing compared to humans, extending to a broader range of frequencies that their
auditory system can perceive. Consequently, they can detect sounds that are imperceptible to the human
ear and react differently to high-frequency noises. People who own dogs are aware of the harm that
exposure to loud noises can cause to their pets, particularly the stress induced by sounds like fireworks.
In the quest to counteract the effects of stress caused by noisy environments, the proposal to emit white
noise emerges. White noise has proven to have relaxing effects on both humans and animals. Therefore,
the idea is put forward to develop a device capable to emit white noise to keep domestic dogs calm
during stressful events. The device comprises earbud-style design and is controlled through a web server,
allowing owners to manipulate the characteristics of the noise generated by the earbuds.
Keywords: dogs, hearing, white noise, stress, earphones
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INTRODUCCION
Los perros cuentan con una audición superior, lo que les permite percibir sonidos imperceptibles para
el oído humano. Sin embargo, ser expuestos a los ruidos a muy altas frecuencias de manera constante
generan un estado de estrés en los perros, el estrés constante, así como en los humanos genera afecciones
derivadas en los perros, tales como: pérdida de pelo, comportamiento huidizo, hiperactividad y jadeo
constante. Los dueños de perros constantemente buscan métodos para mantener tranquilos a sus perros
en situaciones estresantes como las que provocan la cercanía a un ambiente ruidoso.
El miedo al ruido es uno de los problemas de comportamiento más comunes de los perros en el entorno
doméstico. Abordar y manejar este miedo plantea muchos desafíos, aunque se sabe poco sobre sus
causas fundamentales. Si bien, esta aversión al ruido es una constante en los perros domésticos, es
desconocida la causa exacta de este miedo, uno de los posibles orígenes de este temor es el trauma con
alguna experiencia previa con el ruido; sin embargo, Más del 50% de los dueños de perros con miedo
al ruido (60%) no mencionaron que experimentaron un evento traumático relacionado con ruidos fuertes
antes de que se desarrollará el miedo. (limura, 2006), la ambigüedad en el origen de este problema
destaca aún más la necesidad por una solución para contrarrestar los efectos resultantes del miedo al
ruido en los perros domésticos.
El ruido blanco ha demostrado tener efectos relajantes tanto en humanos como en perros, “La excitación
cerebral moderada (MBA) postula que los niveles moderados de ruido blanco auditivo externo
introducen ruido interno en los sistemas neuronales que permiten que las señales neuronales no
detectadas pasen el umbral de detección, lo que conduce a un mejor rendimiento cognitivo” (Awada et
al, 2022), es por eso por lo que existen algunos dispositivos que generan ruidos como estos.
En este proyecto se plantea el diseño y desarrollo de “Auriculares Emisores de Ruido Blanco Para
Caninos” con el objetivo de ayudar a los perros que conviven en un entorno ruidoso e incómodos para
ellos de tal manera que los efectos resultantes de la exposición al entorno sean contrarrestados por este
dispositivo.
METODOLOGIA
El diseño del dispositivo fue realizado con el software SolidWorks, un programa muy utilizado en
ingeniería para modelar y diseñar productos. Mediante este software, se logró desarrollar una carcasa de
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dimensiones reducidas que ofrece una protección efectiva a los componentes internos del dispositivo.
El diseño de la carcasa es de elaboración propia en el software de diseño asistido SolidWorks, la carcasa
consta de dos partes la tapa y la base, tiene una dimensión de 11cm X 8cm X 4.5 cm. En la base de la
carcasa se encuentran los orificios necesarios para la colocación del interruptor, la entrada tipo C y la
salida de los cables para las bocinas. (véase la Figura 1).
Figura 1: Carcasa del dispositivo
Fuente: Elaboración propia
Además de la carcasa, se incluye un chaleco diseñado para asegurar la comodidad del perro durante su
uso, junto con un gorro equipado con auriculares. Estos auriculares no solo proporcionan comodidad al
animal, sino que también funcionan como protectores auditivos, reduciendo la exposición a ruidos
fuertes mediante la emisión de ruido blanco. El chaleco de sujeción para perros es de tamaño versátil y
fue adquirido en la clínica veterinaria del MVZ Javier Nandayapa Vargas, adaptado para sostener la
carcasa del dispositivo y permitir que sea utilizado cómodamente por los perros. La adaptación consistió
en añadir una cinta de velcro en la parte superior y en la carcasa para sujetarse al chaleco (ver figura 2).
