Guia De Ruido

GUIA AMBIENTAL MANEJO DE PROBLEMAS DE RUIDO EN LA INDUSTRIA MINERA

REALIZADO POR: Edvard Falch (M.Sc.), KILDE Akustikk A/S, P.O.Box 27, N-5032 Minde, Norway Tel: +47-55288913, Fax: +47-55287860, E-mail: [email protected]

POR ENCARGO DEL: Ministerio de Energía y Minas, República del Perú Dirección General de Asuntos Ambientales

Bergen/Lima 10 de Junio de 1997

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN

5

2. ALCANCES

6

3. ASPECTOS FÍSICOS

8

3.1 RUIDO Y SONIDO 3.2 NIVELES DE SONIDO EN DECIBELES 3.2.1 NIVEL DE PRESIÓN DEL SONIDO 3.2.2 NIVEL DE POTENCIA DEL SONIDO 3.2.3 DECIBELES COMBINADOS 4. CARÁCTER DEL RUIDO 4.1 ESPECTRO 4.2 SONORIDAD 4.3 EL FACTOR TIEMPO 4.4 TIPOS DE RUIDO 4.5 NIVEL DE RUIDO EQUIVALENTE 5. EFECTOS DEL RUIDO 5.1 EFECTOS EN LOS SERES HUMANOS 5.1.1 INTERFERENCIA CON LA COMUNICACIÓN 5.1.2 PÉRDIDA DE LA AUDICIÓN INDUCIDA POR EL RUIDO 5.1.3 EFECTOS DE PERTURBACIÓN DEL SUEÑO 5.1.4 EFECTOS CARDIOVASCULARES 5.1.5 EFECTOS EN EL RENDIMIENTO 5.1.6 RESPUESTAS DE ENOJO 5.1.7 EFECTOS EN EL COMPORTAMIENTO SOCIAL 5.2 EFECTOS EN LA FAUNA 5.2.1 ASOCIACIÓN 5.2.2 NORMAS DE COMPORTAMIENTO 5.2.3 MAMÍFEROS Y ANIMALES DOMÉSTICOS 5.2.4 AVES Y ANIMALES DE CORRAL 6. ESTABLECIMIENTO DE LÍMITES DE RUIDO 6.1 PROCEDIMIENTOS PARA ESTABLECER LÍMITES 6.2 REGULACIONES Y LÍMITES DE RUIDO EN OTROS PAÍSES 7. SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS DE RUIDO Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

8 9 9 11 12 15 15 16 20 20 21 23 23 23 23 23 25 25 26 26 26 27 27 28 28 29 29 31 33 Página 2

7.1 IDENTIFICACIÓN DE LOS PROBLEMAS DE RUIDO 7.2 MÉTODOS DE CUANTIFICACIÓN 7.3 ORGANIZACIÓN Y PLANEAMIENTO 7.4 REDUCCIÓN TÉCNICA DEL SONIDO 8. PROPAGACIÓN DEL RUIDO 8.1 FUENTES PUNTUALES 8.2 PROPAGACIÓN DEL SONIDO EN EL AIRE 8.3 EFECTOS METEOROLÓGICOS 8.4 HUMEDAD Y PRECIPITACIÓN 8.5 ABSORCIÓN POR LA VEGETACIÓN 8.6 REFLEXIONES 8.7 ABSORCIÓN 8.8 DIFRACCIÓN 9. FUENTES DE RUIDO 9.1 RADIACIÓN Y GENERACIÓN DE RUIDO 9.2 FUENTES DE RUIDO EN LA INDUSTRIA MINERA 10 CONTROL TÉCNICO DEL RUIDO 10.1 MATERIALES ACÚSTICOS 10.1.1 MATERIALES ABSORBENTES 10.1.2 MATERIALES DE BARRERA 10.1.3 MATERIALES DE AMORTIGUACIÓN 10.2 ENCERRAMIENTOS ACÚSTICOS 10.3 SILENCIADORES Y MUFLES 10.4 ABSORCIÓN DEL SONIDO EN HABITACIONES 10.5 PANTALLA AL AIRE LIBRE 10.6 CONTROL ACTIVO DEL RUIDO 10.7 EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS 10.8 COSTO DE CONTROL DEL RUIDO 11. MEDICIONES DEL RUIDO 11.1 INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA MEDIR EL NIVEL DEL SONIDO 11.2 FACTORES AMBIENTALES 11.3 CALIBRACIÓN 11.4 ESTACIONES DE MONITOREO DE RUIDO 11.5 REGISTRO DE DATOS 11.6 MEDICIONES DE EMISIÓN 11.6.1 SERIES ISO 3740 11.6.2 ISO 8297 11.7 DIRECTIVIDAD 11.8 MEDICIONES AMBIENTALES 11.9 IDENTIFICACIÓN DE LAS PRINCIPALES FUENTES DE RUIDO 12. CÁLCULO DE RUIDOS

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33 33 34 35 36 36 37 37 39 39 39 41 41 43 43 44 47 47 47 48 49 50 53 55 57 57 59 60 61 61 62 56 63 64 65 65 67 70 71 73 76

Página 3

12.1 NIVELES DE REFERENCIA 12.1.1 FUENTES MÓVILES DE RUIDO 12.1.2 FUENTES DE RUIDO EN ÁREAS CERRADAS 12.2 MÉTODO GENERAL DE PREDICCIÓN 12.3 INFORMES DE CÁLCULOS

76 77 77 78 86

13. REFERENCIAS

88

APÉNDICE 1: NOMENCLATURA

92

APÉNDICE 2: LISTA DE SÍMBOLOS

96

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Página 4

1. INTRODUCCION En nuestra vida diaria, estamos expuestos constantemente a los ruidos. En muchos países industrializados, se ha desarrollado lo que se llama “ruido comunitario”, que consiste en la exposición al ruido ambiental fuera de las áreas de trabajo, que se ha ido incrementando hasta dar como resultado un problema ambiental severo. Las fuentes principales de ruido comunitario son el ruido por transporte, industrias, obras públicas, de construcción y el vecindario. De acuerdo a un muestreo representativo realizado en 1993, casi el 25% de la población europea se encuentra expuesta a ruido mayor de 65 dB LAeq,24h, (a nivel de áreas abiertas) provocado por los medios de transporte. El ruido industrial claro que afecta a menos personas, pero todavía es un problema para los que están expuestos a estas fuentes. Un estudio realizado en Noruega el año 1996 indica que el 5% de la población se encuentra expuesta al ruido provocado por las industrias a más de 55 dB Laeq8hr, (a nivel de áreas abiertas). Teniendo en cuenta que a un nivel de presión de sonido de 65 dB, el acto de conciliar el sueño puede ser perturbado enormemente produciendo un estado de enojo en las personas, queda claro que el ruido comunitario es un problema de salud ambiental genuino. El ruido no sólo es un problema en países industrializados sino también en muchos países en vías de desarrollo, especialmente debido al progreso técnico, urbanización, e incremento en el tráfico. Por lo tanto, en la última década cada vez más países en todo el mundo han reconocido que la lucha activa contra el ruido es necesaria, y el número de países que establecen regulaciones por ruido comunitario se ha incrementado. Las regulaciones por ruido implican la disminución del ruido. El objetivo de la disminución del ruido es proteger la salud y el bienestar de la población. Con este fin, deben crearse condiciones aceptables de vida para que las actividades humanas más importantes puedan ser llevadas a cabo sin molestias o interferencias en la medida que sea posible. Para lograr este objetivo es necesario aplicar todas las medidas posibles en el control del ruido como: – prevenir y mitigar emisiones – aplicar tecnología de bajo nivel de ruido – restricciones temporales para las actividades que son indebidamente ruidosas

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Frecuentemente, estas medidas no son suficientes para alcanzar condiciones aceptables de vida. Por lo tanto, deben aplicarse medidas adicionales, por ejemplo: – Considerar el ruido en el planeamiento de uso de tierra – Medidas de reducción del ruido en su camino de propagación – Aislamiento de edificios

La industria minera, que incluye diferentes actividades tales como operaciones de minado y metalúrgicas, cubre una variedad inmensa de fuentes de ruido, muchos de los cuales tienen una naturaleza compleja. Están involucrados diversos tipos de maquinaria, los que pueden contener frecuencias bajas o altas predominantemente así como componentes tonales, los que pueden ser impulsivos y también presentar patrones de sonido desagradables. Obviamente, los problemas ambientales en la industria de la minería son problemas comunes con muchos otros tipos de industrias. Esta guía Ambiental puede por lo tanto ser de utilidad, no sólo en la industria minera, sino también en muchos otros tipos de industrias que tienen problemas de ruido ambiental.

2. ALCANCES La presente guía está destinada principalmente a manejar problemas de ruido ambiental en la industria minera. Teniendo como objetivo principal al grupo de los ingenieros, se orienta principalmente a apoyarlos con información práctica y experiencias previas en diferentes tópicos que se relacionan con este asunto. Sin embargo, la industria minera es muy compleja, y consta de diferentes operaciones y fuentes de ruido que pueden ser también de interés común a todos los grupos involucrados con problemas de ruido en la industria. La guía no está dirigida a expertos en ruido. El objetivo principal es proporcionar un panorama actualizado a los que no son expertos. Por lo tanto, los tópicos generales de ruido son incluidos al igual que tópicos específicos en la materia. Para los interesados se ha incluido una lista de referencia de textos y ejemplos prácticos sobre el control de ruidos. La guía proporciona la información pertinente que nos enseña cómo llevar a cabo mediciones simples, mitigación y evaluación del control del ruido. Sin embargo, muchos casos de ruido ambiental pueden ser muy complejos. En dichas situaciones, esta guía nos permitirá comunicarnos con expertos en ruido.

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Esta guía enfoca el ruido ambiental, más no el ruido ocupacional. Sin embargo, al tratar los problemas de ruido ambiental no podemos separarlo de los problemas de ruido ocupacional, ya que se originan en las mismas fuentes de ruido. Por lo tanto, muchos tópicos en esta guía son relevantes en lo que respecta al ruido ocupacional así como de los ruidos ambientales, por ejemplo: “fuentes de ruido, control técnico de ruido, mediciones de ruido, etc.” La presente guía esta basada en informaciones actualizadas de los estándares y documentos internacionales. En lo posible, se hace referencia de los estándares provenientes de la International Standards Organization (ISO), y criterios de ruido de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

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3. ASPECTOS FISICOS 3.1 Ruido y sonido Físicamente, el sonido es producido por la vibración de cualquier cuerpo y se propaga en el aire (u otros medios) como movimiento ondulatorio a cierta velocidad. En el aire, el medio con el que trabajaremos en esta guía, la velocidad de la onda es aproximadamente 344 m/s a 20°C. Se ilustra el principio de la onda de origen y movimiento en la Figura 1.

Figura 1. La transformación de las vibraciones en ondas. (Ref.12) a) Por un punto vibratorio en una banda de movimiento b) Por un pistón vibratorio en un medio fluido La figura 1 demuestra que a medida que un pistón oscila en un tubo, la onda de presión es transmitida en la misma frecuencia y con la misma forma de onda como la vibración del pistón que lo produce. Al ajustarse la velocidad del sonido en el aire, la longitud de onda (λ ) se define por el intervalo de tiempo entre compresiones sucesivas, que se establece a su vez por la frecuencia de la perturbación. Por lo tanto

λ = cT = c/f

Donde:λ

es la longitud de onda (metros)

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T

es el tiempo entre compresiones sucesivas (segundos)

c

es la velocidad del sonido en el aire (metros por segundo)

f

es la frecuencia del disturbio (períodos por segundo=Hertz (Hz))

El sonido como lo experimenta el hombre, es definido como energía acústica en un rango de frecuencia aproximado de 20-20,000 Hz. Los efectos del ruido dependen principalmente de la frecuencia del sonido. Por lo tanto, el análisis de espectro es importante en mediciones de ruido. El sonido físico evoca respuestas fisiológicas durante su trayectoria auditiva. Sin embargo, no todos los sonidos evocan repuestas fisiológicas auditivas. Por ejemplo: el ultrasonido (sobre los 20,000 Hz) y el infrasonido hasta cierto límite (por debajo de los 20 Hz) se encuentran fuera del rango de frecuencia que anima el sistema auditivo y, por lo tanto, no son perceptibles. Desde el punto de vista físico no existe ninguna diferencia entre los conceptos sonido y ruido, a pesar de que tiene una diferencia importante para el oído humano. El ruido es una clase de sonido que se considera no deseada. En algunas situaciones, pero no en todas, el ruido puede afectar desfavorablemente a la salud y al bienestar de los individuos o de poblaciones enteras. No es posible definir el ruido exclusivamente sobre bases de parámetros físicos. En su lugar es de práctica común definir el ruido operacionalmente como energía acústica audible que puede afectar adversamente tanto fisiológica como psicológicamente el bienestar de las personas.

3.2 Niveles de Sonido en Decibeles 3.2.1 Nivel de Presión del Sonido El sonido puede describirse como pequeñas variaciones en la presión atmosférica, por ejemplo: una presión de sonido de tiempo variable, p(t). Comparada con la presión 5

atmosférica (aprox. 10 Pa a nivel del mar) la presión del sonido es extremadamente pequeña. La presión del sonido en la región de 10-5 Pa (N/m2) a 10 2 Pa es relevante al oído humano. Ya que el rango de la presión del sonido es tan extenso, es usual (y práctico) expresar el nivel de presión del sonido (Lp) en decibeles (dB) en una escala logarítmica: Lp = 10 log10 [p/pref] Donde:p

2

es la presión del sonido (Pa)

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pref

es la presión de referencia estandarizada 0.00002 Pa (=

20µPa).

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En la Tabla 1 se muestran algunos ejemplos de la presión del sonido y los niveles de presión del sonido (dB) asociados a sonidos comunes:

Tabla 1: Sonidos típicos en los niveles de presión de sonido (dB) y presión del sonido (Pascal) Nivel de presión sonora

Presión sonora

Sonido común

(dB)

(Pa)

140

200

Avión grande a propulsión

120

20

Discoteca

100

2

Tráfico pesado - ciudad

80

0.2

60

0.02

Conversación normal

40

0.002

Área urbana tranquila

20

0.0002

Susurro

0

0.00002

Punto inicial de audición

Oficina atareada

3.2.2 Nivel de Potencia del Sonido Todas las fuentes de ruido tienen una potencia de sonido característico, una medida básica de su salida acústica. Mientras que el nivel de presión del sonido depende de muchos factores externos, por ejemplo: la distancia y la orientación del receptor, el viento y las gradientes de temperatura y el ambiente, la potencia del sonido es esencialmente una propiedad física sólo de la fuente. El nivel de potencia del sonido es ampliamente utilizado para clasificar y comparar las fuentes de ruido. El nivel de potencia del sonido no puede medirse directamente, pero se calcula en base a las mediciones de su presión aplicando los estándares de emisión del sonido. Al igual que la presión del sonido, el nivel de potencia del sonido (L W) también se expresa en decibeles (dB) en una escala logarítmica: LW = 10 log10 [W/Wref] Donde:W

es la potencia del sonido (Watts) W ref

es la potencia de referencia estandarizada 10

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-12

Watt

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En la Tabla 2 se muestran algunos ejemplos de la potencia y niveles de potencia del sonido, asociados a fuentes comunes: Tabla 2. Niveles típicos de potencia de sonido (dB) y potencia de sonido (W) para fuentes comunes de ruido Nivel de Potencia del Sonido

Potencia del Sonido

Fuente de ruido comunes

(dB)

(W)

180

1,000,000

160

10,000

Motor del Turbojet

140

100

Avión a propulsión

120

1

100

0.01

70

0.00001

50

0.0000001

Cohete Saturno

Martillo de cincelar grande Radio hi-fi Conversación normal Susurro

La potencia y la presión del sonido se encuentran relacionadas entre sí. Un foco común de luz puede servir como analogía para ilustrar esta relación: los focos de luz están clasificados por su consumo de potencia en Watts, por ejemplo: focos de 25 W, 100W, etc. La iluminación de un foco de 100W es mucho mayor que el de 25W en un radio dado. Asimismo, una fuente de sonido de un nivel de potencia de 100W es más ruidoso (por ejemplo: la presión del sonido es más alta) que una fuente de 25W en un radio dado. 3.2.3 Decibeles combinados El ruido ambiental industrial usualmente se emite de más de una fuente, y es necesario calcular en decibeles el efecto combinado de los niveles de presión de sonido de las fuentes simples. Obviamente, como el decibel es una expresión logarítmica, los decibeles no pueden agregarse aritméticamente, por ejemplo: 70 dB y 70 dB no son 140 dB. Un método simple y directo para combinar (agregar) niveles de decibeles se ilustra a continuación utilizando el cuadro en la Figura 2.

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Figura 2. Cuadro para agregar niveles de sonido en decibeles. (Ref.3) La Figura 2 es utilizada para combinar dos niveles de sonido. El primer paso es calcular la diferencia entre ellos, sin tomar en cuenta la magnitud del nivel del sonido. El segundo paso es encontrar la cantidad de decibeles (0-3 dB) que deberán agregarse al más alto de los dos niveles de sonido. Se puede observar que el nivel combinado de las dos fuentes iguales (por ejemplo: la diferencia equivale a 0 dB) el nivel combinado del sonido es 3 dB más alto. (70 dB+ 70 dB = 73 dB, y 0dB + o dB=3 dB). Además, si la diferencia esta por encima de los 14-15 dB el nivel del ruido combinado equivale al más alto de los dos. (70 dB + 55 dB = 70 dB). Ejemplo: Cuatro fuentes de ruido tienen niveles de presión de sonido Lp de 81, 75, 75 y 73 dB respectivamente. El nivel de ruido global es de 83.5 dB. En la figura 3 se ilustra el precedimiento del cálculo.

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Página 13

81

(-6)

75

75

+1 82

(-2)

73

+2 (-5)

77

-1.5 83.5 dB Figura 3. Niveles de sonido combinados

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4. CARÁCTER DEL RUIDO Las características físicas principales, además del nivel de presión del sonido, es la frecuencia, el tipo y variaciones en el tiempo. Estas características son explicadas en detalle más adelante.

