LOS RUIDOS DE ORIGEN INDUSTRIAL Y LOS PROBLEMAS DE HIGIENE Y CONTAMINACIÓN

INTRODUCCION

Cuando un establecimiento industrial genera ruidos de alto nivel sonoro, pueden presentarse dos tipos de problemas bien diferenciados entre sí, que generan situaciones y reacciones totalmente diferentes:

el ruido dentro del establecimiento, o sus zonas cercanas, afecta al personal que allí desarrolla sus tareas;

el ruido generado trasciende los límites de la industria y afecta a zonas vecinas, que muchas veces incluyen viviendas.

Las legislaciones vigentes contemplan ambos aspectos de la contaminación sonora, y tenemos así reglamentaciones que limitan los niveles de ruido máximos admisibles para el personal que trabaja en dichos ambientes, durante tiempos de exposición generalmente bien conocidos. Otras normas fijan los niveles de ruido para lugares de trabajo más silenciosos, tales como oficinas, sitios de reunión, etc. Finalmente, existen normas que pretenden proteger a los habitantes de viviendas vecinas, que pueden sentirse molestos en cuanto a sus derechos al esparcimiento o al descanso nocturno. En la República Argentina estas normas son: IRAM 4079/86 [1]; IRAM 4070/86 [2] e IRAM 4062/01 [3].

LOS RUIDOS DENTRO DE LAS INDUSTRIAS

El ruido puede definirse simplemente como “un sonido no deseado”. En la industria, el ruido es comúnmente generado por vibraciones mecánicas que pueden tener su origen en componentes de máquinas en movimiento, impactos, arranques de viruta o turbulencia de fluidos en movimiento, entre otros.

Para la aplicación de técnicas de control del ruido es necesario:

1. Definir el problema y determinar la reducción necesaria.

2. Diseñar la solución más adecuada.

1.Definición del problema.

Son bien conocidos los efectos que sobre el ser humano puede ocasionar la permanencia prolongada en ambientes donde los niveles sonoros excedan valores que las reglamentaciones internacionales fijan en el orden de 85 a 90 dBA.

Estas exposiciones prolongadas a ruidos intensos determinan la aparición de la enfermedad profesional denominada “hipoacusia inducida por ruido”, que lleva a daños del órgano auditivo de tipo irreversible. En nuestros países, dicha enfermedad es responsable de incapacidades más o menos graves, en cientos de miles de obreros.

Para evaluar las posibles lesiones auditivas por exposición a ruidos intensos, es suficiente con conocer el nivel de ruido, expresado en dBA, midiendo el nivel sonoro continuo equivalente (NSCE). En cambio, en el momento de aplicar técnicas de control de ruido, se requiere conocer los niveles del mismo para las distintas bandas de frecuencias. Este análisis es necesario debido a que las propiedades de los materiales que se utilizan varían en función de

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la frecuencia. Es muy común encontrar proyectos de tratamientos acústicos realizados basándose en materiales absorbentes de tipo fibroso o poroso, que resultan totalmente inapropiados, por no haber tenido en cuenta que la mayor energía de los ruidos a absorber se encontraba en la zona de las bajas frecuencias, donde dichos materiales son absolutamente ineficaces. Méndez y Stornini, en la bibliografía citada [4], analizan en detalle el comportamiento de los materiales absorbentes sonoros, incluyendo los métodos de medición de sus propiedades acústicas.

Por consiguiente, antes de decidir la utilización de un material absorbente en particular, deberán conocerse en detalle los valores del coeficiente de absorción, en función de la frecuencia, del material elegido. No debe tampoco olvidarse el hecho que algunos absorbentes son altamente combustibles, por lo que su utilización puede estar desaconsejada en ciertas zonas fabriles.

Una parte importante de la caracterización de la fuente de ruido a controlar, es la identificación de las vías de transmisión, pues en muchos casos, la propagación se realiza por medios sólidos además de aéreos.

La reducción de nivel sonoro requerida, será la necesaria para disminuir el valor medido hasta aquel que resulte admisible, según la legislación vigente.

