Carrera de Especializacin en SEGURIDAD E HIGIENE EN LA CONSTRUCCIN

Escuela de Posgrado

Facultad de Arquitectura, Diseo y Urbanismo Universidad de Buenos Aires

Director: Arq. Gustavo ENGULIAN

Area Temtica: RUIDO Y VIBRACIONES

Docente: Lic. Luca E: BARCELO

Ao 2 010

UsuarioNota adhesivahttp://www.posgradofadu.com.ar/archivos/biblio_doc/ruido_26_05_10.pdf

PROGRAMA - RUIDO: Breve introduccin terica. Sonido y ruido. Ondas sonoras. Propagacin. Potencia y presin sonoras. El decibel (dB). Suma y substraccin. - Mediciones. Escalas de evaluacin. Anlisis en frecuencia. Bandas de octava y de tercio de octava. - Fuentes sonoras. Sonido en recintos. Absorcin sonora. Materiales absorbentes. Barreras acsticas. Aislamiento del ruido. - Ruido en obras en construccin, fbricas y oficinas. - El odo humano. Rango audible. Curvas de igual sonoridad. Efecto del ruido. Criterios de prdida de la audicin. Programa de conservacin de la audicin. Audiometras. Protectores auditivos. Medicin y anlisis de ruido. Micrfonos y medidores de nivel sonoro y dosmetros. - VIBRACIONES: Vibraciones libres, amortiguadas y forzadas. Resonancia. Sistemas de un slo grado de libertad. - Evaluacin de las vibraciones. Transductores. Empleo de un acelermetro. Calibracin. Medidores de vibraciones. Anlisis en frecuencia. - Efectos de las vibraciones sobre el ser humano. Exposicin a las vibraciones del cuerpo entero y del sistema mano-brazo. Criterios para la evaluacin de la exposicion en cada caso. Compensacin en frecuencia. Aceleracin continua equivalente. - Normas, legislacin en la materia. Aplicacin a la construccin. Medidas de prevencin. Enfermedades profesionales.

RUIDO - BREVE INTRODUCCIN TERICA SONIDO La Acstica es la rama de la fsica que estudia el sonido y abarca los campos de produccin, propagacin y recepcin del sonido, ya sea producido y recibido por seres humanos o por mquinas e instrumentos de medicin. Se denomina sonido a las variaciones de presin en un medio compresible que pueden producir una sensacin sonora en el ser humano, desde los ms dbiles que pueden percibirse hasta aquellos que pueden producir daos a la audicin. En trminos fsicos, el sonido es la vibracin mecnica de un medio elstico gaseoso, lquido o slido, mediante el cual la energa se transfiere alejndose de la fuente en forma de ondas sonoras progresivas. Siempre que un objeto se mueve o vibra, una pequea proporcin de la energa involucrada se disipa en el medio circundante en forma de sonido. El sonido ms dbil que una persona promedio puede oir, y que por ello se denomina "umbral de audicin", corresponde a una presin sonora de 20 Pa (). Una presin sonora de aproximadamente 100 Pa es tan alta que produce dolor y por ese motivo se denomina "umbral del dolor". Ruido es todo sonido molesto, el subproducto indeseable de las actividades diarias en la sociedad moderna. Se trata de un concepto subjetivo. La msica que es fuente de placer para m puede ser molesta para mis vecinos, particularmente si el volumen es alto. Pero el sonido no debe necesariamente ser alto para ser molesto. Un piso que chirra, un disco rayado o el goteo de una canilla pueden ser tan molestos como un trueno. La molestia depende tambin de la hora del da. Se tolera un nivel de ruido mayor durante el da que durante la noche. El ruido es parte inevitable de la vida diaria en la actualidad y el desarrollo tecnolgico ha tenido como consecuencia un incremento del nivel de ruido de mquinas, fbricas, transporte, etc... Es en consecuencia indispensable adoptar medidas para reducir el ruido y la molestia que produce en el ser humano. ONDAS SONORAS Cuando una fuente sonora, por ejemplo un diapasn, vibra, produce variaciones de presin en el aire que la rodea. Podemos comparar esta emisin de variaciones de presin con las ondas que se producen en un estanque cuando se arroja una piedra al agua. Las ondas se propagan desde el punto en que la piedra golpe el agua, pero el agua misma no se aleja del centro, sino que permanece donde est, movindose hacia arriba y hacia abajo y produciendo ondas circulares en la superficie. El sonido tambin se comporta de esta manera. La piedra es la fuente sonora, el estanque es el aire y las ondas son la onda sonora resultante.

() Pa es la abreviatura de pascal, la unidad de presin, equivalente a una fuerza de 1 N (newton) aplicada a un rea de 1 m2.

Las ondas sonoras son ondas longitudinales, en las que el movimiento de las partculas del aire alrededor de la posicin de equilibrio, que ocupaban antes de producirse la onda, tiene la misma direccin de propagacin que la onda. PROPAGACION DEL SONIDO Presin sonora: Son las variaciones de presin acstica que se superponen con la presin del aire, que tiene un valor de aproximadamente 105 Pa. Comparadas con la presin atmosfrica (esttica), las variaciones de presin sonora son muy pequeas (figura 1).

Figura 1. Presin sonora y presin atmosfrica. El nmero de oscilaciones de la presin sonora en la unidad de tiempo se denomina frecuencia (f) y se mide en Hz (hertz, equivalente a 1/s). La inversa de la frecuencia es el perodo (T), que se mide en segundos [s]. Si el sonido es producido por un diapasn (tono puro), la onda sonora consistir en mximos y mnimos de presin sonora separados por una longitud de onda (). En condiciones normales, la velocidad de propagacin del sonido en el aire es c = 344 m/s a 20 C. La relacin entre c, f, , yT, es: c = = cT f A 20 Hz, es de aproximadamente 17 m. A 1 kHz, la longitud de onda es de aproximadamente de 34 cm y a 20 kHz, es de slo 1,7 cm. El rango de frecuencias de los sonidos habituales en el ambiente que rodea al ser humano vara considerablemente. Un automvil produce sonidos de frecuencia entre 8 a 1 000 Hz, aproximadamente, un barco entre 1,5 y 150 Hz, un soldador entre 500 y 10 000 Hz, un violn entre 200 y 10 000 Hz. Ninguna de estas fuentes sonoras cubre el rango de

frecuencias completo, de all la necesidad de conocerlo y analizar las componentes presentes en cada caso. En condiciones normales, un ser humano en su juventud puede percibir sonidos de los 20 a los 20 000 Hz. Pero los infrasonidos (1 a 20 Hz) y los ultrasonidos (20 000 a 40 000 Hz) pueden afectar los sentidos humanos y producir molestias. Con la edad, disminuye gradualmente la capacidad humana de percibir las frecuencias ms altas. Cuando se somete el odo a niveles sonoros excesivos, se reduce su sensibilidad para oir niveles sonoros bajos. El dao puede estar restringido a determinados rangos de frecuencia. POTENCIA SONORA Y PRESIN SONORA Para entender la relacin entre potencia sonora y presin sonora podemos utilizar una analoga con las magnitudes trmicas. Una estufa elctrica est caracterizada por su potencia trmica en watt (W = joule/s). Esta es una medida de cuanto calor puede producir la estufa en la unidad de tiempo independientemente del ambiente en que est ubicada. La energa que fluye desde la estufa eleva la temperatura en la habitacin y la temperatura puede medirse con un simple termmetro. Pero la temperatura en un cierto punto del ambiente depender no slo de la potencia de la estufa sino tambin de la distancia a la fuente de calor, del calor que absorben las paredes, de la cantidad de calor transferido a travs de muros y ventanas, etc. En forma similar, una fuente sonora estar caracterizada por su potencia sonora en W (watt = joule/s). Esta constituye una medida bsica de cuanta energa sonora puede producir la fuente por unidad de tiempo y es inpendiente del recinto en que est ubicada la fuente. La energa sonora fluye desde la fuente, produciendo una determinada presin sonora en el ambiente. Cuando se mida la presin sonora, sta depender no slo de la potencia de la fuente sino tambin de la distancia a la fuente, de la energa sonora absorbida por las paredes, de la cantidad de energa sonora transmitida a travs de las paredes, ventanas, etc... EL DECIBEL El decibel [dB], es la unidad de una escala logartmica en la que la presin sonora (tambin la potencia sonora, la intensidad sonora, etc...) se expresa como el cociente de la cantidad medida y un determinado nivel de referencia. Como ya se ha dicho, el menor sonido que el ser humano, en promedio, puede oir corresponde a una presin sonora de 20 Pascal. En el otro extremo de la escala de sonidos audibles, el umbral de dolor corresponde a una presin sonora de 100 Pascal. La relacin entre ambas cantidades es ms de un milln a uno, por lo que la aplicacin de una escala lineal de este tipo lleva al uso de nmeros demasiado grandes y difciles de manejar. Adems, el odo humano no responde linealmente al estmulo sonoro. Esto llev a pensar en la introduccin de una escala logartmica que redujera las cantidades a valores manejables. El decibel es una unidad de nivel que indica el cociente entre dos cantidades que son proporcionales a la potencia. El nmero de decibeles que corresponde al cociente entre dos cantidades de potencia es 10 veces el logaritmo en base 10 de este cociente.

Nivel de potencia sonora Lw [dB] = 10 log 10 (W/Wo) donde Wo es el valor de referencia para potencia sonora, 10 -12 watt. Para otras magnitudes, los niveles se calculan por medio de su relacin con la potencia sonora. Por ejemplo, el nivel de presin sonora se define como: Nivel de presin sonora Lp [dB] = 10 log 10 (p/po)2 = 20 log 10 (p/po) donde po es el valor de referencia de la presin sonora, 20 Pa.