4.1 Espectro Como se mencionó anteriormente la frecuencia del sonido es un parámetro importante para caracterizar el ruido. Muchas de las fuentes de ruido emiten energía acústica en la región de 50-10,000 Hz. Nuevamente, debido al amplio rango de variación, el espectro frecuentemente se divide en bandas relacionadas geométricamente llamadas bandas de octava, (o bandas de octava de tercera para resoluciones de frecuencias más finas), La banda de frecuencia se denota por su centro de frecuencia. La Tabla 3 muestra las bandas de octava de estándares internacionales con sus límites de banda más bajos/más altos, y el centro de frecuencia correspondiente. Tabla 3. Bandas de octava estandarizadas internacionalmente 1/1 (Hz) Límite más bajo de banda

Frecuencia de centro

Límite más alto de banda

(Hz)

(Hz)

(Hz)

22

31.5

44

44

63

88

88

125

177

177

250

254

254

500

707

707

1,000

1,414

1,414

2,000

2,828

2,828

4,000

5,656

5,656

8,000

11,312

11,312

16,000

22,624

La Figura 4 muestra un análisis de frecuencia en bandas de octava de una turbina de gas pequeña, medida al aire libre, a una distancia de 100m. De este análisis de banda de octava de ruido se puede determinar la magnitud de su reducción y se puede identificar las fuentes más importantes. (El ruido sale en la banda de 50 Hz; el pico probablemente se origina en la compresora, a una frecuencia de 2000 Hz).

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Figura 4. Turbina a gas pequeña en áreas abiertas a una distancia de 100m. (Ref.3) Los niveles de ruido en las diversas bandas de octava pueden combinarse de la misma manera que los de las diferentes fuentes de ruido, para obtener el nivel de ruido total, véase Capítulo 3.2.3 Debe tenerse en cuenta que el ruido caracterizado en bandas de octava es una forma gruesa de análisis. En muchas situaciones, por ejemplo, al identificar los contribuidores de ruido simple en el nivel de ruido de la máquina, es necesario una resolución de frecuencia más fina, y frecuentemente se utiliza un ancho de banda angosta y constante. Sin embargo, es suficiente el uso de bandas de octava en el control de ruido ambiental en situaciones prácticas.

4.2 Sonoridad Se llama sonoridad a la magnitud subjetiva del ruido. Principalmente, la sonoridad depende del nivel de presión del sonido, la frecuencia y duración. A frecuencias bajas, Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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la sonoridad cambia rápidamente con respecto a los cambios en el nivel de presión del sonido. La Figura 5 demuestra esto para tonos puros. Cada línea de sonoridad, expresada en la unidad phon, muestra la forma en que el nivel de presión de sonido, del tono, debe variar a frecuencias diferentes para mantener una sonoridad constante. A 1000 Hz el valor-phon es igual al nivel de presión del sonido. Si la duración del sonido es menor a los aproximadamente 200 ms, la sonoridad se reduce comparado con la Figura 5. Además, también muestra los niveles de presión de sonido típicos y regiones de frecuencia dominantes de fuentes comunes de ruido.

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Figura 5. Perfiles normales de igual intensidad sonora para tonos puros. (Ref.12) Idealmente, los instrumentos para medir la presión de sonido deberían dar una lectura igual a la intensidad sonora en unidades phon, sin embargo, esto es difícil de lograr. Por lo tanto, una aproximación simple es utilizada con muchos propósitos prácticos. La

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curva de ponderación A de la figura 6 es utilizada para ponderar los niveles de presión del sonido como una función de la frecuencia, aproximadamente de acuerdo a la intensidad sonora. Lo que significa que, la energía a frecuencias altas y bajas son reducidas en relación con la energía en el rango de frecuencia - media. Todos los medidores del nivel de sonido de precisión incorporan el filtro-A, muchos de ellos también el filtro B y C (ya que la intensidad sonora depende del nivel de presión del sonido), y algunas veces el filtro-D (para ruidos provocados por aviones). Las curvas de los filtros A,B,C, y D se muestran en la Figura 6.

Figura 6. Filtros A, B, C, y D estándares característicos de los medidores del nivel sonoro. (Ref.6) En la mayoría de fuentes de ruido el filtro –A, por sí solo se utiliza para mediciones prácticas. El filtro C se usa en algunas situaciones para caracterizar las fuentes de ruido de baja frecuencia. Los filtros B y D no se utilizan frecuentemente.

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4.3 El Factor Tiempo Con el fin de medir el nivel de presión de sonido la presión (promedio cuadrado) debe ser promediada sobre cierto período de tiempo. Para sonidos continuos, la elección de promediar el tiempo es innecesaria en vista que es suficientemente alto en comparación con el período de tiempo de las fluctuaciones de presión de sonido. Los medidores de niveles de sonido estándar normalmente incorporan graduaciones “Fast” y “Slow” que corresponden a los tiempos promediados de 125 ms y 1s. El sonido puede parecer continuo a la audición humana ya que el tiempo promedio de audición es mucho más largo que el tiempo del ciclo acústico. De forma similar, los medidores del nivel de sonido pueden fabricarse con el fin de parecer continuos seleccionando convenientemente un tiempo largo en promedio. La respuesta “Slow” (1s) es considerablemente más grande que el tiempo promedio de audición, y es utilizada para obtener una lectura continua, cuando el nivel de sonido fluctúa rápidamente en promedio. La respuesta “Fast” es considerada que será de un orden similar al del sistema de audición humano (125 ms). Las lecturas del medidor utilizando “Fast” son comúnmente utilizadas para caracterizar los niveles máximos cuando fluctúa considerablemente la presión del sonido.

4.4 Tipos de ruido El tipo más simple de sonido, conocido como tonos puros, tiene un ciclo de presión que se define en una frecuencia simple. Los tonos puros en la naturaleza son raros. Un diapasón puede servir como ejemplo. En la industria, muchas máquinas emiten ruidos de tono a frecuencias discretas, típico en el ruido generado por maquinaria de rotación, por ejemplo: el chillido de una llanta, el crujido de una herramienta de material cortante, el sonido agudo de las hojas de una sierra, etc. Las fuentes típicas de los ruidos industriales con componentes de tono (a frecuencias discretas) son: -

Ventiladores

-

Bombas

-

Transformadores

Se puede encontrar ruido de banda ancha en un rumor, un gruñido o un silbido. Como su nombre lo indica, no existe ningún contenido de energía en frecuencias discretas. Los ruidos de banda ancha que se originan por procesos no periódicos dan como resultado ruidos no periódicos que no tienen contenido de tono. Sin embargo, la energía acústica puede concentrarse en una o más áreas del espectro. Las fuentes típicas de ruido industrial que emiten ruidos de banda ancha son:

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-

Molinos de martillo

-

Martillo neumático

-

Turbina a gas (véase Fig.4)

El ruido impulsivo está formado por uno o más golpes de la energía del sonido, con una duración de menos de 1s cada uno. El sonido impulsivo puede ser de banda ancha o puede ser de frecuencia discreta. Fuentes típicas de sonido industrial con sonido impulsivo son: -

Golpe del Martillo

-

Explosiones

-

Golpes de máquinas de imprenta

4.5 Nivel de Ruido Equivalente El objetivo básico de las mediciones de ruido es cuantificar la exposición de ruido total en términos simples. Las investigaciones tanto en laboratorio como in situ muestran que la dosis de ruido físico total se correlaciona con lo que el ser humano percibe del sonido (tiempo variable). El período de interés puede ser un intervalo de segundos, minutos u horas. Por lo tanto, el nivel de ruido variable en el tiempo a largo plazo es medido frecuentemente como el nivel promedio en el tiempo Leq, es decir el total de la energía acústica es medida promediándola en el período de tiempo de medición. Por todo esto, el nivel de ruido durante un período de tiempo esta representado por un nivel singular. El Leq puede considerarse como un nivel de ruido estable y continuo que tendría la misma energía acústica total igual al del ruido real fluctuante en el mismo período de tiempo. Véase Figura 7. Por lo tanto, el Leq es denominado como el nivel de ruido equivalente. Debe establecerse el período de tiempo de medición.

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Figura 7. El nivel de presión sonora equivalente de un período de 24 horas. (Ref.3)

Leq esta ganando gran aceptación como una escala para medir la exposición al ruido a largo plazo. Por ejemplo: El ISO la ha adoptado para la medición de la exposición al ruido comunitario (Véase Ref. 34) y al riesgo de daño auditivo (Véase Ref. 35).

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5. EFECTOS DEL RUIDO 5.1 Efectos en los Seres Humanos La Salud ha sido definida por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como “ Un estado de bienestar físico, mental y social completo y no solamente la ausencia de enfermedad o dolencia”. Esta es una amplia definición que cubre los impactos del ruido tales como: daño auditivo y perturbación de las actividades humanas que pueden traer como consecuencia reacciones de disconformidad. Se ha demostrado que el ruido comunitario puede tener un número de efectos directos adversos diferentes a daños auditivos. Estos incluyen interferencia con la comunicación, respuestas de enojo, efectos al dormir, en el sistema cardiovascular y psicofisiológico, rendimiento

y en el comportamiento social. Más adelante se

presentan efectos adversos reconocidos según los criterios de salud ambiental de la OMS sobre ruido comunitario (Ref. 32). 5.1.1 Interferencia con la Comunicación El ruido tiende a interferir en la comunicación con el auditorio, donde el discurso es más importante. La percepción del discurso tiene especial importancia en los salones de clase o auditorios de conferencias, y en situaciones donde los oyentes tienen dificultades de audición. Para una distancia de 1 m. del hablante al oyente es conocido que se puede tener un nivel de fondo de hasta: -

45 dB, un discurso relajante es 100% comprensible

-

55 dB, un discurso puede ser entendido claramente

-

65 dB, un discurso hablado con un mayor esfuerzo vocal puede entenderse.

Un discurso también se ve afectado por las características de reverberación en el auditorio. Un tiempo de reverberación alto reduce la inteligibilidad de un discurso. Para oyentes sensitivos o cuando se escucha mensajes complicados, el nivel de fondo debería ser 10 dB más bajo que el nivel del discurso. 5.1.2 Pérdida de la audición inducida por el ruido Ejemplos de exposiciones a ruido comunitario de alto nivel son las discotecas, deportes motorizados, prácticas de tiro, etc. En circunstancias normales, el ruido industrial no es considerado peligroso para la audición en la comunidad.

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Para propósitos prácticos, el daño en la audición, se asume está asociado con la exposición a la energía total de un ruido particular, por ejemplo: la equivalencia del nivel de ruido de la ponderación A por más de 8 horas LAeq,8h. El análisis de datos disponibles ha proporcionado bases estadísticas con el fin de predecir el grado de pérdida auditiva que probablemente será experimentado por las personas expuestas al ruido continuo durante unas 8 horas (día de trabajo) por un período de hasta 45 años, Véase Tabla 4. Tabla 4. Riesgo de daño auditivo, %. (Ref.35) Años de exposición al ruido LAeq,8h

2 añ.

5 añ.

10 añ.

20 añ.

30 añ.

40 añ.

45 añ.

«Normal»

1

2

3

7

14

32

50

85 dB

1

3

6

13

22

42

57

90 dB

3

7

12

23

32

54

65

95 dB

4

10

20

35

45

61

72

100 dB

5

14

31

49

58

74

82

105 dB

8

20

45

65

77

87

91

110 dB

10

28

58

85

91

95

95

El riesgo se considera insignificante para LAeq,8h, menores de 75-80 dB, por encima de este nivel el riesgo se incrementa con el aumento del nivel del sonido, sin embargo el incremento en el riesgo puede ser difícil de demostrar en seres humanos. Ya que el principio de energía igual puede ser adoptado, un criterio base de 80 dB LAeq,8h, implica que el riesgo también será insignificante con 83 dB LAeq,4h con 86 dB LAeq,2h y con 89 dB LAeq,1h. (A este respecto, debe considerarse que el Perú sí tiene regulaciones nacionales para el ruido ocupacional en la industria minera, Véase Ref. 41). No está claro si las regulaciones con respecto al riesgo de daños pueden o no extenderse por un tiempo muy corto de ruido impulsivo. La evidencia indica que el incremento de riesgo existe cuando los niveles de sonido impulsivo alcanzan de 130 150 dB L peak. 5.1.3 Efectos de perturbación del sueño El ruido continuo así como el intermitente puede producir perturbación en el sueño. Los ruidos de fondo más intensos producen efectos más graves de perturbación del Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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sueño. Se han identificado los efectos subjetivos en las dificultades de conciliar el sueño, calidad de sueño subjetivo, efectos adversos como dolor de cabeza y cansancio. Se hace mención de los grupos más sensibles como los ancianos, personas con dificultades para dormir y los trabajadores de turnos. Para evitar las perturbaciones del sueño por ruidos continuos el nivel de sonido equivalente no debería exceder los 30 dB, para ruido fluctuante el nivel máximo no debería exceder los 45dBA en el interior. Particularmente, cabe resaltar que si fuera posible dormir con una ventana ligeramente abierta, se experimentaría una reducción de afuera hacia adentro de 15 dB. (60 dB fuera de la ventana produce 45 dB en el interior). Para prevenir perturbaciones en el sueño, se debería considerar al mismo tiempo: el nivel de ruido equivalente, los niveles de eventos de sonido (niveles máximos) y el número de eventos. La reducción de ruido en la primera parte de la noche se cree es efectiva para quedarse dormido. 5.1.4 Efectos Cardiovasculares Muchos estudios han demostrado que la presión arterial es más alta en los trabajadores expuestos al ruido y en las poblaciones que viven en lugares ruidosos alrededor de los aeropuertos y en calles ruidosas; que en poblaciones con control de ruido. Mientras que otros estudios no indican efectos. La evidencia total sugiere una asociación débil entre exposición al ruido a largo plazo y el incremento en la presión arterial o hipertensión. 5.1.5 Efectos en el Rendimiento Hay pocos o casi ningún estudio sobre los efectos del ruido en la productividad humana en situaciones comunitarias. En cambio, el efecto del ruido en el desempeño de las labores ha sido estudiado en laboratorios de investigación. Dos ejemplos de la influencia en el desempeño de labores: Un evento nuevo, como el comienzo de un ruido desconocido causará distracción e interferencia en muchas clases de labores. El ruido impulsivo puede producir efectos destructivos como resultado de respuestas de sobresalto. La exposición persistente al ruido durante la niñez puede dañar la facultad de leer; mientras más larga sea la exposición, mayor será el daño. Parece claro que centros de cuidado diario de niños y escuelas no deberían ubicarse cerca de fuentes de ruido importantes, tales como: carreteras, aeropuertos y centros industriales. Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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5.1.6 Respuestas de enojo El enojo producido por el ruido puede definirse como un sentimiento de desagrado provocado por el ruido. Sin embargo, las reacciones de enojo son susceptibles a muchos factores que no tienen relación con la acústica sino más bien de naturaleza psicológica, social o económica. Existe una diferencia considerable en las reacciones individuales al mismo ruido comunitario. Se ha demostrado que el enojo puede verse afectado por el nivel de ruido equivalente, el nivel de ruido máximo de un evento de ruido, el número de dichos eventos y el momento del día. El enojo de la comunidad varía según la actividad. El umbral del enojo para ruidos estables y continuos es alrededor de 50 dB LAeq al aire libre. Si se mantienen los niveles por debajo de los 55 dB LAeq pocas personas estarán muy enojadas durante el día. Para otros tipos de ruido, por ejemplo: ruido impulsivo, el umbral puede ser más bajo. Los niveles de ruido durante la tarde y la noche deberían de ser de 5 a 10 dB más bajos que durante el día. 5.1.7 Efectos en el comportamiento social De los muchos ruidos comunitarios, la interferencia de la actividad más importante parece estar relacionada con el descanso, recreación y ver televisión. Existe evidencia totalmente consistente que el ruido por encima de los 80 dB causa un comportamiento que reducen la diligencia y los ruidos altos podrían incrementar un comportamiento agresivo. 5.2 Efectos en la fauna Los efectos del ruido en los animales no han sido profundamente investigados y entendidos como en el caso de los humanos. Sin embargo, diversos estudios han sido llevados a cabo, y en este capítulo se presenta un resumen de las opiniones comunes vertidas en la actualidad. Los animales pueden reaccionar a la exposición al ruido de diferentes maneras, y las reacciones variarán entre las diferentes especies. La audición es un elemento importante para mantener a los enemigos alejados, conseguir comida, y tener contacto con otros animales de la misma especie. El menoscabo en la audición será normalmente más fatal para los animales silvestres que para los domésticos. Los animales silvestres dependen totalmente de sus sentidos.