Teniendo en cuenta la característica logarítmica de los decibeles, conviene recordar que obtener una reducción de 3 dB significa disminuir la energía sonora a la mitad, lo cual permitiría duplicar el tiempo de exposición manteniendo el mismo riesgo de lesión auditiva.

El control de los niveles de ruido en industrias, manteniéndolos en los valores admitidos por la legislación vigente, no sólo evita lesiones auditivas entre el personal expuesto, sino que mejora sustancialmente los niveles de seguridad, confort y eficiencia.

2.Diseño de la solución:

Ante este serio riesgo laboral que significan los ruidos, siempre se han indicado como medidas básicas de control, las siguientes acciones:

Reducir la emisión de ruidos en las fuentes, disminuyendo o amortiguando las vibraciones de las máquinas; evitando la producción de torbellinos o encapsulando equipos ruidosos.

Evitar la propagación de los ruidos mediante tratamientos acústicos de los ambientes , basándose en técnicas de aislamiento y absorción sonora.

Proteger al personal expuesto, mediante el uso de protectores auditivos personales o mediante la utilización de cabinas.

Los aspectos técnicos involucrados en las tres acciones correctivas enumeradas anteriormente, pueden llevar a innumerables soluciones, más o menos correctas, más o menos eficaces, más o menos costosas.

La forma corriente de evitar la exposición a ruidos intensos es a través de la utilización de protectores auditivos. Pero es bien sabido que el protector auditivo, si no es utilizado permanentemente durante el tiempo de exposición, pierde eficacia en forma notable. En la Fig. 1 se observa cómo la atenuación efectiva del protector sólo alcanza valores importantes para tiempos de utilización cercanos al 100% de la jornada (8 horas en este caso).

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Fig. 1

En realidad, resultan primordiales las soluciones que tienden a disminuir los niveles sonoros en las fuentes. Pero es bien sabido que, en la mayoría de los casos, disminuir los ruidos generados por una máquina o un equipo puede ser una difícil, cuando no imposible tarea; esta clase de soluciones resultan muy costosas, pues involucran el reemplazo o la modificación de máquinas ruidosas. De modo que un buen tratamiento acústico puede brindar resultados altamente satisfactorios.

El propósito de este trabajo es llamar la atención sobre ciertas soluciones no muy convencionales pero que, bien diseñadas y llevadas a la práctica, pueden llegar a resolver con costos accesibles, problemas que muchas veces presentan dificultades insalvables.

CONTROL DEL RUIDO EN EL AMBIENTE

Tal como se ha comentado en párrafos anteriores, si no se ha podido actuar sobre las fuentes, o si la reducción del nivel sonoro lograda no ha sido suficiente, entonces corresponde aplicar técnicas de control en el ambiente, es decir, en los caminos de propagación del sonido.

La técnica empleada para controlar el ruido en el ambiente se basa en utilizar las propiedades acústicas de los materiales aislantes y de los materiales absorbentes del sonido.

Es decir, los tratamientos de aislamiento acústico tienen por objeto evitar que el ruido se propague desde la fuente hacia los operarios o hacia otros locales contiguos; mientras que los tratamientos absorbentes están destinados a lograr una reducción del nivel de ruido dentro del mismo recinto en donde se encuentra la fuente sonora, por medio de la reducción de las ondas reflejadas en las superficies del local, ya que éstas se suman a las ondas directas y contribuyen al incremento del nivel general de ruido.

Contando entonces, con las propiedades acústicas específicas de los materiales, es posible lograr una disminución de los niveles sonoros existentes en un ámbito industrial, mediante una correcta