ESCALA DEL DECIBEL Pa dB (re 20 Pa) 140 Umbral del dolor 10 000 000 130 - Jet despegando 120 1 000 000 110 100 - Martillo neumtico 1 000 000 90 - Automvil 80 100 000 70 60 - Oficina 10 000 50 40 - Casa tranquila 1 000 30 20 100 - Canto de pjaros 10 Umbral de audicin 20 0

La ventaja del decibel se aprecia claramente cuando se examinan conjuntamente la escala del dB y la escala lineal, mostrando el pasaje de una escala muy grande y con nmeros inmanejables a una escala ms adecuada, que va de 0 dB (umbral de audicin) a 130 dB (umbral del dolor). Es decir que, en decibeles, el rango de audicin humana es de 130 dB. La conversin de una a otra escala se puede hacer mediante la frmula matemtica o empleando un grfico basado en dB referidos a 20 Pa, o de una tabla de diferencias de presin sonora. Aunque el decibel se considera asociado con la Acstica que le di origen, cualquier medicin puede ser expresada en decibeles, siempre que se establezca el valor absoluto de referencia para la unidad usada en el cociente logartmico. Por ejemplo, para tensiones elctricas, el valor de referencia aceptado es de 1 volt. En vibraciones, el nivel de referencia para aceleracin es de 10-6 m/s2 y para velocidad de 10-6 mm/s. Nivel de presin sonora, Lp(dB): Es la medida de la presin sonora empleando la escala logartmica del decibel. No discrimina las frecuencias presentes y se denomina "lineal". La palabra nivel se agrega a "presin sonora" para indicar que la cantidad tiene un cierto nivel sobre el nivel de referencia normalizado de 20 Pa, que corresponde al umbral de audicin.

Potencia sonora de algunas fuentes de ruido tpicas Potencia (Watts) Nivel de Potencia (dB re 10 -12 W) 100 000 000 200 Cohete saturno (50 000 000 W) 1 000 000 180 Avin de 4 turbinas (50 000 W) 10 000 160 100 140 Orquesta sinfnica (10 W) 1 120 Martillo neumtico (1 W) 0,01 100 Gritos (0,001 W) 0,000 1 80 Conversacin (2x10-6 W) 0,000 001 60 0,000 000 01 40 Susurro (10-9 W) 0,000 000 000 1 20 0,000 000 000 001 0

Ejemplo 1: p = 1 Pa Lp = 20 log (1/20x10-6) = 20 log 50 000 = 94 dB Ejemplo 2: p = 31,7 Pa Lp = 20 log (31,7 / 20x10-6) = 124 dB Estos dos valores de nivel de presin sonora (94 dB y 124 dB) interesan especialmente porque son los niveles que emplean los calibradores de MNS (medidores de nivel sonoro). PERCEPCIN DE LOS DECIBELES No existe una relacin lineal entre el nivel de sonoridad en dB y la percepcin del ser humano.

Cambio de Nivel Sonoro (dB) Cambio en la Sonoridad Percibida 3 Apenas perceptible 5 Diferencia notable 6 Doble NPS 10 Dos veces ms sonoro ( 1/2, si es negativo) 15 Cambio amplio 20 Cuatro veces ms sonoro ( 1/4)

SUMA Y SUBSTRACCION DE DB Suma de niveles sonoros: Si se trata de sumar los niveles de presin sonora producidos por el funcionamiento simultneo de las fuentes L1, L2,..., LN, el nivel total producido por la emisin simultnea de las N fuentes es: LTotal = 10 log (10 0,1.L1 + 10 0,1.L2 + ....+ 10 0,1.LN) Si L1 = L2 = L3 = ...= LN, entonces: LTotal = L1 + 10.log N Ejemplo: Si N = 2, LTotal = L1 + 3 dB Si N= 10,.....LTotal = L1 + 10 dB Cuando la contribucin de las dos fuentes es diferente, el nivel sonoro puede obtenerse convirtiendo cada uno a valores lineales, sumando y pasando nuevamente a la escala del dB. Pero tambin existen curvas para clculos grficos muy tiles (figura 4). Para ellos se calcula la diferencia L entre los dos niveles sonoros y se emplea la curva para encontrar el valor L+, que se debe sumar al mayor de los niveles sonoros para obtener el nivel total LTotal.

Ejemplo: Si L1 = 85 dB y L2 = 82 dB; entonces L1 - L2 = 3 dB De la curva, obtenemos L = 1,7 dB; es decir que: LTotal =(85 + 1,7) dB = 86,7 dB

Figura 4

Substraccin de niveles sonoros: Es a veces necesario substraer niveles sonoros, por ejemplo en el caso de medir el nivel sonoro de mquinas en presencia de ruido de fondo, para saber cual es realmente el nivel debido a las mquinas sin otras influencias. Para ello se mide el nivel de las mquinas con el ruido de fondo, LS+N. Se apagan las mquinas y se mide el nivel de ruido de fondo LN. Se resta este ltimo del nivel de fondo de LS+N para obtener as L. Si la diferencia L es menor que 3 dB, el nivel de fondo es demasiado alto y no se podr obtener el nivel sonoro correcto de la maquinaria hasta reducir el ruido de fondo. Por otro lado, si L es mayor que 10 dB, el ruido de fondo puede ser despreciado frente al de las mquinas. En el caso: 3 dB < L < 10 dB, en cambio, se ingresa L en la curva de la Figura 5 por abscisa y se obtiene el valor de la correccin L- en el eje de ordenadas. El valor corregido del nivel sonoro producido por la mquina ser LS = LS+N - L- Ejemplo: El nivel sonoro de la mquina ms el ruido de fondo es LS+N es de 60 dB. El nivel de ruido de fondo es LN = 53 dB.

L = 7 dB y L- = 1 dB (se obtiene de la curva). Por lo tanto, el nivel sonoro de la mquina ser: LS = LS+N - L- = 60 dB - 1 dB = 59 dB

Figura 5

MEDICIONES ACUSTICAS BASICAS Y ESCALAS DE EVALUACIN SUBJETIVAS Las redes de compensacin (o ponderacin) A, B, C, D (figura 6), son circuitos electrnicos cuya sensibilidad vara con la frecuencia en forma similar a la del odo humano. La red de compensacin A corresponde a la respuesta humana a niveles de presin sonora bajos. La red de compensacin B a niveles de presin sonora medios y la red C a niveles de presin sonora altos. Fueron obtendidos en laboratorio empleando tonos puros. La red de compensacin D ha sido normalizada para la medicin del ruido de aeronaves.

Figura 6. Atenuacin introducida por los circuitos de compensacin (ponderacin) A, B, C, D. Nivel de presin sonora con ponderacin A, LpA(dBA): Medida del nivel de presin sonora usando la red de ponderacin (o compensacin) en frecuencia A. Tiene una buena correlacin con la sonoridad subjetiva, por lo que en la actualidad la simple medida del nivel de presin sonora, generalmente de 20 Hz a 20 kHz, es rara vez usada. El nivel de presin sonora con ponderacin A se mide con un micrfono calibrado y amplificador o medidor de nivel sonoro provistos de un red de filtros elctricos que modifican la respuesta en frecuencia para que siga aproximadamente la curva de igual sonoridad de 40 fones. Las ponderaciones B y C siguen ms o menos las curvas de igual sonoridad de 70 y 100 fones, respectivamente. La ponderacin D aproxima una curva de ruidosidad percibida ("perceived noiseness") y es usada para la medicin del sobrevuelo de aeronaves ("single event aircraft noise measurement"). De todas estas curvas, la ms ampliamente usada es la curva de ponderacin A. El nivel sonoro compensado A de una seal fluctuante en el tiempo puede ser empleado para obtener informacin estadstica como el Leq, el nivel sonoro continuo equivalente, o LN,

nivel que es excedido en el N% del perodo de medicin, y estas medidas pueden a su vez ser usadas como datos de partida para el clculo de escalas de ruido ms complejas. Nivel sonoro continuo equivalente, Leq: Aquel nivel sonoro constante en el tiempo que tiene, durante un perodo T, la misma energa acstica que el ruido real variable en el tiempo. Al tener el mismo contenido energtico que el suceso real, su posibilidad de provocar un dao auditivo es la misma.

Leq = 10.log10 (1/T) (p(t)/p0)2dt T 0

Nivel sonoro continuo equivalente compensado A, LAeq: Aquel nivel sonoro constante en el tiempo que tiene, durante un perodo T, la misma energa acstica que el suceso real ponderado A.

LAeq = 10.log10 (1/T) (pA(t)/p0)2dt T 0

Donde: T es el tiempo total de medicin, pA(t) es el valor instantneo de la presin acstica ponderada A p0 es la presin acstica de referencia (20 Pa) LAeq es empleado en las normas de muchos paises para evaluar los efectos del ruido en la comunidad y es aceptado internacionalmente para evaluar el riesgo de prdida de audicin, por ejemplo en la legislacin argentina al respecto. Ruido transitorio: Los ruidos transitorios proceden del paso de vehculos, sobrevuelo de aviones,... Es necesario en cualquier caso medir el nivel mximo en dB(A) del transitorio, que constituye una consideracin subjetiva importante. Las normas ISO recomiendan en estos casos el empleo del Nivel de Exposicin Sonora NES (SEL en ingls). Nivel de Exposicin Sonora (SEL: Sound Exposure Level), NES ( LAX LAE): Aquel nivel constante en dB(A), que tiene para una duracin de un segundo, la misma energa acstica que el suceso real ponderado A (figura 7). Se emplea para procesos transitorios, como el pasaje de aviones. El Nivel de Exposicin Sonora es una medida de la energa acstica de un ruido transitorio y muy adecuado para evaluar ruidos transitorios inconexos, porque, al tratarse de medidas de energa acstica, y todas calculadas en el mismo tiempo de un segundo, cada uno puede compararse con el otro.

Matemticamente, LAx = 10 log10 (pA(t)/p0)2.dt/ref -

Donde: pA(t) es el valor instantneo de la presin sonora ponderada A, pref es la presin de referencia, 20 micropascals, ref es el tiempo de referencia, es decir 1 segundo.

En la prctica, generalmente se usa: LAX = 10 log10 10(LA(t)/10).dt t2 t1

Donde: LA(t) es el nivel de presin sonora instantneo ponderado A medido y t1 y t2 definen el intervalo de tiempo en el que el nivel permanece dentro de los 10 dB de su mximo durante el evento.