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Los animales silvestres tienen normas naturales de reacción contra peligros potenciales. Las observaciones demuestran: -

interrupción de actividades en progreso

-

reacciones de estrés

-

reacciones de escape

-

reacciones de defensa

Los animales en cautiverio no tienen la posibilidad de escapar, y pueden desarrollar reacciones de estrés. 5.2.1 Asociación Los animales pueden asociar el ruido con peligro. Algunos estudios muestran que la sensación de peligro puede estar relacionada con experiencias anteriores. La visión es importante. Una reacción normal entre los animales silvestres es considerar a los humanos como un enemigo. Sin embargo, aparatos mecánicos (por ejemplo: máquinas industriales, etc.) son menos amenazadores. Por lo tanto, los animales no reaccionan ante el ruido que no representa ninguna clase de peligro, y que no tienen ninguna relación con experiencias anteriores. Por otro lado, el ruido puede producir asociaciones positivas. Un tipo de ruido combinado con seguridad (por ejemplo: comida) puede dar como resultado ninguna reacción al repetirse en una etapa posterior. Los humanos si tienen la habilidad de desarrollar aversiones y sentimiento de menoscabo en su bienestar. Por esta razón, aún a niveles de ruido bajos pueden producir reacciones negativas y perturbación cuando se siente que la fuente de ruido es inútil, o no tiene sentido, el valor del uso es insignificante, innecesario, etc. Los animales probablemente no tienen esta capacidad, al menos al mismo grado como en los seres humanos. 5.2.2 Normas de comportamiento La evaluación de las reacciones de los animales silvestres al ruido está basada frecuentemente en evaluaciones no controladas. La misma situación la tienen los animales domésticos. Sin embargo, en cuanto a los animales domésticos, existe un gran número de investigaciones con observaciones médicas combinadas y cargas de ruidos. Existen muchos estudios en los que los animales son expuestos al ruido con diferentes características. Muchos estudios de campo han observado las normas de Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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comportamiento de los animales. Generalmente, se asume que las aves son más vulnerables que los mamíferos. Los animales que viven próximos a límites donde no hay vida, por ejemplo: en el desierto y en el ártico están en peligro de extinción. La misma situación se aplica a los animales que viven bajo condiciones de estrés en cautiverio. Otros animales pueden estar en peligro de extinción en períodos de escasez de comida (por ejemplo: en el invierno) o durante el período de apareo. El ruido que produce reacciones de escape puede conducir a la reducción de sus recursos alimenticios. Existen sólo unos pocos estudios de efectos a largo plazo del ruido y reacciones de perturbación experimentada por los animales. Cuando se cubren las necesidades naturales, la mayoría de animales se adaptan fácilmente al ambiente. Sin embargo, la perturbación y el ruido repetidos, será de cualquier manera un factor de ambiente negativo que puede influir y reducir el número de especies en el área. 5.2.3 Mamíferos y animales domésticos Algunos estudios indican que los niveles de ruido que exceden los 90 dB pueden producir un incremento en las reacciones entre los mamíferos (reacciones de escape, etc.) mientras niveles de ruido más bajos proporciona un número mucho menor de reacciones. Los estudios sobre animales domésticos muestran reacciones variables, de acuerdo al carácter y nivel del ruido, y más aún que los animales domésticos se acostumbran con mayor facilidad al ruido. El ruido continuo por encima de 100 dB puede conducir a la reducción del apetito y de la producción de leche, y síntomas de fatiga hormonal entre el ganado vacuno, cerdos, cabras, etc. Puede incrementarse el pulso. Explosiones de alta intensidad y golpes violentos pueden provocar reacciones de escape. Algunos estudios indican reacciones aún a niveles bajos de ruido. Estudios realizados en granjas de visones demostraron que los animales se acostumbran fácilmente a ruidos impulsivos de aprox. 140 dB Lpeak. Sólo se observaron reacciones a corto plazo, y los animales regresaron a su comportamiento normal luego de un período corto de tiempo. No se observaron reacciones de pánico (matanza de cachorros, etc.). 5.2.4 Aves y Animales de corral Los estudios indicaron que niveles altos de ruido pueden reducir la producción de huevos. Los efectos a niveles bajos de ruido, por ejemplo por debajo de los 100 dB son difícilmente notados. Niveles de intensidad no han afectado el plumaje de los pollos. Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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6. ESTABLECIMIENTO DE LÍMITES DE RUIDO Es una importante tarea de las autoridades promulgar regulaciones sobre los derechos y deberes en la emisión de ruido ambiental. Especialmente debe quedar claro cuál es el grado de exposición que la población tiene que tolerar y cuándo las medidas de control de ruido tienen que llevarse a cabo. Dichas regulaciones del nivel del ruido ambiental han sido promulgadas en muchos países. Otro tipo de regulaciones, dirigidas a reducir el nivel de ruido en el ambiente, son los niveles de emisión de ruido de equipos nuevos de cierto tipo. Dichas regulaciones han sido difundidas ampliamente en muchos países europeos, y están dirigidas principalmente a equipos de remoción de tierra, como por ejemplo: las excavadoras, bulldozers, palas, etc. El presente capítulo se centra en las regulaciones ambientales. A continuación se presentan documentos de principios y bases de dichas regulaciones. Una lista de los límites de ruido en diferentes países se presenta en la Tabla 5.

6.1 Procedimientos para establecer límites El ISO 1996 (Ref. 34) es un estándar general de la descripción y mediciones de ruido ambiental. El ISO 1996 puede ser el estándar base preferido para establecer los límites de ruido. Se divide en tres partes; 1996-1, -2, -3. El objetivo de los estándares es proveer a las autoridades el material para la descripción de ruido en la comunidad y en ambientes laborales. Basados en estos principios, los límites de ruido pueden especificarse y de acuerdo con estos límites de aceptabilidad pueden controlarse utilizando el método descrito en los estándares. Las secciones del 1al 3 no especifican los límites de ruido. Parte 1: Cantidades y procedimientos básicos que definen las cantidades básicas que se utilizarán en la descripción del ruido en la comunidad y ambientes laborales; describe los procedimientos básicos en la determinación de estas cantidades. La parte 1 conforma las bases de partes posteriores en las series – 1996. Parte 2: Levantamiento de datos correspondientes al uso de la tierra describe los métodos que se utilizarán para medir y caracterizar el ruido ambiental orientado principalmente al uso de la tierra. Utilizando estos datos como base, las autoridades pueden establecer un sistema para seleccionar el uso apropiado de la tierra, y lo concerniente a los niveles de ruido, de un área específica, o las fuentes de ruido –

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existentes o planeadas – que son aceptables con respecto al uso de la tierra. La Parte 2 no especifica los límites de ruido. Parte 3: Aplicación de los límites de ruido. Establece los criterios que se deben utilizar para aplicar los límites de ruido; también describe los procedimientos que serán usados para verificar el cumplimiento de dichos límites. Los principios fundamentales para la especificación del límite del ruido de acuerdo al ISO 1996 son: -

Los límites del ruido son especificados en términos del promedio de los niveles, LAr,T: LAr,T = LAeq,T + K1 + K2 donde LAeq,T es el nivel equivalente de presión del sonido continuo con ponderación A en

un período de tiempo T.

K1 es un factor de “corrección” por ajuste de tono si los componentes de tono son características esenciales del sonido. K2 en un factor de “corrección” por ajuste de impulso si los componentes de impulso son características esenciales del sonido. -

Los límites del sonido deben establecerse sobre las bases de consideraciones generales de compatibilidad con las actividades humanas y el uso de la tierra. Dichos límites dependerán de muchos factores tales como el momento del día, las actividades que se protegerán, el tipo de fuentes de ruido, factores climáticos, sociales y económicos.

-

Las regulaciones sobre límites del ruido deben abarcar un número de elementos básicos que, en combinación definen únicamente las circunstancias bajo las cuales pueden verificarse de acuerdo con las regulaciones. Estos elementos son como siguen: Descripción del ruido Intervalos relevantes de tiempo Las fuentes y su condición de operación Puntos donde pueden verificarse los límites de ruido Condiciones meteorológicas Criterios para evaluar el cumplimiento de los límites

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6.2 Regulaciones y límites de ruido en otros países En muchos países, las regulaciones han sido promulgadas dependiendo de la fuentes de ruido. Las regulaciones tienen diferentes grados de obligatoriedad, que van desde requisitos de mandato legal hasta recomendaciones. Regulaciones legales completas sólo existen en pocos países, por ejemplo: Holanda y Suiza. En Suiza, el siguiente sistema de valores de ruido ambiental con medidas graduales ha sido introducido: Valores planeados. Ellos describen los valores objetivos que no deben sobrepasarse al planearse instalaciones nuevas de la industria (y transporte) así como de áreas urbanas. Umbrales de impacto ambiental del ruido. Estos indican el límite de la exposición del ruido en áreas habitadas que no debe excederse al construir nuevas instalaciones o al alterarse considerablemente instalaciones existentes. Al mismo tiempo son los valores objetivos de medidas de remediación. En las áreas donde el umbral es sobrepasado, se permiten áreas habitadas sólo cuando han sido suficientemente aisladas. Valores de Alarma. Demarcan áreas donde las medidas de reparación tienen que llevarse a cabo con prioridad, posiblemente se han tomado medidas de aislamiento en las áreas habitadas. En la Tabla 5 se muestran las regulaciones para el ruido industrial usados en algunos países. Los límites son valores sólo para áreas residenciales y están relacionados con valores al aire libre. Tabla 5. Límites de ruido en diferentes países para las instalaciones industriales en áreas residenciales. (Ref.27) País

Descriptor del

Hora del día

ruido

Períodos de

Hora de la

descanso

noche

Austria

Lr

50-55

40-45

Bélgica

L95

45-50

Canadá

Lr

Dinamarca

Lr

45-50

40-45

35-40

Francia

Lr

50-55

45-50

40-45

Alemania

Lr

50-55

Ajuste 6 dB

35-40

Reino Unido

Lr

L90 + 10 dB

L90 + 10 dB

Hong – Kong

Lr

60-65

50-55

Italia

Lr

50-55

40-45

40-45

35-40

LAeq,1h ruido del tráfico

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Japón

L50

50-60

45-50

40-45

Corea

Lr

50-55

45-50

40

Holanda

Lr

50

45

40

Noruega

Lr

50

45

40

Suecia

Lr

50-55

45-50

40-45

Suiza

Lr

55

45

Como se muestra en la Tabla 5, casi todos los países aplican el nivel promedio Lr de acuerdo al ISO 1996, cuando se trata de ruido industrial. También existen diferencias considerables con respecto a los intervalos de tiempo de referencia y ajustes entre los países. Muchos países sí tienen factores de ajuste (“corrección”) para los componentes impulsivos (K2) y de tono (K1). Mientras K1, varía de 0 dB (sin ajustes) a 6 dB, el valor máximo de K2 puede diferir en 7 dB. (Ajustes promedio son de aprox. 5 dB tanto para K1 y K2). En algunos países el día se encuentra subdividido en dos intervalos de tiempo de referencia (día - noche), lo que permite separar las evaluaciones de exposición durante el día y la noche. Los valores correspondientes típicos difieren en 10 dB. Pero las diferencias de 15 dBA también están en uso. Otros países prefieren tres intervalos de tiempo (día / períodos de descanso / noche). De esta manera, los períodos de descanso puede protegerse más efectivamente con valores que son 5 dB más bajos que los valores en el día. Una comparación de valores en varios países demuestra que pueden encontrarse diferencias de hasta 15 dB. Sin embargo, debido a la obligatoriedad diferente de las regulaciones y a diferencias mencionadas en detalle arriba, este número debe ser interpretado con mucha cautela. Los requisitos del ruido proveniente de instalaciones industriales concuerdan correctamente con los valores de lineamiento de la OMS para condiciones deseables o aceptables en muchos países. (Véase capítulo 6.1 y Ref. 32).

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7. SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS DE RUIDO El entendimiento tradicional del concepto “problemas de ruido en la industria” esta dirigido al ruido ocupacional, por ejemplo: ruido en el área de trabajo. Sin embargo, existe un entendimiento creciente, de que el concepto también implica problemas de ruido ambiental en muchas situaciones, y además, es de responsabilidad de la industria controlar el ruido ambiental. En este capítulo se discute ampliamente sobre los principales procedimientos para el control del ruido ambiental. La mayor parte de los tópicos es tratado en capítulos posteriores.

7.1 Identificación de los problemas de ruido “¿Existe un problema de ruido en nuestro caso?” Aún si el ruido ocupacional es alto, no necesariamente existe un problema de ruido ambiental. El ruido ocupacional y el ruido ambiental deben considerarse por separado. Existen dos formas de identificar un posible problema de ruido, aquí llamado identificación activa y pasiva: Identificación pasiva: es la situación en la que la industria restringe su acción inicial a recibir quejas de los vecinos sobre el ruido. Cualquier queja (por supuesto) debe ser considerada como representación de problemas reales de ruido de los que se quejan. Sin embargo, si la industria va a tomar alguna acción para reducir el ruido en un caso en especial, debería depender del nivel de ruido y del carácter del ruido. (Véase más adelante). Se debe enfatizar que “ninguna queja” no significa “ninguna molestia”. Muchas personas no se quejan aún si el ruido es un gran fastidio para ellos. La identificación activa se aplica cuando la industria recolecta datos de ruido, ya sea por medición o cálculos, para determinar los niveles típicos de ruido y compararlos con los criterios de ruido o límites de regulación de ruidos, si existen dichos límites. De esta manera problemas potenciales de ruido se detectan de acuerdo a criterios objetivos para una población “normal”. Se debe tener presente que la población esta cambiando con el tiempo. Algunas personas se mudan a otras áreas, otros llegan.

7.2 Métodos de Cuantificación Tradicionalmente el ruido ambiental es cuantificado mediante mediciones. Sin embargo, el nivel del ruido frecuentemente esta fluctuando, en primer lugar debido a condiciones de operaciones industriales variables y condiciones meteorológicas. Por Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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lo tanto, las mediciones pueden tomar tiempo si los resultados son hechos para que sean confiables, ejemplo: poca incertidumbre en los resultados de las mediciones. Se discuten en detalle los métodos de medición ambiental en el Capítulo 11.8. En la actualidad, en muchos países los cálculos del ruido se han hecho comunes, y los procedimientos de cálculo son autorizados por las autoridades nacionales del medio ambiente. Un método de cálculo de aceptación internacional está siendo preparado en la actualidad, Véase Ref. 38. Se describe este método en el Capítulo 12.2. Debe tenerse en cuenta que la incertidumbre de los resultados obtenidos por los cálculos en muchas situaciones prácticas, son del mismo orden de magnitud que el de la incertidumbre de los resultados obtenidos por mediciones, y pueden ser aún menores, comparadas con la incertidumbre de situaciones de mediciones al azar y escasez de documentación. Los resultados de la medición (o cálculo) deberían compararse con los límites de regulación de ruidos para ruido industrial. A la falta de regulaciones del ruido industrial, los resultados de ruido ambiental cuantificados pueden compararse con los límites de otros países, los que se muestran en el Capítulo 6.2.

7.3 Organización y Planeamiento Como regla general, cualquier organización industrial debería tener como objetivo planear cuidadosamente la forma de evitar fuentes de ruido alto. Es de especial importancia consultar al fabricante sobre las especificaciones de ruido de máquinas e instalaciones nuevas. Sin embargo, las fuentes de ruido alto son en muchos casos imposibles de evitar. En dichos casos se recomienda los siguientes principios de planeamiento: -

Deberían esperarse reacciones substanciales cuando la situación del ruido en un área es modificada. Este es el caso especial de las áreas que fueron tranquilas, en donde períodos de tiempo de tranquilidad se vuelven ruidosos, debido a actividades alteradas o nuevas, nuevas instalaciones, etc.

-

La concentración de fuentes de ruido, con respecto al área y/o tiempo, es una medida importante para reducir la perturbación en el ambiente.

-

Concentración en el área: La reducción total del ruido mediante el uso de pantallas o encerramientos frecuentemente es más efectiva, y tiene un costo con mayor aprovechamiento si las instalaciones ruidosas están agrupadas.

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-

Tiempo

de

Concentración:

Si

instalaciones

ruidosas

están

operando

simultáneamente, y durante un tiempo limitado, preferiblemente de día, la tranquilidad relativa en un área puede mantenerse. -

Las fuentes de ruido deben localizarse en áreas donde su propagación hasta las posiciones del receptor, incluya efecto de pantalla por terrenos intermedios, construcciones, etc. que eviten la propagación de ruido directo si fuera posible. Utilice la distancia: A mayor distancia entre la fuente y el receptor, menor es el nivel de ruido.

-

La información a los vecinos sobre las medidas planeadas para la reducción del ruido puede incrementar la aceptación de dichas medidas, y reducir el malestar total en el ambiente. La información dará la sensación de que los problemas son tomados de manera muy seria.

7.4 Reducción Técnica del Sonido La reducción del sonido en la fuente es frecuentemente la medida más efectiva, y debe tener prioridad sobre las medidas de reducción en la ruta de propagación del ruido. Sin embargo, en muchas situaciones es necesario combinar ambas medidas. Para el control efectivo del ruido ambiental es fundamental el conocimiento fundamental de las fuentes de ruido existentes y potenciales, su nivel de emisión y los mecanismos que lo generan. Un conocimiento detallado de las partes que emiten ruido en la fuente de emisión es la base para determnar las medidas de reducción del ruido a un costo eficaz. Además, en el caso de diversas fuentes de ruido debería aclararse la importancia relativa de cada uno sobre el nivel de ruido total en el ambiente. La reducción de ruido debería comenzar con la fuente que proporciona la contribución más importante al ambiente. Debería tomarse en cuenta que en muchas situaciones es necesario llevar a cabo una reducción de ruido en más de una fuente, en el caso que la reducción de ruido total sea efectiva. En el capítulo 11.6 se discuten los métodos para medir las emisiones de ruido, y se proporcionan los métodos para identificar las fuentes de ruido con el fin de determinar su importancia relativa respecto al ruido total en el ambiente. Además, en el Capítulo 10 se discuten los métodos técnicos de la reducción de ruido.

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8. PROPAGACIÓN DEL SONIDO 8.1 Fuentes Puntuales Las fuentes de ruido tienen diferentes formas: las máquinas pequeñas son consideradas como fuentes puntuales, el tráfico en carreteras como fuentes en línea, y las fachadas de los edificios como fuentes de superficie. Sin embargo, las fuentes de ruido pueden considerarse como fuentes puntuales simples si sus dimensiones físicas son pequeñas comparadas con la distancia al receptor. Muchas fuentes de ruido comunes, incluyendo las fuentes de ruido industrial, normalmente pueden ser tratadas de esta manera. Como se muestra en la figura 8 la fuente puntual ideal puede producir una serie de frentes esféricas de onda que resultan de perturbaciones sucesivas de la fuente puntual. La Figura 8 muestra que la energía del sonido se expande del mismo modo en todas direcciones y a medida que la onda viaja más allá de la fuente su energía es recibida en un área esférica aumentada. Cuando la distancia del receptor de la fuente se dobla, el nivel de presión de sonido se atenúa en 6 dB.