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utilización de dichos materiales, eligiéndolos de acuerdo al objetivo. Es importante destacar que con un tratamiento absorbente es, en general, muy difícil lograr reducciones superiores a 5 ó 6 dB; mientras que con un aislamiento acústico pueden lograrse disminuciones de hasta 40 dB, para cierto rango de frecuencias. Los materiales aislantes, por poseer una elevada “masa superficial” (que se expresa en kg/m2), tienen la capacidad de oponerse al pasaje de la onda sonora. El “aislamiento” que dichos materiales ofrecen se expresa en decibeles y generalmente se acostumbra a graficarlo en función de la frecuencia. En la Fig. 2 se observan las curvas típicas de aislamiento de un panel de yeso de 25 mm de espesor y de un vidrio laminado de 6 mm de espesor, dos materiales de uso típico. Los materiales aislantes poseen un mayor aislamiento en frecuencias altas que en frecuencias bajas, existiendo generalmente algunas frecuencias de resonancia, en las que se producen caídas importantes de dicho aislamiento. De todas formas, un panel, con una masa superficial del orden de 10 kg/m2, produce un aislamiento, en frecuencias medias, de unos 26 a 28 dB.

Yeso 25 mm Vidrio 6 mm

63 125 250 500 1000 2000 4000 63 125 250 500 1000 2000 4000

Frecuencia Frecuencia Fig. 2

Los materiales absorbentes, por el contrario, basándose en el hecho de que presentan una superficie porosa o fibrosa a la onda sonora, son capaces de degradar parte de la energía incidente sobre el material, impidiendo así que dicha energía se refleje sobre su superficie y contribuya a generar un aumento de los niveles sonoros en las cercanías. Son ejemplos típicos de materiales absorbentes de uso industrial los paneles de lana de vidrio, de distintas densidades y las placas de espumas de poliéter o de poliéster. Como se muestra en la Fig. 3, estos materiales poseen un coeficiente de absorción que, partiendo de valores muy bajos para frecuencias graves, alcanzan absorciones aceptables a partir de frecuencias del orden de 500 Hz.

Frecuencia Frecuencia

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6. Techos con paneles suspendidos o colocación de cielorrasos fonoabsorbentes.

Fig. 4

6a 1

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6b

Fig. 3

SOLUCIONES TIPICAS

(Las figuras elegidas para ejemplificar este tema, fueron extraídas del boletín “El correo de la aislación”. [5])

En los siguientes párrafos, se han querido plantear las ideas básicas de cómo, utilizando correctamente los conceptos de aislamiento y de absorción sonora, es posible plantear soluciones, que suelen ser de simple realización y que tienen la ventaja de no necesitar la modificación o el cambio de las máquinas ruidosas, ni confiar en la utilización permanente de protectores auditivos por parte del personal afectado por el ruido.

En la Fig. 4 pueden apreciarse las soluciones más utilizadas en el ámbito industrial:

§ Aislamientos acústicos: 1. Barreras o pantallas.

2. Confinamiento de la fuente sonora.

3. Cabinas acústicas para el personal.

4. Aumento del aislamiento de paredes existentes (Fig. Nº 9).

§ Tratamientos con absorbentes: 1. Revestimiento de paredes.

Al implementar soluciones debe tenerse en cuenta que el objetivo es la disminución del nivel sonoro, hasta valores menores que los máximos admitidos por las reglamentaciones. Pero no debe olvidarse que en todo momento el proceso de producción tiene que seguir funcionando normalmente, al igual que las tareas de mantenimiento y seguridad.

Barreras acústicas

El uso de pantallas es una alternativa para aquellos casos en los que no sea posible aislar total o parcialmente la fuente sonora. Entonces, se recurre a las pantallas como barreras que interceptan el camino de propagación de la onda sonora directa entre los equipos ruidosos y los operarios, produciendo atenuación por difracción (Fig. 5).

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Fig. 5

Las pantallas pueden ser fijas o móviles, y se construyen con materiales que presentan un adecuado aislamiento sonoro, tales como chapas metálicas, vidrio o metacrilatos. En algunos casos, se colocan materiales absorbentes en alguna de sus caras, de modo que se combinan las propiedades aislantes del material de elevada masa superficial con las propiedades absorbentes del material poroso, que es el que evita la reflexión de las ondas.