La utilidad de este concepto se hace ms evideque ocurren distintos tipos de ruido inconexooperacin o caractersticas individuales del mismporque se trata de fuentes sonoras totalmconocimiento del nivel de exposicin sonora paevento, categorizado en trminos de las condtiene muchas ventajas. Para describir ambientes sonoros en funcin delpuede ser calculado a partir del nivel de exposicon:

Leq = 10 log10 (1/T) 10 n i=1

Donde: n es el nmero total de eventos en el tiem LAXi es el nivel de exposicin sonora de e Tiene las ventajas de que las unidades emindividuales como el ambiente total son complet

Figura 7. Nivel sonoro continuo equivalente Leq y nivel de exposicin sonora LAx (NES).

nte cuando se trata de un ambiente en el s. Pueden diferir por las condiciones de o tipo de fuente, por ejemplo aeronaves, o ente diferentes. En cualquier caso, el ra eventos simples, LAX, de cada tipo de

iciones de operacin, si esto es aplicable,

nivel sonoro continuo equivalente, Leq, ste cin sonora de eventos simples de acuerdo

(LAXi/10)

po T y vento simple para el evento i-simo.

pleadas para decribir tanto las fuentes amente compatibles, aunque est implcito

en el mtodo que todas las fuentes individuales estn caracterizadas slo por su energa equivalente ponderada segn A. Nivel sonoro promedio da-noche, LDN: Es un nivel sonoro equivalente de todo el da, con una ponderacin de 10 dB adicional durante la noche, en el horario 22.00 a 7.00 horas. Fue propuesto para mejorar el Leq bsico teniendo en cuenta la mayor molestia que el ruido produce durante la noche. RUIDO IMPULSIVO Se define como ruido impulsivo al que consiste en impulsos aislados de duracin menor que 1 segundo. Los sonidos impulsivos contribuyen ms a la molestia humana que aquellos menos transitorios, incluso cuando ambos dan la misma lectura en un MNS en la respuesta "Fast" (Ver Medidor de Nivel Sonoro, pgina 62). La mayor molestia es debida particularmente a que su efecto es sobrecogedor, as como al hecho de que el odo humano responde ms rpido que los circuitos de un MNS (Medidor de Nivel Sonoro) y por lo tanto percibe el nivel ms alto antes de que el sonido comience a decaer. Los medidores de nivel sonoro con respuesta impulsiva "I" tienen en este modo respuestas 4 veces ms rpida que en la respuesta "Fast" (rpida) recomendada para la mayora de las mediciones. Algunas normas exigen para la medicin del ruido ambiental el uso de MNS dotados de respuesta "I" (Impulsiva) para evaluar fuentes somo hincapilotes, prensas, martillos de fragua, etc... En el modo "I" la respuesta de los circuitos es cuatro veces ms rpida que en el modo "F" (Rpido), simulando en el tiempo a la respuesta del odo humano. Los circuitos tambin incorporan un modo de retencin que captura y retiene el nivel mximo visualizado tanto tiempo como lo requiera el operador. TECNICAS DE ANALISIS EN FRECUENCIA Anlisis en frecuencia es el proceso de dividir un sonido complejo en trminos de bandas de frecuencia de ancho a eleccin. La mayor parte de los sonidos son de forma compleja y su anlisis en frecuencia primario muestra que la seal est compuesta por gran cantidad de frecuencias discretas en niveles individuales presentes simultneamente. En la medicin de ruido, con frecuencia interesa la amplitud de la seal a una determinada frecuencia, o en un rango de frecuencias, y no el valor lineal del nivel sonoro. Las contribuciones a la seal total debidos a las bandas de frecuencia individuales pueden obtenerse filtrando la seal en bandas, cuyo ancho depende del uso a que se destinen los resultados del anlisis. El nmero de frecuencias discretas presentes es funcin de la precisin del anlisis en frecuencia seleccionado por el usuario. Para analizar una seal sonora en frecuencia, se utilizan filtros de frecuencia o bandas de filtros. Si el ancho de banda de estos filtros es pequeo, se consigue un anlisis de gran precisin.

Las curvas de ponderacin normalizadas A, B, C y D son por supuesto filtros pasabadas de un ancho de banda relativamente grande, cuyas frecuencias de corte en ambos extremos del espectro han sido especficamente diseados para representar la respuesta del odo humano. En condiciones normales, el anlisis en frecuencia se hace con bandas mucho ms estrechas, que idealmente deberan dejar pasar toda la seal dentro de la banda en cuestin y eliminar toda componente de la seal original que estn fuera de dicha banda. En la prctica, sin embargo, el filtro no puede tener una pendiente tan abrupta. Los filtros ideales son una abstraccin matemtica. Los filtros reales no tienen una parte superior plana y lados verticales. El apartamiento respecto del comportamiento ideal se describe como una cantidad de "ripple". El ancho de banda del filtro real se describe como la diferencia entre las frecuencias para las que el nivel cae 3 dB, correspondiendo a 0,707 en valor absoluto. Se define como Ancho de Banda de Ruido B (Noise Bandwidth) del filtro real al filtro ideal del mismo nivel que el real pero con un ancho de banda tal que a ambos le corresponda igual rea. En la figura 8 (abajo), se observa la comparacin de un filtro pasabanda ideal y uno real.

Ripple

Figura 8. filtro ideal y filtro real. Los dos tipos principales de anlisis en frecuencia son el de ancho de banda relativo constante y el de ancho de banda constante. En el primer tipo de anlisis, el ancho de banda es un porcentaje constante de la frecuencia central de la banda pasante, sin importar cual sea este valor, y en consecuencia, se incrementa al aumentar la frecuencia. Emplean escalas logartmicas y son los usados para las mediciones acsticas relacionadas con la estimacin de sonoridad, molestia y respuesta subjetiva del ser humano, que no requieren generalmente un conocimiento tan detallado del espectro de la fuente sonora. Adems, proporcionan una aproximacin mejor al funcionamiento del odo humano, que reponde en forma muy similar a un analizador de banda de ancho relativo constante, con un ancho de banda de 1/3 de octava.

En el segundo mtodo, el ancho de banda de los filtros es constante, por ejemplo 100 Hz, e independiente de la frecuencia central a la que el filtro est sintonizado. Emplean una escala lineal. Esta tcnica permite un anlisis muy detallado del espectro, adecuado, por ejemplo, para analizar la emisin sonora antes del rediseo para la reduccin del ruido. Las fuentes sonoras con muchas armnicas distintas, como los trenes de engranajes, aquellas que emiten tonos puros, como las turbinas de avin y los motores elctricos, as como la respuesta dinmica de estructuras que contienen modos de vibracin ligeramente amortiguados, pueden analizarse mejor con mtodos de banda estrecha. Este es por ejemplo, el anlisis por FFT (Fast Fourier Transform: Transformada Rpida de Fourier), en los que el rango de frecuencias de inters se divide en un cierto nmero de lneas (400, 500, 800,...) segn el instrumento, permitiendo una gran precisin en el anlisis en frecuencia. Banda de octava: Es una banda de frecuencia en la que la frecuencia ms alta (fs) es dos veces la frecuencia ms baja, fi. Los filtros de bandas de octava se indican mediante la frecuencia central que corresponde a dicha banda, fc. En los filtros de banda de octava el ancho de banda de ruido, B, es aproximadamente el 70% de su frecuencia central. Por ejemplo, el filtro de 1 kHz admite las frecuencias entre 707 Hz y 1414 Hz, rechazando todas las otras (el nombre surge de la msica, porque una octava cubre 8 notas de la escala musical diatnica). En aquellos casos en que el ancho de banda de un filtro de octavas es demasiado grande para proporcionar suficiente precisin, por ejemplo a frecuencias bajas, se emplean filtros de banda de tercio de octava, probablemente los filtros ms populares, cuyo ancho de banda por encima de 500 Hz corresponde bien a la selectividad en frecuencia del sistema auditivo humano. Las bandas de tercio de octava se obtienen de dividir en tres partes cada banda de octava, de tal manera que cada una de ellas cumpla con la misma relacin de ancho de banda. Se pueden subdividir las octavas en bandas ms estrechas, habindose hasta el momento obtenido filtros de hasta 1/96 de octava. Otra ventaja de los filtros de ancho de banda relativo constante es que dos filtros vecinos se combinan para formar un filtro nico con la parte superior plana, pero con un ancho doble. Tres filtros de tercio de banda de octava se combinan para igualar a un slo filtro de banda de octava, por ejemplo. Las frecuencias nominales centrales de octavas y tercios de octava estn normalizadas. Para 1/1 octava: fs = 2 x fi B = 0,7 x fc = 70 %

Para 1/3 octava: fs = (2)1/3 x fi

B = 0,23 x fc = 23%

FUENTES SONORAS Fuente puntual: Aquella para la cual la presin sonora reduce su valor a la mitad cuando la distancia a la fuente se duplica. Esto corresponde a una caida de 6 dB en el nivel de presin sonora. Las fuentes sonoras pueden ser consideradas puntuales si sus dimensiones son pequeas en relacin con su distancia al receptor. Muchas fuentes de ruido, que incluyen plantas industriales, aeronaves y vehculos, pueden ser consideradas puntuales si su distancia al receptor es grande. Las ondas de propagacin de una fuente puntual son esfricas. Fuente lineal: Por ejemplo, una tubera que transporta un fluido turbulento o una calle con mucho trnsito, con un nmero tan grande de fuentes puntuales alineadas y separadas por distancias tan cortas, que puede considerarse que sus emisiones sonoras emanan continuamente en la lnea que las conecta. Las vas frreas frecuentemente se tratan como fuentes lineales a las distancias de las vas que importan comnmente desde el punto de vista comunitario. Muy cerca o muy lejos de la va, el caso es bastante ms complejo. El nivel de presin sonora de las fuentes lineales cae en aproximadamente 3 db al duplicarse la distancia a la misma, debido a que el sonido se difunde a partir de la fuente como un frente de onda en direccin perpendicular a la lnea de la fuente. Fuentes puntuales en lnea: Una lnea de mquinas idnticas, como ser telares o estampadoras, puede ser considerada una lnea de fuentes. Para fuentes incoherentes, a distancias r< b/, donde b es la distancia entre las fuentes y r la distancia al receptor, se comporta igual que una fuente puntual, con atenuacin de 6 dB por duplicacin de la distancia. Para distancias r> b/, la propagacin es similar a la de una fuente lineal, con atenuacin de 3 dB por duplicacin de la distancia.

Figura 9. Fuentes lineales.

Fuente plana: Es la que ms raramente se encuentra en las mediciones normales de ruido. Slo en el caso de caeras y conductos. Consiste en principio en un pistn, a partir del cual la energa se irradia en un tubo en el que se establece la onda plana, llamada as porque se propaga a partir de la fuente en una sola direccin. Los frentes de onda permanecen paralelos entre s. Como no puede diseminarse por el medio, la nica atenuacin posible es la debida a prdidas de transmisin y dispersin causadas por turbulencia y gradientes de temperatura en el medio. Si se supone que no existen estas prdidas, la intensidad, es decir la energa acstica que fluye por el tubo a travs de la unidad de rea, es independiente de la distancia a la fuente. Como la intensidad sonora es la misma en todo el tubo, el nivel de presin sonora no cae al incrementarse la distancia al pistn. La transmisin del sonido a travs de una puerta, ventana o pared de una caseta de mquinas puede ser considerada una fuente plana finita. Para r< b/ no existe atenuacin sonora, mientras que para b/< r < c/ cae 3 dB por duplicacin de la distancia y para r > c/ se puede asimilar a una fuente puntual, pasando la atenuacin a ser de 6 dB cada vez que se duplica la distancia entre la fuente y el receptor.