Figura 8. Propagación del frente esférico de onda de la fuente puntual. (Ref.12)

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8.2 Propagación del Sonido en el Aire Además de la reducción del nivel de presión del sonido con la distancia, existen muchos otros factores que pueden afectar significativamente la propagación del sonido en la atmósfera. Los efectos meteorológicos del viento y la temperatura alteran la dirección de la onda, la turbulencia la distorsiona, y la viscosidad causa absorción. Este último efecto es mucho mayor para las frecuencias altas que en las bajas, así la atmósfera tiende a actuar como un filtro. Además, la mayor parte de las mediciones son hechas casi al nivel del suelo donde la gente vive y trabaja. Por lo tanto, la reflexión y absorción del suelo entre la fuente y el receptor es muy importante cuando se estudia la transmisión del ruido al aire libre.

8.3 Efectos Meteorológicos Las condiciones meteorológicas pueden influir en el nivel de ruido recibido si la distancia entre la fuente y el receptor excede a aprox. 30 m. Ya que el aire es viscoso, la velocidad del viento a nivel del suelo es cero. Por encima del suelo la velocidad del viento se incrementa con la altura hasta que la velocidad de la masa principal de aire es alcanzada. Esta región de variación de la velocidad del viento puede ser de muchos cientos de metros de espesor y afecta las mediciones hechas de la mayor parte de la fuentes de ruido. El efecto es que la dirección de la onda del sonido se cambia mientras la onda viaja a través de la capa del aire con diferentes velocidades del viento. La dirección de propagación es refractada. A favor del viento el efecto de refracción hace girar las ondas de sonido hacia el piso y el nivel de sonido puede incrementarse comparado con la situación de efectos sin refracción. En contra del viento el efecto de refracción es opuesto, y puede formarse una región de sombra con intensidad de sonido reducido, Véase Figura 9.

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Figura 9. Refracción del sonido causada por el viento. (Ref.12) La velocidad del sonido se incrementa con la temperatura, por lo que es bueno recordar que en una atmósfera normal la temperatura por sí misma decrece con la altura. El resultado es que, en ausencia del viento, las ondas del sonido cambian de dirección a partir del suelo, al igual que en el caso en contra del viento, formándose una región oscura a cierta distancia. Algunas veces, sin embargo, la gradiente de la temperatura cerca del suelo es positiva, por ejemplo: la temperatura se incrementa con la altura. Esta situación se llama inversión térmica y conduce a efectos opuestos a aquellos descritos anteriormente. Los efectos de refracción por temperaturas disminuidas o aumentadas con la altura se muestran en la Figura 10.

Figura 10. Refracción del sonido causado por la temperatura. (Ref.12)

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8.4 Humedad y Precipitación La absorción del sonido en la atmósfera varía con la frecuencia, humedad, y temperatura. La absorción es mayor a frecuencias altas, y muestra una tendencia a incrementarse con la temperatura pero disminuye cuando la humedad se encuentra relativamente alta. La “capacidad” del sonido de “transportarse” en la neblina o en precipitaciones débiles de cualquier tipo no se debe a ningún cambio físico del medio que conduce a su mejor propagación, sino más bien a una reducción de la actividad humana que se combina con las condiciones atmosféricas para producir un nivel de ruido de fondo más bajo que el normal durante estos períodos.

8.5 Absorción por la Vegetación Si la superficie del suelo por debajo de la onda de sonido fuese perfectamente plana y reflejante, la onda se propagaría sin ninguna atenuación en exceso debido a una expansión geométrica, (sin contar con los efectos debido a la propagación en el aire). Sin embargo, muchas de las cubiertas del suelo (por ejemplo: césped, maíz, arbustos y árboles), tienen una absorción significativa, causando una atenuación excesiva, y lo que es más resaltante cuando la fuente o receptor (o ambos) están localizados cerca del suelo. Como podría esperarse, la atenuación es mucho mayor en frecuencias altas que en bajas.

8.6 Reflexiones Cuando las ondas del sonido se ponen en contacto con una superficie ocurre: -

parte de la energía es reflejada

-

parte es transmitida a través de ella

-

parte es absorbida por ella

Si la superficie es relativamente plana y acústicamente dura, la mayor parte de la energía es reflejada, y la superficie puede considerarse que refleja el sonido de la misma manera como un espejo refleja la luz. La Fig. 11 demuestra este principio simple.

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Figura 11. Reflexión de una superficie plana. (Ref.12) Como las ondas de sonido son vibraciones de presión oscilante en la atmósfera, la onda reflejada y directa pueden ambas reforzarse o cancelarse entre si, debido a la geometría, produciendo problemas para hacerse mediciones cercanas a superficies de reflexión. El efecto de las superficies curvas, superficies planas paralelas y esquinas en el campo de sonido, se muestra en la Fig. 12.

Figura 12. Superficies de Reflexiones de formas diversas. (Ref.12)

Si la superficie de reflexión es curva entonces los rayos estarán enfocados si la superficie es cóncava, y dispersos si es convexa. Un rayo que entra por un vértice de ángulo recto se reflejará en la misma dirección después de dos reflexiones. Las superficies paralelas causan dos efectos importantes: Ondas estacionarias, a ciertas frecuencias, conducen a variaciones muy grandes en la presión del sonido. El Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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segundo efecto, eco vibratorio, es causado por una reflexión continua y regular de las superficies paralelas con baja absorción. En cualquier área cerrada (por ejemplo: sonido en una zona cerrada), existirá una región cerca de la fuente de ruido donde las dimensiones de la fuente tendrán un efecto importante, una región más alejada donde el sonido directo será dominante, (como al aire libre), y más allá de ésta, una región dominada por el sonido reverberante causado por las reflexiones de la superficie en un ambiente cerrado. Estas regiones se muestran en la Figura 13.

Figura 13. Variación en la presión del sonido en un ambiente cerrado. (Ref.12)

8.7 Absorción Cuando una onda de sonido interactúa con una superficie, pierde parte de su energía por absorción. La eficiencia de una superficie de absorción es expresada con un número entre el 0 y el 1, llamado el coeficiente de absorción. “0” representa que no hay absorción, es decir: una reflexión perfecta, y 1 representa una absorción perfecta, por ejemplo: la energía no se refleja. La absorción depende de la frecuencia. El material de absorción puede reducir los niveles de ruido totales en auditorios ruidosos, y reducir la influencia de las reflexiones de superficies duras, por ejemplo las causadas por máquinas ruidosas adyacentes a las superficies.

8.8 Difracción Cuando una onda de sonido encuentra un obstáculo que es pequeño con relación a su longitud de onda, pasa alrededor de él casi como si no existiera, formando una sombra muy pequeña. Pero, si la frecuencia de sonido es suficientemente alta, y la longitud de onda por lo tanto suficientemente corta, se forma una sombra perceptible. El efecto de difracción de las ondas del sonido con frecuencias altas y bajas respectivamente se muestra en las Figuras 14 y 15.

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Figura 14. Efecto de difracción a frecuencias bajas. (Ref.12)

Figura 15. Efecto de difracción a frecuencias altas. (Ref.12)

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9. FUENTES DE RUIDO 9.1 Radiación y Generación de Ruido La mayor parte de las máquinas pueden considerarse como un ensamblaje de componentes. Los componentes activos son aquellos que contienen las fuentes de energía. Ejemplos de ello son los motores eléctricos, motores diesel, bombas, etc. Típicamente la Potencia es convertida de una fuente de energía a otra, es decir de eléctrica a mecánica. Asimismo, la máquina tiene un número de componentes de ruido pasivos, tales como paneles, tanques de aceite, partes para llevar cargas, etc. Los mecanismos básicos de ruido acústicos en un mecanismo son mostrados en la Figura 16:

Generación

Fuente

Transmisión

Vía

Radiación

Surperficie

Figura 16. Mecanismo básico de ruido acústico en una máquina La generación es definida como el fenómeno físico que crea las fuerzas dinámicas o presiones en un componente activo. La fuente es la ubicación de un componente activo donde se lleva a cabo la generación del ruido. Un ejemplo simple de generación y fuente es el impacto de la caída de un cuerpo a un plato. La transmisión se define como el proceso de propagación de ondas acústicas en un medio. Este puede ser: el aire, líquido o estructuras. Las máquinas frecuentemente están formadas de partes macizas diseñadas para tomar las cargas estáticas de los componentes activos. A través de éstas se transmiten fuerzas dinámicas o vibraciones en una ruta característica de cada una de las fuentes. Éstas pueden ser clasificadas como fuentes transmitidas a través del aire, líquido o estructuras. Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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La radiación es el proceso de acoplamiento acústico entre la estructura y el medio que lo rodea. Para propósitos de control de ruido, la radiación es considerada desde la superficie de la estructura que proporciona una contribución dominante al ruido resultante de la máquina. En estructuras, éstas son típicamente platos o partes largas que soportan la carga de la estructura. En ruidos transportados a través de líquidos, puede tratarse de una superficie libre. Puede suceder una radiación de ruido transportado a través del aire al final de ductos o tubos. Ejemplo, el caso de una bomba con la que se transmite ruido hacia la superficie, a través de las diferentes partes de su estructura:

BOMBA

Rotor Motor electrico

Cardán

Estator Motor electrico

Brida

Armadura del reservorio

Superficie del motor eléctrico

Armadura del reservorio (RADIACIÓN)

Superficie del Reservorio

(RADIACIÓN)

Figura 17. Transmisión de ruido a través de las estructuras de la bomba hacia la superficie

9.2 Fuentes de Ruido en la Industria Minera La industria minera esta formada por diferentes operaciones tales como las de minado y las metalúrgicas, abarcando una variedad enorme de fuentes de ruido, muchas de las cuales tienen una naturaleza complicada. Existen máquinas grandes y otras fuentes productoras de ruidos no-mecánicos como hornos y calderas. Cada una tiene sus características particulares, y el ruido puede originarse en numerosas fuentes Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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básicas tales como aire a alta velocidad, engranajes, impacto roca-a-metal, bombas, ventiladores, etc. No es posible discutir acerca de todas las fuentes de ruido, sin embargo en la Tabla 6 se ha hecho una lista de aquellas que se estima son las de mayor importancia en la industria minera. También se ha hecho una lista de los remedios para el control de los ruidos importantes de las fuentes principales, junto con los niveles de potencia de sonido. Los métodos de las técnicas de control de ruido se discuten en el Capítulo 10. Tabla 6. Fuentes importantes de ruido en la industria de la minería. Remedios para el control de ruido. Niveles típicos de potencia de sonido (LWA) de fuentes quietas y regulares Fuente de ruido

Compresores de aire

Principales fuentes de

Nivel de Potencia del

Contribución de Ruido

sonido Lwa, (dB)

Escape de aire comprimido.

Regular

Aquietado

100-120

100-110

Remedios principales para la reducción de ruido

Encerramientos para la

Impactos del pistón interno o

absorción del sonido.

del tornillo

(Estándares en modelos nuevos)

Calderas

Ventilador y ductos.

100-110

85-95

Encerramiento

100-110

95-100

Sellos acústicos para la

Radiación del quemador frontal Secadores Centrífugos Flujo de material interno. Ruido de motor y engranajes

carcasa de centrífuga. Aislamiento o amortiguación exterior.

Faja Transportadora

Chancadoras

Limpiadores e impactos de

100-105

95-100

Cubrir alimentadores.

las partes mecánicas y

Forros de impacto en los

material roto. Ruido del motor

chutes. Control de ruidos en

y engranajes.

motores y engranajes

Impacto y flujo de materiales.

110-120

85-105

Ruido de motor y engranaje

Encerramiento de la Chancadora. Forros de impacto en el chute de alimentación.

Tractor de oruga,

Motor, admisión y escape de

cargador frontal,

aire. (El impacto del ruido

Silenciadores de admisión y

Excavadores,

puede incrementar los niveles

escape.

Camiones

de ruido en 5-10 dB)

Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

110-120

100-115

Enerramiento del motor.

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Ventiladores y

Pulsación del aire. Motores

105-120

90-110

Sopladores

Los sopladores centrífugos son mejores que los axiales. Silenciadores de admisión y escape. Control del ruido en el motor.

Hornos

Turbulencia del aire en el

110-120

90-100

Encerramiento

100-110

85-105

Encerramiento parcial del

proceso. Ruido de origen aéreo emitido de las paredes del horno. Molinos

Flujo interno del material Impacto del material.

«lado de caída» del cilindro. Forro de jefe.

Equipo de perforación

Ruido del Compresor.

hidráulica

Sonido de la perforación

Equipo de perforación

Escape de aire comprimido.

neumática

Sonido de la perforación

Bombas

Radiación del trabajo en las

-

120

130

125

Cámara de expansión en el escape.

90-100

80-90

Forro aislador en la Tubería

100-110

90-105

Encerramiento de la

tuberías. Zarandas vibratorias

Impactos de material. Flujo de material sobre el cedazo.

zaranda. Bastidor elástico

Motores

con amortiguadores no metálicos.

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10. CONTROL TÉCNICO DEL RUIDO En el campo de la ingeniería sobre control de ruido ambiental existen tres maneras diferentes de reducir el ruido en el receptor: -

disminuir la fuerza de la fuente con el rediseño o reemplazo.

-

modificar la ruta de propagación con el uso de encerramientos, pantallas, etc.

-

proteger o aislar al receptor

Generalmente, la reducción de la fuente de ruido es el método más deseado de los tres, y frecuentemente la medida más efectiva en cuanto al control técnico del ruido se refiere. Este capítulo enfoca principios básicos del control técnico del ruido, que puede aplicarse tanto en la fuente como a lo largo de la ruta del receptor.

10.1 Materiales Acústicos Se dice que “todos los materiales son acústicos, pero algunos son mejores que otros”. Los materiales acústicos pueden dividirse en tres categorías básicas: -

Materiales absorbentes, utilizados para transformar la energía del sonido a energía térmica, por absorción. En general, el aislamiento del sonido de origen aéreo (Véase más adelante) es poco confiable en los materiales absorbentes.

-

Materiales de barrera, por ejemplo: material de masa densa, que proporciona aislamiento del sonido entre la fuente y el receptor. En general, la absorción del sonido es poco confiable para los materiales de barrera.

-

Materiales de amortiguación, que puede adherirse a las planchas de metal para reducir la radiación del ruido.

10.1.1 Materiales Absorbentes Los materiales de absorción más comunes son del tipo fibroso o poroso, por ejemplo: lana de vidrio o de mineral, y espuma de poliuretano. Sus propiedades de absorción son caracterizadas por el coeficiente de absorción, Véase Capítulo 8.7. La figura 18 muestra el desempeño típico de absorción de esta clase de materiales, se ha utilizado la espuma de poliuretano de diferentes espesores para la ilustración que se muestra.

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Figura 18. Desempeño típico de los materiales de absorción. (Ref.3) Como se muestra en la figura 18, la absorción es más efectiva a frecuencias altas que a bajas. Esto implica que las técnicas de absorción dan mejores resultados en fuentes de ruido de frecuencias altas. Además, la absorción se incrementa con el grosor del material. La línea punteada en la Figura 18 representa 1 pulgada (25mm) de espuma con película protectora. La película tiene como efecto reducir la absorción a frecuencias altas. 10.1.2 Materiales de Barrera El parámetro global que describe el aislamiento, o la capacidad de detener el sonido, es el aislamiento del sonido transmitido a través del aire, que depende de la frecuencia. El peso del material aislante es un parámetro importante en el aislamiento del sonido, también son de importancia los parámetros de rigidez y amortiguación interior. La tabla 7 proporciona algunos valores típicos de aislamiento del sonido para algunos materiales comunes utilizados en los encerramientos acústicos y barreras de aislamiento. Las barreras dobles (por ejemplo: paredes), instaladas sobre pie derecho, incrementarán el aislamiento del sonido transmitido a través del aire comparadas con los valores en la Tabla 7.

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Tabla 7. Aislamiento del sonido a través del aire en decibeles para materiales comunes Bandas de octava, Hz Material:

125

250

500

1000

2000

4000

Plancha de Acero, 1 mm

14

21

24

32

36

39

Plancha de acero, 2.6 mm

23

25

33

34

40

43

Tripley, 20 mm

24

22

27

28

25

27

Vidrio, 6 mm

17

23

25

27

28

29

Concreto, 100 mm

29

35

37

43

44

50

10.1.3 Materiales de Amortiguación Para resumir, los materiales de amortiguación son un medio efectivo para la reducción de la amplitud de la vibración mecánica, y transforman la energía mecánica directamente en energía térmica. Por ejemplo: si un platillo que está sonando es tocado, el nivel de ruido decae abruptamente debido a la amortiguación proporcionada por los dedos. Todos los materiales tienen una amortiguación inherente, los materiales viscoelásticos son los más efectivos, por ejemplo: la mayor parte de materiales de caucho y plástico. Se puede aplicar de tres manera básicas la amortiguación externa: -

Se logra la amortiguación al aplicar un forro de material de amortiguación (Lámina libre) directamente a la superficie, aplicada con un roceador (proceso que demanda tiempo), o en planchas, con un lado adhesivo para facilitar su aplicación sobre superficies razonablemente planas. El espesor de una lámina de amortiguación libre sobre planchas de metal debe al menos tener la mitad de espesor del metal, o el 10% del peso, para proporcionar algún efecto. La figura 19 muestra el principio de la amortiguación de lámina libre.

Figura 19. Amortiguación de lámina libre. (Ref.3)

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-

Al aplicar una lámina de confinamiento (u hoja) de metal delgado sobre un forro de material de amortiguación, la efectividad de amortiguación generalmente se incrementa. La figura 20 muestra el principio de amortiguación de la lámina de confinamiento. Las ventajas principales comparadas con las láminas libres son:

1. Se requiere de menores pesos y espesores 2. Mecanismos de mejor calidad para prevenir el efecto al medio ambiente.

Figura 20. Amortiguación por lámina de confinamiento (Ref.3) -

Diseñando y construyendo una cubierta compuesta prefabricada de lámina de confinamiento que se instala en partes críticas (emisión). Aquí, las láminas de metal están soldadas al material viscoelástico. Con estas láminas, los elementos críticos de vibración pueden ser completamente fabricados a partir de un material de amortiguación. Esta técnica tiene muchas aplicaciones industriales, por ejemplo: encerramientos de máquinas, chutes de sistemas de transporte, etc.