La colocación de una barrera acústica debe complementarse con la utilización de materiales absorbentes, en las inmediaciones de la fuente sonora. Las superficies a recubrir deben ser cuidadosamente seleccionadas y por lo general, el absorbente elegido se coloca recubriendo parte del techo y de las paredes del local a tratar. Se aconseja también, que la cara de la barrera que enfrenta a la fuente ruidosa, sea tratada con materiales absorbentes, a fin de eliminar las ondas sonoras que, reflejándose en la barrera, se seguirían propagando en el ambiente.

Este tipo de solución se emplea habitualmente para la protección de viviendas cercanas a rutas de mucho tráfico, frente al ruido de la circulación vehicular. En este caso, la barrera debe tener una gran longitud, debido a que el tráfico se debe considerar como una fuente lineal de gran extensión. En los ámbitos industriales, en cambio, las barreras que se implementan son de dimensiones acordes a las máquinas y los puestos de trabajo a proteger, es decir, de longitud y altura de algunos metros. Por este motivo, las ondas que llegan al receptor no son sólo las que pueden “saltar” el borde superior, sino también las que se difractan en los bordes laterales. [6] De modo que la atenuación total debe calcularse sumando logarítmicamente las tres componentes. Se ha comprobado que la máxima atenuación que puede obtenerse por difracción es del orden de 24 dB; pero puede mejorarse aún un poco más agregando materiales absorbentes en los bordes.

Otro aspecto importante a tener en cuenta es que la energía transmitida a través de la pantalla sea despreciable frente a la que puede pasar por difracción; de otro modo, la atenuación total se vería disminuida. Un buen criterio de diseño resulta ser la elección de una pantalla cuya pérdida por transmisión es unos 10 dB mayor que su transmisión por difracción, para minimizar el término correspondiente a este efecto en el cálculo de la atenuación total de la pantalla.

Puesto que la atenuación que brindará la barrera dependerá principalmente de la longitud de onda del sonido a atenuar λ (y por lo tanto, de la frecuencia) y de la diferencia δ de camino recorrido

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Fig. 7

entre la onda directa y la difractada que llegue a la zona a proteger (Fig. 6), la barrera deberá ser colocada lo más cercana posible a la fuente.

En resumen, los parámetros fundamentales a tener en cuenta en el diseño de una pantalla son: sus propiedades acústicas (absorción y aislamiento adecuados), sus dimensiones y su ubicación respecto a la fuente y al receptor.

Fig. Nº 6

Cabinas para el confinamiento de la fuente y cabinas para el personal.

Otra solución en la trayectoria del sonido es la de encapsular o encerrar totalmente la fuente ruidosa. Esto es aplicable al caso de máquinas que ya están instaladas (Fig. Nº 7).

Con la construcción de estas estructuras, la energía sonora se mantiene dentro del encierro, por reflexión en sus paredes. Al mismo tiempo, revistiéndolo internamente con materiales absorbentes, se evita que esas ondas reflejadas aumenten el nivel total de ruido dentro de la cabina.

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de los componentes de la cabina, debe asegurarse un buen montaje de la misma.

Fig. 8

Para lograr resultados satisfactorios, deben utilizarse materiales de elevada masa superficial (suficiente aislamiento sonoro), tales como: acero, hormigón o madera. Los que, a su vez, deberán tener una capa interna absorbente de lana de roca, de lana de vidrio o de tipo celulósico. En aquellos casos en que se construyan encierros en los que la distancia entre las superficies internas del encapsulamiento y la fuente sea pequeña (Gerges los llama encierros compactos, [6]), dado que la propagación se produce por vibración, resulta necesario incrementar la rigidez mecánica de las paredes mediante algún tratamiento antivibratorio.

Cuando por razones técnicas de funcionamiento no es posible encerrar la fuente ruidosa, se puede recurrir a la construcción de cabinas para el personal, las que pueden ser implementadas para operar las máquinas ruidosas o para descansar en los momentos en que el proceso de producción lo permita (Fig. Nº 8).

En ambos casos (encapsulamiento de máquinas o cabinas para el personal), otros aspectos a tener en cuenta son las aberturas. Por ejemplo: para control visual, acceso y pasaje de materiales, sistemas de ventilación o acondicionamiento de aire. En estos casos deben preverse puertas con cierre hermético, ventanas con doble o triple vidriado, entradas y salidas de aire con trampas de sonido, etc. Todos los componentes mencionados deben brindar un grado de atenuación acústica del mismo orden que el resto de los cerramientos de la cabina.