Figura 10. Propagacin de ondas esfricas a partir de una fuente puntual de potencia W.

W

Figura 11. Incidencia sobre un obs

Reflejado

Incidente

Fuente sonora r

tculo (pared).

Transmitido

Absorbido

SONIDO EN RECINTOS Conocer el comportamiento del sonido en un recinto es necesario tanto para atenuar los ruidos molestos como para poder adaptar el recinto al uso a que se lo destina, aula, sala de conciertos, etc...Cuando una fuente sonora irradia en una sala, las ondas sonoras inciden sobre el techo, piso y paredes y la energa sonora es en parte reflejada y en parte absorbida por esas superficies y transmitida a travs de ellas. Un oyente en esa sala oir primero el sonido directo proveniente de la fuente y un poco despus el sonido reflejado, despus de un tiempo que depende de la diferencia en longitud de los caminos directo y reflejado. Si el retraso es mayor que 50 ms - que equivalen a una longitud de onda de 17 m - pueden producirse ecos. Al disear salas de conferencias, teatros y auditorios debe tenerse en cuenta este hecho para evitar ecos y efectos de "flutter" (tremoleos, o sea modulaciones de baja frecuencia del sonido, del orden de los 10 Hz) molestos. RECINTOS REVERBERANTES Y ANECOICOS En un recinto de paredes duras y reflejantes, toda la energa sonora ser reflejada y estar uniformemente distribuida en toda la sala. Este tipo de recinto se denomina reverberante. Cmara reverberante entonces es aquel recinto en el que las superficies internas son tan duras y reflejantes como sea posible y donde no existen superficies paralelas, para crear el denominado campo difuso, en el que la energa est uniformemente distribuida en el volumen. En este tipo de recintos es posible medir la potencia acstica total emitida por una fuente sonora, pero el nivel de presin sonora en cualquier punto ser un promedio debido a las reflexiones. Para una cmara reverberante de usos generales, se recomienda un volumen mximo de 200 m3 para evitar el efecto de la absorcin del sonido en el aire a frecuencias altas. En un recinto de paredes muy absorbentes, toda la energa sonora ser absorbida por las superficies y la energa sonora se difundir a partir de la fuente sonora como si estuviera al aire libre (campo libre). Se denomina cmara anecoica entonces al recinto con paredes, piso y techo cubiertos por material muy absorbente que elimina las reflexiones. El nivel de presin sonora en cualquier direccin a partir de la fuente sonora puede medirse sin la presencia de reflexiones que interfieran. CAMPO SONORO Para seleccionar las posiciones de medicin correctas de la emisin sonora de una determinada fuente en un recinto, se acostumbra dividir el rea que rodea a la fuente (por ejemplo, una mquina) en dos campos diferentes: Campo cercano y campo lejano. 1. Campo cercano: Es el rea ms cercana a la fuente, en la que el nivel de presin sonora puede variar considerablemente con cambios muy pequeos de posicin. Esta rea se

extiende hasta una distancia menor que la mxima longitud de onda emitida por la fuente (correspondiente a la mnima frecuencia emitida por dicha fuente), o a menos de dos veces la mayor dimensin de la fuente (mquina, por ejemplo), cualquiera de las dos sea mayor. Debe evitarse medir la presin sonora en este campo cercano. 2. Campo lejano: Se divide a su vez en campo libre y campo reverberante. 2.1 Campo libre: es aquella zona del recinto en la que el sonido se propaga como al aire libre, sin encontrar superficies reflejantes que interfiertan con su propagacin. Es decir, en esta zona el nivel sonoro cae 6 dB cada vez que se duplica la distancia a la fuente. 2.2 Campo reverberante es aquel en el que las reflexiones de las paredes y otros objetos pueden ser tan fuertes como el sonido directo recibido de la fuente. REFLEXION, DIFUSION Y DIFRACCION DEL SONIDO Cuando el sonido incide sobre obstculos grandes en comparacin con su longitud de onda, tienen lugar reflexiones. Siempre que la longitud de onda del sonido incidente sea mucho menor que las dimensiones de la superficie, el ngulo de reflexin es igual al ngulo de incidencia. Si el obstculo es poco absorbente, el sonido reflejado tendr aproximadamente la misma energa que el sonido incidente. Este es un principio de diseo para la construccin de cmaras reverberantes. Si casi toda la energa sonora se pierde por absorcin en las superficies sobre las que incide, la situacin es la de una cmara anecoica. Campo difuso es aquel en el que la energa sonora est uniformemente distribuda en todo el recinto. El campo difuso en cmara reverberante y el campo libre en cmara anecoica constituyen los dos casos lmite del campo sonoro. Difraccin del sonido: Los objetos colocados en un campo sonoro pueden producir difraccin de las ondas sonoras dependiendo de la relacin entre su tamao y la longitud de onda del sonido. Si el obstculo es menor que , la difraccin es despreciable. Si el obstculo es mayor que la longitud de onda, la difraccin se aprecia en la forma de una "sombra". Difusin del sonido: Cuando el sonido pasa por orificios en una pared, tiene lugar el fenmeno de difusin del sonido. Si los orificios son pequeos comparados con la longitud de onda del sonido, el sonido que pasa irradiar del otro lado de la pared un diagrama omnidireccional similar al de la fuente original. Si el orificio es de mayores dimensiones que la longitud de onda del sonido, ste pasar con perturbaciones despreciables.

Figura 12. Cmara anecoica (Recintos absorbentes del sonido).

Fuente sonora

Fuente sonora

Antivibratorios

Figura 13. Cmara reverberante (Recintos reflejantes del sonido).

ABSORCION SONORA DECAIMIENTO DE LA INTENSIDAD SONORA Cada vez que una onda sonora incide sobre un obstculo o las superficies que limitan un recinto, una parte de la energa incidente es absorbida. Cuando se interrumpe la fuente sonora, la energa en el recinto se desvanece gradualmente. Puede hacerse una analoga con un tanque de agua, del cual el agua se escurre por un sumidero, pero al que una canilla le entrega agua en cantidad suficiente para compensar la prdida por el sumidero, de manera que el nivel del agua en el tanque permanece constante. Cuando se cierra la canilla, el nivel del agua desciende paulatinamente. Si una fuente sonora estacionaria emite en una sala, la prdida de energa por absorcin ser compensada exactamente por la energa que la fuente entrega al recinto. Pero al interrumpir el funcionamiento de la fuente, la energa sonora ser absorbida gradualmente. Cuando se apaga una fuente sonora estacionaria que emite en un recinto con campo difuso, el tiempo que tarda la intensidad sonora en decaer 60 dB se denomina tiempo de reverberacin, que depende del volumen y de la absorcin total de la sala El tiempo de reverberacin es una importante caracterstica de cada sala, que debe satisfacer diferentes condiciones segn los objetivos de sta (iglesia, estudio de grabacin o de TV, sala de concierto, aula,....). La absorcin de las paredes depende del campo sonoro dentro de la sala y de su espectro, por lo que las salas proyectadas para bajas frecuencias no tienen caractersticas buenas a frecuencias altas. Como ya se ha dicho, seleccionar el tiempo de reverberacin ptimo es algo que depende del uso que se le piense dar al recinto. El tiempo de reverberacin queda determinado por el volumen y forma de la sala y por el tipo y la distribucin de los materiales absorbentes que contenga. Para oficinas de tamao pequeo y mediano, se aconseja un tiempo de reverberacin de aproximadamente 0,5 segundos. Un recinto para msica debe, en general, ser ms "vivo" (reverberante) que otro destinado para auditorio o aula. Para el proyecto de las salas debe tenerse en cuenta el efecto importante de la absorcin introducida por la audiencia y por los asientos, ya que la variacin en posicin y nmero de los presentes en el recinto produce variaciones apreciables del tiempo de reverberacin. El tiempo de reverberacin de una sala de conciertos durante un ensayo es bastante diferente del que corresponde a una sala llena. La absorcin media del cuerpo humano es de alrededor de 0,5 m2. Para frecuencias superiores a 2 kHz debe tambin considerarse el efecto de la absorcin del sonido en el aire. FORMULA DE SABINE El tiempo de reverberacin en un recinto se puede calcular mediante la denominada frmula de Sabine, relacin emprica entre al tiempo de reverberacin, la absorcin de la sala y su volumen: 0,161 V T = A

Donde V es el volumen del recinto en m3 y A es la absorcin total de ste, o relacin de

potencia total absorbida, dada por la ecuacin A = ii Si; en la que i son los coeficientes de absorcin de los diferentes materiales existentes en la sala, a cada uno de los cuales le corresponde un rea Si. El coeficiente de absorcin de un material se define como la relacin entre la potencia sonora absorbida por ese material y la potencia sonora incidente sobre el mismo. Depende del material pero tambin de la frecuencia y del ngulo de incidencia de la energa sonora. FORMULAS DE EYRING Y MILLINGTON-SETTE La frmula de Sabine no es aplicable en aquellos casos en que el coeficiente de absorcin es alto (una cmara anecoica, por ejemplo) y, consecuentemente, los tiempos de reverberacin bajos. Una aproximacin para este caso fue desarrollada por Eyring, que propuso la frmula: 0,161 V T = -S.ln(1 - ) donde: = ( iSi/S), coeficiente de absorcin medio del recinto, siendo S la superficie interna del mismo. Para