10.2 Encerramientos Acústicos Los encerramientos acústicos pueden ser uno de los métodos más potentes de reducción de ruido, surtiendo efecto tanto en los interiores de la planta como al aire libre. Sin embargo, frecuentemente los encerramientos son rechazados por los operadores y el personal de mantenimiento debido a la molestia asociada con la pérdida de la visibilidad, accesibilidad y facilidades para el mantenimiento que se proporcione. Por lo tanto, el encerramiento debe ser bien diseñado y debe prestarse atención a estas dificultades potenciales.

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Rendimiento Acústico -

El rendimiento acústico de un encerramiento se caracteriza frecuentemente por la pérdida por inserción, por ejemplo: la diferencia del nivel en la misma ubicación con y sin el encerramiento. Las pérdidas típicas por inserción para encerramientos utilizados en la industria son 10-30 dB, dependiendo de la frecuencia de la maquinaria, material de barrera, penetraciones de la superficie del encerramiento y escapes acústicos.

Escapes Acústicos -

El factor que limita la pérdida por inserción de los encerramientos es frecuentemente denominado escape acústico. La Figura 21 es un gráfico que sirve para calcular el efecto de escape acústico. Se debe notar que un encerramiento con un potencial de aislamiento de sonido de 45dB se reduce a 20 dB con una abertura de (sólo)1%.

Figura 21. Efecto de escape acústico en reducciones de ruido potenciales en las paredes. (Ref.3) Encerramientos Clásicos -

Una construcción popular de pared es una combinación de material de planchas y un compuesto de materiales de absorción y de barrera, por ejemplo la que se muestra en la Figura 22. Tome en cuenta que los encerramientos sí tienen en el interior láminas de absorción.

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Figura 22. Panel típico de encerramiento y efecto de Pérdida de Transmisión (p.e. aislamiento del sonido). (Ref.3) -

La mayor parte de los encerramientos tienen numerosas penetraciones, debido a los conductos eléctricos, la plomería, carga de alimentación, y las aberturas de ventilación para refrigeración. Las aberturas pequeñas son fáciles de sellar con cinta adhesiva, etc. Sin embargo, debe utilizarse trampas para el sonido, las que se encuentran comercializadas, para aberturas grandes que sirven en la entrada y salida del aire, como se muestra en la Fig. 23.

Figura 23. Trampas para el sonido en entradas y salidas del aire.

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-

Se deben diseñar paneles de acceso y puertas de manera tal, que la pérdida por inserción del encerramiento no se reduzca substancialmente. Utilice sellos de caucho para reducir/eliminar escapes.

-

Ventanas: Mientras más grueso sea el vidrio, mayor será el aislamiento del sonido. Debería considerarse el uso de ventanas dobles para niveles de ruido extremadamente altos.

Encerramientos Parciales -

Cuando el encerramiento total no es factible o práctico debería considerarse un parcial. Existen dos tipos básicos de encerramientos parciales: 1. Encerramientos que abarcan totalmente fuentes importantes de ruido pero no la máquina completa. 2. Encerramientos que abarcan parcialmente una máquina o fuente de ruido.

-

Reglas generales para diseños de encerramiento parcial: 1. Cierre tantos lados de la fuente de ruido como sea posible. 2. Cubrir completamente los paneles y paredes con materiales de absorción.

Recubrimiento -

Recubrimiento (o aislamiento) es un tipo especial de “encerramiento” para ruido proveniente de las tuberías. En la Figura 24 se muestra un método de recubrimiento muy efectivo. Aproximadamente 5 cm de material de absorción sirve para recubrir las paredes del tubo, ésta es luego recubierta con una lámina de plomo, vinil denso o lámina metálica. Se puede lograr una reducción de ruido de 15-30 dB, dependiendo de la región de frecuencia principal de la fuente de ruido.

Figura 24. Recubrimiento o aislamiento del Tubo. (Ref.3)

10.3 Silenciadores y Mufles Los silenciadores y mufles abarcan un rango importante de los aparatos utilizados en la reducción del ruido. No existe una distinción técnica entre un silenciador y un mufle,

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por lo que se intercambian ambos términos frecuentemente. Existen dos tipos principales de silenciadores: absorbentes y reactivos. Silenciadores Absorbentes -

Los silenciadores absorbentes contienen materiales porosos o fibrosos y dependen de la disipación de la energía acústica absorbida. Un ejemplo de silenciador absorbente, incluyendo la pérdida por inserción, se muestra en la Fig. 25.

Figura 25. Pérdida por inserción en dos silenciadores absorbentes. (Ref.3) -

Los rendimientos generales de los silenciadores absorbentes son: 1. La atenuación se incrementa a frecuencias altas mientras es más angosto el espaciamiento. 2. Mientras más grueso es el material absorbente mejor es el rendimiento a frecuencias más bajas. 3. Si se incrementa la longitud de los silenciadores, el rendimiento se incrementa también, pero no linealmente.

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-

Los silenciadores absorbentes son utilizados principalmente en el tratamiento del ruido donde volúmenes importantes de aire o gas son transportados a presiones estáticas relativamente bajas.

Silenciadores Reactivos -

Los silenciadores reactivos no contienen ningún material absorbente pero dependen de la reflexión o expansión de las ondas sonoras

con

autodestrucción correspondiente como el mecanismo básico de reducción del ruido. Probablemente, el ejemplo más básico de silenciadores reactivos es el mufle de automóviles. En la figura 26 se muestra el principio de los silenciadores reactivos.

S1

S2

S1

L

Figura 26. Áreas S1 y S2 de cruce- seccional y silenciador de longitud L en una cámara de expansión simple. -

El rendimiento acústico de los silenciadores reactivos es más bien selectivo espectralmente. Para muchas aplicaciones el silenciador debe ser diseñado o calibrado a frecuencias discretas del ruido. Las dimensiones L, S1 y S2 son parámetros básicos de diseño. Algunos ejemplos comunes de uso, incluyen motores de combustión interna, compresoras, sopladores, bombas, etc.

10.4 Absorción del Sonido en Habitaciones Si consideramos los edificios como una fuente de ruido ambiental, la fuerza de tal fuente depende principalmente de: a) Niveles de potencia sonora de la máquina(s) dentro del edificio y b) el nivel general de ruido (reverberante) en la habitación, causado por el ruido reflectante que se acumula en ambientes interiores. (Véase cap. 8.6).

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Imagine una fuente simple de sonido en una habitación. Si la fuente de sonido se detiene repentinamente, entonces el nivel de presión de sonido general en la habitación disminuirá gradualmente hasta que no quede nada de él. La tasa de disminución se mide en términos de tiempo de reverberación, T (seg.. Popularmente se define al tiempo de reverberación como el tiempo que transcurre hasta que ningún sonido sea escuchado en la habitación. Técnicamente es el tiempo que se requiere para que el campo sonoro reverberante disminuya a 60 dB. El tiempo de reverberación está relacionado con el nivel reverberante del ruido. Ambos dependen de las propiedades de absorción de las superficies en la habitación. Para superficies duras acústicamente (coeficiente bajo de absorción) el nivel reverberante del ruido es alto y el tiempo de reverberación es largo. Si una o más superficies son suaves acústicamente por ejemplo: poroso o fibroso (coeficiente alto de absorción) la situación es diferente: El tiempo de reverberación, T, puede calcularse según las formas de la habitación mediante la fórmula: T = 0.161 V/Aabs

(seg.)

Donde: V es el volumen de la habitación en metros cúbicos Aabs es la absorción total de la habitación en metros cuadrados. La absorción total de la habitación A, es calculada al formar el producto del área de superficie total de la habitación S tot y el coeficiente promedio de absorción (α) de las superficies: Aabs = Stot α

(α se define en el Acápite 8.7)

Aabs = S1 α1 + S2 α2 + S 3 α3 + ⋅⋅⋅⋅⋅ + S k αk Donde: Sk es cada área de la superficie (pared, techo, piso, etc.), en metros cuadrados. αk es el coeficiente de absorción de la superficie correspondiente Sk

Además en la actualidad es posible calcular el nivel de presión del sonido en el campo de reverberación, Lp, de una fuente con el nivel de potencia del sonido LW: Lp = LW + 10log10(4/Aabs)

(dB)

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10.5 Pantalla al Aire Libre La pantalla al aire libre es un método utilizado frecuentemente para reducir el nivel del ruido a lo largo de la vía de transmisión, entre la fuente y el receptor. Una pantalla puede definirse como una construcción que rompe la línea de mira entre la fuente y el receptor, Véase Figura

27. Muchos de los tipos de pantallas comunes son las

barreras de pared y bermas de tierra. El efecto acústico típico de las pantallas es la reducción del ruido de 5 a 15 dB. Las pantallas de barrera son más efectivas cuando se encuentran próximas a la fuente (o el receptor). Diseñadas cuidadosamente, el efecto de las pantallas aumenta con el incremento de la altura de la barrera. Para una barrera (delgada) una gran variedad de materiales pueden utilizarse, en 2

tanto que la superficie sea de al menos 10 kg/m . Esto implica que en la mayor parte de situaciones aprox. 20 mm de tripley es suficiente. Otros factores ambientales como el mantenimiento, etc. son frecuentemente más importantes que la elección del material que va a utilizarse. Sin embargo, la pantalla debe tener una superficie cerrada sin muchas aberturas.

Figura 27. Pantalla delgada entre la fuente y el receptor -

El efecto de pantalla debe calcularse basándose en el ISO 9613-2, Ref.38.

-

Tome en cuenta que los efectos meteorológicos pueden influir substancialmente en el efecto de pantalla: las condiciones a favor del viento pueden reducir el efecto mientras que en condiciones contra el viento, ocurre frecuentemente lo contrario.

-

La reflexión de otros objetos, y difracción alrededor de los extremos laterales de la pantalla, puede reducir el efecto de pantalla.

10.6 Control Activo del Ruido Todas las técnicas de control de ruido descritas anteriormente pueden caracterizarse como un control pasivo del ruido. El control activo del ruido activo es una técnica Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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mediante la cual la reducción de ruido a frecuencias bajas y tonos discretos es lograda al agregarse activamente energía acústica. El concepto básico de control activo del ruido activo es crear un campo acústico “antiruido” en un espacio, con el fin de cancelar el ruido existente y dé como resultado un espacio mucho más silencioso. Los mejores resultados han sido logrados cancelando las ondas que viajan por conductos. Como se muestra en la Figura 28, por ejemplo, un ventilador, genera una onda de ruido no deseada que viaja por el conducto. El micrófono de entrada recoge la variación de presión y el sistema de control generando una señal al parlante creará una presión opuesta precisamente cuando las ondas de ruido alcancen el parlante. Un micrófono “error” corriente abajo del parlante monitorea la presión acústica después de la cancelación y señala al controlador para que se ajuste el mismo para un resultado óptimo.

Figura 28. Ilustración conceptual del control activo del ruido. (Ref.3) Un sistema de control activo del ruido bien diseñado puede tener un efecto substancial sobre bandas de octava. La Figura 29 muestra el efecto de un sistema disponible comercialmente para el control del ruido en conductos:

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Figura 29. Rendimiento acústico de un sistema activo del ruido en conductos de un ventilador centrífugo. (Ref.3) Muchos laboratorios se han dedicado al campo del control activo del ruido, y el rango de aplicación ha sido ampliado. Los ejemplos típicos de las aplicaciones industriales para el control activo del ruido son los aparatos que se mueven gracias al aire (ventiladores, bombas de vacío, compresoras, sopladores).

10.7 Evaluación de los Resultados Las evaluaciones acústicas de las medidas de control de ruido pueden ser hechas aplicando los métodos de medición descritos en el Acápite 11.6, antes y después que la medida ha sido llevada a cabo. En este punto debemos resaltar lo siguiente: -

Las condiciones de operación en la máquina/proceso no deben cambiarse. Esto es más bien simple cuando se trata del control de máquinas únicas, pero más difícil cuando se trata de un grupo de máquinas que se encuentran a distancias largas.

-

Las condiciones ambientales no deben cambiarse, es decir el área de la fuente, el área del receptor y las vías de transmisión. Controle si se han hecho algunos cambios, como por ejemplo aparatos nuevos que podrían reflejar el sonido. (Utilice fotografías).

-

La situación meteorológica en mediciones al aire libre debe ser la misma. Esto prohibe simplificar las mediciones a corto plazo si la distancia entre la fuente y el receptor excede aprox. 30 m. Las condiciones meteorológicas durante las mediciones deberían ser a favor del viento, como se especifica en el ISO 1996, Ref. 34. Dichas condiciones meteorológicas proporcionan los mejores resultados que pueden reproducirse.

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10.8 Costo de Control del Ruido Es una regla general en el costo de control del ruido, que solucionar los problemas durante la etapa de planeamiento y como parte integral de máquinas e instalaciones nuevas, o edificios,

tiene un costo de mayor aprovechamiento que resolver los

problemas mediante mejoras y técnicas de reducción del ruido en las instalaciones existentes. El costo puede variar substancialmente de lugar en lugar, pero también pueden influir ciertas técnicas de reducción, dependiendo de la calidad del material, principios de instalación, etc. Estimaciones de costos aproximados para situaciones comunes son proporcionadas a continuación: Plantas y edificios industriales: -

Nuevas plantas y edificios: 0-5% de la inversión total

-

Plantas y edificios existentes: 5-10% de la inversión total

Instalaciones industriales, máquinas simples: -

Nuevas máquinas e instalaciones: 0-2% del total de la inversión

-

Máquinas e instalaciones existentes: 2-4% del total de la inversión

Medidas técnicas simples: -

Superficies de absorción del sonido: $5-15 por metro cuadrado.

-

Encerramientos acústicos: $1000-3000 por encerramiento

-

Silenciadores y mufles: $100-300 por mufle

-

Barreras al aire libre: $100-300 por metro

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11. Mediciones del Ruido La medición de sonido juega un rol importante en el desarrollo del control sistemático de ruido. Las mediciones pueden ser utilizadas para verificar el cumplimiento de las regulaciones o criterios de ruido. Las mediciones pueden también utilizarse para evaluar la efectividad de diversos métodos de control y establecer metas realistas. En este capítulo se presenta principalmente el medidor de nivel sonoro y se discuten algunas influencias ambientales básicas sobre las mediciones. No abarca a los instrumentos sofisticados de medición, como por ejemplo: los registros gráficos de niveles, grabadores, dosímetros de ruido y analizadores de la intensidad del sonido. A continuación, se discutirán los estándares de mediciones y técnicas de medición tanto para la emisión y uso ambiental, junto con los requisitos para los informes de mediciones.

11.1 Instrumentos Utilizados para Medir el Nivel del Sonido El instrumento principal para las mediciones de sonido es el medidor manual de nivel de sonido. Los componentes principales de un medidor de nivel del sonido se muestran en el diagrama de bloques en la Figura 30, y constan de lo siguiente: Micrófono. El micrófono percibe las variaciones de la presión del sonido y las convierte en una señal eléctrica analógica. Preamplificador. Se utiliza para nivelar la impedancia de la señal del micrófono. Red de ponderación de frecuencia. Normalmente se suministra un sistema de red, generalmente A, C, y lineal. (es decir sin ponderación) Amplificador de control del rango. Los detectores medidores de nivel del sonido (Véase a continuación) tienen un rango dinámico que consiste en la diferencia en decibeles entre la distorsión de la señal y el ruido de fondo del instrumento. Este amplificador se utiliza para ajustar el voltaje a niveles que se encuentran dentro de este rango. Filtros de banda de octavas. (No se muestra en la Fig. 30). Los filtros de banda de octava proporcionan la oportunidad de analizar la frecuencia de la señal. El filtro puede ser ya sea del tipo serial; analizando los niveles de presión del sonido de banda de octava secuencialmente, uno cada vez; o del tipo paralelo, que es una ventaja, y frecuentemente necesario, cuando se analiza las fuentes de ruido con una señal no estacionaria, como por ejemplo: impulsos, niveles de pase, etc. Detector. Este elemento es utilizado para caracterizar la señal de entrada. Existen diferentes tipos de detectores, entre los que se encuentran: los detectores de

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RMS (Media cuadrática), (ejemplo “Fast”, “Slow”), detectores pico (“Pico”) y detectores de integración (“Niveles de presión de sonido equivalente”). Pantalla. Muestra las señales detectadas en decibeles, normalmente se basa en los -5

estándares internacionales 2 x 10 Pa. Medidor de salida. Medidores de nivel de sonido que con frecuencia suministran salidas de señales para conectar a otros instrumentos. Etc. (por ejemplo: impresión gráfica de computadora)

Figura 30. Componentes importantes de un medidor de nivel de sonido. (Ref.3)

11.2 Factores Ambientales Medidores de nivel de sonido, y en particular sus micrófonos, pueden verse influenciados por condiciones ambientales. A continuación se explican las más importantes: Temperatura: Muchos fabricantes usualmente colocan una lista de las condiciones de operación del micrófono de 10 a 50 °C. Además, la corrección de la temperatura sobre el rango total es de aprox. 1 dB. Debido a ello las variaciones por cambios en la temperatura son pequeñas. Humedad: Debe evitarse hacer mediciones cuando la humedad es relativamente alta, especialmente cuando se aplican micrófonos de condensador. Es probable que exista una falla si los micrófonos de condensador se exponen a la lluvia o condensación del agua. Viento: Cuando la velocidad del viento en el aire excede aprox. 2-3 m/s o más, usualmente resulta una señal de ruido de baja frecuencia. El ruido provocado por el viento no es insignificante e impide mediciones del nivel del sonido por debajo de 500 Hz. Con parabrisas instalado sobre el micrófono es posible medir con velocidades del viento de aprox. 10 m/s.

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Ruido de Fondo, (Ruido ambiental), es un factor que se tiene que tomar en cuenta en la mayor parte de las situaciones. Si la diferencia entre la señal del ruido y el ruido de fondo es mayor a 10 dB, el ruido de fondo es normalmente insignificante. Para diferencias más pequeñas, el ruido de fondo podría contribuir a obtener resultados de medición significativos y no deseados.