Finalmente, para que el resultado del tratamiento sea óptimo, además de una selección adecuada

Aumento del aislamiento de paredes existentes

Cuando en un mismo ambiente se requiera separar entre sí máquinas que producen diferentes niveles de ruido, o cuando haya procesos ruidosos en recintos adyacentes a aquellos en los que se desarrollen otras tareas, se puede recurrir a la implementación de tabiques o particiones con adecuado aislamiento sonoro, o reforzar el aislamiento de paredes ya existentes.

Esta técnica también es aplicable cuando se trata de reducir la transmisión de ruidos de las fábricas, que impliquen molestias a terceros (Fig. Nº 9).

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Fig. 9

Tratamiento de paredes y techos con absorbentes.

Cuando un trabajador se encuentra en las cercanías de una máquina ruidosa, además de recibir las ondas sonoras provenientes directamente de la fuente de ruido, también se ve afectado por las que se reflejan en las paredes, en el techo y en el piso del recinto (Fig. Nº 10). Al revestir estas superficies con materiales absorbentes del sonido, lo que se logra es una disminución de las ondas reflejadas en ellas, impidiendo que contribuyan a aumentar el nivel sonoro resultante.

Fig. 10 Conviene aquí recordar que existen varias clases de materiales absorbentes, basados en principios de funcionamiento diferentes: los paneles fibrosos o porosos, las membranas y los resonadores. Estos materiales absorbentes poseen características muy variables en función de la frecuencia de los sonidos que sobre ellos inciden. [4]

Cuando un local está limitado por superficies sumamente reflejantes, recurrir a tratamientos con materiales absorbentes permitiría obtener reducciones de hasta 6 ó 7 dB, siempre que dichos

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materiales fuesen capaces de absorber en las frecuencias de los ruidos a atenuar. Como se estará actuando principalmente sobre las ondas reflejadas, los resultados serán más apreciables cuanto mayor sea la distancia a la fuente.

Tal como se ha mencionado anteriormente, este tipo de materiales puede ser colocado como revestimiento de paredes, de cielorrasos o como paneles suspendidos (también llamados baffles). Estos últimos, además de sus propiedades absorbentes, producen atenuación adicional debido al incremento de las superficies absorbentes que presentan a la onda sonora.

NUEVOS CONCEPTOS EN BARRERAS ACUSTICAS

Con la aparición en el mercado de nuevos materiales, se ha ampliado la posibilidad de implementar barreras acústicas más livianas, flexibles, fáciles de montar y que proporcionan atenuaciones sonoras aceptables, para muchos de los problemas que se encuentran en la práctica. La utilización de láminas fabricadas con polivinilos de alta densidad (1700 kg/m3), de 3 mm de espesor, que se pueden adaptar fácilmente a las fuentes ruidosas a controlar, rodeándolas en lo posible en todo su perímetro, permiten innumerables soluciones de orden práctico, difíciles de lograr con las clásicas barreras constituidas por elementos rígidos.

Frecuencia (Hz)

Fig. 11: Aislamiento correspondiente a una lámina de polivinilo de 3 mm

Mediciones del aislamiento sonoro de estos materiales permitieron comprobar que la utilización de dicha lámina en forma aislada, produce atenuaciones del nivel sonoro de entre 14 y 32 dB (según sea la frecuencia). En el mercado se venden también materiales compuestos por una hoja de la ámina l aislante y una capa de espuma de poliéster, que permiten implementar distintos tipos de soluciones. Por ejemplo, mejorar el aislamiento de una placa metálica o de un tabique rígido, por el simple agregado del mencionado material.

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Frecuencia (Hz)

Fig. 12: Aislamiento de [chapa 1 mm + goma 3 mm + espuma 6 mm]

Frecuencia (Hz)

Fig. 13: Placas de yeso + goma

En las figuras 11, 12 y 13 se observan valores de aislamiento acústico, medidos en laboratorio, de configuraciones mixtas como las mencionadas anteriormente, donde se puede comprobar que los valores de aislamiento obtenidos pueden ser más que suficientes para la solución de muchos problemas prácticos.