1. Cuando r2/Q>A/4, el nivel de presin sonora se reduce en 3 dB cada vez que se duplica la absorcin total. Este podra ser el caso de quienes trabajan ms alejados de la mquina ruidosa, recibiendo el campo reverberante, que pueden beneficiarse con una reduccin del NPS de este campo por medio de materiales absorbentes colocados en las paredes o suspendidos. La adicin de material absorbente mejora las cualidades acsticas internas del ambiente, tales como reduccin de la reverberacin y aumento de la inteligibilidad. Una conversacin entre dos personas situadas cerca una de la otra no est influenciada por las caractersticas de la sala porque cada una recibe el campo directo. Pero cuando son N personas conversando en grupos separados, como ser en un restaurante, la presin acstica del campo reverberante, que constituye el ruido de fondo, aumentar en 10logN y la conversacin ser ms difcil al aumentar el ruido de fondo. Cada uno intentar hablar ms alto y el ruido de fondo aumentar ms, reducindose la inteligibilidad. MATERIALES ABSORBENTES Cuando en un dispositivo, la energa sonora excita la resonancia, como en el caso del resonador de Helmholtz, las placas vibrantes y los silenciadores de escapes de automviles, tenemos un dispositivo reactivo. Y cuando el ruido es cancelado por otro campo de ruido generado por medio de la captacin del campo original y su emisin luego de desfasarlo en 180, se trata de un dispositivo activo. Se denomina materiales absorbentes a aquellos en que parte de la energa acstica es transformada en energa trmica mediante la viscosidad del aire, ocurriendo esto en los materiales porosos, como la espuma, o fibrosos, como la fibra de vidrio, la lana de roca mineral, algodn, espumas celulsicas proyectadas, etc... Se trata de un mecanismo resistivo. Los materiales de absorcin sonora pueden ser empleados para revestir internamente las paredes de ambientes y conductos, siendo la parte principal interna de los silenciadores resistivos. Los materiales de absorcin acstica alta son normalmente porosos o fibrosos. Los tres tipos ms usados son la espuma de polmeros, la fibra de vidrio y la lana mineral. En los materiales porosos (espuma de polmeros). la energa sonora que incide entra en los poros y se disipa por medio de reflexiones mltiples y efectos de la viscosidad, transformndose en calor. En los materiales fibrosos (fibra de vidrio, lana mineral,...), es por los intersticios de las fibras que entra la energa acstica incidente, hacindolas vibrar as como al aire que contienen, transformndose en calor (energa trmica). Es esencial en ambos tipos de materiales que tengan clulas abiertas que permitan el paso del flujo de aire, para que las ondas acsticas puedan propagarse por el aire de los poros o intersticios

del material, ya sea ste poroso o fibroso. De esta manera funcionan como materiales absorbentes acsticos. ESPUMA DE POLIMEROS La espuma de polimeros con poros abiertos es uno de los materiales ms usados como absorbente acstico por sus excelentes cualidades de absorcin sonora. No se producen en la espuma erosiones debido a las vibraciones ya que no es un material fibroso, aunque debido a los poros abiertos puede contaminarse con grasas u otras impurezas, en cuyo caso los poros se bloquean con el paso del tiempo y se ven as afectadas sus cualidades de absorbentes. Tiene tambin el inconveniente de que emite gases txicos a altas temperaturas (incendio) y se trata de un material inflamable, emplendose a veces, por este motivo, aditivos retardantes del fuego, que reducen su vida til y desmejoran sus cualidades acsticas. El mbito de temperaturas de uso para espumas de polmeros con retardantes est entre - 40 C y + 100 C. FIBRA DE VIDRIO Se trata de un material fibroso de caractersticas acsticas bien conocidas y previsibles, con dimetros de fibras que varan entre 2 y 15 m y con densidades de 10 a 100 kg/m3. Se consiguen en el comercio en forma de paneles, mantas, fieltros, cordones o espumas proyectables. Para mejorar la resistencia a las vibraciones y al flujo de fluidos, se emplea a veces un proceso de sellado con resina, aunque ste lo convierte en un material combustible. La temperatura de uso va hasta los 450 C utilizando resinas fenlicas con aditivos antiflama. Sin resinas, la fibra de vidrio puede alcanzar 5400 C, dependiendo de su composicin qumica y dimetro. Los materiales fibrosos son muy frgiles y exigen algn tipo de proteccin para no ser contaminados. Por ejemplo, las hojas de polietileno de no ms de 60 m de espesor y las chapas de metal perforadas. LANA DE ROCA MINERAL Este material se obtiene por fusin de distintos tipos de roca o escorias a temperatura cercana a 1500 C, que las llevan a la forma de fibras, que luego son aglutinadas con el uso de una resina para formar mantas o paneles. Se lo considera incombustible. Sus caractersticas como absorbente sonoro son muy similares a las de la fibra de vidrio. DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE ABSORCION La absorcin acstica de un material se caracteriza mediante el parmetro denominado coeficiente de absorcin , ya definido como el cociente entre la energa sonora absorbida Wa y la incidente Wi, = (Wa/Wi). El coeficiente de absorcin de un material es siempre 0 1, dependiendo de la frecuencia, de la densidad, del grosor y de la estructura interna del material, de que el campo sea difuso, de ondas planas, etc..., del ngulo de incidencia,... Se lo cuantifica mediante los parmetros (i) resistencia al flujo de aire (funcin de la diferencia de presin

del aire a ambos lados de la muestra, con pasaje de aire forzado, y la velocidad del aire normal a la superficie de la muestra), (ii) porosidad (relacin entre el volumen vaco de los poros y el volumen total) y (iii) factor estructural (en funcin del rea de la seccin transversal y segn que se trate de cavidades laterales, canales no axiales, ...). Para usos arquitectnicos, el coeficiente de absorcin de un material se mide por el mtodo normalizado (IRAM 4065) en cmara reverberante. Se emite ruido rosa filtrado en bandas de tercios de octava entre 100 Hz y 5 kHz y se mide el tiempo de reverberacin en cada banda, entre 3 y 12 posiciones distintas de micrfono en cada caso, segn la frecuencia, primero con la cmara vaca y luego con el material colocado en la cmara. Empleando la frmula de Sabine para la cmara vaca y para la cmara con una muestra (rectangular y no menor de 10 m2) del material, se llega a la frmula: 0,161V = [(1/T2) - (1/T1)] + S1 Donde: V es el volumen de la cmara en m3, S1 es la superficie de material absorbente de coeficiente de absorcin , T1 es el tiempo de reverberacin de la cmara vaca, T2 es el tiempo de reverberacin de la cmara conteniendo la muestra y es el coeficiente de absorcin sonora medio de las paredes de la cmara, generalmente despreciable frente al primer trmino de la ecuacin. Calculando el coeficiente de absorcin en cada banda de tercio de octava con la frmula anterior, se lo grafica en funcin de la frecuencia. A veces se emplea un nico nmero, llamado Coeficiente de Reduccin de Ruido (NRC), para la comparacin comercial de los materiales, definindoselo como el promedio aritmtico de 250, 500, 1000 y 2000, es decir, de los coeficientes de absorcin en las bandas de octava de 250, 500, 1000 y 2000 Hz. Las superficies internas de una cmara reverberante se hacen tan duras y reflectivas como sea posible, con coeficiente de absorcin medio de las paredes no mayor del 6%, excepto por debajo de la frecuencia fw = 2000/(V)1/3, llamada frecuencia de Waterhouse, a la que es recomendable incrementar el coeficiente de absorcin hasta un 16%, para evitar el problema de la baja densidad modal a bajas frecuencias. Ruido rosa es un ruido aleatorio de banda ancha (que contiene todas las frecuencias del espectro con una distribucin aleatoria de amplitudes) con una disminucin de nivel sonoro de 3 dB por octava, atenuacin necesaria para permitir un flujo de energa constante a pesar de que el ancho de banda de los filtros (octava o tercior) aumenta gradualmente, doblando su ancho para cada octava. Ruido blanco en cambio es aquel ruido aleatorio de banda ancha cuyo nivel sonoro es constante en todo el espectro de frecuencias (100 Hz a 5 kHz). La ventaja de emitir ruido de estas caractersticas es que no excitara las resonancias naturales dominantes del recinto tan intensamente como lo hara una seal de tono puro.

Tabla 1 -COEFICIENTE DE ABSORCIN EN BANDAS DE OCTAVA

Material Frecuencia [Hz]125 250 500 1000 2000 4000

Aire, por m3 0,003 0,007 0,02Paneles acsticos 0,15 0,3 0,75 0,85 0,75 0,4Yeso 0,03 0,03 0,02 0,03 0,04 0,05Piso de hormign 0,02 0,02 0,02 0,04 0,05 0,05Piso de madera 0,15 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1Piso alfombrado 0,1 0,15 0,25 0,3 0,3 0,3Mampostera 0,05 0,04 0,02 0,04 0,05 0,05Cortinas 0,05 0,12 0,15 0,27 0,37 0,5

Figura 14 - Planchas de Espuma de Poliuretano Densidad: 32 kg/m3 - Perfil de cuas

ABSORCION SONORA Mtodo Cmara Reverberante (IRAM 4065)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000

Frecuencia central Bandas tercio de octava [Hz]

Coe

ficie

nte

de A

bsor

cin

Son

ora

[Sab

ine/

m2 ]

20 mm 35 mm 50 mm 75 mm

Figura 15 - Lana de Roca de Basalto - Coeficiente de Absorcin en funcin de la

Densidad

ABSORCION SONORA Mtodo Cmara Reverberante (IRAM 4065)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000

Frecuencia central Bandas tercio de octava [Hz]

Coe

ficie

nte

de A

bsor

cin

Son

ora

[Sab

ine/

m2]

50 kg/m3 64 kg/m3 100 kg/m3

BARRERAS ACUSTICAS En cualquier problema acstico deben considerarse tres factores, la fuente sonora, el camino de transmisin del sonido y el receptor. Si la fuente es indeseable, como sucede con el ruido de trnsito o de aviones, debe procurarse no favorecer la emisin, la transmisin o la recepcin de la molestia. Ms an, deben adoptarse medidas para reducir la intensidad de la fuente, as como para trasladarla lo ms lejos del receptor, o viceversa, y tambin reducir la efectividad del camino de transmisin tanto como sea posible, as como de proteger al receptor. La fuente de ruido predominante en exteriores es el transporte, especialmente el de automotores y aviones. Pero tambin contribuyen a la molestia otras fuentes fijas, como pueden ser las fbricas, aquellas debidas a obras en construccin y tambin algunas actividades de esparcimiento. Los camiones pesados y los grande aviones producen ms de la mitad de la energa sonora y son en consecuencia responsables de la mayor parte de la molestia producida por el ruido en la comunidad. Una barrera o pantalla acstica bloquea la lnea recta de visin entre la fuente sonora y el receptor, produciendo atenuacin por difraccin. Se emplean para atenuar el ruido de mquinas de construccin, generadores y transformadores y el ruido de trnsito. En ambientes cerrados se usan barreras para aislar procesos ruidosos. El efecto de pantalla acstica puede deberse no slo a una pantalla sino a edificios, accidentes del terreno como terraplenes, barrancos, etc..., que bloquean la visual desde la fuente al observador. Las barreras no son suficientes para controlar el ruido de trnsito si hay en las cercanas edificios altos. Tambin son inadecuadas si debe proporcionarse una reduccion muy alta del ruido, recomendndose en este caso refugios acsticos que debern cubrir completamente la ruta, como un tnel, con un tratamiento absorbente en las paredes interiores del refugio para reducir el ruido irradiado de las aberturas en ambos extremos del mismo. En barreras colocadas al aire libre, a la atenuacin sonora producida por la barrera deben sumarse las atenuaciones debidas a la distancia, a la absorcin del aire, a los obstculos reflectores, a la vegetacin, a los efectos del suelo, ... El diseo de una pantalla no es sencillo por las dificultades en calcular la difraccin sonora a su alrededor. La sombra acstica producida por una pantalla es mayor para barreras altas y a frecuencias altas. La atenuacin producida por una barrera depende de su altura y de la posicin que ocupa, as como de la longitud de onda. Si se define la atenuacin sonora AT, en dB, como la diferencia de niveles de presin sonora sin y con la pantalla, puede emplearse la frmula desarrollada por Maekawa para una barrera infinita y una fuente sonora puntual: 2N AT = 20 log [ ] + 5 para N - 0,2 tgh (2N AT = 0 para N - 0,2.

donde N es el nmero de Fresnel, un parmetro adimensional definido mediante la frmula: N = (A + B - C)/ (/2), en la que:

A es la distancia entre la fuente sonora y la parte superior de la barrera,

B es la distancia entre el receptor y la parte superior de la barrera y C es la distancia entre la fuente y el receptor.