Figura 2: Chaleco ajustable del dispositivo
Fuente: Elaboración propia
Se dispone de un gorro relajante para perros de tamaño mediano, confeccionado en tela y con un diseño
llamativo y ergonómico, adquirido externamente a través de la plataforma Amazon. Este gorro ha sido
modificado para integrar las bocinas del prototipo en su interior, garantizando que permanezcan sujetas
en una posición adecuada y brindando comodidad durante su uso en perros (ver figura 3). Tanto el
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chaleco como el gorro auricular están diseñados con características ajustables para adaptarse a diferentes
tamaños de perros, especialmente aquellos que pertenecen a razas medianas.
Figura 3: Gorro auricular de tela ajustable
Fuente: Elaboración propia
La generación de ruido blanco a través de las bocinas integradas en el gorro auricular se realiza mediante
un sistema basado en un servidor web (ver figura 4). Este servidor web está conectado a una placa
Raspberry Pi Pico W que dispone de capacidades de conectividad Wi-Fi. Raspberry Pi Pico es una placa
de microcontrolador de bajo costo y alto rendimiento con interfaces digitales flexibles (Raspberry Pi, s.
f.). La página web es generada utilizando las características del dispositivo programable, programada
mediante el software Tonny. Se ha desarrollado una página sencilla con botones para enviar
instrucciones al dispositivo. La placa Raspberry Pi Pico W está configurada con una dirección IP estática
generada por el punto de acceso hotspot al que se conecta el dispositivo, según se especifica en el código
del prototipo (ver figura 5). En este sistema, la placa microcontroladora cumple la función de controlador
central.
Figura 4: Servidor web controlador del dispositivo
Fuente: Elaboración propia
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Figura 5: Microcontrolador Raspberry Pi Pico W
Fuente: Elaboración propia
El microcontrolador RP2040 incorporado en esta placa establece una conexión con un módulo
reproductor de archivos mp3, concretamente el DF Player Mini. Se trata de un módulo reproductor de
audio compacto que permite ser controlado a través de microcontroladores, permite la reproducción de
archivos de audio desde una tarjeta SD, soporta archivos MP3 y WAV. Tiene un tamaño reducido y de
fácil implementación ideal para proyectos que requieren la reproducción de audios (ver figura 6). Esta
conexión se realiza a través de los canales de comunicación UART que garantiza una transmisión
confiable de datos entre los dispositivos. (ElectroAllWeb, 2020)
Figura 6: Modulo DF Player Mini reproductor de archivos mp3
Fuente: Elaboración propia
Una vez establecida la comunicación, el DF Player Mini reproduce el ruido blanco. Estos sonidos se
amplifican con un amplificador de sonido de dos canales. Es un amplificador de audio de dos canales
ideal para el prototipo debido a su eficiencia y tamaño compacto. Con una alta eficiencia energética y
audio de buena calidad. Su reducido tamaño permite mantener las pequeñas dimensiones del prototipo
sin sacrificar calidad e intensidad de audio (ver figura 7). Según el sitio web "HetPro Store" (s. f.), el
amplificador PAM8403 de audio proporciona una señal lo suficientemente potente para ser entregada a
las bocinas del gorro auricular, garantizando así una experiencia efectiva de protección auditiva para el
perro.
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Figura 7: Amplificador de sonido de dos canales
Fuente: Elaboración propia
El prototipo de emisión de ruido blanco se alimenta con una batería de litio de 5V, encargada de
suministrar energía al circuito. Esta batería es recargable y se gestiona a través de un módulo
especializado en la carga y descarga de baterías de litio, conocido como TP4056. Se trata de un módulo
cargador de baterías de litio de una sola celda con protección contra sobrecargas y sobre descargas. (ver
figura 8). (Descubre Arduino, s. f.).