11.3 Calibración La exactitud de los medidores del nivel de sonido depende en primer lugar de la calibración del micrófono. A pesar de que los medidores del nivel sonoro son generalmente instrumentos continuos, la sensibilidad puede variar con el transcurrir del tiempo. Por lo tanto, todas las mediciones deberían incluir una calibración acústica del instrumento, justo antes y después de llevarse a cabo la medición. El método más común es utilizar un calibrador portátil que se aplica en la cápsula del micrófono. El calibrador proporciona un nivel de presión del sonido a cierta frecuencia, es decir 94 dB a 1000 Hz. El medidor del nivel sonoro se ajusta luego hasta que el lector del medidor iguale el nivel nominal del calibrador.

11.4 Estaciones de Monitoreo de Ruido En investigaciones ambientales, las variaciones en el nivel del ruido se presentan debido a cambios en la emisión del ruido y condiciones climáticas, y ruido de fondo. Los monitores de ruido ambiental son medidores de nivel de sonido que han sido desarrollados para medir y describir las características temporales de ruido comunitario. Esta característica posibilita dejarlos sin atención por un período de tiempo largo, aún días, para reunir información sobre el nivel de sonido, por lo que se requiere de una batería de larga duración, un empaque resistente, y capacidad de comprimir una gran cantidad de datos. Los tiempos de encendido y parada automático pueden programarse en el instrumento, y se utiliza un reloj interno para registrar todas las mediciones, igualmente se utiliza un procesador digital para calcular los parámetros estadísticos sobre intervalos de base. Los datos almacenados son bajados directamente hacia una computadora o impresora. La desventaja del monitoreo automático, es que no existe un control del ruido que realmente se está midiendo. El resultado de la medición puede no ser confiable. Las preguntas relevantes son: ¿Cuáles son las condiciones de operación de las instalaciones industriales a las que se hace referencia en los resultados de medición? ¿Qué ocurre con las condiciones climáticas durante el período de medición? (El viento

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y la temperatura también deberían ser medidos) ¿Hasta que grado influyen las otras fuentes de ruido comunitario, etc.?

11.5 Registro de Datos Con el fin de obtener mediciones de sonido confiables, un factor esencial es un registro de datos preciso y completo. Por lo tanto, una hoja de registro de datos debería prepararse antes de reunir datos de campo. Como mínimo deberían considerarse los siguientes ítems como información vital: Descripción de la fuente sonora -

Descripción del equipo, fabricante, tamaño, modelo

-

Condiciones de operación, velocidad, potencia, producto

-

Descripción de fuentes de ruido secundarias

Ambiente -

Ubicación de las fuentes sonoras

-

Descripción física de las paredes, techos, pisos, edificio, árboles, suelo, y superficies reflectantes relevantes

-

Dimensiones de la habitación, si se tratara de interiores

-

Condiciones meteorológicas, viento, temperatura, humedad, nubes, etc.

Instrumentos -

Lista de instrumentos, tipo, modelo, números de series

-

Tipo de calibrador, modelo y número de serie

Datos de mediciones -

Fecha, Ubicación

-

Ingenieros y observadores

-

Nivel y método de calibración

-

Tiempo de la prueba

-

Ubicación y orientación del micrófono

-

Redes de ponderación

-

Constantes de tiempo del instrumento, es decir. «Fast» o «Slow»

-

Nivel de ruido de fondo

-

Seguimiento de los procedimientos y estándares de medición

Otros -

Condiciones de operación no usuales

-

Fallas y mal funcionamiento

Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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-

Diferencias de calibración antes y después de la prueba

-

Cambios climáticos durante la prueba

11.6 Mediciones de Emisión Existen muchas razones por las que se realizan mediciones de emisión en máquinas o instalaciones únicas o agrupadas. Algunas de las razones principales son: -

Comparación con otras fuentes de ruido de la misma clase y tamaño

-

Investigaciones para definir las principales fuentes de ruido en las instalaciones industriales

-

Evaluación de las medidas de control de ruido

-

Niveles de ruido de referencia para utilizarse en métodos de cálculo

Los estándares de medición de la ISO deberían ser estándares de medición de referencia para las mediciones de emisión de ruido. A continuación se explican dos grupos de estándares ISO: El ISO 3740 abarca la medición de emisiones de máquinas e instalaciones únicas. ISO 8297, por otro lado, determina el nivel de potencia del sonido para plantas industriales multifuentes. Ninguno de los estándares tratados en este acápite es apropiado para las mediciones de ruido ocupacional. Para dichas mediciones consulte el ISO 11201-11204, Ref. 39. 11.6.1 Series ISO 3740 Las series ISO 3740-3747 (Ref.40) son un conjunto de estándares para la medición de los niveles de emisión de ruido. Todos ellos están basados en el concepto del nivel de potencia sonoro LW. Las series 3740 incluyen estándares de precisión para mediciones de laboratorio y métodos de investigación para mediciones in situ. Los niveles de potencia sonora obtenidos utilizando el ISO 3740-3747 deben ser esencialmente independientes de los ambientes en que son medidos. Existen dos problemas cuando se miden niveles de emisión de ruido in situ, las reflexiones desde superficies casi horizontales, y el ruido de fondo de otras máquinas o procesos. Al utilizar los métodos de investigación ISO 3746 y 3747, se efectúan correcciones de las influencias de las reflexiones. El ruido de fondo es más difícil de manejar. En un ambiente ruidoso puede ser imposible aplicar métodos de averiguación para obtener niveles de emisión de ruido. En dichos casos las mediciones especializadas que utilizan equipo de intensidad de sonido y estándares (Ref, 37) pueden ser una alternativa.

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El método de ingeniería ISO 3744 y el método de investigación ISO 3746 es de interés especial para mediciones de emisión en áreas abiertas y cerradas. El ISO 3746 proporciona datos físicos que pueden ser útiles para: a) Comparar máquinas que son de la misma clase y tienen el mismo tamaño; b) Clasificación del aparato en términos de rendimiento ponderado de potencia de sonido total. Si se requiere de información adicional, por ejemplo de los niveles de potencia de sonido en bandas de frecuencia, debería utilizarse el ISO 3744. Los datos del ISO 3744 son también apropiados para utilizarse como referencia de los niveles de ruido en métodos de cálculo para ruido ambiental. Los estándares de medición establecen requisitos para los siguientes ítems principales; por ejemplo del ISO 3746: Ambiente acústico -

El piso debe ser reflectante (duro)

-

Deben evitarse superficies reflectantes

-

El ruido de fondo debe al menos encontrarse 3 dB por debajo del nivel de presión del sonido con respecto a la fuente de sonido de operación.

-

Velocidad del viento menor de 6 m/s. Las pantallas de viento deben utilizarse a velocidades por encima de 1 m/s.

Instrumentos -

Utilice medidores «Fast» y «Slow»

-

Calibración por lo menos antes de cada medición

Instalación y operación de la fuente -

Especificaciones generales de condiciones de operación durante la prueba.

Mediciones -

Superficie de medición. Las posiciones del micrófono descansan sobre una superficie de medición, una superficie hipotética de área Sk envuelve la fuente. Una de dos superficies alternativas de medición podría utilizarse: a) una superficie hemisférica con radio R, debido a las dimensiones de la fuente, o b) un paralelepípedo rectangular con dimensiones relativas a las dimensiones de la fuente La Figura 31 muestra un ejemplo de una superficie hemisférica con radio R:

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Figura 31. Posiciones del micrófono en una superficie hemisférica. (Ref.12) Cálculo del nivel de potencia del sonido -

Paso 1: Promedie los niveles de presión de sonido con ponderación A de las posiciones del micrófono en la superficie de medición: LpA,ave Paso 2: El nivel de potencia de sonido con ponderación A L WA deberá calcularse a partir de la ecuación: LWA = (LpA,ave - K) + 10 log10 Sk Donde: K: es el factor de corrección ambiental para establecer la influencia del sonido reflectante, en dB Sk : es el área de superficie de medición k en metros cuadrados. (Sk = 2πR en 2

caso de ser hemisférico) La información deberá registrarse (aquí no se especifica) -

Fuente del sonido en prueba

-

Ambientes acústicos

-

Instrumentos

-

Datos acústicos

Información que se reportará -

El nivel de potencia de sonido con ponderación-A

-

Referencia del estándar de medición aplicado

-

Items de la Información que se registrará, requeridos por el último usuario de la información.

11.6.2 ISO 8297 El ISO 8297 especifica un método de ingeniería para determinar el nivel de potencia del sonido en plantas industriales multifuentes el cual es relevante para la evaluación del ruido del ambiente alrededor de la planta. Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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Se aplica este método a plantas industriales grandes que tienen fuentes múltiples de ruido bajo cualquier operación industrial específica, y a otras fuentes grandes en vista que pueden emitir ruido de manera substancial y uniformemente en toda dirección horizontal. Los datos obtenidos utilizando el ISO 8297 son apropiados para los propósitos siguientes: -

Para calcular los niveles de presión del sonido en puntos dados alrededor de la planta bajo condiciones climáticas específicas en vista que la distancia de dichos puntos del centro geométrico de la planta es al menos de 1.5 veces la dimensión más grande del área de la planta. Todas las fuentes individuales de ruido dentro del área de la planta son de este modo tratados como una fuente puntual única en el centro geométrico de la planta.

-

Para identificar las áreas industriales o partes particulares de dichas áreas en términos de su contribución con los niveles de presión del sonido en puntos dados en el ambiente.

-

Para comparar fuentes diferentes (plantas completas o instalaciones componentes) en términos de su nivel de potencia sonora.

-

Para monitorear la emisión de ruido de la planta.

Los estándares ISO 8297 para las mediciones establecen requisitos básicos de los siguientes ítems principales: Ambiente acústico: -

El ruido de fondo deberá ser al menos 6 dB menor que el nivel de presión del sonido medido de la planta.

-

La velocidad y dirección del viento no deberán cambiar significativamente en un conjunto de mediciones.

Instrumentos -

Los instrumentos deberán indicar el nivel de presión del sonido en bandas de octava de esta manera un valor promedio puede obtenerse sobre el tiempo de medición, como se especifica en el ISO 1996-1 (Ref. 34)

Condiciones de operación de la planta -

Si la planta opera de diversos modos, un conjunto por separado de mediciones deben llevarse a cabo para cada modo. El intervalo del tiempo de la medición en cada posición de medición deberá ser suficiente para incluir todas las variaciones de emisión de ruido durante el modo.

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Procedimiento -

Las posiciones del micrófono deberán ubicarse sobre una vía cerrada (contorno de medición) alrededor del área de la planta, Véase Figura 32. El tamaño del contorno y las posiciones de medición son calculadas de acuerdo a un procedimiento dado.

Figura 32. Posiciones de medición en el contorno de medición alrededor de la planta (Ref.36) -

En caso de ruido no - continuo, ruido variable o impulsivo, utilice un medidor de nivel de sonido de promedio-integrante. (Ruido no-continuo, por ejemplo: variaciones de más de 5 dB).

-

En cada posición del micrófono, mida los niveles de presión sonoras en bandas de octava desde 63 Hz hasta 4,000 Hz.

-

Si la operación de la planta puede ser detenida, mida el nivel de ruido de fondo.

Cálculo de los niveles de potencia del sonido para evaluar niveles en el ambiente -

El nivel de potencia del sonido L W es calculado en cada banda de octava a partir de los niveles medidos de presión de sonido Lp a través de 9 pasos, todos descritos en el estándar (Aquí no se detallan). El principio de cálculo es similar al descrito en el ISO 3740, Véase acápite 11.6.1.

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Información que será reportada (como mínimo) -

Un mapa de la planta y las áreas que la rodean, mostrando un boceto del área de la planta, el contorno y las posiciones de medición, incluyendo la ubicación de alguna fuente de ruido de fondo, estructuras y objetos reflectantes que podrían afectar los niveles de presión del sonido.

-

Una descripción de la planta considerando el tipo de ruido y los efectos de pantalla probables en las posiciones del micrófono.

-

Una descripción de la planta considerando sus condiciones de operación durante la medición.

-

La hora y fecha de las mediciones

-

Condiciones climáticas

-

Método de calibración

-

La altura del micrófono con respecto al suelo

-

Una evaluación cuantitativa de las fuentes vecinas que probablemente afecten las lecturas del micrófono.

-

Todas las mediciones deben ser registradas

-

Ruido de fondo

-

Niveles de potencia del sonido calculados LW

11.7 Directividad Ambos estándares descritos arriba calculan el nivel de potencia de sonido en base a mediciones de presión del sonido. Este procedimiento de cálculo implica un promedio de los niveles medidos de presión del sonido, que podría diferir en varias direcciones. Por ejemplo como se muestra en la Figura 33.

Figura 33. Directividad típica de un ventilador axial pequeño. (Ref.3)

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En muchas situaciones es necesario tener información sobre la directividad de la fuente sonora, además del nivel de potencia del sonido. Un ejemplo es el cálculo de los niveles de ruido en ciertas direcciones. Para este uso, se presenta el concepto del índice de directividad. El índice de directividad D, se define como: Dθ = Lp,θ - Lp,ref Donde: Dθ es el índice de directividad en dirección θ Lp,θ es el nivel de presión del sonido a una distancia R y ángulo θ de una fuente de sonido de potencia W, radiando hacia espacios libres. Lp,ref es el nivel de presión del sonido a una distancia R de una fuente de sonido no – directiva de potencia W radiando hacia espacios libres.

11.8 Mediciones Ambientales El ISO 1996 (Ref.34) es un estándar general para la descripción y medición del ruido ambiental. Se divide en tres partes: 1996-1, -2, y –3. El ISO 1996 debería ser el estándar de base preferido para las mediciones de ruido ambiental. Los estándares de mediciones establecen requisitos para los siguientes ítems: Adquisición de datos -

Descripción geográfica del área considerada

-

Descripción de las características principales de las fuentes de ruido pertenecientes a esta área

-

Descripción de la situación del receptor.

-

Información de las condiciones climáticas predominantes en el área.

Evaluación del ruido -

El nivel de evaluación, L Ar,T, deberá determinarse sobre los intervalos de tiempo de referencia relacionados con las características de la fuente: LAr,T = LAeq,T + K1 + K2 Donde: LAeq,T es el nivel de presión del sonido con ponderación A, equivalente continúo en un período de tiempo T. K1 es un ajuste de tono «corrección» si los componentes de tono son características esenciales del sonido. Los métodos para evaluaciones del contenido de tono son proporcionados en el estándar.

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K2 es un ajuste de impulso «corrección» en caso que los componentes impulsivos sean características esenciales del sonido. Los métodos para evaluación del contenido del impulso son proporcionados en el estándar. Condiciones meteorológicas -

Las condiciones meteorológicas durante las mediciones estarán de acuerdo a los límites de ruido recomendados o regulados. Los límites del ruido están basados

normalmente

en

los

valores

promedio

de

las

condiciones

meteorológicas relevantes o sólo para condiciones meteorológicas específicas, por ejemplo condiciones a favor del viento, proporcionan los niveles más altos de ruido. -

Cuando se realiza mediciones bajo condiciones a favor del viento, la dirección específica del viento en el período de medición debería formar un ángulo de menos de 45° con la dirección de la fuente y el receptor, y la velocidad del viento debería estar entre 1 a 5 m/s, medido a una altura de 3 a 11 m sobre el nivel del suelo. No deberá ocurrir ninguna precipitación fuerte.

Mediciones -

La altura del micrófono deberá elegirse de acuerdo con la altura real (o esperada) del receptor. En el caso de mediciones al aire libre cerca de edificios, las mediciones deberán llevarse a cabo en posiciones en las que el nivel del ruido es de especial interés. Las posiciones preferidas son de 1 a 2 m de la fachada, y 1.2 a 1.5 m sobre el nivel del piso de interés.

-

Los intervalos de tiempo de la medición deberán escogerse de tal manera que abarquen todas las variaciones significativas de la emisión y transmisión del ruido. Además, la elección de los intervalos de tiempo de las mediciones deberá ser tal, que el nivel de sonido promediado a largo plazo o del nivel de evaluación determinado con la precisión deseada, tanto mediante el uso de integración continúa o mediante técnicas de muestreo aplicadas.

Información que será reportada -

Técnica de medición, (por ejemplo. instrumentos, intervalos de las mediciones etc.)

-

Condiciones

que

prevalecen

durante

las

mediciones,

(por

ejemplo.

meteorología, emisión de la fuente de ruido etc.) -

Datos cualitativos, (por ejemplo: descripciones de la fuente, receptor, geografía, condiciones del suelo etc.)

-

Datos cuantitativos, (por ejemplo: resultados de mediciones, niveles de evaluación del ruido, etc.)

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Información que será reportada -

El informe de prueba deberá contener información relevante registrada para el usuario.