Figura 16 (arriba). Esquema de una barrera acstica y su sombra. Figura 17 (abajo). Distancias para el clculo de la atenuacin de una barrera finita.

El modelo de Maekawa ha sido extendido por otros autores para pantallas acsticas con fuentes lineales, substrayendo de 2 a 8 dB al resultado que corresponde a la fuente puntual. En el caso prctico, la barrera es finita y la atenuacin sonora producida disminuye porque las ondas sonoras la superan por difraccin tambin en los laterales. La atenuacin en cada lado de una pantalla finita puede ser calculada con la misma frmula que la atenuacin por encima de ella. La atenuacin total incluir el efecto del borde superior, AT1, y la atenuacin en los dos extremos, AT2 y AT3, sumados en forma logartmica. ATtotal = 10 log [10 -AT1/10 + 10 -AT2/10 + 10 -AT3/10] El lmite de la atenuacin mxima obtenible en la prctica con el empleo de una barrera es de alrededor de 24 dB. En los bordes de la barrera se colocan materiales absorbentes para reducir la energa sonora que la supera por difraccin. En pantallas usadas en ambientes cerrados, se forra con material absorbente el lado correspondiente a la fuente sonora para evitar reflexiones en la barrera que incrementaran el nivel sonoro de ese lado. Adems de la atenuacin por difraccin, debemos considerar la atenuacin en la transmisin del sonido por parte de la pantalla y este efecto debe incluirse en el clculo de la atenuacin total. AT total = - 10 log [10ATd/10 + 10ATt/10] = ATd - 10 log [1 + 10 (ATd-ATt)/10] donde ATd es la atenuacin por difraccin y ATt la atenuacin en la transmisin del sonido. En la frmula anterior, para obtener la mayor atenuacin posible el segundo trmino debe reducirse a un mnimo, para lo cual ATt debe ser mucho mayor que ATd. Entonces, la prdida de transmisin de la barrera debe ser aproximadamente 6 db mayor que la atenuacin por difraccin, por lo que no es necesario que la barrera est hecha de material macizo. Una densidad superficial de 10 a 20 kg/m2 es suficiente en la mayora de los casos. Las pantallas y divisores son efectivos tambin en ambientes cerrados, pudiendo alcanzar la misma atenuacin que las externas. En los ambientes cerrados las barreras deben ser revestidas con materiales absorbentes del lado de la fuente, incluyendo los bordes, para atenuar la parte de la energa que "dobla" la barrera por difraccin. Las barreras no son efectivas en campos difusos. En exteriores, las barreras pueden ser reflectivas o absorbentes, debiendo en todos los casos ser resistentes a las condiciones meteorolgicas variables y al viento. El efecto del tratamiento absorbente de la superficie de la barrera no es muy grande en las condiciones corrientes, aunque es mayor para una fuente lineal que para una fuente puntual. En la prctica, el tratamiento absorbente debe realizarse no para incrementar la atenuacin por difraccin sino para evitar las reflexiones sonoras.

AISLAMIENTO DEL RUIDO Cuando el sonido se transmite de un ambiente a otro, las paredes, pisos, tabiques divisorios o particiones contribuyen a atenuar la energa sonora transmitida. La energa sonora puede ser transmitida por va area, cuando el sonido se propaga por el aire (ruido areo), o por va slida, con el sonido transmitido por las estructuras (ruido estructural). En la va area, el transporte de energa lo hacen ondas sonoras longitudinales, es decir, aquellas en las que la vibracin de las partculas del aire tiene el mismo sentido que la de propagacin de la onda. En los slidos existen varios tipos de onda: longitudinales, de flexin, de cizalladura y torsionales.

Figura 18. Caminos de transmisin entre dos recintos de un edificio.

1 Transmisin directa2-3 y 4 Transmisin por flanqueo

5 Transmisin por "escapes" acsticos6 Transmisin via recintos adyacentes

22

6 644

1 15 5

3 3

Para caracterizar los materiales o dispositivos empleados para aislar el sonido se pueden emplear ya sea la Prdida de Transmisin (PT) o la Diferencia de Nivel (D). PERDIDA DE TRANSMISION (PT) Relaciona la energa sonora transmitida por una pared con la energa sonora que incide sobre la misma, correspondiendo a valores altos de la prdida de transmisin valores bajos de energa acstica transmitida y viceversa. La prdida de transmisin depende solamente de las energas acsticas incidente y transmitida y es independiente de los recintos de medicin. Puede calcularse como: PT = 10 log (1/t) donde t = (energa transmitida/energa incidente) es el coeficiente de transmisin acstica.

DIFERENCIA DE NIVEL (D) Expresa la diferencia entre el Nivel de Presin Sonora antes y despus de colocar el dispositivo aislador (paredes o cerramientos). La diferencia de nivel D depende no slo de las caractersticas propias de los materiales sino tambin de las del recinto de medicin, del volumen del cerramiento, las aberturas existentes, la absorcin acstica,... Corresponde entonces a un dispositivo especfico y no a un material. La reduccin de ruido introducido por el dispositivo puede escribirse como: D = NPS1 - NPS2 Donde: NPS1 es el nivel de presin sonora antes de la colocacin del dispositivo y NPS2 es el nivel de presin sonora despus de la colocacin del dispositivo. LEY DE MASAS Cuando una onda plana longitudinal con propagacin unidireccional incide en direccin normal sobre una pared rgida, sin vibraciones, suponiendo que no hay disipacin de energa ni en la pared ni en el aire que existe en ambos lados de ella, la prdida de transmisin sufrida por la onda sonora debida a la presencia de la pared est dada por la denominada Ley de Masas, que puede ser formulada matemticamente como: PT = 20 log Mf - 42,4 dB Donde: f es la frecuencia M = 2l es la densidad superficial del material de la pared, 2 es la densidad del material de la pared y l es el espesor de la pared En estas circunstancias, PT tiende a aumentar 6 dB cada vez que se duplican ya sea M o la frecuencia de la onda incidente. De manera que para aislar un sonido se deben emplear materiales de densidad superficial alta. En la prctica, el sonido incide sobre la pared en forma aleatoria, siendo todos los ngulos de incidencia igualmente probables, y la prdida de transmisin correspondiente, PTal, entre 0 y 90, puede expresarse en funcin de la prdida de transmisin para incidencia normal, PT, como: PTal = PT - 10 log (0,23 PT) PTal es menor que PT y aumenta aproximadamente en 5 dB/octava. En la prctica es ms correcto emplear la prdida de transmisin de campo PTcamp, para incidencias de hasta 78, dada por: PTcamp = 20 logMf - 47,4 dB

OSCILACIONES DE LA PARED Si consideramos que la pared no es idealmente rgida, sino que le corresponden una rigidez k y un coeficiente de amortiguamiento C, y que est excitada por una presin que es el doble de la presin sonora del campo incidente, deben considerarse tres casos:

(a) Para frecuencias bajas a las que 2 c, t (2c/C)2 (controlada por el amortiguamiento)

Para C

E es el mdulo de Young del material A y b son el largo y ancho de la pared

N y m son nmeros enteros (0,1,2,3,...) relativos a los modos naturales de vibracin mecnica de la pared

VIBRACIONES DE LAS PAREDES Cuando la velocidad de las ondas sonoras en el aire se aproxima a la velocidad de la onda de flexin libre en la pared, el campo sonoro hace vibrar a la pared y el aislamiento acstico baja. El aislamiento mejora cuando esas velocidades son muy diferentes.

(i) Transmisin controlada por la masa (fres

PT disminuye al aumentar y alcanza su mximo valor para = 0 (incidencia normal), en cuyo caso la expresin anterior se reduce a la Ley de Masas ya vista. Las ondas oblicuas se propagan ms fcilmente a travs de la placa y la teora no sirve para = /2.

(ii) Transmisin en la coincidencia: Para = 0 la condicin de coincidencia es crtica y la frecuencia crtica est dada por:

fc = (c2/1,8 cl h)

donde: cl es la velocidad de la onda longitudinal en el slido, dependiente del mdulo de Young E, de la densidad del material m y del coeficiente de Poisson del material segn la frmula:

cl2 = E/ [m(1 - 2)]

El producto de la frecuencia crtica fc por el espesor h de la pared, depende slo del material de la pared y de la velocidad del sonido en el aire y sus unidades son m/s. Se encuentra en tablas para los materiales ms comunes. Por ejemplo, el de la madera va de 20 a 33 m/s y el del hormign de 17 a 33, mientras que el del acero es de 12,4 y el del vidrio de 12,7. Para la frecuencia de coincidencia la prdida de transmisin es:

PT = 10 log [1 + (M/2csec)]2

Donde es la frecuencia angular de la onda incidente, es el ngulo de incidencia y es la parte imaginaria de la rigidez mecnica D(1 + i),

El aislamiento acstico est entonces controlado por el amortiguamiento. Si comparamos esta ltima ecuacin con la prdida de tramsmisin para el caso anterior (i), vemos que en la coincidencia la prdida de transmisin es aproximadamente 20 log menor que en el caso de la Ley de Masas. Para valores de del rden de 10-2 a 10-3, esta diferencia podr ser de 40 a 60 dB.