LOS RUIDOS QUE AFECTAN AL VECINDARIO

Tal como se mencionó anteriormente, toda industria puede tener no sólo problemas con los ruidos que se generan dentro del propio establecimiento industrial, sino también con aque1los ruidos que, generados por el funcionamiento de la planta, se propagan hacia zonas vecinas en las que existan áreas de vivienda.

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En este caso, los niveles sonoros admisibles en dichas viviendas, tienen límites que dependen de una serie de factores, que involucran el tipo de zona considerada, la hora del día, las características del ruido, la duración de éste, etc. En Argentina, la Norma IRAM 4062/01 es la que establece el método de medición y clasificación de los ruidos molestos al vecindario.

Tipos de ruidos más comunes

Si bien una industria puede generar un ruido complejo, a partir del cual sea difícil individualizar fuentes sonoras específicas, en muchos otros casos, la generación de los ruidos tiene fuentes bien determinadas, que deberán tratarse individualmente, para lograr así disminuir el nivel sonoro total resultante.

Algunos casos típicos son, por ejemplo:

§ Chimeneas, que propagan ruidos de muy baja frecuencia;

§ torres de enfriamiento, ubicadas en general, sobre las terrazas de los edificios;

§ ventiladores de extracción de aire o humos, que pueden generar ruidos de amplio espectro;

§ compresores de aire, que producen ruidos de baja frecuencia, pero de muy alto nivel;

§ escapes de aire comprimido o de vapor;

§ zumbidos de baja frecuencia, generados por transformadores eléctricos;

§ ruidos de impacto, producidos por el funcionamiento de balancines, martillos de forja, etc., generalmente acompañados de importantes vibraciones.

Debido a la gran variedad de fuentes posibles, la solución de estos problemas puede tener muchos aspectos. La altura de la fuente sonora, respecto al terreno, será una de las condiciones más importantes a tener en cuenta. Por ejemplo, una chimenea que emite ruidos de baja frecuencia, que por consiguiente se propagan a gran distancia, puede contaminar una zona muy extendida. Lo mismo puede ocurrir con un ventilador de gran caudal, ubicado sobre el techo de la planta, o con una torre de enfriamiento.

Las molestias causadas por estos ruidos pueden incrementarse debido a factores tales como la directividad de las fuentes, la presencia de tonos fácilmente detectables, el carácter impulsivo de los ruidos, la influencia de vientos de determinadas direcciones, variaciones de temperatura y humedad, etc.

Cálculo de los niveles de ruido esperados.

La predicción de los niveles de presión sonora en áreas residenciales adyacentes a fuentes de ruido de instalaciones industriales, requiere el análisis de la propagación del sonido al aire libre. Existen varios procedimientos para realizar cálculos de predicción, los que a partir de datos de potencia acústica de las fuentes, cuantifican los niveles de presión sonora en el receptor, en bandas de octavas (63 a 8000 Hz), teniendo en cuenta la influencia de los diferentes caminos de propagación. Por ejemplo, la Norma ISO 9613 establece un método general de cálculo.

La ecuación básica para obtener el nivel de presión sonora medio en el receptor, en una banda de octavas, está dada por:

LiT (DW) = LW + D – A [dB] Donde:

LiT (DW) : nivel de presión sonora en la banda i, con viento favorable.

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LW : nivel de potencia en la banda i (referencia 1 pW)

D : corrección por directividad

A : atenuación en la propagación, en la banda i.

La corrección aditiva por directividad tiene en cuenta el efecto de la presencia de superficies cercanas a las fuentes sonoras. Este término se calcula con la siguiente expresión:

D = 10 log Qθ [dB]

Siendo Qθ el factor de directividad de la superficie. Si se tratara, por ejemplo, de una fuente puntual simple, sin ninguna superficie cercana, serían Qθ = 1 y D = 0 dB. Mientras que si la fuente se encuentra frente a una superficie que causa reflexión de la energía sonora hacia un espacio semi-infinito, Qθ= 2, de modo que D = 3 dB.