11.9 Identificación de las Principales Fuentes de Ruido La predicción del ruido es esencial para las nuevas fuentes de ruido, pero estará sujeto a algunos grados de error en la mayoría de las circunstancias, particularmente si existe incertidumbre en cuanto a las características de la fuente. Las fuentes de ruido existentes pueden medirse pero la identificación de la fuente es un problema, en caso que exista más de una fuente. La identificación manual es solamente factible en monitoreos a corto plazo, en vista de que la identificación automática es actualmente sólo factible para sistemas de monitoreo a largo plazo para ruidos permanentes, con especial atención a las posiciones del micrófono, para evitar influencias posibles del ruido de fondo. Solamente un monitoreo manual para la identificación de la fuente se discutirá a continuación: Encendido/Apagado de la Máquina: Si es posible llevarlo a cabo, esta sencilla técnica es efectiva. Con un solo micrófono, se observa las diferencias en el nivel del ruido y características de éste (información temporal y espectral como frecuencia, contenido del tono e impulsividad), al apagar y encender las fuentes de ruido de manera sistemática, tanto en tiempo real o mediante post-procesamiento de las señales. Técnicas de Reconocimiento del Modelo: que utilizan un medidor de nivel de sonido con un micrófono de medición estándar, se llevan a cabo mediante la extracción de información espectral y temporal de la señal del ruido, y la comparación de características típicas con un archivo de plantillas. Dichas plantillas pueden variar de lugar en lugar, y deberían definirse mediante mediciones confinadas de fuentes reales de ruido. Micrófonos Direccionales: pueden utilizarse para discriminar fuentes de ruido fijo para su identificación. Sin embargo, debido a la dificultad de construir un micrófono con directividad uniforme a lo largo del rango de frecuencia de interés, las mediciones de grados de precisión no son posibles. Oyentes Humanos: pueden localizar las fuentes de ruido en tres dimensiones espaciales, tanto pasivamente en términos de diferencias temporales y espectrales de las señales acústicas recibidas por las dos orejas, y adaptativamente cuando las

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diferencias en las señales recibidas por las dos orejas son comparadas con las diferentes posiciones de la cabeza; así como por “familiaridad” de la fuente al mover la cabeza en dirección a la fuente que de otra manera sería ambigua. Además, un oyente humano generalmente tiene un monto considerable de información no – acústica disponible para la identificación de la fuente. Ubicación de Micrófonos en Espacios Cerrados: («perchas de micrófonos») pueden proporcionar sensibilidad direccional sobre un rango amplio a través de procesamientos apropiados de señales combinadas. La desventaja principal de esta técnica es que se necesita una gran cantidad de micrófonos, además de procesamiento de señales sofisticados (en tiempo real), que hace demasiado cara esta técnica. Ubicación de Micrófonos en Espacios Amplios: Pueden proporcionar información espacial simple en términos de niveles relativos a través de bandas de frecuencia en cada micrófono como resultado de atenuación diferencial de cada fuente. Un micrófono de referencia es colocado en la posición deseada, y un número de micrófonos remotos están distribuidos alrededor del lugar para informar al sistema de identificación de la presencia de los colaboradores de cada una de las fuentes de contribución más importantes en ese lugar. Este sistema de identificación, que puede dirigirse desde una PC o en forma manual, puede entonces operar sobre el espectro de frecuencia histórico desde cada micrófono. Regresión Lineal: esta técnica puede resolver la contribución hecha por fuentes estacionarias de ruido en el micrófono de referencia, utilizando datos de micrófonos remotos localizados cerca de este tipo de fuentes. En este caso, existen algunas ventajas al utilizar un micrófono direccional para discriminar otras fuentes de ruido en la posición de los micrófonos remotos, ya que los datos en esa posición no se requieren para mediciones primarias (de referencia). La regresión lineal de los datos de series de tiempo del nivel de ruido puede entonces estimar la constante de atenuación, sobre bandas de frecuencia diferentes, si fuera necesario, para la propagación del ruido desde la fuente estacionaria entre las posiciones de los micrófonos remotos y de referencia. (Ver Figura 34). El cálculo de la regresión debe ser actualizado continuamente moviendo la ventana del tiempo de regresión a lo largo de los datos para tomar en cuenta los cambios de corto tiempo en las características de propagación.

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Figura 34. Fuentes estacionarias y regresión lineal. (Ref.26) La regresión lineal no puede aplicarse a fuentes en movimiento ya que no existe una relación lineal entre las contribuciones de series de tiempo del nivel de ruido debido al movimiento de la fuente de ruido en posiciones remotas y de referencia.

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12. CÁLCULO DE RUIDOS El cálculo del nivel de ruido ambiental está llegando a ser cada vez más común, tanto como una alternativa de medición, como en planeamiento para la predicción del ruido en situaciones no existentes. La medición del ruido ambiental puede ser costosa y demandar tiempo considerable, especialmente debido a las variaciones meteorológicas, y en caso que las mediciones se dirijan desde varias posiciones del receptor. El cálculo de la atenuación del sonido de la fuente al receptor, en combinación con mediciones de emisión de ruido, ha llegado a ser por lo tanto un procedimiento común en muchos países, cada país aplica los modelos de predicción aceptados en el ámbito nacional. En situaciones de planeamiento, los niveles de emisión de ruido de los bancos de datos son usados como niveles de referencia en el proceso de predicción. En el mundo entero, existe un vasto número de modelos de predicción. Los más simples están restringidos al tratamiento de la atenuación mediante dispersión esférica de energía y procesos de absorción atmosférica. Los modelos más sofisticados, que sólo corren en computadoras de mayor capacidad, tiene como objetivo predecir el nivel de ruido de cualquier combinación de terreno y situación meteorológica. Hasta el momento, (1997), ningún método de predicción para ruido ambiental ha sido aceptado internacionalmente. Sin embargo, el ISO esta preparando actualmente un método general de cálculo, el ISO 9613-2 (Ref. 38), que está a punto de ser finalizado (1997). Este método es descrito en el acápite 12.2.

12.1 Niveles de Referencia Los métodos de predicción están divididos normalmente en dos partes: a) una parte de la fuente, que describe el nivel de emisión (nivel de referencia), y b) una parte de propagación, que describe la atenuación por todos los mecanismos físicos entre la fuente y el receptor. En el caso de fuentes de ruido al aire libre, el Acápite 11.6 describe estándares de mediciones para obtener los niveles de potencia del ruido LW de las fuentes de ruido. Dichos niveles de potencia de ruido pueden aplicarse directamente en los métodos de predicción como niveles de referencia.

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12.1.1 Fuentes Móviles de Ruido Las fuentes móviles de ruido, que se mueven de manera organizada, por ejemplo: a lo largo de un camino de transporte o dentro de un área definida, pueden ser tratadas como una fuente puntual estacionaria de la siguiente manera: a)

La ruta o área en la que se mueve la fuente se cambia por un conjunto de fuentes sustitutas de sonido, cada una con el mismo nivel de potencia del sonido Lw al igual que lo haría la fuente de ruido real.

b)

La dimensión más grande de dicha fuente sustituta de sonido no debe exceder la mitad de la distancia entre el centro de la ruta/área y la posición del receptor. Debido a ello, la fuente sustituta de sonido puede considerarse como una fuente puntual, con un nivel de potencia de sonido Lw localizado en el punto central.

12.1.2 Fuentes de Ruido en Areas Cerradas Un caso especial que aparece en las plantas industriales, son fuentes de tipo-edificio. En este caso las fuentes de sonido se encuentran adentro, por ejemplo: un auditorio industrial, y las superficies del cielo raso y paredes llegan a ser fuentes de ruido secundario. Para este tipo de fuente el nivel de potencia del sonido LW de dicha superficie se calcula de la relación: LW = Lp + 10 log10 Sk -R - 6,

dB

Donde: Lp

- el nivel de presión del sonido dentro del auditorio a una distancia

aproximada de 1 m de la división. S k - el área de superficie de la división en metros cuadrados, tanto para la superficie total o parte de ella. R

- el aislamiento del sonido transportado por aire de la división entera o parte

de ella. Los valores del aislamiento del sonido de diferentes tipos de superficies de edificios pueden encontrarse en la literatura. Debe tomarse en cuenta que el aislamiento del sonido es dependiente de la frecuencia, más alto a frecuencias altas que a frecuencias bajas. Se proporcionan algunos ejemplos básicos del aislamiento total de sonido: -

Aberturas:

R = 0 dB

-

Ventanas:

R = 15-25 dB

-

Divisiones simples de peso ligero:

R = 15-25 dB

-

Divisiones dobles de peso ligero:

R = 25-35 dB

-

Divisiones de peso pesado:

R = 45-55 dB

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Cuando la pared esta constituida por elementos de diferentes aislamientos de sonido R, estas partes de la superficie del edificio deben considerarse por separado. La presión del nivel de sonido dentro del auditorio Lp puede ser medida tanto in situ o calculada a partir del nivel de potencia de sonido LW de las fuentes de ruido simples en el auditorio. Además del nivel de potencia de sonido LW, el nivel de presión de sonido Lp depende del volumen del auditorio y del tiempo de reverberación. Puede utilizar tanto el método completo descrito en el Acápite 10, o la relación básica simplificada entre LW y LP dada a continuación: Lp = LW + 10 log10 [T/V] + 14,

dB

donde V

- volumen del auditorio V (metros cúbicos)

T

- el tiempo de reverberación T (seg).

El tiempo de reverberación T depende del grado de absorción en el auditorio, y de la frecuencia. Pueden utilizarse los siguientes valores como promedios de los tiempos de reverberación: §

Ninguna superficie de absorción presente en el auditorio:

T=

6

seg. §

Absorción ligera, por ejemplo: partes de una superficie cubierta con material absorbente:T= 3 seg.

§

Absorción alta, por ejemplo: al menos una superficie cubierta con material absorbente: T=1.5 seg.

Normalmente, sólo las superficies que están orientadas hacia la posición del receptor son tomadas en cuenta para el proceso de predicción (las que no están expuestas se encuentran protegidas por el mismo edificio)

12.2 Método General de Predicción Con las bases de la Ref. 18 y Ref. 42, el ISO esta preparando actualmente un método general de predicción

(ISO 9613, Ref. 38) que intenta llenar el vacío entre los

estándares para determinar los niveles de potencia del sonido de la maquinaría y las plantas: ISO 3740-series(Ref. 40) e ISO 8297, (Ref. 36) y los estándares para describir el sonido externo en ambientes comunitarios: ISO 1996 (Ref. 34). El método puede ser aplicado a una vasta variedad de fuentes de ruido, cuyos niveles de potencia del sonido son conocidos a partir de las mediciones, especificaciones del producto, etc. El método consiste específicamente en algoritmos de banda de octava desde 63 a 8000 Hz. para calcular la atenuación del sonido que se origina de una fuente de

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sonido puntual o un conjunto de fuentes puntuales. Las fuentes de sonido pueden ser móviles o estacionarias. El método es aplicable en la práctica a una gran variedad de fuentes de ruido, incluyendo las fuentes de ruido industrial, ruido de construcción y actividades de movimiento de tierra. Sin embargo, no se aplica en las ondas de disparo de las actividades mineras. Las condiciones meteorológicas a las que apunta son de propagación a favor del viento, como se especifica en el ISO 1996-2. También tiene como objetivo determinar un nivel promedio de ponderación-A a largo plazo como se especifica en el ISO 19961 y –2, que abarcan una gran variedad de situaciones meteorológicas. Para aplicar este método de predicción se requiere conocer diversos parámetros con respecto a la geometría de la fuente y del ambiente, las características de la superficie del suelo, y la fuerza de la fuente en términos de niveles de potencia de sonido de banda de octava para direcciones relevantes a la propagación. La precisión del método, en situaciones con condiciones promedios a favor del viento, se espera será dentro de ±3 dB. En situaciones que incluyen efecto de pantalla, la precisión es de alguna manera menor. Las partes principales en la metodología de predicción son: Ecuaciones básicas -

El nivel de presión de sonido de banda de octava en promedio Lp en condiciones a favor del viento se calcula de la ecuación: Lp = LW + D - Aatt

(dB)

Donde: LW es el nivel de potencia de sonido de banda de octava producido por la fuente puntual de sonido D es el factor de corrección de directividad en decibeles. (Equivale al índice de directividad). A att es la atenuación total de banda de octava que ocurre durante la propagación de la fuente al receptor. El término de atenuación A será dado por Aatt = Adiv + A atm + A ground + A screen + Afoliage + Asite + Ahousing Donde: Adiv es la atenuación debido a diferencias geométricas Guía Ambiental para el Manejo de Ruido

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Aatm es la atenuación debido a la absorción del aire Aground es la atenuación debido al efecto del suelo Ascreen es la atenuación debido al efecto de pantalla Afoliage es la atenuación debido al follaje Asite es la atenuación debido a la dispersión del lugar industrial Ahousing es la atenuación debido a la propagación en áreas construidas Obviamente, en muchas situaciones existen más de una sola fuente de ruido. En dichas situaciones la atenuación a lo largo de las vías de transmisión diferentes deben calcularse por separado, a menos que se tome en cuenta en situaciones de fuente múltiple en la descripción de emisión de la fuente. Las diferentes fuentes individuales de contribución de ruido se combinan en el punto receptor. Ver Figura 35.

Figura 35. Ilustración de fuentes múltiples de ruido. (Ref.18)

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Divergencia Geométrica (difusión) -

La divergencia geométrica se debe a la energía de dispersión desde una fuente puntual al receptor sobre la distancia R, como se muestra en la Figura 36: Adiv = 20 log10 R + 11

Figure 36. Bosquejo mostrando la geometría. (Ref.18) Absorción Atmosférica -

La atenuación debido a la absorción del aire desde una fuente puntual al receptor sobre la distancia R esta dada por la fórmula: Aatm = α R/1000. α es coeficiente de absorción atmosférica en decibeles por kilómetro. Se

proporciona el valor para α en la Tabla 8. (Ver también ISO 9613-1 para un mayor rango de los factores atmosféricos). Tabla 8. Valores de (en dB/km) a temperatura t y humedad relativa RH. (Ref.38) t

RH

Bandas de octava, Hz

(°C)

(%)

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

10

70

0.1

0.4

1.0

1.9

3.7

9.7

32.8

117

20

70

0.1

0.3

1.1

2.8

5.0

9.0

22.9

76.6

30

70

0.1

0.3

1.0

3.1

7.4

12.7

23.1

59.3

15

20

0.3

0.6

1.2

2.7

8.2

28.2

88.8

202

15

50

0.1

0.5

1.2

2.2

4.2

10.8

36.2

129

15

80

0.1

0.3

1.1

2.4

4.1

8.3

23.7

82.8

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El efecto del suelo -

La atenuación por el suelo es principalmente el resultado de un sonido reflejado por el suelo que interfiere con la propagación del sonido directamente entre la fuente y el receptor. El efecto del suelo es particularmente diferente cuando la fuente o el receptor, o ambos, se encuentran cerca al suelo.

-

En la propagación a favor del viento, este efecto se determina en primer lugar por las superficies del suelo cercanas a la fuente y al receptor.

-

El suelo esta caracterizado en una de tres categorías: Duro, Poroso, o Mezcla de los dos. Suelos Duros: pavimento, agua, hielo, concreto, roca, suelo apisonado. Suelos Porosos: césped, árboles y vegetación, tierra de cultivo, etc. Suelos Mixtos: Tanto suelos duros como porosos

-

El cálculo del efecto del suelo se basa en datos empíricos, y es laborioso cuando se realiza en bandas de octava.

-

Si el nivel de presión del sonido con ponderación A en la posición del receptor es de interés, y si la propagación acontece sobre la mayor parte de suelos porosos, la atenuación del suelo puede calcularse mediante la fórmula: Aground = 4.8 - (2hm/R)[17 + 300/R] ≥ 0 Donde: R es la distancia de la fuente al receptor hm es la altura promedio de las vías de propagación por encima del suelo

Efecto de Pantalla -

Un objeto debe ser tomado en cuenta como un obstáculo que sirve de pantalla (“barrera”) si cumple con los siguientes requisitos: - La superficie es de al menos 10 kg/m

2

- El objeto tiene una superficie cerrada sin aberturas grandes (por ejemplo, los procesos de instalaciones en las plantas son ignorados). -

Las barreras son clasificadas en: delgadas, gruesas o dobles, la Figura 37 muestra un ejemplo de una pantalla delgada.

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Figura 37. Pantalla delgada entre la fuente y el receptor

-

La diferencia de sonido entre la ruta de difracción (a+b) y la ruta sin una pantalla (c), determina la atenuación de la pantalla. Con el incremento de la diferencia (a+b-c), aumenta el efecto de atenuación de la pantalla. Usualmente la atenuación estará limitada a 20 dB.

-

Si a+b = c entonces la atenuación de pantalla es 5 dB, independientemente de la frecuencia. Si a+b < c entonces la atenuación de pantalla es 0 dB, es decir no ocurre ningún efecto de pantalla.

Reflexiones -

Las reflexiones son consideradas en términos de fuentes de imagen, ver Acápite 8.6. Las superficies de reflexión típicas son más o menos superficies verticales, tales como las fachadas de los edificios, que incrementan la presión del sonido en la posición del receptor. El efecto de las reflexiones del suelo no son incluidas ya que entran en el cálculo de Aground.

-

Si se toman en cuenta o no las reflexiones de un obstáculo depende de que se cumpla un grupo de requisitos dados en el método. Si el coeficiente de reflexión es pequeño (es decir la mayor parte de la energía es absorbida) o el obstáculo tiene dimensiones muchos más pequeñas que la longitud de onda de la frecuencia de interés, entonces no debe prestarse atención al obstáculo.

-

En las posiciones del receptor próximas a las fachadas de los edificios (a una distancia de 0.5-5 m), el nivel del ruido se incrementa en aprox. +3dB.

-

Las reflexiones pueden reducir altamente otros efectos de atenuación, por ejemplo: el efecto de pantalla, según se ilustra en la Figura 38.

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Figure 38. Dos rutas de transmisión. (Ref.18) Follaje -

El follaje de los árboles y arbustos provocan una pequeña atenuación, pero sólo si es lo suficientemente denso para bloquear completamente la vista a lo largo de la vía de propagación. La atenuación a causa de la vegetación cerca de la fuente, o cerca del receptor, o ambos, se ilustra en la Figura 39. La atenuación a causa del follaje se incrementa linealmente con la distancia de propagación acumulada “d” a través del follaje. Se muestra el efecto de atenuación del follaje en la Tabla 9.

Figura 39. Atenuación debido a la propagación a través del follaje. (Ref.38)

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La figura 39 muestra una ruta del sonido curvada, de acuerdo con condiciones a favor del viento. Una ruta circular con un radio de 5 km debería aplicarse cuando se estima “d”. Tabla 9. Atenuación del ruido debido a la propagación a una distancia “d” a través de un follaje denso. (Ref.38) Banda de Octava, Hz

Distancia de Propagación

63

“d”, metros

125

250

10 ≤ d ≤ 20

500

1000

2000

4000

8000

1

2

3

0.08

0.09

0.12

Atenuación, dB 0

0

1

20 < d ≤ 200

1

1

Atenuación, dB/m 0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Lugares industriales -

En una zona industrial la atenuación puede ocurrir debido a que las instalaciones (y otros objetos) se encuentran dispersas y pueden ser descritas como Asite, a menos que se tome en cuenta el Ascreen o la especificación de la fuente. El término instalaciones incluye tuberías diversas, válvulas, cajas, elementos estructurales, etc.