(iii) Transmisin sonora para f>>fcoinc: Cuando / > 1 el aislamiento acstico est controlado por la rigidez y la prdida de transmisin est dada por:

PT = 10 log [1 + (Dkf4 sen4 cos/2c)2]

Donde kf es el nmero de onda de flexin libre.

Este anlisis demuestra que por encima de la frecuencia de coincidencia la prdida de transmisin PT aumenta 10.log26 = 18 dB por octava. RESUMEN Para el anlisis del aislamiento de paredes simples que vibran deben considerarse cinco bandas de frecuencias de inters, a saber: 1. Por debajo de la frecuencia de resonancia mecnica del panel, cuando PT aumenta 6 dB

cada vez que se duplica la rigidez y cayendo 6 dB para cada duplicacin de la frecuencia.

2. A la frecuencia de resonancia mecnica del panel, donde PT depende del coeficiente de amortiguamiento C del sistema. Generalmente se tiene que C

5. A la frecuencia de coincidencia. A esta frecuencia el modelo necesario para tratar los

movimientos de la pared es demasiado complejo para tratarlo a este nivel. El mejor mtodo para resolverlo prcticamente es el denominado del "plateau" (meseta).

METODO DEL "PLATEAU" Se basa en en considerar un campo difuso a ambos lados del panel y una relacin de ancho/alto de la pared mayor que 20. (a) Se comienza calculando la prdida de transmisin del campo a 500 Hz segn la frmula ya vista para Tcamp: Tcamp = 20 logMf - 47,4 (b) Se traza luego una lnea con pendiente + 6 dB/octava. La altura del "plateau" se obtiene de Tablas. Por ejemplo para: - Madera de 5,7 kg/m2 por cm (densidad de rea), la altura del "plateau" es de 19 dB y su ancho de 6,5. - Hormign de 22,8 kg/m2 por cm, la altura es de 38 dB y su ancho de 4,5. - Acero de 76 kg/m2 por cm, la altura es de 40 dB y su ancho de 11. - Vidrio de 24,7 kg/m2 por cm, la altura del "plateau" es de 27 dB y su ancho de 10. La interseccin de este "plateau" con la lnea que aumenta 6 dB/octava del punto (a), determina la frecuencia de coincidencia inferior. (c) Se obtiene la frecuencia superior de coincidencia multiplicando la frecuencia inferior por el ancho del "plateau" (extrado de tablas). (d) Por encima de la frecuencia superior de coincidencia, la PT muestra es una recta con un incremento de 10 a 18 dB por octava. PAREDES MULTIPLES Para disear sistemas con prdidas de transmisin altas que no requieran de grandes masas, la solucin la constituyen las paredes compuestas o mltiples, ya sean dobles, triples o multicapas. Por ejemplo, si se toman dos paredes idnticas, en material y espesor, adosadas una a la otra, la PT est 6 dB por encima de la de una sola de esas paredes, porque al duplicarse el espesor se obtiene un incremento de 20 log2. Pero si ambas paredes estn aisladas entre s, la prdida de transmisin es mayor o igual que la suma aritmtica de la de las dos paredes consideradas individualmente.

Con la introduccin de una cmara de aire de 15 a 200 mm entre ambas paredes, la prdida de transmisin crece aproximadamente 6 dB por encima de la suma aritmtica de las PT de cada una de las paredes. Las paredes mltiples suelen estar compuestas por materiales diferentes, ya sea en densidad o en espesor. Se recomienda la utilizacin de diferentes materiales o espesores para no excitar simultneamente las resonancias de ambas paredes. La presencia de aberturas puede reducir la prdida de transmisin y a veces, inclusive, amplificar el ruido en algunas frecuencias (resonancias acsticas).

CERRAMIENTOS Rodear una mquina que produce un nivel de ruido excesivo durante su funcionamiento con un cerramiento constituye una solucin prctica que corta la trayectoria de propagacin del ruido. Se denomina cerramiento a un ambiente cerrado que recubre completamente una fuente de ruido y que se basa en el principio fsico de mantener la energa sonora dentro del mismo por reflexiones, disipando una parte de la energa sonora dentro del cerramiento mismo mediante el empleo de materiales absorbentes. El cerramiento puede estar al aire libre, por ejemplo en una obra en construccin, o dentro de un establecimiento. El comportamiento del cerramiento y su eficiencia dependen de tres factores principales, a saber: 1. El volumen y el nmero de las aberturas para la entrada de aire del sistema de

refrigeracin, ventanas de inspeccin y toda otra trayectoria de baja prdida por transmisin en la estructura y paredes del cerramiento.

2. La prdida de transmisin de las paredes del cerramiento, que pueden ser simples o compuestas.

3. La energa sonora absorbida dentro del cerramiento por los materiales absorbentes all colocados.

El cerramiento se clasifica en amplio o compacto, segn la relacin entre la longitud de onda y l , la menor distancia entre las superficies del cerramiento y la fuente sonora. es la longitud de onda que corresponde a la frecuencia ms baja del espectro de ruido de la fuente.

1. Si l > el cerramiento es amplio. En este caso, el campo puede considerarse difuso, es decir que existe una distribucin uniforme de la energa sonora, si el espectro de ruido es de banda ancha y/o el volumen del cerramiento es grande en relacin con la .

2. En cambio, si es l , el cerramiento ser compacto , y el campo interior

ser reactivo, con un grado de acoplamiento grande entre las superficies de la mquina y las paredes adyacentes, sin propagacin de ondas, slo con vibracin del aire. En este caso, las paredes del cerramiento debern ser de gran rigidez mecnica para reducir al mnimo el movimiento producido por las fuerzas transmitidas en el espacio de aire. Es un caso muy complejo, para el que distintos autores hay propuesto soluciones que tienen en cuenta las resonancias acsticas en el espacio de aire interior y la resonancia mecnica de las paredes. La atenuacin depende de la respuesta dinmica de las paredes y de las frecuencias de resonancia.

Las resonancias acsticas corresponden a las distancias de media longitud de onda o sus mltiplos, es decir f = c/2l.. El efecto de estas resonancias acsticas se reducen a un mnimo revistiendo las paredes internas con materiales absorbentes del ruido. Puede considerarse que la prdida de transmisin correspondiente a un cerramiento compacto ser 10 dB menor que la calculada para un cerramiento amplio.

CONTROL DEL RUIDO EN OBRAS EN CONSTRUCCION, TALLERES, FABRICAS Y OFICINAS El ruido constituye un problema cada ms acuciante en el ambiente laboral, ya sea producido por las mquinas de un establecimiento fabril o una obra en construccin o por los equipos de una oficina. Aunque el nivel de ruido, sus caractersticas y los criterios que se emplean para evaluarlo difieren de un ambiente al otro, los motivos fundamentales para controlarlo y los mtodos para lograrlo son generalmente similares. El ruido puede: i. Daar el sistema auditivo si su nivel es suficientemente alto o su naturaleza

impulsiva. ii. Dificultar la audicin de alarmas, perjudicando la seguridad. iii. Dificultar la comunicacin entre los trabajadores que trabajan en equipo y

dependen de la comunicacin oral o la discusin directa o que emplean intercomunicadores.

iv. Interferir con la eficiencia, ya sea como resultado de la prdida de la comunicacin oral, como se ha dichojo, o a causa de la fatiga y la falta de concentracin.

v. Ser molesto. Cualquiera que sea el caso, la primera medida que debe adoptarse es la de verificar que realmente existe un problema y sobre todo, cerciorarse de que su magnitud puede, o no, llevar a producir daos a la audicin. Esto implica la realizacin de mediciones para obtener informacin objetiva en la que pueda basarse cualquier decisin posterior. Los niveles medidos pueden compararse con los niveles aceptables basados en criterios confiables, normalizados y a veces incluidos en la legislacin. Figura 21. Distribucin de puntos de medicin para determinar niveles sonoros en una fbrica. Crculos: Mquinas que producen niveles sonoros altos; valos: tornos, Cruces: puntos de medicin.

En los puestos de trabajo con niveles de ruido bastante uniformes, el primer paso ser el de determinar el nivel promedio, llevando a cabo mediciones ponderadas segn la curva A, en puntos uniformemente distribuidos alrededor del recinto. Si el resultado de primeras mediciones indica la presencia de un clima de ruido que supera lo aceptable, se llevar a cabo en el lugar otra serie de mediciones para determinar el espectro de ruido en forma detallada, es decir, en bandas de octava. Esto es apropiado en la mayor parte de los talleres o recintos reverberantes en los que funcionan mquinas ruidosas. Las paredes de los talleres suelen ser poco absorbentes y los ecos y reflexiones, as como el nivel sonoro incrementado por los tiempos de reverberacin muy largos, crean problemas. En estos casos, puede conseguirse una reduccin muy til del nivel sonoro introduciendo superficies de material absorbente de tamao considerable, ya sea aplicado en las paredes o en forma de paneles colgantes. Esto es especialmente efectivo cuando las superficies absorbentes se ubican detrs de mquinas colocadas en rincones, absorbiendo as gran parte de la energa sonora, que sin ellas se reflejara de vuelta hacia el recinto. Adecuadamente colocadas, pueden tambin eliminar las reflexiones y ecos oscilantes tan molestos que se producen entre superficies paralelas. Si la evaluacin inicial revela que algunas mquinas en particular son la fuente de ruido en el recinto, deber estudirselas con ms atencin, con el objeto de reducir el ruido producido en la fuente. Esto puede conseguirse simplemente reemplazando la mquina por una ms silenciosa, o modificandla para que irradie menos ruido, por ejemplo con ventiladores ms silenciosos en los sistemas de aire acondicionado de edificios de oficinas. Sin embargo, la reduccin del ruido a niveles aceptables requiere rediseos cuidadosos y modificaciones de los procesos mecnicos o de operacin. Debe prestarse mucha atencin a la maquinaria y los procesos que generan ruidos de impacto, como ser prensas, balancines, estampadoras, embotelladoras,.... Los equipos de generacin y distribucin del aire, ampliamente usados en edificios de oficinas, tambin constituyen un rea de particular inters para los especialistas en reduccin del ruido. Las vibraciones de las mquinas deben reducirse al mnimo, ya que esto se irradia en el recinto en forma de ruido, ya sea directamente de los paneles de la mquina, engranajes desgastados o partes mviles, o en forma de ruido estructural desde los apoyos o la estructura del edificio. Una vez que llega a la estructura, puede viajar por ella y producir molestias en lugares muy distantes del edificio, atenundose muy poco durante la transmisin. Es sumamente importante para la reduccin del ruido irradiado que las mquinas estn bien mantenidas, rgidas, balanceadas, amortiguadas y aisladas en forma efectiva. Aunque se trata de un tema complejo, un simple espectro de vibraciones de las mquinas en cuestin, sus partes individuales y la estructura del local pueden proporcionar datos muy tiles. Cuando se han agotado todas las posibilidades de reduccin de la emisin sonora de la fuente, el prximo paso ser el de modificar las vas de transmisin entre la fuente y el receptor. Si las mquinas exhiben una directividad marcada de su emisin sonora, podrn ser reorientadas, colocando a los operadores en posiciones ms silenciosas, dirigiendo los niveles sonoros ms altos hacia reas provistas de pantallas muy absorbentes o cerramientos parciales. Esta solucin es muy efectiva cuando el ruido predominante est