A su vez, al propagarse en campo abierto, la energía generada por fuentes sonoras sufre atenuaciones que dependen de los caminos de transmisión. La atenuación total está dada por la suma de diferentes componentes:

A = ADIV + AATM + ASUELO + APANTALLA + AOTROS [dB] Donde:

ADIV : Atenuación por divergencia geométrica

AATM : Atenuación por absorción atmosférica

ASUELO : Atenuación por efecto del suelo

APANTALLA : Atenuación por apantallamiento AOTROS :

Atenuación por otros efectos

En lo que respecta a la divergencia geométrica, se puede calcular con:

ADIV = 20 log(d) + 11 [dB]

En la expresión de ADIV vemos que sólo depende de la distancia d entre la fuente y el punto de medición, y que la atenuación aumenta 6 dB cada vez que se duplica la distancia. Esto significa que, para el caso de viviendas cercanas a la fuente, dicha atenuación puede ser despreciable. Se calcula un único valor para todas las bandas, ya que no depende de la frecuencia.

La atenuación por absorción atmosférica AATM, varía en función de las condiciones atmosféricas y de la frecuencia:

AATM = α · d/1000 [dB]

El coeficiente de absorción atmosférica α (en dB/km), está tabulado en tablas en función de la temperatura ambiente T(ºC) y del porcentaje de humedad relativa H(%), para las distintas bandas de octavas. Observando estas tablas, se puede apreciar que dicha atenuación alcanza valores considerables sólo en el caso de frecuencias altas y humedades relativas bajas, con lo que, en muchos casos, tiene poca importancia práctica. Los ruidos de bajas frecuencias se propagan a grandes distancias, sin ser afectados por la absorción del aire.

La atenuación por efecto del suelo, siempre que éste sea poroso (por ejemplo, con césped) y que el sonido no tenga tonos puros, puede calcularse con la siguiente expresión:

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ASUELO = 4,8 – (2 hm/d)·[17+(300/d)] [dB]

Se aprecia que no depende de la frecuencia, sino sólo de la distancia fuente-receptor (d) y de la “altura media” de propagación del sonido (hm).

La atenuación por apantallamiento depende de la longitud de onda λ (y por lo tanto de la frecuencia) y, fundamentalmente, de la diferencia de caminos recorridos por la onda difractada y la directa.

Otros efectos que pueden atenuar la energía sonora de estas fuentes serían:

- la vegetación

- la propagación en zonas industriales

- la propagación en zonas de viviendas

Para estos casos, se cuenta con tablas que dan coeficientes de atenuación en dB/km o en dB/m, en función de las frecuencias, de modo que multiplicándolos por la distancia fuente-receptor se obtiene la atenuación para cada banda de octava. También para estos factores se verifica que las frecuencias bajas son menos atenuadas que las altas.

Técnicas de control: utilización de barreras.

Este tipo de solución comenzó a usarse hace ya muchos años, en principio para proteger las viviendas ubicadas en las cercanías de carreteras y autopistas. Posteriormente su utilización se ha ido expandiendo y, en la actualidad, es muy común encontrar barreras acústicas ubicadas alrededor de compresores, transformadores de potencia, equipos moto-generadores, etc.

Al hablar de barreras se deben diferenciar dos casos:

§ Las barreras naturales, constituidas por ondulaciones del terreno o por zonas de vegetación espesa.

§ Las barreras artificiales, construidas mediante la colocación de paneles o placas aislantes del sonido, ubicadas en las cercanías de las fuentes de ruido y diseñadas para apantallar, de la mejor forma posible, la propagación del sonido hacia las zonas que se desean proteger.