-

Como el valor Asite depende fundamentalmente del tipo de lugar, se recomienda determinarlo mediante mediciones, por ejemplo de acuerdo al ISO 8297, Ref. 36. Sin embargo, para un estimado preliminar de esta atenuación pueden usarse los valores de la Tabla 10. La atenuación se incrementa linealmente con la longitud de la ruta curvada “d” a través de las instalaciones (ver Figura 40), con un máximo de 10 dB.

Figura 40. Atenuación del ruido debido a la propagación en lugares industriales. (Ref.38)

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Tabla 10. Atenuación del ruido debido a su propagación a través de las instalaciones en lugares industriales. (Ref.38) Bandas de octava, Hz 63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

0.05

0.05

0.05

Atenuación, dB/m 0

0.02

0.05

0.05

0.05

Viviendas -

Cuando la fuente o el receptor, o ambos, están localizados en áreas construidas de casas, ocurrirá una atenuación debido al efecto de pantalla producido por las casas. Sin embargo, este efecto puede ser ampliamente compensado por la propagación entre las casas y por las reflexiones de otras casas en la vecindad. El efecto combinado de pantalla y reflexiones que constituyen Ahousing puede calcularse para una situación específica, al menos en principio, aplicando los procedimientos tanto para el efecto de pantalla como para el de reflexiones, como se describió anteriormente. Debido a que el valor del Ahousing es una situación particularmente dependiente, dicho cálculo puede justificarse en la práctica.

-

Una alternativa más útil para calcular Ahousing, particularmente para el caso de reflexiones múltiples donde la precisión del cálculo es pobre, se puede medir el efecto in situ.

-

Se describe en el método un procedimiento para calcular un valor aproximado de la ponderación A de Ahousing, que no debería de exceder 10 dB (No se detalla en la presente guía)

Corrección Meteorológica -

Si el nivel promedio de ruido a largo plazo (un año, un mes) es de interés, y no tanto el nivel del ruido a favor del viento, se ofrece un término de corrección en el método que proporciona un nivel de ruido más bajo

-

En el caso de un receptor a distancia, las experiencias indican que el término de corrección es desde 0 a 5 dB.

12.3 Informe de Cálculos Un informe sobre la predicción de niveles de sonido debe incluir la siguiente información: -

Resultados de cálculos, niveles evaluados de ruido etc.

-

Descripciones de la fuente, receptor, geografía, condiciones de suelo, etc.

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-

Descripción del modelo de propagación del sonido utilizado

-

Ubicaciones y características que representan el ruido emitido por la fuente, es decir condiciones de operación, nivel de potencia del sonido, espectro de frecuencia.

-

Atenuación del sonido y reflexiones por las paredes de los edificios y barreras

-

La absorción del sonido en la atmósfera

-

Condiciones de la propagación del sonido (absorción por el suelo, árboles o arbustos, edificios, etc.)

-

Condiciones meteorológicas adoptadas.

-

Ubicación (es) del receptor(es)

-

Posición (es) y nivel(es) de potencia del sonido de la fuente(s) consideradas.

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13. REFERENCIAS Libros/Informes: 1.

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34.

International Standard, ISO 1996: Description and measurement of environmental noise. Part1: Basic quantities and procedures. (ISO 1996-1 : 1987) Part 2: Acquisition of data pertinent to land use. (ISO 1996-2 : 1987) Part 3: Application to noise limits. (ISO 1996-3 : 1987)

35.

International Standard, ISO 1999: Determination of occupational noise exposure and estimation of noise induced hearing impairment. (ISO 1999 : 1990)

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36.

International Standard, ISO 8297: Determination of sound power levels of multisource industrial plants for evaluation of sound pressure levels in the environment - Engineering method.

37.

International Standard, ISO 9614: Determination of sound power levels of noise sources using sound intensity: Part 1: Measurement at discrete points. (ISO 9614-1:1993) Part 2: Measurement by scanning. (ISO 9614-2: to be published)

38.

International Standard, ISO/DIS 9613-2: Attenuation of sound during propagation outdoors. Part 2: A general method of calculation.

39.

International Standards ISO 11201-11204: Noise emitted by machinery and equipment Measurement (and determination) of emission sound pressure levels at a work station and at other specified positions: ISO 12001: Engineering method. Free field over reflecting plane. (ISO 12001:1995) ISO 12002: Survey method in situ. (ISO 12002:1995) ISO 12003: Determination of emission sound pressure levels from the sound power level. (ISO 12003:1995) ISO 12004: Method requiring environmental corrections. (ISO 12004:1995)

40.

International Standards, ISO 3740-3747: Determination of sound power levels of noise sources. ISO 3740: Guidelines for choice of measurement standard ISO 3741-3747. (ISO3740:1980) ISO 3741/3742: Precision method. Reverberation room meeting specified requirements. (ISO3741:1988) ISO 3743: Engineering method. Special reverberation test room. (ISO 3743-1/-2:1994) ISO 3744: Engineering method. Outdoors or in large rooms. (ISO 3744:1994) ISO 3745: Precision method. Anechoic or semi-anechoic room. (ISO 3745:1977) ISO 3746: Survey method. No special test environment. (ISO 3746:1995) ISO 3747: Survey method using a reference sound source. (ISO 3747:1987)

41.

Reglamanto de Seguridad e Higiene Minera, Peru: ART. 278o.: Se propocionará protección auditiva cuando el nivel de ruido o tiempo de expocision sea superior a los siguientes valores.

42.

VDI 2714: Schallausbreitung im Freien. Januar 1988

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Anexo 1: Nomenclatura A favor del viento: Dirección del viento desde la fuente de ruido a la posición del receptor dentro de + / - 45 grados. (Por definición en el presente informe: 0 grados. = a favor del viento. 180 grados. = contra el viento.) Absorción: Transición de energía acústica a energía térmica. Aislamiento: Prevención de la transmisión del sonido a través de una superficie de barrera. Amortiguación: Disipación de la energía (mediante materiales viscosos) Análisis de frecuencia: La distribución espacial de frecuencia espacial de la energía acústica. Análisis en tiempo real: Análisis de frecuencia durante las mediciones, en la que un espectro expuesto puede ser mostrado y renovado a alta velocidad de repetición. (No puede llevarse a cabo después del proceso). Aparatos de Protección auditiva: relojes, tapones, etc. Atenuación en exceso: Reducción en exceso de la atenuación divergente. Atenuación: Pérdida de onda de la energía acústica por la propagación. Auditivo: Perteneciente a la audición. Banda de Octava: Una banda de frecuencia limitada por frecuencias altas y bajas, en relación de 2:1. Barrera: Construcción hecha de material de masa densa. Campo-Libre: Sin influencias de reflexión (proveniente de superficies de reflexión casi horizontales) excepto las provenientes de las reflexiones del suelo. Coeficiente de Absorción: (0-1) La eficiencia de una superficie absorbente. 0 = sin absorción, es decir reflexión perfecta. 1= absorción perfecta, es decir no se refleja energía. Constante de Tiempo: Véase FAST o SLOW. Daño auditivo: Daño permanente del sistema de audición. Decibelio: Unidad logarítmica para la fuerza del sonido. Difracción: Alteración en la dirección de propagación de una onda de sonido. Difusión: Dispersión de la energía acústica. Direccional: Sensibilidad que depende de la dirección del micrófono Directividad: Nivel de la emisión del sonido que depende de la dirección de la fuente. Dispersión geométrica: Véase Divergencia Dispersión: difusión de la energía de un sonido (en todas direcciones). Divergencia: Dispersión de la energía acústica en una onda expansiva (por incremento de la distancia) Dosis: Exposición, es decir energía acústica recibida.

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Eco vibrante: Efecto “cachetada” en un área cerrada, causado por una reflexión regular y continua desde superficies paralelas con baja absorción. Emisión: radiación de sonido proveniente de una fuente. En contra del viento: Dirección del viento opuesta a la dirección de propagación del ruido, por ejemplo: del punto de recepción hacia la fuente del ruido. FAST: Constante de medida de tiempo, por ejemplo: tiempo de integración 125 ms. Filtro-A: filtro de ponderación de frecuencias estandarizado internacionalmente, que discrimina frecuencias bajas. Utilizado para caracterizar la respuesta subjetiva del nivel de ruido medido por la mayoría de las fuentes de ruido. Filtro-C: filtro de ponderaciones de frecuencias estandarizado internacionalmente. Utilizado para caracterizar la respuesta subjetiva del nivel de ruido medido por fuentes de ruido de baja frecuencia. Frecuencia alta: Región de frecuencia por encima de 1000 Hz. Frecuencia Baja: Región de frecuencia por debajo de 100 Hz. Frecuencia Central: La frecuencia central (geométrica) de una banda de frecuencia (por ejemplo: banda de octava), que caracteriza la banda de frecuencia de interés. Frecuencia: Tasa de Repetición, por ejemplo: vibraciones por unidad de tiempo. Frecuencias discretas: Energía acústica distribuida en frecuencia discontinua. Frente de onda: La parte inicial de una onda que está propagándose. Fuente lineal: Se considera que la fuente del sonido posee una forma lineal. Fuente Puntual: La fuente de sonido puede ser considerada como un punto. Fuente Superficial: Se considera que la fuente de sonido tiene la forma de una superficie. Fuente: Fuente de un sonido o ruido. Gradiente: Alteración de la velocidad del viento, etc. (por ejemplo: grado de inclinación) causada por el incremento de la altura. Hertz: Unidad de medida de frecuencias, por ejemplo: períodos por segundo. Impedancia: Oposición total a una corriente en un circuito. Infrasonido: Región de frecuencia por debajo de 20 Hz. Instrumento de Integración: Medidor del nivel de sonido que indica el nivel de presión equivalente de sonido instantáneo. Intensidad de sonido: una magnitud vectorial que describe la cantidad y la dirección del flujo neto de la energía acústica en una posición dada. Inversión: Gradiente positiva de temperatura en el aire ISO: International Standardisation Organisation. (Organización de Estandarización Internacional) Logaritmo: (matemáticas) Potencia en la que un número dado debe ser elevado para producir otro número dado.

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Medidor del nivel del sonido: Instrumento básico para mediciones de sonido. Mitigación: Reducción del impacto del sonido Nivel de evento simple: Nivel de presión equivalente de sonido de un evento normalizado a 1 seg. de duración. Nivel de la presión del sonido: Expresión de la presión del sonido en decibeles. Nivel de Paso: El máximo nivel de presión de sonido en un punto de recepción cuando una fuente de ruido móvil esta pasando. Nivel de potencia del sonido: Expresión del sonido en decibeles. Nivel de presión del sonido equivalente: Nivel promedio de la energía del sonido de un sonido fluctuante sobre un período de tiempo dado, equivalente a la energía de un nivel de presión de sonido continuo durante un período de tiempo igual. Nivel de presión pico: El máximo nivel de presión de sonido durante un período de tiempo dado. Nivel máximo de presión de sonido: El máximo nivel de presión del sonido durante un período de tiempo dado. Nivel promedio del tiempo: Véase Nivel de presión equivalente de sonido OMS: Organización Mundial de la Salud. Ondas de posición: Variaciones particularmente grandes en un espacio cerrado de la presión sonora a ciertas frecuencias. Oscilación: Vibración. Pantalla: Una estructura que proporciona protección del sonido al reducir la energía de sonido en un punto de recepción detrás de la pantalla. Percepción: Proceso de llegar a estar completamente consciente de algo. Phon: Unidad para contornos iguales de sonoridad (con frecuencia) para tonos puros. Ponderación de Frecuencia: Véase filtro-A. Potencia del sonido: Medida básica de la salida acústica de una fuente sonora. Presión del sonido: Pequeñas variaciones de presiones alrededor de la presión atmosférica ambiental (constante), las que pueden ser captadas como sonido. (Pascal) Presión pico: La presión máxima de sonido durante un período de tiempo dado. Propagación: Dispersión y transmisión de onda. Radiación: Emisión de ondas sonoras. Receptor: Punto de medición. Reflexión: Es lo que se refleja cuando una onda de sonido choca con una superficie que sirve de barrera. Refracción: Curvatura de onda que pasa a través de un medio (por ejemplo: aire) con densidad variable.

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Región de Sombra: Región con intensidad sonora reducida (por ejemplo: detrás de una pantalla). Reverberación: Reproducción del sonido (en un cuarto) por multireflexión. Ruido ambiental: Ruido en el medio ambiente, diferente a ruido ocupacional. Ruido Comunitario: Véase Ruido Ambiental Ruido continuo: Un nivel de ruido cuya fluctuación en el tiempo es pequeña. Ruido Continuo: Véase Ruido continuo Ruido de Banda Ancha: ruido que posee energía acústica distribuido sobre un rango de frecuencia ancha. Ruido de fondo: Ruido proveniente de fuentes extrañas, y no de la fuente de interés. Ruido del Ambiente: Véase Ruido Ambiental Ruido del viento: Ruido por turbulencia del aire en los bordes del micrófono, causado por el viento. Ruido Impulsivo: Estallidos de energía de sonido con una duración menor a 1 seg. Ruido intermitente: Un nivel de ruido en el que la fluctuación con el tiempo es larga. Ruido ocupacional: Ruido en los establecimientos de trabajo, diferente a ruido Ambiental. Ruido tonal: Energía acústica concentrada en rangos estrechos de frecuencia (frecuencias discretas) que dan impresión tonal. Ruido: Sonido no deseado Sensibilidad: La relación entre entrada (energía acústica) y salida (energía eléctrica transformada) de un sistema de medición (por ejemplo: un micrófono). SLOW: Constante de medición de tiempo, por ejemplo: tiempo de integración 1000 ms (=1 seg.) Sonido: Vibraciones que pueden ser escuchadas por animales y humanos, depende de la vibración, fuerza y frecuencia. Sonoridad: Magnitud subjetiva del ruido. Tono puro: Oscilaciones del sonido a frecuencias simples. Transmisión: Aquello que se transmite a través de una superficie de barrera (por ejemplo: una pared) cuando una onda de sonido se encuentra con la superficie de barrera. Ultrasonido: Región de frecuencia por encima de 20,000 Hz.

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Anexo 2: Lista de Símbolos α

Coeficiente de absorción

λ

Longitud de onda, (m)

θ

Dirección

A

Filtro A estandarizado

Aabs

Área de absorción en de una habitación, (m )

Aatm

Atenuación en áreas abiertas debido a la absorción del aire, (dB)

Aatt

Atenuación en áreas abiertas durante la propagación desde una fuente hacia

2

el receptor, (dB) Adiv

Atenuación en áreas abiertas debido a la diferencia geométrica, (dB)

Afoliage

Atenuación en áreas abiertas debido al follaje, (dB)

Aground

Atenuación en áreas abiertas debido al efecto del suelo, (dB)

Ahousing

Atenuación en áreas abiertas debido a la propagación en áreas construidas, (dB)

Ascreen

Atenuación en áreas abiertas debido al apantallamiento, (dB)

Asite

Atenuación en áreas abiertas debido a la dispersión industrial, (dB)

c

Velocidad del sonido, (m/seg.)

d

Distancias horizontales, (m)

d

Distancia acumulada de propagación del sonido a través del follaje, (m)

Dθ

Índice de directividad en dirección θ

dB

Decibel. Unidad de medida del nivel de presión del sonido

dBA

Nivel de presión del sonido con ponderación A en decibeles

E

Energía

eq

Energía equivalente de sonido variante

F

Constante de tiempo «Fast», (tiempo de integración de 125 ms.)

f

Frecuencia, (Hz)

h

Altura por encima del nivel del suelo, (m)

Hz

Hertz, (Ciclos/seg.).

K

Corrección ambiental por reflexiones, (dB)

K1

Corrección ambiental para componentes tonales, (dB)

K2

Corrección ambiental para componentes de impulso, (dB)

LAE

“Nivel de Evento Simple (SEL)” con ponderación A, (dB) (El nivel de presión equivalente de sonido, referido a 1 seg duración.)

LAeq

Nivel de presión equivalente del sonido con ponderación A, (dB) (Energía del nivel promedio de presión del sonido durante un período de tiempo)

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LAeq,125Hz Nivel de presión del sonido equivalente con ponderación A en una banda de frecuencia octava con un centro de frecuencia de 125 HZ, (dB) LAeq,8h

Nivel de presión del sonido equivalente con ponderación A, durante 8 horas, (dB)

LAF

Nivel de presión del sonido con ponderación A, medido con una constante de tiempo FAST, (dB)

LAF,max

El nivel máximo de presión del sonido, con ponderación A con una constante de tiempo FAST , (dB)

LN

N=[1-99]: Nivel percentil del ruido, es decir, el nivel del ruido excede el N% del período de medición. (dB)

log 10(X) Logaritmo de X Lp

Nivel de presión del sonido, (dB)

Lp,θ

Nivel de presión del sonido a una distancia R y un ángulo θ, (dB)

LpA

Nivel de presión del sonido con ponderación A, (dB).

Lpeak

Nivel pico de presión del sonido (dB), calculado a partir de la sobrepresión pico, (Pa)

LAr

Nivel de clasificación del ruido de acuerdo a Ref.34, basado en el nivel de presión equivalente de sonido con ponderación A y correcciones para características de impulso y tono, (dB)

Lr

= LAr

LW

Nivel de potencia del sonido, (dB)

LWA

Nivel de potencia del sonido con ponderación A, (dB).

ms

mili segundo

p

Presión del sonido, (Pa)

pref

Presión del sonido de referencia estandarizada (0,00002 Pa)

Pa

Presión del aire, (Pascal).

Oct

Octava. Banda de frecuencia estándar con frecuencia de centro dado. (31.5Hz, 63 Hz..)

R

Distancia. Radio, (m)

R

Aislamiento del sonido transportado por el aire, (dB)

RH

Humedad relativa, (%)

S

Constante de tiempo «Slow», (tiempo de integración 1000ms)

Sk

Área de superficie k, (m )

S.E.L.

Nivel de evento simple. (Véase LAE)

t

Temperatura, (°C)

T

Tiempo de oscilación de onda, (seg)

T

Tiempo de reverberación en áreas cerradas, (seg)

V

Volumen en áreas cerradas, (m3)

2

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W

Potencia, (Watt)

W ref

Potencia de sonido de referencia estandarizada, (10 Watt)

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-12

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