compuesto por frecuencias altas o puede ser fcilmente reflejado en una direccin particular. En algunos casos es posible aislar al operador para que controle la mquina desde una cabina que proporcione una adecuada atenuacin del ruido. Los compresores y generadores mviles que se emplean en las obras, pueden ser aislados mediante pantallas o cerramientos parciales temporarios, que se desmontan tan pronto termina la tarea en ese sitio. Los equipos permanentes, como motores, bombas,.etc.., a los que slo hay que acceder para tareas de inspeccin y mantenimiento y por perodos muy breves de tiempo, debern en cambio estar completamente encerrados. Las plantas industriales que necesitan aire para sus operaciones o sus equipos de acondicionamiento del clima, debern hacerlo circular por conductos convenientemente aislados. En la siguiente figura 22 se observan distintos mtodos de atenuacin del sonido. (a): Montaje sobre aisladores de vibraciones; (b) Barrera sonora; (c) Cerramiento liviano; (d) Cerramiento pesado con revestimiento absorbente; (e) Empleo de (a) y (d).

Debe destacarse que la atenuacin sonora proporcionada por las estructuras livianas y pantallas es muy pobre a frecuencias bajas, debido a la ley de masas y al fenmeno de difraccin, respectivamente. Si se requiere una atenuacin alta, la mejor manera de proporcionar aislacin contra el ruido areo es un cerramiento pesado con un revestimiento de material absorbente en su interior. Se puede mejorar en forma notable la atenuacin a bajas frecuencias si se aisla la fuente de la estructura mediante montajes antivibratorios, reduciendo as la proporcin de ruido irradiada de vuelta hacia el recinto por efectos de la vibracin del piso y las paredes. Esto es sumamente til cuando se decide la forma de aislar el sonido transmitido entre dos ambientes del mismo edificio, especialmente hacia uno que est situado abajo. La aislacin del ruido areo de un piso estructural es adecuada en muchos casos, pero la vibracin transmitida al piso por una mquina puede fcilmente dar lugar a niveles sonoros muy altos en el recinto situado en el piso inferior. Esto se debe a que en la construccin convencional existe muy poca amortiguamiento en la estructura, permitiendo que las vibraciones generadas en un lugar se transmitan con muy poca atenuacin a todo el edificio. En casos extremos, como podra ser la operacin continua de plantas ruidosas en reas residenciales o con salas de concierto y estudios, puede obtenerse una atenuacin mayor , mediante el empleo de cerramientos mltiples, puertas selladas y cmaras de aire.

RUIDO EN LA CONSTRUCCION El ruido causado por las operaciones de construccin y demolicin merece ser tratado como un tema en s mismo, debido a las caractersticas diferentes e importantes que asume el ruido en las obras, que acentan tanto la molestias causadas a la comunidad como los problemas del control del ruido. Algunos de los factores ms importantes son:

1. La obra se lleva a cabo con frecuencia en distritos comerciales o residenciales tradicionales, cuyos habitantes se han acostumbrado al ruido de fondo existente. Los trabajos de construccin parecen entonces intrusos particularmente ofensivos, que traen consigo otras caractersticas indeseables como el polvo, el movimiento de vehculos pesados y las restricciones al acceso, adems de los problemas de ruido que nos ocupan. 2. Los trabajos tienen lugar predominantemente al aire libre. El edificio en s mismo proporciona poca aislacin sonora de las actividades, excepto en las ltimas etapas, y an en ese momento la planta ruidosa permanece en el exterior. 3. La planificacin y zonificacin para separar las reas ruidosas de las sensibles al ruido no puede obviamente funcionar, debido a la corta duracin de los trabajos. 4. Las emisiones de ruido varan ampliamente durante el da, con niveles muy altos de ruido durante perodos de tiempo cortos. Adems, el ruido impulsivo, que es particularmente molesto, constituye una proporcin importante de las emisiones sonoras de las obras en construccin. 5. El ruido se origina en un gran nmero de procesos diferentes, que varan ampliamente en intensidad y carcter a medida que las actividades de la obra se modifican durante el perodo de construccin. 6. Todo el proceso de la construccin es transitorio por naturaleza. Virtualmente todo lo que se relaciona con la obra est en un estado continuo de cambio, haciendo muy dificil cualquier intento de controlar el ruido.

Gran parte del ruido es producido por la planta pesada empleada para proporcionar aire comprimido o energa elctrica para el accionamiento de gras y transportadoras o para cortar piedra, hormign y madera. Las herramientas empleadas en carpintera son transgresoras importantes que producen niveles peligrosamente altos de ruido de alta frecuencia. Deberan ser alojadas en talleres cerrados siempre que sea posible, teniendo especial cuidado en proteger la audicin de los operarios. Los vehculos, tanto aquellos confinados a la obra como los que traen y retiran materiales, son una fuente importante de molestia, especialmente en la construccin vial, donde el material de relleno es acarreado en forma continua da y noche por vehculos sumamente pesados, potentes y generalmente ruidosos.

Una de las caractersticas importantes del ruido de la construccin es la alta proporcin de ruidos impulsivos presentes, que surge de procesos tan variados como martilleos, manejo de materiales, empleo de barrenos y taladros, ensamblaje mediante pistolas remachadoras y tareas de hincar pilotes. Todos producen altos niveles de ruido impulsivo, posible causa de molestia pblica as como de dao a la audicin de los operarios. Las tcnicas tradicionales de clavar pilotes con una masa pesada pueden producir dao auditivo hasta los 100 metros y han producido quejas de reas residenciales situadas hasta a 2 km de la obra. En tales casos, las molestias pueden a veces producir menos quejas si se informa previamente sobre que va a ocurrir, que se va a hacer, y cuando y durante cuanto tiempo van a durar las molestias. Este procedimiento no slo previene a la gente, para que las actividades no se conviertan en una desgradable sorpresa, sino que tambin demuestran que la compaa constructora est conciente de las molestias causadas. Una adecuada tarea de relaciones pblicas reduce las quejas. La solucin de muchos de los problemas de ruido relacionados con la construccin se ven dificultados por la naturaleza de las operaciones al aire libre y su continuo movimiento alrededor de la obra. La reduccin del ruido en la fuente entonces es de suma importancia para obtener niveles de emisin sonora razonables. Esto se aplica tanto a las instalaciones permanentes de operacin, como compresores y generadores, como a los ruidos de corta duracin y altas intensidades. Algunos procesos, como el uso de piloteras y la compactacin, generan tambin niveles altos de vibraciones, que se transmiten por el suelo y que se manifiestan como ruidos considerables en edificios apartados de la obra. El ruido areo puede ser aceptable, pero a menudo se producen quejas por temor de que la vibracin produzca daos a las propiedades, aunque no es comn que esto suceda. Las fuentes de ruido pueden frecuentemente hacerse menos molestas reemplazndolas por un proceso o mquina menos ruidoso, por ejemplo, romper hormign con mquinas hidrulicas en lugar de martillos neumticos o emplear pernos extensibles en lugar de remaches. Los piloteras que no emplean mtodos de impacto sino arietes hidrulicos para hincar los pilotes, a veces vibrndolos para constribuir al proceso, son de particular inters para la reduccin del ruido. Donde no es posible reducir el ruido en la fuente, se pueden erigir rpidamente alrededor del rea de trabajo cerramientos temporarios para reducir el ruido a niveles aceptables, por lo menos para los habitantes de los edificios vecinos. Para el operador, esto puede causar un problema mayor debido a que el cerramiento tiende a incrementar el ruido recibido por reflexin en las paredes. Estos pueden reducirse forrando las paredes internas del cerramiento con material absorbente. Las pantallas y los cerramientos parciales tambin pueden ser tiles, aunque debe tenerse cuidado que no reflejen el sonido hacia otras zonas sensibles. La maquinaria autopropulsada de la obra puede ser dotada de silenciadores ms eficientes, que reducen las emisiones sonoras hasta en 20 dB en algunos casos, y cerramientos parciales para los motores podran producir mejoras adicionales de hasta unos 5 dB. La amplia variacin de los niveles del ruido y sus caractersticas en cualquier posicin de medicin cerca de una obra en construccin lleva al problema de encontrar unidades que describan el ambiente adecuado y determinen lmites. Para la evaluacin, habitualmente se emplean Leq y LDN. La primera norma en el mundo en ocuparse del tema fue una British

Standard del ao 1975, que recomendaba el empleo del LAeq con un lmite de 75 db(A), medido en un perodo de 12 horas durante el da, de 7.00 a 19.00 horas. Tambin suelen establecerse lmites a los picos absolutos y ruidos impulsivos adecuados a las condiciones locales, aunque todava no hay acuerdo universal sobre los problemas asociados con los ruidos impulsivos y suele haber controversia al respecto. En todo instante, sin embargo, debe prestarse atencin a mantener la exposicin sonora de los empleados por debajo de los lmites establecidos por ley para protegerlos del dao auditivo. El monitoreado de las obras en construccin se ve complicado por distintos factores que deben tenerse en cuanta cuando se organiza una evaluacin.

1. El nivel flucta ampliamente durante el da, con ruidos muy intensos que se producen durante intervalos de tiempo muy cortos, de manera que el tiempo de medicin debe ser suficientemente largo para ser representativo. Esto puede requerir monitoreado de largo plazo debido a los muchos procesos que ocurren con poca frecuencia.

2. Los ruidos impulsivos, que pueden ser predominantes en algunas obras, pueden requerir u