Figura 8: Modulo TP4056
Fuente: Elaboración propia
Para la programación de la Raspberry Pi Pico W se empleó el lenguaje de programación Micro Python,
realizando un código para establecer el funcionamiento de las características del dispositivo, tales como
la reproducción y pausa de audio, y el aumento y disminución de volumen. Los componentes se soldaron
a una placa de PCB diseñada con las conexiones necesarias del circuito fue colocada dentro de la carcasa,
en ella se fijaron el módulo de carga e interruptor a sus respectivos orificios. Dentro de la carcasa se
soldaron las conexiones faltantes de la batería y las bocinas. (ver figura 9).
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Figura 9: Circuito completo dentro de la carcasa
Fuentes: Elaboración propia
RESULTADOS Y DISCUCIÓN
Con el objetivo de corroborar el funcionamiento del prototipo se llevaron a cabo una serie de pruebas
que se clasificaran en dos fases:
● Fase preliminar: Pruebas realizadas con apoyo de códigos en lenguaje Python para verificar las
características del audio emitido.
● Fase practica: Pruebas de funcionamiento en perros asistidas por codirector MVT Javier
Nandayapa Vargas, y posterior procesado de datos obtenidos.
Fase preliminar
Esta fase de pruebas consistió en el uso de códigos realizados en Python, que permitieron observar
características específicas del audio emitido por el dispositivo. Los resultados obtenidos a través de estos
códigos se compararon con las características comprobadas del ruido blanco y, también del nivel de dB
que pueden soportar los perros.
La primera prueba consistió en un código que permite obtener el espectro de frecuencia del archivo mp3
(figura 10(A)), que muestra componentes en todas las frecuencias (Braga, S.F.), confirmando que es
ruido blanco. Posteriormente, se obtuvo el espectro del audio emitido por las bocinas del prototipo
(figura 10(B)), observando que se conservan las características descritas, aunque con un rango de
frecuencia ligeramente menor. Estos espectros de frecuencia del dispositivo fueron generados mediante
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un código en Python que emplea librerías específicas para analizar audios. La imagen A representa el
espectro del archivo mp3 almacenado en la memoria SD del módulo dfplayer, mientras que la imagen
B muestra el espectro del audio emitido a través de las bocinas del dispositivo. Este rango de frecuencias
es óptimo ya que no sobrepasa los 35 KHz, lo cual evita causar molestias en la audición de los perros
(Wingfield, 2001).
Figura 10. Espectro de frecuencia
Fuentes: Elaboración propia
En la siguiente prueba se grafica el nivel de decibelios emitidos por el prototipo a través de un minuto.
Esta grafica es la representación de la medición, mediante procesos matemáticos, de los dB del audio
emitido por el dispositivo, mide los dB del audio en un periodo de un minuto. Esta grafica permite
visualizar la intensidad con la que el dispositivo emite el ruido blanco y comparar los resultados con los
niveles adecuados. (Figura 11). Los perros pueden soportar ruidos de hasta 65 dB (Biologica,2023), por
lo que el prototipo no presenta peligro para la audición de los perros.
Figura 11. Grafica de Decibelios
Fuentes: Elaboración propia
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Fase Practica
Se llevaron a cabo pruebas de funcionamiento con 10 caninos, los cuales, bajo condiciones controladas,
fueron sometidos a tres etapas de adaptación:
● Etapa previa (antes): Estimulación de frecuencia cardiaca elevada mediante actividades con
los perros
● Etapa de relajamiento (durante): Disminución de la frecuencia cardiaca de los perros
mediante el dispositivo auricular de ruido blanco
● Etapa posterior (después): Evaluación de la frecuencia cardiaca después de un tiempo
determinado.
Cada etapa consto de 5 minutos para mejorar la precisión de las mediciones y la retroalimentación de
los caninos, los resultados pueden ser visualizador en la tabla 1.
Tabla 1: Resultados de la prueba.
Durante las diferentes pruebas en la clínica veterinaria, se observaron cambios visuales en las actitudes
de algunos perros. A lo largo de la prueba se pudo apreciar una relajación visual en el perro, lo que
indicó un correcto funcionamiento del dispositivo previa a la medición del ritmo cardiaco por parte del
veterinario. (ver figura 12).