§ Barreras naturales

Mucho se ha hablado de utilizar la vegetación como barrera del sonido. Sin embargo, en general todos los autores coinciden en que, salvo casos muy especiales, la vegetación constituye una barrera que provoca una muy pobre atenuación. Sólo en el caso de vegetación muy tupida, constituida por árboles de hojas perennes y con un ancho de la plantación de 50 metros o más, se pueden esperar resultados aceptables. De todas formas, no debe despreciarse el hecho de que la vegetación puede ocultar completamente a la fuente de ruido, con lo que existe un efecto psicológico importante.

Las ondulaciones del terreno, en cambio, pueden ser utilizadas con muy buenos resultados. Para que ello sea así, desde la posición del receptor, la fuente de ruido debe quedar completamente oculta. En el caso de no existir ondulaciones naturales, es posible construirlas artificialmente, interponiendo taludes de tierra entre fuente y receptor. Si dichos taludes se encuentran cubiertos de césped o de pequeños arbustos, el efecto de atenuación mejora.

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§ Barreras artificiales

Los resultados que pueden obtenerse a partir de la utilización de una pantalla, dependen tanto de sus propiedades intrínsecas como de las extrínsecas. Es decir, sus características físicas definirán qué parte de la energía incidente será difractada, reflejada, transmitida o absorbida; pero su ubicación respecto a la fuente y al receptor, al igual que la frecuencia del sonido, influirán decisivamente en la atenuación acústica de la pantalla. Por ejemplo, se pueden colocar pantallas reflectantes o absorbentes, dependiendo de lo que haya que apantallar; si es suficiente con desviar el sonido, no se colocará una pantalla absorbente, ya que es más costosa. Por otra parte, si no tiene aislamiento adecuado, la energía transmitida a través de la pantalla no será despreciable frente a la que llega al receptor por difracción en el borde. Como norma general, el aislamiento acústico de las pantallas debe ser al menos 10 dBA superior a la atenuación de la pantalla.

Al diseñar una barrera, se tienen en cuenta parámetros tales como: altura, posición, longitud y materiales constructivos. En principio, todo elemento sólido, con una aceptable masa superficial, de medidas generosas en cuanto a su altura y su longitud y que no presente interrupciones en su integridad, puede funcionar aceptablemente como barrera acústica. La eficacia de una barrera depende fundamentalmente de sus dimensiones. Para que una barrera funcione aceptablemente, debe ocultar por completo a la fuente de ruido, desde la posición del receptor. Por consiguiente, tiene que tener una altura que supere holgadamente al camino directo entre la fuente y el receptor. A medida que se la acerca a la fuente, la pantalla incrementa su efectividad, pues aumenta su zona de sombra (altura equivalente). De modo que la ubicación es uno de los aspectos más importantes en el diseño, por lo que un buen criterio es colocarla lo más cerca posible de la fuente.

Fuente

Fig. 14

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También su longitud tiene gran importancia, pues si la pantalla es “corta”, su efectividad se ve disminuida, al llegar sonido hasta el receptor por los extremos. Teniendo especial cuidado con los ángulos de exposición, se debe asegurar que la contribución directa por los laterales sea, al menos, 10 dB menor que el nivel que llega por difracción, por el borde superior.

En lo que respecta a los materiales más utilizados, se pueden mencionar aquellos transparentes como el vidrio o el metacrilato, para pantallas no absorbentes; y las planchas metálicas perforadas y rellenas con lana de roca, o el hormigón revestido con perlita, para las absorbentes.

Para calcular las pérdidas por inserción de la pantalla, existen métodos teóricos y métodos experimentales. Los primeros permiten hacer un análisis espectral y son válidos para fuentes puntuales estacionarias. Mientras que los segundos son algoritmos que equivalen a medir antes y después de la inserción de la pantalla; pero, como todo modelo matemático, a la hora de aplicarlos debe verificarse que se cumplan las condiciones para las que fueron elaborados. Los métodos teóricos se fundamentan en la aplicación de la teoría de la propagación de la luz, a la propagación del sonido (Fig. 14). Si bien estos fenómenos tienen mucho en común, la diferencia principal es que las ondas sonoras poseen longitudes de onda comparables al tamaño de los obstáculos (altura de las barreras). Por lo que para las bajas frecuencias los cálculos predictivos cometen mayor error.

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