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Figura 12: Pruebas físicas con caninos.
Fuentes: Elaboración propia. Veterinaria Nandayapa
En la etapa previa se exponía a los perros al ambiente estresante de la clínica y su ubicación, esta se
encuentra en una avenida transitada midiendo el ritmo cardiaco de los perros después de pasar 5 minutos
a esta exposición.
Para medir el ritmo cardiaco de los perros se usó un estetoscopio, se contabilizo los latidos del perro
durante 10 segundos y multiplicando este resultado por 6, obteniendo los latidos por minuto del perro
en ese momento.
Posteriormente en la etapa de relajamiento, se expuso a los perros al funcionamiento del prototipo
durante 5 minutos, observando en algunos casos (Figura 12) relajamiento visible en los perros. Midiendo
nuevamente los latidos por minuto y registrándolos en la Tabla 1. Finalizando las pruebas tras hacer una
última medida tras ser expuestos al ambiente nuevamente.
Para procesar los resultados obtenidos se realizó una prueba ANOVA, esta prueba es una técnica
estadística que se usa para comparar la media de tres grupos y determinar si existen medidas
significativas entre si (Ortega, 2023). La prueba ANOVA plantea dos hipótesis, H0 o nula donde se
demuestra que no hay diferencias entre los grupos de datos y H1 o hipótesis alternativa la cual demuestra
la existencia de diferencias entre los grupos de datos.
Para determinar cuál hipótesis se rechaza, la prueba ANOVA compara el valor p con el nivel de
significancia usando regularmente 0.05 el cual indica que hay un 5% de riesgo de existir una diferencia.
Si el valor p es igual o menor que el nivel de significancia se rechaza la hipótesis nula, de lo contrario
se determina que no existe diferencia entre los grupos de datos (minitab, s. f).
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Debido al objetivo del prototipo, era necesario comprobar que existe diferencias significativas entre los
grupos de medidas para corroborar el funcionamiento del dispositivo. Con ayuda de un código en
lenguaje Python se aplicó la prueba ANOVA y graficando los resultados en la figura 16, Obteniendo un
valor de p de 0.0255 rechazando la hipótesis nula.
Figura 12. Diagrama de cajas de prueba ANOVA
Fuente: Elaboración propia
Es necesario comparar las medias entre los grupos de datos (minitab,s.f.) como se observa en la figura
1 se determina que el promedio durante el tiempo que los perros tenían el prototipo en funcionamiento
es notablemente menor al resto de tomas.
CONCLUSIONES
Los resultados de este estudio respaldan firmemente la importancia de la reducción auditiva artificial
como medio eficaz para reducir el estrés en perros que viven en entornos ruidosos. En todos los estudios,
los cambios significativos en el comportamiento y la actitud indicaron una reducción significativa de la
ansiedad del perro. Las pruebas de los auriculares reproductores de ruido blanco han demostrado que los
perros se mostraron más dóciles y no exhiben comportamientos relacionados con el estrés.
Además de observar el comportamiento de los perros, las mediciones de la frecuencia cardíaca antes y
después de usar el prototipo proporcionaron evidencia cuantitativa de los efectos calmantes del
dispositivo emisor de ruido blanco. Las gráficas mostraron que hubo una reducción significativa en la
frecuencia cardíaca en los perros que usaban los auriculares, lo que indica una reducción significativa en
sus niveles de estrés. Estos hallazgos refuerzan la validez de este método para la protección del bienestar
de los perros, sugiriendo que puede ser una solución eficaz y no invasiva para reducir el estrés acústico
en los perros.
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El uso de ruido blanco no sólo ha demostrado ser eficaz, sino que también es una forma humana y
compasiva de mejorar la supervivencia de los perros en entornos ruidosos. Esta técnica puede resultar
útil en situaciones como la detonación de fuegos artificiales, tormentas o ruido constante en las ciudades.
Para favorecer un cuidado del perro sencillo y saludable, este método puede ser una buena alternativa
para contrarrestar el estrés en perros. Los resultados abren nuevas oportunidades para futuras
investigaciones y aplicaciones en salud y cuidado animal, permitiendo una mejor comprensión y manejo
del bienestar animal.
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